空间斜撑式超越离合器、联轴器、铰链和传动轮的制作方法
【专利摘要】本发明之空间斜撑式超越离合器的特征在于，其一组斜撑子是分别轴向地斜撑在一环状空间的两个相互面对的内壁面上，所形成的斜撑机构是一个空间机构。而该环状空间由形成有轴向力封闭式周向凹槽的凹槽环，以及位于该周向凹槽中的用于承受轴向夹紧力的盘形承力环共同限定。本发明的特点在于，可具有球面斜撑子的完全面接触变型，可没有同轴度的要求，可按需增大摩擦角，可绝对消除斜撑子翻转的可能，线接触型的斜撑摩擦副不受斜撑子工作姿态的影响，超越／空转时的摩擦阻力更小且与离心力无关。因而，相对现有技术，本发明显著地倍增了工作转矩、转速、可靠性和使用寿命，同时，还显著降低了制作和使用的成本，实现了工作的静音化。
【专利说明】空间斜撑式超越离合器、联轴器、铰链和传动轮
[0001]相关申请
[0002]本申请要求本 申请人:提出的中国专利申请201320097392.9的优先权，该在先专利申请的全部内容通过引用结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及机械传动领域中的一种离合装置，包含该离合装置的诸如联轴器、制动器、逆止器、差速器、单向传动装置、不可逆传动装置、摩擦传动轮、无级定位自锁的铰链/转轴、座椅调角器、座椅升降装置、扳手和螺丝刀之类的摩擦传动和/或制动装置，以及，为该类摩擦传动和/或制动装置提供轴向接合力的自动加压机构，特别涉及一种摩擦类的超越离合器。
【背景技术】[0004]公知地，现有技术中的斜撑式超越离合器(其圆周滑道的径向高度恒定，无任何楔形区间或空间，传动机理是两斜撑摩擦副的同时自锁而绝非空间受挤压的楔合，但在国内常被误称为楔块式超越离合器)具有如下技术缺陷。即，因空转阻力转矩敏感于离心力而致使工作转速和使用寿命均较低；因斜撑子的自转轴线难以平行于离合器的回转轴线而增加了结构复杂程度和制作成本，例如，常需设置精密的辅助机构；因实际斜撑角太小例如难以超过5.4°而致使斜撑力过大但传动能力却不够大，同时还致使斜撑子容易翻转失效，在导致其对同轴度要求近乎苛刻之际，更降低了其工作可靠性。
[0005]几何参数上，当斜撑角约为4°之际，斜撑子的斜撑长度仅仅比其所处均匀滑道的径向高度大了不过约0.25% (5°时为I / C0S5° -1 ^ 0.38% )，相对于一般径向高度例如IOmm的滑道，该斜撑长度所对应的基本尺寸仅为约10.025mm。显然，具有该相差无几的基本尺寸的斜撑子的制作公差和分组装配等，自然变得极为严苛和麻烦，同时，斜撑子也更易磨损失效和因弹性变形而翻转。毕竟，在离心力的持续作用下，磨损掉对应于0.025_的材料厚度或斜撑变形量上限高度/数值，并不需要多长的时间。而且，在高强斜撑力的作用下，常常呈完全中空状的内、外环的受力部位的径向变形量，也不难超过该变形量上限数值。
[0006]另外，公知的摩擦类联轴器、铰链和传动轮，多存在可摩擦打滑的缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明致力于消除、克服或至少减轻现有技术存在的上述不足。
[0008]本发明要解决的技术问题是提供一种具有更高工作转速、更长工作寿命、更高工作可靠性、可显著降低同轴度要求的空间斜撑式超越离合器。
[0009]本发明要解决的另一技术问题是，提供一种依靠摩擦力传递转矩的空间斜撑式联轴器，其具有结构破坏前绝不打滑的传动特性。
[0010]本发明要解决的再一技术问题是，提供一种依靠摩擦力实现止转目的且可无级定位自锁的空间斜撑式铰链，其具有结构破坏前绝不滑转的定位特性。
[0011]本发明要解决的最后一个技术问题是，提供一种依靠摩擦力传递转矩的空间斜撑式传动轮，其具有结构破坏前绝不打滑的传动特性。
[0012]为解决上述技术问题，本发明之空间斜撑式超越离合器包括，绕一轴线回转并至少用以提供轴向封闭功能的至少一个凹槽环，其同轴线地形成有一个至少大致半周的周向凹槽；绕所述轴线回转并至少用于承受轴向双侧压力的承力环，其至少部分地且可转动地位于所述周向凹槽中；设置在周向凹槽中且最少为一个的至少一组斜撑子，其均具有两个承力面并以朝同一圆周方向倾斜的方式位于承力环的至少一个轴向端；以及，至少一个预紧弹簧，其至少间接地连接至同一组的每一个斜撑子，以致使该一组斜撑子轴向上至少间接地分别持续抵触相连至上述周向凹槽的一壁面以及承力环的内端表面，并同时致使该承力环持续地抵触至周向凹槽的另一壁面，以形成直接传递摩擦转矩的回转式传力摩擦机构F2 ;其中，在向同一圆柱面的径向投影中，上述斜撑子的斜撑力的作用线与所述轴线之间的夹角，称为斜撑角且大于零，但小于等于转矩传递路径中的经由斜撑子的那一个分支路径中的所有相关摩擦机构的当量摩擦系数，所分别对应的各摩擦角中的最小的那一个。
[0013]优选地，承力环的径向外侧设置有环形端面凸缘，该凸缘轴向延伸至斜撑子的径向外侧，以外径向地限制斜撑子的几何位置。
[0014]可选地，凹槽环是环状袋形构件，其设置有绕上述轴线回转的内周面，位于该内周面上的大致半周的周向凹槽，以及由该袋形构件的外周面连通至该周向凹槽的入口。
[0015]为确保解锁/分离转矩恒等于零，上述夹角的最小值不再是大于零，而是大于等于传力摩擦机构F2的传力摩擦副的当量摩擦系数所对应的摩擦角P2。
[0016]可选地，斜撑子是柱状构件，其两个承力面由同一平面上的曲率中心不相重合的两段外凸型曲线沿同一直线方向延伸而成。
[0017]最佳地，斜撑子是通过紧固和非紧固方式之一相连接的组合构件，其中的两个组成构件包括有球冠。
[0018]可选地，滑靴环的摩擦面与周向凹槽的上述一壁面或承力环的内端表面所构成的回转式牵引摩擦机构F1，具有多摩擦片式摩擦副，其包括有与滑靴环以及周向凹槽分别不可旋转相连且数量上均最少为一个的轴向交错排列的两组摩擦片。
[0019]可选地，上述牵弓I摩擦机构Fl，也可具有截锥面型摩擦副。
[0020]更佳地，还可包括直接传递转矩的嵌合机构，其相互嵌合的至少一对凸起和凹槽分别设置在承力环与拨爪环双方相对的环形端面上，同时，嵌合机构在两个圆周方向上的周向自由度，分别大于拨爪与两个解锁凸起在相同圆周方向上的周向间隙。
[0021]可选地，传力摩擦机构F2也可具有多摩擦片式摩擦副，其数量上均最少为一个且轴向交错排列的两组摩擦片，不可旋转地分别连接至承力环和周向凹槽。
[0022]可选地，还包括至少一个离心机构，该离心机构包括离心构件和离心力作用面，离心构件和离心力作用面分别设置在滑靴环和承力环上。
[0023]为解决上述另一技术问题，本发明之空间斜撑式联轴器，包括上述的空间斜撑式超越离合器，且斜撑子为倾斜方向互反的两组，滑靴环为径向上可转动地相互套接的两个。
[0024]为解决上述又一技术问题，本发明之可无级定位自锁的空间斜撑式铰链，包括上述的空间斜撑式联轴器，不可旋转地设置在周向凹槽中的衬环，以及绕所述轴线设置的无级支撑机构，该机构设置在限力件和衬环之间，以轴向上无级移动该衬环的方式，建立限力件与承力环、斜撑子以及滑靴环之间的轴向力封闭式抵触连接。
[0025]为解决上述再一技术问题，本发明之空间斜撑式摩擦传动轮包括，绕一轴线回转并具有轴向封闭功能的外径向凹槽环，该凹槽环是一个形成有绕所述轴线回转的外径向周向凹槽的组合构件，其用于限定出周向凹槽的设置有外凸缘的轴状限力件与设置有回转型壁面的限力环不可旋转地相连接，其固定件固定地连接至限力件的远离外凸缘的外周面上，以轴向限制限力环远离外凸缘的趋势；设置在周向凹槽中且数量上最少各为一个的至少两组斜撑子，该两组斜撑子均具有两个球冠状承力面并以圆周倾斜方向互反的方式抵触至周向凹槽的同一壁面；可转动地设置在周向凹槽中的至少一个滑靴环，其轴向内端面抵触至两组斜撑子的同一轴向端的承力面，其轴向外端外环侧设置有回转型摩擦面；以及，与两组斜撑子的承力面抵触相连的上述一壁面和内端面上，均互补地设置有数量相同的两组球冠状凹穴，用以对应地收纳两组斜撑子的相应承力面；当作用于滑靴环的轴向外端的摩擦力致使滑靴环通过两组斜撑子抵触至周向凹槽的上述同一壁面时，两组斜撑子的斜撑力的作用线在同一圆柱面的径向投影中与轴线之间所分别形成的两组夹角，即为两组斜撑角且均大于零，但又均分别小于等于经由各自对应的一组所述斜撑子的转矩传递分支路径中的所有相关摩擦机构的当量摩擦系数所分别对应的各摩擦角中的最小的那一个。
[0026]本发明的更多的改进方案，由【具体实施方式】部分给出。
[0027]相对现有技术，依据本发明的空间斜撑式超越离合器，因其斜撑子的支撑面或为垂至于回转轴线的平面，或为凹穴状的球冠，从而具有了更高的工作转矩、工作转速和工作可靠性，以及更强的耐磨性和更长的使用寿命等优点。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是根据本发明的具有线摩擦副的超越离合器的轴向剖面示意图。
[0029]图2是图1视图中的凹槽环的左视图。
[0030]图3是图1视图中的一组斜撑子的左视图。
[0031 ]图4是图1视图中的预紧弹簧的左视图。
[0032]图5是根据本发明的具有衬环和线摩擦副的超越离合器的轴向剖面示意图。
[0033]图6是根据本发明的具有面摩擦副的超越离合器的轴向剖面示意图。
[0034]图7是图6视图中的承力环的左视图。
[0035]图8是根据本发明的多摩擦片式超越离合器的轴向剖面示意图。
[0036]图9是图8视图中的一个凹槽半环旋转90°角后的左视图。
[0037]图10是根据本发明的截锥式超越离合器的轴向剖面示意图。
[0038]图11是根据本发明的双联型超越离合器的轴向剖面示意图。
[0039]图12是根据本发明的双向不可逆传动装置的轴向剖面示意图。
[0040]图13是图12视图中的拔爪环和两个滑靴环的位置关系的左视示意图。
[0041]图14是图12中与拨爪相关的各构件的齿廓，向同一外圆柱面径向投影的局部展开示意图；双点画线部分，是左视图12时其对中凹槽的展平示意图。
[0042]图15是根据本发明的联轴器的轴向剖面示意图。[0043]图16是根据本发明的具有单一外壳的铰链的轴向剖面示意图。
[0044]图17是根据本发明的具有组合外壳的铰链的轴向剖面示意图。
[0045]图18是根据本发明的多绳传动轮的轴向剖面示意图。
[0046]图19、20是两种球面型斜撑子的侧向示意图。
[0047]图21是图1中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的局部展开图。
[0048]图22是图6中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的局部展开图。
【具体实施方式】
[0049]必要说明:为简洁明了，本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现或有变型时给予必要的说明。同样，也不重复说明相同或相似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。
[0050]实施例一:具有柱面斜撑子的空间斜撑式超越离合器Cl
[0051]显然，由于仍然是基于摩擦自锁的斜撑机理而构成和工作的传动机构，因此，根据本发明的空间斜撑式超越离合器，同样包括最基本的四种构件。即，用于分别对外直接耦合并传递转矩的两个环状构件，在该两个环状构件之间传递转矩且数量上至少为一个的一组斜撑子，以及，致使该一组斜撑子的轴向两端均持续地处于摩擦抵触状态的预紧弹簧。
[0052]具体地，参见图1?4、21示出的空间斜撑式超越离合器Cl。作为本发明的最简实施例，超越离合器Cl包括绕轴线X形成并具有轴向力封闭功能的凹槽环80。该凹槽环80最佳地是一个环状袋形构件，其绕轴线X形成的内周面82的轴向中部，同轴线地设置有最佳地为平面型的盘形环状周向凹槽92。该周向凹槽92的约半周的内表面，最佳地沿两相互平行或相互远离的切线方向H和H'，延伸至凹槽环80的外周面，并形成矩形横截面状入口 88。周向凹槽92的圆柱状内表面94，因而延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面，并形成两个至少相互平行的周向壁面95。于是，周向上依次可滑转地设置在承力环60内端表面72上的一组斜撑子50等，便可沿图2中空心箭头所指方向，随同承力环60一道经入口 88直接纳入周向凹槽92，并被轴向可滑转地穿过凹槽环80并延伸至承力环60内孔中未示出的传动轴，径向定位在轴线X上。
[0053]另外，为增强凹槽环80的环状端部84和/或86的轴向刚度，该两个环状端部的内径侧，可最佳地设置一个如图1所示的环形端面凸缘89。
[0054]如上所述，绕轴线X可滑转地设置在周向凹槽92内的承力环60，包括承受轴向夹紧力且最佳地呈平盘状的基体环70，位于基体环70外径侧的环形端面凸缘66，以及，位于基体环70内径侧且内周面上设置有诸如花键齿面或传力特征曲面68的管状基体64。基体环70的端平面型传力摩擦面74，直接抵触至周向凹槽92的一个壁面98，最佳地形成一个具有绕X轴回转的完全面接触式传力摩擦副的传力摩擦机构F2，以直接传递摩擦转矩。基体环70的垂至于轴线X的内端表面72，与周向凹槽92的另一个壁面96，以及管状基体64的外周面和环形端面凸缘66的内周面，共同限定出一个绕轴线X回转的平盘形环状空间。数量上最少为一个且总体上呈柱状的一组斜撑子50，以自身轴线至少呈大致放射状的姿态，周向均布并被径向限制在该环状空间内。[0055]应该指出的是，本申请“直接传递摩擦转矩”的含义是指，转矩在两构件间的传递路径仅经过一个摩擦机构，而不经过任何第二个其它机构，其与该摩擦机构所具有的摩擦面/片的数量没有任何关系。
[0056]参见图3、4、21，斜撑子50实际上是由曲率中心不重合的两段外凸型曲线和两段连接线所围成的平面封闭图形，沿该平面的法线延伸一个不大于上述环状空间的径向高度所得到的柱状构件。其中，两段外凸的曲线沿所述法线方向延伸成两个相互平行的柱面型承力面52和54，两段连接线同步地延伸成两个侧面55。最佳地，该两个承力面52和54分别是两个圆柱面的一部分。两个侧面55最佳地变型为内径向地相互逐渐靠近成V形横截面的平面，并以致使任意两个相邻的侧面55之间具有均匀的周向间隙ε为最佳。
[0057]继续参见图3、4、21，预紧弹簧100是一个位于径向平面内的呈封闭环状的蛇形钢丝弹簧，其包括一组内周节段102，外周节段104和径向段106，以及，由它们所限定的开口状内径向凹口 107和外径向凹口 108。制作时，该弹簧的两个端头，被最佳地焊接在一起或用其它手段固定在一起。
[0058]设置上，上述构件具有这样的效果。即，一方面，斜撑子50的承力面52和54以同时形成两组不可打滑的线接触型斜撑摩擦副的方式，分别刚性地抵触至其支撑面也就是壁面96和内端表面72上，其间的与斜撑力的指向所重合的直线/平面，亦即连接在直线状抵触部位T1与T2之间的斜 撑面/线S，也称斜撑长度S，与轴线X或者壁面96和/或内端表面72的法线形成一个夹角。如图21所示，该夹角在回转圆柱面上的径向投影即为斜撑角Ψ，其取值区间是，O < Ψ ≤ Pmin。其中，Pmin是所有各组斜撑摩擦副的当量或平均摩擦系数例如μ?和μ Τ2所分别对应的摩擦角中的较小的那一个。
[0059]另一方面，当一组斜撑子50a和50b分别对应地纳入一组内、外径向凹口 107和108中，分别设置在斜撑子50a和50b的径向内、外侧端面上的周向贯通式直线凹槽56和58，可以完整地收纳对应的内、外周节段102和104，并致使预紧弹簧100处于相应的弹性变形状态。于是，预紧弹簧100可以通过内周节段102与直线凹槽56内壁，以及外周节段104与直线凹槽58内壁的扭转性持续抵触，致使一组斜撑子50a和50b以相同的自转方式，例如，以图21所示的逆时针自转方向，轴向上持续地分别抵触至壁面96和内端表面72。同时，周向间隙ε应最佳地大到可以间隙地收容径向段106的程度。
[0060]装配时，先将斜撑子50、预紧弹簧100和承力环60装配成一个组件，再以致使所有斜撑子50相对承力环60朝所需的同一圆周方向倾斜或倾倒的姿势，例如，朝图21中箭头P所指的方向，由入口 88径向地一起置入周向凹槽92。当然，边转动边置入方法会更好，例如，朝左视图1时的顺时针方向转动，亦即朝图21中箭头R所指方向转动。
[0061]超越离合器Cl的工作过程非常简单。即，当承力环60开始持续地具有沿图21中箭头P所指方向相对凹槽环80转动的趋势的初始瞬间，弹性预紧状态中的斜撑子50将以公知的方式，即刻刚性地斜撑在壁面96和内端表面72上，在致使两组线接触型斜撑摩擦副绝对自锁之际，还以形成轴向力封闭式抵触连接的方式，致使传力摩擦面74与壁面98之间的回转式传力摩擦机构F2，也同步地进入摩擦自锁的静摩擦状态。从而致使承力环60、凹槽环80和一组斜撑子50以摩擦自锁的接合方式，连接或接合成一个转动整体。
[0062]于是，由承力环60内孔中的传动轴传入的驱动转矩Μ。，分成经由斜撑子50传递的斜撑式摩擦转矩M1,以及经由传力摩擦机构F2直接传递的摩擦转矩M2,分别传递给凹槽环80，再经凹槽环80内、外周面或端面上公知的传力特征曲面93(未示出)，传递给未示出的其它构件。其中，Mtl = M1+M2。显然，源自自激励效应的上述胀紧式斜撑力、轴向夹紧力和各摩擦力的大小，均完全自适应地正比于M1,也就是作为自激励动力源头的M0,而且,转矩也可按相反路径传递，却不会产生任何实质差别。
[0063]之后，在承力环60开始持续地具有沿图21中箭头R所指方向相对凹槽环80转动的趋势的初始瞬间，也就是自激励的源头转矩实质撤除之际，无论是自然的惯性分离还是被动力驱动所致，自激励效应都将即刻消失。亦即，一组斜撑子50的斜撑作用，都将以公知的方式同步消失或被解除。所有传力用摩擦副上的正压力，将随着所述斜撑作用的消失而一同消失，斜撑摩擦副和传力摩擦机构F2将即刻同步地解除摩擦自锁状态并转入非自锁的可滑转状态。于是，超越离合器Cl结束接合并开始超越转动，其承力环60随即相对凹槽环80沿R方向摩擦滑转，一组斜撑子50则转入随机的摩擦滑转工况。
[0064]至此，本领域的技术人员不难发现，虽然都是基于摩擦自锁的斜撑机理而构成和工作，虽然斜撑关系或斜撑式抵触连接都发生在绕轴线X回转的环状空间内，但超越离合器Cl与现有技术最关键和最本质的不同之处在于，现有技术中的斜撑子是分别大致径向地斜撑在该环状空间的内、外两个圆柱面上，所形成的斜撑机构是一个平面机构，而根据本发明的超越离合器Cl中的斜撑子50，则是分别大致轴向地斜撑在该环状空间的两个轴向壁面上，所形成的斜撑机构是一个空间机构。
[0065]具体地，相较现有技术，依据本发明的空间斜撑式超越离合器Cl的区别特征在于:两个斜撑角完全相等；作为被斜撑的环形壁面96和内端表面72，均为曲率半径等于无穷大且法线绝对不垂至于轴线X的平面；直线状的斜撑摩擦副能否自锁，与斜撑子50所处径向位置无关，与其是否沿径向延伸无关；斜撑摩擦副以及传力摩擦机构F2的传力摩擦副的正压力，与工作转速及离心力绝对无关；以及，具有直接传递转矩的回转式传力摩擦机构F2。因此，相较现有技术 ，超越离合器Cl至少具有如下所述的有益效果。
[0066]第一，至少大约倍增的传动能力。显然地，同等条件下，斜撑路径中的最小斜撑角的增大直接提升了可传递的斜撑式摩擦转矩M1，而传力摩擦机构F2传递的转矩M2又约等于M1,因此，M0 ^ 2M10而如果将传力摩擦机构F2和/或牵引摩擦机构Fl设置成具有多摩擦片的结构型式，参见图8，传动能力的增长倍数还可更高。同时也意味着，具有同等传动能力的本发明可至少成倍地降低其斜撑力及接触应力强度。
[0067]第二，更高的工作转速和使用寿命一因摩擦力与离心力无关。同等条件下，超越转动时的空转摩擦阻力和磨损更小且几乎恒久不变。
[0068]第三，更小的溜滑角。显然，凹槽环80的对应于U形内表面94的环形连接段的轴向刚度，要远远大于现有技术的中空式内、外环的径向刚度。亦即，传动状态中凹槽环80的轴向变形量相较现有技术的径向变形量将远远为小。因此，离合器的溜滑角将显著小于现有技术的约7°，并可因此扩大使用范围。例如，可用于脉动式无级变速器中，以传递相较更高的转矩和适用于更高转速。
[0069]第四，单个斜撑子更不易翻转失效，工作可靠性更高。一方面，相对于现有技术的中空式管状圆环，以U形内表面94所对应的环形段承受轴向拉力的凹槽环80，必然具有相较更强的抗变形能力，也就是更高的刚度。而且，相较平直的悬臂梁，抗弯力中包括圆周向拉应力的环状端部84的轴向刚度也将显著为高。另一方面，相对于同等的当量摩擦系数和同等的斜撑空间垂直跨度，平面状被斜撑表面相较曲面状被斜撑表面，当然具有更长的斜撑距离/长度，以及更高的斜撑变形量上限。
[0070]例如，假定斜撑空间垂直跨度仍为10_，最大斜撑角为5°，内环外径为84_的现有技术，其斜撑长度/斜撑线S便只有10.0308mm，亦即理论上确保斜撑子50不翻转的斜撑变形量上限是0.0308mm。而本实施例中，该对应的斜撑长度/斜撑线S是10.0382mm,对应的变形量上限是0.0382mm，增长了 24%。
[0071]第五，全寿命周期内，同轴度从此不再是个问题。显然，依据本发明的超越离合器，其对制造和使用安装时的同轴度要求不再苛刻，一般即可，而且还不受径向力和轴承精度的影响，甚至不再必需配置径向定位用的轴承便可正常工作。因而，显著地降低了制作和使用成本，以及使用时对安装精度的要求。
[0072]实际上，因斜撑子50可自适应于所遇到的任意装配精度或偏心度，该同轴度在例如用作逆止器时甚至可以是没有要求的，只要能够保证斜撑子50不抵触至周向凹槽92的U形内表面94即可。因此，该特征将致使斜撑式超越离合器的工况和寿命得以显著改善，降低使用时的安装和维护要求，必将显著扩展其应用领域和寿命。例如，用作车辆电起动系统中的单向器时，用作车辆的例如发电机的单向皮带轮时，以及，用作减速器高速轴端的逆止器时。
[0073]第六，对预紧弹簧100或者保持架的制作和装配要求不再苛刻。如上所述，只要能保证斜撑子50的柱状承力面52和54分别抵触至壁面96和内端表面72，斜撑摩擦副就必然是完整的和线接触型的，只要线接触斜撑摩擦副的接触线T1或T2不重合于其自身绕轴线X的回转圆的切线方向，承力环60与凹槽环80之间的相对转动，就一定能够致使斜撑子50自适应转动并建立起摩擦自锁的斜撑关系。也就是说，斜撑子50具有自适应的纠偏能力或自归正能力，工作中的可靠性将显著提高，不可能出现现有技术中的单个斜撑子因姿态改变而只能局部地建立起斜撑关系的情况。
[0074]例如，当现有技术中的斜撑子的自转轴线不平行于轴线X之际，该斜撑子将通过其轴向两端与外环内周面的抵触，以及其轴向中部与内环外周面的抵触，建立起三点式的径向斜撑关系。显然，这样的斜撑摩擦副是不完全的线接触型，极易因应力过大而损坏相关表面。但是，假定此时的内外环的半径增至无穷大，该径向斜撑式抵触连接便可由三点式转化为本申请的完全线接触型。
[0075]无庸置疑，与现有技术一样，设置预紧弹簧100的目的，就是致使斜撑子50持续地具有绕自身转轴自转的趋势，以使其承力面52和54可以持续地分别抵触至壁面96和内端表面72。因此，只要能够达成该设置目的，其可以是包括橡胶和塑料的任意材质的弹性元件，可以具有任意的几何形状、数量以及设置位置和设置方式等。
[0076]当然，为保证所有斜撑子50始终处于理想的工作位置，也可参照现有技术设置一个公知的环状保持架。例如，均布有分别对应地收纳每个斜撑子50的一组径向延伸孔的环状弹簧片。甚至，该保持架的功能也可通过在承力环60上设置圆柱型凹槽的更简单方式提供。即，参照现有技术，在内端表面72上呈放射状地设置一组分别对应地收纳各个斜撑子50，并与其承力面54具有互补式构造的例如部分圆柱型凹槽面的凹穴。这样，两者之间的摩擦角Pt2将扩大至接近90°，Pmin便只能等于斜撑子50与壁面96之间的必然较小的摩擦角Pi。[0077]容易想到，在实施例一中，外径向地限制一组斜撑子50的环形端面凸缘66，除可以变型为一个独立于承力环60的单独设置的圆环外，其本身也不是必需的，其径向限制作用，完全可以由一个具体为封闭环状的螺旋拉簧式预紧弹簧100提供。届时，该预紧弹簧100贯穿地设置在每一个斜撑子50的径向外侧的直线凹槽58中，而所有斜撑子50都应该是图1、3中所示的斜撑子50b。
[0078]稍加分析便不难发现，现有技术实质上就是本发明的一个变型特例。因为，超越离合器Cl实际上也是本发明的下述变型的一个特例。即，该变型的壁面96和内端表面72分别是具有相等半锥顶角β的截锥型回转面，壁面98和传力摩擦面74则分别是具有相等半锥顶角α的截锥面，参见图10。其中，0°≤β≤180°，0°≤α≤180°，斜撑子50的两个承力面52和54可以不再具有径向上均一的斜撑长度S，凹槽环80最佳地是如后所述的轴向对接式组合构件。因此，超越离合器Cl显然是该变型在β = α = 90°时的特例，而现有技术显然是该变型在β和α分别等于0°和180°时的特例，届时，斜撑力的轴向分力等于零而不再需要环状端部84或86，凹槽环80便变型为圆柱状管形内环或外环。
[0079]应顺便指出的是，只要能够实现轴向的互补式贴合或抵触，本发明的例如传力摩擦机构F2以及后续说明中的牵引摩擦机构Fl中的所有面接触型回转摩擦面或摩擦副，均可基于任意走向的任意曲线/母线绕轴线X回转而成，并可以是设置有用以散热或排除液体或气体的具有任意面积占比的沟槽的非连续表面。当然，呈截锥面摩擦副时，上述β和α应最佳地避免落入各自对应的摩擦副的摩擦角内，以免出现轴向上的摩擦自锁。此为常识，不再详述。
[0080]还应该指出的是，在忽略弹性预紧力之际，超越离合器Cl所需的最小解锁转矩仏相对Mtl的比值ω为，
【权利要求】
1.一种空间斜撑式超越离合器，包括: 绕一轴线回转并至少用于提供轴向封闭功能的至少一个凹槽环，其形成有绕所述轴线回转的至少大致半周的周向凹槽； 绕所述轴线回转并至少用于承受轴向双侧压力的承力环，其至少部分地且可转动地设置于所述周向凹槽中； 设置在所述周向凹槽中且最少为一个的至少一组斜撑子，其均具有两个承力面并以朝同一圆周方向倾斜的方式位于所述承力环的至少一个轴向端；以及， 至少一个预紧弹簧，其至少间接地连接至同一组的每一个所述斜撑子，以致使所述一组斜撑子轴向上至少间接地分别持续抵触至所述周向凹槽的一壁面以及所述承力环的内端表面，并同时致使所述承力环持续地抵触至所述周向凹槽的另一壁面，并形成直接传递摩擦转矩的回转式传力摩擦机构F2 ； 其中，在向同一圆柱面的径向投影中，所述斜撑子的斜撑力的作用线与所述轴线之间的夹角，称为斜撑角且大于零，但小于等于转矩传递路径中的经由所述斜撑子的那一个分支路径中的所有相关摩擦机构的当量摩擦系数，所分别对应的各摩擦角中的最小的那一个。
2.按权利要求1所述的超越离合器，其特征在于: 还包括至少一个用于封闭轴向斜撑力的限力件；以及 所述凹槽环是轴向力封闭式组合构件，其中的限定出所述周向凹槽的两个构件至少通过不可旋转的方式相连接，该两个构件中的至少一个是所述限力件。
3.按权利要求2所述的超越离合器，其特征在于:所述限力件包括一个杯形件，以及，借助紧固连接方式轴向紧固至·该杯形件的杯口的一个封口件，该二构件的至少之一设置有中心圆孔。
4.按权利要求2所述的超越离合器，其特征在于:所述组合构件包括径向上至少大致对称的两个凹槽半环和至少一个环形箍，该两个凹槽半环的形状具有这样的组合效果，即，二者径向对接所构成的组合构件，设置有绕所述轴线的中心圆孔以及位于该中心圆孔内周面上的绕所述轴线的所述周向凹槽；所述环形箍设置在所述组合构件的中部或外端部的外周面上，以固定所述组合构件。
5.按权利要求1~4任一项所述的超越离合器，其特征在于: 所述斜撑子的两个所述承力面均为曲率中心不相重合的球冠； 还包括可转动地设置在所述周向凹槽中的至少一个滑靴环，其轴向内端面抵触至所述一组斜撑子的同一轴向端的所述承力面，其轴向外侧的摩擦面抵触至所述周向凹槽的所述一壁面或所述承力环的所述内端表面； 与所述一组斜撑子的所述承力面轴向抵触相连的表面上，均互补地设置有数量相同的各一组球冠状凹穴，用以对应地收纳所述一组斜撑子的所述承力面。
6.按权利要求1~4任一项所述的超越离合器，其特征在于: 所述斜撑子为所述倾斜方向互反的两组； 所述两组斜撑子的径向内侧还设置有包括至少一个径向型拨爪的拨爪环，所述拨爪以分别致使所述两组斜撑子的所述夹角增大的方式，可驱动地连接至所述两组斜撑子。
7.按权利要求5所述的超越离合器，其特征在于:所述斜撑子为所述倾斜方向互反的两组； 所述滑靴环为径向上可转动地相互套接的两个，每个所述滑靴环的所述内端面上均设置有至少一个轴向延伸的解锁凸起； 所述两组斜撑子的径向内侧还设置有包括至少一个径向型拨爪的拨爪环，所述拨爪以分别致使所述两组斜撑子的所述夹角增大的方式，可驱动地连接至所述两个解锁凸起。
8.一种具有权利要求6~7任一项所述的超越离合器的空间斜撑式联轴器，其特征在于，不包括所述拨爪环。
9.一种具有权利要求6~7任一项所述的超越离合器的可无级定位自锁的空间斜撑式铰链，其特征在于: 不包括所述拨爪环； 还包括不可转动地设置在所述周向凹槽中的衬环；以及 还包括绕所述轴线设置的无级支撑机构，该机构设置在所述限力件和衬环之间，以轴向上无级移动该衬环的方式，建立所述限力件与所述承力环、所述斜撑子以及所述滑靴环之间的轴向力封闭式抵触连接。
10.一种空间斜撑式传动轮，包括: 绕一轴线回转并具有轴向封闭功能的外径向凹槽环，该凹槽环是一个形成有绕所述轴线回转的外径向周向凹槽的组合构件，其限定出所述周向凹槽的设置有外凸缘的轴状限力件与设置有 回转型壁面的限力环不可旋转地相连接，其固定件固定地连接至所述限力件的远离所述外凸缘的外周面上，以轴向限制所述限力环远离所述外凸缘的趋势； 设置在所述周向凹槽中且数量上最少各为一个的至少两组斜撑子，该两组斜撑子均具有两个球冠状承力面并以圆周倾斜方向互反的方式抵触至所述周向凹槽的同一壁面； 可转动地设置在所述周向凹槽中的至少一个滑靴环，其轴向内端面抵触至所述两组斜撑子的同一轴向端的所述承力面，其轴向外端外环侧设置有回转型摩擦面；以及 与所述两组斜撑子的所述承力面抵触相连的所述一壁面和所述内端面上，均互补地设置有数量相同的两组球冠状凹穴，用以对应地收纳所述两组斜撑子的所述承力面； 当作用于所述滑靴环的所述轴向外端的摩擦力致使所述滑靴环通过所述两组斜撑子抵触至所述周向凹槽的所述同一壁面时，所述两组斜撑子的斜撑力的作用线在同一圆柱面的径向投影中，与所述轴线之间所分别形成的两组夹角，即为两组斜撑角且均大于零，但又分别小于等于转矩传递路径中的经由各自对应的一组斜撑子的那一个分支路径中的所有相关摩擦机构的当量摩擦系数，所分别对应的各摩擦角中的最小的那一个。
【文档编号】F16D41/069GK103851108SQ201410090518
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月22日 优先权日:2013年2月22日
【发明者】洪涛 申请人:洪涛