本實用新型提供一種超越離合器。

背景技術(shù)：

目前超越離合器主要有摩擦式、嚙合式兩大類。摩擦式一般以圓柱、楔塊作為鎖止元件，存在易磨損、壽命短、承受載荷小的缺點。嚙合式主要有棘輪式和柱銷式，采用剛性傳動可以承受較大的載荷，但嚙合單元之間不互相支撐，單個嚙合單元需要有較高的強(qiáng)度，因而往往周向尺寸或周向分布距離較大，導(dǎo)致空程角度和傳動沖擊都比較大。嚙合式超越離合器的嚙合單元在工作中主要受到周向剪切和擠壓，而現(xiàn)有超越離合器的嚙合單元分布的圓周面上，因分布距離的存在，承受周向剪切力的材料的總厚度和承受周向擠壓力的總面積尚有很大的開發(fā)空間，而承受周向剪切力的材料的總厚度承受周向擠壓力的總面積的提高意味著一系列的好處成為可能——在同等載荷能力下，嚙合單元的周向尺寸或分布距離可以更小，傳動精度可以更高，傳動沖擊可以更小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種超越離合裝置，其采用端面齒盤來增加承受周向剪切力的材料的總厚度和承受周向擠壓力的總面積，使載荷能力得到提高的基礎(chǔ)上，配合輔助超越離合裝置、行程轉(zhuǎn)換放大機(jī)構(gòu)、嚙合導(dǎo)向斜面、復(fù)位斜面、止動裝置、避讓間隙、緩沖機(jī)構(gòu)、雙向鎖止、雙向分離等多種技術(shù)手段的使用，在減輕磨損、延長壽命、縮小空程角度、消除緩沖、嚙合方位角度、適用范圍等諸多方面取得了新的進(jìn)步。

本實用新型包括內(nèi)環(huán)（1）、外環(huán)（11）、嚙合副（4、7）、離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（8、9、10、15），其特征在于嚙合副（4、7）包括可以隨外環(huán)（11）或內(nèi)環(huán)（1）轉(zhuǎn)動的主動端面齒盤（7）或被動端面齒盤（4），它們的端面有沿著整個圓周均勻連續(xù)分布的傳動齒（5、6），其中包括主動齒（6）和被動齒（5）；前述主動端面齒盤（7）可以通過軸向活動與被動端面齒盤（4）進(jìn)行嚙合或分離，從而實現(xiàn)外環(huán)（11）與內(nèi)環(huán)（1）在周向轉(zhuǎn)動時的結(jié)合或分離；離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（8、9、10）包括用來觸發(fā)嚙合副（4、7）的嚙合動作、提供嚙合動力并減緩傳動沖擊的輔助性超越離合裝置（9、15），其技術(shù)類型包括但不限于滾柱式、楔塊式、非接觸式、撓性環(huán)式、鏈環(huán)式、光電式、液力式、氣動式、磁力式、人工操控式或以上所列的組合。

本實用新型的離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（8、9）中包括行程轉(zhuǎn)換放大裝置（8），它可以把輔助性超越離合裝置（9、15）中的摩擦式鎖止物（9）的周向行程轉(zhuǎn)換成主動端面齒盤（7）在軸向上更大的行程，使主動端面齒盤（7）到達(dá)完全嚙合位置承擔(dān)起主要載荷之時鎖止物（9）尚未到達(dá)鎖止位置，由此提高嚙合靈敏度并減輕鎖止物（9）被擠壓的程度來延長使用壽命。

本實用新型的主動端面齒盤（7）與內(nèi)環(huán)（1）之間，或者被動端面齒盤（4）與外環(huán)（11）之間，或者內(nèi)環(huán)（1）與鍵槽（14）之間在連接處預(yù)留有周向避讓間隙；在嚙合過程中，當(dāng)主動端面齒盤（7）到達(dá)完全嚙合位置之前出現(xiàn)嚙合沖突時，便于主動端面齒盤（7）和被動端面齒盤（4）在周向相對轉(zhuǎn)動避開沖突角度；避讓間隙里設(shè)置有彈性緩沖材料來保持間隙位于預(yù)定的方向并減緩周向嚙合沖擊。

本實用新型的傳動齒（5、6）的傳動齒（5、6）的承壓面（18）和背壓面（19）是平面，主動齒（6）和被動齒（5）在三維空間互補(bǔ)，整體的齒面接觸方式為平面接觸，同一圓周截面的齒根處承受周向剪切力的材料總厚度為全周長，主動齒6和被動齒5的周向投影面積重合的部分都是參與承受周向擠壓力的面積。

本實用新型的傳動齒（5、6）的傳動齒（5、6）在同一直徑處的截面形狀是的一系列形狀互補(bǔ)而且連續(xù)排列的直邊尖角，在任意周向角度下都可以開始嚙合動作；在嚙合過程中，傳動齒（5、6）的承壓面（18）或背壓面（19）在軸向嚙合力的作用下可以引導(dǎo)嚙合雙方調(diào)整周向相對角度滑向完全嚙合位置，而在分離過程中，背壓面（19）在周向擠壓力的作用下可以引導(dǎo)嚙合的雙方沿軸向分離；采用磁力裝置引導(dǎo)主動齒（6）和被動齒（5）的齒尖在即將進(jìn)入嚙合距離時相互偏離避免正面相撞。

本實用新型的主動齒（6）和被動齒（5）的齒頂線和齒根線與主動端面齒盤（7）和被動端面齒盤（4）共同的軸心線的夾角相等，它們的三維齒形相同，便于提高齒面的加工和維修效率。

本實用新型的內(nèi)環(huán)（1）中嵌有磁性材料（12）或采用彈簧裝置來協(xié)助主動端面齒盤（7）復(fù)位，并防止其在空轉(zhuǎn)行程中出現(xiàn)軸向滑動而與被動端面齒盤（4）互相摩擦或碰撞。

本實用新型直接在外環(huán)（11）的內(nèi)表面和內(nèi)環(huán)（1）的外表面之間設(shè)置滾子（27）來取代軸承。本實用新型的離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（8、9）上設(shè)置有雙向分離裝置（20）來實現(xiàn)軸（13）主動的情況下雙向分離。

本實用新型的離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（8、9）上設(shè)置有雙向鎖止裝置（23）來實現(xiàn)軸（13）主動的情況下雙向鎖止。

附圖說明

圖1是整體裝置的徑向結(jié)構(gòu)圖；

圖2是整體裝置的軸向結(jié)構(gòu)圖；

圖3是離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)圖；

圖4是端面齒盤徑向齒形結(jié)構(gòu)圖；

圖5是軸承替代方案；

圖6是雙向分離方案；

圖7是雙向鎖止方案。

具體實施方式

參照圖1和圖2，內(nèi)環(huán)1、外環(huán)11、主動端面齒盤7、被動端面齒盤4和軸承2都與軸13同一軸心；內(nèi)環(huán)1與軸13通過鍵14固定連接，通過軸承2與被動端面齒盤4轉(zhuǎn)動連接；被動端面齒盤4與外環(huán)11固定連接；主動端面齒盤7通過自身的凸塊16與內(nèi)環(huán)1的滑槽17滑動連接，在周向隨內(nèi)環(huán)1轉(zhuǎn)動但在軸向可以沿著滑槽17滑動，活動空間足夠其進(jìn)退與被動端面齒盤4嚙合和分離；主動端面齒盤7和被動端面齒盤4的端面分別有沿著整個圓周均勻連續(xù)分布的主動齒6和被動齒5；主動齒6和被動齒5有外形互補(bǔ)的齒形，可以隨著主動端面齒盤7的軸向滑動相互嚙合或分離，從而實現(xiàn)內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11的結(jié)合或分離。參照圖3，彈簧15、滾柱9、銷釘10和杠桿8構(gòu)成離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)觸發(fā)主動端面齒盤7的嚙合動作，為其提供嚙合動力并減緩傳動沖擊，實施方式為——在內(nèi)環(huán)1的外圈上設(shè)置滾道，彈簧15一端固定在滾道上，另一端順著承壓的方向把滾柱9頂向內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11構(gòu)成的逐漸變窄的空間，讓它與內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11保持接觸；在內(nèi)環(huán)1上邊，滾柱9被楔緊的那一側(cè)，固定安裝銷釘10，杠桿8以銷釘10為支點，其一端與銷釘10轉(zhuǎn)動連接，自由端與主動端面齒盤7的背面面接觸，滾柱9對杠桿8的施力點設(shè)置在自由端和支點之間；當(dāng)內(nèi)環(huán)1由空載行程轉(zhuǎn)為承壓行程時，滾柱9內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11的夾持下推動杠桿8以銷釘10為支點轉(zhuǎn)動，杠桿8的自由端推動主動端面齒盤7軸向滑動與被動端面齒盤4嚙合；滾柱9在逐漸楔緊過程中可以緩解嚙合過程中產(chǎn)生的沖擊。彈簧15和滾柱9作為一種輔助性超越離合裝置，也可以采用其它類型的技術(shù)代替，包括但不限于楔塊式、撓性環(huán)式、鏈環(huán)式、光電式、液力式、氣動式、磁力式、人工操控式或以上所列的組合。

參照圖3，銷釘10和杠桿8構(gòu)成的行程轉(zhuǎn)換放大裝置，不但用于把滾柱9的周向行程轉(zhuǎn)換成軸向行程，還可以起到放大行程的作用。在內(nèi)環(huán)1上邊，滾柱9被楔緊的那一側(cè)，固定安裝銷釘10，杠桿8以銷釘10為支點，其一端與銷釘10轉(zhuǎn)動連接，自由端與主動端面齒盤7背面直接滑動接觸或者通過安裝滾輪來滾動接觸；滾柱9對杠桿8的施力點設(shè)置在自由端和支點之間；當(dāng)內(nèi)環(huán)1由空載行程轉(zhuǎn)為承壓行程時，滾柱9內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11的夾持下推動杠桿8以銷釘10為支點轉(zhuǎn)動，杠桿8的自由端推動主動端面齒盤7軸向滑動與被動端面齒盤4嚙合。因為滾柱9對杠桿8的施力點設(shè)置在自由端和支點之間，自由端的力臂大于施力點的力臂，所以在圓周角相同的情況下自由端比施力點的行程更大。自由端的力臂與施力點的力臂的比值越大，或者自由端和支點的連線與軸13越接近于垂直，或者施力點和支點的連線與軸13越接近于平行，滾柱9的周向行程在軸向的放大倍數(shù)就越大。滾柱9的周向行程在軸向的放大倍數(shù)越大，主動端面齒盤7就越快到達(dá)完全嚙合位置，超越離合器的靈敏度就有可能越高，而且主動端面齒盤7到達(dá)完全嚙合位置承擔(dān)起主要載荷以后就可以阻止?jié)L柱9進(jìn)一步滑向極限楔緊位置，由此減輕鎖止?jié)L柱9被擠壓的程度來延長使用壽命。

在嚙合過程中，主動端面齒盤7做軸向運動的同時也在做周向運動，到達(dá)完全嚙合位置之前在周和軸向都有可能發(fā)生嚙合沖突。為了便于解決沖突問題，如圖2所示，在主動端面齒盤7的凸塊16與內(nèi)環(huán)1的滑槽17之間預(yù)留有避讓間隙，便于在嚙合過程中出現(xiàn)沖突時，主動端面齒盤7和被動端面齒盤4在周向相對轉(zhuǎn)動避開沖突方位角。間隙留在凸塊16的承壓側(cè)，或者雙側(cè)都留。避讓間隙也可以設(shè)置在被動端面齒盤4與外環(huán)11的連接處，或者內(nèi)環(huán)1與鍵槽14之間，或者鍵槽14與軸13之間。避讓間隙中設(shè)置有彈性材料，一來可以保持間隙處在預(yù)定的方向，二來可以減緩傳動沖擊。使用的彈性材料包括但不限于彈簧、氣囊和橡膠。

參照圖3，這是主動齒6和被動齒5完全嚙合時的狀態(tài)。承壓面18和背壓面19是平面，它們在同一直徑處的截面形狀是的一系列形狀互補(bǔ)而且連續(xù)排列的直邊尖角，它們兩兩相交構(gòu)成的齒頂線和齒根線的延長線相交于公共軸心的同一點，因此，主動齒6和被動齒5在三維空間上是互補(bǔ)的，它們在同一圓周截面的齒根處承受周向剪切力的材料總厚度為全周長，整體的齒面接觸方式為平面接觸，主動齒6和被動齒5的周向投影面積重合的部分都是參與承受周向擠壓力的面積。

參照圖3，主動齒6和被動齒5在同一直徑處的截面形狀是的一系列形狀互補(bǔ)而且連續(xù)排列的直邊尖角。承壓面18與共同軸心線的夾角大于或等于零而小于傳動齒材料之的間摩擦自鎖角度，在完全嚙合以后，主動齒6和被動齒5的承壓面18在周向力作用下發(fā)生自鎖。背壓面19與共同的軸心線的夾角在前述自鎖角度和它的余角之間。主動齒6和被動齒5的背壓面19在分離行程周中在周向擠壓力的作用下，以及在嚙合過程中，在軸向擠壓力作用下，均不發(fā)生自鎖。承壓面18或背壓面19在軸向嚙合力的作用下可以引導(dǎo)嚙合雙方調(diào)整周向相對角度滑向完全嚙合位置，而在分離過程中，背壓面19在周向擠壓力的作用下可以引導(dǎo)嚙合的雙方沿軸向分離。主動齒6和被動齒5在任意周向角度下都可以開始嚙合動作，在嚙合過程中，發(fā)生齒頂對齒頂沖突的概率很小，而且點對點的接觸不具有穩(wěn)定性，很容易轉(zhuǎn)變到面對面的接觸。為了避免發(fā)生齒頂對齒頂?shù)臎_突這種極端情況，可以分別在主動端面齒盤7和被動端面齒盤4上設(shè)置磁性裝置或者讓它們自帶磁性來引導(dǎo)齒尖在即將進(jìn)入嚙合距離時相互偏離。

如圖4所示，主動齒6的齒頂線和齒根線與主動端面齒盤7的軸心線的夾角a和夾角b相等，而主動齒6和被動齒5在三維空間互補(bǔ)，因此，主動齒6和被動齒5的齒根線和齒頂線相對于公共軸心線的傾斜角度都是一樣的，它們有相同的三維齒形，便于提高齒面的加工和維修效率。

參照圖1，在內(nèi)環(huán)1中嵌入磁性材料12，用吸力來協(xié)助主動端面齒盤7復(fù)位，并防止其在空轉(zhuǎn)行程中出現(xiàn)軸向滑動與被動端面齒盤4互相摩擦或碰撞。磁性材料也可以采用彈簧替代。

參照圖5，為了獲得更小的徑向尺寸，直接在外環(huán)11的內(nèi)表面和內(nèi)環(huán)1的外表面之間設(shè)置滾子27來取代圖1中的軸承2。如果同一圓周面上有其它裝置，可在內(nèi)環(huán)1上設(shè)置隔離塊26把它們限制在與其它裝置沒有沖突的范圍。

參照圖6，整體裝置包括不止一套輔助離合機(jī)構(gòu)，有一部分機(jī)構(gòu)順時針設(shè)置，而另一部分逆時針設(shè)置；軸13和內(nèi)環(huán)1之間采用滑動配合，內(nèi)環(huán)1和鍵14之間在周向設(shè)置有間隙；撥叉20與軸13固定連接，其末端設(shè)置在滾柱10的順時針方向和滾柱21的逆時針方向。當(dāng)軸13主動順時針朝著間隙的方向轉(zhuǎn)動并超越內(nèi)環(huán)1時，撥叉20會先把滾柱21推向?qū)挸ǖ奈恢?，繼續(xù)轉(zhuǎn)動到當(dāng)內(nèi)環(huán)1超越外環(huán)11時雙方不能結(jié)合。此時，間隙在鍵14的逆時針方向，當(dāng)軸13主動逆時針轉(zhuǎn)動時，撥叉20會先把滾柱10推向?qū)挸ǖ奈恢茫^續(xù)轉(zhuǎn)動到當(dāng)內(nèi)環(huán)1超越外環(huán)11時雙方也不能結(jié)合。在軸13主動的情況下，離合器可以雙向分離。撥叉裝置也可以采用液壓、氣動、光電或液電系統(tǒng)替代。

參照圖7，整體裝置包括不止一套輔助離合機(jī)構(gòu)，有一部分機(jī)構(gòu)順時針設(shè)置，而另一部分逆時針設(shè)置；滾柱10被彈簧15壓向狹窄的位置與內(nèi)環(huán)1和外環(huán)11保持接觸，而滾柱24被彈簧22和彈簧25夾持在較為寬敞的位置；軸13和內(nèi)環(huán)1之間采用滑動配合，內(nèi)環(huán)1和鍵14之間在周向有間隙；撥叉23與軸13固定連接，其末端設(shè)置在滾柱24的順時針方向。當(dāng)軸13主動順時針轉(zhuǎn)動時會帶動內(nèi)環(huán)1一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)內(nèi)環(huán)1速度超過外環(huán)11時，滾柱10被鎖緊。當(dāng)軸13主動逆時針轉(zhuǎn)動時，撥叉23和彈簧22會一起克服彈簧25的壓力把滾柱24推向狹窄的位置而被鎖緊。在軸13主動的情況下，離合器可以雙向鎖止。撥叉裝置也可以采用液壓、氣動、光電或液電系統(tǒng)替代。