CN1206798A - 弹簧供能的隔离环定心装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双向超越离合器的弹簧供能隔离环定心装置。离合器包括内座圈、外座圈及设置在其间的隔离环。一个偏压构件设置在内座圈的外圆周上形成的空腔和隔离环内圆周上形成的凹槽之间,这使得内座圈和隔离环之间可以转动,但是将隔离环相对于内座圈转动地偏压向一个中和位置。在一推荐实施例中,空腔穿过内座圈的中心点,形成内座圈的两个开口,偏压构件穿过空腔,从开口径向伸出,在两个不同的周向位置接合隔离环。

Description

弹簧供能的隔离环定心装置
本发明涉及一种双向超越离合器，它包括一个弹簧供能的定心装置，该定心装置在内座圈和外隔离环之间产生一个迫使隔离环相对于内座圈返回中和位置的力。
一种环形双向离合器包括一个内座圈、一个外座圈和一个设置在内、外座圈之间的隔离环。隔离环包括多个用于装入滚柱的周向间隔开来的开口。滚柱有选择地接合内座圈和外座圈。当内座圈从中和位置即平衡位置转至接合位置即驱动位置时，阻力隔离环迫使滚柱抵靠在内座圈上形成的相应平面上。然后，每个滚柱落入内、外座圈之间，在内外座圈之间传递转矩。当离合器脱开时，滚柱和隔离环的惯性倾向于提供将隔离环从接合位置移向中和位置所需要的力，使滚柱不再接合内、外座圈。但是，滚柱的惯性往往不够。因此，离合器可能不会脱开而使隔离环相对于内座圈返回其中和位置。
现有技术中采用各种方法来防止隔离环和内座圈之间的转动。例如，销状止动器可从内座圈外周形成的腔伸入开口弹性隔离环的侧面中。弹性隔离环在楔入装置起作用之前与外座圈摩擦接合，从而反抗与楔入装置有关的离心力并使楔入装置保持在位。或者也可以采用弹簧加载楔，其同时接合开口隔离环相互倾斜的两端。但是，在弹簧加载楔的情形中，楔的刚性结构装在内座圈的腔及开口隔离环端部之间，因此，弹簧加载楔以平行于止动器的方式起作用，防止隔离环和内座圈之间的转动，但是允许隔离环径向胀缩。
现有技术中也有一种技术方案是在输入轴和输出轴之间设置弹簧以迫使设置在其间的凸轮构成进入中和位置。但是，这种方法不适用于超越离合器，因为在超越离合器中外座圈必须能够相对于内座圈转动。
本发明的目的是提供一种改进的双向超越离合器，它具有一个内座圈、一个外座圈、一个设置在内、外座圈之间的隔离环和多个楔入装置，所述楔入装置有选择地接合内、外座圈。一个弹簧定心装置迫使隔离环从接合位置相对于内座圈返回中和位置。隔离环相对于内座圈的转动误对准越大，上述迫使越增强。
一般来说，内座圈包括多个周向间隔开来的平面，每个平面终止于一边缘处。一空腔从限定与两平面相邻的一个平面的相邻边缘之间的一点径向伸入内座圈。它可以全程伸过该座圈并终止于与第一点相对的第二点。
在隔离环相邻的开口之间有选择地限定一个或多个凹槽，上述开口接纳楔入装置，上述凹槽适于在离合器处于中和位置时与内座圈的空腔对准。
一个偏压构件从内座圈的空腔伸入隔离环的相应凹槽中。偏压构件可以是板簧、螺簧或压簧，在弹簧自由端和隔离环凹槽之间设有一个球。
隔离环的凹槽可适应于所使用的特定偏压构件并包括一条接纳偏压构件自由端的槽或一个适于接纳弹簧端部或与一个球配合的表面。
当离合器从接合位置移向中和即脱开位置时，楔入装置和隔离环的惯性倾向于提供使隔离环从其接合位置移至中和位置所需要的力。但是，楔入装置的惯性力往往不足以导致脱开。采用弹簧供能定心装置可以提供需要的附加转动以帮助脱开，并且可以为各种不同的应用场合定制。本发明的离合器一种应用场合是草皮修整拖拉机的变速箱。当这种拖拉机转弯时，离合器使外轮转得更快，消除了草皮不合需要的磨损。
当阅读下面的详细说明、权利要求书和附图时就会进一步理解本发明的特征和构思，下面是附图的简要说明：
图1是带有弹簧供能定心装置的双向超越离合器的第一实施例的立体图。
图2是第一实施例包括外座圈的分解立体图。
图3是处于中和即平衡位置的第一实施例的平面图。
图4是在第一转向上偏压至接合即驱动位置时的第一实施例的平面图。
图5是在第二转向上偏压至接合即驱动位置时第一实施例的平面图。
图6是在平衡及受偏压至接合即驱动位置时本发明第二实施例的局部横剖图。
图7是在平衡位置时本发明第三实施例的横剖图。
图1至5表示带有弹簧供能定心装置22的双向离合器20的第一实施例。离合器20包括一根输入轴24，该轴伸过并刚性地固定在一个内座圈26上。内座圈26包括一个接纳轴24的轴向延伸的孔28，其相对于一个外圆周30定心。外圆周30包括多个周向间隔开来的平面32，每个平面终止于一条限定在相邻平面之间的平面36的边缘34上。平面36限定内座圈26的最大径向尺寸，而每个平面32的中点则限定内座圈最小的径向尺寸。
一个空腔38从第一平面36通过轴24及内座圈26两者的中点并终止于相对的第二平面36。空腔38的位置靠近内座圈26的轴向上表面40并与轴向下表面间隔开来。
一个刚性的非拼合环形隔离环44包括一个内圆周46和一个外圆周48。内圆周46邻近但并不接触内座圈26的外圆周30。隔离环44包括多个适于接纳楔入装置如滚柱52的周向间隔开来的开口50。
一个或多个凹槽54有选择地限定在相邻的开口50之间。凹槽54从内圆周46径向向外延伸，但是不到外圆周48即终止。另外，凹槽54从轴向上表面56轴向延伸，但最好不到轴向下表面58即终止。如图3至5所示，凹槽54包括侧壁60和62、底壁64，以及轴向延伸的槽66，该槽从底壁64的中点向外径向延伸，但是不到隔离环44的外圆周48即终止。
一个刚性的非拼合环形外座圈68包括一个内圆周70，其位置靠近，但并不接触隔离环44的外圆周48。虽然并未画出，但是一个输出装置如输出轴与外座圈68配合工作。
内座圈26、隔离环44和外座圈68最好是金属的。另外，它们都是刚性及相互对准的。它们都有大致相同的轴向尺寸。
弹簧供能隔离环定心装置22包括空腔38、相对的凹槽54和带有自由端74和76的偏压构件72。偏压构件72最好是板簧。图3表示带有隔离环44的离合器20，隔离环44相对于内座圈26处于中和即平衡位置。当处于上述位置时，空腔38与相对的凹槽54对准，因而自由端74和76被接纳在相对的槽66中。外座圈68可相对于内座圈26自由转动，楔入装置52不与外座圈68对准。如果楔入装置52接触内座圈26，它们并不是在平面32的中点上接触。
图4表示弹簧供能隔离环定心装置22的第一接合点，定心装置带的内座圈26和外座圈68按照如图中箭头所示的逆时针方向移动。滚柱52已从平面32移向平面36。由于径向上直径增大，滚柱52已被迫径向向外与其接纳开口50的一个相应侧壁78接合，离开相对的侧壁80。偏压构件72已从其松弛状态变形，因而空腔38不再与相对的凹槽54对准，但是自由端74和76仍接合其各自的槽66。空腔38越转动得与槽66不对准，由偏压构件72提供的用于将隔离环44相对于内座圈26压回中和位置的偏压就越大。
图5表示弹簧供能隔离环定心装置22的第二接合点，内座圈26和外座圈68按照如图中箭头所示的顺时针方向移动。滚柱52已从平面32移向不同于图4的平面36。每个滚柱52已被迫接合侧壁80，离开侧壁78。偏压构件72又一次从其松驰位置变形，使空腔38不再与相对的凹槽54对准，但是自由端74仍接合槽66。
当离合器20脱开时，滚柱52和隔离环44的惯性倾向于提供使隔离环44从其接合位置相对于内座圈26移至中和位置所需的力，如图3所示。但是，滚柱和隔离环的惯性力往往不足以导致脱开。弹簧供能隔离环定心装置22提供了帮助脱开的必需的附加转动力。构件72必须谨慎选择以便当离合器20脱开时提供有效的帮助，但是在特殊场合需要时又可使离合器接合。
图6表示按照本发明带有弹簧供能隔离环定心装置22′的双向离合器20′的第二实施例。离合器20′和离合器20之间关键的区别在于装置22′的结构。具体来说，空腔38′并不穿过内座圈26和轴24′两者。而是一个或多个空腔38′绕离合器在周向上间隔开来，每个空腔从表面36′的中点延伸至内座圈26′的内圆周。
凹槽54′也是不同的，每个凹槽包括侧壁60′和62′，以及底壁64′。但是，没有槽66，而是每个凹槽54′具有一个梯形形状，其侧壁60′和62′相对于底壁64′成一定角度向外延伸。凹槽54′也可以是矩形的或带有半径。
偏压构件72′装在空腔38′内并且邻近内座圈26的内圆周终止于一个自由端76′。一相对的自由端74′当离合器接合时接合凹槽54′的一个侧壁。例如，如图6的虚线所示，当内座圈26和外座圈68接合，使其一起顺时针转动时，偏压构件72′的自由端74′接合侧壁60′。偏压构件72′最好是螺簧。
第二实施例的优点在于，偏压构件72′的转动偏压可被更精确地控制，因而在构件和凹槽54′的壁之间直至一定程度的误对准发生时才接合。一旦接合，偏压构件72作用于凹槽54′的侧壁，迫使隔离环44′相对于内座圈26′返回其中和位置。
图7表示带有弹簧供能隔离环定心装置22″的双向离合器20″的第三实施例。离合器20″不包括分开的内座圈和轴，而是具有一个单一的内座圈26″。空腔38″从第一平面36″通过内座圈26″的中点，并且按照与离合器20相同的方式终止于一个相对的第二平面36″。
更重要的是偏压构件72″包括一个具有自由端74″和76″的压缩螺簧90。空腔38″比使用板簧的空腔38′具有更大的直径。金属的，最好是钢球92设置在每个自由端和相应的凹槽54″之间，并被螺簧90压迫与凹槽54″接合。凹槽54″有选择地被限定在相邻的开口50″之间，并只从内圆周46″向外延伸一个短距离。凹槽54″呈拱形，没有分开的侧壁和底壁。凹槽54″的直径显著大于凹槽54″中的球92。也可以使用平斜坡或复合半径。
离合器20″按照与前两个实施例相似的方式工作。偏压构件72″将隔离环44″相对于内座圈26″转动地偏压至中和位置，在该位置上空腔38″与相对的凹槽54″的中点对准。弹簧构件72″也使滚柱52能够与外座圈68的内圆周70接合，从而在内座圈26″和外座圈68之间形成顺时针或逆时针方向的接合。当球92抵靠着凹槽54″的斜坡或范围时，在隔离环44″和内座圈26″之间转动误对准的增加使弹簧90的弹簧力增大，从而相应增加隔离环44″返回中和位置的推动力。鉴于弹簧90的性质，以及球92和精细可控的凹槽54″的表面形状，相对于离合器20″比相对于离合器20所需要的弹簧力往往可以更精细地加以调节。在凹槽的表面和偏压构件之前总是存在表面接触。由于采用了球92，因而可以减小磨损。
由于采用了穿过内座圈中点的单一的空腔加上单一的偏压构件，因而与第一和第三实施例相比可提供诸多优点。与具有多个空腔有关的制造公差得以减小。由于一般只采用一个偏压构件，因而与需要多个不同的偏压构件的离合器相比问题较少。每个构件必须十分相似以提供相同程度的转动阻力，否则会增加离合器、弹簧及凹槽的磨损。
上面公开的实例和实施例是为了描述本发明，但它们并不意味着对本发明的范围的限定，因此，本发明应该只是由权利要求书限定的。

Claims (22)

1．一种超越离合器，它包括：
一个内座圈；
一个刚性非拼合隔离环，所述隔离环的内圆周邻近所述内座圈，所述隔离环包括多个周向间隔开来的开口，至少一个凹槽从所述内圆周径向向外延伸；以及
一个设置在所述内座圈和所述隔离环之间的偏压构件，所述偏压构件允许所述内座圈和所述隔离环之间的转动，但是将所述隔离环转动地偏压向中和位置。
2．根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述内座圈包括一个带有一空腔的外座圈，所述空腔从所述外座圈径向向内延伸，所述偏压构件的一部分接纳在所述空腔内。
3．根据权利要求2所述的离合器，其特征在于：所述空腔穿过所述内座圈，在所述内座圈的所述外圆周上形成第一和第二开口。
4．根据权利要求3所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件伸过所述空腔，并从所述第一和第二开口径向向外延伸，并在两个不同的周向位置上接合所述隔离环。
5．根据权利要求4所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件是板簧。
6．根据权利要求4所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件是螺簧。
7．根据权利要求6所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件包括一个设置在所述螺簧和所述隔离环之间的球。
8．根据权利要求2所述的离合器，其特征在于：当离合器处于所述中和位置时，所述凹槽对着所述空腔。
9．根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述凹槽设置在所述隔离环的相邻开口之间。
10．一种超越离合器，它包括：
一个内座圈，它具有一个外圆周，一空腔从所述外圆周径向向内延伸；
一个具有内圆周的外座圈；
一个设置在所述内、外座圈之间的隔离环，一个外圆周相邻于所述外座圈的所述内圆周，一个内圆周相邻于所述内座圈的所述外圆周，所述隔离环包括多个周向间隔开来的开口，至少一个凹槽从所述内圆周径向向外延伸；
多个楔入装置，其设置在所述隔离环的所述开口中，有选择地接合每个所述内、外座圈；
一个设置在所述内座圈的所述空腔和所述外座圈的所述凹槽之间的偏压构件，所述偏压构件允许所述内座圈和所述隔离环之间的转动，但是将所述隔离环相对于所述内座圈转动地偏压向一个中和位置。
11．根据权利要求10所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件包括一个接合所述凹槽的球。
12．根据权利要求11所述的离合器，其特征在于：所述凹槽与所述隔离环的所述外圆周径向向内隔开并且为拱形，其圆周大于所述球的相应圆周。
13．根据权利要求10所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件包括一个设置在所述球和所述内座圈之间的弹簧。
14．根据权利要求13所述的离合器，其特征在于：所述弹簧是螺簧和板簧中的一种。
15．根据权利要求10所述的离合器，其特征在于：所述空腔穿过所述内座圈，在所述外圆周上形成第一和第二开口。
16．根据权利要求15所述的离合器，其特征在于：所述空腔穿过所述内座圈的中心点，从而使所述开口位于所述内座圈的所述外圆周的相对平面上。
17．根据权利要求15所述的离合器，其特征在于：所述偏压构件穿过所述空腔并从所述第一和第二开口径向向外延伸，在两个不同的周向位置上接合所述隔离环。
18．根据权利要求10所述的离合器，其特征在于：借助与内座圈的一个平面的接合，所述滚柱相对于所述内、外座圈中的每一个从所述中和位置移向一个接合位置，所述空腔在一个不同的平面上位于两个相邻平面之间的中点上。
19．一种超越离合器，它包括：
一个具有一个外圆周的内座圈，一个空腔从所述外圆周径向向内延伸。其中，所述空腔穿过所述内座圈的中心点，在所述外圆周上形成第一和第二开口，因而所述开口在所述内座圈的所述外圆周的相对的平面上；
一个具有内圆周的外座圈；
一个设置在所述内、外座圈之间的隔离环，一个外圆周相邻所述外座圈的所述内圆周，一个内圆周相邻所述内座圈的所述外圆周，所述隔离环包括多个周向间隔开来的开口，至少两个凹槽从所述内圆周径向向外延伸，每个所述凹槽相互直接相对；
楔入装置，它们设置在所述隔离环的所述开口中并有选择地接合每个所述内、外座圈；
一个设置在所述内座圈的所述空腔和所述外座圈的所述凹槽之间的偏压构件，所述偏压构件将所述隔离环相对于所述内座圈转动地偏压向一个中和位置并包括一个弹簧。
20．根据权利要求19所述的离合器，其特征在于：所述弹簧包括径向外部的自由端，每个所述自由端接合一个设置在所述弹簧和所述隔离环的所述凹槽之间的球，每个凹槽基本呈拱形，拱形的直径大于所述球的相应直径。
21．根据权利要求19所述的离合器，其特征在于：所述弹簧包括径向外部的自由端，每个所述自由端接合所述凹槽的壁。
22．根据权利要求21所述的离合器，其特征在于：所述壁包括一条槽，所述弹簧的所述自由端设置在所述槽中。
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