专利名称：楔块式超越离合器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超越离合器尤其是楔块式超越离合器和各种滚柱式超越离合器。
背景技术：
目前，在矿山机械、机床、汽车、摩托车等各类机械传动中使用的超越离合器主要为棘轮棘爪式超越离合器、滚柱式超越离合器和楔块式单向超越离合器。
棘轮棘爪式超越离合器在工作时只有一、二个棘轮的齿承受载荷，因此能够传动的转矩较小，也不是任何部位都可以传递转矩，而且传动精度不高，超越转动时存在有较大声响；仅在低精度和低速运动的场合下使用。
现有的滚柱式超越离合器适应较高的转速，传动精度也较高，在超越时没有较大声响，任何部位都可以传递转矩，而且可以设计制造为单向超越离合器、带拨爪的单向超越离合器、双向超越离合器等型式；滚柱为单独控制，可靠性高，动作一致性好；但滚柱与星轮上的接触位置是固定的，而且滚柱对外环以及星轮的压应力较大，星轮上与滚柱接触的位置容易被压溃破坏而失效，因而存在传递转矩较小、使用寿命较低等不足。
现有的楔块式超越离合器与滚柱式超越离合器相比，在同样尺寸下，楔块数目较多，楔块的高度与滚柱相差不大，所以同样尺寸，楔块式超越离合器能够传递的最大扭矩大大高于滚柱式超越离合器；楔块与外环、内圈接触面为大直径圆弧，楔块接合面的曲率半径又大于相应空间的滚柱直径，接触面曲率半径大，压应力小，承载能力大，磨损均匀，使用寿命长；如果传递同样的扭矩，楔块式超越离合器的结构尺寸要小一些，在超越状态时，楔块和内外滚道间的相对运动线速度较低，接触面的磨损较小，同时，楔块与滚道的接触位置是不固定的，滚道磨损均匀，这方面也提高了离合器的使用寿命。楔块式超越离合器同样适应较高的转速，传动精度也较高，超越转动时没有较大声响，任何部位都可以传递转矩，承载能力大，使用寿命长，是滚柱式单向超越离合器的换代产品，但对楔块的制造精度要求较高，楔块与外环和内圈接触的动作一致性差，而且最大的不足之处是只能设计制造成单向超越离合器。
发明内容
本发明提供的是同时具有已知的的楔块超越式离合器和滚柱式超越离合器的优点长处，即适应较高的转速，传动精度也较高，超越时没有较大声响，任何部位都可以传递转矩，可靠性高，结构较紧凑、承载能力较大、磨损均匀、使用寿命较长，并且可以设计制造为楔块式单向超越离合器、带拨爪的楔块式单向超越离合器、楔块式双向超越离合器、楔块式可控超越离合器等型式的楔块式超越离合器装置。
为达到上述目的，本发明使用楔块作为超越离合器的楔紧件，代替已有的各种滚柱式超越离合器中的滚柱，楔块具有如下特征楔块上与超越离合器外环的内孔圆柱面接触的工作面是直径大于楔块工作高度的圆柱面的一部分，楔块上与星轮接触的工作面是平面，楔块对星轮接触面压应力小，外环磨损均匀。
使用具有本发明特征的楔块设计制造的超越离合器与已有的楔块式超越离合器相比，楔块为单独控制，动作一致性好，可靠性高；已有的楔块式超越离合器只能设计制造成楔块式单向超越离合器，本发明提供的楔块式超越离合器装置还可以设计制造成为带拨爪的楔块式单向超越离合器、楔块式双向超越离合器、楔块式可控超越离合器。
使用具有本发明特征的楔块设计制造的超越离合器与已有的滚柱式超越离合器相比，楔块对星轮支承工作面以及外环内孔工作面的压应力小，承载能力大，外环磨损均匀，而且即使星轮工作曲线变形，楔块与星轮的接触面积增大，对工作面的压应力减小，承载能力进一步增大，相当于在一定尺寸范围内具有自动修复功能，使用寿命长。
用具有本发明特征的楔块代替现有的各种滚柱式超越离合器中的滚柱，不改变现有的各种滚柱式超越离合器原结构，即可以提高承载能力2～5倍以上。
下面结合附图对各种超越离合器的工作原理进行进一步的解释说明。
图1是具有本发明特征的楔块的横截面图，是基本形状，适用于星轮工作面为弧面的各种超越离合器，特别是带拨爪的各种超越离合器。
图2是基本形状的变形，特别适用于星轮工作面为弧面的单向超越离合器，楔块与内孔接触面大，承载能力更大，可靠性更好。
图3是使用具有本发明楔块特征的带拨爪的楔块式可控超越离合器结构原理图。
图4是使用具有本发明楔块特征的带拨爪的楔块式双向超越离合器结构原理图。
图5是使用具有本发明楔块特征的带拨爪的楔块式单向超越离合器结构原理图。
图6是使用具有本发明楔块特征的楔块式单向超越离合器结构原理图。
图7是使用具有本发明楔块特征的楔块式摩托车单向滑行链(齿)轮结构原理图。
具体实施例方式
图3所示带拨爪的楔块式可控超越离合器，主要由外环1、楔块2和2a、弹簧3和3a、保持架4、星轮5、拨爪6构成，其星轮5上的缺口具有方向相反的两个工作面与外环1形成两个楔缝；每个楔缝中分别装有具有本发明特征的楔块2和2a，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧3和3a；在两个楔块中间有被弹性结构限制、通常压制一个楔块不与外环接触的拨爪6，限制拨爪6的弹性结构与星轮5连接。
当星轮5作为主动件逆时针方向转动时，拨爪6在弹性机构的作用下压制楔块2a不与外环1接触并且与星轮5同步转动，楔块2在弹簧3的推动下楔紧在楔缝中，带动外环1逆时针旋转；当星轮5低速(或者停止)转动时，外环1在惯性力的作用下继续转动，推动楔块2退出楔缝的楔紧位置，外环1以高于星轮5的转速逆时针超越转动，在外环1超越转动的过程中，通过操作装置推动拨爪6作适当的轴向移动，拨爪6上的端面与外环1端面接触产生摩擦力，在摩擦力的作用下拨爪6相对星轮5进行适当角度的转动，放松对楔块2a的压制，楔块2a便在弹簧3a的推动下楔紧在楔缝中，结束外环1的超越状态，外环与星轮5同步(或者停止)转动，实现了对外环1转速的控制；当星轮5再次逆时针方向高速转动时，楔块2a在拨爪6和外环1对它的摩擦力共同作用下被推离楔紧位置，不与外环1接触并且与星轮5同步转动，楔块2在弹簧3的推动下重新楔紧在楔缝中，星轮5带动外环1逆时针同步旋转。
同理，当外环1作为主动件顺时针方向转动时，楔块2在弹簧3的推动下楔紧在楔缝中，带动星轮5顺时针旋转，而拨爪6在弹性机构的作用下压制楔块2a不与外环1接触并且与星轮5同步转动；当外环1低速(或者停止)转动时，星轮5在惯性力的作用下继续转动，推动楔块2退出楔缝的楔紧位置，星轮5以高于外环1的转速顺时针超越转动，在星轮5超越转动的过程中，通过操作装置推动拨爪6作适当的轴向移动，拨爪6上的端面与外环1端面接触产生摩擦力，在摩擦力的作用下拨爪6相对星轮5进行适当角度的转动，放松对楔块2a的压制，楔块2a便在弹簧3a的推动下楔紧在楔缝中，结束星轮5的超越状态，星轮5带动外环1同步(或者停止)转动，实现了对星轮5转速的控制；当外环1再次顺时针方向高速转动时，楔块2a在拨爪6和外环1对它的摩擦力共同作用下被推离楔紧位置，不与外环1接触并且与星轮5同步转动，楔块2在弹簧3的推动下重新楔紧在楔缝中，外环1带动星轮5顺时针同步旋转。
这种带拨爪的楔块式可控超越离合器的星轮或者外环都可以作为低速主动件，低速主动件只有一种低速转向，相应的被动件外环(或者星轮)有与主动件旋转方向相同的低速和高速。在被动件转速超过主动件转速转动的时候，通过操纵装置拨动拨爪可以放松被压制的楔块使之与外环接触后楔紧，被动件与主动件同步(或者停止)转动，结束超越状态。
在实际应用中，采用这种带拨爪的楔块式可控超越离合器结构设计制造的楔块式汽车(摩托车)可控滑行器，原理成熟，安全性不存在问题，而且承载能力大，完全能够满足一般轻型汽车和摩托车的扭矩输出要求，必然能够使汽车(摩托车)可控滑行器具有的省油节能、环保、简化操作、驾驶平稳舒服、延长发动机寿命等好处得到普及实现。
图4所示带拨爪的楔块式双向超越离合器，主要由外环1、楔块2和2a、弹簧3和3a、弹簧顶销4和4a、星轮5、拨爪6构成，其星轮上的缺口具有方向相反的两个工作面与外环形成两个楔缝；每个楔缝中分别装有具有本发明特征的楔块2和2a，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧3和3a；在两个楔块中间有被弹性结构限制、通常不与两个楔块接触的拨爪6，限制拨爪6的弹性结构与星轮5连接。
这种结构只能以外环作为低速主动件，拨爪作为高速主动件，星轮为被动件。
当外环1顺时针方向转动时，楔块2在弹簧的推动作用下楔紧在楔缝中，带动星轮5顺时针方向转动，拨爪另一面的楔块2a则不起作用；当外环1逆时针方向转动时，拨爪6另一面的楔块2a在弹簧3a的推动作用下楔紧在楔缝中，带动星轮5逆时针方向转动，楔块2则不起作用；这样，被动件星轮就能双向低速进给；此时，拨爪因为没有动力而随着星轮空转。当对拨爪6施加主动力而顺时针方向高速转动时，拨爪6将楔块2a推离楔缝通过楔块2a带动星轮5转动，这时由于星轮5的转速大于外环1，拨爪另一面的楔块2在摩擦力的作用下则离开楔紧位置不起作用；同理，当拨爪6逆时针方向高速转动时，拨爪6将另一面的楔块2推离楔缝通过楔块2带动星轮5转动，楔块2a在摩擦力的作用下则离开楔紧位置不起作用；被动件星轮5就得到了两个方向的高转速。当对拨爪6施加的主动力撤除以后，拨爪6在弹性结构的作用下返回到原来不与楔块接触的位置。
这种楔块式双向超越离合器的外环作为低速主动件具有正反两种低速转向，拨爪作为高速主动件具有正反两种高速旋转方向，星轮作为被动件相应具有正反两种低速旋转方向和两种高速旋转方向。
图5所示带拨爪的带拨爪的楔块式单向超越离合器主要由外环1、楔块2、弹簧3、弹簧顶销4、星轮5、拨爪6构成，其星轮5上的缺口只有一个工作面与外环1形成楔缝；楔缝中装有具有本发明特征的楔块2，和推动楔块2与外环1内圆柱面接触的弹簧3；在星轮上的缺口位置还插有被弹性结构限制、通常不与楔块2接触的拨爪6，限制拨爪6的弹性结构与星轮5连接。
这种结构只能以外环作为低速主动件，拨爪作为高速主动件，星轮为被动件。
当外环1作为主动件顺时针方向转动时，楔块2在弹簧3和弹簧顶销4的推动下楔紧在楔缝中，带动星轮5顺时针旋转，而拨爪6在弹性机构的作用下不与楔块2接触并且与星轮5同步转动；当外环1低速(或者停止)转动时，星轮5在惯性力的作用下继续转动，推动楔块2退出楔缝的楔紧位置，星轮5以高于外环1的转速顺时针超越转动；在星轮5超越转动的过程中，当对拨爪6施加主动力而顺时针方向高速转动时，拨爪6将直接带动星轮5顺时针方向高速转动，这时由于星轮5的转速大于外环1，楔块2在摩擦力的作用下则离开楔紧位置不起作用；同理，当拨爪6逆时针方向高速转动时，拨爪6将楔块2推离楔缝通过楔块2带动星轮5逆时针方向高速转动。当对拨爪6施加的主动力撤除以后，拨爪6在弹性结构的作用下返回到原来不与楔块接触的位置。
这种楔块式单向超越离合器的外环作为低速主动件只能有一种旋转方向，拨爪作为高速主动件可以具有正反两种高速旋转方向，星轮作为被动件有与外环相同的一种低速旋转方向和正反两种高速旋转方向。
图6所示楔块式单向超越离合器主要由外环1、楔块2、弹簧3、保持架4、星轮5、构成，其星轮5上的缺口只有一个工作面与外环形成楔缝；楔缝中装有具有本发明特征的楔块2，和推动楔块2与外环1内圆柱面接触的弹簧3。
当星轮5作为主动件逆时针方向转动时，楔块2在弹簧3的推动下楔紧在楔缝中，带动外环1逆时针旋转；当星轮5低速(或者停止)转动时，外环1在惯性力的作用下继续转动，推动楔块2退出楔缝的楔紧位置，外环1以高于星轮5的转速逆时针超越转动；同理，当外环1作为主动件顺时针方向转动时，楔块2在弹簧3的推动下楔紧在楔缝中，带动星轮5顺时针旋转，当外环1低速(或者停止)转动时，星轮5在惯性力的作用下继续转动，推动楔块2退出楔缝的楔紧位置，星轮5以高于外环1的转速顺时针超越转动。
这种楔块式单向超越离合器的外环或者星轮都可以作为低速主动件只能有一种旋转方向，相应的星轮(或者外环)作为被动件有与主动件旋转方向相同的低速和高速。
图7是上述楔块式单向超越离合器的应用实例——楔块式摩托车单向滑行链(齿)轮它由外环1、楔块2、弹簧3、保持架4、星轮5、定位压板6、7构成，定位压板6、7固定在星轮5两端对链(齿)轮1进行轴向和径向定位，其外环1与摩托车链(齿)轮整体制造。
其工作原理与图6所示的楔块式单向超越离合器完全相同，不再重复叙述。
采用具有本发明特征的楔块设计制造的楔块式摩托车单向滑行链(齿)轮与已有的摩托车单向滑行齿轮(ZL01255488.X)相比，楔块对星轮支承工作面以及外环内孔工作面的压应力小，承载能力大，完全能够满足摩托车的扭矩输出要求，而且即使星轮工作曲线变形，楔块与星轮的接触面积增大，对工作面的压应力减小，承载能力进一步增大，相当于在一定尺寸范围内具有自动修复功能，使用寿命长。
具有本发明楔块特征的楔块式摩托车单向滑行链(齿)轮，同样安装使用方便，无须改变摩托车原有任何结构，仅需去掉原有链(齿)轮，直接装上该滑行链(齿)轮部件即可；同样，该滑行链(齿)轮部件的外形尺寸、体积都比安装在摩托车后链轮上的滑行器小得多，其所需材料和加工成本都较低。
权利要求
1.楔块式超越离合器装置，是用楔块作为楔紧件代替已有的各种滚柱式超越离合器中的滚柱起楔紧作用，楔块的特征为楔块上与超越离合器外环的内孔圆柱面接触的工作面是直径大于楔块工作高度的圆柱面的一部分，楔块上与星轮接触的工作面是平面。
2.根据权利要求1所述楔块特征设计制造的楔块式可控制超越离合器，其特征在于由外环、拨爪、星轮、楔块、弹簧、保持架构成，其星轮上的缺口具有方向相反的两个工作面与外环形成两个楔缝；每个楔缝中分别装有如权利要求1所述特征的楔块，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧；在两个楔块中间有被弹性结构限制、通常压制一个楔块不与外环接触的拨爪；这种单向可控超越离合器的外环(或者星轮)作为低速主动件只有一种低速转向，相应的星轮(或者外环)作为被动件有一种与主动件旋转方向相同的低速和高速。在被动件转速超过主动件转速转动的时候，通过操纵装置拨动拨爪可以放松被压制的楔块使之与外环接触后楔紧，结束超越状态。
3.根据权利要求1所述楔块特征设计制造的楔块式双向超越离合器，其特征在于由外环、拨爪、星轮、楔块、弹簧、弹簧顶销构成，其星轮上的缺口具有方向相反的两个工作面与外环形成两个楔缝；每个楔缝中分别装有如权利要求1所述特征的楔块，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧；在两个楔块中间有被弹性结构限制、通常不与两个楔块接触的拨爪；这种双向超越离合器的外环作为低速主动件具有正反两种低速转向，拨爪作为高速主动件具有正反两种高速旋转方向，星轮作为被动件相应具有正反两种低速旋转方向和两种高速旋转方向。
4.根据权利要求1所述楔块特征的带拨爪的楔块式单向超越离合器，其特征在于由外环、拨爪、星轮、楔块、弹簧、弹簧顶销构成，其星轮上的缺口只有一个工作面与外环形成楔缝；楔缝中装有如权利要求1所述特征的楔块，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧；在星轮上的缺口位置还插有被弹性结构限制、通常不与楔块及星轮接触的拨爪；这种单向超越离合器的外环作为低速主动件只能有一种旋转方向，拨爪作为高速主动件可以具有正反两种高速旋转方向，星轮作为被动件有与外环相同的一种低速旋转方向和正反两种高速旋转方向。
5.根据权利要求1所述楔块特征设计制造的楔块式单向超越离合器，其特征在于由外环、星轮、楔块、弹簧、保持架等构成，其星轮上的缺口只有一个工作面与外环形成楔缝；楔缝中装有如权利要求1所述特征的楔块，和推动楔块与外环内圆柱面接触的弹簧；这种单向超越离合器的外环(或者星轮)可以作为低速主动件只能有一种旋转方向，相应的星轮(或者外环)作为被动件有与主动件旋转方向相同的低速和高速。
6.根据权利要求1或者权利要求2所述楔块特征设计制造的楔块式可控制超越离合器应用实例楔块式汽车(摩托车)可控滑行器。
7.根据权利要求1或者权利要求5所述楔块特征设计制造的楔块式单向超越离合器应用实例楔块式摩托车单向滑行链(齿)轮。
全文摘要
本发明所述的楔块式超越离合器装置的重要特征是用楔块作为楔紧件代替滚柱式超越离合器中的滚柱，楔块具有如下特征楔块上与超越离合器外环的内孔圆柱面接触的工作面是直径大于楔块工作高度的圆柱面的一部分，楔块上与星轮接触的工作面是平面。与现有的楔块式超越离合器相比，楔块的动作一致性好、可靠性高、承载均匀，既能设计制造成单向超越离合器，还可以设计制造为带拨爪的单向、双向、可控超越离合器；与已有的滚柱式超越离合器相比，楔块对星轮支承工作面的压应力小，承载能力大，使用寿命长。
文档编号F16D41/063GK1482374SQ03126269
公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月25日 优先权日2003年7月25日
发明者夏明崙, 夏明顼, 夏明 申请人:夏明崙, 夏明