專利名稱：一種超越離合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超越離合器，用于大扭矩、高可靠性的單向動力傳動系統(tǒng)。
背景技術：
超越離合器的工作原理是依靠內輪與外輪的嚙合，將主動軸的轉動扭矩傳遞給從動軸，當從動軸的轉速超過主動軸轉速時，內輪與外輪脫開。目前，主要依靠滾柱、楔塊或棘爪結構實現內輪與外輪的嚙合與脫開。
楔塊式超越離合器的工作原理是依靠不規(guī)則楔塊與其接觸面之間的擠壓摩擦傳遞工作扭矩，嚙合精度高，工作平穩(wěn)。由于接觸磨損的客觀存在，使用壽命是有限的，這種結構不宜用于頻繁嚙合與脫開的工作條件，且傳遞的工作扭矩較小。由于加工精度要求高，當部件尺寸精度誤差不穩(wěn)定時，這種離合器的使用壽命更短、可靠性差。滾柱式超越離合器也有類似的問題。
棘輪式超越離合器的工作原理是依靠棘爪與棘齒的嚙合傳遞工作扭矩，棘爪必須時刻保持與棘齒的接觸狀態(tài)，當離合器長期處于超越狀態(tài)時，復位彈簧極易疲勞損壞，因此，這種離合器不適于長期超越的工作狀態(tài)。
針對彈簧的疲勞損壞，中國實用新型專利CN01129231.8、ZL00254031.2和CN200420029913.8分別描述了采用磁鐵代替彈簧的結構，棘爪由軸銷可轉動地固定在棘爪盤上，同樣固定在棘爪盤上的磁鐵吸引著棘爪的尾部，這種結構較好的解決了彈簧疲勞和棘爪復位的問題，但是，當離合器處于超越狀態(tài)時，棘爪會頻繁受到敲擊，棘爪和棘齒之間發(fā)生頻繁接觸，棘爪與軸銷之間也會發(fā)生轉動摩擦，這種結構不利于長期超越的工作狀態(tài)；棘爪的外形結構復雜，軸銷和軸孔的加工精度要求高，工作部件較多，其加工成本也遠高于楔塊或滾柱超越離合器；軸銷固定在支撐結構上，頻繁承受棘爪的沖擊，由于軸銷是承受剪切力，使得離合器的傳遞扭矩較低。
美國專利5.205.386描述了傳統(tǒng)的棘輪式離合器結構，雖然仍利用彈簧復位，但也巧妙的利用磁鐵和離心力保持棘爪的位置，使得離合離處于超越狀態(tài)時，棘爪與棘齒不接觸，雖然在一定程度上解決了彈簧疲勞和磨損的問題，但是，該結構不能適用于頻繁離合的工作狀態(tài)，棘爪仍然依靠彈簧復位，由軸銷定位和傳遞荷載。
英國專利GB908128描述了在棘塊上直接膠粘磁塊的棘輪式超越離合器結構，棘塊用一個側向伸出的軸可轉動地支撐在棘輪上，這種結構致命的缺點是磁塊與棘塊必須非常牢固的膠粘成一體，在超越狀態(tài)下，棘塊與棘齒和棘輪之間發(fā)生高頻硬性碰撞，磁鐵受到頻繁敲擊震動的影響，易碎且會導致消磁而影響離合器的正常使用；磁塊和膠粘物都暴露在工作介質內，容易受到腐蝕而影響使用。這是這種超越離合器結構不能廣泛工業(yè)使用的主要原因。另外，依靠側向伸出的軸來可轉動地支撐棘爪頻繁的往復轉動，不平衡摩擦力和污物都會逐漸影響棘爪的轉動。棘塊自身結構復雜，加工難度大、成本高。當超越離合器的超越轉速達到每分鐘1000轉時，棘塊被敲擊震動的頻率達到每秒100次以上，在這樣的工況條件下，膠粘物容易脫落、磁塊易碎且消磁，因此這種離合器只能適用于超越轉速很低的工況環(huán)境下。
本實用新型所述超越離合器可以很好地解決上述發(fā)明的缺點，結構簡單且能夠可靠地用于傳遞高轉速、大扭矩的動力系統(tǒng)。將磁性物質封裝在不導磁材料制成的安裝套內，安裝套固定在棘塊上與棘齒對應一側的凹槽內，安裝套內部充滿了達到一定粘度的液體，使得磁性物質可以懸浮其中，類似于阻尼器的工作原理，棘塊受到的頻繁敲擊震動對磁性物質性能的影響很小。也可以在磁性物質與安裝套之間填充彈性材料，緩解磁性物質所受到的高頻敲擊震動。同時，磁鐵不是直接暴露在工作介質中，不會由于腐蝕而影響工作性能和使用壽命。棘塊可以自由地繞兩側擋圈上的定位栓往復轉動，離合器嚙合時，直接轉遞齒圈和棘輪相互作用扭矩，結構形式簡單，加工難度小、成本低。在棘輪上，在與棘塊頻繁碰撞的接觸面上固定有耐用的彈性物質，如橡膠，以進一步緩解棘塊所受到的硬性撞擊強度。
為了進一步減小棘塊所受到的敲擊震動，還可以在棘塊面向棘輪的一側凹槽內固定封裝在安裝套內的磁性物質，在棘輪上對應位置的凹槽內固定另一個封裝在安裝套內的磁性物質。利用兩個磁性物質同極相斥的原理，一方面使棘塊復位，另一方面完全避免棘塊與棘輪的撞擊。
本實用新型還采用了結構形狀簡單的棘塊替代由軸銷支撐的棘爪，大幅度降低加工成本，更提高了部件可靠性，同時，增大超越離合器傳遞工作扭矩的能力，為工業(yè)應用提供了一種“傳遞扭矩更大、嚙合精度更高、使用壽命更長、工作更加可靠”的新型超越離合器，并顯著降低加工成本。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種棘塊式超越離合器結構，使得超越離合器，既可以在頻繁嚙合狀態(tài)下也可以在長期超越狀態(tài)下，穩(wěn)定可靠地工作。這種超越離合器結合了楔塊和棘輪式離合器結構的優(yōu)點，以更低的加工成本，達到更可靠地傳遞更大扭矩的目的，且延長了使用壽命。
本實用新型的目的是通過下述方案實現的。
本實用新型涉及一種棘塊式超越離合器，由棘輪、齒圈、棘塊、擋圈、安裝套、磁性物質等部件構成。磁性物質密閉封裝在充滿黏性液體的安裝套內，并固定在棘塊與棘齒對應一側的凹槽內，擋圈上的定位栓將棘塊可轉動地固定在棘輪上，離合器嚙合時，齒圈上的棘齒與棘塊形成對頂擠壓，棘塊將作用力直接傳遞給棘輪，棘塊與棘塊的接觸面為同軸半圓柱面。
本實用新型結構簡單，依靠棘塊上磁性物質磁吸力的作用，棘塊一直保持著與棘齒嚙合的趨勢。由于不使用彈簧，避免了疲勞損壞的影響；也不使用軸銷，棘塊直接轉遞齒圈和棘輪的工作扭矩，避免了軸銷旋轉磨損和剪切力的限制，增大了傳遞扭矩；由于采用了緩沖結構，避免了磁性物質由于頻繁震動而失效對離合器工作性能的影響。這種超越離合器結構可以靈活地嚙合與脫開，
沒有反向解鎖力矩，使得超越離合器在頻繁嚙合或長期超越狀態(tài)下的工作更加穩(wěn)定和可靠，延長了離合器的使用壽命。


圖1為本實用新型典型結構的橫剖面示意圖，棘輪位于齒圈內側；圖2為本實用新型典型結構的軸剖面示意圖，棘輪位于齒圈內側；圖3為本實用新型典型結構的棘塊示意圖；圖4為本實用新型可選實施方案橫剖面示意圖，棘輪位于齒圈外側。
具體實施方式
本實用新型所述的超越離合器包括齒圈、棘輪、棘塊、擋圈、軸承和磁性物質等主要部件。
在齒圈1和棘輪2之間設置軸承3，使得兩者可以同心轉動。
優(yōu)選實施方式將齒圈1設置在棘輪2外側，磁性物質4封裝在不導磁材料制成的安裝套5內，固定在棘塊6上與棘齒7對應一側的凹槽內。棘塊6受到擋圈8及其定位栓9的限位，可以與棘齒7嚙合。在棘輪2上與棘塊6對應的位置固定彈性物質10。調整棘輪2上棘塊6的數量和齒圈1上棘齒7的數量，以調整棘塊6與棘齒7的嚙合個數。
另可選實施方式是將棘輪2設置在齒圈1外側。
本發(fā)明描述了一種新型的棘塊式超越離合器結構，棘塊在擋圈的限制下，可轉動地限位在棘輪上，在磁性物質的磁吸力的作用下，趨于與棘齒嚙合。當齒圈和棘輪的轉速同步時，棘輪和齒圈通過棘塊嚙合在一起，傳遞工作扭矩；當齒圈和棘輪轉速不同時，兩者脫開，形成超越狀態(tài)。
在棘塊上安裝磁性物質，棘爪依靠磁吸力保持與棘齒的接觸，是簡化超越離合器結構、提高工作可靠性、增加傳遞扭矩的有效途徑。把磁性物質封裝在充面粘性液體的安裝套內，在棘輪上與棘塊碰撞的位置安裝彈性物質，這些結構設計特點都是要最大程度地減少棘塊由于受到的頻繁撞擊震動而對磁性物質工作性能的不利影響。
中國專利CN01129231.8、ZL00254031.2和CN200420029913.8均采用固定在棘輪上的磁鐵吸引棘爪尾部的方式，這樣，磁鐵和棘爪必須一起安裝在棘爪盤上，且棘爪由軸銷傳遞沖擊荷載，結構復雜，占用空間大，加工成本高；受軸銷剪切能力的限制，傳遞扭矩較小。
英國專利GB908128采用了在棘塊上直接膠粘磁鐵的方式，但是所描述的結構無法避免磁鐵受到高頻撞擊震動而失效的問題，而無法在工業(yè)廣泛使用。
本發(fā)明所描述的棘塊式超越離合器結構，摒棄了上述專利發(fā)明的缺點，做到結構簡單、傳遞扭矩大、可靠性高。
為了實現上述功能，在本實用新型所述的超越離合器內，將磁性物質封裝在不導磁材料制成的安裝套內，一起固定在棘塊上與棘齒對應一側的凹槽內，安裝套內部充滿了達到一定粘度的液體，使得磁性物質可以懸浮其中，類似于阻尼器的工作原理，棘塊受到的頻繁敲擊震動對磁性物質性能的影響很小。也可以在磁性物質與安裝套之間填充彈性材料，緩解磁性物質所受到的高頻敲擊震動。同時，磁鐵不是直接暴露在工作介質中，不會由于腐蝕而影響工作性能和使用壽命。棘塊可以自由地繞兩側擋圈上的定位栓往復轉動，離合器嚙合時，直接轉遞齒圈和棘輪相互作用扭矩。在棘輪上，在與棘塊頻繁碰撞的接觸面上固定有耐用的彈性物質，如橡膠，以進一步緩解棘塊所受到的硬性撞擊強度。
棘塊由鐵磁性物質制成，不是由軸銷固定在棘輪上，因此，也不需要軸銷孔，避免了軸銷和軸銷孔對精密加工的要求；棘塊的形狀簡單，加工精度要求低，不需要軸銷而直接傳遞作用力。棘塊與棘輪的接觸端面采用半圓柱面，一方面便于棘塊的轉動并自動適應接觸位置，另一方面增加了接觸面積。在棘塊兩個側面、半圓柱的圓心位置，分別設置定位孔，在兩側擋圈上設置定位栓，定位孔與定位栓只起到限位的作用，因此，尺寸配合比較寬松。同時，擋圈也防止棘塊的側向移動。在磁吸力的復位力矩作用下，棘塊以定位栓為軸心，保持向棘齒方向轉動的趨勢。
為了進一步減小棘塊所受到的敲擊震動，還可以采用另一種可選結構形式，即在棘塊面向棘輪的一側凹槽內固定封裝在安裝套內的磁性物質，在棘輪上對應位置的凹槽內固定另一個封裝在安裝套內的磁性物質。利用兩個磁性物質同極相斥的原理，一方面使棘塊復位，另一方面完全避免棘塊與棘輪的撞擊。此時，棘塊僅與棘齒發(fā)生接觸撞擊。這種結構形式成本略高，但是可以上述優(yōu)選結構形式的基礎上，進一步減弱敲擊震動對磁性物質的影響。
棘輪上棘塊的數量和齒圈上棘齒的數量，可以根據需要進行調整，以達到使一個棘塊與棘齒嚙合，或使多個棘塊與棘齒嚙合的目的。
另一個實施方式是將棘輪設置在齒圈外側，這樣就可以通過調整磁性物質磁力的強弱，使得棘輪在一定超越轉速條件下，棘塊受到離心力作用而脫離與齒圈上棘齒的接觸，減少磨損。
權利要求1.一種超越離合器，包括由棘輪、齒圈、棘塊、擋圈、磁性物質和軸承等主要部件，其特征在于磁性物質封裝在由非鐵磁性材料制成的安裝套內，并一起固定在棘塊上與棘齒對應一側的凹槽內，安裝套與磁性物質之間填充黏性液體或彈性物質，棘塊依靠磁力與棘齒嚙合，并直接傳遞齒圈與棘輪的工作扭矩。
2.根據權利要求1所述的超越離合器，其特征在于磁性物質封裝在由非鐵磁性物質構成的安裝套內，安裝套與磁性物質之間填充黏性液體或彈性物質，安裝套采用螺紋與棘塊固定。
3.根據權利要求1所述的超越離合器，其特征在于棘塊由鐵磁性材料制成，可轉動地限位于棘輪上，所述棘塊與棘齒彼此間能夠以面擠壓接觸相嚙合，其與棘輪的接觸面采用半圓柱面并且通過定位栓固定在所述的齒圈上。
4.根據權利要求1所述的超越離合器，其特征在于在棘輪上與棘塊對應的位置固定有彈性物質。
5.根據權利要求1所述的超越離合器，其特征在于齒圈可轉動的通過軸承固定在所述的棘輪的外側或內側。
6.根據權利要求2所述的超越離合器，其特征在于磁性物質在棘塊上的安裝位置設置在棘塊面向棘輪的一側，并且在棘輪上對應位置的凹槽內固定另一個封裝在安裝套內的磁性物質。
專利摘要本實用新型所描述的一種超越離合器，由棘輪、齒圈、棘塊、擋圈、磁性物質和軸承等主要部件組成，磁性物質封裝在由非鐵磁性材料制成的安裝套內，并一起固定在棘塊上與棘齒對應一側的凹槽內，安裝套與磁性物質之間填充黏性液體或彈性物質，棘塊依靠磁力與棘齒嚙合，不通過軸銷而直接傳遞齒圈與棘輪的工作扭矩。
文檔編號F16D41/00GK2934734SQ200620025509
公開日2007年8月15日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權日2006年3月13日
發(fā)明者張利臣 申請人:張利臣