专利名称：滚柱式机械限矩器的制作方法
技术领域：
本发明是属于机械限矩器领域的一种滚柱式机械限矩器。
背景技术：
我们知道，在机械传动领域中，机械限矩器是一个很重要的部件，它的主要作 用是限制机械系统在运行过程中过滤掉负载的尖峰载荷，起到对设备的过载保护作用。 在工作过程中一旦出现设备超载现象，机构将通过摩擦打滑的方式来避免机械设备受到 强烈的冲击，这种机构也可以理解为是一种安全离合器，既设备在正常载荷条件下，机 构结合，在设备超载的情况下，机构就会以摩擦打滑的方式过滤掉出现的尖峰载荷。目前传统的机械限矩器种类较多，大致有摩擦片式的、钢球式的等等，但这些 产品的一个共同的特点就是其机构中的摩擦副一般说都是低副的，即使是钢球式的由于 钢球和配合孔之间无法形成有效的滚动摩擦，所以原则上说也属于低副摩擦的范畴。由 于低副摩擦主要是面摩擦，所以在工作过程中产生的摩擦热就在一定程度上影响了产品 的使用寿命及过载时允许摩擦打滑的时间，因此，大多数传统的机械限矩器所允许的过 载打滑时间相对都是比较短的，即一旦出现限矩器打过载滑时，系统就应及时的采取措 施，一般是及时的将动力源关掉或脱开，否则就很容易使机械限矩器由于过热而损坏， 所以这一点在一定程度上说是很不方便的。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用传统滚柱式超越离合器的基本工作原理，采用高 摩擦副的滚动摩擦的方式进行过载保护的可以适应相对较长时间的过载打滑的且使用寿 命相对较长的滚柱式机械限矩器的原理性技术方案。本发明是这样实现的，机构中具有星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构，其 特征在于将星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构中的内星轮1上与多个滚柱3接触处 附近的实体部分分别制成与内星轮1分体的并且可在弹性力的作用下沿内星轮1的径向做 有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块5，并在滚柱垫块5与内星轮1之间装有可使滚柱垫块 5向着将滚柱3压紧在滚柱垫块5与外环2之间的方向运动的主弹簧机构6。也可将将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮9上与多个滚柱8接 触处附近的实体部分分别制成与外星轮9分体的并且可在弹性力的作用下沿外星轮9的径 向做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块11，并在滚柱垫块11与外星轮9之间装有可使滚 柱垫块11向着将滚柱8压紧在滚柱垫块11与内环7之间的方向运动的主弹簧机构10。主弹簧机构6或10对滚柱垫块5或11作用的弹性力可用液压力或气压力替代。可将机构中的弹簧顶销机构4去掉，并在滚柱式超越离合器机构内星轮1中与原 弹簧顶销机构4对应的滚柱3轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴线保持一定距离 的矩形或圆柱形磁铁13。可将机构中的弹簧顶销机构12去掉，并在滚柱式超越离合器机构外星轮9中与原弹簧顶销机构12对应的滚柱8轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴线保持一定 距离的矩形或圆柱形磁铁14。机构中的滚柱3或8采用沿滚柱垫块5或11的径向中心线左右对称分布的结构。从上述技术方案中可以看出，它们的一个共同特点是星轮上与滚柱接触的部位 已经不是传统的整体结构了，这样，就有效的避免了传统滚柱式超越离合器中滚柱的楔 紧是依靠星轮与外环或内环及滚柱自身微小的弹性应变并通过自琐的形式来楔紧滚柱的 情况了，因为这种依靠自琐来楔紧滚柱的方式其楔紧力往往是相对很大的，一旦出现过 载打滑现象，机构是很容易造成损坏的，而且根据负载条件的不同，也很事先难确定打 滑时的转矩是多大。而采用本方案后，由于滚柱垫块5或11是依靠自身的定位台阶限位 后并通过主弹簧机构6或10提供的压力来压紧滚柱的，所以，主弹簧机构的弹性力的大 小就决定了滚柱式机械限矩器最大转矩，一般情况下，由于由主弹簧机构产生的弹性力 相对较小，所以滚柱与滚柱垫块之间的接触应力相对也比较小，在加上机构在过载打滑 过程中滚柱在较大程度上是处于滚动摩擦的工作状态下工作的，所以产生的摩擦热也是 相对比较小的，因此，就在较大程度上提高了机构的使用寿命，即使是相对较长时间的 过载打滑，机构也不会损坏。具体工作时，可将滚柱式机械限矩器的星轮与动力源接通，将外环2或内环7 与负载接通，在起动的初始状态下，主弹簧机构通过滚柱垫块及起到使滚柱定位作用的 弹簧顶销机构或磁铁将滚柱压紧在工作位置上，当动力接通后，星轮带动滚柱运动，由 于要克服负载自身的惯性，所以滚柱在主弹簧机构的作用下要经过一定时间的过载打滑 后并开始逐步的开始带动外环2或内环7开始转动，这时滚柱也在逐步的楔紧，主弹簧 机构的弹性作用力也逐步的趋于平衡，直至机构达到同步转动。这一特点是滚柱式超越 离合器的基本特点，是具有柔性结合的性质的。可以看出，由于主弹簧机构提供的压力 基本上变化不大，所以机构输出转矩基本上变化不大，甚至，当滚柱楔角的二分之一达 到或超过机构的摩擦角时，机构仍可较稳定的的输出转矩，而且，由于机构的摩擦系数 原则上是不变的，所以，一旦负载的载荷增加，机构就会很快的打滑，起到过载保护作 用，而且，实验证明，当滚柱的楔角的二分之一超过机构的摩擦角时，在相对较大的范 围内，机构的输出转矩都是基本恒定的，所以机构局部磨损时具有较大范围的自动补偿 能力。因此机构可以对机械系统起到有效的过载保护作用，而且使用寿命也相对较长。由于本发明采用了滚动摩擦副，所以能适应相对较长时间的过载打滑，而且使 用寿命相对较长，所以，实施后预计可以收到比较积极的效果。
四
本发明有6个附图，
图1是星轮为内星轮的滚柱式机械限矩器的基本原理示意图， 图2是星轮为外星轮的滚柱式机械限矩器的基本原理示意图， 图3是用磁铁13替代弹簧顶销机构4的星轮为内星轮的滚柱式机械限矩器的基本原 理示意图，
图4是用磁铁14替代弹簧顶销机构12的星轮为内星轮的滚柱式机械限矩器的基本原 理示意图，图5是图3采用机构中的滚柱3采用沿滚柱垫块5的径向中心线左右对称分布结构的 滚柱式机械限矩器的基本原理示意图，
图6是图4采用机构中的滚柱8采用沿滚柱垫块11的径向中心线左右对称分布结构 的滚柱式机械限矩器的基本原理示意图。各图中1、内星轮，2、外环，3、滚柱，4、弹簧顶销机构，5、滚柱垫块， 6、主弹簧机构，7、内环，8、滚柱，9、外星轮，10、主弹簧机构，11、滚柱垫块， 12、弹簧顶销机构，13、磁铁，14、磁铁。
五具体实施例方式下面，结合说明书附图，对本发明作进一步的具体说明。在图1中，机构中具有星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在于 将星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构中的内星轮1上与多个滚柱3接触处附近的实体 部分分别制成与内星轮1分体的并且可在弹性力的作用下沿内星轮1的径向做有约束运动 的阶梯矩形的滚柱垫块5，并在滚柱垫块5与内星轮1之间装有可使滚柱垫块5向着将滚 柱3压紧在滚柱垫块5与外环2之间的方向运动的主弹簧机构6。可以看出，这种机构 实际上就是在传统滚柱式超越离合器的基础上改进而成的，不过，在这里是作为机械限 矩器使用，而不是作为超越离合器使用，必要时，机构也可起到超越离合器的作用。这 种改进的具体方法是在内星轮1上将与每个滚柱3对应的实体部分制成分体结构的滚柱垫 块5的结构形式，并通过主弹簧机构6将其顶紧在特定的工作位置上，一般情况下，主弹 簧机构6可以采用标准的碟形弹簧，由于机构的输出转矩是正比于滚柱3与滚柱垫块5之 间的接触应力的，而其接触应力的大小在这里完全取决于碟形弹簧对滚柱垫块5的正压 力，所以，调整碟形弹簧对滚柱垫块5的正压力的大小，就可得到不同的输出转矩。在图2中，也可将将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮9上与多 个滚柱8接触处附近的实体部分分别制成与外星轮9分体的并且可在弹性力的作用下沿外 星轮9的径向做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块11，并在滚柱垫块11与外星轮9之间 装有可使滚柱垫块11向着将滚柱8压紧在滚柱垫块11与内环7之间的方向运动的主弹簧 机构10。可以看出，图2中的技术方案与图1中的技术方案其基本原理是相同的，不同 之处在于这里采用了星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，所以，具体设计时，可以 根据不同的情况灵活的选用。主弹簧机构6或10对滚柱垫块5或11作用的弹性力可用液压力或气压力替代。 在有些情况下，滚柱式机械限矩器的输出的安全转矩可能是需要根据不同的工作条件进 行经常调整的，所以这时可采用液压力或气压力来替代碟形弹簧的产生的弹性力，但采 用这种方案在结构相对要复杂一些，一般情况下，可采用与内星轮1或外星轮9同轴旋转 的环形油缸或环形汽缸来驱动滚柱垫块，这时，由于输入的液压力或气压力是连续可调 的，所以就可以满足输出转矩可调整的要求。在图3中，可将机构中的弹簧顶销机构4去掉，并在滚柱式超越离合器机构内星 轮1中与原弹簧顶销机构4对应的滚柱3轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴线保 持一定距离的矩形或圆柱形磁铁13。在图4中，可将机构中的弹簧顶销机构12去掉，并在滚柱式超越离合器机构外星轮9中与原弹簧顶销机构12对应的滚柱8轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴 线保持一定距离的矩形或圆柱形磁铁14。可以看出，当采用图3与图4中的结构时，虽然其基本的工作原理与上述技术方 案相同，但由于机构中是采用与滚柱不接触的磁铁来将滚柱吸紧在工作位置上的，所以 滚柱在过载打滑时没有弹簧顶销机构4中的顶销紧顶在滚柱上，这样，机构中就少了一 个滑动的摩擦副，因此滚柱在打滑做滚动摩擦时就更不容易发热了。从滚柱式超越离合 器的基本原理可以知道，当离合器超越运行时，影响其极限超越转速的主要因素就是弹 簧顶销机构4的存在，所以，采用这种结构可以在较大程度上减少机构过载打滑时产生 的热量，有效的提高机构的使用寿命。在图5和图6中，机构中的滚柱3或8采用沿滚柱垫块5或11的径向中心线左右对称 分布的结构。可以看出，这种机构形式实际上可以理解成是将两套滚柱式机械限矩器按照正、 反转的方向组合起来使用的，基本其工作原理与前述技术方案是相同的，具体设计时一般是使 滚柱的楔紧方向以正、反方向排列为一组，并组成多组，然后沿星轮圆周排列在机构中，组成 正、反转均可起到限矩作用的目的。是否采用这种双向工作的结构是根据具体的使用要求来决 定的，如有些设备的工作时需要经常正、反方向的旋转，所以可以采用这种结构。从上述技术方案中可以看出，它们的一个共同特点是星轮上与滚柱接触的部位已经 不是传统的整体结构了，这样，就有效的避免了传统滚柱式超越离合器中滚柱的楔紧是依靠 星轮与外环或内环及滚柱自身微小的弹性应变并通过自琐的形式来楔紧滚柱的情况了，因为 这种依靠自琐来楔紧滚柱的方式其楔紧力往往是相对很大的，一旦出现过载打滑现象，机构 是很容易造成损坏的，而且根据负载条件的不同，也很事先难确定打滑时的转矩是多大。而 采用本方案后，由于滚柱垫块5或11是依靠自身的定位台阶限位后并通过主弹簧机构6或10 提供的压力来压紧滚柱的，所以，主弹簧机构的弹性力的大小就决定了滚柱式机械限矩器最 大转矩，一般情况下，由于由主弹簧机构产生的弹性力相对较小，所以滚柱与滚柱垫块之间 的接触应力相对也比较小，在加上机构在过载打滑过程中滚柱在较大程度上是处于滚动摩擦 的工作状态下工作的，所以产生的摩擦热也是相对比较小的，因此，就在较大程度上提高了 机构的使用寿命，即使是相对较长时间的过载打滑，机构也不会损坏。具体工作时，可将滚柱式机械限矩器的星轮与动力源接通，将外环2或内环7 与负载接通，在起动的初始状态下，主弹簧机构通过滚柱垫块及起到使滚柱定位作用的 弹簧顶销机构或磁铁将滚柱压紧在工作位置上，当动力接通后，星轮带动滚柱运动，由 于要克服负载自身的惯性，所以滚柱在主弹簧机构的作用下要经过一定时间的过载打滑 后并开始逐步的开始带动外环2或内环7开始转动，这时滚柱也在逐步的楔紧，主弹簧 机构的弹性作用力也逐步的趋于平衡，直至机构达到同步转动。这一特点是滚柱式超越 离合器的基本特点，是具有柔性结合的性质的。可以看出，由于主弹簧机构提供的压力 基本上变化不大，所以机构输出转矩基本上变化不大，甚至，当滚柱楔角的二分之一达 到或超过机构的摩擦角时，机构仍可较稳定的的输出转矩，而且，由于机构的摩擦系数 原则上是不变的，所以，一旦负载的载荷增加，机构就会很快的打滑，起到过载保护作 用，而且，实验证明，当滚柱的楔角的二分之一超过机构的摩擦角时，在相对较大的范 围内，机构的输出转矩都是基本恒定的，所以机构局部磨损时具有较大范围的自动补偿 能力。因此机构可以对机械系统起到有效的过载保护作用，而且使用寿命也相对较长。
权利要求
1. 一种滚柱式机械限矩器，具有星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在 于将星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构中的内星轮(1)上与多个滚柱(3)接触处附 近的实体部分分别制成与内星轮(1)分体的并且可在弹性力的作用下沿内星轮(1)的径向 做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块(5)，并在滚柱垫块(5)与内星轮(1)之间装有可使 滚柱垫块(5)向着将滚柱(3)压紧在滚柱垫块(5)与外环(2)之间的方向运动的主弹簧机 构(6)。
2.—种滚柱式机械限矩器，具有星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在 于将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮(9)上与多个滚柱(8)接触处附 近的实体部分分别制成与外星轮(9)分体的并且可在弹性力的作用下沿外星轮(9)的径向 做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块(11)，并在滚柱垫块(11)与外星轮(9)之间装有可 使滚柱垫块(11)向着将滚柱(8)压紧在滚柱垫块(11)与内环(7)之间的方向运动的主弹 簧机构(10)。
3.根据权利要求1或2所述的滚柱式机械限矩器，其特征在于主弹簧机构(6)或 (10)对滚柱垫块(5)或(11)作用的弹性力用液压力或气压力替代。
4.根据权利要求1所述的滚柱式机械限矩器，其特征在于将机构中的弹簧顶销机 构(4)去掉，并在滚柱式超越离合器机构内星轮(1)中与原弹簧顶销机构(4)对应的滚 柱(3)轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴线保持一定距离的矩形或圆柱形磁铁(13)。
5.根据权利要求2所述的滚柱式机械限矩器，其特征在于将机构中的弹簧顶销机 构(12)去掉，并在滚柱式超越离合器机构外星轮(9)中与原弹簧顶销机构(12)对应的滚 柱(8)轴线的另一侧固定安装一个或多个与滚柱轴线保持一定距离的矩形或圆柱形磁铁(14)。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的滚柱式机械限矩器，其特征在于机构中的滚 柱⑶或⑶采用沿滚柱垫块(5)或(11)的径向中心线左右对称分布的结构。
全文摘要
本发明是属于机械限矩器领域的一种滚柱式机械限矩器。机构中具有星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在于将星轮为内星轮的滚柱式超越离合器机构中的内星轮1上与多个滚柱3接触处附近的实体部分分别制成与内星轮1分体的并且可在弹性力的作用下沿内星轮1的径向做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块5，并在滚柱垫块5与内星轮1之间装有可使滚柱垫块5向着将滚柱3压紧在滚柱垫块5与外环2之间的方向运动的主弹簧机构6。
文档编号F16D41/066GK102011813SQ20091001869
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者陈伯恒 申请人:陈伯恒