CN1041208A - 滚动摩擦离合器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种滚动摩擦离合器。其结构是安装在传动轴上的外环与内环之间装有架装在保持架的滚动体，在内环体内装有保持架复位机构，靠近内环处有内环复位机构，另外还有能使内环轴移的加压装置。其优点是根据负载大小，可选用圆锥型或滚珠型；传动方式可设计两根平行轴也可三根平行轴传递扭矩；允许在速度较大时使用；合、离位移小，便于自动化控制；工艺性好，容易制造。适宜各类机械、汽车、拖拉机等产品上使用。

Description

本发明涉及一种用于各种机械主、从动轴接合与分离的滚动摩擦离合器。

在公知技术中，离合器分为啮合型刚性离合器、摩擦型柔性离合器和带同步器的刚性离合器。啮合型刚性离合器传递扭矩大，结构简单，但只能在静止或低转速下结合，而且在结合时有冲击，在大扭矩负载条件下，脱开时的控制力也非常大;摩擦型柔性离合器在高、低转速下都能结合、分离，但传递扭矩小，控制力大，结构体积大和结构复杂;带同步器的刚性离合器虽然具有上述两类离合器的优点，但结构复杂、调整困难、使用不当仍有冲击现象。

在公知技术中还有欧洲专利0190017公开的一种离合器，它的结构是由具有双曲线面的内环柱体安装在传动轴上，其工作面上套装有一个内径具有双曲线面并在内径上从一端面到另一端面开有圆弧槽，其外径上具有通过键带动连接件构件的外环筒体。内环柱体与外环筒体中间松装有架装在保持器上的圆柱形的传动滚子。外环筒体的轴向移动是通过控制凸轮装置克服弹簧的作用使离合器结合，离合器的断开是通过凸轮装置使弹簧起作用推动外环筒体反向移动而获得的。这种离合器不足之处在于内、外环的工作面为双曲线面制造工艺复杂，工艺性不好;传动滚子不能根据传递扭矩大小而变化;滚子与内、外环母线接触各点的压力不等，在受力大的那一点易压馈，故而传递扭矩受到一定的限制;传动力和控制装置的弹簧力互相影响，由于角度小，内、外环不易脱开。

本发明的目的是克服公知技术中存在之不足而提供一种滚动摩擦离合器。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

本发明的结构是传动轴上套装有一个与连接件相连接的其工作面与轴线具有一个锐角的外环;外环的另一端装有一个与传动轴用键连接、其体内装有能使离合器工作后保持复位的复位机构，其工作面上设有与滚动体相同数量的V形槽的内环;在靠近内环处装有内环复位的复位机构;外环与内环之间装有在保持架上有8-25个滚动体;为防止保持架的轴向串动，在内环体的一侧装有挡圈;在靠近内环处还有一个能使内环作轴向移动的加压装置。

本发明的内环工作面可以是与轴线具有一个锐角的斜面，也可以是平行于轴线的平面。

还有，本发明所说的滚动体可以是滚珠型，也可以是圆锥型。

本发明的保持架是由板材如铁板、铝板或者是塑料制成的环状体，在其上具有应放置滚动体的形状和相同数量的空洞，其向径上从一端面到另一端面开有与保持架复位机构数量相同的V形槽，环状体的圆周面根据安装的滚动体决体，是滚珠型的其环状体的圆周面是与轴线平行的平面，滚动体是圆锥型的应与轴线成一锐角的斜面。

本发明的另一种形式的保持架其结构是由板材如铁板、铝板或塑料制成的环状体，其圆周面根据滚动体是圆锥型，则与轴线成一锐角的斜面，滚动体是滚珠型，则与轴线平行的平面，在环状体上具有应放置滚动体形状和相同数量的空洞，在空洞与空洞之间相隔2个或者3个有用金属块制成的矩形的或者是圆形的定位块，其一平面上有圆锥形的凹窝，相对应的那一平面上的圆柱体与保持架、径向复位的弹簧片相连接。

本发明所说的保持架复位机构是在内环体的工作面上有与保持架内径上装有的定位块相同数量或者根据内径上的V形槽相同数量并与工作面相垂直的孔，孔内装有由圆柱销定位的弹簧和部分露在内环体外的钢珠。

本发明所设计的加压装置可以是由磁式、机械式或者是液（汽）压式。

本发明所提供的另一种形式的滚动摩擦离合器其特征是外环的内圆周工作面与轴线平行，在工作面上从一端面到另一端面开有与滚动体数量相同的V形槽，相隔2-3个V形槽有一具有螺纹的大孔和小孔相通的台阶孔，孔内装有由锥形定位筒、弹簧和螺钉销轴组成的保持架复位机构;架装有滚珠的保持架，其外周圆上开有从一端面到另一端面、其数量与保持架复位机构相同的V形槽并有安装在外环上的挡环挡住;在保持架的另一端装有工作面与轴线成一锐角斜面的内环。

本发明还提供一种形式的滚动摩擦离合器是外环的工作面与轴线成一锐角斜面;在外环工作面的一端传动轴上装有两端具有与轴线成一锐角斜面的工作面、中间是平面的内环套;内环套与外环工作面之间装有架装在保持架上并用弹簧片控制的双肩3径柱形滚动体;在保持架的一端面内环套上安装着挡环;内环套中间平面部位装有一个用两个挡环挡住的深沟槽的滚珠轴承，轴承上安装有拨叉。

本发明的优点在于其结构根据负载大小，滚动体设计为滚珠型或者圆锥型，可以经济地选择结构形式;传动方式既可在两根平行轴传递扭矩，又可设计成在三根平行轴上传递扭矩;控制压力与传动力矩关系不大，可以使离合器传动扭矩很大时，控制压力很小;在结合与分离时轴向位移小，使之结合与分离的时间短，便于自动化控制;在离合器结合时，各另件之间不受相互位置的限制，故允许在相对速度较大的条件下使用;内、外环的工作面的工艺性好，容易制造;由于滚动体与内、外环接触线受力均匀，传递扭矩相对要大，特别是圆锥型滚子离合器。所传递的扭矩与刚性离合器相当。由于本发明具有以上的优点故在各类机械如机床、卷扬机、升降机、天车、吊钩以及拖拉机、汽车等产品上都可使用本发明。

附图说明：

图1是液（汽）压双向滚珠摩擦离合器装配示意图;

图2是滚珠型保持架示意图;

图3是机械双向圆锥摩擦离合器装配示意图;

图4是电磁单向滚珠摩擦离合器装配示意图;

图5是图4的部分剖面图;

图6是装有定位块的保持架示意图;

图7是滚珠型外环具有保持架的摩擦离合器示意图;

图8是图7的A-A剖面图;

图9是机械双向异型滚柱摩擦离合器装配示意图;

图10是装有异型滚柱的保持架示意图。

结合附图对本发明实施例详述如下：

本发明的实施例1是一个液（汽）压双向滚珠摩擦离合器。其结构是在传动轴1的外径上以轴承2架装有只能转动而不能有轴向移动的齿轮连接件3。在其一端面用螺钉4连接有外形呈[形其内部工作面是与轴线成一锐角斜面的外环5。在外环另一端装有一个与传动轴以键6连接，在其体内装有保持架复位机构，与轴线平行的外径工作面上有与滚动体数量相同的V形槽的内环7。外环与内环之间有10-14个滚珠8架装在保持架9上。保持架是铁板或者是塑料制成与轴线平行的环状体，在环状体圆周上有与滚珠相同数量的空洞，滚珠装于其中，在环状体内圆周、空洞与空洞之间有从一端面到另一端面贯通的V形槽（如图2示）。内环体的外周上有与保持架上的V形槽相同数量的孔，内装有由圆柱销10定位的压簧11和部分球体露在内环体外的钢珠12组成的保持架复位机构。保持架装在内环体外周上，为了防止其左右串动，在其一端的内环体上装有挡圈13，内环的另一端面用螺钉14固装有一片挡板15。本发明所称的双向离合是在加压装置的两侧的传动轴上各装有一套上述结构完全相同的离合装置。这里所述的液（汽）加压装置是在挡板上用螺钉16紧固的由缸筒19的两端用螺钉18各连接的一块缸壁17，两缸壁内径套装在与传动轴用键6套装的活塞块20上，在活塞块的21处的平面上均布有3个孔，在22处的平面上也均布有三个孔，每个孔内各装有一支压簧23，由活塞块、压簧和缸壁组成了内环轴向复位机构。

在传动轴旋转工作时，通过键将扭矩传给内环并使内环相连接的各零件同时旋转，此时外环是不动的。当液汽加压***将液（汽）压力通过传动轴上24处油（汽）孔后，压力迫使缸筒向图1示右向移动的同时22处的弹簧压缩和内环连同滚珠一同压向右侧外环的工作斜面。由于外环从静止（或微动）状态到转动状态，滚珠在轴向力的作用下对外环越压愈紧，在滚珠压紧外环的同时，也随内环的旋转和轴向力滚向内环的V形槽的狭窄处楔紧，滚珠在V形槽的斜面上处于自锁状态，靠滚珠对内、外环工作面的摩擦力，力矩从内环经滚珠传向外环，然后通过连接件将力矩传出。当需要离合器断开时，将液（汽）压力切断，活塞块借助22处弹簧迫使缸筒轴向复位的同时内环带着滚珠与外环失去了摩擦力，此时保持架复位机构的滚珠借助于弹簧的张力迫使保持架位移一个距离使滚珠压入保持架内径上的V形槽内。当然，如以齿轮连接件为主动的传递扭矩亦可，在此不再重述。在双向传递扭矩时，按图1所示如以传动轴为主动，其中一个连接件所连接的被动轴可与传动轴旋转方向相同，另一个连接件所连接的被动轴则可得到与传动轴反向的旋转。反之传动轴亦可得到正、反两方向旋转的扭矩。

实施例2是一个机械双圆锥摩擦离合器（图3所示）。本实施例的结构是：在传动轴1的外径上以轴承2架装着带有连接部位其工作面是与轴线成锐角斜面的外环34。在两个外环中间的传动轴径上装有以键6连接其两端具有花键，其中间外圆径上有滚珠槽6个的过渡轴套26，外环具有工作面的那一端各有一个装在过渡轴套花键上、其体内装有保持架复位机构、外径工作面是与轴线成锐角的斜面，并在工作面上有与滚动体数量相同的V形槽的内环35。外环与内环之间装有20-24个圆锥形的滚动体27，滚动体架装在由钢板或塑料制成的与轴线呈锐角斜面的环状体的保持架28，在环状体上滚动体之间的内径斜面上从一端面到另一端面贯通有V形槽。内环体外周上的斜孔中装有由圆柱销10定位的弹簧11和钢珠12组成保持架复位机构。为了防止保持架的轴向串动，在其一端的内环上装有挡圈13。在图示两个内环之间的过渡轴套上装有机械型加压装置，其结构是在过渡轴套上装有2个能随过渡轴套转动又能做轴向移动的滑动轴套29和65，在两个轴套的相连接处的过渡轴套的槽内装有滚珠30和31处装有一个能随轴套转动又能左右移动的滑动圈32，在滑动圈的凹槽中装有拨叉（图上未表示），此拨叉既可用手拨动亦可用机械操纵。在滑动轴套的两端的内环上，靠近内环的两端花键上各装有由圆盘式板弹簧36构成的内环复位装置。为了不使内环在移动时脱离过渡轴套，在其两端头部安装有止动环33。

本实施例的工作原理是加压装置的滑动圈处于中间位置时，如图3示，传动轴旋转只带动过渡轴套上装有的内环和滚动体旋转，两外环不转，呈离开状态，（或两外环旋转，传动轴、内环和滚动体不转）。当需要传递扭矩时，以手动或机械操纵拨动滑动圈轴向移动即可。现以左侧结合为例说明。滑动圈轴向左方移动，由于滑动圈与一组3个滚珠接触部位图示右侧有沟槽，故滑动圈不会将滚珠压向过渡轴套的槽内，此时滚珠不动，滑动轴套29不动，内环不动，所以右侧离合器呈离开状态。滑动圈与另一组滚珠接触的部位的图示右侧没有沟槽（左侧有）将滚珠压入过渡轴套的槽内，在此过程中，由于滑动轴套65与滚珠接触处有斜面，故滚珠迫使滑动轴套65向左移动，推动板弹簧移动，内环向图示左方移动，靠近止动环33的板弹簧变形，使滚动体与外环相接触呈结合状态。结合后，滚珠处于滑动圈的内圆面上，滑动圈没有轴向力，故该结构在结合后不需要轴向维持力。在离开时，使滑动圈按图示方向右移，滚珠在板弹簧和滑动轴套65的右端的斜面作用下，有一向上（图示）的力，当滚珠处于滑动圈的沟槽处，滚珠被顶入沟槽中，滑动轴套65、内环、滚动体、板弹簧都恢复原位，此时呈离合状态。右侧同理。

实施例3是一个电磁单向滚珠摩擦离合器（图4、图5所示）。该实施例的特点是它的主、从动构件在同一轴上。传动轴37的外径上用键固装着做为连接件的磁轭38以销轴39与工作面呈斜面的外环40相连成一体。在轴的另一端空套有一齿轮连接件41，在连接件上用键连接着体内装有能使环体复位的内环复位机构，其外径工作面是与轴线平行的并在其上有与滚动体相同数量的V形槽，体内还装有保持架复位机构的内环7。在内环与外环之间装有10-16个滚珠8，滚珠架装在保持架上。保持架的结构是由铝板或塑料制成的外圆与轴线平行的环状体，在其上有安装滚珠的空洞，空洞之间的内壁上有从一端面到另一端面的V形槽。内环体外周上有与保持架内壁上V形槽数量相同的圆孔中由圆柱销10定位的弹簧11和滚珠12组成保持架复位机构。保持架由用螺钉42固紧在内环上的用低碳钢、剩磁小的材料制成的挡圈43挡住。内环复位机构是在内环体壁61处的孔中装有弹簧44，螺钉47套装弹簧后穿过内环体壁用螺纹与连接件41相连接。本实施例的加压装置结构是缠绕在磁轭上的线圈62，它的一极接零线，另一极与装在磁轭上的以绝缘隔垫圈45相隔的钢制滑环46相接连，滑环上装有碳刷（图上未表示）与外电相连接。

本实施例的工作原理是传动轴或以齿轮连接件做为主动传给其扭矩。当需要将扭矩传给被动构件，例如从传动轴将扭矩传给连接件。电刷通电，电磁线圈使磁轭产生吸力，通过挡圈43将内环吸向外环方向，使内环、滚珠和外环抵紧，从而靠它们之间的摩擦力将扭矩传出。在抵紧的瞬时，滚珠也随外环的旋转（不管是顺时针或逆时针旋转）滚向内环的V形槽的狭窄处楔紧，同时内环复位机构的弹簧也被螺钉压紧。在需要离合器分离时，先断电源，电磁线圈失磁，内环在内环复位机构弹簧张力下复位;保持架在保持架复位机构的弹簧胀力下迫使滚珠进入保持架的V形槽正中，保持架复位。至此完成一次工作循环。

实施例4是一种大型的摩擦离合器用的保持架（如图6所示）。这种保持架的结构是在保持架上每隔2个或3个滚动体装有一个用钢块做成的矩形定位块48，在其一端上有圆锥形凹窝，其相对的那一端面上的圆柱体铆接在保持架，径向复位的弹簧片63上，这种结构可以承担由于扭矩大而造成过大的力使保持架复位机构上的滚动体脱开原设计的V形槽，又能在离开时滚动体在圆周方向及径向上的可靠复位而保证离合器的正常工作。例如外环的外径制成200-250毫米时，其滚动体安装26-30个时的重型离合器采用本实施例的设计最为合宜。

实施例5是一种外环具有保持架复位机构的离合器（图7、图8所示）。这种离合器的结构特点是当主传动轴非常细小时，而传动扭矩不大，在内环体内装保持架复位机构不方便时可使用本结构形式。这种离合器的结构是外环的内周圆的工作面与轴线平行的平面，从一端面到另一端面开有V形槽，相隔2个或3个V形槽有一个大孔具有螺纹和小孔相通的台阶孔，小孔内装有锥形定位筒51，定位筒内的弹簧50以螺钉销轴49上的销轴定位，螺钉销轴上带螺纹的螺帽与大孔上的螺纹相连接的保持架复位机构。带有滚珠的保持架52的外圆周上开有与保持架复位机构相同数量的从一端面到另一端面连通的V形槽，保持架安装在外环工作面上并以挡环53挡住。在外环工作面的一端的轴上装有工作面与轴线成一锐角的斜面的内环。其它零件构造，根据设计上的需要与上边举例选择使用。它的工作原理也与上述几例相同，在此不再重述。

实施例6是一种机械双向异形滚动体摩擦离合器（图9所示）。这种离合器的结构是在传动轴1上装有用轴承2架装着齿轮连接件3，在其一端面用螺钉4固紧有外形呈[形其工作面与轴线成一锐角斜面的外环5，在两个外环之间的传动轴上以键6连接着两端具有与轴线成一锐角的斜面的工作面中间是平面的内环套54，内环套与外环工作面之间装有异形滚动体55，异形滚动体的外形是一个r为半径的大半个圆形体用双肩连接着以R₁与两个r₁，连成的圆弧构成双肩3径柱形滚动体，其要求R₁＞R₂;φ＝1°-10°;2r≥r₁≥r（见图10）。异形滚动体安装在保持架56上，该保持架有弹性控制其活动量。在保持架的一端面内环套上装有防止保持架串动的挡环13。在内环套中间平面部位装有一个用两个挡环57防止左右移动的深沟槽的滚珠轴承58，轴承上安装有拨叉59。

本实施例的特点是由于采用双肩3径柱形滚动体和内环套而取消了保持架复位机构和内环复位机构。本实施例的工作原理是转动的传动轴带着内环套和滚动体顺时针或逆时针转动，此时拨叉59处于中间位置，两个外环都不转动。当拨叉拨向图示左方或右方，内环和滚动体逐渐压向外环的同时滚动体随内环的旋转有一微量的滚动，r₁弧压向外环工作面，r弧压向内环工作面，当加压力达到一定的程度形成摩擦自锁条件，摩擦力使外环随同内环一同转动，通过齿轮连接件将力矩传出。当需要离合器断开时，给拨叉一反向力，使拨叉处于内环套中间位置，滚动体离开外环工作面的同时滚动体复位待下次工作。

Claims (9)

1、一种用于各种机械主、从动轴接合与分离的滚动摩擦离合器，其结构是由内、外环中间夹有传动滚子、复位机构和加压构件组成，其特征是传动轴上套装有一个与连接件相连接的其工作面与轴线具有一个锐角的外环，外环的另一端装有一个与传动轴用键连接，其体内装有能使离合器工作后保持架复位的复位机构、其工作面上设有与滚动体相同数量的∨形槽的内环，在靠近内环处装有内环复位的复位机构，外环与内环之间装有在保持架上有8-25个滚动体，为防止保持架的轴向串动，在内环体的一侧装有挡圈，在靠近内环处还有一个能使内环作轴向移动的加压装置。

2、根据权利要求1所述的离合器，其特征是内环的工作面可以是与轴线具有一个锐角的斜面，也可以是平行于轴线的平面。

3、根据权利要求2所述的离合器，其特征是滚动体可以是滚珠型，也可以是圆锥型。

4、根据权利要求3所述的离合器，其特征是保持架是由板材制成的环状体，在其上具有应放置滚动体的形状和相同数量的空洞，其内径上从一端面到另一端面开有与保持架复位机构数量相同的V形槽，环状体的圆周面，根据安装的滚动体决定，是滚珠型的其环状体的圆周面是与轴线平行的平面，滚动体是圆锥型的应与轴线成一锐角的斜面。

5、根据权利要求3所述的离合器，其特征是保持架是由板材制成的环状体，其圆周面根据滚动体是圆锥型，则与轴线成一锐角的斜面，滚动体是滚珠型，则与轴线平行的平面，在环状体上具有应放置滚动体形状和相同数量的空洞，在空洞与空洞之间相隔2个或者3个有用金属块制成的矩形的或者是圆形的定位块，其一平面上有圆锥形的凹窝，相对应的那一平面上的圆柱体与保持架，径向复位的弹簧片相连接。

6、根据权利要求4或5所述的离合器，其特征是保持架复位机构是在内环体的工作面上有与保持架内径上装有的定位块相同数量或者根据内径上的V形槽相同数量并与工作面相垂直的孔，孔内装有由圆柱销定位的弹簧和部分露在内环体外的钢珠。

7、根据权利要求6所述的离合器，其特征是加压装置可以是电磁式、机械式或者是液（汽）压式。

8、一种用于各种机械主、从动轴接合与分离的滚动摩擦离合器，它是由传动轴上安装有与连接件相连接的外环，装有保持架复位机构的内环，内、外环之间装有架装在保持架上的滚动体，内环复位机构和加压装置构成，其特征是外环的内圆周的工作面与轴线平行，在工作面上从一端面到另一端面开有与滚动体数量相同的V形槽，相隔2-3个V形槽有一个具有螺纹的大孔和小孔相通的台阶孔，孔内装有由锥形定位筒、弹簧和螺钉销轴组成保持架复位机构，架装有滚珠的保持架，其外圆周上开有从一端面到另一端面、其数量与保持架复位机构相同的V形槽并有安装在外环上的挡环挡住，在保持架的另一端装有工作面与轴线成一锐角斜面的内环。

9、一种用于各种机械主、从动轴接合与分离的滚动摩擦离合器，它是由传动轴上装有与连接件相连接的外环、架装在保持架的滚动体、内环和加压装置构成，其特征是外环的工作面与轴线成一锐角的斜面，在外环工作面的一端传动轴上装有两端具有与轴线成锐角的斜面工作面、中间是平面的内环套，内环套与外环工作面之间装有架装在保持架上并用弹簧片控制的双肩3径柱形滚动体，在保持架的一端面内环套上安装着挡环，内环套中间平面部位装有一个用两个挡环挡住的深沟槽的滚珠轴承，轴承上安装有拨叉。

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