[发明专利]摩擦式超越离合器

说明书

技术领域

本发明涉及机械动力传动领域中的超越离合器装置，属机械传动中广泛应用的基础功能性组件。

 

背景技术

现有的摩擦式超越离合器技术，最广泛使用的是利用斜面楔紧原理的滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器两种。这两种的主要缺陷有：1、所有接触为离散的高副接触，楔紧时接触应力非常大，导致承载能力很小，接触副磨损快，寿命短。2、由于是离散接触副，很容易出现离散件不能同步工作的情形，极易造成局部损坏而出现不能自锁或死锁的失效故障。3、几乎没有磨损的自动补偿能力。4、超越状态的阻力大，效率不高。5、楔紧后需要较大的解楔力。6、溜滑角比较大。7、结构复杂，零部件数量多，对材料和制造的一致性要求都非常高，成本高。8、由于离散件多，带来高转速工作特性差，特别是高转速超越状态，噪声和磨损都很大。

现有技术由于有以上缺陷，严重影响了超越离合器的应用范围，可参见张济政等著的《超越离合器的发展现状及趋势》（第三届中日机械技术史国际学术会议文集， 出版单位：中国机械工程学会，出版时间20021028）一文。从该文的内容可以看出，国内学者和专家做了大量的改进探索和发明工作，取得了比较好的成就，但要达到比较理想的性能、结构、可靠性、成本和寿命等超越离合器的要求，还有很大的差距。

文献CN2175321Y公开了一种基于螺纹副和锥面摩擦副式的单向离合器，但没有给出实现自锁的条件。

文献CN2479288Y 公开了一种基于斜槽轴销和锥面摩擦副式的单向超越离合器，该离合器除与文献CN2175321Y有类似的缺点外，还存在承载能力低的缺陷。

文献CN 201747821 U和CN 101936346 A公开了一种 “空间楔合式摩擦超越离合器”，正如文献所述：“依据全新技术原理设计”，一方面没有在文献中阐明“全新技术原理”究竟是什么原理；该文献选择了导向机构摩擦副本身自锁的结构范围，使得超越离合器在自锁传递扭力时，产生的轴向力远大于所传递的力，解锁时必须先克服附加的楔紧力，所以该文献的超越离合器在结构设计、解锁性能和承载能力的提升都有很大的局限。

 

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，创造性地综合应用多种现有的机械技术理论，设计出全新结构的摩擦式超越离合器，拟达到以下目的：

（1） 克服已有设计的上述缺陷，大幅度提升超越离合器的各项性能指标。

（2）通过调整设计参数的方法，能够实现具有过载保护功能的超越离合器。

（3） 使超越离合器结构更加简单，制造更加容易，成本更加低廉。

 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

 一种摩擦式超越离合器，其包括：至少一个传力的摩擦环（或摩擦环组件）、一个预紧弹性件（或预紧弹性组件）、一个内环（或内环组件）、一个外环（或外环组件）；

所述内环、外环和摩擦环具有共同的旋转轴线；所述内环、外环之间，以锥形面相配合，形成至少一个能轴向接触和分离的第二工作摩擦副；

所述摩擦环位于所述内环与外环之间，与其中之一形成至少一个以锥形面相配合的、能轴向接触和分离的第一工作摩擦副，同时与所述另一之间有增力传动机构和所述的预紧弹性件相连接，所述预紧弹性件一方面使增力传动机构保持常接触，同时通过增力传动机构使工作摩擦副在未工作时产生并保持初始的、满足工作要求的弹性压紧力；

所述摩擦环轴向限位件约束在所述内环或外环上,具体在与所述增力传动机构相连接的内环或外环上；

所述的预紧弹性件，其一端设置在摩擦环上，使所有工作摩擦副在未工作时保持有满足工作要求的弹性压紧力；

所有的第一工作摩擦副和第二工作摩擦副具有共同的旋转轴线，每个工作摩擦副相配合的两个锥形面的锥顶角（所述锥顶角就是锥顶的两条边之间的夹角）相同，但第二工作摩擦副的锥顶角和第一工作摩擦副的锥顶角可以相等、也可以不相等；对任意一个工作摩擦副的锥顶角，设该锥顶角的角度为θ，工作摩擦副的摩擦系数为μ₀ ，则必须满足条件：2arctan(μ₀)＜θ≤180°，公式中的arctan()表示反正切函数，该条件确保所述工作摩擦副自身不会自锁。