专利名称：一种棘轮式超越离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棘轮式超越离合器，其新型棘爪结构及其复位装置可以使这种超越离合器长期可靠地用于重载频繁啮合的工作状态，也可以用于长时间超越的工作状态。
背景技术：
中国发明专利CN91208227.5公开了一种惯性离心式棘轮，其中在棘轮的下面设有一个磁环。当齿轮转动的时候，棘爪在离心力的作用下径向向外张开从而与棘轮上的棘齿相啮合。根据该发明专利所公开的技术方案，由于作用于棘爪上使之径向向外摆动从而与棘轮上的棘齿相啮合的动力是离心力，所以当棘爪转动不灵活的时候，这种棘轮便不能够可靠地工作。
美国专利US5,205,386公开了一种带有棘爪保持装置的棘轮式超越离合器，其中在棘爪啮合端的径向外侧设有磁铁，当输出轴的转速超过希望值时，棘爪在离心力的作用下径向向外摆动，一旦其与对应的磁铁相接触，将被磁铁保持住。这种离合器依然是以弹簧力为动力驱动棘爪摆动与棘轮上的棘齿啮合，这种离合器只能用于长时间超越的工作状态。在重载频繁超越的时候，会对弹簧反复、频繁地加载，加速弹簧疲劳断裂，从而导致整个离合器不能够正常工作。另外，棘爪是依靠离心力、弹力和磁力的共同作用与棘齿啮合或脱开，离合器转速的不稳定、弹簧的疲劳和磁铁的磁力衰减都会影响离合器的长期正常工作。
中国发明专利ZL00254031.2公开了一种棘爪依靠磁力复位的棘轮式超越离合器。这种离合器适用于频繁啮合的工作状态，当用于长时间超越工作状态时，棘爪与棘齿需要频繁接触，易磨损而使部件损毁。该专利限定棘爪盘为内环，棘轮为外环，而在某些使用工况下，超越离合器必须采用以棘爪盘为外环的结构形式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有超越离合器技术的不足，提供一种使用新型棘爪结构及其复位装置的棘轮式超越离合器，提高超越离合器的使用性能。当这种离合器用于频繁啮合状态时，新型棘爪结构可以迅速复位，提高与棘齿的啮合精度；当离合器处于长时间超越状态时，棘爪和棘齿能完全脱开，避免磨损。这是一种工作性能更加可靠、适用范围更加广泛、使用寿命更长的棘轮式超越离合器。
本发明的目的是通过下述方案实现的。
本发明所涉及的棘轮式超越离合器，包括设置有棘齿的棘轮、设置有棘爪及其复位装置的棘爪盘，两者之间采用轴承支撑以保证棘轮和棘爪盘能够同轴转动，所述棘爪结构为一个整体结构，分为首部、轴部和尾部三个部分，棘爪首部包括具有接触面的接触端，棘爪轴部通过轴销可转动地安装在棘爪盘上，棘爪尾部与复位装置相对应设置以承受复位装置的作用力，所述棘爪结构俯视呈“”字形，所述棘爪结构首部接触端的宽度大于其轴部和尾部的宽度。
这种棘轮式超越离合器的特点在于其棘爪结构的首部、轴部和尾部俯视呈“”字形，首部包括具有接触面的接触端，其宽度大于棘爪轴部及尾部的宽度，这种结构优化了棘爪的受力状态，使得棘爪首部接触面受到的挤压应力和轴销的剪切应力处于相同水平。首部接触端的宽出部分还可以起到棘爪结构转动的限位作用，在棘爪与棘齿脱离啮合状态时，使棘爪结构的尾部不会与棘齿发生接触。
采用这种“”字形棘爪结构的棘轮式超越离合器，棘爪及其轴销的受力更加合理，与相同结构尺寸的其它类型超越离合器比较，这种离合器能够传递更大的扭矩；棘爪数目和棘齿数目互为素数，啮合时，每次轮流有一个棘爪与棘齿啮合，延长了离合器的使用寿命；通过改变棘爪和棘齿的数量和结构尺寸，就可以有效改变离合器的啮合精度(回止角)或传递扭矩；这种棘爪结构通过调整复位力和离心力的相互作用关系，达到与棘齿频繁啮合或长时间脱离的工作状态，使得离合器的运行更加稳定、可靠。
图1是本发明一种棘轮式超越离合器棘爪盘作为离合器外环、棘轮为内环的侧视图；图2是图1所示棘爪盘作为离合器外环的横剖面图；图3是棘爪盘作为离合器内环、棘轮为外环的侧视图；图4是图3所示棘爪盘作为离合器内环的横剖面图；图5是图1所示棘爪结构的侧视图；图6是图5所示棘爪结构的俯视图；图7是棘爪完全脱离棘齿的工作状态图。
具体实施例方式
按照图所示，本发明为一种棘轮式超越离合器，包括设置有多个棘齿7的棘轮1、安装着多个棘爪3的棘爪盘2，两者之间可以采用轴承15支撑，并保证棘轮1和棘爪盘2能够同轴转动。所述的棘爪3为一个整体结构，按照功能划分为首部9、开有轴孔12的轴部10和尾部11，所述的首部9包括具有接触面13的接触端8，接触端的宽度大于轴部10和尾部11的宽度，整体俯视如图6所示呈“”形。棘爪3通过轴销4可转动地支撑在棘爪盘2上，棘爪盘2与棘轮1同轴设置，棘爪3在复位装置的作用下能够恰当地与棘齿7啮合，复位装置可以利用磁铁的吸力或弹簧的拉力作用在棘爪3的尾部，使棘爪3的转动有利于与棘齿7的啮合。
棘轮3的复位装置可以根据需要，采用弹簧或磁铁，优选的实施方式是采用磁铁6使棘爪3复位，此时棘爪3应采用铁磁性材料，譬如钢铁。所述每个磁铁6最好镶嵌在安装套5内部并固定在棘爪盘2上，与所述棘爪3的尾部11相对但不接触，以使磁吸力最大为佳，所述安装套5采用不导磁材料制成。棘爪3经过热处理，提高接触面13和轴孔12的表面硬度，同时还要保证棘爪3的结构内部材料保持相应的韧性。
如图6所示，所述棘爪3的重心位置可以根据需要进行调整，当超越离合器用于频繁啮合工况时，棘爪3的重心位置应当使得离心力所产生的力矩小于复位装置的复位力矩，最好是力矩方向相同；当超越离合器用于长时间超越工况时，棘爪3的重心位置应当使得离心力所产生的力矩大于复位装置的复位力矩，且力矩方向相反。这样，超越离合器就可以根据不同的使用要求，依靠复位力和离心力的相互作用，使棘爪3灵活与棘齿啮合或脱开。
所述棘爪3的首部9、轴部10和尾部11俯视图呈“”字形，接触端8的宽度大于棘爪3其余部分的宽度，一方面，其宽出部分与棘爪盘2上的对应结构用于棘爪3转动的限位，保证棘爪3的尾部11不与棘齿7接触；另一方面，增加接触面13与棘齿7啮合时的接触面积，减小挤压应力，使得棘爪和轴销各个部位的应力水平相当，达到最优化的结构设计。在所述棘爪3上可以镶嵌有密度大于所述棘爪材料密度的物质，以调整棘爪3的结构重心位置。
为提高离合器的啮合精度，棘爪3的数目和棘齿7的数目互为素数。每次至少有一个棘爪与棘齿啮合传递扭矩。根据实际使用要求，通过改变棘爪3或棘齿7的数目和结构尺寸，有效改变离合器的啮合精度(回止角)或传递扭矩。当增加了棘爪3和棘齿7的数量时，棘爪3和棘齿7的结构尺寸相应减少，传递扭矩也降低；当减少了棘爪3和棘齿7的数量时，棘爪3和棘齿7的结构尺寸相应增大，传递扭矩也提高。
如图5所示棘爪结构的尾部与首部的夹角根据具体使用要求而有所不同，其目的是要使复位装置对棘爪尾部的作用力最大，且棘爪首部能够与棘齿灵活地啮合或脱开。当棘爪盘在内环时，夹角相对较小；当棘爪盘在外环时，夹角相对较大。
如图6所示棘爪3轴孔12的内表面可以设置导流槽14，以便于轴销的润滑，最大程度地减少磨损。轴孔12与轴销4的配合间隙应尽量减小棘爪3在啮合时对轴销4的冲击，同时应保证棘爪3的转动灵活。
作为本发明的一种实施方式如图1所示棘轮1设置在内部，棘爪盘2设置在所述棘轮1的外部，这种结构适用于类似燃气轮机启动的工况，棘轮与启动器的驱动轴相连，棘爪盘与燃气轮机从动轴相连。在启动器的作用下，燃气轮机启动并达到一定转速后，离合器的棘爪在离心力的作用下保持与棘齿的脱离状态，避免棘爪与棘齿的频繁啮合而导致磨损。
作为本发明的另一种实施方式如图3所示棘轮1设置在外部，棘爪盘2设置在所述棘轮1的内部，这种结构适用于类似抽油机频繁啮合的工况，棘轮与皮带轮相连，棘爪盘与电机驱动轴相连。棘爪数目和棘齿数目互为素数，啮合时，每次轮流有一个棘爪与棘齿啮合，延长了离合器的使用寿命。
图7为棘爪完全脱离棘齿的工作状态，此时棘爪尾部不能与棘齿接触。
权利要求
1.一种棘轮式超越离合器，包括设置有棘齿的棘轮、设置有棘爪及其复位装置的棘爪盘，两者之间采用轴承支撑以保证棘轮和棘爪盘能够同轴转动，所述棘爪结构为一个整体结构，分为首部、轴部和尾部三个部分，棘爪首部包括具有接触面的接触端，棘爪轴部通过轴销可转动地安装在棘爪盘上，棘爪尾部与复位装置相对应设置以承受复位装置的作用力，其特征在于所述棘爪结构俯视呈“T”字形，所述棘爪结构首部接触端的宽度大于其轴部和尾部的宽度。
2.根据权利要求1所述的棘轮式超越离合器，其特征在于棘爪的数目与棘齿的数目互为素数，在所述棘爪上镶嵌有密度大于所述棘爪材料密度的物质，以调整棘爪结构的重心位置。
3.根据权利要求1所述的棘轮式超越离合器，其特征在于所述的棘爪复位装置采用固定在棘爪盘上的磁铁，与所述棘爪尾部相对应以使得磁铁对棘爪尾部的磁力最大，且在正常工作状态下不能与棘爪尾部接触。
4.根据权利要求3所述的棘轮式超越离合器，其特征在于所述磁铁设置在由不导磁材料制成的安装套中，两者共同固定在棘爪盘上。
5.根据权利要求1或2所述的棘轮式超越离合器，其特征在于所述的棘轮作为内环结构设置在离合器内部，棘爪盘作为外环结构设置在所述棘轮的外部，两者以同轴转动。
6.根据权利要求1或2所述的棘轮式超越离合器，其特征在于所述的棘轮作为外环结构设置在离合器外部，棘爪盘作为内环结构设置在所述棘轮的内部，两者以同轴转动。
全文摘要
本发明公开了一种棘轮式超越离合器，包括设置有棘齿的棘轮、设置有棘爪及其复位装置的棘爪盘，两者之间采用轴承支撑以保证棘轮和棘爪盘能够同轴转动，所述棘爪结构为一个整体结构，分为首部、轴部和尾部三个部分，棘爪首部包括具有接触面的接触端，棘爪轴部通过轴销可转动地安装在棘爪盘上，棘爪尾部与复位装置相对应设置以承受复位装置的作用力，所述棘爪结构俯视呈“Ｔ”字形，所述棘爪结构首部接触端的宽度大于其轴部和尾部的宽度。当这种离合器用于频繁啮合状态时，新型棘爪结构可以迅速复位，提高与棘齿的啮合精度；当离合器处于长时间超越状态时，棘爪和棘齿能完全脱开，避免磨损。
文档编号F16D41/00GK1760563SQ20041007231
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月12日 优先权日2004年10月12日
发明者金锋, 邓克贤, 何建军, 庞仁 申请人:何建军