WO2014075602A1

WO2014075602A1 - 摆动式双向超越离合器及使其主动端回到初始位置的方法

Info

Publication number: WO2014075602A1
Application number: PCT/CN2013/086926
Authority: WO
Inventors: 吴长钰
Original assignee: Wu Changyu
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-05-22
Also published as: CN103591180B; CN103591180A

Abstract

一种摆动式双向超越离合器及使其主动端回到初始位置的方法，该离合器包括主动组件、被动组件、拨叉（4）、滚动体（301，302），拨叉包含内向爪（401），内向爪（401）和滚动体（301，302）均位于主动组件与被动组件形成的空腔内。在驱动行程中，使拨叉（4）比主动组件滞后一个角度；在回程中，拨叉（4）比主动组件超前一个角度，使得在主动组件回到初始位置之前拨叉（4）回到中间点，至少当拨叉（4）位于中间点时，拨叉（4）受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉（4）受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使拨叉（4）越过中间点继续沿着回程方向转动，同时使主动组件继续回转；最后拨叉（4）沿着回程方向偏离中间点一个角度，主动组件回到初始位置。

Description

摆动式双向超越离合器及使其主动端回到初始位置的方法技术领域本发明涉及机械式离合器，具体的说，本发明提供了使其主动端在回程时完全回到初始位置的摆动式双向超越离合器的结构和方法。背景技术超越离合器是一种基于主动件和被动件的转速不同而实现自动离合功能的离合器。单向超越离合器是一项公知的技术，其主动件只有一个旋向，当主动件的转速超过被动件的转速时，主动件与被动件自动结合；当主动件的转速低于被动件的转速时，主动件与被动件自动分离。当超越离合器的主动件有两个旋向（顺时针和逆时针）时，就需要用到双向超越离合器，现有的关于双向超越离合器的背景技术如下。在中国化学工业出版社 2004年出版的《机械设计手册》第 5-276页中，对双向超越离合器提出了基本理论： "与单向型滚柱超越离合器相比，工作面和滚柱由单向布置改为相邻对称布置。外环和星轮不论哪一个为主动，都能两个方向传递运动和转矩，而且可通过拨爪使运动中断，是一种可逆离合器。 " 现有的双向超越离合器技术没有涉及到将双向超越离合器用于摆动式操作的场合时如何使主动端在回程时完全回到初始位置的技术问题。发明内容本发明目的在于提供一种摆动式双向超越离合器及使其主动端回到初始位置的方法，以解决如何使摆动式双向超越离合器的主动端在回程时完全回到初始位置的技术问题。本发明的技术方案描述如下。本发明包括主动组件、被动组件、滚动体、拨叉，拨叉包括内向爪，内向爪和滚动体均位于主动组件与被动组件形成的空腔内。被动组件与本发明需要驱动的负载联接。在本发明的论述中，相关术语定义及解释如下。摆动式双向超越离合器指该双向超越离合器的主动端可以沿顺时针或逆时针方向进行摆动式操作。主动端指主动组件。驱动行程指主动组件在外力作用下驱动被动组件的工作行程。在驱动行程中，主动组件与被动组件处于啮合状态，主动组件在外力作用下偏离其初始位置，从而驱动被动组件运动；滚动体和拨叉也会沿着驱动方向运动。回程指在驱动行程之后、主动组件向初始位置回位的行程。在回程中，主动组件与被动组件处于分离（解除啮合）状态，主动组件向其初始位置进行回位运动，滚动体和拨叉也沿着回程方向运动。初始位置指主动组件的位置，是主动组件在顺时针驱动行程与逆时针驱动行程的理论上的共同起点位置，当顺时针驱动行程与逆时针驱动行程的转动幅度设定为一致时，初始位置是主动组件在两个转动幅度的中央位置。中间点指拨叉的位置，是在主动组件的顺时针驱动行程与逆时针驱动行程中、拨叉的共同的起点位置，当主动组件的顺时针驱动行程与逆时针驱动行程的转动幅度设定为一致时、中间点是在两个方向的驱动行程中拨叉的转动幅度的中央位置。有效力矩指的是，在回程中当拨叉位于中间点时及越过中间点后、拨叉受到的与回程方向一致的力矩。按主动组件所处的位置，可以将主动组件设置为结构的外圈部分、则被动组件为内圈部分；也可以将主动组件设置为结构的内圈部分、则被动组件为外圈部分。主动组件与被动组件形成的空腔包含成对的楔形空间，滚动体位于楔形空间内，滚动体也是成对出现的，滚动体可以是滚柱、滚针、或滚珠，也可以将滚动体的横截面做成需要的其它曲线形状。滚动体分为两组，一组为顺时针组的滚动体，负责顺时针驱动行程的啮合传动，在顺时针驱动行程中，顺时针组的滚动体位于楔形空间的小端、起啮合传动的作用；另一组为逆时针组的滚动体，负责逆时针驱动行程的啮合传动，在逆时针驱动行程中，逆时针组的滚动体位于楔形空间的小端、起啮合传动的作用。拨叉包括内向爪，内向爪位于滚动体旁，内向爪位于主动组件和被动组件形成的空腔内。现以顺时针驱动行程及其逆时针回程为例，来描述本发明的工作原理。顺时针驱动行程：外力顺时针方向驱动主动端，主动组件、被动组件、顺时针组的滚动体三者处于啮合状态，从而驱动被动组件顺时针转动；而此时逆时针组的滚动体处于分离状态，拨叉内向爪将逆时针组的滚动体推向楔形空间的大端方向，逆时针组的滚动体、拨叉也会随着主动组件顺时针转动；拨叉在顺时针驱动行程中，会受到与驱动方向相反的阻力（阻力的来源在实施例中描述），使拨叉比主动组件滞后一个角度，亦即拨叉偏离其中间点的角度小于主动组件偏离其初始位置的角度。逆时针回程：进入逆时针回程后，主动组件、被动组件、顺时针组的滚动体总是处于分离（解除啮合）状态；逆时针组的滚动体在拨叉内向爪的作用下而位于楔形空间的大端，主动组件、被动组件、逆时针组的滚动体三者也处于分离状态；被动组件在负载的作用下保持不动，主动组件在人手或者其它力的作用下进行回位运动；在回程中，拨叉会受到与回程方向一致的力（力的来源在实施例中描述），使拨叉也作回位运动。在逆时针回程中，如前所述由于拨叉在驱动行程中比主动组件滞后一个角度，所以在回程中、可以理解为拨叉比主动组件超前一个角度，从而造成在主动组件回到其初始位置之前、拨叉先回到中间点；这时，在拨叉位于中间点、主动组件还未到达其初始位置时，只要拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于此时拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，则拨叉就越过中间点继续沿着回程方向转动一个角度，使主动组件、被动组件、逆时针组的滚动体三者继续处于分离状态，使主动组件可以继续回转，直至主动组件（主动端）完全回到其初始位置，此时拨叉也到达其回程终点，显然拨叉的回程终点越过了中间点。由于主动组件与被动组件形成的空腔内包含成对的楔形空间和成对的滚动体，并且滚动体包含顺时针组的滚动体和逆时针组的滚动体，很显然可以同理分析，在逆时针驱动行程及其顺时针回程中，也可以实现驱动并在回程中使主动端完全回到其初始位置。不论主动组件位于结构的内圈部分还是位于外圈部分，上述原理都是可以实现的，此处不作赘述。根据上述论述，可以归纳出本发明提供的摆动式双向超越离合器的技术方案是：在回程中，当拨叉位于中间点时，拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于此时拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使拨叉可以沿着回程方向继续转动一个角度，从而使主动组件与被动组件继续保持分离状态，使得主动端能够完全回到其初始位置。很显然，当拨叉越过中间点后，可以使拨叉因惯性继续沿回程方向回转，也可以继续使拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，从而使拨叉继续沿着回程方向转动。综之，出本发明提供的摆动式双向超越离合器的重要特点是：在回程中，至少当拨叉位于中间点时，拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使拨叉的回程终点越过拨叉的中间点。同时，可以归纳出本发明提供的使摆动式双向超越离合器的主动端在回程中完全回到初始位置的方法：其回程的控制步骤为，在回程中，首先使拨叉与主动组件均回转，并在主动组件回到初始位置之前使拨叉回到中间点；接着，在拨叉位于中间点而主动组件还未回到初始位置时，使拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动，同时主动组件继续回转；最后拨叉沿着回程方向偏离中间点一个角度，主动组件回到初始位置。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图 1为实施例一的主动组件在初始位置、拨叉在中间点的示意图。图 2为图 1的 A--A剖视示意图。图 3为图 1的 E— E向局部剖视示意图图 4为图 2的 F向局部示意图。图 5为本实施例一的顺时针驱动时的示意图。图 6为本实施例一的逆时针回程的示意图。图 7为本实施例一的逆时针回程中之拨叉回到中间点的示意图。图 8为本实施例一在逆时针回程中之拨叉回到中间点后继续回转并且主动组件完全回到初始位置的示意图。图 9为对实施例一的图 1的弹性助力组件、限位件和拨叉外向爪改进的示意图。图 10为对实施例一的图 2的改进示意图。图 11为对实施例一的图 2的又一改进的示意图。图 12为实施例二的在未驱动时主动组件位于初始位置、拨叉位于中间点的静止状态的示意图。图 13为图 12的 B--B剖视示意图。图 14为图 13的 C--C剖视局部示意图。图 15为对实施例二的图 12的弹性助力组件的改进的示意图。图 16为实施例三在未驱动时主动组件位于初始位置、拨叉位于中间点的静止状态的示意图。图 17为图 16的 D--D剖视示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本实施例一提供了本发明的优先的实施方式。图 1为实施例一的主动组件在初始位置、拨叉在中间点的示意图。在图 1中， 1为外星轮； 2为小压簧，小压簧 2可以用弹片或橡胶件或其它弹性件代替； 301为顺时针组的滚动体， 302为逆时针组的滚动体； 401为拨叉的内向爪， 402 为拨叉的外向爪，内向爪 401和外向爪 402都固接在拨叉上，属于拨叉的一部分； 5 为内环； 6为弹性助力组件，此处为扭簧， 601和 602是扭簧 6的两个弯爪；在驱动行程中，扭簧 6给拨叉提供与驱动方向相反的阻力。 7为限位件，此处限位件 7为一板件，限位件 7起到安装扭簧弯爪 601和 602的作用。在图 1中，外星轮 1属于主动组件，内环 5属于被动组件，内环 5上有花键与负载联结；很明显外星轮 1位于外圈部分，内环 5位于内圈部分。外星轮 1上具有三个内凸爪 101与内环 5间隙配合；外星轮 1与内环 5形成的空腔内包含六个楔形空间。六个小压簧 2、三个顺时针组的滚动体 301、和三个逆时针组的滚动体 302、及拨叉的内向爪 401均位于外星轮 1与内环 5形成的空腔内；拨叉的内向爪 401位于顺时针组的滚动体 301与逆时针组的滚动体 302之间，并且有圆周方向的间隙；小压簧 2位于滚动体 301、 302与外星轮的内凸爪 101之间。在静止时，小压簧 2的弹力将滚动体 301和 302推向楔形空间的小端。扭簧 6、限位件 7、和拨叉的外向爪 402位于外星轮 1与内环 5形成的空腔外（即限位件和弹性助力组件位于主动组件和被动组件形成的空腔外）。扭簧 6的两个弯爪 601和 602卡装在限位件 7的两侧，两个弯爪 601、 602 与限位件 7形成一个小于 180°的周向工作空间，拨叉的外向爪 402位于该周向工作空间内、并且有周向间隙，本图 1中拨叉外向爪 402与扭簧弯爪 601和 602之间均有周向间隙；也就是说拨叉外向爪 402位于限位件 4与扭簧 6 (即弹性助力组件）形成的周向工作空间内，并且外向爪 402的周向宽度小于该周向工作空间的周向内宽。在图 1中，外星轮 1 (主动组件）位于初始位置；拨叉的外向爪 402位于扭簧弯爪 601和 602的中间位置，或者说拨叉外向爪 402与限位件 7是对中的，此时拨叉所处的位置为中间点。图 2为图 1的 A--A剖视示意图。图 2中， 1为外星轮， 8为上盖板， 9为下盖板，外星轮 1、上盖板 8和下盖板 9 用铆接或螺纹联结的方法固接在一起、构成了主动组件； 4为拨叉， 401为拨叉的内向爪， 402为拨叉的外向爪；拨叉外向爪 402穿过上盖板 8的过孔； 5为内环； 6为弹性助力组件（此处为扭簧）， 601和 602为扭簧 6的两个弯爪； 7为限位件； 701为限位件 7的安装基础件，安装基础件 701是一个与本发明的工作相关的相对静止的零件，限位件 7固装在安装基础件 701上，在驱动行程中，本发明的主动组件和被动组件均相对于安装基础件 701运动。图 2中， 10为摩擦元件，摩擦元件 10位于上盖板 8与拨叉 4之间，用于在主动组件与拨叉 4之间产生摩擦力；该摩擦力是由轴向压力引起的。在回程中，该摩擦力产生的摩擦力矩是有效力矩的来源。该摩擦力矩小于扭簧 6工作时产生的扭矩（称为弹性助力组件的工作扭矩）。摩擦元件 10可以是波形垫圈或者橡胶块或者其它弹性类零件，也可以将该摩擦元件做成是拨叉或主动组件的零件的一部分、如凸包类结构等。图 3为图 1的 E— E向局部剖视示意图，反映了滚动体、小压簧、外星轮、拨叉之间的位置关系。图 3中， 2为小压簧， 4为拨叉， 101为外星轮的内凸爪， 1011为内凸爪的扇台，扇台 1011形成一个空间、以防止小压簧 2在工作时被过度压缩；小压簧 2位于顺时针组的滚动体 301及逆时针组的滚动体 302与外星轮的内凸爪 101之间。在静止时，顺时针组的滚动体 301和逆时针组的滚动体 302与外星轮的内凸爪的扇台 1011之间有间隙。图 4为图 2的 F向局部示意图。图 4中， 8为上盖板，上盖板 8上有过孔 81 ; 402为拨叉的外向爪；拨叉的外向爪 402位于过孔 81内并且有圆周方向的间隙，亦即上盖板 8不与拨叉外向爪 402发生干涉。本实施例的图 5、图 6、图 7、图 8描述了本实施例一的主动组件由顺时针驱动到逆时针回程的一个完整的工作循环。图 5为本实施例一的顺时针驱动时的示意图。在本图 5及后续的描述中，圆周方向的空心箭头表示主动组件的运动方向。在本实施例一由图 1所示的状态向图 5所示的状态运动的过程中，在外力的作用下，外星轮 1顺时针转动一个角度；在外星轮 1顺时针转动时，逆时针组的滚动体 302 处于分离状态（即非啮合状态），由于小压簧 2的压力、使三个顺时针组的滚动体 301 均位于楔形空间的小端，外星轮 1、顺时针组的滚动体 301、内环 5三者处于啮合状态，从而驱动内环 5顺时针转动。外星轮 1顺时针转动时，由于摩擦元件在主动组件与拨叉之间产生了摩擦力（参见图 2的描述）、而且拨叉外向爪 402与扭簧弯爪 601之间有周向间隙（参见图 1 )，使拨叉外向爪 402和内向爪 401随着外星轮 1一起转动，直到拨叉外向爪 402与扭簧弯爪 601接触。这时由于摩擦元件产生的摩擦力矩小于扭簧 6 的工作扭矩，亦即扭簧 6的工作扭矩对拨叉施加了一个与驱动方向相反的阻力，该阻力对拨叉外向爪 402和内向爪 401产生一个运动阻滞效果，导致拨叉比外星轮 1滞后一个角度。外星轮 1继续顺时针转动，并带动小压簧 2和逆时针组的滚动体 302转动，当逆时针组的滚动体 302与拨叉内向爪 401接触时，在扭簧弯爪 601的阻力作用下，逆时针组的滚动体 302也会随同拨叉内向爪 401产生滞后效果（继续比外星轮 1滞后一个角度），并压缩与逆时针组的滚动体 302接触的部分小压簧 2。直到外星轮 1的内凸爪的扇台与滚动体 302的间隙消失、外星轮 1通过其内凸爪的扇台驱动逆时针组的滚动体 302，克服扭簧弯爪 601的阻力、驱动拨叉的内向爪 401和外向爪 402顺时针转动；直至驱动行程的终点、如图 5所示。在此过程中，拨叉的内向爪 401和外向爪 402比外星轮 1滞后一个角度，也就是说拨叉的转动角度小于外星轮 1的转动角度；而扭簧弯爪 601的扭力作用于拨叉的外向爪 402和内向爪 401，使逆时针组的滚动体 302位于楔形空间的大端方向、并保持与内环 5和外星轮 1的分离状态。扭簧弯爪 602 和限位件 7保持不动。图 6为本实施例一的逆时针回程的示意图。在本实施例一由图 5所示的状态向图 6所示的状态运动的过程中，内环 5、限位件 Ί和扭簧弯爪 602不动；外星轮 1在外力作用下逆时针回转，扭簧弯爪 601驱动拨叉的外向爪 402及内向爪 401也逆时针回转，拨叉受到的扭簧弯爪 601的扭力方向与回程方向相同，显然，拨叉受到的扭簧弯爪 601的扭力大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力，使拨叉回转；此时顺时针组的滚动体 301处于分离（解除啮合）状态，而逆时针组的滚动体 302在拨叉内向爪 401的作用下位于楔形空间的大端方向、也处于分离状态，小压簧 2、滚动体 301和 302均随同外星轮 1和拨叉内向爪 401逆时针回转，直至如图 6所示、扭簧弯爪 601与限位件 7的一侧接触，扭簧弯爪 601被限位件 7限位，扭簧弯爪 601停止回转运动。此时，拨叉外向爪 402的一侧与扭簧弯爪 601 接触，拨叉外向爪 402的另一侧与扭簧弯爪 602有周向间隙，也就是说，拨叉还未到达中间点；而外星轮 1 (主动组件）也未回到初始位置。图 7为本实施例一的逆时针回程中之拨叉回到中间点的示意图。在本实施例一由图 6所示的状态向图 7所示的状态运动的过程中，内环 5、限位件 7、扭簧弯爪 601和 602保持不动；外星轮 1继续回转，滚动体 301和 302仍处于分离状态。如前所述，由于摩擦元件在主动组件与拨叉之间产生了摩擦力，即主动组件通过摩擦元件对拨叉施加了摩擦力，该摩擦力引起的力矩的方向与主动组件的运动方向一致；同时拨叉内向爪 401受到来自内环 5的摩擦阻力及小压簧 2通过滚动体 302 施加的弹性阻力，这些阻力会引起阻力矩，阻力矩的方向与主动组件的运动方向相反。只要主动组件通过摩擦元件对拨叉施加的与回转方向相同的摩擦力矩大于拨叉受到的与回转方向相反的阻力矩之和，则拨叉外向爪 402和拨叉内向爪 401就继续随着外星轮 1回转，直至如图 7所示、拨叉回到中间点。也就是说，在拨叉回到中间点之前的过程中，拨叉受到的与回程方向相同的力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的力矩，使拨叉回到中间点。在拨叉位于中间点时。拨叉外向爪 402与限位件 7对中，或者说拨叉外向爪 402在它所处的限位件 7与扭簧弯爪 601、 602形成的周向工作空间内，两侧间隙均匀。由图 7可见，在拨叉回至中间点时，外星轮 1仍未完全回至初始位置。图 8为本实施例一在逆时针回程中之拨叉回到中间点后继续回转并且主动组件完全回到初始位置的示意图。在图 8中，内环 5、限位件 7、扭簧弯爪 601和 602保持不动，由于外星轮 1作逆时针转动，故顺时针组的滚动体 301处于分离状态。在拨叉位于中间点时，主动组件通过摩擦元件对拨叉施加的摩擦力矩的方向与主动组件的运动方向一致，该力矩为有效力矩；同时拨叉受到来自内环 5的摩擦阻力及小压簧 2通过滚动体 302施加的弹性阻力，这些阻力会引起阻力矩，阻力矩的方向与回程方向相反。只要有效力矩大于此时拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，则拨叉内向爪 401和外向爪 402随着外星轮 1沿着逆时针方向回转；拨叉的内向爪 401迫使逆时针组的滚动体 302继续处于解锁状态，外星轮 1、拨叉内向爪 401和外向爪 402继续逆时针回转，直到如图 8所示、拨叉外向爪 402的一侧与扭簧弯爪 602接触，由于摩擦元件在主动组件与拨叉之间产生的摩擦力矩（在回程中拨叉越过中间点后，该力矩也是有效力矩）小于扭簧 6 的工作扭矩（参见对图 2的描述），使拨叉停止转动，此时拨叉内向爪 401和外向爪 402已沿着逆时针回程方向偏离中间点一个角度，同时外星轮 1完全回到初始位置。通过上述描述，本实施例一完成了主动组件由顺时针驱动到逆时针回中的一个完整的工作循环。同理，可以知道主动组件由逆时针驱动到顺时针回中的工作过程与此具有一样的工作原理。此处不再赘述。图 9为对实施例一的图 1的弹性助力组件、限位件和拨叉外向爪改进的示意图。在图 9中， 11为拉簧， 12为限位件（此处为限位销钉）， 13为连接板， 14为拨叉的外向爪，其余零件与图 1一样。拉簧 11和连接板 13构成了弹性助力组件，拉簧 11 的一端联结着连接板 13，拉簧 11的另一端和限位销钉 12固定在是一个与本发明的工作相关的相对静止的零件上（与图 2的安装基础件 701同理，此处不作细述）；限位销钉 12对连接板 13起限位作用；图 9中可见，弹性助力组件（两个拉簧 11和两个连接板 13 ) 与限位件（四个限位销钉 12) 形成一个不小于 180°的周向工作空间，拨叉的外向爪 14位于该周向工作空间内、并且有周向间隙；也就是说拨叉外向爪 14位于限位件与弹性助力组件形成的周向工作空间内，并且拨叉外向爪 14的周向宽度小于该周向工作空间的周向内宽。图 10为对实施例一的图 2的改进的示意图。在图 10中， 1为外星轮， 4为拨叉， 15为摩擦元件，该摩擦元件 15的摩擦力是由径向压力引起的。 15可以是橡胶类零件，也可以是弹簧类或弹片类零件。 9为下盖板，在下盖板 9与内环 5之间设置了下硬垫 16。其余与图 2—样。图 11为对实施例一的图 2的又一改进的示意图。在图 11中， 1为外星轮， 8为上盖板， 801是上盖板 8的凸包； 4是拨叉。凸包 801是摩擦元件，凸包 801可以是上盖板 8的一部分，也可以是镶嵌在上盖板 8上的弹性件。在上盖板 8与内环 5之间设置了上硬垫 17。其余与图 2—样。综之，本实施例一提供了在回程中使其主动端能完全回到初始位置的摆动式双向超越离合器的结构，其特点是：在驱动行程中，主动组件通过摩擦元件施加于拨叉的摩擦力矩小于弹性助力组件的工作扭矩，使拨叉比主动组件滞后一个角度，亦即拨叉受到的与驱动方向相反的阻力使拨叉比主动组件滞后一个角度；在回程中，在拨叉回到中间点之前，拨叉受到的与回程方向相同的力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的力矩，使拨叉产生回转运动；当拨叉回转至中间点时，拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩，大于此时拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，从而保证拨叉回至中间点时继续沿着回程方向运动。很显然，当拨叉越过中间点后，可以使拨叉因惯性继续沿回程方向回转，也可以继续使拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，从而使拨叉可以沿着回程方向继续转动。本实施例一的有效力矩的来源是主动组件直接或间接地施加于拨叉的摩擦力，该摩擦力可以是由轴向压力造成的，也可以是由径向压力造成的；该摩擦力来自于在主动组件与所述拨叉之间设置的摩擦元件，该摩擦元件可以是主动组件或拨叉的结构的一部分；或者该摩擦力来自于主动组件与拨叉在轴向或 /和径向的过盈配合关系。在实施例一中，该摩擦力矩小于扭簧 6的工作扭矩；也可以将该摩擦力矩设置为小于扭簧 6 的最大工作扭矩，其作用机理一样。由于有效力矩是由摩擦力造成的，所以有效力矩不仅存在于回程中拨叉回位至中间点时、还在回程中拨叉越过中间点直至拨叉的行程终点一直存在。事实上实施例一的由主动组件直接或间接地施加于拨叉的摩擦力在整个驱动行程和回程都存在，但本发明将有效力矩定义为在回程中当拨叉位于中间点时及越过中间点后、拨叉受到的与回程方向一致的力矩。另外，本实施例一还包含限位件和弹性助力组件，拨叉还包含外向爪，当拨叉静止于中间点时，拨叉的外向爪位于限位件与弹性助力组件形成的周向工作空间内（该周向空间可以小于 180°，也可以是不小于 180°)，并且有周向间隙，该周向间隙一般不小于 0.5mm_; 很明显，在实施例一的回程中，当拨叉回转至中间点时，该周向间隙提供了使拨叉继续轻微转动的一个空间。并且，本发明通过实施例一提供了使摆动式双向超越离合器主动端在回程时能完全回到初始位置的的方法，其控制步骤是：在回程中，首先使拨叉与主动组件均回转，并在主动组件回到初始位置之前使拨叉回到中间点；接着在拨叉位于中间点而主动组件还未到达初始位置时，使拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动，同时主动组件继续回转；最后拨叉沿着回程方向偏离中间点一个角度，主动组件回转到初始位置。为了实现回程中在主动组件回到初始位置之前使拨叉回到中间点，在本实施例一的驱动行程中，拨叉受到与驱动方向相反的阻力使拨叉比主动组件滞后一个角度。为了实现在拨叉位于中间点而主动组件还未到达初始位置时、使拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动，本实施例一使拨叉至少在位于中间点时受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动。实施例二图 12为实施例二的在未驱动时主动组件位于初始位置、拨叉位于中间点的静止状态的示意图。在图 12中，零件 20为外星轮，零件 25为内环，外星轮 20与内环 25形成的空腔内包含成对的楔形空间。零件 211为顺时针组的滚动体，零件 212为逆时针组的滚动体。 2211和 2212为拨叉的内向爪，其中拨叉内向爪 2211位于楔形空间的小端、称为小端内向爪，拨叉内向爪 2212位于楔形空间的大端、称为大端内向爪；拨叉的小端内向爪 2211和大端内向爪 2212构成槽状结构，也就是说滚动体 211和 212位于小端内向爪 2211和大端内向爪 2212形成的槽内。在图 12所示的主动组件位于初始位置、拨叉位于中间点位置的静止状态，小端内向爪 2211和大端内向爪 2212与滚动体的周向间隙可以不同。 222为拨叉的外向爪，拨叉的外向爪 222和拨叉的内向爪 2211和 2212 都属于拨叉的一部分。零件 23为弹性助力组件，此处为扭簧， 231和 232为扭簧 23 的弯爪，零件 24为限位件。在图 12中，外星轮 20属于主动组件，内环 25属于被动组件，很明显外星轮 20 位于整个结构的外圈部分，内环 25位于整个结构的内圈部分。三个顺时针组的滚动体 211、和三个逆时针组的滚动体 212、及拨叉的内向爪 2211和 2212均位于外星轮 20 与内环 25形成的空腔内。扭簧 23、限位件 24、和拨叉的外向爪 222位于外星轮 20 与内环 25形成的空腔外。扭簧的两个弯爪 231和 232卡装在限位件 24的两侧，三者形成一个小于 180°的周向工作空间，拨叉的外向爪 222位于该周向工作空间内、并且有周向间隙。图 13为图 12的 B--B剖视示意图。在图 13中，上盖板 27与外星轮 20固接在一起，构成主动组件。内环 25与外星轮 20的底孔间隙配合；零件 212为逆时针组的滚动体；零件 22为拨叉， 2211为拨叉的小端内向爪， 222为拨叉的外向爪；零件 23为弹性助力组件，此处为扭簧， 231和 232为扭簧 23的弯爪；零件 24为限位件；零件 26为弹性拨片，位于外星轮 20与拨叉 22之间。图 14为图 13的 C--C剖视局部示意图。在图 14中，零件 20为外星轮、 201为外星轮 20的内齿，零件 25为内环， 22为拨叉，零件 26为弹性拨片。内齿 201和弹性拨片 26称为周向力元件。弹性拨片 26 一端固装于拨叉 22上，另一端位于外星轮的内齿 201的齿间。在外星轮 20转动时，通过内齿 201作用于弹性拨片 26，使弹性拨片 26产生变形，从而对拨叉 22产生周向力，该周向力给拨叉提供了回程时的有效力矩。图 15为对实施例二的图 12的弹性助力组件的改进的示意图。在图 15中，两个周向分布的零件 235构成弹性助力组件，零件 235是压缩类弹性零件，可以是压缩弹簧或橡胶类零件；零件 237为限位件，零件 238为拨叉的外向爪; 零件 236是小弹簧，小弹簧 236位于拨叉的外向爪 238与弹性助力组件 235之间。拨叉的外向爪 238位于限位件 237与弹性助力组件 235形成的周向工作空间内，由于零件 236是小弹簧，所以拨叉的外向爪 238相对于该周向空间有一个周向间隙，该周向间隙一般不小于 1。。本实施例二描述的技术方案与实施例一的技术方案相似，其主要不同在于：实施例二的有效力矩是由主动组件与拨叉之间的周向力引起的力矩，该周向力来自于位于主动组件与拨叉之间的周向力元件；以及实施例二的拨叉包含小端内向爪和大端内向爪，小端内向爪和大端内向爪形成槽状结构，滚动体位于槽内。实施例二的工作原理与实施例一类似，任何机械专业人员都很容易地理解，此处不做赘述。实施例三图 16为实施例三在未驱动时主动组件位于初始位置、拨叉位于中间点的静止状态的示意图。在图 16中， 31为外环， 32内星轮，内星轮 32上有凸边 321与外环 31间隙配合。 331为顺时针组的滚动体， 332为逆时针组的滚动体； 341为拨叉的内向爪， 342为拨叉的外向爪，拨叉的内向爪 341和外向爪 342都属于拨叉的一部分； 35为小压簧； 36 为弹性助力组件，此处为扭簧， 361和 362是扭簧 36的两个弯爪； 37为限位件，此处限位件 37为一板件， 37起到安装扭簧弯爪 361和 362的作用。在图 16中，内星轮 32属于主动组件，外环 31属于被动组件，很明显主动组件位于内圈部分，被动组件位于外圈部分。内星轮 32与外环 31形成的空腔内包含成对的楔形空间。六个小压簧 35、三个顺时针组的滚动体 331、和三个逆时针组的滚动体 332、及拨叉的内向爪 341均位于内星轮 32与外环 31形成的空腔内。扭簧 36、限位件 37、和拨叉的外向爪 342位于内星轮 32与外环 31形成的空腔外（即限位件和弹性助力组件位于主动组件和被动组件形成的空腔外）。扭簧 36的两个弯爪 361和 362卡装在限位件 37的两侧，扭簧弯爪 361和 362与限位件 37形成一个小于 180°的周向工作空间，拨叉的外向爪 342位于该周向工作空间内、并且没有周向间隙；也就是说拨叉外向爪 342位于限位件 37与弹性助力组件 36形成的周向工作空间内，并且没有周向间隙，即拨叉外向爪 342的周向宽度等于该周向工作空间的周向内宽。图 17为图 16的 D--D剖视示意图。图 17中， 31为外环， 32内星轮， 381为下盖板， 382为上盖板。上盖板 382与内星轮 32用铆接或螺纹联结的方法固接在一起、构成了主动组件；下盖板 381 与外环 31用铆接或螺纹联结的方法固接在一起、构成了被动组件；下盖板 381上有孔与负载联结。 34为拨叉， 341为拨叉的内向爪， 342为拨叉的外向爪； 36为弹性助力组件，此处为扭簧， 361和 362为扭簧的弯爪； 37为限位件。扭簧弯爪 361和 362卡装在限位件 37上。图 17中， 39为摩擦元件，摩擦元件 39位于内星轮 32与拨叉 34之间，用于在主动组件与拨叉之间产生摩擦力，该摩擦力引起的摩擦力矩是有效力矩的来源，该摩擦力矩的值大于扭簧 36安装在限位件 37上后的最小工作扭矩，并且小于扭簧 36工作时产生的的最大工作扭矩（最大工作扭矩产生于扭簧 36处于最大工作扭转状态时）。摩擦元件 39可以是波形垫圈或者橡胶块或者其它弹性类零件，也可以将该摩擦元件做成是拨叉或主动组件的零件的一部分。本实施例三描述的技术方案与实施例一的技术方案的主要不同在于本实施例三的拨叉外向爪与限位件的周向宽度相同，所以在回程中，摩擦元件 39引起的有效力矩 (摩擦力矩）的值大于扭簧 36的最小工作扭矩、并且小于扭簧 36的最大工作扭矩。实施例三的工作过程与实施例一类似，现简述如下。顺时针驱动行程：当外力顺时针方向驱动主动组件，内星轮 32顺时针转动，逆时针组的滚动体 332处于解锁状态，顺时针组的滚动体 331进入啮合状态，从而驱动外环 31和与外环固接在一起的下盖板 381转动，从而驱动负载；由于摩擦元件 39提供的摩擦力矩大于扭簧 36的最小工作扭矩，使得拨叉的外向爪 342推开扭簧的弯爪 362; 这时拨叉的外向爪 342和内向爪 341、扭簧的弯爪 362、滚动体均随着内星轮 32转动。由于摩擦元件 39提供的摩擦力矩小于扭簧 36的最大工作扭矩，使得在运动至驱动行程的终点之前，在扭簧弯爪 362产生的阻力作用下，使拨叉的外向爪 342和内向爪 341 相对于内星轮 32滞后一个角度，导致拨叉内向爪 341推动逆时针组的滚动体 332，进而压缩与滚动体 332接触的小压簧 35，使逆时针组的滚动体 332位于楔形空间的大端。之后在内星轮的凸边 321的推动下，拨叉的外向爪 342和内向爪 341和扭簧弯爪 362 均随着内星轮 32—起转动，直至顺时针驱动行程结束，在此过程中，拨叉相对于内星轮 32滞后一个角度。逆时针回程：进入逆时针回程后，被动组件（外环 31和下盖板 381 )在负载的作用下保持不动，顺时针组的滚动体 331处于解锁状态；此时由于逆时针组的滚动体 332 在拨叉内向爪 341的推力作用下而位于楔形空间的大端，内星轮 32、外环 31、逆时针组的滚动体 332三者也处于解锁状态，使得主动组件在人手或者其它力作用下能够进行回位运动，滚动体、拨叉均随着主动组件回转，由于在驱动行程中拨叉比主动组件滞后一个角度，所以在回程中拨叉 34保持比主动组件超前一个角度，从而造成在主动组件回到初始位置之前使拨叉 34先回到中间点；这时，在拨叉 34位于中间点而主动组件还未到达初始位置时，由于摩擦元件 39 导致的摩擦力矩（有效力矩）大于扭簧 36的最小工作扭矩，使得拨叉的外向爪 342推开扭簧的弯爪 361继续沿着逆时针回程方向转动一个角度，使内星轮 32、外环 31、逆时针组的滚动体 332三者继续处于解锁状态，直至内星轮 32在外力作用下继续回转并完全回到初始位置，回程结束，这时拨叉沿着回程方向偏离中间点一个角度。由于主动组件与被动组件形成的空腔内包含成对的楔形空间和成对的滚动体，并且滚动体包含顺时针组的滚动体和逆时针组的滚动体，很显然可以同理分析，在逆时针驱动行程及其顺时针回程，也可以实现驱动并在回程中使主动端完全回到初始位置。综之，本实施例三提供了拨叉外向爪 342与限位件 37宽度相同时的技术方案，本实施例三也包含限位件和弹性助力组件，拨叉还包含外向爪，当拨叉静止于中间点时，拨叉外向爪位于限位件与弹性助力组件形成的周向工作空间内，并且无周向间隙；在回程中，当拨叉位于中间点时，拨叉受到的的与回程方向一致的有效力矩，大于弹性助力组件的最小工作扭矩，从而使拨叉越过中间点继续沿回程方向转动。虽然本实施例三的结构方案与实施例一的不完全相同，但有一个共同点，即在回程中，当拨叉位于中间点时，拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使拨叉的回程终点越过拨叉的中间点。本实施例三采用的使主动组件完全回到初始位置的控制步骤与实施例一相同。前述通过三个实施例描述了本发明的结构方案，还可以有多种不同的结构方案，如使用磁铁代替弹性助力组件，或使用磁性材料来使拨叉与主动组件产生有效力矩，或者将拨叉的外向爪做成弹性零件，还可以对限位件和弹性助力组件做出许多改进，等等。此处不作一一细述。前述通过三个实施例，本发明提供了使摆动式双向超越离合器的主动端在回程中完全回到初始位置的方法，该方法是一个普遍性的方法，根据该普遍性的该方法可以产生多种不同的技术方案。例如，为了实现回程中在主动组件回到初始位置之前使拨叉先回到中间点，既可以如前所述在驱动行程中使拨叉比主动组件滞后一个角度，也可以在回程中使拨叉的运动速度大于主动组件的速度；为了实现回程中使拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动，既可以如前所述设置有效力矩，也可以采用在回程中、在拨叉到达中间点时、使拨叉因运动惯性而继续沿着回程方向转动一个角度的技术方案；等等。这些不同的技术方案都属于本方法的适用范围。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1. 一种摆动式双向超越离合器，包括主动组件、被动组件、拨叉和滚动体，所述拨叉包含内向爪，所述内向爪和所述滚动体位于所述主动组件与所述被动组件形成的空腔内，其特征在于：在回程中，至少当所述拨叉位于中间点时、所述拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于所述拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使所述拨叉的回程终点越过所述拨叉的中间点。

2. 根据权利要求 1所述的摆动式双向超越离合器，其特征在于，所述有效力矩是由所述主动组件直接或间接施加于所述拨叉的摩擦力引起的摩擦力矩。

3. 根据权利要求 1所述的摆动式双向超越离合器，其特征在于，所述有效力矩是由所述主动组件与所述拨叉之间的周向力引起的力矩，所述周向力来自于位于所述主动组件与所述拨叉之间的周向力元件。

4. 根据权利要求 1所述的摆动式双向超越离合器，其特征在于，还包含限位件和弹性助力组件，所述拨叉还包含外向爪，当所述拨叉静止于中间点时，所述外向爪位于所述限位件与所述弹性助力组件形成的周向工作空间内，并且有周向间隙。

5. 根据权利要求 1所述的摆动式双向超越离合器.，其特征在于，还包含限位件和弹性助力组件，所述拨叉还包含外向爪，当所述拨叉静止于中间点时，所述外向爪位于所述限位件与所述弹性助力组件形成的周向工作空间内，并且无周向间隙；在回程中，当所述拨叉位于中间点时，所述拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩，大于所述弹性助力组件的最小工作扭矩。

6. 一种使摆动式双向超越离合器的主动端回到初始位置的方法，所述双向超越离合器包含主动组件、被动组件、拨叉和滚动体，所述拨叉包含内向爪，所述内向爪和所述滚动体位于所述主动组件与所述被动组件形成的空腔内，其特征在于：其回程的控制步骤为，首先使所述拨叉与所述主动组件均回转，并在所述主动组件回到初始位置之前使所述拨叉回到中间点；接着在所述拨叉位于中间点而所述主动组件还未到达初始位置时，使所述拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动，同时所述主动组件继续回转；最后所述拨叉沿着回程方向偏离中间点一个角度，所述主动组件回转到初始位置。根据权利要求 6 所述的使摆动式双向超越离合器的主动端回到初始位置的方法，其特征在于，在驱动行程中，使所述拨叉比所述主动组件滞后一个角度。根据权利要求 6 所述的使摆动式双向超越离合器的主动端回到初始位置的方法，其特征在于，在回程中，至少当所述拨叉位于中间点时，所述拨叉受到的与回程方向一致的有效力矩大于所述拨叉受到的与回程方向相反的阻力矩之和，使所述拨叉越过中间点继续沿着回程方向转动。根据权利要求 6 所述的使摆动式双向超越离合器的主动端回到初始位置的方法.，其特征在于，在回程中，所述拨叉的运动速度大于所述主动组件的速度，使得在所述主动组件回到初始位置之前使所述拨叉回到中间点。根据权利要求 6 所述的使摆动式双向超越离合器的主动端回到初始位置的方法，其特征在于，在回程中，当所述拨叉位于中间点时，所述拨叉因运动惯性而越过中间点继续沿着回程方向转动。