三态超越离合器

摘要

提供一种三态超越离合器，包括外圈，内圈，位于外圈和内圈之间的多个楔块，位于外圈和内圈之间并保持所述多个楔块的外保持架和内保持架。所述外圈的工作面上具有多个圆弧槽，每个圆弧槽与对应的一个楔块的一个工作面相配合，并将所述一个工作面保持在该圆弧槽内。所述内保持架具有轴向向外伸出的多个凸片，每个凸片上具有相对于轴向倾斜的斜孔。在所述外圈的外圆周上具有轴向可滑动的拨动盘，该拨动盘上固定有各自插入到对应的斜孔中的多个拨动杆。该拨动盘通过电磁驱动机构驱动在所述外圈的外圆周上轴向滑动。通过移动拨动盘，控制楔块完全离开内圈工作面，则外圈和内圈能够在正反双向自由转动，得到三态超越离合器的双向分离工作状态。

权利要求

1.一种三态超越离合器，该三态超越离合器包括外圈(1)，内圈(2)，位于外圈(1)和内圈(2)之间的多个楔块(3)，位于外圈(1)和内圈(2)之间并保持所述多个楔块(3)的外保持架(41)和内保持架(42)，其特征在于：所述外圈(1)的工作面上具有多个圆弧槽(11)，每个圆弧槽(11)与对应的一个楔块(3)的一个工作面(31)相配合，并将所述一个工作面(31)保持在该圆弧槽(11)内；

所述内保持架(42)具有轴向向外伸出的多个凸片(43)，每个凸片(43)上具有相对于轴向倾斜的斜孔(44)；

在所述外圈(1)的外圆周上具有轴向可滑动的拨动盘(5)，该拨动盘(5)上固定有各自插入到对应的斜孔(44)中的多个拨动杆(54)，该拨动盘(5)通过电磁驱动机构(6)的驱动在所述外圈(1)的外圆周上轴向滑动。

2.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

所述电磁驱动机构(6)包括固定的壳体(61)和装在壳体(61)中的电磁线圈(62)，所述壳体(61)与所述拨动盘(5)之间具有间隙，以允许所述拨动盘(5)利用电磁线圈(62)产生的电磁力在所述外圈(1)的外圆周上轴向滑动，又能够随外圈(1)转动而不受所述电磁驱动机构(6)干涉。

3.根据权利要求2所述的三态超越离合器，其中：

在所述拨动盘(5)的外侧具有挡板(56)和复位弹簧(57)，所述挡板(56)固定在所述外圈(1)的外圆周上，所述复位弹簧(57)位于所述拨动盘(5)和所述挡板(56)之间。

4.根据权利要求3所述的三态超越离合器，其中：

所述电磁线圈(62)包括吸拉线圈(63)和保持线圈(64)，所述吸拉线圈(63)和保持线圈(64)共同产生电磁力克服所述复位弹簧(57)的弹性力将所述拨动盘(5)向外侧吸拉，所述保持线圈(64)产生电磁力将所述拨动盘(5)保持在被吸拉后的外侧位置。

5.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

所述拨动盘(5)包括通过紧固件(53)紧固在一起的导磁的外盘(51)和非导磁的内盘(52)，所述外盘(51)靠近所述电磁驱动机构(6)，所述拨动杆(54)固定在所述内盘(52)上。

6.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

所述斜孔(44)的一端具有宽度增大的扩孔(45)。

7.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

在所述外圈(1)和内圈(2)之间具有预紧弹簧(46)，该预紧弹簧(46)产生预紧力将所述楔块(3)的所述一个工作面(31)压在所述圆弧槽(11)内，使所述楔块(3)具有朝楔紧方向转动的趋势，并保证所述多个楔块(3)的工作一致性。

8.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

所述外圈(1)是一个二级的阶梯轴，所述拨动盘(5)设置在所述阶梯轴的小直径部分上；

所述阶梯轴的台阶部分具有多个窗口(12)，所述凸片(43)穿过对应的窗口(12)伸出。

9.根据权利要求8所述的三态超越离合器，其中：

所述内圈(2)是与所述外圈(1)相对应的二级的阶梯轴。

10.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

在所述拨动盘(5)的内表面上和所述外圈(1)的外表面上分别具有对应的轴向滚道(13)，并且在所述轴向滚道(13)中具有滚子(55)。

11.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

在外圈(1)和内圈(2)之间具有轴承(48)，所述轴承(48)分别通过内圈(2)和外圈(1)上的轴肩和/或挡圈(49)固定。

12.根据权利要求1所述的三态超越离合器，其中：

所述外圈(1)和所述内圈(2)分别具有连接端，用于连接外部的传动轴(A、B)。

说明书

三态超越离合器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种超越离合器，尤其涉及一种三态超越离合器，其能够控制超越离合器的内圈和外圈彼此完全脱开而可以在正反两个方向自由转动。

背景技术

[0002] 超越离合器又称作单向离合器或单向轴承，是一种只能在一个转动方向传递转矩的装置。现有的超越离合器主要包括滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器。

[0003] 作为楔块式超越离合器的一个例子，CN 2476675Y(或者CN 1430000A)公开了一种具有双保持架的超越离合器，该超越离合器包括内圈和外圈，在内、外圈之间设有多个楔块，并且这些楔块通过内、外圈之间的双保持架(包括内保持架和外保持架)中开设的保持孔予以保持。在这种超越离合器中，通过使用双保持架结构，能够提高超越离合器的承载能力并延长其使用寿命。

[0004] 但是，在现有的超越离合器中，都是通过内、外圈之间的相对转动实现超越离合器的超越状态和接合状态，离合器本身没有附加的机构对楔块的工作位置进行控制，因此存在的问题在于，超越离合器仅仅具有单向超越状态和单向接合状态，功能单一。在一些具体的工程机械应用场合，需要超越离合器在高速转动的情况下，主动件和从动件是完全分离的，即主动、从动件可以互不干涉，而超越离合器的单向超越限制了这一功能。同时，离合器在高速超越状态下，楔块和内、外圈有接触，所以有磨损、发热的问题存在，从而影响其使用寿命。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种三态超越离合器，它不仅具有普通单向超越离合器的功能，而且能够实现外圈和内圈在正反双向都完全脱开(即内、外圈在正反双向都能够自由转动)的工作状态，即双向分离状态。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种三态超越离合器，该三态超越离合器包括外圈，内圈，位于外圈和内圈之间的多个楔块，位于外圈和内圈之间并保持所述多个楔块的外保持架和内保持架。所述外圈的工作面上具有多个圆弧槽，每个圆弧槽与对应的一个楔块的一个工作面相配合，并将所述一个工作面保持在该圆弧槽内。所述内保持架具有轴向向外伸出的多个凸片，每个凸片上具有相对于轴向倾斜的斜孔。在所述外圈的外圆周上具有轴向可滑动的拨动盘，该拨动盘上固定有各自插入到对应的斜孔中的多个拨动杆。该拨动盘通过电磁驱动机构驱动在所述外圈的外圆周上轴向滑动。

[0007] 在这种三态超越离合器中，可以得到该离合器的两个工作位置，三种工作状态，即普通超越楔合工作位置(该位置具有单向超越与单向楔合两种工作状态)与双向分离工作位置。

[0008] 具体而言，通过电磁驱动机构控制拨动盘在外圈上轴向滑动，拨动盘的拨动杆在斜孔中滑动。由于斜孔相对于轴线倾斜一定角度，因此可以带动内保持架相对于外圈转动相应的角度。同时，由于楔块的一个工作面被保持在外圈工作面上的圆弧槽内，所以由内外保持架所保持的楔块将围绕所述圆弧槽在内、外圈之间转动相应的角度，由此可以控制楔块完全离开内圈工作面，使得外圈和内圈能够在正反双向自由转动，得到该离合器的双向分离工作状态。反之，如果拨动盘返回到原始位置(例如通过复位弹簧)，则可以控制楔块恢复到普通超越楔合工作位置，从而得到该离合器的单向超越或单向楔合工作状态。

[0009] 由于该离合器在传统的单向超越离合器的基础上额外增加一个工作状态(双向分离状态)，因此这种超越离合器可以被称为三态超越离合器。在使用这种三态超越离合器时，在某些情况下可以使用分离状态代替超越状态，从而可以避免高速下的磨损，提高离合器的使用寿命；在高速状态下两工作位置间转换平顺，噪声小，可靠性提高；还可以为双动力输入提供充分条件，内、外圈可以连接两动力源，两动力源可以分别输出或合成输出；离合器工作在双向分离状态可以避免从动件反拖主动件。

[0010] 本发明的附加特征以及相应的优点在下面的具体实施方式部分进行说明。

附图说明

[0011] 图1是本发明的一种三态超越离合器的剖视图。

[0012] 图2是本发明的三态超越离合器的局部放大剖视图。

[0013] 图3是本发明的三态超越离合器中外圈的局部视图。

[0014] 图4是本发明的三态超越离合器中保持有楔块的内、外保持架的装配立体图。

[0015] 图5是本发明的三态超越离合器中带有拨动杆的拨动盘的立体图。

[0016] 图6是本发明的三态超越离合器的立体图，其中为了清楚而除去了拨动盘。

[0017] 图7是根据本发明的一种预紧弹簧的立体图。

[0018] 图8是根据本发明的一种电磁驱动机构的截面图。

[0019] 附图标记说明

[0020] 外圈1，圆弧槽11，窗口12，轴向滚道13，内圈2，楔块3

[0021] 一个工作面(第一工作面)31，另一个工作面(第二工作面)32

[0022] 外保持架41，内保持架42，凸片43，斜孔44，扩孔45

[0023] 预紧弹簧46，弹簧片47，轴承48，轴肩和/或挡圈49

[0024] 拨动盘5，外盘51，内盘52，紧固件53，拨动杆54

[0025] 滚子55，挡板56，复位弹簧57，

[0026] 电磁驱动机构6，壳体61，电磁线圈62，吸拉线圈63，保持线圈64[0027] 绕线筒65，后盖66，绝缘纸67，导热硅胶68

具体实施方式

[0028] 下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

[0029] 如图所示，本发明提供的一种三态超越离合器包括外圈1，内圈2，位于外圈1和内圈2之间的多个楔块3，位于外圈1和内圈2之间且例如通过保持孔保持所述多个楔块3的外保持架41和内保持架42。所述外圈1的工作面上具有多个圆弧槽11，每个圆弧槽11与对应的一个楔块3的一个工作面31相配合，并将所述一个工作面31保持在该圆弧槽11内。所述内保持架42具有轴向向外伸出的多个凸片43，每个凸片43上具有相对于轴向倾斜的斜孔44。在所述外圈1的外圆周上具有轴向可滑动的拨动盘5，该拨动盘5上固定有各自插入到对应的斜孔44中的多个拨动杆54。该拨动盘5通过电磁驱动机构6驱动在所述外圈1的外圆周上轴向滑动。

[0030] 如图2和图3所示，所述外圈1的工作面上具有多个圆弧槽11，每个圆弧槽11与对应的一个楔块3的一个工作面31(在下面称之为“第一工作面31”，同时将楔块3上的与该第一工作面31相反的另一个工作面称为“第二工作面32”)相配合，并将该第一工作面31保持在圆弧槽11内。该第一工作面31可以作为枢轴端，从而楔块3可以被驱动在内外圈之间围绕该枢轴端转动。

[0031] 如图4所示，所述内保持架42上具有轴向向外伸出的多个凸片43，每个凸片43上具有相对于轴向倾斜的斜孔44，拨动盘5上的拨动杆54能够在该斜孔44内滑动(图1和图6)。通过内保持架42与圆弧槽11之间的相互作用，楔块3能够在内外圈之间围绕其枢轴端(即所述第一工作面31)转动，从而使得楔块3上与所述第一工作面31相反的第二工作面32相应地接触或者离开内圈2的工作面。

[0032] 凸片43可以与内保持架42整体形成，每个凸片43上具有相对于轴向倾斜的斜孔44。凸片43上的斜孔44也可以是在凸片43上以一定深度开设的非贯通的斜槽。但由于凸片43的厚度相对较小，如果形成为斜槽，则斜槽的深度会更小，从而不利于拨动杆54在其中轴向滑动，因此在本发明中优选使用贯通的斜孔44。斜孔44的外端可以敞开，也可以闭合。在此实施方式中，斜孔44的外端闭合。此外，所述斜孔44可以是直的长孔，也可以是弧形或螺旋形的长孔，这可以根据需要进行选择。

[0033] 如图4所示，在斜孔44的一端可以开设宽度增大的扩孔45。在这种情况下，在需要本发明的三态超越离合器作为传统的单向超越离合器使用时，可以使拨动盘5上的拨动杆54移动到该扩孔45内，由此可以防止由于误操作而影响超越离合器的正常工作。作为一种替换方式，斜孔44的外端可以设置成敞开的，这也可以在一定程度上实现这种保障功能。

[0034] 另外，为了确保楔块3的第一工作面31稳定保持在圆弧槽11内，可以在内圈2和外圈1之间设置预紧弹簧46，用于产生预紧力将所述第一工作面31压在所述圆弧槽11内，并能使所述楔块3有一种朝楔紧方向转动的趋势。图7所示为一种弹簧带，其可以作为该预紧弹簧46使用。如图7所示，该弹簧带或者预紧弹簧46上具有弹簧片47，具有将楔块3推向圆弧槽11，并让楔块3有一种朝楔紧方向转动的趋势。本发明的预紧弹簧46可以使用各种各样的弹性部件，并不限于这种具体的弹簧带，只要能够产生预紧力将楔块3的第一工作面31压在圆弧槽11内，并可使楔块3有一种朝楔紧方向转动的趋势即可。

[0035] 电磁驱动机构6利用电磁力驱动拨动盘5在所述外圈1的外圆周上轴向滑动，带动拨动盘5上的拨动杆54在凸片43的斜孔44中滑动，从而控制楔块3的位置，实现对三态超越离合器的控制。下面通过具体的实施例对电磁驱动机构6进行详细描述。

[0036] 如图1和图8所示，所述电磁驱动机构6主要包括固定的壳体61和装在壳体61中的电磁线圈62。所述壳体61与所述拨动盘5之间具有一定的间隙，以允许所述拨动盘5利用电磁线圈62产生的磁力在所述外圈1的外圆周上轴向滑动，又可以随外圈(1)转动而不受所述电磁驱动机构6干涉。壳体61可以固定到该三态超越离合器的机座(未显示)上，或者也可以固定到使用该三态超越离合器的机器或者设备上，例如汽车上。电磁线圈62可以绕在壳体61中的绕线筒65上。上面缠绕有电磁线圈62的绕线筒65可以通过后盖66固定在壳体61内。当电磁线圈62通电时，产生电磁力，吸动拨动盘5沿外圈1的外圆周轴向滑动，从而通过拨动杆54和凸片43之间的相互作用，控制楔块3围绕外圈1上的圆弧槽11转过一定角度，使楔块3的第二工作面离开或者接触内圈2的工作面，实现对三态超越离合器的控制。在这种实施例中，可以在拨动盘5的两侧分别设置电磁线圈62，从而实现拨动盘5沿外圈1的外圆周在正反双向滑动。或者，也可以仅在拨动盘5的一侧设置电磁线圈
62，同时在拨动盘5上设置永磁体，从而通过对电磁线圈62提供方向相反的电流产生方向相反的电磁力，也可以实现拨动盘5在正反双向的滑动。

[0037] 但是，为了简化结构，优选仅在拨动盘5的一侧(图1中的右侧)设置电磁线圈62，同时利用复位弹簧使拨动盘5能够复位。

[0038] 如图1所示，可以在所述拨动盘5的外侧设置挡板56和复位弹簧57，所述挡板56固定在所述外圈1的外圆周上，所述复位弹簧57则设置在拨动盘5和挡板56之间。优选地，在拨动盘5的外端(图1中的右端)设置有弹簧容纳槽，复位弹簧57容纳在该弹簧容纳槽内，同时复位弹簧57的自由端(右端)通过所述挡板56阻挡。作为替换，弹簧容纳槽也可以设置在挡板56内，或者设置在拨动盘5和挡板56之间，只要能保持所述复位弹簧57即可。在这种实施例中，当电磁线圈62通电时，产生的电磁力克服复位弹簧57的弹性力，将拨动盘5向右侧拉动，将楔块3转动一定角度。当电磁线圈62断电时，则由于复位弹簧57的弹性力的作用，拨动盘5将返回到其原始位置，从而楔块3亦回到其原始位置。

[0039] 作为一种优选的实施例，所述电磁线圈62可以包括吸拉线圈63和保持线圈64，所述吸拉线圈63和保持线圈64共同产生电磁力克服所述复位弹簧57的弹性力将所述拨动盘5向外侧吸拉，所述保持线圈64产生电磁力将所述拨动盘5保持在外侧位置。也就是说，在拨动盘5需要向外侧滑动时，吸拉线圈63和保持线圈64同时通电，共同产生电磁力克服所述复位弹簧57的弹性力将所述拨动盘5向外侧吸拉。当拨动盘5已经滑动到外侧位置之后，即楔块3已经转过一定的角度之后，吸拉线圈63可以断电，保持线圈64则继续通电，将拨动盘5保持在所述外侧位置。这能够可靠地克服复位弹簧57的弹性力使拨动盘5滑动，同时又能最大限度地降低电磁驱动机构6的功耗。如图8所示，吸拉线圈63和保持线圈64之间可以使用绝缘纸67相隔，同时在吸拉线圈63和保持线圈64与壳体61之间填充导热硅胶68，以便将电磁线圈产生的热量散发出去。

[0040] 在一种实施例中，所述拨动盘5可以包括通过紧固件如紧固螺钉53紧固在一起的导磁的外盘51和非导磁的内盘52，所述外盘51靠近所述电磁驱动机构6，所述拨动杆54固定在所述内盘52上。由于外盘51导磁，所以拨动盘5可以由电磁驱动机构6驱动；同时，由于内盘52非导磁，所以可以避免电磁驱动机构6产生的电磁力对三态超越离合器的其它零部件产生干扰。

[0041] 如图1所示，所述外圈1可以构造成一个二级阶梯轴的形状，同时将拨动盘5设置在该阶梯轴的小直径部分上，由此可以使超越离合器的结构更加紧凑。在此情况下，如图6所示，在阶梯轴的台阶部分应当相应地设置多个窗口12，使得内保持架42上的凸片43能够穿过对应的窗口12伸出。此外，内圈2也可以构造成与所述外圈1相对应的二级阶梯轴的形状，从而能够使超越离合器的结构更加紧凑。

[0042] 根据本发明，拨动盘5在外圈1的外圆周上轴向滑动、周向锁止可以通过任何合适的手段来实现，例如可以通过惯用的健-槽组合，或者花键连接。如图5和图6所示，作为本发明的一种实施例，可以在所述拨动盘5的内表面上和所述外圈1的外表面上分别设置对应的轴向滚道13，并且在所述轴向滚道13中设置多个滚子55，例如钢球，由此可以方便地实现拨动盘5在外圈1的外圆周上轴向滑动。

[0043] 如图1所示，可以在内圈2与外圈1之间设置轴承48，该轴承48可以分别通过内圈2和外圈1上的轴肩和/或挡圈49进行固定，从而可以实现内圈2和外圈1之间的径向的准确定位，保证超越离合器稳定、可靠地工作。

[0044] 此外，如图1所示，内圈2和外圈1可以具有一个或者多个连接端，例如花键连接端或者齿轮连接端，用于连接外部的传动轴A和B。

[0045] 下面参照附图对本发明的一种三态超越离合器的工作原理进行简单描述，以便本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明。

[0046] 由于外圈1的内表面上开有多个圆弧槽11，这些圆弧槽11与楔块3的第一工作面31相配合，因此楔块3在楔合与脱开的过程中，始终是绕着外圈1内表面上的圆弧槽11转动。当外圈1转动时，楔块3、外保持架41、内保持架42、预紧弹簧46、拨动盘5等均随外圈
1一起转动。同时，拨动盘5可以在外圈1上作轴向滑动，与拨动盘5装配一体的拨动杆6就会在内保持架42的斜孔44中移动。由于拨动杆6是沿轴向移动，而斜孔44与轴线有一定的倾斜角，因此当拨动盘5沿轴线移动时，内保持架42就会产生一个相应的转角，又由于楔块3的第一工作面被保持于外圈1内表面的圆弧槽11中，因此当内保持架42转动时，楔块3就会绕着外圈1内表面各自配合的圆弧槽11朝向楔合或脱开的方向转动相应的角度。

[0047] 拨动盘5的轴向滑动通过电磁线圈62(包括吸拉线圈63和保持线圈64)与复位弹簧57的配合来完成。通常情况下，电磁线圈62断电，由于复位弹簧57的作用使拨动盘5位于左侧并被外圈1的肩面限位。此时，楔块3朝脱开的方向强制转动一定的角度，并且楔块3的第二工作面32与内圈2外表面完全脱离，这样内外圈无论正转还是反转都相互脱开，得到该离合器的第三种工作状态，即正反双向完全脱开的双向分离工作状态。当电磁线圈62通电后，由于电磁线圈62产生的电磁力的作用，拨动盘5将克服复位弹簧57的阻力移向右侧并被挡板12限位，此时楔块3朝楔合的方向退转回前面被强制转过的角度，该离合器变回到一个普通的单向超越离合器，并且此时拨动杆54处于内保持架42的凸片43上的斜孔44外侧的扩孔45中。由于此时楔块3处于可超越或楔合的位置，因此设置所述扩孔45可以避免楔块3在楔合或超越时受到来自拨动杆54的干扰。

[0048] 上面通过具体的实施方式对本发明的三态超越离合器的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于上述具体的结构。

[0049] 例如，通过对本发明三态超越离合器的结构进行适当调整，可以在内圈2的工作面上设置圆弧槽，将楔块3的第一工作面31保持在内圈2工作面上的圆弧槽内，同时通过拨动盘5或其它调整机构来调整外保持架41相对于内圈2的相对位置，从而实现对超越离合器中楔块的不同位置进行控制。

[0050] 构成双保持架结构的内保持架41和外保持架42可以采用现有技术中任何合适的技术。并且，作为一种替换的实施方式，在本发明中也可以仅仅使用一个保持架。

[0051] 在使用双保持架的情况下，还可以将其中的一个保持架固定，而另一个保持架可以转动，从而通过两个保持架之间的相对转动，也可以实现对楔块位置的控制。采用这种方式，则不需要在内圈或外圈的工作面上设置圆弧槽。

[0052] 另外，本发明原则上对凸片43和拨动杆54的数量和位置不作限定，但是考虑到工作可靠性以及加工成本等因素，凸片43和拨动杆54优选设置成3到4个且在周向上均匀分布。楔块3可以采用现有技术中任何合适的楔块构造及其数量。

[0053] 由此可见，在本发明精神的范围内，可以对本发明三态超越离合器的具体结构作出各种修改或者替换，但这些修改或者替换都将落入本发明的保护范围之内。