CN107448505A - 一种无控高速触发且可低速保持的离合器 - Google Patents

一种无控高速触发且可低速保持的离合器 Download PDF

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CN107448505A CN201710653728.8A CN201710653728A CN107448505A CN 107448505 A CN107448505 A CN 107448505A CN 201710653728 A CN201710653728 A CN 201710653728A CN 107448505 A CN107448505 A CN 107448505A
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Abstract

一种无控高速触发且可低速保持的离合器，主要包括输入轴、输出轴和离心卡块。本发明在没有外界能源供给和控制的情况下，也可以正常工作；当输入轴超速运转时，自动实现输出轴与输入轴的连接，且传动平稳能传递大转矩；尤其在完成连接后，当输入轴转速由高速降低到低速，甚至停转时，依然能够处于稳定的连接保持状态；且具有结构简单、可靠性高、可维护性好、成本低廉等优点。

Description

一种无控高速触发且可低速保持的离合器
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其涉及实现两根转轴旋转运动传递的离合器。
背景技术
随着高层建筑数量的增加，曳引电梯的数量快速增加，但高层建筑在诸如火灾等紧急情况下的人员疏散问题日显突出。现已公开的ZL201210346849.5“一种具有火灾断电自运行救生功能的电梯”，提出了通过离合器连接阻尼装置实现对轿厢的限速运行，亦能同步解决轿厢意外失速冲顶和坠落问题的解决方案。在以上使用场景下，对离合器所提出的功能性能要求如下：能够在电梯***外部供电中断，电梯传动***超速运转时，实现阻尼装置与电梯传动***的自动连接，并传递大转矩，且格外要求连接的高可靠性；在通过离合器连接阻尼装置的过程中及之后，最好能够实现柔性连接，而不会对包含电梯传递***和阻尼装置的传动链产生刚性冲击；尤其在完成连接后，当输入轴转速由高速的几百转每分钟，降低到低速的几十转每分钟时，依然能够处于稳定的连接状态；最好离合器无需外部供电或控制就能工作，从而降低***组成复杂度，提高可靠性，并能免维护、成本低廉。
但是现有机械、气压、液压、电磁、磁流变等操纵方式的离合器，均结构复杂、成本高昂，尤其均需要额外的执行机构，以及在日常或者离合器触发工作后，就需要对离合器予以能源供给；这使得此类离合器日常需要消耗能量而经济性欠佳，或者应急工作时需要能源保障到位而可靠性欠佳。对于现有的，不需要能源供给就能工作的离心离合器，均需要输入轴在高转速下才能稳定工作，但在输入轴转速降低后，普遍均会自动断开连接，该特性将使得阻尼装置与电梯传动***的连接时断时续，降低了***的可靠性，进而难以保障电梯***应急运行时的安全性。
发明内容
本发明提供了一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其可选结构为：所述的离合器包括输入轴、输出轴、离心卡块、轴承和壳体；所述的输入轴处于离合器上方，所述输入轴中间部位通过上轴承与壳体实现旋转连接，所述输入轴下半段上开设的槽孔内装配有离心卡块，所述输入轴下端通过内轴承与输出轴实现旋转连接，所述输出轴的上半段上开设有与离心卡块相匹配的卡槽，卡槽可以是矩形、圆形、椭圆形、多边形等各种不同的沉孔或通孔构型，所述输出轴的中间部位通过下轴承与壳体实现旋转连接，所述壳体与输出轴上卡槽对应的位置开设有复位孔，所述壳体与壳体通过螺钉实现紧固连接。
较佳地，所述离合器在没有外界能源供给和控制的情况下，也可以正常工作；所述离心卡块借助磁吸引力装配在输入轴上，当输入轴转速高于设定值时，离心卡块向外周运动并进入输出轴的卡槽，实现输入轴与输出轴的连接；所述离心卡块借助磁吸引力保持在输出轴的卡槽内，使得后续输入轴转速即使大幅度降低，或者停止旋转时，依然能够实现输入轴与输出轴之间的可靠连接，且所能传递的转矩可以不受转速和旋转方向的影响。当离心卡块是导磁材料或嵌合导磁材料，输入轴和输出轴整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体时，使得离心卡块能够借助磁吸引力装配在输入轴上，或是进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内；或者当离心卡块通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输入轴和输出轴整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体时，使得离心卡块能够借助磁吸引力装配在输入轴上，或者进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内。
较佳地，所述离合器在没有外界能源供给和控制的情况下，可以正常工作；所述离心卡块借助弹簧力装配在输入轴上，当输入轴转速高于设定值时，离心卡块向外周运动并进入输出轴的卡槽，实现输入轴与输出轴的连接；所述离心卡块借助磁吸引力保持在输出轴的卡槽内，使得后续输入轴转速即使大幅度降低，或者停止旋转时，依然能够实现输入轴与输出轴之间的可靠连接，且所能传递的转矩可以不受转速和旋转方向的影响。当离心卡块是导磁材料或嵌合导磁材料，输出轴整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体，使得离心卡块进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内；或者当离心卡块通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输出轴整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体，使得离心卡块进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内。所述离心卡块进入到输出轴的卡槽内，实现输入轴与输出轴的连接时，离心卡块与输出轴之间的磁吸引力大于离心卡块与输入轴之间的弹簧力，则后续输入轴即便停止旋转，离合器也依然能够保持输入轴与输出轴的连接；或者所述离心卡块进入到输出轴的卡槽内，实现输入轴与输出轴的连接时，离心卡块与输出轴之间的磁吸引力，需要与设定转速下离心卡块的离心力及摩擦力等合力才能平衡离心卡块与输入轴之间的弹簧力，则当输入轴由高转速降到设定的低转速时，离心卡块将在弹簧力作用下复位，从而实现输入轴与输出轴的断开。
较佳地，离心卡块或者输入轴或者输出轴，采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，如在输入轴或输出轴上设计有普通弹性联轴器的减震结构，使得离合器在连接时又兼具类似弹性联轴器的功能；又或者，离心卡块或者输入轴或者输出轴，在传动接触的配合面上附加具有弹性变形减震功能的材料，如在离心卡块传动接触的配合面上包裹或附加橡胶，使得输入轴带动静止的输出轴做旋转运动时，由于具有弹性变形减震功能材料的缓冲作用，从而避免对传动链的刚性冲击；而在传动链本身设有弹性联轴器或者能够耐受冲击的场合，离心卡块或者输入轴或者输出轴，则不需要采用或附加具有弹性变形减震功能的材料或设计减震结构。
较佳地，所述离合器壳体与输出轴上卡槽对应的位置开设有复位孔，用于推动离心卡块复位并实现输入轴与输出轴的断开。即在确认电梯***状态正常，需要断开输入轴与输出轴的连接时，能够通过复位孔，手动将部分处于输出轴卡槽内的离心卡块完全推回至输入轴的槽孔内，从而实现离心卡块的复位，输入轴与输出轴的断开。
较佳地，所述离合器配置有不少于一个的离心卡块及配对的卡槽，且当布置有多个离心卡块时，能够在输入轴转速高于设定值时，提高输入轴与输出轴的连接可靠性。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，能够在离合器无外界电气液等能源供给，不必指令或程序控制情况下就可以正常工作；当输入轴超速运转时，自动实现输出轴与输入轴的连接，并传递大转矩；且在需要的场合和设计状态下能够实现平稳传动，避免刚性冲击；尤其在完成连接后，当输入轴转速由高速降低到低速，甚至停止转动时，依然能够处于稳定的连接保持状态；且具有结构简单、可靠性高、可维护性好、成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明输入轴与输出轴处于断开状态结构示意图；
图2为本发明输入轴与输出轴处于连接状态示意图；
图3为本发明采用磁性或导磁材料制作输入轴输出轴和离心卡快的示意图。
符号说明：
1-输入轴 2-离心卡块 3-上轴承
4-螺钉 5-复位孔 6-连接保持件
7-卡槽 8-内轴承 9-下轴承
10-输出轴 11-壳体 12-原位保持件
13-壳体
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受此提出之实施例的限制。相反，提出该实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明。附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
在具体实施方式上，所述离心卡2块借助磁吸引力装配在输入轴1上，当输入轴1转速高于设定值时，离心卡块2向外周运动并进入输出轴10的卡槽7，实现输入轴1与输出轴10的连接；所述离心卡块2借助磁吸引力保持在输出轴10的卡槽7内，使得后续输入轴1转速即使大幅度降低，或者停止旋转时，依然能够实现输入轴1与输出轴10之间的可靠连接，且所能传递的转矩可以不受转速和旋转方向的影响。当离心卡块2是导磁材料或嵌合导磁材料，输入轴1和输出轴2整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体时，使得离心卡块2能够借助磁吸引力装配在输入轴1上，或是进入到输出轴2卡槽7后能够吸附在其内；或者当离心卡块2通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输入轴1和输出轴2整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体时，使得离心卡块2能够借助磁吸引力装配在输入轴1上，或者进入到输出轴2卡槽7后能够吸附在其内。
参考图1所示，本发明提供了一种无控高速触发且可低速保持的离合器，具体的，在本实施例中，输入轴1处于离合器上方，输入轴1中间部位通过上轴承3与壳体13实现旋转连接，输入轴1下半段上开设的槽孔内装配有离心卡块2，输入轴1下端通过内轴承8与输出轴10实现旋转连接，输出轴10的上半段上开设有与离心卡块2相匹配的卡槽7，输出轴10的中间部位通过下轴承9与壳体11实现旋转连接，壳体11与输出轴10上卡槽7对应的位置开设有复位孔5，壳体11与壳体13通过螺钉4实现紧固连接。
在本实施例中，为使得观察更为直观，暂且设定离心卡块2仅是导磁材料或在其内部嵌合导磁材料，而在离心卡块2靠近输入轴1中心轴方向设置带有磁性的原位保持件12，并依靠原位保持件12所产生的磁吸引力，将离心卡块2吸附装配在输入轴1上，且当输入轴1转速低于设定值时，离心卡块2不会将输入轴1与输出轴10连接；当输入轴1转速高于设定值时，离心卡块2在离心力作用下向外运动，进入输出轴10的卡槽7从而实现输入轴1与输出轴10的连接；且离心卡块2借助输出轴10与离心卡块2相匹配的卡槽7，在卡槽7右侧的连接保持件6，所产生的磁吸引力，将离心卡块2吸附在输出轴10的卡槽7内，从而使得后续输入轴1转速即使大幅度降低，乃至停转时，依然能够实现输入轴1与输出轴10之间的可靠连接，如图2所示，且从输入轴1到输出轴10转矩的传递可以不再受转速和旋转方向的影响。
又比如，在具体实施过程中，离心卡块2借助磁吸引力装配在输入轴1上，及吸附在输出轴10卡槽7内，是采用离心卡块2通过自身磁化或嵌合永磁体等方式带有磁性时，则输入轴1和输出轴10整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体就可以实现，将使得离合器整体结构具有更为简洁的优点，如图3所示。
当然，在另一具体实施例中，可以将图1所示具有磁吸引力的原位保持件12，替换为具有一定弹簧拉力的原位保持件12，同样能够保证离心卡块2在输入轴1转速低于设定值时，离心卡块2不会将输入轴1与输出轴10连接；当输入轴1转速高于设定值时，离心卡块2在离心力作用下，克服原位保持件12的弹簧拉力向外运动，进入输出轴10的卡槽7从而实现输入轴1与输出轴10的连接。类似的，当离心卡块2是导磁材料或嵌合导磁材料，输出轴10整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体，使得离心卡块2进入到输出轴10卡槽7后能够吸附在其内；或者当离心卡块2通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输出轴10整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体，使得离心卡块2进入到输出轴10卡槽7后能够吸附在其内。当离心卡块2与输出轴10之间的磁吸引力，大于离心卡块2与输入轴1之间原位保持件12的弹簧拉力，则后续输入轴1即便停止旋转，离合器也依然能够保持输入轴1与输出轴10的连接。当离心卡块2与输出轴10之间连接保持件6所产生的磁吸引力，需要与设定转速下离心卡块2的离心力及摩擦力等合力才能平衡离心卡块2与输入轴1之间的弹簧拉力，则当输入轴1转速由高速降到设定的低转速时，离心卡块2将在原位保持件12的弹簧拉力作用下复位，从而实现输入轴1与输出轴10的断开。
在以上实施例中，离心卡块2或者输入轴1或者输出轴10，采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，如图3所示的在输入轴1或输出轴10的中间圆柱段上设计有普通弹性联轴器的减震构型，或者在传递较小力矩场合也可以利用聚氨酯作为离心卡块2的制作基材，使得离合器在连接时又兼具类似弹性联轴器的功能；又或者，离心卡块2或者输入轴1或者输出轴10，在传动接触的配合面上包裹、附加具有弹性变形减震功能的材料，如橡胶、聚氨酯、PVC、尼龙塑料等；就可以在高速旋转的输入轴1带动静止的输出轴10做旋转运动时，由于具有弹性变形减震功能材料的缓冲作用，避免产生较大的刚性冲击。比如离心卡块2采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，或者在离心卡块2与输出轴10卡槽7传动接触的离心卡块2配合面上附加具有弹性变形减震功能的材料，或者输入轴1与离心卡块2传动接触的输入轴1配合面上附加具有弹性变形减震功能的材料，或者输出轴10卡槽7与离心卡块2传动接触的输出轴10卡槽7配合面上附加具有弹性变形减震功能的材料等，以及以上各种设计的搭配组合，就可以在输入轴1高速旋转，离心卡块2进入输出轴10卡槽7，输入轴1带动静止的输出轴10做旋转运动时，由于具有弹性变形减震功能材料的缓冲作用，从而避免刚性冲击。而在外部传动链本身设有弹性联轴器或者能够耐受冲击的场合，离心卡块2或者输入轴1或者输出轴10，则不需要采用或附加具有弹性变形减震功能的材料或设计减震结构，则离合器具有结构简单，成本更低廉的优点。
在以上实施例中，离合器壳体11与输出轴10上卡槽7对应的位置开设有复位孔5，用于推动离心卡块2复位并实现输入轴1与输出轴10的断开。即在确认电梯***状态正常，需要断开输入轴1与输出轴10的连接时，能够通过复位孔5，手动将部分处于输出轴10卡槽7内的离心卡块2完全推回至输入轴1的槽孔内，从而实现离心卡块2的复位，输入轴1与输出轴10的断开。
在以上实施例中，离合器配置有不少于一个的离心卡块2，且当布置有多个离心卡块2时，能够在输入轴1转速高于设定值时，提高输入轴1与输出轴10的连接可靠性。如离合器的输入轴1上设置有对称布置的两个、三个或四个离心卡块2，使得离合器在输入轴1转速高于设定值时，只要有一个离心卡块2进入到输出轴10的卡槽7内，就可以实现输入轴1与输出轴10的连接。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，能够在离合器无外界电气液等能源供给，不必指令或程序控制情况下就可以正常工作；当输入轴超速运转时，自动实现输出轴与输入轴的连接，并传递大转矩；且在需要的场合和设计状态下能够实现平稳传动，避免刚性冲击；尤其在完成连接后，当输入轴转速由高速降低到低速，甚至停止转动时，依然能够处于稳定的连接保持状态；且具有结构简单、可靠性高、可维护性好、成本低廉等优点。
下面结合附图对本发明一种无控高速触发且可低速保持的离合器的工作过程及原理进行描述。
参考图1，考虑离心卡块2借助磁吸引力装配在输入轴1上情况，当输入轴1转速低于设定值时，离心卡块2的离心力不足以克服离心卡块2与输入轴1之间的磁吸引力，而不会向外运动进而将输入轴1与输出轴10连接；当输入轴1转速高于设定值时，离心卡块2在离心力作用下克服其他外力并向外运动，进入输出轴10的卡槽7从而实现输入轴1与输出轴10的连接；由于设计中的比如离心卡块2采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，使得在输入轴1高速旋转，离心卡块2进入输出轴10卡槽7，输入轴1带动静止的输出轴10做旋转运动时，由于具有弹性变形减震功能材料的缓冲作用，从而避免产生较大的刚性冲击；且离心卡块2借助离心卡块2与输出轴10之间的磁吸引力，使得离心卡块2吸附在输出轴10的卡槽7内，从而即便后续输入轴1转速大幅度降低，乃至停转时，依然能够实现输入轴1与输出轴10之间的可靠连接，如图2所示，且从输入轴1到输出轴10转矩的传递可以不再受转速和旋转方向的影响。在电梯***完成既定的任务，确认电梯***状态正常，需要断开输入轴1与输出轴10的连接时，只需要利用普通圆棒等器物，通过复位孔5，手动将部分处于输出轴10卡槽7内的离心卡块2完全推回至输入轴1的槽孔内，就能够实现离心卡块2的复位，输入轴1与输出轴10的断开，如图1所示。
参考图1，考虑离心卡块2借助弹簧拉力装配在输入轴1上情况，具有一定弹簧拉力的原位保持件12，同样能够保证离心卡块2在输入轴1转速低于设定值时，离心卡块2不会将输入轴1与输出轴10连接；当输入轴1转速高于设定值时，离心卡块2在离心力作用下，克服原位保持件12的弹簧拉力向外运动，进入输出轴10的卡槽7从而实现输入轴1与输出轴10的连接，如图2所示；且由于设计中的比如离心卡块2采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，使得在输入轴1高速旋转，离心卡块2进入输出轴10卡槽7，输入轴1带动静止的输出轴10做旋转运动时，由于具有弹性变形减震功能材料的缓冲作用，从而避免产生较大的刚性冲击。当离心卡块2与输出轴10之间的磁吸引力，大于离心卡块2与输入轴1之间原位保持件12的弹簧拉力，则后续输入轴1即便停止旋转，离合器也依然能够保持输入轴1与输出轴10的连接。当离心卡块2与输出轴10之间连接保持件6所产生的磁吸引力，需要与设定转速下离心卡块2的离心力及摩擦力等合力才能平衡离心卡块2与输入轴1之间的弹簧拉力，则当输入轴1转速由高速降到设定的低转速时，离心卡块2将在原位保持件12的弹簧拉力作用下复位，从而实现输入轴1与输出轴10的断开，如图1所示。
综上所述，本发明提供了一种无控高速触发且可低速保持的离合器，能够在离合器无外界电气液等能源供给，不必指令或程序控制情况下就可以正常工作；当输入轴超速运转时，自动实现输出轴与输入轴的连接，并传递大转矩；且在需要的场合和设计状态下能够实现平稳传动，避免刚性冲击；尤其在完成连接后，当输入轴转速由高速降低到低速时，依然能够处于稳定的连接保持状态；且具有结构简单、可靠性高、可维护性好、成本低廉等优点。
虽然本发明采用若干优选实施例进行说明，但是应当理解，这并不意味着本发明将局限于以上实施例。相反，本发明将包括可以包含在由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (9)

1.一种无控高速触发且可低速保持的离合器，主要包括输入轴、输出轴和离心卡块，其特征在于：所述离合器在没有外界能源供给和控制的情况下，也可以正常工作；所述输出轴上设有卡槽，当输入轴转速高于设定值时，离心卡块向外周运动并进入输出轴的卡槽，实现输入轴与输出轴的连接；所述离心卡块借助磁吸引力保持在输出轴的卡槽内，使得后续输入轴转速即使大幅度降低，甚至停止旋转时，依然能够实现输入轴与输出轴之间的可靠连接，且所能传递的转矩可以不受转速和旋转方向的影响。
2.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：离心卡块或者输入轴或者输出轴，采用具有弹性变形减震功能的材料制作或设计有减震结构，使得离合器在连接时又兼具类似弹性联轴器的功能。
3.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：所述离心卡块借助磁吸引力装配在输入轴上，离心卡块是导磁材料或嵌合导磁材料，输入轴和输出轴整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体，使得离心卡块能够借助磁吸引力装配在输入轴上，或者进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内；或者离心卡块通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输入轴和输出轴整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体，使得离心卡块能够借助磁吸引力装配在输入轴上，或是进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内。
4.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：所述离心卡块借助弹簧力装配在输入轴上，离心卡块是导磁材料或嵌合导磁材料，输出轴整体或局部作用区域磁化或嵌合永磁体，使得离心卡块进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内；或者离心卡块通过自身磁化或嵌合永磁体带有磁性，输出轴整体或局部作用区域为导磁材料或嵌合永磁体，使得离心卡块进入到输出轴卡槽后能够吸附在其内。
5.根据权利要求4所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：所述离心卡块进入到输出轴的卡槽内，实现输入轴与输出轴的连接时，离心卡块与输出轴之间的磁吸引力大于离心卡块与输入轴之间的弹簧力，则后续输入轴即便停止旋转，离合器也依然能够保持输入轴与输出轴的连接。
6.根据权利要求4所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：所述离心卡块进入到输出轴的卡槽内，实现输入轴与输出轴的连接时，离心卡块与输出轴之间的磁吸引力，需要与设定转速下离心卡块的离心力及摩擦力等合力才能平衡离心卡块与输入轴之间的弹簧力，则当输入轴由高转速降到设定的低转速时，离心卡块将在弹簧力作用下复位，从而实现输入轴与输出轴的断开。
7.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：离心卡块或者输入轴或者输出轴，在传动接触的配合面上附加具有弹性变形减震功能的材料，使得输入轴带动静止的输出轴做旋转运动时，避免对传动链的刚性冲击；而在传动链本身设有弹性联轴器或者能够耐受冲击的场合，离心卡块或者输入轴或者输出轴，则不需要采用或附加具有弹性变形减震功能的材料或设计减震结构。
8.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：壳体与输出轴上卡槽对应的位置开设有复位孔，用于推动离心卡块复位并实现输入轴与输出轴的断开。
9.根据权利要求1所述的一种无控高速触发且可低速保持的离合器，其特征在于：所述离合器配置有不少于一个的离心卡块，且当布置有多个离心卡块时，能够在输入轴转速高于设定值时，提高输入轴与输出轴的连接可靠性。
CN201710653728.8A 2017-08-02 2017-08-02 一种无控高速触发且可低速保持的离合器 Withdrawn CN107448505A (zh)

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