类二极管原理双轴间单向传递动力离合器

摘要

本发明提供的是一种类二极管原理双轴间单向传递动力离合器。输入轴[1]与双齿构件[4]通过大齿啮合，输入轴[1]将动力通过大齿传递到双齿构件[4]；双齿构件[4]与输出轴套件[9]通过小齿啮合；双齿构件[4]与输出轴套件[9]之间安装弹簧[5]和销轴[6]；输出轴[8]、输出轴套件[9]安装在一起；双齿构件[4]下端固定安装动推齿[13]；外套[3]内壁上固定安装静推齿[14]；端盖[7]将输入轴[1]、双齿构件[4]、弹簧[5]、销轴[6]、输出轴[8]、输出轴套件[9]、动推齿[13]、静推齿[14]封闭在外套[3]内部。本发明不用借助其他外界控制及可以实现单方向传递动力的目的，可应用在阀门手动电动切换过程和汽车发动机与变速箱动力传输过程等。

权利要求

1.一种类二极管原理双轴间单向传递动力离合器，主要包括输入轴(1)、外套(3)、双齿构件(4)、弹簧(5)、销轴(6)、端盖(7)、输出轴(8)、输出轴套件(9)、动推齿(13)、静推齿(14)、锁紧螺钉(15)和柱销(16)；其特征是：输入轴(1)与双齿构件(4)通过大齿啮合，输入轴(1)将动力通过大齿传递到双齿构件(4)；双齿构件(4)与输出轴套件(9)通过小齿啮合，双齿构件(4)将动力通过小齿传递到输出轴套件(9)；大齿部位啮合压力角大于小齿部位啮合压力角；双齿构件(4)与输出轴套件(9)之间安装弹簧(5)和销轴(6)，在离合器切断过程中弹簧(5)将双齿构件(4)与输出轴套件(9)弹开，销轴(6)保持输出轴套件(9)和双齿构件(4)处于同一轴线上；输出轴(8)、输出轴套件(9)安装在一起，实现动力由输出轴套件(9)传递到输出轴(8)；双齿构件(4)下端固定安装动推齿(13)，动推齿(13)可与双齿构件(4)一同转动；外套(3)内壁上固定安装静推齿(14)，静推齿(14)与外套(3)一体静止不动；端盖(7)将输入轴(1)、双齿构件(4)、弹簧(5)、销轴(6)、输出轴(8)、输出轴套件(9)、动推齿(13)、静推齿(14)封闭在外套(3)内部；动推齿和静推齿齿形为正弦函数曲线形状。

2.根据权利要求1所述的类二极管原理双轴间单向传递动力离合器，其特征是：输出轴(8)与输出轴套件(9)之间设置减震柔性块(10)；双齿构件(4)与销轴(6)之间设置尼龙套(12)。

3.根据权利要求1或2所述的类二极管原理双轴间单向传递动力离合器，其特征是：

大齿与小齿的齿形为渐开线形、弧形或直线形。

说明书

类二极管原理双轴间单向传递动力离合器

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种双轴间单方向（单程）传递动力的离合器。

背景技术

[0002] 离合器是暂时切断或连接两个轴作用的机构。离合器的种类很多，能够实现的具体功能也不尽相同。一般离合器连接的两轴可以互为输入输出。本发明涉及一种双向超越离合器，传统的双向超越离合器工作过程为一端的孔接主动轴，另一端的孔接从动轴,当外环固定不动，主动轴顺时针或逆时针方向转动时，从动轴也同步转动；当以从动轴作为主动输入时，从动轴会锁死或空转，使动力无法传递到主动轴，这种双向超越离合器如同电路中的二极管，只能单方向导通。双向超越离合器一般分为滚子式双向离合器和楔块双向离合器等种类，是依靠滚子或者楔块摩擦锁止原理来实现断开或连接作用的。滚珠、楔块在工作中受力较大，很容易磨损，一旦磨损过度就不能正常工作，所以这种离合器使用寿命比较短，可靠性差。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种结构简单，动作可靠、应用广泛、使用寿命长，不用借助其他外界控制既可以实现单方向传递动力的类二极管原理双轴间单向传递动力离合器。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：

[0005] 主要包括输入轴1、外套3、双齿构件4、弹簧5、销轴6、端盖7、输出轴8、输出轴套件9、动推齿13、静推齿14、锁紧螺钉15和柱销16；输入轴1与双齿构件4通过大齿啮合，输入轴1将动力通过大齿传递到双齿构件4；双齿构件4与输出轴套件9通过小齿啮合，双齿构件4将动力通过小齿传递到输出轴套件9；双齿构件4与输出轴套件9之间安装弹簧5和销轴6，在离合器切断过程中弹簧5将双齿构件4与输出轴套件9弹开，销轴6保持输出轴套件9和双齿构件4处于同一轴线上；输出轴8、输出轴套件9安装在一起，实现动力由输出轴套件9传递到输出轴8；双齿构件4下端固定安装动推齿13，动推齿13可与双齿构件4一同转动；外套3内壁上固定安装静推齿14，静推齿14与外套3一体静止不动；端盖7将输入轴1、双齿构件4、弹簧5、销轴6、输出轴8、输出轴套件9、动推齿13、静推齿14封闭在外套3内部。

[0006] 本发明还可以包括：

[0007] 1、输出轴8与输出轴套件9之间设置减震柔性块10；双齿构件4与销轴6之间设置尼龙套12。

[0008] 2、大齿与小齿的齿形为渐开线形、弧形或直线形，且保证大齿部位啮合压力角大于小齿部位啮合压力角。

[0009] 本发明采用双齿结构，利用当齿牙传递动力时不同的压力角会产生不同轴向力的特点，同时配合其他部件共同作用，能实现单向传递动力--即动力只能从输入轴传递到输出轴。其主要特点体现在：

[0010] 第一，输入轴1、双齿构件4、输出轴套件9在传递动力时的运动过程：输入轴1与双齿构件4连接部位制成大齿，双齿构件4与轴套件9连接部位制成小齿，大齿与小齿的齿形可为渐开线形、弧形、直线形等等，且保证大齿部位啮合压力角大于小齿部位啮合压力角，其目的在于大齿部位和小齿部位传递相同的转矩时，大齿部位(压力角大)所产生的轴向力大于小齿部位（压力角小）所产生的轴向力，这一轴向合力作用在双齿构件4上，使得双齿构件4有向输出轴套件9运动的趋势，确保了小齿部位在离合器工作过程中始终啮合。在离合器工作过程中输入轴1与双齿构件4的大齿部位始终保持啮合(不脱离)，但有小的轴向位移空间，此轴向距离用于控制小齿部位的啮合与脱离。

[0011] 第二，减震柔性块10在输出轴8和输出轴套件9间配合所起的作用：1.减震柔性块10在传递转矩过程中有缓冲减震的作用。2.由于减震柔性块10受压时产生的小变形，使得输出轴8与输出轴套件9之间周向有小的空转角，便于小齿部位顺利实现啮合与脱离。

[0012] 第三，动推齿13、静推齿14部位在该离合器啮合与分离过程中起到的重要作用：离合器处于初始状态时动推齿13、静推齿14啮合，限制动推齿13的周向转动（动、静推齿齿形为正弦函数曲线形状，保证启动过程中能产生较大的轴向推力，推动双齿构件4的小齿部位啮合）。当离合器处于工作状态时动推齿13与静推齿14分离，进而解除双齿构件4周向转动的限制。

[0013] 本发明是一种双齿（棘爪）单方向（单程）输出离合器，功能类似于能顺时针和逆时针转动传递动力的双向超越离合器。与现有技术相比，本发明的优点是：结构简单，动作可靠、应用广泛、使用寿命长，不用借助其他外界控制及可以实现单方向传递动力的目的，例如可应用在阀门手动电动切换过程和汽车发动机与变速箱动力传输过程等。

附图说明

[0014] 图1双齿单向传动离合器装配图；

[0015] 图2双齿单向传动离合器装配全剖三维示意图；

[0016] 图3a-图3b双齿单向传动离合器内部三维示意图；

[0017] 图4输入轴三维示意图；

[0018] 图5双齿构件三维示意图；

[0019] 图6动推齿三维示意图；

[0020] 图7输出轴套件三维示意图；

[0021] 图8减震柔性块三维示意图；

[0022] 图9输出轴套件与减震柔性块装配三维示意图；

[0023] 图10输出轴三维示意图；

[0024] 图11工作状态内部局部放大图；

[0025] 图12工作状态大齿部位局部放大图；

[0026] 图13工作状态动、静推齿部分三维示意图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图给出本发明的具体实施方式。

[0028] 结合图1-图13。主要包括输入轴1、圆锥滚子轴承2、外套3、双齿构件4、弹簧5、销轴6、端盖7、输出轴8、输出轴套件9、减震柔性块10、向心推力轴承11、尼龙套12、动推齿13、静推齿14、锁紧螺钉15、柱销16等零件。输入轴1与双齿构件4通过大齿啮合，输入轴
1可将动力通过大齿传递到双齿构件4。双齿构件4与输出轴套件9通过小齿啮合，双齿构件4可将动力通过小齿传递到输出轴套件9。双齿构件4与输出轴套件9之间安装弹簧5和销轴6，在离合器切断过程中弹簧5可将双齿构件4与输出轴套件9弹开，销轴6保持输出轴套件9和双齿构件4处于同一轴线上。输出轴8、输出轴套件9、减震柔性块10安装在一起，实现动力通过减震柔性块10由输出轴套件9传递到输出轴8。双齿构件4下端安装动推齿13，两者通过柱销16定，动推齿13可与双齿构件4一同转动。外套3内壁上安装静推齿14，两者通过锁紧螺钉15固定，静推齿14与外套3一体静止不动。端盖7将输入轴1、圆锥滚子轴承2、双齿构件4、弹簧5、销轴6、输出轴8、输出轴套件9、减震柔性块10、动推齿13、静推齿14等封闭在外套3内部，整体构成双齿单向传动离合器。

[0029] 如图1、图2、图4所示，输入轴1一端顶部制成大齿形状，另一端与动力机构相连接，装配到外套3中构成输入端。输出轴8、输出轴套件9、减震柔性块10构成输出端。输出端与输入端之间为离合部分，主要由双齿构件4、弹簧5、销轴6、动推齿13、静推齿14构成。图3为输入端、离合部分、输出端等装配示意图。图5所示双齿构件4上端制成小齿形状，下端制成大齿形状。图7所示输出轴套件9下端的小齿与双齿构件4上端的小齿配合，实现离合器的暂时切断或连接；输出轴套件9上端制有若干个扇形槽，可将橡胶或者其他柔性材料制成的减震柔性块10（图8）装配到扇形槽中，如图9所示。图10所示输出轴8下端制有若干个方爪，安装时方爪插入减震柔性块10上的槽孔中。如图1所示，销轴6上端通过螺纹与输出轴8连接，下端插入尼龙套12中，弹簧5上端顶到输出轴套件9上，下端顶到向心推力轴承11上。如图1、11所示，静推齿14通过锁紧螺钉15固定在外套3内壁上，工作过程中不转动。动推齿13通过柱销固定在双齿构件4下端，同双齿构件4一同转动。动、静推齿的齿高约为小齿齿高的2/5-3/5，动、静推齿的齿数与小齿的齿数相同。动、静推齿的作用是在离合器接合的过渡期间，沿轴向推动双齿构件4，以便小齿部位容易进入啮合。

[0030] 机构运动时从动件所受的驱动力的方向线与该力作用点的速度方向线之间的夹角为压力角。压力角越大，驱动力的有效分力就越小;压力角越小，驱动力的有效分力就越大。此专利中输入轴1、双齿构件4和输出轴套件9啮合部位大小齿压力角特点为：大齿的压力角大、小齿的压力角小，在传递转矩时大齿部分驱动力的轴向分力大于小齿部分驱动力的轴向分力,两个轴向分力的合力作用在双齿构件4上，使双齿构件4产生向输出轴套件9运动的趋势，保持在离合器工作过程中小齿部位始终啮合。

[0031] 工作过程

[0032] 离合器安装：输入轴1与动力源连接，外套3固联在机架上，输出轴8与负载连接。

[0033] 1、启动离合器过程

[0034] 启动前状态：如图1、图2所示，弹簧5推压双齿构件4在下止点，保持双齿构件4与输出轴套件9小齿部分处于分离状态，动推齿13与静推齿14处于啮合状态，输出端可自由转动。

[0035] 启动过程：如图11、图12、图13所示，动力源为输入轴1提供动力，输入轴1转动。于是输入轴1的大齿对双齿构件4的大齿有作用力，此作用力可分解为产生转矩的作用力和沿轴方向的作用力。与此同时，输入轴驱动双齿构件的转动，使有正弦或余弦齿形的动推齿13与静推齿14之间产生了类似凸轮机构的作用，静推齿13推动动推齿14带动双齿构件4克服弹簧5的压力沿轴向向上运动，直至双齿构件4的小齿插入输出轴套件9小齿部分的2/5-3/5后，动推齿13与静推齿14才完全脱离，此时输出轴8与输入轴1靠大齿与小齿压力角不同产生的轴向力紧密结合，可靠地传递动力。这样就完成了双齿单向传动离合器的启动过程。

[0036] 2、断开离合器过程

[0037] 断开前状态：双齿构件4与输出轴套件9小齿部分啮合，弹簧5处于压紧状态，动推齿13与静推齿14处于脱离状态。

[0038] 断开过程：输入轴1停止转动，并处于松弛状态。双齿构件4失去了啮合齿面对它的轴向作用力，在弹簧5推力的作用下向下运动，啮合的小齿部分脱离开，输出端可自由转动，动推齿13与静推齿14再次啮合。这样该单项离合器完成切断过程。