專利名稱：滾動接觸軸承式離合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種一個方向能自由轉(zhuǎn)動的單向接合的滾動軸承離合器。
目前使用的單向離合器，例如

圖14所示圓筒狀的滾柱3在內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間的軌道排列，將外環(huán)2的軌道面作成凸輪面狀，在逆轉(zhuǎn)時，由于滾柱3卡進了凸輪面2c里，使內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2接合，還有一種離合器，其內(nèi)、外環(huán)軌道面為圓柱面，設置凸輪形卡塊以代替圓筒狀滾柱，逆轉(zhuǎn)時在各個卡塊上施加一彈簧壓力，以便使它卡在軌道面上。在這幾種離合器中，其逆轉(zhuǎn)而接合時要滾柱3卡在沿其徑向是非正圓的凸輪狀部分2c里，而在自由轉(zhuǎn)動時，使?jié)L柱3滑動。然而，由于楔角α必需比摩擦角小，在卡塊滾柱3的間距P內(nèi)形成一個凸輪面，會限制凸輪面的高度，會有滾柱3越過凸形部位2c并使離合器破損的危險。
另外，為了得到均勻和足夠的接合力，以往的離合器必須將組裝的滾柱式卡塊均勻地接觸凸輪面。但由于其尺寸精度和在嚙合方向上給予滾柱預壓的彈簧壓力的均勻程度等都有限，所以要得到均勻的接合力是非常困難的。
另一方面，在接合時，為了得到必要的傳動力矩，需要產(chǎn)生與傳動力距成比例的表面壓力并使該表面壓力穩(wěn)定在容許的范圍以內(nèi)。為此，所有的滾柱都要同時參與接合動作，而接合動作產(chǎn)生的楔力，在所有的滾柱都相同地增加和減少。但是由于最初各個部件的精度以及組裝后的軸承中的滾子與嚙合面之間的相關尺寸的均勻程度，和每個凸輪的精度等原因，以及由于隨著對內(nèi)外環(huán)的作用力而產(chǎn)生變形或摩損等原因，要維持容許的表面壓力很困難。特別是，在自由轉(zhuǎn)動時，要由另外設置的軸承來支撐離合器，而且在凸輪面上會產(chǎn)生滑動摩擦，所以，從這種離合器的基本構(gòu)造特性來看，其存在的主要問題是軌道面及卡塊滾子的摩損問題。
以前的單向離合器由于有形成凸輪狀的部分，在制作時，其原材料、熱處理及加工精度方面都要受到制約，而且，在為設計容許表面壓力而進行赫茲應力計算時，無法避開負面的各種系數(shù)和選擇。
為解決這些問題，出現(xiàn)了這樣一種形式的單向離合器在形成錐形滾柱軸承形狀的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，配置一個相對于軌道面母線傾斜著的、起著卡塊作用的轉(zhuǎn)動體(即滾柱)，使其僅在一個方向作自由轉(zhuǎn)動，并在逆轉(zhuǎn)時產(chǎn)生接合(參看特公昭58-52092號公報)。
但是由于這種單向離合器的內(nèi)、外環(huán)共同形成了錐形滾柱軸承的形狀，即形成了圓錐面，雖然能使轉(zhuǎn)動體與內(nèi)環(huán)軌道面及外環(huán)軌道面的任何一面作線性接觸，但不能使轉(zhuǎn)動體與兩個軌道面同時作線性接觸，這就致使轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，同時不作線性接觸一側(cè)面的接觸部分的表面壓力值特別高。
本發(fā)明解決了上述以往有關技術上的問題。第一至第四發(fā)明目的是提供一個滾動軸承離合器。作為滾動軸承，它能圓滑地自由轉(zhuǎn)動。它的額定值負荷大、壽命長，能夠獲得穩(wěn)定的接合動作，不需要另一支承軸承。
第五和第六的發(fā)明目的是在上述目的基礎上提供一個構(gòu)造簡單，易于適應輸出、輸入系統(tǒng)的滾動軸承離合器。
發(fā)明第七目的是在發(fā)明一至發(fā)明六的基礎上提供一個能更加提高自由轉(zhuǎn)動性能的軸承離合器。
發(fā)明第八及發(fā)明第九的目的是在上述發(fā)明第一至發(fā)明第七目的的基礎上，提供一個不容許在輸入系統(tǒng)及輸出系統(tǒng)的軸方向上作移動，能適用于輸入/輸出系統(tǒng)的滾動軸承離合器。
為了達到此目的，各種發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下即，發(fā)明一的滾動軸承離合器有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體和施力手段。上述的內(nèi)轉(zhuǎn)動體提供有一個圍繞-軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的內(nèi)軌道面。上述外轉(zhuǎn)動體具有一個圍繞上述同一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的外軌道面。上述內(nèi)軌道面與上述外軌道面相對，形成一個軌道。上述中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是圓柱狀。在上述軌道中，中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上述軸線的剖面形成一定的傾斜角，在上述軌道的圓周方向中配置了數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體。該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面和上述外軌道面作線狀接觸。上述施力手段可將上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體及上述外轉(zhuǎn)動體的任意一方靠在上述軸線方向也就是上述軌道間隔變窄的方向上。上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體有一個環(huán)形部件，該部件能停止上述中間轉(zhuǎn)動體在上述軸線方向上朝上述軌道間隔擴大的方向移動。
發(fā)明二的滾動軸承離合器有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體和施力手段。內(nèi)轉(zhuǎn)動體有一個圍繞一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的內(nèi)軌道面。上述外轉(zhuǎn)動體有一個圍繞上述同一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的外軌道面。上述內(nèi)軌道面與上述外軌道面相對，形成一個軌道。上述中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是圓錐形狀。在上述軌道中，該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上述軸線的剖面成一定的傾斜角。在上述軌道的圓周方向上設置了數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體。該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面及上述外軌道面成線狀接觸，上述的施力手段對上述中間轉(zhuǎn)動體從大直徑一方向小直徑一方施力，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體有個環(huán)形部件，它能中止上述中間轉(zhuǎn)動朝上述軸線方向的運動，而引導它在上述大直徑一側(cè)轉(zhuǎn)動。
發(fā)明三的滾動軸承離合器有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體和中間轉(zhuǎn)動體及施力手段。上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體有個圍繞一軸線的圓柱面的內(nèi)軌道面。上述外轉(zhuǎn)動體有個轉(zhuǎn)繞上述同一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面和橢圓面的合成曲面組成的外軌道面。上述內(nèi)軌道面和上述外軌道面相對，形成一個軌道。上述的中間轉(zhuǎn)動體的滾動面為鼓形，該滾動面是由橢圓的一部分曲線在該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸周圍旋轉(zhuǎn)形成的曲面所構(gòu)成，其半徑方向的剖面從一端到另一端逐漸增大。在上述軌道中，上述中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上敘軸線的剖面形成一定的傾斜角，在上述軌道的圓周方向上設置有數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體，該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面和上述外軌道面成線狀接觸。上述施力手段對上述中間轉(zhuǎn)動體從上述另一端向上述一端施力。上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體及上述外轉(zhuǎn)動體有個環(huán)形部件，它能停止上述中間轉(zhuǎn)動體住上述軸方向運動，引導它在上述另一端滾動。
發(fā)明四的滾動軸承離合器有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體和中間轉(zhuǎn)動體及施力手段。上述外轉(zhuǎn)動體有圍繞一軸線的圓柱面的外軌道面。上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體有圍繞同一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面及橢圓面的合成曲面的內(nèi)軌道面。上述內(nèi)軌道面與上述外軌道面相對，形成一個軌道。上述中間轉(zhuǎn)體的滾動面是個腰鼓形，這個滾動面是由橢圓的一部分曲線沿著此中間轉(zhuǎn)動體的中心軸周圍轉(zhuǎn)動形成的曲面所構(gòu)成，其半徑方向為斷面是從一端到另一端逐漸變大。在上述的軌道上中間轉(zhuǎn)體的中心軸與包括上述軸線的斷面成一定的傾斜度，在上述的圓周方向上配置有數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體。此中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面及上述外軌道面成線狀接觸。上述的施力手段對上述的中間轉(zhuǎn)動體從上述的另一端向上述的一端施力。上述的內(nèi)轉(zhuǎn)動體及上述外轉(zhuǎn)動體有一個環(huán)狀部件，該環(huán)狀部件能夠停止上述中間轉(zhuǎn)體沿著上述軸線方向行進，而引導它在上述另一端滾動。
根據(jù)以上第一到第四發(fā)明的滾動軸承離合器上，由于中間轉(zhuǎn)動體與內(nèi)外軌道面之間線接觸，所以負荷分布均勻，在自由轉(zhuǎn)動時作為滾動軸承能夠順利動作，在逆轉(zhuǎn)時由于轉(zhuǎn)體楔緊效應，也能充分地產(chǎn)生接合力。另外，由于中間轉(zhuǎn)體中的自動定位作用，所以當離合器的變形、摩損、尺寸精度不均等條件有變化時，也能確保均勻的負荷分布。這樣，就可獲得一種額定負荷大、壽命長，可以平滑地自由轉(zhuǎn)動、動作穩(wěn)定的離合器。而且由于這種離合器本身就可以作為軸承來使用，所以不需要在軸上另設一個軸承。
第五個發(fā)明滾動軸承離合器是在第四個發(fā)明的滾動軸承離合器基礎上將上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體作為轉(zhuǎn)動軸使用。
第六個發(fā)明的滾動軸承離合器是在第四個發(fā)明的基礎上，將上述外轉(zhuǎn)動體作為一個機械部件使用。
因此，根據(jù)第五及第六的發(fā)明，由于使內(nèi)轉(zhuǎn)動體及外轉(zhuǎn)體本身就作為一個轉(zhuǎn)軸或機械部件使用，所以使?jié)L動軸承離合器裝置的構(gòu)造簡單化，成本降低同時接合的適用性更廣泛。
第七個發(fā)明的滾動軸承離合器是在第一至第六發(fā)明的基礎上，在上述中心軸的方向上設置了兩個以上部件組成的上述中間轉(zhuǎn)動體。根據(jù)本發(fā)明，中間轉(zhuǎn)動體在軌道內(nèi)的良好斜度，滾動的阻力小，因而提高了自由轉(zhuǎn)動時的性能。
第八個發(fā)明的滾動軸承離合器是基于第一至第七個發(fā)明，備有一個傳送力矩的輸出/輸入轉(zhuǎn)動體。該輸出/輸入轉(zhuǎn)動體位于上述外轉(zhuǎn)動體的一端，和上述內(nèi)轉(zhuǎn)體的一端上面，與內(nèi)轉(zhuǎn)體之間隔著軸承設在軸方向的一定位置中，能相對于內(nèi)轉(zhuǎn)體作自由轉(zhuǎn)動，它通過在上述外轉(zhuǎn)動體之間傳送力矩的力矩傳送機構(gòu)使它與外轉(zhuǎn)動體結(jié)合，上述的施力手段設在上述輸出/輸入力轉(zhuǎn)動體和上述外轉(zhuǎn)動體之間，它可沿著上述軸線方向亦即上述軌道間隔變窄的方向?qū)ν廪D(zhuǎn)體施力。
第九個發(fā)明的滾動軸承離合器是基于第一至第七的發(fā)明，備有一個能傳送力矩的輸入/輸出轉(zhuǎn)動體。該輸出/輸入轉(zhuǎn)動體在上述內(nèi)轉(zhuǎn)體的一端，在上述外轉(zhuǎn)體的一端內(nèi)面，隔著軸承裝在軸方向的一定位置中，能相對于外轉(zhuǎn)動體轉(zhuǎn)動自如。它通過在上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體之間傳送力矩的力矩傳送機構(gòu)使它與內(nèi)轉(zhuǎn)動體接合。上述施力手段設在上述輸入/輸出轉(zhuǎn)動體與上述內(nèi)轉(zhuǎn)體之間，沿著上述軸線方向亦即上述軌道間隔變窄的方向?qū)?nèi)轉(zhuǎn)動體施力。
第八個及第九個發(fā)明是對各個內(nèi)、外轉(zhuǎn)動體在軸方向的一定位置上設置了一個能自由轉(zhuǎn)動的輸出/輸入轉(zhuǎn)動體。由于將力矩傳送機構(gòu)設在輸出/輸入轉(zhuǎn)動體與在軸方向上可移動的各個外、內(nèi)轉(zhuǎn)體之間，所以不需改變輸入及輸出的軸方向就能結(jié)合起來。其結(jié)果是某些不容許改變輸出、輸入軸方向位置的場合，此滾動軸承離合器也能使用，提高了它的通用性。
圖的簡要敘述。
在圖中，示出了發(fā)明的概況，可以看出它們的具體形狀、新的特征及優(yōu)點。
圖1是滾動軸承離合器實施例子的立體圖;
圖2是其滾柱及內(nèi)環(huán)部分的立體圖;
圖3至圖5是求得的軌道面形狀的說明圖;
圖6至圖8是其他實施例子的立體圖;
圖9及圖10是求得的軌道面形狀的說明圖;
圖11至圖13是其他實施例子的剖面圖;
圖14是現(xiàn)有技術單向離合器實例的立體圖。
具體裝置的詳細說明圖1表示本發(fā)明的滾動軸承離合器的一例子。圖2是它的部分立體圖。
作為實施例之一，內(nèi)轉(zhuǎn)動體的內(nèi)環(huán)1通過鍵5裝在軸4上，可以在軸方向上移動，在與它相對的地方有個外轉(zhuǎn)體，在外環(huán)2之間形成軌道9。
作為中間轉(zhuǎn)動體的實施例之一，如圖2所示，滾柱3相對于內(nèi)環(huán)1的中心軸6的面，形成一個角度β，假設它是以15°傾斜，在軌道9內(nèi)裝有許多滾柱。
內(nèi)環(huán)1被外環(huán)2施力的例子。在碟形彈簧7和彈簧支架圈8的作用下，內(nèi)環(huán)1向軌道9的間隔變窄的方向靠攏。(在圖中是從右往左)。另外，在內(nèi)環(huán)1中還有一個能使?jié)L柱3停止軸向運動的環(huán)形部件例如凸臺10裝在碟形彈簧施力方向的端部。
這樣的結(jié)構(gòu)致使自由轉(zhuǎn)動時(在圖中軸4及內(nèi)環(huán)1從右邊看以順時針方向，即向右轉(zhuǎn))，滾柱3向左轉(zhuǎn)，并在外環(huán)軌道面2a的引導下抵抗著碟形彈簧的施力，使內(nèi)環(huán)1向圖的右方向運動，從而擴大軌道9的間隔。也就是說通過滾柱3在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間產(chǎn)生了一個錐形螺絲的效果，根據(jù)螺絲運動的原理，相對于外環(huán)2，內(nèi)環(huán)1向右運動，軌道9的間隔便擴大。其結(jié)果是滾柱3在軌道起不了楔子作用，使內(nèi)環(huán)能自由轉(zhuǎn)動。在這種情況下，內(nèi)環(huán)前進1，為了不使?jié)L柱3越過內(nèi)環(huán)1往左方向的外側(cè)移動，就在內(nèi)環(huán)1的端部設置了一個凸臺10。
另一方面，在逆轉(zhuǎn)時(在圖中軸4從右來看是往反時針方向轉(zhuǎn))與上述動作直反，滾柱3往右轉(zhuǎn)，所起的作用不是使內(nèi)環(huán)前進，而是向左后退。在碟形彈簧7的予壓力的作用下，內(nèi)環(huán)1向圖中左方向移動，軌道9的間隔變窄，這樣軌道9中的滾柱3便被鎖住從而產(chǎn)生楔力，在逆轉(zhuǎn)的同時，內(nèi)環(huán)1與外環(huán)2接合。
在外環(huán)2的圖中，其結(jié)構(gòu)可以是將右端的予壓部分2b與主體部分2相結(jié)合，也可以是在軸4上配置2個相對著的滾動軸承離合器，作為幾對以上的離合器來使用。
另外，在圖1的實施例中，是由蝶形彈簧7向內(nèi)環(huán)1施力以使其可以移動，但也可將該結(jié)構(gòu)改為內(nèi)環(huán)1不作軸方向上的移動而對外環(huán)2施力使其可以移動。
如果將彈簧支架圈8作為軸向力軸承，就能提高自由轉(zhuǎn)動的性能。
在圖2中，滾柱3是以與含有中心軸線6的剖面成角度β的傾斜角排列在內(nèi)環(huán)1上的。各個滾柱之間是通過軸承保持架保持各個滾柱的位置，使它不會互相接觸。這樣，向同一方向自轉(zhuǎn)的相鄰的滾柱，相互之間不會其有反方向的切線速度而發(fā)生沖撞，滾柱3的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)都平滑自如。
下面對滾柱3與內(nèi)環(huán)1及外環(huán)2作線接觸時必所必需的內(nèi)外環(huán)軌道面1a、2a的形狀進行說明。
圖3至圖5是為進行上述說明的圖，圖中示出滾柱3為圓筒形狀時的情形。
圖3是一個立體圖。在X-Y-Z座標上滾柱3的位置是其中心軸線3a在離Y軸上的原點O相距F的位置上通過Y軸，與X-Z平面平行，與X-Y平面相對成一個傾斜角度β。其中X軸就是內(nèi)外環(huán)1、2共同的中心軸線6。滾柱3的剖面6是在X軸上任意一個距離X的位置上用與Y-Z平面平行的面將滾子3切開時得到的一個剖面。點U、U′c分別是從該剖面里的滾柱3的中心Pc向X軸及X-Z平面向下引出的垂線與X軸及X-Y平面相交的點。這時，通過原點O和U′c的線3a′就是滾柱的中心軸線3a向X-Z平面投影的一條線，與X軸成β角。根據(jù)本圖來看很明顯U c U′c= x tan βP c U ′c= F因此設從X軸即中心軸到滾柱3的中心Pc的距離為PeUc＝Y(jié)C，則YC2＝F2+(Xtanβ)2，因此，YC2/F2-X2/(F/tanβ)2＝1……(1)式(1)是表示雙曲線的數(shù)學式，所以滾柱3的軸心即內(nèi)、外環(huán)1、2所形成的軌道中心線，相對于中心軸線6是雙曲線。
圖4是用來說明相對于上述配置的滾柱3內(nèi)外環(huán)1、2接觸狀態(tài)的圖。
通過上述滾柱3的中心點Pe，在滾柱3的軸心3a上的垂直面與X軸的交點為Q、以此Q點為中心，想象與滾柱3作一個內(nèi)接球Si及外接球So。(在圖4中示出一個外接球So)滾柱3與球Si及So的接點Pi、Po在垂線QPC上，在相距PC點的距離正是滾柱3的半徑γ。因此，QPC＝R的話，球Si、So的半徑分別是R-γ、R+γ。
通過點Pi及Po與Y-Z面平行的面與X軸的交點分別是Ui及Uo(參看圖5)。PiUi及PoUo分別表示從點Pi、點Po到X軸的距離，從原點O的距離OUi及OUo分別表示Pi點及Po點在X軸上的座標。因此，OUi＝Xi、OUo＝Xo、PiUi＝Y(jié)i、PoUo＝Y(jié)o，那么Xi、Yi及Xo、Yo的關系用F(Xi、Yi)及F(Xo、Yo)式可分別表示內(nèi)外輪的軌道面1a、2a的曲面形狀。
圖5是為求得其關系的有關部分的擴大圖。表示R的QPC與X軸3a成直角，而且點U′c是從點Pc往X-Z面引出的垂線與此平面相交的點，所以U′cQ是與軸3a′成直角。因此，OQ＝(x/cosβ)/cosβ＝x/cos2βR2＝F2+｛(x/cos2β)sinβ｝2＝F2+x2tan2β/cos2β如果∠QPcUc＝ψ，△QPcUc就是直角三角形，因此c o s φ =y cR=F2+ X2t a n2βF2+ X2t a n2β / c o s2β]]>
一方面，PcPi＝PcPo＝γ且△QPiUi及△QPoUo是與△QPcUc是相似三角形，所以
X i = X + r s i n φ = X + X rt a n2βF2+ X2t a n2β / c o s2β- ( 2 )]]>X o = X - r s i n φ = X - X rt a n2βF2+ X2t a n2β / c o s2β- ( 3 )]]>yi = yc - r c o s φ =F2+ X2t a n2β(1-rF2+ X2t a n2β / c o s2β) - ( 4 )]]>yo = yc + r c o s φ =F2+ X2t a n2β(1+rF2+ X2t a n2β / c o s2β) - ( 5 )]]>因此根據(jù)這些公式、關系式F(Xi、Yi)、F(Xo、Yo)是y i =F2+ X2t a n2β( 1 -rF2+ X2t a n2β / c o s2β)X ( 1 +r tan2βF2+ X2tan2β / c o s2β)× 1]]>y o =F2+ X2t a n2β( 1 +rF2+ X2t a n2β / c o s2β)X ( 1 -r tan2βF2+ X2tan2β / c o s2β)× 0]]>這些公式是表示內(nèi)外環(huán)軌道面1a、2a的曲面形狀，但不能表示二次曲面以上的特性。在這里要分別求出(Xi-X)和(Yi-Y)及(Xo-X)和(Yo-Y)的比率，從式(2)到式(5)得
x i - xy i - y c=r s i n φ- r c o s φ= -xy ct a n2β]]>x o - xy o - y c=-r s i n φr c o s φ= -xy ct a n2β]]>X、Y和C的關系從(1)式看來是個雙曲線。而且在上式中tan2β是個定數(shù)，所以Xi和Yi的關系及Xo、Yo的關系是雙曲線，因此內(nèi)外輪軌道面1a、2a是以共同的中心軸6為中心圍繞的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面。
例，將內(nèi)外輪軌道分別表示為雙曲線式y(tǒng)i2/ai2-xi2/bi2＝1yo2/ao2-xo2/bo2＝1如果F＝9、γ＝1.5、β＝15°在實際計算時，ai、bi、ao、bo的值分別約為7.5、30.7、10.5、36.2。內(nèi)外輪軌道面就是以單葉旋轉(zhuǎn)雙曲面給出的。
圖6是表示把圖1的滾柱3由圓柱形改為圓錐形的例子。圓錐滾柱的母線是直線，所以內(nèi)外環(huán)軌道面與圓筒滾柱時一樣也是單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面。圓錐滾輪的滾動軸承離合器與圓柱滾柱軸承雖然構(gòu)造和機能差不多相同，但是，用圓錐滾柱滾動性會更加好。
在圖6中，內(nèi)環(huán)1的端部設置了凸臺10，是一種使內(nèi)環(huán)1按軸方向移動的結(jié)構(gòu)。但是由于滾柱3是個圓錐形，只要滾柱3動作，就可以產(chǎn)生楔緊作用，而使內(nèi)環(huán)不以軸方向運動。所以不設凸臺10這個結(jié)構(gòu)也可以。另外，還可以將這種滾動軸承離合器成對地排列使用。
圖7及圖8是分別表示內(nèi)環(huán)軌道面1a、外環(huán)軌道面2a為圓柱狀的情況下的實施例子。
這些滾動軸承離合器的基本構(gòu)造乃機能與圖1所示的圓柱形滾柱的離合器是同樣的，所以以省略了共同點的詳細說明。
在圖7及圖8的實例中，滾動軸承離合器里由于滾柱3是從剖面的一端向另一端擴大的鼓形及腰鼓形，所以內(nèi)環(huán)1(在圖7中與軸4和內(nèi)環(huán)是共用的，因此以下稱為內(nèi)環(huán))及外環(huán)2即使不以軸方向運動，滾柱3通過轉(zhuǎn)動，在圖中是以右方向前進(圖中，從右邊來看是往右轉(zhuǎn)動)或后退。由于自由轉(zhuǎn)動或滾柱3產(chǎn)生的楔緊力，就起了接合的作用。
在這種情況下，滾柱3與內(nèi)環(huán)軌道面1a之間作凸出部份的相互接觸，與外環(huán)軌道面2a之間作凸出部分與凹進部份的相互接觸，因此與內(nèi)環(huán)接觸一方的表面壓力高，其摩擦力比與外環(huán)2的接觸部份的摩擦力大，這樣，滾柱3在內(nèi)環(huán)的帶動下，對外環(huán)作滑動。因此，內(nèi)環(huán)1從右側(cè)看是往右轉(zhuǎn)時，滾柱3是往左轉(zhuǎn)，沿著內(nèi)環(huán)軌道面1a(4a)，在外環(huán)之間一邊作軸方向的滑動，一邊后退，同時，由于受到碟形彈簧的施力，滾柱3被夾在兩個軌道面1a、2a中，由于滾柱3是楔緊作用，內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2就被接合。因此，在這個方向上沒有必要設置一個阻止?jié)L柱3動作的部件，即不需設置圖1所示的凸臺10。
另一方面，逆轉(zhuǎn)時(內(nèi)環(huán)1及軸4從右邊看是向左轉(zhuǎn))滾柱3前進，起不了楔的作用，內(nèi)外環(huán)能自由轉(zhuǎn)動。因此在這種情況下，要使?jié)L柱3停止運動，要設置一個作為滾動導向的環(huán)形部件即導向環(huán)12。
像這種滾動軸承離合器，內(nèi)環(huán)及外環(huán)的軌道面是圓柱狀，所以可將內(nèi)環(huán)作為軸，將外環(huán)用于需要有離合功能的齒輪、皮帶輪、飛輪等，直接作為有內(nèi)徑的機械部件或中空軸來使用，使離合器的構(gòu)造簡單化，減少成本，同時又易于安裝，從而提高離合器的適用性。
另外，這種形式的滾動軸承離合器，內(nèi)環(huán)及外環(huán)不是同時在軸方向上移動，所以驅(qū)動系統(tǒng)的設計很容易。但是與圖1所示的圓筒形滾柱的離合器一樣，要使內(nèi)環(huán)及外環(huán)移動的這種結(jié)構(gòu)當然也可能的。在這種情況下，在自由轉(zhuǎn)動及離合作用中，可以把中間隔著滾柱的內(nèi)、外環(huán)作為錐形螺絲來利用。
而且，可將這種滾動軸承離合器成對地使用。
以下是關于內(nèi)環(huán)軌道面1a成圓筒狀時，滾柱3及外環(huán)軌道面的形狀的說明。
圖9是為求得這一形狀的說明圖。(A)是正面圖，(B)是平面圖，(C)是側(cè)面圖，(D)是立體圖。
具有傾斜角度β的滾柱3與內(nèi)環(huán)軌道面1a是線狀接觸，這個接觸線也就是用與含有內(nèi)環(huán)1的中心軸(6)的面成β傾角的面來切斷內(nèi)環(huán)時，所得到的內(nèi)環(huán)1的外表面線，其形狀是橢圓形。因此滾柱3的表面形狀便是橢圓朝外的一部分轉(zhuǎn)動而成的鼓形，假定內(nèi)環(huán)的半徑為R，其橢圓的短軸長是R，長軸長是R/sinβ。將它畫成正面圖(A)，得到長軸的長為(R/sinβ)·cosβ＝R/tanβ因此，該橢圓式以中心為原點，得v2/R2+x2tan2β/R2＝1……(6)但是，這個X、V并不直接表示外環(huán)軌道面2a，而是與滾柱為圓柱狀時的情況一樣，需要考慮到滾柱3的傾斜角β。這里，當滾柱3的上部畫出的橢圓Q的中心線與軸6的距離為F，根據(jù)傾斜角β，而使橢圓Q的中心線的修正值為u時，從圖9(C)得u2＝F2+(x tan β)2……(7)即，u是個雙曲線。
在這里，有關u的公式(7)相當于滾柱為圓柱狀時的式(1)的公式。與滾柱為圓柱狀時一樣要進行修改，把u作為修改了的公式中的u′，u′公式是正如對滾柱為圓柱狀時的說明那樣是雙曲線。
因此，設外環(huán)軌道面2a相距軸6的距離為Y，并以此求外環(huán)軌道面2a時，則得yo＝u′-v……(8)
式(6)是橢圓Q的式子，但是該公式與軸6上的橢圓P是同樣的公式。因此從式(8)看來，外環(huán)軌道面2a的形狀是雙曲線的Y座標u′和橢圓的Y座標V合成的曲線，圍繞中心軸6的曲面，即單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面與橢圓面的合成面。
圖10是在外環(huán)成圓柱面時求內(nèi)環(huán)軌道面的圖。
在這種情況下，能用上述同樣的方法求得滾柱3的滾動面為橢圓的一部分的轉(zhuǎn)動體，成腰鼓形，表示內(nèi)軌道面1a的式子為v2/R2+x2tan2β/R2＝1u2＝F2+(x tanβ)2關于u的式子與上述一樣，將它修改為u′式，得yi＝u′-v內(nèi)軌道面1a也是雙曲線與橢圓的合成曲面。
以上在圖1，圖6至圖8的滾動軸承離合器的實施例子中，都是將滾柱3用作單一部件，但也可是在上述中心軸方向可分解成兩個以上的部件。如果這樣，就能更進一步地提高它自由轉(zhuǎn)動的性能，即可減少滾動時的阻力，并能增強它對調(diào)節(jié)及加工精度的適應性，以得到較好的斜度。
圖11及圖12是在使用圓柱滾柱時在輸入輸出系統(tǒng)不作軸方向移動的狀態(tài)下，能夠使用的滾動軸承離合器的實施例子。
內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間有個軌道9。圓柱滾柱3在軌道9內(nèi)通過一個檔片11得到保持。
在外環(huán)2的一端和靠內(nèi)環(huán)1的上面，隔著作為軸承的滑動軸承13設有連軸套14，它是一個用以傳送力矩的輸入輸出轉(zhuǎn)動體的實施例之一。連軸套14相對于內(nèi)環(huán)1裝在軸方向的一定位置上，通過滑動軸承13，可作自由轉(zhuǎn)動。另外，連軸套14通過力矩傳送銷子15(圖1)、漸開線花鍵16(圖12)以及球形花鍵軸(圖中未示出)等力矩傳送手段，與外環(huán)2相結(jié)合并一起轉(zhuǎn)動。作為施力手段以予壓彈簧即螺旋彈簧7′和碟形螺母7放置在連軸套14和外環(huán)2之間，給外環(huán)2一個預壓力。
在這種結(jié)構(gòu)中，如把內(nèi)環(huán)1及連軸套14分別作為輸入和輸出一方來使用時，則不要求輸入一方或輸出一方變換軸方向的位置，但仍可使用滾動軸承離合器，可見它具有通用性。
在圖11和圖12中，示以有關在外環(huán)一方設置一個連軸套的例子。如圖13所示，為了通過漸開線花鍵16將內(nèi)環(huán)1的傳送力矩傳送出去，可將輸入輸出轉(zhuǎn)動體與內(nèi)環(huán)的1結(jié)合起來。
如以上所說，在本發(fā)明的滾動軸承離合器中，滾柱3相對于含有內(nèi)外環(huán)軸線6的面，從開始就是傾斜的，當內(nèi)外環(huán)作相對轉(zhuǎn)動時，滾柱3在對于兩軌道面1a、2a維持著穩(wěn)定的線接觸的同時，對不斷自轉(zhuǎn)的內(nèi)外環(huán)作公轉(zhuǎn)，所以能得到良好的負荷分布。在這種情況下，即使?jié)L柱3有尺寸誤差，或是起動時碟形彈簧7所給的預壓力有差別，由于滾柱3本身可以改變傾斜度，所以每個滾柱都能參與對全部負荷的支承，從而達到了自動均勻地分布負荷的目的。因此，用這種離合器，只要以一般的加工精度來制作，就可得到與計算結(jié)果相同的負荷，并能進行均勻的接合。
此外，滾柱3通過自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)，在自由轉(zhuǎn)動時起著軸承轉(zhuǎn)動體的作用，而在逆轉(zhuǎn)接合時，由于施力手段的作用和滾柱的自動定位作用，所有的滾柱都能直接參與接合作用，所以即使在內(nèi)外環(huán)軌道變形、滾柱及軌道面產(chǎn)生磨損時，內(nèi)環(huán)1或外環(huán)2和滾柱3只是在軸方向上會發(fā)生變位，其嚙合作用不會受到任何影響。因此，用不著為了確保對內(nèi)外環(huán)的剛性而特別增加內(nèi)外環(huán)的厚度，或?qū)δp問題加以特別考慮，同時能使離合器構(gòu)造小型、輕便。
這種滾動軸承離合器，滾柱的軸向剖面和用一般滾柱軸承情況完全一樣，都是圓形，所以在計算容許表面壓力時，可采用與軸承相同的計算公式及計算系數(shù)。
本行業(yè)的專業(yè)人員可對本發(fā)明作出各種的變型和改變，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的范圍不受上面附圖和介紹所限制，而只受下面權(quán)利要求所限制。
權(quán)利要求
1.一種滾動軸承離合器，其特征為，有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體及施力手段，上述的內(nèi)轉(zhuǎn)動體有個圍繞軸線周圍構(gòu)成單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的內(nèi)軌道面，上述的外轉(zhuǎn)動體有個圍繞與上述同一軸線構(gòu)成的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的外軌道面，上述的內(nèi)軌道面和外軌道面相對，形成一個軌道，上述的中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是圓柱形狀的，在上述的軌道中，該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上述軸線的剖面成一定的傾斜角，中間轉(zhuǎn)動體在上述的軌道的圓周方向上可配設多個，該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面和上述外軌道面成線狀接觸，上述的施力手段能促動上述的內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體的任何一個沿上述軸線方向趨向上述軌道間隔變窄的方向，被上述施力手段促動的上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體在其上述促動方向的端部設有一個能停止上述中間轉(zhuǎn)動體沿著上述軸線方向運動的環(huán)形部件。
2.一種滾動軸承離合器，其特征為有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體、施力手段，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體有個圍繞一軸線周圍構(gòu)成單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的內(nèi)軌道面，上述外轉(zhuǎn)動體有個圍繞上述同一軸線構(gòu)成的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面的外軌道面，上述內(nèi)軌道面與上述外軌道面相對形成一個軌道，上述中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是圓錐形的，在上述軌道中，該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上述軸線的剖面成一定的傾斜角，并在上述軌道的圓周方向配置數(shù)個，該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面及外軌道面成線狀接觸，上述施力手段能對上述中間轉(zhuǎn)動體從其大直徑一側(cè)向小直徑一側(cè)促動，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體上有一個環(huán)狀部件，它能中止上述中間轉(zhuǎn)動體沿上述軸線方向運動，引導其在上述大直徑一側(cè)滾動。
3.一種滾動軸承離合器，其特征為，有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體和施力手段，上述的內(nèi)轉(zhuǎn)動體有圍繞一軸線的圓筒面的內(nèi)軌道面，上述外轉(zhuǎn)動體有一個外軌道面，它是由圍繞上述同一軸線形成的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面和橢圓面合成的一個曲面，上述內(nèi)軌道面與上述外軌道面相對，形成一個軌道，上述中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是鼓形，是個由橢圓的一部分曲線圍繞該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸轉(zhuǎn)動的曲面組成的滾動面，其半徑方向的斷面從一端到另一端，逐漸變大，在上述軌道上，上述中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與含有上述軸線的剖面成一定的傾斜角，并在上述軌道的圓周方向上配設了數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體，該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面及上述外軌道面成線狀接觸，上述的施力手段能對上述中間轉(zhuǎn)動體從上述另一端往上述一端促動，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體或上述外轉(zhuǎn)動體備有一個環(huán)形部件，它能阻止上述中間轉(zhuǎn)動體往上述軸線方向前進，并引導其在上述另一端滾動。
4.一種滾動軸承離合器，其特征為有內(nèi)轉(zhuǎn)動體、外轉(zhuǎn)動體、中間轉(zhuǎn)動體及施力手段，上述外轉(zhuǎn)動體有個圍繞一軸線構(gòu)成的圓柱面的外軌道面，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體有個內(nèi)軌道面，它是由圍繞同一上述軸線形成的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲線面和橢圓面的合成曲面組成的，上述內(nèi)軌道面和上述外軌道面相對，形成一個軌道，上述中間轉(zhuǎn)動體的滾動面是個腰鼓形，該滾動面是將橢圓的一部分曲線圍繞該中間轉(zhuǎn)動體的中心軸轉(zhuǎn)動的曲面組成的面，其半徑方向的剖面是從一端到另一端逐漸增大，在上述軌道中，上述中間轉(zhuǎn)動體的中心軸與上述包含有上述軸線的剖面成一定的傾斜角，在上述軌道的圓周方向配設了多個中間轉(zhuǎn)動體，該中間轉(zhuǎn)動體的表面與上述內(nèi)軌道面及上述外軌道面成線狀接觸，上述的施力手段能對上述中間轉(zhuǎn)動體從上述的另一端向上述一端促動，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體及外轉(zhuǎn)動體有一個環(huán)狀部件，它能中止上述中間轉(zhuǎn)動體向上述軸線方向移動，并能引導其在上述另一端滾動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾動軸承離合器，其特征為，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體為轉(zhuǎn)動軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾動軸承離合器，其特征為，上述外轉(zhuǎn)動體為機械元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的滾動軸承離合器，其特征為，上述中間轉(zhuǎn)動體在上述中心軸方向可分解成兩個以上的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的滾動軸承離合器，其特征為，有一個用來傳送力矩的輸入/輸出轉(zhuǎn)動體，該轉(zhuǎn)動體位于上述外轉(zhuǎn)動體的一端和上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體的一端上面，與內(nèi)轉(zhuǎn)動體隔著軸承設在軸方向上的一定位置上，能相對于內(nèi)轉(zhuǎn)動體作自由轉(zhuǎn)動，它通過在上述外轉(zhuǎn)動體之間傳送力矩的力矩傳送機構(gòu)與該外轉(zhuǎn)動體結(jié)合，上述施力手段設在上述輸出/輸入轉(zhuǎn)動體和上述外轉(zhuǎn)動體之間，它可沿上述軸線方向亦即上述軌道面間隔變窄方向?qū)ν廪D(zhuǎn)動體施力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的滾動軸承離合器，其特征為有一個用于傳送力矩的輸入/輸出轉(zhuǎn)動體，它位于上述外轉(zhuǎn)動體一端和上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體的一端上面，與內(nèi)轉(zhuǎn)動體隔著軸承設在軸方向上的一定位置上，能相對于內(nèi)轉(zhuǎn)動體作自由轉(zhuǎn)動，它通過在與上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體之間傳送力矩的力矩傳送機構(gòu)與該內(nèi)轉(zhuǎn)動體結(jié)合，上述的施力手段設在上述輸出/輸入轉(zhuǎn)動體和上述內(nèi)轉(zhuǎn)動體之間，它可沿著上述軸方向亦即上述軌道的間隔變窄的方向?qū)?nèi)轉(zhuǎn)體施力。
全文摘要
一種離合器，有內(nèi)轉(zhuǎn)動體和外轉(zhuǎn)動體，內(nèi)、外轉(zhuǎn)動體有圍繞同一軸線的單葉旋轉(zhuǎn)雙曲面或圓筒面的相對應的內(nèi)、外軌道面，兩軌道面之間形成一軌道；有中間轉(zhuǎn)動體，它的滾動面成圓柱狀等，在軌道內(nèi)有數(shù)個中間轉(zhuǎn)動體被設置成其中心軸成一定的傾斜角；其表面與兩軌道面成線狀接觸，有對內(nèi)、外轉(zhuǎn)動體的任何一個沿接合方向施力的施力手段。根據(jù)轉(zhuǎn)動方向，作為自由轉(zhuǎn)動滾動軸承或者是離合器。
文檔編號F16D41/061GK1047372SQ90102750
公開日1990年11月28日 申請日期1990年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月8日
發(fā)明者高田信夫 申請人:高田信夫