CN201794963U - 具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器 - Google Patents

Abstract

本超越离合器是对空间楔合式摩擦超越离合器的进一步深化。其包括，转动导向机构G和牵引摩擦机构F1组成的空间楔形机构，机构F1具有摩擦件，机构G的导向件最佳地具有螺旋齿式导向面，二机构还共有同一个具有互补式导向面和回转摩擦面的环状中介件并轴向刚性联动；以及，轴向力封闭该两个机构并与导向件及摩擦件刚性地结合在一起的传力摩擦机构。其关键特征在于，上述导向件、中介件和摩擦件之一是袋形环状构件，或至少与该袋形构件组合成周向固定一体的组合构件。本实用新型具有理想超越离合器所应具有的几乎所有品质，并特别地具有结构更简单，几何尺寸更小，制作装配更方便和成本更低的优点。

Description

具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器

相关申请

本申请是本申请人提出的名为空间楔合式摩擦超越离合器的中国专利申请201010222712.X和201020186785.3的从属专利/部分继续申请。该公开在先的两项基础专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及所有传动领域中的一种离合装置，以及包含该离合装置的诸如摩擦离合器、电控/磁离合器、安全离合器、联轴器、制动器、机动车滑行器、变速器、传动轮、扳手和铰链/枢轴等，特别涉及一种摩擦式超越离合器。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供与本申请内容有关的背景资料和分析但并不构成现有技术。

于2011年1月公开的上文所整体结合的两项基础专利申请，很好地消除了现有技术中超越离合器所具有的承载能力低下、可靠性差、传动效率低、加工装配困难、成本高、易磨损、应用范围小的缺点。其中，相对使用轴向对接式和径向对接式封装壳的技术方案，其使用环状袋形构件/封装壳的技术方案在具有同样的性能优势的情况下，更因其具有最简单的结构，积木式的装配，更小的轴/径向尺寸和质量，更低的制作和装配成本，以及在包括更高转速、巨型和微型尺度传动领域内更易于应用等诸多优点，而具有了更大的优势和更大的实用价值。但上文所整体结合的两项基础专利申请，未针对该技术方案给出进一步的展开说明。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对性地提供一种具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器，其相对现有技术具有更简单的结构，更小的轴向/径向尺寸和更小的质量，更易于巨型化和微型化，以及远远为高的转矩容量。

为解决上述技术问题，本发明之具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器包括，绕一轴线回转的轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有回转型摩擦面的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；以及为该牵引摩擦机构提供接合力并绕上述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕上述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和中介件；其中，导向件、中介件和摩擦件中的一个是用于限定其余两个构件之间的轴向间距的袋形构件，其设置有绕上述轴线回转的内周面，以及位于该内周面上的大致半周的盘形环状凹槽和由上述袋形构件的外周面连通至该凹槽的入口；当导向件和摩擦件在一个相对转动方向上被中介件可驱动地连接成一个转动整体时，导向件与中介件双方的导向面之间的相互抵触部位的升角λ大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于该抵触部位的导向摩擦副自锁的升角λ的最大值。

为解决相同技术问题，本发明的另一种具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器，是将上述技术方案中的具有轴向限定/力封闭功能的至少一个袋形构件，设置成从轴向外端限定导向件、中介件和摩擦件三者之间的最大间距的单独构件，并与该三个构件中的一个不可旋转地相连。

为最佳地封闭轴向力，可设置至少两个绕上述轴线回转的摩擦机构，其中一个是上述牵引摩擦机构，其中另一个是与导向件和摩擦件至少不可旋转地分别结合在一起的传力摩擦机构，或者再一个上述牵引摩擦机构。

作为一种改进，上述升角λ的取值范围还可以是：ζ＜λ≤ξ，或者，0＜λ≤ζ(当ζ＞0)，其中，ζ是能够令所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角λ的最小值，也是令中介件与牵引摩擦面相抵触所形成的牵引摩擦副自锁的升角λ的最大值。

可选择地，上述袋形构件上设置有用于传递转矩的特征曲面。

可选择地，导向件或中介件至少不可旋转地连接至上述袋形构件，并且最佳地，该用于连接的构件的外周面上设置有向上述入口径向延伸的力臂。

为平衡超越离合器的离心惯性力，还可在上述入口中设置平衡元件。

为最佳地径向封堵上述入口，还设置有封口构件。

可选择地，还可具有多个牵引摩擦机构和多个转动导向机构，分别对应地设置在多个袋形构件的对应的多个盘形环状凹槽中，该多个袋形构件沿上述轴线设置并刚性地结合成一体。

最佳地，还包括至少具有一个弹性元件的弹性预紧机构，其用于将中介件或与该中介件不可旋转地相连的转动构件，弹性地至少抵触在摩擦件上。

优选地，牵引摩擦机构和传力摩擦机构中的至少一个，其两个相应摩擦面是半锥顶角大于0°而小于180°的截锥面。

为增大ζ和ξ，牵引摩擦机构是多摩擦片式摩擦机构，其具有与摩擦件和中介件分别不可旋转地相连接的两组轴向交错排列的各至少一个摩擦片。

为增大转矩容量，传力摩擦机构是多摩擦片式摩擦机构，其具有与摩擦件和导向件分别不可旋转地相连的两组轴向交错排列的各至少一个摩擦片。

需要特别说明的是，本申请文件所使用的相关概念或名词的含义如下：

转动导向机构：将圆周相对转动转换为至少包括轴向相对移动或移动趋势的导向机构。例如螺旋升角严格一致和不严格一致的滑动/滚动式螺旋或部分螺旋机构、径向销槽机构、端面楔形机构、端面嵌合机构、端面棘轮机构及圆柱/端面凸轮机构。

空间楔形机构：由转动导向机构和牵引摩擦机构组成的机构。

ζ和ξ：空间楔形机构的重要极限角，如图1、16所示的中介件90，一方面，通过其摩擦面例如104与摩擦件70的牵引摩擦面72至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力W不垂直于回转轴线X的回转型牵引摩擦机构F1的包括至少一个的一组牵引摩擦副；另一方面，通过其朝向同一圆周方向的导向面94，与导向件50的相应导向面54至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力N不垂直于回转轴线X的转动导向机构G的包括至少一个的一组导向摩擦副；该抵触部位的公切线与垂至于回转轴线X的平面的夹角的平均值，称为该抵触部位的升角λ；再一方面，通过其它表面还可作用有诸如用于弹性预紧的其它作用力；在转动导向机构G的转动导向工况中，也就是导向件50致使中介件90按箭头P所指方向以大于等于零的速度相对摩擦件70转动的工况中，能够确保导向摩擦副自锁的双方表面抵触部位的最小升角被定义为ζ，最大升角则被定义为ξ。而该两个极限角则完全界定了中介件90相对导向件50向前转动、静止不动和向后转动的一切可能的运动形式。具体含义如下：

1、当ξ＜λ＜90°时，导向摩擦副和牵引摩擦副均不能自锁，通过导向摩擦副的法向压力N，或者其分力Q和T，导向件50可致使中介件90相对其向前亦即箭头P所指方向滑转/挤出。因此，导向件50与摩擦件70不能被中介件90楔合成一个转动整体。只是因为压力N非弹性力或受构件结构所限，才致使中介件90仅被导向件50推动着相对摩擦件70摩擦滑转而未被实际挤出。

2、当ζ＜λ≤ξ且λ＞0时，导向摩擦副处于恒定的自锁状态，牵引摩擦副处于不可自锁的一般静摩擦状态。此时，中介件90可以将导向件50与摩擦件70楔合成一个转动整体，但在摩擦件70相对导向件50过载时，牵引摩擦副仍可由静摩擦状态正常地转入滑动摩擦状态而导向摩擦副仍可稳定自锁。对应地，空间楔形机构处于半楔合状态，超越离合器处于非完全接合状态。

3、当0＜λ≤ζ(针对ζ＞0的情况)时，牵引摩擦副处于恒定的自锁状态，导向摩擦副处于一般静摩擦状态。与上述运动形式“2”相反，在摩擦件70相对导向件50过载时，中介件90具有突破导向摩擦副的最大静摩擦状态/阻力而相对导向件50滑转爬升的趋势，但由于该爬升趋势被空间楔形机构的轴向力封闭结构刚性阻止，因此，导向摩擦副被强制性地维持在等同于自锁的一般静摩擦状态。即，中介件90、导向件50与摩擦件70三者被强制结合成一个转动整体，即使过载至毁损也不相互滑转爬升。空间楔形机构因而处于类似斜撑式超越离合器的绝对自锁/楔合状态。

毫无疑问，该极限角ζ未被现有技术理论所认识，也不能由平面楔形机构的运动关系启示、想象或揭示出来，更不能由其结构推导出来。因此，不知道极限角ζ的存在及物理含义的现有技术便无法透彻地认识极限角ξ亦即楔角的真实物理含义，包括摩擦滑转的正常性，更不可能发现、揭示和证实空间楔合的物理本质，并进而得出本申请的基于空间楔形机构的技术方案。

显然，上述升角λ就是空间楔形机构的楔角，也称楔合角/挤住角，并仅在0＜λ≤ξ时，空间楔形机构方可楔合，超越离合器方可接合。

相对现有技术，依据本发明的具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器，除具有上文所整体结合的两项基础专利申请所指出的众多理想性能和有益效果外，还特别具有更加简单的结构，更小的轴向/径向尺寸和更小的质量，更易于巨型化和微型化，更易于应用的众多优点。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。

附图说明

图1是根据本发明的单向超越离合器的轴向剖面图。

图2是图1中具有力封闭功能的环状袋形构件的端面视图。

图3是图1中具有力封闭功能的可选的开口环状袋形构件的端面视图。

图4是根据本发明的具有组合封装壳的单向超越离合器的轴向剖面图。

图5是图4中具有延伸力臂的导向件的主视图。

图6是依据本发明的可换向的双联双向超越离合器的轴向剖面示意图。

图7是应用本发明的自行车飞轮的轴向剖面示意图。

图8是应用本发明的逆止器的轴向剖面示意图。

图9是应用本发明的摩托车用超越离合器的轴向剖面示意图。

图10是应用本发明的机动车用单向器的轴向剖面示意图。

图11是应用本发明的单向轴承的轴向剖面示意图。

图12是应用本发明的单向皮带轮的轴向剖面示意图。

图13是应用本发明的装载机二轴总成的轴向剖面示意图。

图14是应用本发明的电动自行车电动轮毂的简化的轴向剖面示意图。

图15是应用本发明的电动自行车中置式驱动装置的单向输出机构的简化的轴向剖面示意图。

图16是图1中各机构的齿廓对同一外圆柱面的径向投影的局部展开图。

图17是图6中各机构的齿廓对同一外圆柱面的径向投影的局部展开图。

具体实施方式

必要说明：本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现时给予必要说明。同样，也不重复说明相同或相似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。

实施例一：摩擦件为环状袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器C1

参见图1、2、16，单向传动的超越离合器C1包括最佳地绕轴线X形成，并最佳地呈阶梯环状的导向件50。其外环侧的内端面上，最佳地设置有一组周向均布的螺旋导向齿52，其内环侧的管状基体60的内周面上，最佳地设置有花键齿，以与同轴线地设置在其内孔中的内环40不可旋转地连接成一个转动体。为此，内环40中部的固定连接段45的外周面上以互补的方式构造有相应的花键齿。同时，内环40内周面上设置有构成平键槽的传力特征曲面64，以与其内孔中未示出的传动轴不可旋转地相连并传递转矩。这里，不可旋转地连接的形式除了花键和平键连接之外，也可以根据需要采用诸如过盈、D字形或方形轴孔的非圆配合等连接方式。而在管状基体60的中部外周面上，则可滑转地径向定位有最佳地呈环状的中介件90，其通过设置在面对导向件50的端面上的与导向齿52呈互补式构造的一组螺旋导向齿92，与导向件50恒久地嵌合，以构成最佳地绕轴线X回转的面接触型单向转动导向机构G。

超越离合器C1还包括最佳地绕轴线X形成并具有轴向力封闭功能和传力特征曲面34的摩擦件70。该摩擦件70最佳地是一个环状袋形构件并与可选择的外环30最佳地结合成单一零件。传力特征曲面34在外环30的外周面上构造出轮齿168。显然，该特征曲面34可以是构成诸如过盈圆柱面、D字形或方形轴的非圆配合面、花键齿、键槽、皮带槽、凸起、各式孔和螺纹传力结构等的任意曲面，需要时还可以直接形成在一个单独的环状构件上，然后再通过公知的连接方式固定到摩擦件70的外周面上，参见图6和图13。同样，该外环30也可通过其它诸如螺拴的方式紧固连接至摩擦件70上。摩擦件70的绕轴线X形成的内周面84的轴向中部，同轴线地设置有最佳地为平面型的盘形环状凹槽78。该环状凹槽78的约半周的内表面，最佳地沿两相互平行的切线方向H和H’延伸至摩擦件70的外周面，并形成等截面矩形入口82。环状凹槽78的径向内表面80因而延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面。相互嵌合的导向件50和中介件90可按图2中空心箭头所指方向由入口82直接纳入环状凹槽78，并被轴向贯穿于摩擦件70内孔中的内环40径向定位。而摩擦件70则通过设置于其内周面与内环40两端的对应外周面48a和48b之间的两个轴承158，同轴线地径向固定在内环40上。最佳地，轴承158附装有未示出的密封圈或轴承盖。

在此应指出的是，等截面矩形入口是实现本发明的最佳但并非必需设置。实际上，只要能够径向纳入诸如导向件50和中介件90，入口82可以具有任意形状。比如，入口82可因两个延伸切线方向H和H’不相互平行而呈扩口喇叭形。同样道理，摩擦件70的内周面84也不必需周向封闭和对应于贯通式内孔，其完全可以呈例如大致半周的U形开口状并对应于一个盲孔，只要在该内周面84上可以设置出用以收纳诸如中介件90之类的回转构件的大致半周的环状凹槽78即可。另外，轴承158和内环40也均非本发明之必需，其作用完全可以被滑动摩擦，以及设置于内周面84中的具有例如花键齿或D字形非圆截面的传动轴分别取代。同时，也可按这样的方式实现上述径向定位。即，如图1～2所示，在入口82两径向侧面的对应于周向端部88且轴向上只对应于导向件50的部位，预先切割出一个可径向内弯曲的周向舌，以在导向件50和中介件90装配就位之后塑性弯曲该周向舌，实现对该二构件的可转动的封装和定位。

为最佳地封闭/堵入口82，还以诸如焊接、铆接、胶接、螺纹副、径向或端面螺钉、过盈或间隙配合(如图8、14)之类的紧固或非紧固连接方式，在入口82中或其外部的摩擦件70的外周面上设置有至少一个封口件190，如最佳的完整圆环。为作高速转动而需要对超越离合器C1进行回转平衡时，可最佳地在封口件190内径侧未被填满的入口82的剩余空间中，设置一个与该剩余空间最佳地具有互补式构造的弧形平衡元件/配重块170。该平衡元件170最佳地被贯穿于其中，并固定连接在摩擦件70的轴向孔81中的至少一个固定销172径向定位，参见图1、2、10。而由常识可知，以螺钉代替固定销172更可获得提升摩擦件70刚度的好处，以及，还可在对应于U字形内表面80底部两端的摩擦面72和74上，以设置轴向孔的方式进行回转平衡。显然，平衡元件170可如上所述地直接取代封口件190。

另外，环状袋形摩擦件70的轴向力封闭功能也可由组合构件提供。例如，借助诸如焊接、铆接或螺栓之类的紧固方式，将一个具有中心圆孔的杯形壳式限力元件轴向固定连接至盘形外环30的端面，并限定出环状凹槽78。此时，可进一步地将导向齿52或92刚性一体地直接形成在盘形外环30的内端面上，并在环状凹槽78内设置一个独立的盘形摩擦环。再如，借助诸如焊接、在包括轴向中部和/或两端的外周面上过盈地设置至少一个环形箍或圆环状外环30之类的紧固连接方式，将两个最佳地完全对称且半圆形内圆面上均设置有半圆形周向槽的半圆环式限力元件，径向固定地对接成一个限定出完整的环状凹槽78的组合式环状摩擦件。相关结构的更详细说明和图示可参见上文所整体结合的两项专利申请，此处不作过多说明。

另外，盘形环状凹槽78分别设置有回转型牵引摩擦面72和传力摩擦面74。其左端的牵引摩擦面72与设置在中介件90无齿端面上的回转摩擦面104摩擦相连，构成回转型面接触牵引摩擦机构F1。其右端的传力摩擦面74与设置在导向件50无齿端面的传力摩擦面58摩擦相连，构成可与导向件50直接传递摩擦转矩的回转型面接触传力摩擦机构F2。牵引摩擦机构F1和转动导向机构G共同组成端面型空间楔形机构，该机构再与传力摩擦机构F2一起，构成超越离合器C1的轴向力封闭的空间楔合式摩擦超越离合机构。

应该指出的是，本申请“直接传递摩擦转矩”的含义是指，转矩在两构件间的传递路径仅经过一个摩擦机构，而不经过任何第二个其它机构，其与该摩擦机构所具有的摩擦面/片的数量没有任何关系。

很显然地，由于环状袋形摩擦件70的盘形环状凹槽78被最佳地设置成平盘状而非锥盘状，因此，超越离合器C1在理论上可以不要求导向件50和中介件90的组合与摩擦件70之间的同轴度精度。也就是说，可以不对超越离合机构中的转动导向机构G、牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2三者之间以及三者与轴线X的同轴度做过高要求，尤其是转速不高时，只要其两个面接触回转摩擦副垂直于轴线X，以及仅具有几乎不可察觉的相对转动的导向件50和中介件90相互间同轴线设置即可。而相对现代工艺，保证该两个环状构件之间的同轴度又是一件简单和低成本的劳动。因此，这将显著降低制作、装配和使用超越离合器C1的要求和成本，显著优越于完全相反的现有技术。

下面再结合图16来说明转动导向机构G的详细关系和结构特征。其中，沿径向延伸的每对端面型锯齿状螺旋导向齿52和92的导向面54和94可相互贴合，以构成一组面接触的螺旋式导向摩擦副。即，该两个具有互补式构造的导向面54和94，最佳地是分别朝向单一圆周方向且升角均为λ的螺旋型齿面。一般地，0＜λ≤ξ，特殊地，ζ＜λ≤ξ或者0＜λ≤ζ(当ζ＞0)。最佳地间隙相隔的非导向面56和96则平行于轴线X，以最佳地保证双方周向抵触时不会导致楔合。

显然，导向件50端面上的多个导向齿52实际上就是空间楔形机构的楔形齿，其导向面54朝周向一方轴向上逐渐靠近摩擦件70的回转型牵引摩擦面72，并与后者分别围成多个沿周向延伸的端面楔形空间。而设置在该多个楔形空间中的多个导向齿92就是楔合子，其因不必需径向运动而最佳地相互连接成一个零件，即整体环状的中介件90。

为使溜滑角尽可能地接近于零，超越离合器C1还最佳地设置有弹性预紧机构。该机构主要包括一个由弹簧钢丝制成的可轴向压缩的环状波形弹簧150，其设置在转动导向机构G内径侧的管形腔中，也就是设置在导向齿52、92的内端面与管状基体60外周面，以及其间的导向件50与中介件90两者相对的端面所限定出的管形空间内，参见图1。当然，弹簧150也可以是一个或多个扭簧、片状波形弹簧，或者由弹性材料制成的具有任意形式和任意设置位置的至少一个的弹性元件，只要其可以致使回转摩擦面104始终弹性地抵触至牵引摩擦面72即可。并且，最好能致使导向面94也同时始终弹性地抵触至54导向面。比如，在非导向面56和96之间设置径向的片状波形弹簧，便可致使两个导向面54和94始终具有周向上相向转动的趋势，也就是致使转动导向机构G始终具有转动导向的趋势。于是，中介件90可以始终保持在其位于楔形空间周向最小端的准楔合工位上，处于可随时楔合的临界状态中。在这种临界状态中，转动导向机构G的轴向间隙/自由度为δ，周向间隙/自由度为ε，两自由度均最佳地大于零，参见图16。其中，有关弹性预紧机构的更详细的说明和图示，可参见上文所整体结合的两项专利申请，此处不作过多说明。

容易明了，为降低超越离合器C1的溜滑角和周向惯性冲击，提升其动作响应性和灵敏性，上述自由度δ和ε设置得越小越好，且以ε小至零为最理想。

如上文所整体结合的两项专利申请所述，弹性预紧机构也非本发明之必需。未设置该机构时，超越离合器C1仍可依靠例如周向转动时的惯性致使中介件90入楔，尽管可靠性不够高。比如，用作脉动无级变速器的输出机构时的情形。或者，为可靠入楔，也就是令中介件90可靠地转入将导向件50与摩擦件70可驱动地连接/结合/楔合成一个转动整体的工作过程或状态，可将中介件90的外径最佳地设置得相较导向件50的稍大，以使其可于径向串动中摩擦接触到内表面80并借此获得入楔所需的摩擦力。为此，摩擦件70、轴承158以及内环40三者之间应设置有相应的径向自由度。显然，这将付出诸如降低齿轮啮合传动质量的代价。

超越离合器C1的工作过程非常简单。当导向件50开始持续地具有按图16中箭头P所指方向相对摩擦件70转动的趋势的初始瞬间，摩擦件70将借助牵引摩擦机构F1的空载/牵引摩擦转矩，带动转动导向机构G的中介件90相对导向件50沿箭头R所指方向作转动导向运动。该转动导向运动所产生的轴向移动/胀紧力，在将导向齿92瞬间楔紧在导向面54和牵引摩擦面72所围成的端面楔形空间中，也就是中介件90将导向件50与摩擦件70楔合成一个转动整体，牵引摩擦机构F1因而轴向接合的同时，还将导向件50即刻胀紧在摩擦件70的另一个内端面也就是传力摩擦面74上，以形成轴向力封闭的方式致使传力摩擦机构F2也同步接合，并将导向件50与摩擦件70直接连接成一个转动整体。

于是，超越离合器C1随着空间楔形机构的楔合而接合。由管状基体60内孔中的内环40传入的来自未示出传动轴的动力转矩M₀，分成经由转动导向机构G和牵引摩擦机构F1传递的楔合摩擦转矩M₁，以及直接经由传力摩擦机构F2传递的传力摩擦转矩M₂，分别传递给摩擦件70及与其同体的外环30，再传递给与轮齿168啮合的未示出的齿轮。这里，M₀＝M₁+M₂。当然，转矩也可按相反路径传递，而不会有任何实质差别。

应该指出的是，如上所述，当ζ＜λ≤ξ时，超越离合器C1仅在转矩由内环40向外环30传递时具有过载打滑的防过载破坏功能，而不在按相反路径传递转矩或0＜λ≤ζ时具备此一过载保护功能。

而当导向件50开始持续地具有按图16中箭头R所指方向相对摩擦件70转动的趋势的初始瞬间，导向件50将开始相对中介件90作解除转动导向机构G的导向作用的转动。因此，导向面54与94之间的法向压力和转动导向机构G的转动导向作用，将随着两导向面产生相互脱离接触趋势的一瞬间而同时消失。自然，基于该机构G的轴向移动/胀紧力的两个摩擦机构F1和F2以及空间楔形机构，将随即分离或解楔。于是，超越离合器C1结束接合并开始超越转动，中介件90跟随导向件50相对摩擦件70沿R方向摩擦滑转。

至此不难发现，转矩在超越离合器C1中全部经由面接触摩擦副传递，其传递路径上不存在任何离散构件，不存在任何与离心力相关的摩擦力，更不存在任何不可平衡的回转构件以及任何不平衡径向力或其分力，所有作用力仅具有轴向分力和/或周向分力，而该两个分力的作用对象又均具有极高的轴向和/或周向刚度。因此，相对现有技术，尤其是其中的滚柱式和斜撑式超越离合器，根据本发明的具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器C1，不仅具有了质的先进性和极其显著的全方位优势，而且更具备了理想超越离合器所应该具备的几乎全部应有特性。

例如，因相较现有技术的中空环远远为高的刚度而具有更可靠的楔合/自锁特性和更高的传动精度；因依靠面接触摩擦副、双转矩流传动模式，以及可将摩擦机构F1和F2设置成多摩擦片式结构、附装有更大摩擦系数材料/元件的结构、或半锥顶角均介于0～180度之间的截锥面型摩擦副结构，而具有无可比拟的承载能力和抗冲击能力；因无离心惯性力而具有几乎仅取决于相关材料强度的高转速；因转动导向机构G几乎不存在磨损，摩擦机构F1和F2的摩擦力绝缘于离心惯性力并可自动补偿磨损，以及面接触的摩擦强度较线接触显著为低而具有远远为长的工作寿命；因无声、无弹性疲劳以及绝缘于离心力的低摩阻而具有优异的超越特性和更高的传动效率；因楔合方向/轴向的高刚度而具有轻便的开合特性；因关键地可以依需要而刚性地限定周向自由度ε的大小、进而可以无需中介件90在楔合或解楔过程中作任何可察觉的惯性几何运动，而具有极高的开合灵敏度和响应性；因优异的超越特性和开合灵敏度而在高频开合时具有更稳定的性能；因所有磨损在几何参数上几乎不改变极限角ζ和ξ的大小而可以磨合/跑合并随着磨合/跑合而提升性能，同时还因此而具有容易调节和修复的特性；因楔合时不产生径向力而无需大环厚来增强径向刚度，进而具有更小的径向尺寸；因更简单的结构更少的构件数量而具有更经济的制作和装配成本，以及更高的生产效率和更宽广的应用范围。有关本发明的技术优点和有益效果、以及如何消除摩擦阻力以实现非接触式超越转动的更详细的说明和图示，可参见上文所整体结合的两项专利申请，此处不作过多说明。

具体地，在导向件50的内径不小于50mm，在环状袋形摩擦件70的外径不大于98mm，轴向宽度不大于41mm，以及工作系数取为3.0时，只有约半周可以楔合和传力的超越离合器C1，其计算转矩至少达到3,725N·m的约5倍于现有技术的量级水平，成倍地超出例如输配电设备中弹簧操动机构或脉动无级变速器对该单向齿轮的实际需求。并且，降低导向件50的内径并相应地增加环状袋形摩擦件70的径向环厚，计算转矩还可显著增加。而实施回转件平衡之后，其工作转速便可高至轴承158的设计极限。因此，对于同等的转矩容量，超越离合器C1无疑将具有更小的轴向、径向尺寸以及质量。并且，很容易在高转速上远远超出现有1MN·m级的转矩上限。

需要说明的是，如定义中所述，本发明没有对转动导向机构G及其导向齿52、92作出具体限制，其不必需具有最佳的螺旋结构。因此，该机构G及其导向齿可具有任意具备转动导向功能的形式和形状。导向齿可按离散形式设置在端面/周面上，也可按图9所示的诸如单头或多头螺纹的形式，周向延续地设置在相应的内/外周面上。而在后一种设置形式中，其可最佳地设置成具有诸如矩形、梯形、锯齿形或三角形等截面形状的螺旋齿。同样道理，只要能够最佳地实现轴向的互补式贴合/抵触，牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2的各自两组回转摩擦副的截锥式回转型摩擦面，可以基于任意曲线/母线回转而成，并可以是设置有用以散热或排除液体/气体的沟槽的非连续表面。

因此，超越离合器C1可以具有这样的变型。即，将其中的机构G的螺旋导向齿52和92设置在管状基体60的外周面以及中介件90的内周面上，或者，设置在中介件90的外周面以及形成于导向件50径向外环侧的环形端面凸缘的内周面上(相当于径向翻转中介件90以及导向件50的位置)。或者，去除其内环40，借助诸如精密铸造、浇注或注塑等方式，将导向齿52或92直接刚性地形成在摩擦件70的相应内端面上，以令摩擦件70变型为具有轴向力封闭功能的袋形导向件或袋形中介件。相应地，再在中介件90或者导向件50与摩擦件70的轴向之间，径向置入一个不具有传力用管状基体的盘形摩擦环，从而将超越离合器C1变型为导向件为袋形构件的轮—轴传动式超越离合器，或者，变型为中介件为袋形构件的轴—轴传动式超越离合器。届时，装配中应最后置入该摩擦环。

另外，为谋求更大的设计自由度和使空间楔形机构更容易地楔合或解楔，本发明还具有各种提升极限角ζ和ξ数值的技术手段。包括，将转动导向机构G的导向面54和94设置成倾斜螺旋面，将牵引摩擦机构F1的摩擦面72和104设置成截锥面，致使轴截面内导向面54和94或摩擦面72和104与轴线X的夹角/半锥顶角不等于90度，而是如图9所示的0～180度；将牵引摩擦机构F1设置成多摩擦片式结构；以及，将具备更大摩擦系数的材料/元件附装至摩擦面72和104中的至少一个上。例如，在静摩擦系数均为0.1时，超越离合器C1中的ζ和ξ分别等于0度和11.4度，而只需将牵引摩擦机构F1的摩擦面设置成半锥顶角等于30度的截锥面这一个措施，上述极限角便分别升至5.6度和17.02度。这里应顺便提及的是，本说明书已经给出了关于极限角ζ和ξ的清晰的文字定义和说明，无需付出任何创造性的劳动，本领域的普通技术人员均可据此推导出其函数关系式/计算公式。

由常识可知，为增大同等直径时超越离合器C1的转矩容量并降低轴向内力，牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2也可被如上所述地分别或同时设置为多摩擦片式的离合机构，并因此而具有多于一个的一组牵引摩擦副或传力摩擦副。例如，参见图1，借助设置在通孔或外周面缺口中的两组轴向销，将轴向上分别介于摩擦件70与导向件50以及摩擦件70与中介件90之间的各至少一个的一组环状外摩擦片，不可旋转地连接至摩擦件70的内端面上，再借助诸如花键副将对应的各至少一个的一组环状内摩擦片，以与上述外摩擦片轴向交错排列的形式，分别相应地且不可旋转地连接在内环40外周面上，以及设置在中介件90无齿端面内环侧的环形端面凸缘的外周面上。

容易想到，如果在传力摩擦面58和74之间再轴向对称地设置一个中介件90，并与导向件50及摩擦件70分别对称地组成再一个转动导向机构G和牵引摩擦机构F1，超越离合器C1将失去传力摩擦机构F2而具有两个共用同一个摩擦件70的牵引摩擦机构F1。

另外，如果需要，例如用作无级定位铰链时，摩擦件70也可以是非完整环状的袋形构件。即，当需要轴向延伸例如导向件50的管状基体60以致其不能径向通过入口82时，参见图1～2，可在入口82处的轴向一端或者没有外环30时的两端设置径向缺口。例如，将位于内周面84a一端的正好半周的内周面，沿平行于H或H’的两条相互平行的切线方向，径向延伸至摩擦件70的外周面，并形成一个允许管状基体60置入/通过的缺口。于是，内周面84a同样延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面，摩擦件70变成为一个形似砝码的U形开口环，参见图3。当然，此时应按上述设置平衡元件170的方式，在扩大的入口82中最佳地设置一个与该入口具有互补式构造的弧形压件，以径向定位管状基体60。

实施例二：限力元件为环状袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器C2

超越离合器C2是对超越离合器C1结构的变型，其目的在于确保当ζ＜λ≤ξ时，转矩由外环30向内环40传递时具有过载打滑的防过载破坏功能，以及如后所述的可在入口82处设置定向机构D。为此，环状袋形构件必需具有导向件的功能。为制作方便，参见图4～5，该导向件被设置成力封闭式组合构件，由导向件50和作为环状袋形构件的限力元件180不可旋转地相连而成。其中，限力元件180与图1～2中的摩擦件具有完全相同的构造。为与限力元件180不可旋转地相连，导向件50的外周面上设置有沿入口82径向延伸至封口件190内表面的径向凸缘式弧形力臂55，其外表面66是与U形非闭合式内表面80最佳地呈互补式构造的传力特征曲面。于是，与中介件90一同可滑转地设置在盘形环状摩擦件70的管状基体76的外周面上，并抵触至支撑端面189的导向件50，因其U形外表面66与U形内表面80的互补式贴合而和限力元件180不可旋转地连接成周向一体。另外，管状基体76与其内孔中的内环40通过花键不可旋转地连接成一体。而通过环状封口件190的内周面对力臂55的弧形外表面57的径向限定，或者通过内环40对摩擦件70的径向限定，导向件50、中介件90和摩擦件70一同径向固定在环状凹槽78中。

可见，在超越离合器C2中，作为环状袋形构件的限力元件180，实际上就是传力摩擦机构F2中的一个与导向件50不可旋转地相连的摩擦片。

显然，限力元件180也可与外周面上设置有上述力臂的中介件90构成组合式环状袋形中介件。如前文所述，导向齿52或92还可最佳地直接设置在例如支撑端面189上，或者，以类似单头或多头螺纹的形式，周向延续地分别设置在导向件50或中介件90的外周面以及环状凹槽78的约半周的内表面80上。如是，离合器C2将变型为轴—轴传动式超越离合器，并具有中介件自身提供楔形空间并受到由内向外的胀紧力作用的现有技术所没有的外部楔合模式。当然，此时的导向件50应完全同于图1所示，并在轴向上与摩擦件70串联排列。同时，该变型将因此而具有更大的设计自由度，更方便配置控制其可楔合能力和方向的类似离合器C3中的定向机构D。

另外，如果需要，例如，为利于将摩擦机构F1和F2设置成多摩擦片式结构，摩擦件70本身也可以是上述组合构件。即，在图1中的摩擦面104与72或58与74之间，加入一个外周面上设置有上述力臂的盘形摩擦环。实际上，图1中的摩擦件70就是该摩擦环与袋形构件最佳地或至多地结合成单一零件的产物。

除设置力臂55之外，两同轴构件间不可旋转地相连的方式还可采用现有技术中的任何一种公知技术方案。比如，通过在轴向孔81和59中设置连接销的方式，通过将销槽式嵌合机构的凸起和凹槽分别设置在两构件间相互面对的端面上或周面上的方式，或者，通过在内周面84与相应构件的环形端面凸缘的对应外周面之间设置花键齿的方式等。

实施例三：可换向的双联双向空间楔合式摩擦超越离合器C3

参见图6，超越离合器C3表示的是可最佳地应用于大型水面舰艇的混合/双动力驱动系统的可控离合器，是对超越离合器C1变型的结果。

首先，为传递来自两个不同的原动机的转矩，其包括两个沿轴线X设置的超越离合机构。该两个离合机构的环状袋形摩擦件70a和70b，轴向上最佳地结合成一个零件，并且，两个入口82周向上正好相错半周，也就是相错180度。为传递大转矩，方便单独更换构件，形成有轮齿168的外环30被最佳地设置成一个独立构件。该外环30同时使用过盈配合和键202连接的双重连接方式，固定在摩擦件70的外周面上，并通过设置在位于摩擦件70两外端环形端面凸缘162a和162b外周面上的轴承158a和158b，可转动地固定在未示出的齿轮箱/机架上。同时，中介件90a与导向件50a以及中介件90b与导向件50b各自的组合，通过非完整的花键齿副，分别不可旋转地连接在最佳地直接耦合于两个原动机的传动轴200a和200b端部的外周面上。

实际上，需要时还可将更多的环状袋形摩擦件70同轴线地结合成一个零件，或者刚性整体，比如3个或4个，以收容更多的中介件90与导向件50的组合，构成更多的超越离合机构，并通过相应的空心传动轴与更多的同端或异端原动机耦合，以传入动力转矩。当然，也可以逆向传递动力转矩/动力功率流，比如，用作机动车传动系统中的双离合器之际。

其次，为传递两个圆周方向的转矩，超越离合器C3的相应导向齿被赋予了双周向楔合/传力能力。为此，参见图17，导向齿52和92的非导向面56和96被分别设置成周向上最佳地对称于导向面54和94。即，分别朝向两个圆周方向的四组导向面54a和94a、54b和94b、54c和94c以及54d和94d的四个互补的升角λ_a、λ_b、λ_c和λ_d，均对称地等于λ，且，0＜λ≤ξ。于是，导向齿52和92变型为横截面至少为大致梯形的径向型端面齿。

再次，为可选择地限定超越离合器C3的传动工况，还分别设置有两个完全一样的圆柱凸轮式定向机构Da和Db。该两个机构Da和Db包括，分别可滑动地设置在传动轴200a和200b外周面上的定向环120a和120b，以及设置在中介件90a和90b内周面上的定向销124a和124b。其中，定向环120a和120b的内周面上分别设置有相向延伸的至少一个轴向爪122a和122b，后者头部分别设置有具有三个不同台阶段的圆柱凸轮式导槽130a和130b。定向销124a和124b穿过设置于管状基体60外端的避让缺口62a和62b，对应地收容在导槽130a和130b中，以被轴向爪122限定在导向件50的不同周向位置上。对应地，传动轴200a和200b端部的未切割出花键齿的外周面上，分别设置有可滑动地收纳轴向爪122a和122b的延伸至端部的轴向基准槽126a和126b。

对照图17，定向机构Da和Db均分别具有这样的设置效果，即，当定向环120a和120b分别相对传动轴200a和200b按箭头Y或Z所指方向轴向移动，致使定向销124a和124b位于导槽130a和130b的三个不同台阶段时，中介件90a和90b将分别对应地处于相对导向件50a和50b的三个不同的周向位置上，其所对应的最佳地大于零的周向自由度，将允许对应于某一圆周方向的一组导向面54a和94a或54b和94b可以抵触/楔合，如图17的左半边所示，或者均不可以抵触/楔合，如图17的右半边所示。

应特别指出的是，设置定向机构D的目的，就是将中介件90分别限定在相对导向件50的两个或多个不同的周向区域内，以令处于该区域内的中介件90所具有的周向自由度，仅仅允许中介件90可以在零个、一个或两个圆周方向上入楔。因此，定向机构Da和Db并不必需具有传动轴200a和200b，更不必需设置在摩擦件70的内孔中。定向机构D也可以设置在对应于入口82的摩擦件70的K、J处，特别是当导向件50设置有如图4～5所示的力臂55之际。该机构D可以是圆柱凸轮式移动导向机构，也可以是由设置于轴向孔81和/或59中的偏心轮，以及外径向地延伸出中介件90的两根丝状直弹簧构成的弹性周向槽组成的嵌合机构。关于定向机构D及其导向槽等等的更详细的结构、变型和说明，可参见上文所整体结合的两项专利申请，以及本申请人随后提出的名为可连续作业的楔合式扭转作业工具的专利申请，此处不作过多说明。

因此，通过操纵定向机构Da和Db，便可分别改变位于双向超越离合器C3左右侧的两个空间楔形机构的工作方向，也就是超越转动所对应的圆周方向，并可使其部份地进入绝对分离空转的工况。这将特别适合于需要随时进行动力切换、在线检修和任意试车的设置有双动力驱动系统的大型水面舰船，以取代不具有此一功能的现有技术的SSS同步离合器。当然，超越离合器C3可以用于以齿轮为共同驱动构件的所有混合/双动力驱动的应用领域，包括双动力直升机、双动力机动车的传动轴系等，尤其是对于去除了操纵定向机构D之后的更简单变型。除了具有已经指出的转矩优势和上述使用方面的优势，比如在摩擦件70的内/外径不大于150mm/300mm和工作系数为3.0之际，其计算转矩至少不低于55,000N·m之外(设置为单向导向齿时加倍)，还特别具有无刚性冲击和不占用空间的更大优势。实际上，超越离合器C3集成了两个SSS同步离合器以及一个齿轮的功能，而仅需共用原有齿轮所必需占据的空间，从而省去了两个需要单独机座的SSS同步离合器以及相应的四个联轴器所占用的轴向空间，成倍地降低传动系统的轴向长度，降低安装难度、安装工时和经济成本等。

显然地，当混合/双动力源所共同驱动的第一构件并非例如齿轮、皮带轮之类的单纯旋转构件，而是诸如发电机、风机或水泵等无法设置于其外环侧的工作机时，双联的超越离合器C3将不再适用，而应该分解成两个独立的轴—轴传动式离合器(摩擦件70与另一传动轴直接耦合)，像现有技术那样分别设置在工作机的轴向两端。容易理解，该分解的离合器也可直接用作机动车的可随时受控地结束滑行工况的双向滑行器。

同样不难理解的是，定向机构D也可应用于单向的超越离合器，以可控制地取消单向超越离合器的超越能力。比如，将单向超越离合器用作机动车单向滑行器、单向离合器片的情况，或者，将工作方向互反的两个单向超越离合器依图6所示轴向刚性地结合成一体，并以如图1所示的同一个内环40替代传动轴200a和200b，致使双联的离合器成为一个与单向超越离合器具有同等承载能力的双向超越离合器或机动车滑行器的情况。

典型应用实施例举例

图7示出的是应用本发明的自行车飞轮C4，其是超越离合器C1的直接变型。其中，以两组滚珠192取代非必需的轴承158，以链轮齿222取代轮齿168。在具有外滚道的内环40的另一端外周面上，通过螺纹副相应地设置有同样具有外滚道的端盖224，以约束该两组滚柱192。该飞轮C4在摩擦件70的外径不大于44mm时的计算转矩至少不低于358N·m(工作系数为3.0)，远远大于现有技术和实际所需。显然地，该飞轮C4也可以用作电动自行车等的飞轮。而且，如果需要更小的链轮径向尺寸，链轮齿222也可改设在内环40的例如右端的外周面上，参见图14。此时，摩擦件70应不可旋转地连接至轮毂等转矩下游的转动构件上。

当去除外环30以及内环40，以螺钉176将封口件190可拆卸地紧固在摩擦件70的外周面上，并在摩擦件70外周面的一端径向地延伸出一个可以固定连接至机架的力臂196，超越离合器C1便变型为逆止器C5，参见图8。最佳地，轴承158应具有密封功能，比如，通过在轴向外端设置轴承端盖的方式。参数上，在摩擦件70和传动轴200的外径分别等于965mm和490mm时，逆止器C5的计算转矩至少不低于3.79MN·m(工作系数3.0)，远远大于现有技术同等直径时的0.9492MN·m的水平。

另外，作为本领域的普通技术人员不难想到，依据本发明，例如，去除图1所示的外环30、内环40以及封口件190，最佳地将轴承158替换为滑动轴承或滚针轴承，超越离合器C1便可变型为小型或微型超越离合器。其不仅显著优于现有技术，可以具有更小的外径和更大的转矩等，而且更易于用户在例如外周面上自行附加树脂部件等的后续制作。比如，在摩擦件70的内外径分别等于3.0mm/8.2mm时，其计算转矩至少不低于2.0N·m(工作系数为3.0)，4倍于现有技术0.49N·m的承载水平(内外径分别为6mm/12mm)，而在内外径分别为6mm/12mm之际，其计算转矩更至少不低于6.0N·m(工作系数为3.0)。可见，上述转矩和尺寸均成倍地优于现实中例如笔记本计算机、复印机等电子产品使用的现有技术无级定位铰链的技术参数。

图9示出的是摩托车起动用超越离合器C6，其同样是超越离合器C1的直接变型。其中，中介件90可转动地套装在管状基体60的外周面上。为更易于制作和降低制作成本，转动导向机构G的一组螺旋导向齿52、92以类似单头或多头螺纹的形式，周向延续地分别设置在该两构件相对的内和外周面上。弹簧150变型为设置在中介件90小端外周面上，两个端头分别收容在位于中介件90和导向件50相对端面的相应轴向孔中的扭转式螺旋弹簧。在摩擦件70的内外径为24mm/49mm时，超越离合器C6的计算转矩至少不低于450N·m(工作系数为3.0)，远远大于现有技术和实际所需，仅需简单地改变接口设置即可满足所有类型和规格摩擦车的起动所需。而且，在外环30上附装大摩擦系数的材料或摩擦片，超越离合器C6还可变型为机动车的单向离合器摩擦片。

图10示出的是应用本发明的机动车起动机中的单向器C7。其摩擦件70的朝一端延伸出的管状基体76a的外周面上设置有轮齿168，以啮合发动机的飞轮，传递起动电机的转矩。摩擦件70的朝另一端延伸出的管状基体76b的外周面上设置有周向滑槽218，以收容驱动其轴向移动的拨叉(未示出)。为适应高速超越转动，弧形平衡元件/配重块170被如上所述地设置在入口82中。如果需要，还可去除管状基体76a、76b，并在摩擦件70的一个外端面上设置若干凸起以充当行星齿轮轴，或者设置若干轴向孔以收容行星齿轮轴，进而令单向器C7变型为可用于减速型起动机的单向器。无疑，类比离合器C6即可确定，单向器C7具备足以满足从微型车直至重型卡车在内的所有机动车，以及船舶、飞行器、发电机组、工业风机等的起动所需的转矩容量。

图11给出的是单向轴承C8。其中，用以构成键槽的传力特征曲面34直接设置在摩擦件70的外周面上。轴承密封圈110被设置在一组滚珠192外端的环形空间中。橡胶密封圈100则被设置在内环40的外周面48b与摩擦件70的内周面84b的径向之间。外周面48b与内周面84b之间的最大径向间距，大到至少允许一组滚珠192由另一端轴向置入其滚道的程度。并且，密封圈100的装配入位，必需在一组滚珠192全部入位之后。参数上，在摩擦件70的外径等于35mm时，单向轴承C8的计算转矩至少不低于129N·m(工作系数为3.0)，是现有技术中具有对等直径的CSK15的至少7～9倍。

图12示出的是可以适用于机动车发电机输入轴端的单向皮带轮C9。为以最小的径向尺寸获得最大的承载能力，与外环30刚性地结合在一起的空间楔合式摩擦超越离合机构，被偏置在外环30及其两个支撑轴承158的轴向同一端。该两个用于径向定位外环30和内环40的轴向间隔有隔环210的轴承158，分别被设置在外周面48b和内周面84b内端的两个相应轴肩，以及设置在该两周面外端相应周向槽中的卡环184a和184b完全限定住。外环30的外周面上设置有用以限定出皮带槽32的传力特征曲面34。内环40的内周面则设置有用于连接发电机输入轴的螺纹段42，用于定位的圆柱基础段44，以及用于安装和拆卸的诸如六角孔形的附加孔段46。作为设置结果，在内孔径为15mm，皮带轮外径不大于48mm时，皮带轮C9的计算转矩至少达到400N·m(工作系数为3.0)，4.4倍于2010年的现有技术90N·m的转矩水平(皮带轮外径51mm)。

图13示出的是应用本发明的装载机变速器的二轴总成C10。其设置有轮齿168a的小齿轮220刚性一体地形成在传动轴200上。其设置有轮齿168b的外环30(因轴向位置关系只能单独制作)，同时使用过盈配合和键202连接的双重连接方式固定在摩擦件70的外周面上，并通过轴承158径向定位在传动轴200的朝一端延伸的轴颈上。导向件50则通过花键不可旋转地连接在传动轴200的外周面上。显然，二轴总成C10成倍地简化了现有二轴总成的结构并降低了制作成本，除了两个齿轮和一根轴以外，已完全不同于现有技术。并且，其计算转矩在摩擦件70的外径为175mm和工作系数为3.0时，便至少达到22,500N·m的水平，更成倍地超过实际工作时可能的极限转矩。

如实施例一中所述，二轴总成C10中的摩擦件70也可由最佳地完全相同的两个半圆环径向对接而成，二者最佳地借助以过盈连接和键连接的双重方式设置在二者外周面上的外环30实现相互固定。

图14示出的是应用本发明的具有集成飞轮的电动自行车轮毂C11。其中，同轴设置的两个工作方向同向的空间楔合式摩擦超越离合机构的两个环状袋形摩擦件70a和70b，依图6所示的方式轴向刚性地结合成一体，并与轮毂外壳206形成为一个零件。轮毂外壳206通过轴承158径向固定在轮毂轴216上，其内安装有减速器基架214。减速器基架214内可转动地固定有耦合于电机输出轴的轴齿轮212。轴齿轮212可将来自电机的动力转矩通过与其啮合的内环40a，传递给轮毂内侧的超越离合机构，进而驱动轮毂外壳206旋转。此时，轮毂外侧的超越离合机构自然地处于超越状态。而如果需要，驱动轮毂外壳206旋转的动力转矩也可来自轮毂外侧的超越离合机构，也就是来自飞轮机构的内环40b所传递的骑行者的蹬踏力。这里，为滚珠192提供外滚道的两个设置在轮毂轴216外周面上的内圈座204，分别被设置在轮毂轴216内端的相应轴肩以及外端的其它构件轴向定位，比如车架等。

显然，对轮毂C11稍加变型，便可得到电动自行车的中置式驱动装置的单向输出机构C12。如图15所示，刚性地结合成一个零件的环状袋形摩擦件70a和70b，通过最佳地设置有密封圈的轴承158b，可转动地固定在中置变速箱体198一端的内孔周面上。中轴230通过轴承158a、158c可转动地固定在中置变速箱体198另一端的内孔周面上，以及摩擦件70b的内周面上。分属于两个摩擦超越离合机构的导向件50a和50b，分别通过花键副与内环40以及中轴230不可旋转地相连。内环40可转动地设置在中轴230外周面上并耦合于未示出的电机。用于传递骑行者蹬踏力的曲柄166a和166b，分别固定连接至中轴230的两端。于是，来自电机或者骑行者的驱动力，便可分别通过两个空间楔合式摩擦超越离合机构，接力式地驱动外环30并通过未示出的链条将驱动力传递至驱动轮。

无疑，简单类比飞轮C4的358N·m的转矩容量，即可确认轮毂C11和单向输出机构C12具有远超实际所需的承载能力。而且，该两个实施例的驱动力显然可以分别来自两个机械动力源，比如，来自电动机和内燃机。

另外，当单向输出机构C12的驱动力仅仅来自骑行者的蹬踏力时，曲柄166a和166b可最佳地同时设置在蹬踏圆的位于车头方向的半周内，只要在两曲柄之间设置一个诸如专利文献CN1621304A所公开的反向机构，便可实现对两曲柄的翘翘板式连续蹬踏。这样，蹬踏动作和蹬踏圆不再具有可造成例如上坡情况中骑行失败的上下止点，而全部位于最高驱动效率点的附近。不仅最有效最符合人体构造，节省骑行者体力，而且更易于提升蹬踏频率和利于快速加速。

必需特别指出的是，如上所述，当ζ＜λ≤ξ且λ＞0时，本发明可以具有过载打滑的防破坏功能，也就是可以用作无需专门设定过载转矩值的完全自适应动作的单向或双向安全离合器。有关此一方面的详细说明和图示，请参见本申请人随后提出的名为空间楔合的摩擦式安全离合器和安全联轴器的专利申请，本申请不作专门说明。

以上仅仅是本发明针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本发明及其保护范围，其各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开本发明构思的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器，包括：

绕一轴线回转的轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有回转型摩擦面的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；以及

为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和所述中介件；其特征在于：

所述导向件、所述中介件和所述摩擦件中的一个是袋形构件，用以限定其余两个所述构件之间的轴向间距，其设置有绕所述轴线回转的内周面，以及位于该内周面上的大致半周的盘形环状凹槽和由所述袋形构件的外周面连通至该凹槽的入口；以及

当所述导向件和所述摩擦件在一个相对转动方向上被所述中介件可驱动地连接成一个转动整体时，所述导向件与所述中介件双方的所述导向面之间的相互抵触部位的升角λ大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角λ的最大值。

2.一种具有袋形构件的空间楔合式摩擦超越离合器，包括：

绕一轴线回转的轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有回转型摩擦面的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；以及

为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和所述中介件；其特征在于：

还包括至少一个袋形构件，用以从轴向外端限定所述导向件、所述中介件以及所述摩擦件三者之间的最大间距，并与其中的一个不可旋转地相连，其设置有绕所述轴线回转的内周面，以及位于该内周面上的大致半周的盘形环状凹槽和由所述袋形构件的外周面连通至该凹槽的入口；以及

当所述导向件和所述摩擦件在一个相对转动方向上被所述中介件可驱动地连接成一个转动整体时，所述导向件与所述中介件双方的所述导向面之间的相互抵触部位的升角λ大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角λ的最大值。

3.按权利要求1～2任一项所述的超越离合器，其特征在于：该超越离合器包括至少两个绕所述轴线回转的摩擦机构，其中一个是所述牵引摩擦机构，其中另一个是与所述导向件和所述摩擦件至少不可旋转地分别结合在一起的传力摩擦机构以及再一个所述牵引摩擦机构中的一个。

4.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：所述升角λ大于ζ，即，ζ＜λ≤ξ，其中，ζ是能够令所述抵触部位的所述导向摩擦副自锁的所述升角λ的最小值，也是令所述中介件与所述牵引摩擦面相抵触所形成的牵引摩擦副自锁的所述升角λ的最大值，ξ的含义同上。

5.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：当ζ＞0时，所述升角λ小于等于ζ，即，0＜λ≤ζ，其中，ζ的含义同上。

6.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：所述导向件或所述中介件至少不可旋转地连接至所述袋形构件。

7.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：还包括平衡元件，其设置在所述入口中，以平衡所述超越离合器的离心惯性力。

8.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：还包括用于径向上封堵所述入口的封口构件。

9.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：其具有多个所述牵引摩擦机构和多个所述转动导向机构，分别对应地设置在多个所述袋形构件的对应的多个所述盘形环状凹槽中，该多个所述袋形构件沿所述轴线设置并刚性地结合成一体。

10.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：还包括至少具有一个弹性元件的弹性预紧机构，其用于将所述中介件或与该中介件不可旋转地相连的转动构件，弹性地至少抵触在所述摩擦件上。

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