CN1936353A - 单向离合机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单向离合机构，包括动态配合的第一旋转体和第二旋转体，其中第一旋转体和第二旋转体的配合面上分别开设有导槽，两旋转体间的导槽具有一定夹角，一滑体活动放置于两导槽交叉形成的空间中，其中在一旋转体上还设有一滑体可自由活动且与导槽连通的空腔，在所述的带有空腔的旋转体上固定有一限制滑体的端盖。本发明具有结构设计合理，构件少，滑体根据两旋转体相对旋转速度的变化，在两具有一定夹角的导槽作用下，滑至两导槽交叉间隙中实现两旋转体啮合，滑离导槽进入旋转体空腔后，实现两旋转体的脱离，由于滑体可在导槽和空腔中滚滑克服传统单向器因滚柱挤压滑动磨损及扁弹簧变形等引起的打滑缺陷，延长使用寿命。

Description

单向离合机构

技术领域：

本发明属于机械领域，特别涉及一种单向离合机构，尤其适用于作为车辆起动机单向离合使用的机构。

背景技术：

单向离合机构在汽车起动机领域适用的十分广泛，起动机是汽车发动机上一关键的小部件，其故障直接导致车辆无法起动。目前汽车起动机上的单向器，或者称为传动机构，其主要使起动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合传动及分离的机构。不同类型的起动机有着不同的单向器，常见的有滚柱式、摩擦片式、弹簧式和棘轮式四种。经典的滚柱式单向器结构如图1a、图1b所示。本文以图1a为例，包括带有外齿轮定向套筒、内螺旋花键滚轮、带驱动齿轮的外螺旋花键轴(图中未画出)，外齿轮定向套筒内侧均布开设有内腔，内腔中安装有滚柱和扁弹簧，扁弹簧始终将滚柱顶在内腔较窄处。内螺旋花键滚轮设在外齿轮定向套筒内，装在外齿轮定向套筒内腔处的滚柱可使相对转动的外齿轮定向套筒和内螺旋花键滚轮产生锁紧或者松开动作；带驱动齿轮的外螺旋花键轴装在内螺旋花键滚轮中，依靠内螺旋花键与外螺旋花键轴的配合，外螺旋花键轴可作轴向移动和随内螺旋花键滚轮转动，以便使驱动齿轮与发动机飞轮能够啮合和分离。起动时，电磁开关动作，外螺旋花键轴外移使驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈，驱动电机转子轴伸齿轮与外齿轮定向套筒的外齿轮啮合，带动外齿轮定向套筒转动，滚柱靠扁弹簧压力滚入内腔最窄处锁住内螺旋花键滚轮，转矩便由驱动齿轮再传递给发动机齿轮；当发动机起动后，转速提高，飞轮反过来带动驱动齿轮旋转，其速度大于外齿轮定向套筒转速时，滚柱便从内腔较窄处滑到较宽处而打滑，转矩不能倒传递给驱动电机，避免驱动电机高速跟转带来危险，保护起动电机；另一方面，内螺旋花键滚轮的螺旋花键与外螺旋花键轴配合，高速跟转的外螺旋花键轴产生内移，最终实现驱动齿轮与发动机飞轮分离。现有单向离合机构，对滚柱、套筒和螺旋花键轴的材料和制造工艺要求较高，工作一段时间后，由于内腔滚道和滚柱磨损，极易产生打滑，造成汽车发动机无法起动。

而图1b的结构与图1a外围结构略有不同外，其关键部件同样也含有从动一侧的内滚轮、主动一侧的外套筒及处于两者间隙的滚柱，通过内滚轮和外套筒间的相对运动，处于间隙中的滚柱正向产生夹紧或者反向产生松脱的作用，实现单向传递动力的目的。

发明内容：

本发明的目的针对现有技术的缺陷，发明一种零件少离合可靠的单向离合机构。

本发明技术方案是这样实现的：一种单向离合机构，包括动态配合的第一旋转体和第二旋转体，其中第一旋转体和第二旋转体的配合面上分别开设有导槽，两旋转体间的导槽具有一定夹角，一滑体可活动放置于两导槽交叉形成的空间中，其中在一旋转体上还设有一滑体可自由活动且与导槽连通的空腔，在所述的带有空腔的旋转体上固定有一限制滑体的端盖。滑体处于两导槽交叉的间隙中，此时两旋转体相互啮合，达到传递动力之需，而当随着两旋转体相对运动速度的改变，滑体滑入与导槽连通的空腔中，滑体失去一旋转体导槽的支承，实现两旋转体的动态分离。

所述的两旋转体配合结构可有两类，一是盘式配合结构，也即导槽等开设在旋转体端面配合面上，二是圆周表面配合结构，即导槽等开设在旋转体圆周表面配合面上。

本发明具有结构设计合理，构件少，滑体根据两旋转体相对旋转速度的变化，在两具有一定夹角的导槽作用下，滑至两导槽交叉间隙中实现两旋转体啮合，滑离导槽进入旋转体空腔后，实现两旋转体的脱离，由于滑体可在导槽和空腔中滚滑，克服传统单向器因滚柱挤压滑动磨损及扁弹簧形等引起的打滑缺陷，延长使用寿命。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1a、1b原有经典的单向器示意图

图2盘式单向离合机构立体分解图

图3盘式单向离合机构端盖立体图

图4盘式单向离合机构啮合状态示意图

图5盘式单向离合机构分开状态示意图

图6圆周表面配合单向机构立体分解图

图7起动机单向离合器立体分解图

图8起动机单向离合器剖面图

图9起动机单向离合器第二旋转体剖面图

图10起动机单向离合器二立体分解图

其中

1-第一旋转体	11-通槽	2-第二旋转体
			21-盲槽	22-空腔	23-离合内腔
24-离合外腔	3-圆柱体	31-滚珠
			4-端盖	5-导轴	6-半圆导槽
7-外套壳	8-小挡圈	9-弹性垫圈
			51-驱动齿轮	52-缓冲弹簧	53-拨叉挡圈
54-卡圈

具体实施方式：

实施例一：

参照图2、图3、图4和图5，这是一种旋转体成盘式配合结构的实例，第一旋转体1端面开设有两个以上导槽，一般以三至五个为佳，导槽为通槽11，第二旋转体2朝第一旋转体1端面上开设有两个以上与通槽11具有一定夹角的导槽，该导槽为盲槽21，两个以上的盲槽21近轴心端连成一环状空腔22，滑体为圆柱体3，放置于第一旋转体通槽11中，其双端可插入第二旋转体及端盖4的盲槽21或环状空腔22中，环状空腔22的腔宽与圆柱体3滑体的直径相当，圆柱体3滑入环状空腔22中形成两旋转体间动态分离，一端盖4固定在第二旋转体2上，将第一旋转体1活动定位其中，第一旋转体1的导轴5穿过端盖4，第二旋转体连体2的导轴5与第一旋转体导轴5处于同一轴心线上。分别与第一旋转体和第二旋转体连体的导轴5可分别与不同的设备轴接。

所述的通槽11和盲槽21具有一夹角，夹角值以90度为佳，尤以两者在轴心线的垂直面上的投影又以过轴心线的平面为对称面为佳，如图4和图5虚线对称状态；而且通槽11和盲槽21以弧形槽为佳，如图4和图5。图4为第二旋转体2高速逆时针旋转，两旋转体处于啮合状态，第一旋转体1跟动状态；图5为第一旋转体1高速逆时针旋转，圆柱体3滑至第二旋转体2环状空腔22内，第二旋转体2失去支承，实现脱离第一旋转体1同步旋转状态。

所述端差4朝第一旋转体1一侧端面上开设有与第二旋转体2对称的盲槽21和环状空腔22，圆柱体3两端同时插入第二旋转体2和端盖4中，形成均衡支承，第一旋转体1的通槽11与第二旋转体和端盖上的盲槽21成一一对应。

实施例二：

参照图6，本实例旋转体成圆周表面配合结构，第一旋转体1表面带有半圆导槽6，第二旋转体2上开设有同轴心线的离合内、外腔23、24，离合内腔23与第一旋转体1直径相吻合，套设在第一旋转体外形成动态配合，其内表面带有与第一旋转体1表面半圆导槽6具有一夹角(在圆周展开表面上的投影夹角)的半圆导槽6，滑体为滚珠31，可活动放置于第一旋转体1和第二旋转体2半圆导槽6交叉空腔中，第二旋转体2的离合外腔24形成滚珠31可自由活动的空腔，也即滚珠31一旦滑入离合外腔24中，两旋转体即失去啮合状态，离合外腔24的直径至少是离合内腔23加一个滚珠31直径，尤其以接近一滚珠直径为佳，使滚珠31可顺利滑入和容纳滚珠31于离合外腔24中，又能保持滚珠31与两者间较紧密的关系以便下次啮合时更易滑入半圆导槽6中，以及滚珠31在离合外腔24中又起到支撑着分离的两旋转体的作用，起到类似轴承的作用。一端盖4封闭在第二旋转体2的离合外腔24端面上，端盖4可防止滚珠31滑出离合外腔24，第一旋转体1的导轴5穿过端盖4，第二旋转体2连体的导轴5与第一旋转体导轴处于同一轴心线上。端盖4可采用如图的外套壳7将端盖4与第二旋转体2固定在一起，也避免第一旋转体1与第二旋转体2两者产生轴向移位。

所述的第一旋转体1表面的半圆导槽6至少朝第二旋转体离合外腔24一端为封闭结构，而且第一旋转体半圆导槽6进入第二旋转体离合外腔24刚好可容纳一个滚珠位。这样滚珠31被合理限制在离第二旋转体离合内腔23的半圆导槽6口处，一旦两旋转体的相对转速改变立即可滑入两半圆导槽6交叉形成的空间中，形成迅速啮合状态；更重要的是半圆导槽6的封闭端可有效阻挡离合时，高速向外滚出的滚珠对端盖4的冲击，避免由此而引发离合不可靠的故障。

视应用场合的不同，一般第二旋转体2半圆导槽6的槽数取2至5条为佳，而第一旋转体1上的半圆导槽6数是第二旋转体2上半圆导槽数的正整数倍，以两倍为最佳，且在第一旋转体1上每一条半圆导槽6中均放置有一滚珠31。在旋转啮合时，有一半的滚珠31滑入两半圆导槽的交叉空间中，而另一半滚珠31还停留在第二旋转体2离合外腔24处，起平衡支撑两旋转体的作用，确保两旋转体在离合切换过程有较好的同轴度。

另，第二旋转体2与第一旋转体1间设有一小挡圈8，小挡圈8处于端盖4内侧，小挡圈8与离合内腔23端面间恰好可容一滚珠31，而小挡圈8设于第二旋转体2离合外腔24与第一旋转体1间。在小挡圈8与端盖4间设有一弹性垫圈9，弹性垫圈9的设置，可使小挡圈8具有向内侧压缩的状态，保持压迫滚珠31入槽的趋势，在起动时，第二旋转体2一旦旋转，滚珠31即可迅速被迫滑入半圆导槽6中，形成啮合。小挡圈8和弹性垫圈9可作为一辅助限制滚珠31的作用，配合第一旋转体表面的半圆导槽封闭端，协同对滚珠31的限制。

两旋转体上的半圆导槽6在过轴心线平面上的投影夹角以90度为佳，这样无论是将滚珠31迫入或者迫出两半圆导槽交叉空间的分力均最大，离合更为迅速和可靠。

图7、图8和图9，为本发明应用于汽车起动机单向离合器的具体实例，在第一旋转体1的导轴上固定有驱动齿轮51，而在第二旋转体2的导轴5上套设有缓冲弹簧52和拨叉挡圈53，并通过卡圈54卡位在第二旋转体导轴5上，形成一整体。而图10即对应现有技术的另一汽车起动机单向离合器应用实例剖面图，其关键的离合结构均相同。

综上所述，实施例一也可采用两半圆导槽和滚珠的配合结构实现两者的啮合或者分离，以上两个实施例涉及端面和圆周表面配合的单向离合机构以及在汽车起动机上的应用，其用以说明本发明的技术要点，无论其与导轴的轴接部分为何，只要是通过滑体及处在两旋转体上的导槽配合实现单向啮合动作的均应属本发明保护之列。

Claims (10)

1、一种单向离合机构，包括动态配合的第一旋转体和第二旋转体，其特征是第一旋转体和第二旋转体的配合面上分别开设有导槽，两旋转体间的导槽具有一定夹角，一滑体可活动放置于两导槽交叉形成的空间中，其中在一旋转体上还设有一滑体可自由活动且与导槽连通的空腔，在所述的带有空腔的旋转体上固定有一限制滑体的端盖。

2、根据权利要求1所述的单向离合机构，其特征是旋转体成盘式配合结构，第一旋转体端面开设有两个以上导槽，导槽为通槽，而第二旋转体朝第一旋转体端面上开设有两个以上与通槽具有一定夹角的导槽，该导槽为盲槽，两个以上的盲槽近轴心端连成一环状空腔，滑体为圆柱体，放置于第一旋转体通槽中，其一端可插入第二旋转体盲槽或环状空腔中，环状空腔的腔宽与圆柱体滑体的直径相当，一端盖固定在第二旋转体上，将第一旋转体活动定位其中，第一旋转体的导轴穿过端盖，第二旋转体连体的导轴与第一旋转体导轴处于同一轴心线上。

3、根据权利要求2所述的单向离合机构，其特征是端盖朝第一旋转体一侧端面上开设有与第二旋转体对称的盲槽和环状空腔，圆柱体两端同时插入第二旋转体和端盖中。

4、根据权利要求2或3所述的单向离合机构，其特征是通槽和盲槽为弧状槽，且成一一对应。

5、根据权利要求1所述的单向离合机构，其特征是旋转体成圆周表面配合结构，第一旋转体表面带有半圆导槽，第二旋转体上开设有同轴心线的离合内、外腔，离合内腔与第一旋转体直径相吻合，套设在第一旋转体外，其内表面带有与第一旋转体表面半圆导槽具有一夹角的半圆导槽，滑体为滚珠，可活动放置于第一旋转体和第二旋转体半圆导槽交叉空腔中，第二旋转体的离合外腔形成滚珠可自由活动的空腔，其直径至少是离合内腔加上一滚珠直径，一端盖封闭在第二旋转体的离合外腔端面上，第一旋转体的导轴穿过端盖，第二旋转体连体的导轴与第一旋转体导轴处于同一轴心线上。

6、根据权利要求5所述的单向离合机构，其特征是第一旋转体表面的半圆导槽至少朝第二旋转体离合外腔一端为封闭结构，而且第一旋转体半圆导槽进入第二旋转体离合外腔刚好可容纳一个滚珠位。

7、根据权利要求5或6所述的单向离合机构，其特征是第二旋转体半圆导槽数取2至5条为佳，而第一旋转体上的半圆导槽数是第二旋转体上半圆导槽数的正整数倍，且第一旋转体上每一条半圆导槽中均放置有一滚珠。

8、根据权利要求7所述的单向离合机构，其特征是第一旋转体半圆导槽数是第二旋转体半圆导槽数的二倍，第一旋转体上的每一条半圆槽中均放置有一滚珠，转啮合时，有一半的滚珠滑入两半圆导槽的交叉空间中，而另一半滚珠还停留在第二旋转体离合外腔处，起平衡支撑两旋转体的作用，确保两旋转体在离合切换过程有较好的同轴度。

9、根据权利要求5或6所述的单向离合机构，其特征是第二旋转体与第一旋转体间设有一小挡圈，小挡圈处于端盖内侧，小挡圈与离合内腔端面间恰好可容一滚珠。

10、根据权利要求9所述的单向离合机构，其特征是小挡圈设于第二旋转体离合外腔与第一旋转体间，在小挡圈与端盖间设有一弹性垫圈。

Images