CN201031893Y - 双向超越离合器 - Google Patents

Abstract

一种双向超越离合器，它包括外圈、内圈和内外圈接合机构，其特征是所述内外圈接合机构包括在内圈外缘上活套有中空且边缘带有至少一个径向滑道的滑道环，在内圈上设置至少一个内圈铰轴和与内圈铰轴铰接的与滑道环上的滑道对应的连杆，在所述滑道环上的滑道中设置有与之滑配且与所述连杆另一端铰接的滑块，内圈、连杆与滑块及滑道环共同组成至少一个摇杆滑块机构，所述摇杆滑块机构为能带动滑块在滑道中往复运动实现与外圈接触和分离的内外圈接合机构。

Description

双向超越离合器

技术领域

本实用新型涉及一种离合器，尤其涉及一种超越离合器。

背景技术

现有技术中的滚柱式超越离合器其基本结构如图5～6所示：由内圈，外圈，滚柱，挡圈组成，外圈或套在内圈上，滚柱安装在内圈，外圈共同组成的楔形空隙内，挡圈用螺钉联结在内圈上，做滚柱外圈的轴向限位。图示离合器一般用作外圈单向传递给扭矩给内圈，内圈只可做单向超越。图5所示离合器只能做同向超越，若反向超越时将损坏离合器。其结构决定只有自锁性好才能传递较大扭矩，自锁好分离较困难，二者存在矛盾，即便是带拨叉的双向超越离合器，其外圈沿正在传递的扭距的方向上反向超越亦较困难，经常反向超越，离合器的使用寿命会大大降低。其传动部件型面加工难度大，且均需特殊材料并通过热处理才能保证其工作可靠性及寿命且价格昂贵，生产厂家极少，用户使用的亦少，市场上一般买不到，其可靠性较差及价格较贵是其不能推广的主要原因。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足提出了一种结构简单，对材料亦无特殊要求，成本较同功能的超越离合器低60％以上，工作可靠性亦好的双向超越离合器。

本方案是通过如下技术措施来实现的：它包括外圈、内圈和内外圈接合机构，其特征是所述内外圈接合机构包括在内圈外缘上活套有中空且边缘带有至少一个径向滑道的滑道环，在内圈上设置至少一个内圈铰轴和与内圈铰轴铰接的与滑道环上的滑道对应的连杆，在所述滑道环上的滑道中设置有与之滑配且与所述连杆另一端铰接的滑块，内圈、连杆与滑块及滑道环共同组成至少一个摇杆滑块机构，所述摇杆滑块机构为能带动滑块在滑道中往复运动实现与外圈接触和分离的内外圈接合机构。离合器的接合分离是由具有二个自由度的摇杆滑块机构来实现的。增加滑道环的转动自由度对增加外圈超越时的灵活性尤其是反向超越的灵活性效果非常明显。

本方案的具体特点还有所述滑道环上对称设置有2个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置2个一端铰接于内圈铰轴，另一端铰接于滑块铰轴的连杆，组成2个摇杆滑块机构，所述每个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针依次布置，实现内圈单向传递扭矩给外圈，外圈双向超越。

所述滑道环上均匀设置有3个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置3个两端分别铰接于内圈铰轴和滑块铰轴的连杆，组成3个摇杆滑块机构，所述每个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针依次布置，实现内圈单向传递扭矩给外圈，外圈双向超越。所述的滑道环上均匀设置有二组以上的径向滑道，与之对应在内圈圆周上均匀设置有等数量的连杆，组成2组以上的摇杆滑块机构。均匀设置二组以上的摇杆滑块机构有利于离合器整体受力的平衡，设置的摇杆滑块机构的数量越多，接合时滑块与摩擦环的接触面积越大，传递扭矩越大，传递同等扭矩的可靠性越好。

所述滑道环上均匀设置有4个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置4个两端分别铰接于内圈铰轴和滑块铰轴的连杆，组成4个摇杆滑块机构，所述每个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针依次布置，实现内圈单向传递扭矩给外圈，外圈双向超越。

所述滑道环上均匀设置有4个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置4个分别铰接于内圈铰轴和滑块铰轴的连杆，所述内圈铰轴、连杆和滑块铰轴依次布置，组成4个摇杆滑块机构，其中相对于内圈圆心中心对称的2个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针设置，相对于内圈圆心中心对称另外2个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为逆时针设置，实现内圈双向传递扭矩给外圈，外圈双向超越。

所述外圈上设置有与之固定连接的摩擦环座，在摩擦环座中设置有摩擦环。所述摩擦环为非金属摩擦环，也可做成金属摩擦环。而该离合器使用的摩擦环为带梯型槽或矩形槽的非金属摩擦环，摩擦系数大，内外圈相对滑移可能性小。所述摩擦环为非金属制成是为了增加滑块与摩擦环之间的摩擦系数，亦即是增大内圈传递的扭矩和可靠性。所述摩擦环亦可做成金属材料，甚至可将摩擦环和摩擦环座制成一体，只是摩擦系数稍小，传递扭矩稍小，可靠能稍差，仍能满足一般使用要求。滑块与摩擦环平面接触只是传递扭矩稍小，可靠性稍差，仍可满足一般使用要求。

在所述滑块的顶部设置有摩擦片。实现滑块与外圈的接合。

所述内圈外缘上与滑块后部形状相适配设置有凹槽。所述滑块后部为圆弧形，内圈上的凹槽为与之对应的圆弧形，该设计是为了减小离合器的径向尺寸及方便装配的需要。

在所述内圈上位于外圈和滑道环之间还设置有滑道压环，便于与滑道环配合实现轴向定位。在所述外圈内孔镶有轴承，轴承内圈套在离合器轴上。

本方案的有益效果可由对上述方案的叙述得知，现有超越离合器一般只能做单向超越，只有带拨叉的双向超越离合器能够实现双向超越。本实用新型中的内外圈接合机构为摇杆滑块机构，内圈主动时与外圈自锁，外圈主动时，滑块受反作用力不自锁可随自由转动的滑道环沿其径向滑道自由移动，因次外圈超越时其内外圈的分离更灵活可靠，无须现有超越离合器常用的弹簧复位机构，反向超越性能较现有超越离合器更好。因此本实用新型与现有技术相比，实现了技术目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述；

图1为本实用新型内部结构示意图；

图2为图1的A-A向视图；

图3为内圈逆时针传递扭矩时的超越离合器中的摇杆滑块机构示意图；

图4为内圈双向传递扭矩的超越离合器中的摇杆滑块机构；

图5为现有滚柱式超越离合器的基本结构图；

图6为图5的B-B向视图；

图7为滑块斜面分压力合成正压力图解；

图8为一组摇杆滑块机构的受力分析图；

图中：1、内圈，2、内圈铰轴，3、滑块铰轴，4、连杆，5、滑道环，6、螺钉，7、摩擦环座，8、摩擦环，9、外圈，10、滑块，11、滑道压环，12、轴承，1 3滑道，21、内圈，22、外圈，23、滚柱，24、挡圈。

具体实施方式

如图5～6所示，现有技术中滚柱式超越离合器由内圈21，外圈22，滚柱23，挡圈24和弹簧组成，外圈22套在内圈21上，滚柱23安装在内圈21周缘上与外圈22共同组成的楔形空隙内，挡圈24用螺钉联结在内圈21上，做滚柱23相对于外圈22的轴向限位。图示离合器一般用作外圈单向传递给扭矩给内圈，内圈只可做单向超越。如图5所示，当外圈22沿逆时针方向旋转，内圈21沿逆时针方向旋转且外圈转速N4≥内圈转速N3时，离合器接合。接合后，内圈和外圈一起做跟随运动。当外圈22沿顺时针方向旋转时，且外圈转速N2>内圈转速N1时离合器分离，外圈超越。外圈相对内圈逆时针旋转，离合器接合，外圈相对内圈顺时针旋转时超越；同理，内圈主动时，内圈相对外圈顺时针旋转，离合器接合，内圈相对外圈逆时针旋转时超越。

本方案可用于机器的慢速工进与快速进退的自动切换，无须其他操作，如图1～2所示：它包括外圈9、内圈1和内外圈接合机构，所述内外圈接合机构包括在内圈1外缘上活套有中空且边缘带有至少一个径向滑道的圆盘状滑道环5，在内圈1上设置通过内圈铰轴2铰接的至少一根与滑道环5上的滑道13对应的连杆4，在所述滑道环5上的滑道13中设置有与之滑配且与所述连杆4另一端铰接的滑块10，内圈1、连杆4与滑块10及滑道环5共同组成至少一个摇杆滑块机构，所述摇杆滑块机构为能带动滑块10在滑道13中往复运动实现与外圈9接触和分离的内外圈接合机构。其中连杆4通过内圈铰轴2和滑块铰轴3分别与内圈1及滑块10相铰连，滑块10可在滑道环5的径向滑道13内移动，滑道环5及滑道压环11内圆套装在内圈1外圆上，摩擦环座7、摩擦环8及外圈9用螺钉6连接为一体，外圈9内孔镶有轴承12，轴承12内圈套在离合器轴上。以滑道环为参照物，内圈1可与滑道环5相对转动相当于摇杆，与连杆4、滑块10、滑道环5组成摇杆滑块机构。当内圈1转动与滑道环5产生相对转动时，滑块10沿径向滑道13向外推出与紧固在磨擦环座7与外圈9之间的摩擦环8相接合，传递扭矩给外圈9；外圈9顺时针转速大于内圈1顺时针转速时，滑块10被向内推回，内外圈分离。该新型超越离合器离合部分核心结构是摇杆滑块机构，区别于其他超越离合器。

如图3所示结构内圈可逆时针传递扭矩，外圈能双向超越。若需内圈顺时针传递扭矩，变更装配方向即可，外圈仍可双向超越。

如图3所示，内圈1转动时，在滑块10未与摩擦环接触时，因滑块10与滑道环5的摩擦力及滑道环5与内外圈的摩擦力很小，此时机构的受力是不平衡的，滑块10在连杆4的推动下向外移动，当滑块10与摩擦环接触时，因其阻碍滑块10向外运动，滑块10与摩擦环之间的正压力瞬间增大，由此正压力产生的静摩擦力足以带动外圈随滑块10一起转动，传递与内圈同等的扭矩。

如图7～8所示，在接合状态下，取一组摇杆滑块机构，将连杆、滑道环、滑块作为整体进行受力分析：N为滑块两斜面受压力N₁的合成正压力，u为摩擦系数，f为摩擦环作用给滑块的静摩擦力，FX、FY为内圈作用给连杆的作用力，θ为滑块的楔角，α为结合时，摇杆与滑道的夹角，r为摇杆铰点回转半径，R为摩擦环静摩擦力中性点回转半径，其余受力忽略不计。假定各作用力受力点集中为一点，其余受力忽略不计。则有：

N＝2N₁sinθ      ①

f＝2N₁u          ②

FY＝N＝2N₁sinθ  ③

FX＝f＝2N₁u      ④

内外圈传递扭矩相等时，得出：

2N₁sinθ.rsinα+2N₁urcosα＝2N₁u.R⑤

由⑤得出u＝sinθsinα/(R/r-cosα)⑥

将R/r＝4，θ＝30°，α＝30°，代入⑦得u＝0.08<(0.3～0.5)，钢与非金属材料的最大静摩擦系数0.3，亦小于钢与铁的最大静摩擦系数0.15。

由此得知：内圈1传递给外圈9相同的扭矩时外圈9不打滑，能够保证接合可靠。当外圈9为主动时滑块10在受到摩擦环8的正压力作用下，滑块10有向内运动的趋势，有两个自由度，要么内圈1转动，要么滑道环5相对内圈1转动，由于内圈1在内外圈之间可做自由转动，因此即使内圈1在传递扭矩状态下，外圈9做反向超越，亦能使滑块10与摩擦环8自由分离。外圈9做同向超越时，由于静摩擦力的减小，滑块10与摩擦环8分离更灵活。

本实用新型双向超越离合器的功能更全面，尤其反向超越性能较现有超越离合器更好。现有超越离合器一般只能做单向超越，只有带拨叉的双向超越离合器能够实现双向超越。而本实用新型双向超越离合器使用的摩擦环为非金属梯型环槽，摩擦系数大，接合机构为摇杆滑块机构。内圈主动时与摩擦环自锁，外圈主动时，滑块受反作用力不自锁可随自由转动的滑道环5沿其径向滑道13自由移动，因此外圈9超越时其内外圈的分离更灵活可靠，无须现有超越离合器常用的弹簧复位机构。安装时如图1所示，先将连杆4逐一用内圈铰轴2与内圈1铰接，再将滑块10用滑块铰轴3与连杆4逐一铰接，合套后备用。将摩擦环8及滑道环5置于摩擦环座7中，将合好套的内圈1，连杆4、滑块10置于滑道环5的径向滑道13内使之能够在滑道13中来回移动。将滑道压环11置于内圈1上并与滑道环5一起对滑块10轴向限位。然后将装有轴承12的外圈9与摩擦环座7及摩擦环8用螺钉6连接。该超越离合器装配实体使用时，将机械工进传动轴装入该离合器内圈并用键与其连接，内圈1为工进动力的输入，外圈9为工进动力的输出，传入下一道传动链。该传动链同时有另一道快速正反转动力输入，该动力输入后，外圈9将成为该动力的输入。此时该超越离合器自动分离，自动断开工进动力链。工进动力链一般传动比较大且自锁不可逆，若无该双向超越离合器，此处需加手动或电器离合以断开该动力链，否则将造成机械损坏。工进时，工进动力因超越离合器自动结合，动力传递给下道传动链，同时亦传递给快速进给传动链。因该传动链一般传动比较小不自锁可逆，快速进给动力随工进动力做跟随运动。

如图3所示，内圈1逆时针旋转，滑块10在连杆4的驱动下沿滑道13向外移动，撑紧固定在外圈9上的摩擦环8，使内外圈接合一起运动。使用非金属材料并成梯形环槽或者矩形环槽，均是为了增加传递的扭矩。当外圈9为主动时，滑块10在撑合时受到摩擦环8方向向下的径向反作用力作用，因滑道环相对内外圈均可自由转动，滑块10迫使滑道环5相对内圈1做微小转动，同时滑块10沿滑道环5的径向滑道13被推回与摩擦环8分离。内外圈的动力传递被断开。综上所述，内圈1逆时针转动时，内圈1带动摇杆滑块机构与固定在外圈9上的摩擦环8自动接合传递动力给外圈9，外圈9主动时，无论其正反转均可将滑块10向内圈1推回，内外圈分离，外圈9双向超越。

图4所示的双向超越离合器从结构上仅内圈上的内圈铰轴装配位置的变更，工作中，一半的滑块向外撑紧摩擦环，另一半推向内圈与摩擦环分离。因此无论内圈正转反转，必有一半滑块与摩擦环结合，另一半分离。内圈可双向传递扭矩；外圈主动时无论正反转，所有滑块均与摩擦环分离，只是一半的滑块从接合到分离，另一半的滑块从大间隙到大间隙变化而已，外圈仍可双向超越。需要说明的是：图4所示双向传递扭矩、双向超越的离合器从零件结构上仅内圈铰轴轴孔位置不同，若将内圈铰轴轴孔增加2个孔变为通用零件，三种功能的离合器从零件结构上是相同的，只是装备方向的变更，这也是该离合器的独到优点。该超越离合器无论是其结构及工作原理均与现有的离合器有很大区别，经用于旋切机上使用证实其性能可靠，机械实现了自动化，该新型超越离合器是超越离合器基本结构的创新，结构简单，工艺性亦好，其性能价格比大幅提高，具有很好的推广价值和市场前景。

Claims (10)

1.一种双向超越离合器，它包括外圈、内圈和内外圈接合机构，其特征是所述内外圈接合机构包括在内圈外缘上活套有中空且边缘带有至少一个径向滑道的滑道环，在内圈上设置至少一个内圈铰轴和与内圈铰轴铰接的与滑道环上的滑道对应的连杆，在所述滑道环上的滑道中设置有与之滑配且与所述连杆另一端铰接的滑块，内圈、连杆与滑块及滑道环共同组成至少一个摇杆滑块机构，所述摇杆滑块机构为能带动滑块在滑道中往复运动实现与外圈接触和分离的内外圈接合机构。

2.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是所述滑道环上均匀设置有4个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置4个两端分别铰接于内圈铰轴和滑块铰轴的连杆，组成4个摇杆滑块机构，所述每个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针依次布置。

3.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是所述滑道环上均匀设置有4个滑道，在滑道中设置一端带滑块铰轴的滑块，与之对应在内圈圆周上设置4个分别铰接于内圈铰轴和滑块铰轴的连杆，所述内圈铰轴、连杆和滑块铰轴依次布置，组成4个摇杆滑块机构，其中相对于内圈圆心中心对称的2个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为顺时针设置，相对于内圈圆心中心对称另外2个摇杆滑块机构的内圈铰轴、连杆和滑块铰轴均为逆时针设置。

4.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是所述外圈上设置有与之固定连接的摩擦环座，在摩擦环座中设置有摩擦环。

5.根据权利要求4所述的双向超越离合器，其特征是所述摩擦环为带凹槽的摩擦环。

6.根据权利要求5所述的双向超越离合器，其特征是所述凹槽为梯型槽或矩形槽。

7.根据权利要求5所述的双向超越离合器，其特征是所述摩擦环为非金属摩擦环或者金属摩擦环。

8.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是所述内圈外缘上与滑块后部形状相适配设置有凹槽。

9.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是所述滑块后部为圆弧形，内圈上的凹槽为与之对应的圆弧形。

10.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征是在所述内圈上位于外圈和滑道环之间还设置有滑道压环。

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