專利名稱:?jiǎn)蜗螂x合器以及可逆的單向離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種機(jī)械連接裝置,例如“空程離合器”或者“單向離合器”;還涉及一種裝置,其具有能夠應(yīng)用對(duì)置元件間扭矩的機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)可在由上述元件的相對(duì)轉(zhuǎn)速確定的一個(gè)方向上傳遞轉(zhuǎn)動(dòng),而不是在其他的方向。
背景技術(shù):
空程離合器由連接在一對(duì)共軸的軸之間的內(nèi)控連接裝置構(gòu)成。通常多組可逆鎖緊機(jī)構(gòu)沿周向排列設(shè)置。單向離合器可以當(dāng)兩個(gè)元件在第一方向(例如正向)上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),使第一元件相對(duì)于第二元件自由相對(duì)運(yùn)動(dòng)(空轉(zhuǎn)),而不是使上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樨?fù)向。只要上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樨?fù)向,該離合器就會(huì)鎖緊這兩個(gè)元件。單向離合器可以作為一種等效于電子二極管-僅在一個(gè)方向上傳遞能量的裝置。
空程或單向離合器用于多種機(jī)械工程領(lǐng)域。舉例來(lái)說(shuō),自行車鏈傳動(dòng)裝置具有棘輪式單向離合器,以防止騎車人在騎行過(guò)程中車輪轉(zhuǎn)動(dòng)上述鏈和曲柄。它們用于地面車輛上的自動(dòng)變速器。它們還用于由往復(fù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電能的設(shè)備中,這些往復(fù)動(dòng)作可以是來(lái)回的波動(dòng)。
現(xiàn)有的單向離合器根據(jù)不同的鎖緊機(jī)構(gòu)可逆地鎖緊第一和第二軸。一類鎖緊機(jī)構(gòu)就是棘輪式,在第一裝置上具有一個(gè)或多個(gè)彈簧加載的棘爪(也稱為壓桿),能夠和第二對(duì)置的裝置上對(duì)應(yīng)數(shù)量的卡槽可逆地配合。除非采用反向步驟,不然在空程或具有齒隙時(shí),這類機(jī)構(gòu)通常會(huì)產(chǎn)生咔噠聲,在和棘爪配合時(shí),能夠產(chǎn)生直接有效的耦接扭矩,而并不會(huì)對(duì)材料過(guò)分壓緊。另一類是涉及在配合時(shí)堵在錐形槽內(nèi)的壓桿、支柱、球或輥之間的楔塞作用。通常,多組鎖緊機(jī)構(gòu)沿周向設(shè)置。盡管這些單向離合器相對(duì)沒(méi)有噪音而且齒隙也很小,但是上述楔塞作用還是會(huì)固有地在壓桿、支柱、球或輥相接觸的小表面區(qū)域上集中很大的應(yīng)變,并由上述錐形槽的切線方向和過(guò)大的扭矩所放大。這種楔塞作用(在小齒隙之后)明顯地改變了施加到每單位面積上的應(yīng)力。在上述表面上,材料很可能產(chǎn)生永久變形,因此單向離合器通常壽命很短。
再轉(zhuǎn)回來(lái)看棘輪式機(jī)構(gòu),有一種特定的徑向平面單向離合器,利用彈簧加載棘爪(壓桿)在各個(gè)元件之間可逆連接?,F(xiàn)有的這種單向離合器在零件轉(zhuǎn)動(dòng)到嚙合位置而鎖緊在一起之前,可以進(jìn)行一定量的反向運(yùn)動(dòng)(例如齒隙)。在正向嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)量,因而在接觸時(shí)就會(huì)產(chǎn)生沖擊,這非常有害。材料就會(huì)在一定程度上產(chǎn)生疲勞(如果僅在幾個(gè)周期之后),因此離合器零件必須足夠可靠,以抵抗故障。如果是包括單向離合器的發(fā)電機(jī)器,則這種齒隙運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生可影響多個(gè)傳遞元件的、且相當(dāng)大的力。
振動(dòng)或噪音是其他可能的問(wèn)題。如果使用彈性件來(lái)減震,則會(huì)發(fā)生所不希望的共振,該彈性材料也會(huì)產(chǎn)生故障。
沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)于實(shí)例A或?qū)嵗鼵(在下面將進(jìn)行敘述)。對(duì)于實(shí)例B,現(xiàn)有技術(shù)中的偏壓裝置缺乏方向感應(yīng),這是公知的;大部分是彈簧。對(duì)于噪音問(wèn)題,Ruth(US6116394)提供有一種運(yùn)行軌的方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種改進(jìn)的單向離合器,或至少能夠?yàn)楣娞峁┯杏玫倪x擇。
在第一方面,本發(fā)明提供一種單向離合器,在具有旋轉(zhuǎn)軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸和具有共軸的旋轉(zhuǎn)軸線的第二相鄰旋轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行連接,該單向離合器能夠在第一軸在嚙合方向相對(duì)第二軸旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,但并不在第一軸相對(duì)第二軸反向旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,其特征在于,該單向離合器包括保持在第一軸上的第一支承架、板或環(huán),該第一環(huán)支承著第一整數(shù)n個(gè)的棘爪件,該整數(shù)大于一,每一棘爪件具有由剛性部分分開的自由端和支承端,每個(gè)棘爪沿上述第一環(huán)的第一端面上的共軸位置均勻間隔開,每一自由端都朝向第二支承架或環(huán),該第二支承架、板或環(huán)保持在上述第二軸上并靠近上述第一環(huán),該第二環(huán)承載著第二整數(shù)m個(gè)卡槽,該第二整數(shù)也大于一,每一卡槽均能夠容納上述棘爪件之一的自由端,每一卡槽均沿上述第二環(huán)的第二端面上的共軸位置均勻間隔開,每一卡槽均能夠可逆地和相對(duì)的棘爪件相嚙合,其他特征在于,上述整數(shù)n、m并不相同,從而增大了在任意時(shí)刻在旋轉(zhuǎn)方向上任一棘爪的自由端靠近一個(gè)卡槽的可能性,因而相比m=n的情況,在使用過(guò)程中在至少一個(gè)棘爪件和相鄰卡槽嚙合之前,嚙合方向上的所需旋轉(zhuǎn)量就得以減小了。
優(yōu)選的,可選擇整數(shù)n、m,以便于在使用過(guò)程中可以同時(shí)沿上述共軸軸線以對(duì)稱方式使多于一組產(chǎn)生嚙合,每組均由一個(gè)棘爪件和相鄰的卡槽構(gòu)成,從而將這些棘爪和相鄰卡槽之間的載荷分配開,將離合器內(nèi)的不均勻應(yīng)力降為最低。
在一個(gè)相關(guān)方面,上述單向離合器包括在棘爪側(cè)面所依靠的每個(gè)卡槽上的彈性表面,用以在處于嚙合位置時(shí)稍微改變棘爪件的轉(zhuǎn)角,因而至少能夠部分地補(bǔ)償相對(duì)的尺寸缺陷,從而有利于在多于一個(gè)的嚙合組之間均勻分配載荷。
優(yōu)選的,上述單向離合器包括從每個(gè)棘爪件側(cè)面延伸的彈性突出部,當(dāng)處于嚙合位置時(shí),該彈性突出部和卡槽側(cè)面相接觸,用以在處于嚙合位置時(shí)稍微改變棘爪件的轉(zhuǎn)角,因而至少能夠部分地補(bǔ)償相對(duì)的尺寸缺陷,從而有利于在嚙合的棘爪和卡槽對(duì)之間均勻分配載荷。
在第二方面,本發(fā)明提供一種如前所述的單向離合器,其特征在于,隨方向而異的偏壓裝置被應(yīng)用到單向離合器的每個(gè)棘爪件上,因而在使用過(guò)程中當(dāng)單向離合器的第一、第二環(huán)在嚙合方向上相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),每個(gè)棘爪件會(huì)被偏壓到對(duì)應(yīng)的卡槽內(nèi),并在慣性方向運(yùn)動(dòng)時(shí)從相應(yīng)卡槽內(nèi)縮回。
優(yōu)選的,上述隨方向而異的偏壓裝置包括(1)由第一端固定延伸到棘爪件的連桿的一側(cè)的桿件,其垂直于棘爪件的旋轉(zhuǎn)軸線,以及(2)上述桿件的第二自由端,和對(duì)置的板或環(huán)的側(cè)面拖動(dòng)接觸,因而在使用過(guò)程中嚙合方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)向上述連桿施加一個(gè)由拖動(dòng)接觸產(chǎn)生的力矩,使棘爪繞棘爪旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng),從而向?qū)χ冒寤颦h(huán)上的卡槽之外運(yùn)動(dòng),因而在慣性方向的運(yùn)動(dòng)會(huì)使棘爪件縮回。
優(yōu)選的,上述棘爪件可繞上述旋轉(zhuǎn)軸線慣性平衡,因而加速度不會(huì)偏轉(zhuǎn)。
一種拖動(dòng)接觸設(shè)置就是在上述桿件的自由端和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面滾動(dòng)接觸的后傾輪。
可選的,上述后傾輪的旋轉(zhuǎn)軸線并不平行于單向離合器的旋轉(zhuǎn)軸線,因而在使用過(guò)程中拖動(dòng)量就增加了。
另一種拖動(dòng)接觸設(shè)置就是在一個(gè)杯內(nèi)容納的球,在上述桿件的自由端和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面滾動(dòng)接觸。
優(yōu)選的,支承著和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面滾動(dòng)接觸的自由端的上述桿件在單個(gè)軸線上具有彈性(例如借助于片簧),因而在使用過(guò)程中,上述自由端就和上述表面保持拖動(dòng)接觸。
在一個(gè)補(bǔ)充方面,上述隨方向而異的偏壓裝置包括線性的傾斜磁化帶,其被壓刻入承載著卡槽的環(huán)的鐵磁硬質(zhì)表面,在和承載上述磁化帶的表面重疊的位置上,該磁化帶中的任一個(gè)都能夠和剛性安裝到棘爪件一側(cè)上的鐵磁件相互作用,因而在使用過(guò)程中在嚙合方向上會(huì)朝向上述鐵磁件吸引,從而將棘爪件拉出對(duì)置環(huán)上的卡槽,因此在慣性方向上的動(dòng)作會(huì)排斥上述鐵磁件,繼而使其縮回。
優(yōu)選的,上述鐵磁件為強(qiáng)磁性的硬質(zhì)件,以互補(bǔ)的形式磁化上述環(huán)的表面。
另一種拖動(dòng)接觸設(shè)置就是在壓刻到上述第二支承架的相鄰表面內(nèi)的螺旋肋板上利用粘性材料(例如油脂)。
再一種拖動(dòng)接觸由在第二支承架的相鄰表面上滑動(dòng)的跟蹤接觸臂構(gòu)成,該接觸臂能夠由壓刻在上述第二支承架表面上的螺旋肋板導(dǎo)引;螺旋牽引上述接觸臂,從而在產(chǎn)生齒隙時(shí)將棘爪推進(jìn)卡槽內(nèi)。
在第三方面,本發(fā)明提供一種“蝸桿式離合器”;一種如前所述的單向離合器,其特征在于,該單向離合器包括能夠在齒輪聯(lián)軸節(jié)內(nèi)進(jìn)行可逆地連接和拆開的齒輪傳動(dòng)系,其包括第一齒輪和第二齒輪,這種連接的特征在于在動(dòng)力經(jīng)由齒輪聯(lián)軸節(jié)從第一齒輪傳遞到第二齒輪時(shí)進(jìn)行正向動(dòng)力傳遞,當(dāng)動(dòng)力從第二齒輪傳遞到第一齒輪時(shí)進(jìn)行負(fù)向傳遞。
優(yōu)選的,單向離合器包括由第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪系;上述齒輪系包括可控齒隙量或空轉(zhuǎn)量,上述齒輪系的第一齒輪支撐在輸入驅(qū)動(dòng)軸上;該齒輪系支撐在可旋轉(zhuǎn)的框架上,該框架固定到第二軸上;該齒輪系終接著和蝸輪嚙合的蝸桿,該蝸輪固定到第一軸上,其特征在于,該齒輪系的傳動(dòng)比能夠在使用過(guò)程中使蝸桿的螺紋以相同速度和蝸輪的齒行進(jìn),且可設(shè)定上述可控齒隙,當(dāng)?shù)谝惠S在惰性或空轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪系時(shí),上述蝸桿的旋轉(zhuǎn)螺紋能夠基本上沒(méi)有摩擦接觸地經(jīng)由上述轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪的齒,而當(dāng)上述第一軸在嚙合方向轉(zhuǎn)動(dòng)上述齒輪系時(shí),上述可控量齒隙就會(huì)暫時(shí)中斷對(duì)蝸桿的傳動(dòng),因而在蝸桿的螺紋和蝸輪的齒相摩擦,所以使上述框架旋轉(zhuǎn),從而使上述第二軸旋轉(zhuǎn)。
盡管可在齒輪系自身內(nèi)任選齒隙的大小,但是優(yōu)選的,還可以借助于調(diào)節(jié)至少一個(gè)擋齒(dog teeth)和至少一個(gè)爪形離合器之間的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙量來(lái)確定上述可控齒隙或空轉(zhuǎn)量,上述爪形離合器設(shè)置在齒輪系的驅(qū)動(dòng)軸和第一齒輪之間。
在一個(gè)補(bǔ)充實(shí)例中,在使用過(guò)程中通過(guò)改變角位移的定向,也可以相對(duì)上述擋齒所經(jīng)由的第一齒輪使單向離合器進(jìn)入嚙合模式的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向翻轉(zhuǎn)。
附圖簡(jiǎn)述這里所提供的發(fā)明敘述僅僅通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明的,并不是對(duì)本發(fā)明的范圍或程度進(jìn)行限制。
圖1是示出了實(shí)例A和B中單向離合器部分在分離模式的視圖。
圖2是示出了圖1中單向離合器部分在嚙合模式的視圖。
圖3是示出了實(shí)例A和B中單向離合器的互鎖元件在分離模式的視圖。
圖4A示出了具有10個(gè)“嚙合區(qū)域”的第一面板、具有9個(gè)“嚙合區(qū)域”的第二面板以及這兩者相覆蓋時(shí)可能的重合點(diǎn)(至多一個(gè))。
圖4B示出了具有16個(gè)“嚙合區(qū)域”的第一面板、具有20個(gè)“嚙合區(qū)域”的第二面板以及這兩者相覆蓋時(shí)可能的四個(gè)重合點(diǎn)。
圖5A是棘爪和相應(yīng)卡槽的簡(jiǎn)圖。
圖5B是重量再分配的棘爪簡(jiǎn)圖。
圖5C是重心在轉(zhuǎn)軸上的棘爪和相應(yīng)卡槽的簡(jiǎn)圖。
圖5D示出了具有附加彈性的棘爪。
圖6A示出了一種后傾系統(tǒng),根據(jù)離合器部件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),推拉每一個(gè)棘爪進(jìn)入或離開嚙合位置。
圖6B示出了一種磁力系統(tǒng),根據(jù)離合器部件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),推拉每一個(gè)棘爪進(jìn)入或離開嚙合位置。
圖7是一種具有下置后傾輪的棘爪簡(jiǎn)圖。
圖8A是一種“蝸桿式離合器”的簡(jiǎn)圖,單向離合器在框架內(nèi)設(shè)置了齒輪系。
圖8B是蝸桿和蝸桿式離合器之間關(guān)系的截面圖。
圖9是上述具有傳動(dòng)選項(xiàng)的齒輪系和蝸桿簡(jiǎn)圖。
圖10是單向離合器的軸側(cè)視圖,利用了沿轉(zhuǎn)軸對(duì)稱的平衡棘爪和相應(yīng)卡槽。
本發(fā)明由三個(gè)新穎的單向離合器單獨(dú)組成或它們相結(jié)合。(A)是一種相匹配棘爪和卡槽的“游尺”式微調(diào)設(shè)置。(B)包括根據(jù)轉(zhuǎn)向使棘爪進(jìn)入或脫離卡槽的方向感應(yīng)系統(tǒng)。(C)是另一方面,在框架內(nèi)可利用可鎖定齒輪系,在一個(gè)或別的相位驅(qū)動(dòng)蝸桿,從而驅(qū)動(dòng)蝸輪。
實(shí)例A(游尺微調(diào)原理)本發(fā)明這個(gè)方面的這種單向離合器可以依靠相應(yīng)棘爪和卡槽(等結(jié)構(gòu))借助于在棘爪和卡槽之間產(chǎn)生“游尺”關(guān)系,而不是1∶1地對(duì)應(yīng)關(guān)系(其中每一主動(dòng)桿和從動(dòng)桿上的數(shù)字都相同)來(lái)減少噪音、齒隙或空轉(zhuǎn)。舉例來(lái)說(shuō),在測(cè)微計(jì)和游標(biāo)卡尺領(lǐng)域,游尺微調(diào)原理已廣為人知。
圖1-3示出了利用上述游尺微調(diào)原理的棘爪卡槽式單向離合器。101、102表示連接到共軸的第一和第二軸上的環(huán)部。在圖1中,注意到由于在相對(duì)面上數(shù)量的不同,所以卡槽105A、105B和105C都不同程度地和相鄰的棘爪103、104和105步調(diào)不一致。在圖2中,注意到棘爪103C處于使離合器嚙合的位置上,103D處于卡槽內(nèi),但并不接觸,103B還不能進(jìn)入卡槽內(nèi)。根據(jù)該實(shí)例,如圖4A和4B的X光透視圖中所示,有n個(gè)均勻分布的卡槽和m個(gè)均勻分布的棘爪(n,m為互不相等的整數(shù))。在圖4A中示出了在1100上的9個(gè)卡槽(或棘爪),在“環(huán)”1101上的10個(gè)互補(bǔ)的棘爪(或卡槽)。在這兩個(gè)環(huán)的重疊部1102中,只有一個(gè)嚙合的棘爪在1103處固定到匹配卡槽內(nèi)。因此這個(gè)實(shí)例的最大齒隙就被減小了9倍,從360/10=36度到[360/10-360/9]=4度。
利用單點(diǎn)嚙合在某些場(chǎng)合下也有缺陷。盡管在第一嚙合位置處減小了最大沖擊(動(dòng)能)傳遞(參看示意性圖表1),從而減小了磨損和可能的損壞,但是它是非對(duì)稱的,所有的動(dòng)力都要經(jīng)由單個(gè)連接件傳遞。優(yōu)選的是,在單向離合器轉(zhuǎn)軸軸線的每一側(cè)上都對(duì)稱地設(shè)置有嚙合處,選擇n、m,從而使多于一組的、沿上述轉(zhuǎn)軸對(duì)稱設(shè)置的棘爪-卡槽匹配并嚙合,從而減小軸承上的偏心載荷。
圖4B示出了其他的多嚙合位置。在該示意性實(shí)例中,m為20(環(huán)1201),n為16(環(huán)1200)。這m個(gè)棘爪中任一個(gè)的徑向位置和這n個(gè)卡槽中任一個(gè)位置相重合的地方都會(huì)接觸(嚙合)。圖4B示出了在重合位置1202(m=20,n=16)時(shí),四個(gè)在1203A、1203B、1203C和1203D處同時(shí)嚙合的位置。下列表1示出了一些變化。標(biāo)有“最大沖擊”的欄表示單向離合器中沖擊的通常旋轉(zhuǎn)動(dòng)能?!白畲鬀_擊”這個(gè)概念是假定在最差位置上出現(xiàn)的嚙合。標(biāo)有“每棘爪的最大沖擊”包括同時(shí)接觸的棘爪數(shù)量,足夠精確的制造條件等。盡管說(shuō)明書僅涉及環(huán)(環(huán)狀結(jié)構(gòu)),但是上述棘爪和卡槽也可以安裝在對(duì)置的板上或其他平面上。
表1嚙合條件,假定為20個(gè)棘爪。
注意表1中的第一排是一種現(xiàn)有技術(shù)配置。在最后一排中,1個(gè)棘爪和20個(gè)卡槽是一種應(yīng)用到自行車輪上的現(xiàn)有技術(shù),其中n、m是不同的,不能減小(一個(gè)棘爪)齒隙。棘爪和卡槽數(shù)量可彼此不同。在僅有一個(gè)棘爪進(jìn)行嚙合的地方,任何一個(gè)棘爪都應(yīng)該能夠根據(jù)本發(fā)明中的離合器,至少承受所傳遞的總動(dòng)能。即便如此,也能夠?qū)嵸|(zhì)上減小最差情況的沖擊。在該實(shí)例中,在最差情況下,19,18或16個(gè)卡槽的條件通常會(huì)分別減小嚙合時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)應(yīng)力19倍,9倍或4倍。在很多情況下,當(dāng)n和m相差兩倍左右時(shí),本發(fā)明就可以達(dá)到發(fā)明目的,起始數(shù)為現(xiàn)有單向離合器中棘爪/卡槽數(shù)量中的偶數(shù)。當(dāng)n、m相差兩倍時(shí),兩組沿轉(zhuǎn)軸對(duì)稱設(shè)置的棘爪和卡槽,就能夠以對(duì)稱方式在上述離合器內(nèi)承載所傳遞的動(dòng)能。對(duì)于技術(shù)人員顯而易見的是,根據(jù)本發(fā)明的游尺微調(diào)結(jié)構(gòu),在不同場(chǎng)合下,也可以利用多個(gè)數(shù)字。
將上述游尺微調(diào)原理應(yīng)用在上述實(shí)例中的通用公式如下a為整數(shù)且≥1(a越大,齒隙越小)b為整數(shù)且≥1(b越大,齒隙越小)m為a和b的乘積,即m=abn為(a+1)和b的乘積,即n=b(a+1)對(duì)于一周期360度來(lái)說(shuō),重合點(diǎn)的數(shù)量=b,最大齒隙為(360*b)/(m*n)
舉例來(lái)說(shuō),取a=17,b=3。
m=17×3=51。n=18×3=54重合點(diǎn)b=3。
最大齒隙=(360*3)/(51*54)=1080/2754=0.392度。
對(duì)于棘爪和卡槽的間距,磨損、噪音和振動(dòng)均可以由“游尺微調(diào)”方式來(lái)減小。假定可以利用彈簧等偏壓裝置,根據(jù)本發(fā)明,離合器內(nèi)的所有各組棘爪和卡槽就不會(huì)再同時(shí)產(chǎn)生咔噠聲;此時(shí)彼此相間隔,從而免于碰擊。如果m=20,n=19,則每周會(huì)碰擊大約380次,單個(gè)棘爪和卡槽組中的每一個(gè)均會(huì)減小高頻噪音,而且還比初始的噪音更易被吸收。而在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中,n、m=20,所有20組棘爪和卡槽每轉(zhuǎn)均會(huì)碰擊20次。
由于即使最差的齒隙也要小于現(xiàn)有技術(shù),所以當(dāng)單向離合器開始動(dòng)作時(shí),任何有關(guān)沖擊的振動(dòng)或噪聲振幅都會(huì)減小。這是因?yàn)橄鄬?duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)件在單向離合器動(dòng)作之前都不能夠產(chǎn)生大量的動(dòng)能。這就特別適合于輸入能量波動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)等大型能力轉(zhuǎn)換裝置和一些海水波浪發(fā)電的裝置中。該嚙合沖擊會(huì)對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)裝置的多個(gè)連接件產(chǎn)生過(guò)大載荷,導(dǎo)致不同零件產(chǎn)生故障。如果這種嚙合沖擊是棘爪磨損的主要原因,棘爪為了優(yōu)化可以做得更小或更輕。質(zhì)量小即意味著運(yùn)動(dòng)快。如表1所示的實(shí)例中,本發(fā)明很少有耗能(反向)運(yùn)動(dòng)。
這種設(shè)計(jì)使改進(jìn)的單向離合器能夠適合于新零件或作為多種單向(或超越)離合器的更換零件。
實(shí)例B實(shí)例B對(duì)棘爪提供有隨方向而異的偏壓,根據(jù)軸的相對(duì)驅(qū)動(dòng)方向,將這些單向離合器的連接件在嚙合模式和分離模式之間進(jìn)行切換。每當(dāng)單向離合器在空程方向操作時(shí),使棘爪邊緣在嚙合反方向經(jīng)過(guò)卡槽邊緣掉入卡槽內(nèi),現(xiàn)有技術(shù)中恒定的彈簧偏壓力就會(huì)使摩擦元件產(chǎn)生磨損,并引起“拍擊”聲。盡管可以獨(dú)立完成,但是本發(fā)明的這個(gè)方面還可以是對(duì)實(shí)例A的補(bǔ)充。實(shí)例B提供了一種裝置,根據(jù)單向離合器軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng),能夠產(chǎn)生特定的嚙合。
根據(jù)本發(fā)明的一種棘爪式結(jié)構(gòu)如圖5A所示,其中棘爪103由一個(gè)能夠到達(dá)在單向離合器另一個(gè)環(huán)上的鄰近卡槽的端面503、為棘爪提供剛性軸或臂的本體503、以及圓軸承面502組成,(a)該軸承面與可選安裝孔501同心,而棘爪可以轉(zhuǎn)動(dòng),以便于切換嚙合突出狀態(tài)和分離隱藏狀態(tài);(b)該軸承面可設(shè)置在環(huán)102(參考圖5B)內(nèi)的圓腔內(nèi)。在嚙合過(guò)程中,在端面503和圓面502之間承載著推力。棘爪的高度可以根據(jù)應(yīng)用而各不相同;更長(zhǎng)的表面能夠更安全地承載更大的動(dòng)力,只不過(guò)質(zhì)量大的移動(dòng)得比較慢而已。盡管可以將上述環(huán)繞的接頭部進(jìn)一步繞著棘爪的圓表面拉伸,然后利用卡簧防止棘爪彈出或掉出,從而來(lái)替換保持螺栓104(例如圖1a-c中的有頭螺釘),但單個(gè)的保持螺栓卻更容易組裝和維修??蛇x的,上述棘爪可以固定在保持架等殼體內(nèi)。樞軸通常不會(huì)承載載荷??蛇x的,上述端面503為傾斜的,以便于在卡槽內(nèi)能夠可靠地正向嚙合(確定棘爪是否被推進(jìn)卡槽內(nèi))。優(yōu)選的,上述端面的姿態(tài)使其基本上可以和單向離合器的另一個(gè)環(huán)101上形成的卡槽的整個(gè)表面506相接觸。這個(gè)表面506可以稍微有些下凹。
由于棘爪傳遞的大部分力都在棘爪端部503處產(chǎn)生,而不是沿著和環(huán)101接觸的上述本體504的側(cè)面(參考圖5A),就有可能將彈性材料放置到卡槽105的任一側(cè)了,或者(參考圖5D)放置到棘爪桿504的內(nèi)部518中,以便于對(duì)結(jié)合輪廓稍有變化,使每一棘爪繞其旋轉(zhuǎn)軸線的角度稍有改變,從而在同時(shí)使用時(shí)平衡各組棘爪卡槽之間的載荷。在其他制造步驟完成之后,也可以將涂層或嵌層應(yīng)用到每一個(gè)棘爪上,這樣也是很方便的,即使這些涂層磨損,也能容易地進(jìn)行更換。
說(shuō)明書中敘述或示出的某些棘爪,顯示出由于質(zhì)量問(wèn)題使之不足以沿作為重心的旋轉(zhuǎn)軸線平衡。如果整個(gè)裝置被加速,則不平衡的棘爪會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)量從而導(dǎo)致偏轉(zhuǎn),對(duì)單向離合器的正常操作產(chǎn)生影響。
在施加有偏壓力而不能控制(重力等)加速度的地方,提供一種慣性平衡棘爪是非常有用的。圖5A中的棘爪可以制造得慣性對(duì)稱,例如去掉部分沿上述本體延伸的質(zhì)量,如圖5B所示,507表示一個(gè)腔。圖5C是改進(jìn)棘爪沿重心慣性對(duì)稱的簡(jiǎn)圖。在圖5C中,示出了單向離合器的一部分,對(duì)置的環(huán)101、102包括游尺設(shè)置;示出(沿安裝軸線516轉(zhuǎn)動(dòng))的棘爪509處于嚙合位置上,在此處其能夠在環(huán)101的卡槽510和腔515的曲面之間傳遞應(yīng)力。在圖5C中,突出部514使用另一種方式來(lái)防止在超越模式中棘爪從卡槽中脫離。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)離合器的實(shí)際實(shí)施例。
從每個(gè)棘爪開始延伸并和承載著卡槽的環(huán)101相互作用,可以產(chǎn)生一種隨方向而異的偏壓力,使每個(gè)棘爪沿其旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。參見圖6A、6B,7,10,均示出了一些可能的選擇。一個(gè)輪401可固定在桿402的端部上,進(jìn)而固定到每一棘爪(參看圖6A,7)上。桿402具有彈性(可為片簧),能夠被調(diào)節(jié),以便于提供將上述輪抵靠在表面上的力,并包括下置的可(相對(duì))移動(dòng)的環(huán)??商鎿Q的,上述輪(和/或襯板)可由橡膠等彈性材料覆蓋。上述輪和襯板之間的任何摩擦都能夠提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)量,可以在離合器嚙合時(shí)即環(huán)101相對(duì)環(huán)102移動(dòng)到右側(cè)時(shí)使棘爪進(jìn)出卡槽。優(yōu)選的,如圖所示,上述輪的軸安裝在相對(duì)下表面101的運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)傾角的位置上,上述輪的側(cè)面靠在襯板上的摩擦就會(huì)拖動(dòng)上述桿402,向棘爪提供更有方向性的扭矩。由于注意到上述輪和表面101之間的磨損,所以這種方式很有益處。利用一個(gè)第一表面可能是片簧(參看圖10中的1008)的一端超越一個(gè)第二表面會(huì)更好。優(yōu)選的,可通過(guò)較粘的潤(rùn)滑劑來(lái)避免接觸摩擦。如有需要,偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)該足以使棘爪運(yùn)動(dòng)。但在空轉(zhuǎn)期間并不會(huì)過(guò)度磨損。在這種情況下,上述片簧能夠容易地產(chǎn)生無(wú)關(guān)于磨損的接觸,而不是現(xiàn)有技術(shù)中的非定向恢復(fù)力。
另一種隨方向而異的偏壓裝置(參看圖6B)為在桿601端部上的大量軟磁鐵602,其能夠由壓刻在表面之下且重復(fù)排列的傾斜磁極603、603’所產(chǎn)生的牽引作用拉出或推入。這種壓刻的磁極能夠產(chǎn)生沿磁極集中的磁場(chǎng)。例如可將一個(gè)堅(jiān)硬的鐵氧體軸環(huán)進(jìn)行磁化或者具有合適形狀繞線的磁性鐵(也許還可以利用鐵或鐵氧體的居里瞬變溫度)來(lái)進(jìn)行上述壓刻。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于在每一塊鐵及其下面的移動(dòng)環(huán)(表面)之間沒(méi)有實(shí)際摩擦接觸。盡管常時(shí)間空轉(zhuǎn)會(huì)將粘性材料加熱,從而降低其牽引性能,但是脂等粘性材料和螺旋型肋板模式相結(jié)合仍能夠以相類似的方式工作??商鎿Q的,使用一個(gè)物理性探針跟蹤上述肋板的輪廓,從而相應(yīng)地牽引每一棘爪。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是,還有多個(gè)其他的方案能夠提供隨方向而異的偏壓力。舉例來(lái)說(shuō),彈簧等元件通常會(huì)施加一個(gè)向外的推力,而在第一方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈簧的動(dòng)作被上述隨方向而異的偏壓裝置反向,因此單向離合器就具有一種可備用的偏壓裝置。
圖7A示出了輪401如何安裝到桿702上,以便于其可以在環(huán)101下面旋轉(zhuǎn)。圖7示出了另一種方案;即在杯401內(nèi)(最好具有潤(rùn)滑劑)具有轉(zhuǎn)動(dòng)的球。為了清楚起見,這里就不再敘述棘爪質(zhì)量的平衡問(wèn)題了。
圖2和3示出了離合器的動(dòng)作。圖3示出了在后傾或空轉(zhuǎn)模式中的離合器,在環(huán)101、102之間相對(duì)運(yùn)動(dòng),圖2示出了在嚙合模式中的離合器,其具有承載推力的棘爪103C,在上述環(huán)面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
圖10示出了利用前面敘述過(guò)的原理的實(shí)際單向離合器。1000為第一軸;1004為第二軸。軸承1001、1005支承上述軸。護(hù)罩由杯1003和蓋1002構(gòu)成。第一環(huán)101包括卡槽和突出部(參考對(duì)圖5C的描述,圖5C是對(duì)圖10中離合器操作部的放大視圖)。在1006、1007處,兩個(gè)棘爪和它們相關(guān)的樞軸裝置以“分解視圖”示出,1008是1006的放大部分。這些棘爪沿旋轉(zhuǎn)中心平衡。每一都包括定向轉(zhuǎn)矩施加裝置1008形式的片簧(類似于圖7A、7B中的機(jī)構(gòu)),其在環(huán)101內(nèi)側(cè)延伸。該片簧由在單軸線上具有彈性的元件構(gòu)成,且可保持自由端和上述表面拖動(dòng)接觸。
實(shí)例C這里,該實(shí)例是指“蝸桿式離合器”。在這種單向離合器中,在和蝸桿表面嚙合時(shí)產(chǎn)生推力,而不是碰撞柱,輥,棘爪等。該實(shí)例(參看圖8、9)利用一些高傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)件固有的負(fù)效應(yīng),例如但并不局限于驅(qū)動(dòng)蝸桿的蝸輪等,傳遞不能可逆的動(dòng)力。施加在蝸桿表面上而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的應(yīng)力矢量非常小,而并不能克服摩擦。
圖8A示出了整個(gè)結(jié)構(gòu)。第一軸801牢固地連接到蝸輪814上并經(jīng)由在腔內(nèi)的齒901,該腔內(nèi)設(shè)置有爪形離合器807,用以控制到同心的第一驅(qū)動(dòng)齒輪806的齒隙量。該第一齒輪還可以是傘齒輪??蚣?00可自由(通過(guò)軸承802)繞第一軸801旋轉(zhuǎn)。支承齒輪系和蝸桿813的該框架800在815處剛性連接到第二軸803。由第一軸801驅(qū)動(dòng)的齒輪系806、808、809、810包括直角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),并能夠在第一相(自由,沒(méi)有接觸)或第二相(接觸而具有靜摩擦)相關(guān)于蝸輪814驅(qū)動(dòng)蝸桿813,否則速度將相同。當(dāng)在第一方向驅(qū)動(dòng)上述裝置時(shí),離合器空轉(zhuǎn)并沒(méi)有被驅(qū)動(dòng),從動(dòng)齒輪系使上述蝸輪在某一速度下旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿813的螺紋基本沒(méi)有摩擦地或有摩擦地經(jīng)由蝸輪814的各齒之間。實(shí)際上相對(duì)于輸入軸,蝸桿813自身以上述框架的轉(zhuǎn)動(dòng)速度繞蝸輪814轉(zhuǎn)動(dòng)。是否同步由齒輪比來(lái)確定。在建造或安裝過(guò)程中設(shè)定合適的相位。在該空轉(zhuǎn)方向,上述齒輪自由轉(zhuǎn)動(dòng),上述框架并不會(huì)受迫旋轉(zhuǎn),在輸入軸801和輸出軸803之間沒(méi)有連接結(jié)構(gòu)。
下面來(lái)看圖8B,詳細(xì)示出了蝸桿813和蝸輪814之間的嚙合情況,在縱向截面圖中示出了在分離位置(左面,815處,沒(méi)有接觸)處、在817處的第一相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)嚙合時(shí)以及另一種在818處的第二相對(duì)方向嚙合時(shí)情況。在通常的使用中,該系統(tǒng)可在815和817之間更替,或者在重新設(shè)置之后,在815和818之間切換。
可控齒隙的作用就是可將蝸桿2稍微沿著蝸輪移動(dòng)-類似于在AC電信號(hào)的相位上變化。在接觸時(shí),只要蝸輪814鎖定在蝸桿813上,離合器就會(huì)嚙合,因此框架800由第一(輸入)軸801而自轉(zhuǎn),所以驅(qū)動(dòng)第二輸出軸803。盡管其他的結(jié)構(gòu)中具有雙蝸輪從而保持平衡,但是也可以利用平衡重805平衡上述機(jī)構(gòu)。應(yīng)該注意,驅(qū)動(dòng)動(dòng)力也可以從第二軸803輸入而從第一軸801輸出上述蝸輪式離合器。
另外在操作和被鎖定這兩個(gè)相對(duì)的方向上,該蝸輪式離合器是可逆的。通過(guò)改變對(duì)應(yīng)于可控齒隙的零件,上述相對(duì)方向使嚙合可以從正向變?yōu)樨?fù)向。在圖8中,示出了一種優(yōu)選的可逆機(jī)構(gòu);在軸801內(nèi)的同軸中心推桿804(在傳遞過(guò)程中該桿可以操作)位于小齒輪806、臂816之后,該臂可連接到并可將楔形件903推進(jìn)或縮回到一個(gè)空間內(nèi),用作為爪形離合器(參考圖9A,B和C)。
當(dāng)在第二(相反)方向上驅(qū)動(dòng)上述裝置而離合器用作驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間的連接件時(shí),設(shè)置在正齒輪806內(nèi)的帶齒隙裝置807(以及在從動(dòng)齒輪系中的隨機(jī)齒隙)可以改變蝸桿速度,而齒隙可能中斷對(duì)蝸桿的傳動(dòng),因此當(dāng)再次驅(qū)動(dòng)蝸桿時(shí),蝸桿就會(huì)在某個(gè)階段以相同速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn),這就使蝸桿螺紋的一側(cè)靠在蝸輪的齒上。這樣所施加的力就會(huì)使蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿。在通常條件下,一些摩擦能夠克服所施加力的很小轉(zhuǎn)矩,因而產(chǎn)生“負(fù)效應(yīng)”。特定的調(diào)節(jié)也很重要;例如我們認(rèn)為蝸桿是干燥的也是有用的。因此鎖定的齒輪對(duì)就會(huì)使離合器將動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)軸801經(jīng)由框架800傳遞到從動(dòng)軸803上。在更換狀態(tài)中,可以將動(dòng)量從蝸桿傳遞到蝸輪上。(請(qǐng)注意圖8、9中的簡(jiǎn)圖僅僅是示意性的而并非示出了正確的比例。)假定在齒輪系806-812中具有很小的齒隙,在圖9中示出了預(yù)定齒隙。扇形齒901剛性連接到驅(qū)動(dòng)軸801,且可在扇形腔902內(nèi)旋轉(zhuǎn)到一個(gè)限定的角度,從而在小齒輪806內(nèi)形成一種爪形離合器。在第一方向(A)上,上述齒碰到上述腔的逆時(shí)針面,在第二方向上,上述齒稍微轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)(在圖中有所夸大),碰到順時(shí)針面,因此蝸輪814(剛性連接到輸入軸上)和蝸桿813的相位關(guān)系就發(fā)生改變。如前所述,在上述腔內(nèi)在上述齒的一側(cè)或另一側(cè)上添加楔形件903,從而使操作方向翻轉(zhuǎn)。這可以在維修時(shí)由機(jī)械師來(lái)完成或者可以在操作過(guò)程中由推桿804來(lái)完成??蓛?yōu)選為對(duì)稱的雙齒類型。
這種表面上很復(fù)雜的裝置具有很多優(yōu)點(diǎn),能夠避免集中的負(fù)載(以及沖擊元件),例如楔形件或棘爪式單向離合器中產(chǎn)生的負(fù)載。相反,這些負(fù)載會(huì)遍布在很大的接觸區(qū)域上,即蝸桿螺紋和蝸輪之間的“有效表面寬度”上。通常被潤(rùn)滑的摩擦面應(yīng)該僅在轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生摩擦接觸。
變型實(shí)施例這里示出的實(shí)例僅僅是示意性的。單向離合器可以用于各種不同的應(yīng)用中,其中每一都具有一系列特定的要求,例如低噪音,高可靠性,適于高速或低速,和/或連接或不連接高軸扭矩等等。通過(guò)改進(jìn)的性能,各種新應(yīng)用也是可行的。
商業(yè)優(yōu)勢(shì)或益處通過(guò)棘爪和卡槽的游尺微調(diào)設(shè)置,具有低齒隙的特點(diǎn),因而相比現(xiàn)有技術(shù)中的裝置,“第一可用棘爪-卡槽”能夠明顯減小斜向運(yùn)動(dòng)。這就減小了損耗的后向運(yùn)動(dòng)和嚙合時(shí)的噪音。
通過(guò)棘爪和卡槽的游尺微調(diào)設(shè)置可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)低噪音,因而在空轉(zhuǎn)模式中棘爪超越卡槽所產(chǎn)生的碰擊是異步的(如果偏壓),而且速度很高。
低噪音還可以通過(guò)使棘爪進(jìn)出卡槽的且隨方向而異的偏壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),因而當(dāng)在空轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),它們不會(huì)超越卡槽的邊緣而掉進(jìn)卡槽內(nèi)。
低齒隙可以實(shí)現(xiàn)高可靠性,因而翻轉(zhuǎn)動(dòng)量和合成沖擊力就會(huì)明顯減小。
可避免涉及大量局部性應(yīng)力的楔形件彼此靠在一起,來(lái)達(dá)到高可靠性,因而可避免材料變形和使用壽命降低。
上述傳動(dòng)系統(tǒng)可提供相同的優(yōu)點(diǎn),即最小空程損失,當(dāng)處于嚙合模式時(shí)被正向驅(qū)動(dòng),并由無(wú)楔形件的單向離合器組成。
最后,可以理解這里所述的本發(fā)明范圍并不僅限于上述特定實(shí)施例。技術(shù)人員可以理解在不偏離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi),各種修改,增加,已知的等效調(diào)整和替換都是允許的。本發(fā)明的范圍隨后由下列權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種單向離合器,在具有旋轉(zhuǎn)軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸和具有共軸的旋轉(zhuǎn)軸線的第二相鄰旋轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行連接,該單向離合器能夠在第一軸在嚙合方向相對(duì)第二軸旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,但并不在第一軸相對(duì)第二軸(second object)在相反的慣性方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,其特征在于,該單向離合器包括a)保持在第一軸上的第一支承架、板或環(huán),該第一環(huán)支承著第一整數(shù)n個(gè)的棘爪件,該整數(shù)大于一,每一棘爪件具有由一剛性部分開的自由端和支承端,每個(gè)棘爪件沿上述第一環(huán)的第一端面上的共軸位置均勻間隔開,每一自由端都朝向第二支承架或環(huán),b)該第二支承架、板或環(huán)保持在上述第二軸上并靠近上述第一環(huán),該第二環(huán)承載著第二整數(shù)m個(gè)卡槽,該第二整數(shù)也大于一,每一卡槽均能夠容納上述棘爪件之一的自由端,每一卡槽均沿上述第二環(huán)的第二端面上的共軸位置均勻間隔開,每一卡槽均能夠可逆地和相對(duì)的棘爪件相嚙合,c)其中,上述整數(shù)n、m并不相同,從而增大了在任意時(shí)刻在旋轉(zhuǎn)方向上任一棘爪件的自由端靠近一個(gè)卡槽的可能性,因而相比m=n的情況,在使用過(guò)程中在至少一個(gè)棘爪件和相鄰卡槽嚙合之前,嚙合方向上的所需旋轉(zhuǎn)量就得以減小了。
2.如權(quán)利要求1所述的單向離合器,其特征在于,可選擇整數(shù)n、m,以便于在使用過(guò)程中可以同時(shí)沿上述共軸軸線以對(duì)稱方式使多于一組產(chǎn)生嚙合,每組均由一個(gè)棘爪件和相鄰的卡槽構(gòu)成,從而將這些多于一組的棘爪件和相鄰卡槽之間的載荷分配開,將離合器內(nèi)的不均勻應(yīng)力降為最低。
3.如權(quán)利要求2所述的單向離合器,其特征在于,上述單向離合器包括在棘爪側(cè)面所依靠的每個(gè)卡槽上的彈性表面,用以在處于嚙合位置時(shí)稍微改變棘爪件的轉(zhuǎn)角,因而至少能夠部分地補(bǔ)償相對(duì)的尺寸缺陷,從而有利于在多于一個(gè)的嚙合組之間均勻分配載荷。
4.如權(quán)利要求2所述的單向離合器,其特征在于,上述單向離合器包括在每個(gè)棘爪件上的從棘爪件側(cè)面延伸的彈性突出部,當(dāng)處于嚙合位置時(shí),該彈性突出部和卡槽側(cè)面相接觸,用以在處于嚙合位置時(shí)稍微改變棘爪件的轉(zhuǎn)角,因而至少能夠部分地補(bǔ)償尺寸缺陷,從而有利于在嚙合的棘爪和卡槽對(duì)之間均勻分配載荷。
5.一種單向離合器,在具有旋轉(zhuǎn)軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸和具有共軸的旋轉(zhuǎn)軸線的第二相鄰旋轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行連接,該單向離合器能夠在第一軸在嚙合方向相對(duì)第二軸旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,但并不在第一軸相對(duì)第二軸在相反的慣性方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,其中,多個(gè)棘爪件每個(gè)均具有旋轉(zhuǎn)軸線,第一嚙合面和第二嚙合面,這些面由一基本上剛性的桿件所分開,上述棘爪件繞第一第一板或環(huán)設(shè)置,因而每一棘爪件均可以時(shí)時(shí)地與繞第二板或環(huán)設(shè)置的對(duì)應(yīng)卡槽可逆地嚙合,以便于連接,其特征在于,一個(gè)隨方向而異的偏壓裝置被應(yīng)用到單向離合器的每個(gè)棘爪件上,因而在使用過(guò)程中當(dāng)單向離合器的第一、第二環(huán)在嚙合方向上相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),每個(gè)棘爪件會(huì)被偏壓伸向?qū)?yīng)的卡槽,并在慣性方向運(yùn)動(dòng)時(shí)被偏壓得從相應(yīng)卡槽內(nèi)縮回。
6.如權(quán)利要求5所述的單向離合器,其特征在于,上述隨方向而異的偏壓裝置包括(1)由第一端固定延伸到棘爪件的連桿的一側(cè)的桿件,其垂直于棘爪件的旋轉(zhuǎn)軸線,以及(2)上述桿件的第二自由端,和對(duì)置的板或環(huán)的側(cè)面拖動(dòng)接觸,因而在使用過(guò)程中嚙合方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)向上述連桿施加一個(gè)由拖動(dòng)接觸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩,使棘爪件繞棘爪旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng),從而向?qū)χ冒寤颦h(huán)上的卡槽之外運(yùn)動(dòng),因而在慣性方向的運(yùn)動(dòng)會(huì)使上述棘爪件縮回。
7.如權(quán)利要求6所述的單向離合器,其特征在于,上述拖動(dòng)接觸由一后傾輪(caster wheel)產(chǎn)生,該后傾輪在上述桿件的自由端和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面滾動(dòng)接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的單向離合器,其特征在于,上述后傾輪(自位輪)的旋轉(zhuǎn)軸線并不平行于單向離合器的旋轉(zhuǎn)軸線,因而在使用過(guò)程中拖動(dòng)量就增加了。
9.如權(quán)利要求6所述的單向離合器,其特征在于,上述拖動(dòng)接觸由一種球產(chǎn)生,該球被支承在一個(gè)杯內(nèi),在上述桿件的自由端和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面滾動(dòng)接觸。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的單向離合器,其特征在于,支承著和上述對(duì)置環(huán)或板的側(cè)面拖動(dòng)接觸的自由端的上述桿件在單個(gè)軸線上具有彈性,因而在使用過(guò)程中,上述自由端就和上述表面保持拖動(dòng)接觸。
11.如權(quán)利要求6所述的單向離合器,其特征在于,上述隨方向而異的偏壓裝置包括線性的傾斜磁化帶,其圖形被壓刻入承載著卡槽的環(huán)的鐵磁硬質(zhì)表面,在和承載上述磁化帶的表面緊密重疊的位置上,該磁化帶中的任一個(gè)都能夠和剛性安裝到棘爪件一側(cè)上的鐵磁件相互作用,因而在使用過(guò)程中在嚙合方向上的運(yùn)動(dòng)會(huì)使上述鐵磁件向外吸引,從而將棘爪件拉出對(duì)置環(huán)上的卡槽,因此在慣性方向上的動(dòng)作會(huì)排斥上述鐵磁件,繼而使其縮回。
12.如權(quán)利要求10所述的單向離合器,其特征在于,上述鐵磁件為鐵磁性的硬質(zhì)件,以圖形互補(bǔ)的形式磁化上述環(huán)的表面。
13.一種可逆的單向離合器,在具有旋轉(zhuǎn)軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸和具有共軸的旋轉(zhuǎn)軸線的第二旋轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行連接,該單向離合器能夠在第一軸在嚙合方向相對(duì)第二軸旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,但并不在第一軸相對(duì)第二軸(物體)在相反的慣性方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)連接這些軸,其特征在于,該單向離合器包括能夠在齒輪聯(lián)軸節(jié)內(nèi)進(jìn)行可逆地連接和拆開的齒輪傳動(dòng)系,其包括第一齒輪和第二齒輪,這種連接的特征在于在動(dòng)力經(jīng)由齒輪聯(lián)軸節(jié)從第一齒輪傳遞到第二齒輪時(shí)進(jìn)行正向動(dòng)力傳遞(positive efficiency),當(dāng)動(dòng)力從第二齒輪傳遞到第一齒輪時(shí)進(jìn)行負(fù)向傳遞(negative efficiency)。
14.如權(quán)利要求13所述的可逆單向離合器,其特征在于,包括由第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪系;上述齒輪系包括可控齒隙(backlash)量或空轉(zhuǎn)(dead motion)量,上述齒輪系的第一齒輪支撐在輸入驅(qū)動(dòng)軸上;該齒輪系支撐在可旋轉(zhuǎn)的框架上,該框架固定到第二軸上;該齒輪系終接著和蝸輪嚙合的蝸桿,該蝸輪固定到第一軸上,該齒輪系的傳動(dòng)比能夠在使用過(guò)程中使蝸桿的螺紋以和蝸輪的齒相同速度行進(jìn),且可設(shè)定上述可控齒隙,當(dāng)?shù)谝惠S在慣性或空轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪系時(shí),上述蝸桿的旋轉(zhuǎn)螺紋能夠基本上沒(méi)有摩擦接觸地經(jīng)過(guò)上述轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪的齒之間,而當(dāng)上述第一軸在嚙合方向轉(zhuǎn)動(dòng)上述齒輪系時(shí),上述可控量齒隙就會(huì)暫時(shí)中斷對(duì)蝸桿的傳動(dòng),因而在蝸桿的螺紋和蝸輪的齒相摩擦,所以使上述可轉(zhuǎn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn),從而使上述第二軸旋轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求13所述的可逆單向離合器,其特征在于,可以借助于調(diào)節(jié)至少一個(gè)擋齒和至少一個(gè)松弛的爪形離合器爪之間的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙量來(lái)確定上述可控齒隙或空轉(zhuǎn)量,上述爪形離合器設(shè)置在齒輪系的驅(qū)動(dòng)軸和第一齒輪之間。
16.如權(quán)利要求13所述的可逆單向離合器,其特征在于,在使用過(guò)程中通過(guò)改變角位移的定向,相對(duì)上述擋齒所經(jīng)由的第一齒輪,使單向離合器進(jìn)入嚙合模式的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向翻轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種單向離合器,具有“游尺微調(diào)”設(shè)置形式的不同數(shù)量棘爪(1006,1007)和卡槽,能夠在嚙合方向上將兩半離合器(101,102)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)降為最小。還可以減小噪音。在單向離合器中使用的是隨方向而異的偏壓裝置(1008),而不是彈簧,該裝置能夠伸出或縮回慣性平衡的旋轉(zhuǎn)棘爪(1006,1007)。在另一個(gè)實(shí)施例中,一種可逆的單向離合器在空轉(zhuǎn)時(shí)使用齒輪系來(lái)驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)蝸輪的齒同步的蝸桿??煽氐凝X隙使上述蝸桿處于接觸模式(在嚙合時(shí))或者在相反方向驅(qū)動(dòng)時(shí)處于非接觸模式(分離時(shí))。
文檔編號(hào)F16D43/02GK1726352SQ200380106384
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者穆圖韋特皮萊·葉加特森 申請(qǐng)人:單向離合器有限公司