專利名稱：彈片式超越離合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于機動車和機械傳動的離合設備，特別涉及一種超越離合器。
背景技術：
超越離合器是隨著動力產品的發(fā)展而出現(xiàn)的基礎部件，它是用于原動機和工作機之間或機器內部主動軸與從動軸之間動力傳遞與分離功能的重要部件。主要是利用主、從動部分的速度變化或旋轉方向的變換，具有自行離合功能的裝置。實踐中，多數(shù)為利用牙的嚙合、棘輪-棘爪的嚙合或滾柱、楔塊的楔緊作用單向傳遞運動或扭矩的離合器。滾柱超越離合器由于傳動均勻穩(wěn)定并且承載能力較大，易于制造，因而在較高速度的場合得到較為廣泛的應用；滾柱式超越離合器根其內軛(星輪)位置不同分為外星輪和內星輪兩種，星輪設置有容納滾柱的徑向凹槽，同時，在脫離嚙合時，為了限制滾柱的反向轉動，則需要設有限位裝置，該裝置一般包括限位座和彈性元件。超越離合器限位座一般位于外圈或內圈一體成型，加工過程較為復雜，不但降低工作效率，還使加工成本較高。因而，為了便于加工和保證加工精度，內星輪式的被廣泛采用，但是對于外圈作為主動傳動的結構，不利于適應超越離合器的傳動規(guī)律，導致其使用壽命縮短或影響傳動效果；同時，由于整體性較強，其中部件損壞后，會導致超越離合器整體報廢，浪費使用成本。而對于外星輪超越離合器，由于限位座加工于外星輪內圓，嚙合體(滾柱)受本體使用空間位置限制，安裝數(shù)量少，降低了超越離合器的承載能力；使用的材料多，加工切削余量大，因此帶來刀具切削刃多而增長長度，同要求機床功率和體積大，導致加工效率低下；安裝復雜，成本高；對于需要重載的應用場合，只有增大其徑向尺寸，導致傳動設備的尺寸較大，不能適應現(xiàn)代機械設備的需要。再有就是彈性元件作用于滾柱并限制其在圓周方向反向嚙合，作用于滾柱上的一點或者說局部，不能達到平衡，使?jié)L柱容易偏斜，造成卡死或者運動不暢的后果，從而造成機械故障。為解決上述問題，采用外圈以外的保持架結構，且利用沿支撐柱軸向分布的簧片對滾柱施加預緊力，簡化加工和安裝過程，增加超越離合器的承載能力；但是該簧片固定設置于支撐柱，切較多采用點焊結構，改變內部金相組織，易于產生應力集中，并且彈性變形較為劇烈，經過多次反復變形后，簧片容易發(fā)生失效而折斷，使超越離合器的使用壽命較短。因此，需要對現(xiàn)有的超越離合器進行改進，除具備簡化加工和安裝過程、提高工作效率、降低加工成本和保證加工及裝配精度的優(yōu)點，還使超越離合器具有較長的使用壽命， 增加超越離合器的承載能力，并減小在較高承載能力下的超越離合器徑向尺寸，同時，還能保證在較長軸向尺寸的前提下保證對滾柱的限位平衡性，從而保證超越離合器的穩(wěn)定運行。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種彈片式超越離合器，簡化加工和安裝過程，提高工作效率，降低加工成本，保證加工及裝配精度，使超越離合器具有較長的使用壽命，增加超越離合器的承載能力，并減小在較高承載能力下的超越離合器徑向尺寸，同時，還能保證在較長軸向尺寸的前提下保證對滾柱的限位平衡性，從而保證超越離合器的穩(wěn)定運行。本發(fā)明的彈片式超越離合器，包括外圈、內圈和滾柱，所述外圈和內圈之間形成用于與滾柱嚙合或分離的嚙合槽，還包括保持架，所述保持架包括支撐柱組件和簧片，所述支撐柱組件與滾柱一一對應沿軸向設置，支撐柱組件形成插槽，所述簧片設有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱施加預緊力。進一步，所述支撐柱組件包括支撐片和支撐柱，所述支撐片在圓周方向固定配合設置于支撐柱且插槽形成于支撐片和支撐柱外表面之間，所述插槽設有簧片由于對滾柱施加預緊力所產生彈性變形的變形余量；進一步，所述嵌合部設有承壓部，所述支撐片設有對承壓部施加使嵌合部嵌入插槽的壓力并限制嵌合片從插槽脫出的壓合部；進一步，所述支撐片沿周向包于支撐柱并設定抱緊預緊力，所述支撐柱的橫截面為可限定支撐片周向相對轉動的非圓形，支撐片的一側邊與支撐柱外表面之間形成插槽；進一步，所述承壓部與為一體成型于嵌合部并向外延伸的彈片結構，承壓部向壓合部折彎形成承壓段，壓合部向承壓部折彎形成疊合于承壓段外表面并對承壓段施加壓力的壓合段；進一步，所述支撐柱位于簧片對滾柱施加預緊力的背向且與簧片彈性變形相對應的表面為與簧片變形相適形的圓滑曲面；進一步，所述保持架還包括撐環(huán)I和撐環(huán)II，所述撐環(huán)I和撐環(huán)II分列外圈軸向兩端并與外圈在圓周方向固定配合，所述支撐柱軸向兩端分別對應支撐于撐環(huán)I和撐環(huán) II，支撐柱在自身圓周方向與撐環(huán)I或/和撐環(huán)II固定配合；進一步，所述每個支撐柱上的簧片為至少兩個沿軸向設置，簧片一體成型于嵌合部，所述承壓部位于相鄰簧片之間；進一步，所述承壓部在壓合部的壓力作用下發(fā)生彈性變形并貼于支撐柱表面；進一步，所述簧片沿超越離合器徑向向外傾斜并壓在滾柱上使簧片對滾柱的預緊力偏向于內圈；所述支撐柱軸向一端形成扁軸并通過扁軸對應穿入撐環(huán)I的扁孔以形成圓周方向固定配合的結構，支撐柱軸向另一端穿過撐環(huán)II上的圓孔，支撐柱穿過撐環(huán)II上的圓孔的端部形成錐形頭；所述撐環(huán)I和撐環(huán)II均制成滑動軸承結構。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的彈片式超越離合器，采用沿支撐柱軸向分布的簧片對滾柱施加預緊力，且簧片通過插槽插接于支撐柱組件，不但避免在外圈上直接加工限位座，簡化加工過程，提高工作效率，降低加工成本，保證加工及裝配精度，并且區(qū)別于現(xiàn)有技術中集中固定點的結構，不采用點焊的固定結構，不會發(fā)生金相組織改變的后果，消除了由于超越離合器的嚙合和分離簧片彈性變形導致的應力集中，并且使簧片具有較好的活動自由度，因而可以提高簧片的運行壽命，簧片可達到500萬次以上的帶有預緊力的彈性變形， 大大降低使用和維修成本；本發(fā)明相關部件損壞后容易更換，外圈不需整體報廢，降低維修和使用成本；由于采用外圈以外的保持架結構，可以理論上無限延長超越離合器和滾柱的軸向長度，增加嚙合長度，也就是說，能夠根據承重需要增加超越離合器的軸向長度，從而增加超越離合器的承載能力，并減小在較高承載能力下的超越離合器徑向尺寸，延長超越離合器的使用壽命；同時，由于簧片為沿軸向分布，因而可根據需要對滾柱進行多點施加預緊力，保證在較長軸向尺寸的前提下對滾柱的限位平衡性，使其不偏離與內圈軸線的平行， 從而保證超越離合器的穩(wěn)定運行，避免機械故障。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明徑向局部剖視結構示意圖；圖2為本發(fā)明軸向局部剖視結構示意圖；圖3為本發(fā)明支撐柱、支撐片和簧片配合示意圖；圖4為簧片結構示意圖；圖5為支撐片結構示意圖；圖6為支撐柱結構示意圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明徑向局部剖視結構示意圖，圖2為本發(fā)明軸向局部剖視結構示意圖， 圖3為本發(fā)明支撐柱、支撐片和簧片配合示意圖，圖4為簧片結構示意圖，圖5為支撐片結構示意圖，圖6為支撐柱結構示意圖，如圖所示本實施例的彈片式超越離合器，包括外圈 2、內圈1和滾柱3，所述外圈2和內圈1之間形成用于與滾柱3嚙合或分離的嚙合槽，本實施例中，嚙合槽由外圈內圓形成；該結構屬于現(xiàn)有技術，嚙合槽可采用一般的楔形結構或者圓弧結構；對于本發(fā)明來說，圓弧結構較佳；還包括保持架，所述保持架包括支撐柱組件和簧片5，所述支撐柱組件與滾柱3 —一對應沿軸向設置，支撐柱組件形成插槽9，所述簧片5 設有嵌入插槽的嵌合部5a，簧片5延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱3施加預緊力。 本實施例中，所述支撐柱組件包括支撐片6和支撐柱4，所述支撐片6在圓周方向固定配合設置于支撐柱4且插槽9形成于支撐片6和支撐柱4外表面之間，所述插槽9設有簧片由于對滾柱3施加預緊力所產生彈性變形的變形余量；實際上支撐片6可與支撐柱4制成一體形成組件，只要形成插槽9，即能實現(xiàn)發(fā)明目的；彈性變形余量是指插槽9與簧片5之間設有間隙，并在一定范圍內對于簧片5的彈性變形沒有限制，因而不會產生過多的約束，則不會產生應力集中，本實施例的超越離合器中，簧片5用于使超越離合器嚙合及分離所產生的彈性變形達到500萬次以上。本實施例中，所述嵌合部fe設有承壓部恥，所述支撐片6設有對承壓部恥施加使嵌合部fe嵌入插槽9的壓力并限制限制嵌合片從插槽9的壓合部6a ；避免嵌合部fe脫出的同時保證簧片5具有較好的自由度擺動，延長其使用壽命。本實施例中，所述支撐片6沿周向包于支撐柱4并設定抱緊預緊力，所述支撐柱4 的橫截面為可限定支撐片6周向相對轉動的非圓形，支撐片4的一側邊與支撐柱6外表面之間形成插槽9 ；支撐柱4的橫截面采用異形結構，支撐片6包與支撐柱4后可限制其沿周向轉動，結構簡單，實施、拆裝方便，利用非圓形結構限制支撐片6的周向運動，形成較為穩(wěn)定的插槽結構，為簧片5的安裝提供了條件，不需另外的機械固定結構，避免由于點焊等結構形成對簧片的機械力，保證其使用壽命；如圖所示，支撐柱4橫截面為由圓弧和直線構成的異形結構，且支撐片包裹于異形結構外周，使其不具有相對轉動的條件。
本實施例中，所述承壓部恥與為一體成型于嵌合部如并向外延伸的彈片結構，向外延伸指的是向插槽9外部延伸；承壓部恥向壓合部6a折彎形成承壓段5c，壓合部6b向承壓部恥折彎形成疊合于承壓段5c外表面并對承壓段5c施加壓力的壓合段6b，該壓力使嵌合部嵌合于插槽，形成穩(wěn)定嵌合結構；如圖所示，折彎采用圓滑過渡結構，避免應力集中， 安裝時通過外力直接潛入并將承壓段5c疊合于壓合段6b，利用承壓段自身彈性形成嵌入力，結構簡單，安裝方便，并不會產生較大的變形以及應力集中。本實施例中，所述支撐柱4位于簧片5對滾柱施加預緊力的背向且與簧片彈性變形相對應的表面為與簧片變形相適形的圓滑曲面；支撐柱4設有與其變形后結構相適應的形狀，使外力的反作用較大范圍的分布于簧片5，使簧片5不受局部應力作用，減小應力集中，利于延長期使用壽命。本實施例中，所述簧片5沿超越離合器徑向向外傾斜并壓在滾柱上使簧片5對滾柱3的預緊力偏向于內圈1 ；該結構使簧片5的預緊力具有嚙合方向的分離和向內圈1壓緊的分力，使?jié)L柱3與內圈1外圓保持貼合，從而保證超越離合器分離和嚙合時平穩(wěn)性，避免滾柱3徑向跳動或者偏離與內圈1軸線的平行。本實施例中，所述保持架還包括撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8，所述撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8 分列外圈2軸向兩端并與外圈2在圓周方向固定配合，所述支撐柱4兩端分別對應支撐于撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8，支撐柱4在自身圓周方向與撐環(huán)I 7或/和撐環(huán)II 8固定配合；裝配后，撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8可通過螺釘、鉚接固定于外圈2，也可通過其它部件對其軸向限位固定于外圈2 ；如圖所示，支撐柱4平行于滾柱3 ；嚙合槽嚙合方向即為嚙合槽逐漸變淺的方向，也就是嚙合槽與內圈1外圓形成的嚙合空間逐漸變窄的方向；簧片的彈性在超越離合器超越時足夠避免滾柱反向嚙合；如圖所示，所述支撐柱4軸向一端形成扁軸并通過扁軸對應穿入撐環(huán)I 7的扁孔以形成圓周方向固定配合的結構，結構簡單，實現(xiàn)容易，并且由于扁軸與支撐柱4本體之間形成軸肩，因而有較好的定位效果，利于裝配且保持較好的運行狀態(tài)；支撐柱4軸向另一端穿過撐環(huán)II 8上的圓孔，支撐柱穿過撐環(huán)II上的圓孔的端部形成錐形頭，錐頭結構具有較好的適應性，利于穿入裝配，提高工作效率。所述撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8均制成滑動軸承結構；如圖所示，所述外圈2軸向兩端分別形成沉槽(如圖所示的沉槽加和沉槽2b)，所述外圈2軸向兩端的徑向凹槽(徑向凹槽加和徑向凹槽2b)分別設置于對應的沉槽槽壁內圓，所述撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8分別對應嵌入沉槽，撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8分別設有用于對應嵌入徑向凹槽(徑向凹槽加和徑向凹槽2b)的徑向凸起(徑向凸起7a和徑向凸起8a)，撐環(huán)I 7和撐環(huán)II 8的徑向凸起(徑向凸起7a和徑向凸起8a)與對應徑向凹槽(徑向凹槽加和徑向凹槽2b)正對，沿軸向推入即可；在外圈2和內圈1之間形成支撐并利于保持保持架的結構緊湊和裝配穩(wěn)定，不會因外力干擾發(fā)生脫落；同時，利于外圈和內圈之間的穩(wěn)定運行?；善?與支撐柱4中心線和內圈1中心線的共面之間的夾角α為51° -55°，最佳為55° ；該角度范圍能夠使簧片5對滾柱3的預緊力在兩個方向上的分力合理分配，保證在超越時內圈1和外圈2順暢相對運行，還能保證滾柱3在簧片5的預緊力分力作用下貼合于內圈1外圓，避免分力過大，影響滾柱3滾動，甚至出現(xiàn)反向嚙合。本實施例中，所述外圈2外圓一體成型設有外齒輪，利于傳動。本實施例中，所述每個支撐柱4上的簧片5為至少兩個沿軸向設置，簧片5 —體成型于嵌合部fe，所述承壓部fe位于相鄰簧片5之間；本實施例以兩個簧片5為例，實際應用中，可以為多個，多個簧片5更利于保證平衡性，根據支撐柱4的長短進行分布，同時承壓部恥與簧片5間隔分布，具有較好的受力效果，利于保證各個簧片5對滾柱施力的均勻性和平衡性，從而保證超越離合器的順暢運行。本實施例中，所述承壓部恥在壓合部6a的壓力作用下發(fā)生彈性變形并貼于支撐柱4表面；支撐柱4形成對承壓部恥的支撐，利于保證具有穩(wěn)定的彈力，從而保證簧片5的預緊力穩(wěn)定。本發(fā)明中的保持架設置于外圈2且在圓周方向固定配合，本領域技術人員根據超越離合器原理，可將保持架固定設置于內圈1，且嚙合槽也設置于內圈1，能夠達到相同的技術效果，屬于對本技術方案的等同替換。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種彈片式超越離合器，包括外圈、內圈和滾柱，所述外圈和內圈之間形成用于與滾柱嚙合或分離的嚙合槽，其特征在于還包括保持架，所述保持架包括支撐柱組件和簧片， 所述支撐柱組件與滾柱一一對應沿軸向設置，支撐柱組件形成插槽，所述簧片設有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱施加預緊力。
2.根據權利要求1所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述支撐柱組件包括支撐片和支撐柱，所述支撐片在圓周方向固定配合設置于支撐柱且插槽形成于支撐片和支撐柱外表面之間，所述插槽設有簧片由于對滾柱施加預緊力所產生彈性變形的變形余量。
3.根據權利要求2所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述嵌合部設有承壓部，所述支撐片設有對承壓部施加使嵌合部嵌入插槽的壓力并限制嵌合片從插槽脫出的壓合部。
4.根據權利要求3所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述承壓部與為一體成型于嵌合部并向外延伸的彈片結構，承壓部向壓合部折彎形成承壓段，壓合部向承壓部折彎形成疊合于承壓段外表面并對承壓段施加壓力的壓合段。
5.根據權利要求4所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述支撐柱位于簧片對滾柱施加預緊力的背向且與簧片彈性變形相對應的表面為與簧片變形相適形的圓滑曲面。
6.根據權利要求5所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述支撐片沿周向包于支撐柱并設定抱緊預緊力，所述支撐柱的橫截面為可限定支撐片周向相對轉動的非圓形，支撐片的一側邊與支撐柱外表面之間形成插槽。
7.根據權利要求6所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述保持架還包括撐環(huán)I 和撐環(huán)II，所述撐環(huán)I和撐環(huán)II分列外圈軸向兩端并與外圈在圓周方向固定配合，所述支撐柱軸向兩端分別對應支撐于撐環(huán)I和撐環(huán)II，支撐柱在自身圓周方向與撐環(huán)I或/和撐環(huán)II固定配合。
8.根據權利要求7所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述每個支撐柱上的簧片為至少兩個沿軸向設置，簧片一體成型于嵌合部，所述承壓部位于相鄰簧片之間。
9.根據權利要求8所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述承壓部在壓合部的壓力作用下發(fā)生彈性變形并貼于支撐柱表面。
10.根據權利要求9所述的彈片式超越離合器，其特征在于所述簧片沿超越離合器徑向向外傾斜并壓在滾柱上使簧片對滾柱的預緊力偏向于內圈；所述支撐柱軸向一端形成扁軸并通過扁軸對應穿入撐環(huán)I的扁孔以形成圓周方向固定配合的結構，支撐柱軸向另一端穿過撐環(huán)II上的圓孔，支撐柱穿過撐環(huán)II上的圓孔的端部形成錐形頭；所述撐環(huán)I和撐環(huán) II均制成滑動軸承結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈片式超越離合器，包括外圈、內圈和滾柱，保持架的支撐柱組件與滾柱一一對應沿軸向設置，支撐柱組件形成插槽，簧片設有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱施加預緊力，本發(fā)明不但避免在外圈上直接加工限位座，簡化加工過程，提高工作效率，降低加工成本，保證加工及裝配精度，并且區(qū)別于現(xiàn)有技術中集中固定點的結構，不采用點焊的固定結構，不會發(fā)生金相組織改變的后果，消除了由于超越離合器的嚙合和分離簧片彈性變形導致的應力集中，并且使簧片具有較好的活動自由度，因而可以提高簧片的運行壽命，簧片可達到500萬次以上的帶有預緊力的彈性變形，大大降低使用以及維修成本。
文檔編號F16D41/066GK102562862SQ20111045983
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者薛榮生, 黃敦新 申請人:西南大學