錐形面摩擦式超越離合器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種錐形面摩擦式超越離合器，屬于機械傳動基礎件。第一、第二中間環與可繞同一軸線旋轉的內環和外環之間，以增力傳動機構和錐形面摩擦副分別相配合連接，其突出的特征是：增力傳動機構和錐形面摩擦副都工作在自身不會自鎖的參數范圍內，增力傳動機構處于常嚙合狀態，錐形面摩擦副通過彈性預緊件施加初始壓力；當內環和外環之間出現不同方向的切向外部分力時，通過增力傳動機構的作用，使錐形面摩擦副產生滑動旋轉或保持靜止狀態，實現了超越離合器的超越功能和自鎖功能。本實用新型專利技術通過調整設計參數，還能方便地實現超越離合器的過載滑轉保護功能。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

錐形面摩擦式超越離合器
本技術涉及機械動力傳動領域中的超越離合器裝置，具體為錐形面摩擦式超越離合器，屬機械傳動中廣泛應用的基礎功能性組件。
技術介紹
現有的超越離合器技術，最廣泛使用的是利用斜面楔緊原理的滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器兩種。這兩種的主要缺陷有1、所有接觸為離散的高副接觸，楔緊時接觸應力非常大，導致承載能力很小，接觸副磨損快，壽命短。2、由于是離散接觸副，很容易出現離散件不能同步工作的情形，極易造成局部損壞而出現不能自鎖或死鎖的失效故障。3、 幾乎沒有磨損的自動補償能力。4、超越狀態的阻力大，效率不高。5、楔緊后需要較大的解楔力。6、溜滑角比較大。7、結構復雜，零部件數量多，對材料和制造的一致性要求都非常高， 成本高。8、由于離散件多，帶來高轉速工作特性差，特別是高轉速超越狀態，噪聲和磨損都很大。現有技術由于有以上缺陷，嚴重影響了超越離合器的應用范圍，可參見張濟政等著的《超越離合器的發展現狀及趨勢》(第三屆中日機械技術史國際學術會議文集，出版單位中國機械工程學會，出版時間20021028)—文。從該文的內容可以看出，國內學者和專家做了大量的改進探索和專利技術工作，取得了比較好的成就，但要達到比較理想的性能、結構、可靠性、成本和壽命等超越離合器的要求，還有很大的差距。文獻CN2175321Y公開了一種基于螺紋副和錐面摩擦副式的單向離合器，但沒有給出實現自鎖的條件。文獻CN2479288Y公開了一種基于斜槽軸銷和錐面摩擦副式的單向超越離合器， 該離合器除與文獻CN2175321Y有類似的缺點外，還存在承載能力低的缺陷。文獻CN 201747821 U和CN 101936346 A公開了一種“空間楔合式摩擦超越離合器”，正如文獻所述“依據全新技術原理設計”，一方面沒有在文獻中闡明“全新技術原理” 究竟是什么原理；另一方面，該文獻選擇了導向機構摩擦副本身自鎖的結構范圍，使超越離合器的結構設計、解鎖性能和承載能力的提升都受到很大的局限。
技術實現思路
本技術針對現有技術的上述缺陷，創造性地綜合應用多種現有的機械技術理論，設計出全新結構的錐形面摩擦式超越離合器，擬達到以下目的( I)克服已有設計的上述缺陷，大幅度提升超越離合器的各項性能指標。(2)通過調整設計參數的方法，能夠實現具有過載保護功能的超越離合器。(3)使超越離合器結構更加簡單，制造更加容易，成本更加低廉。為了達到上述目的，本技術采用以下技術方案一種錐形面摩擦式超越離合器，其包括兩個傳力的第一、第二中間環(或中間環組件)、一個工作摩擦副預緊彈性件(或預緊彈性組件)、一個內環(或內環組件)、一個外環(或外環組件);所述內環、外環、第一中間環和第二中間環具有共同的旋轉軸線；所述第一中間環和第二中間環都位于內環與外環之間；第一中間環和第二中間環與內環或外環的其中之一之間，都以錐形面相配合，分別形成至少一個可以軸向接觸和分離的第一工作摩擦副和第二工作摩擦副；第一中間環和第二中間環與其中另一之間，分別形成第一增力傳動機構和第二增力傳動機構，并以增力傳動機構相連接；所述的預緊彈性件，其一端設置在第一中間環或第二中間環上，使所有工作摩擦副在未工作時保持有滿足工作要求的彈性壓緊力；所述的第一、第二工作摩擦副具有共同的旋轉軸線，每個工作摩擦副相配合的兩個錐形面的錐頂角相同；對任意一個工作摩擦副的錐頂角，設該錐頂角的角度為〃，摩擦畐1J的摩擦系數為μ。，則必須滿足條件2arctan(y。)〈 (9彡180° ,公式中的arctan O表示反正切函數，該條件確保所述工作摩擦副自身不會自鎖；所述增力傳動機構中的至少一個，將所述中間環和與增力傳動機構相連接的所述內環或外環之間的相對轉動角度變換成軸向相對位置移動，設相對轉動角度為Φ時，產生的軸向相對位置移動距離為λ，該增力傳動機構的摩擦系數為U1，則必須滿足條件 arctan(d λ / φ) > arctan( μ 公式中的arctan()表示反正切函數,d表示微分,該條件確保該所述增力傳動機構自身不會自鎖；將所述的第一工作摩擦副和第二工作摩擦副換算為一個理論上的等效工作摩擦副，設所述內環與外環之間出現自鎖方向的切向外部分力SF1，通過所述增力傳動機構的作用，在所述等效工作摩擦副上產生的法向壓力為F2，等效工作摩擦副的當量摩擦系數為 μ，所述的超越離合器實現最大承載能力的設計條件為=ClFydF2 ( μ ;所述的超越離合器的超載滑轉保護的設計條件為=ClF1AlF2 > μ，公式中的d表示微分。上述條件共同構成了本技術的核心之一，就是由各自都不自鎖的機械結構共同作用，實現了超越離合器需要的單向自鎖功能，且本技術在整個承載能力范圍內，超越離合器在解鎖過程中，不會產生現有技術中由于具有單獨自鎖機構所必然帶來的附加的解鎖楔緊力，不僅使得解鎖輕松，還徹底消除了現有技術出現的不能解鎖的失效模式。本技術中，所述的增力傳動機構,可以由能將相對轉動轉換為軸向相對位置移動的各種常見機械傳動機構所構成，包含但不僅限于各種標準和不標準截面的螺紋副、 螺旋配合面、斜楔配合面、螺旋槽銷機構、端面凸輪傳動機構、斜撐桿傳動機構等。本技術中，所述的增力傳動機構，既能優化地設計為將不同方向的相對旋轉運動都轉換為軸向運動的結構形式，如螺紋副結構形式，也能簡化設計為只將一個方向的相對旋轉運動轉換為軸向運動的結構形式，如端面凸輪傳動機構等結構形式。所述增力傳動機構，由直接形成在所述中間環上的結構形狀與所述增力傳動機構相連接的所述內環或所述外環上直接形成的結構形狀直接相互嚙合構成，所述結構形狀， 可以是標準截面和不標準截面的螺紋、軸向螺旋面和軸向斜楔面中的任意一種結構形狀； 或者由直接形成在所述中間環上的結構形狀和直接形成在與所述增力傳動機構相連接的所述內環或所述外環上的結構形狀以及位于這兩個所述結構形狀之間的相關機械零件共同構成，可以是軸向螺旋槽銷結構、軸向斜撐桿結構、雙鋼球軸向楔緊結構、雙滾柱軸向楔緊結構和滾動螺紋結構之一；所述增力傳動機構，在轉換運動的同時，還將所述中間環與所述內環或外環之間的切向力分解，產生出相互間的軸向分力。本技術中，所述的增力傳動機構，包含直接相互嚙合的螺紋副、螺旋面、斜楔面、端面凸輪傳動結構形式，且相互嚙合的面分別直接形成在所述傳力中間環組件的端面、 內周面和外周面的一個表面上和所述內環或所述外環之一的軸向面、內周面和外周面的一個表面上。本技術中，所述超越離合器還包括有與所述內環和所述外環相連接的位置約束組件，用以約束所述內環和所述外環之間的徑向相對位置和軸向相對位置，如各種滾動軸承、滑動軸承、液壓軸承等。至少有一個位置約束組件與所述內環和所述外環相連接，用以約束或限制所述內環和所述外環之間的相對徑向位置和相對軸向位置；該位置約束組件既能直接設置在所述超越離合器的所述內環和所述外環之間，也能設置在與所述超越離合器的所述內環和所述外環相連接的外部機構零部件之間。更進一步地所述的同步構件，可以由分布于兩個中間環端面、內周面或外周面的相互嚙合的直齒或花鍵構成，也可以通過圓柱銷與分布于兩個中間環端面的孔相連接構成,還可以由分布于兩個中間環內周面或外周面的直齒或花鍵與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種錐形面摩擦式超越離合器，其包括：內環、外環、第一中間環、第二中間環和預緊彈性件；其特征在于：所述內環、外環、第一中間環和第二中間環具有共同的旋轉軸線；所述第一中間環和第二中間環都位于內環與外環之間；第一中間環和第二中間環與內環或外環的其中之一之間，都以錐形面相配合，分別形成至少一個可以軸向接觸和分離的第一工作摩擦副和第二工作摩擦副；第一中間環和第二中間環與其中另一之間，分別形成第一增力傳動機構和第二增力傳動機構，并以增力傳動機構相連接；所述的預緊彈性件，其一端設置在第一中間環或第二中間環上，使所有工作摩擦副在未工作時保持有滿足工作要求的彈性壓緊力；所述的第一、第二工作摩擦副具有共同的旋轉軸線，每個工作摩擦副相配合的兩個錐形面的錐頂角相同；對任意一個工作摩擦副的錐頂角，設該錐頂角的角度為θ，摩擦副的摩擦系數為μ0？，則必須滿足條件：2arctan(μ0)<θ≤180°，公式中的arctan()表示反正切函數，該條件確保所述工作摩擦副自身不會自鎖；所述增力傳動機構中的至少一個，將所述中間環和與增力傳動機構相連接的所述內環或外環之間的相對轉動角度變換成軸向相對位置移動，設相對轉動角度為φ時，產生的軸向相對位置移動距離為λ，該增力傳動機構的摩擦系數為μ1？，則必須滿足條件：arctan(dλ/dφ)＞arctan(μ1)，公式中的arctan()表示反正切函數，d表示微分，該條件確保該所述增力傳動機構自身不會自鎖；將所述的第一工作摩擦副和第二工作摩擦副換算為一個理論上的等效工作摩擦副，設所述內環與外環之間出現自鎖方向的切向外部分力為F1，通過所述增力傳動機構的作用，在所述等效工作摩擦副上產生的法向壓力為F2，等效工作摩擦副的當量摩擦系數為μ，所述的超越離合器實現最大承載能力的設計條件為：dF1/dF2≤μ;？所述的超越離合器的超載滑轉保護的設計條件為：dF1/dF2＞μ，公式中的d表示微分。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅俊，
申請(專利權)人：羅俊，
類型：實用新型
國別省市：