专利名称：轴承式超越离合器结构的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种轴承式超越离合器结构，按国际专利分类表(IPC)划分属于 离合器制造技术领域，尤其是涉及一种装载机二轴总成超越离合器的新型结构。
背景技术：
超越离合器又称单向离合器或单向轴承，是一种只能从一个转向传递功率的装 置。当主动滚道的速度与从动滚道的速度相同时进行传递，而当主动滚道的速度小于从动 滚道的速度时，从动滚道能自由转动。目前的超越离合器主要有滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器两种，超越离合 器是装载机变速箱总成中一个极其重要的部件。目前，装载机变速箱总成大部分都是采用 传统滚柱式超越离合器，滚柱式超越离合器的一般结构主要是由内环凸轮、滚柱、圆柱弹 簧、隔离环和压盖等零件组成，当离合器结合时，由于结构限制及同步性原因，有效工作的 滚柱数量较少，离合器内环凸轮的工作平面与滚柱为线接触，表面压应力过大而形成弧坑， 摩擦角迅速增大，造成离合器打滑而失效。中国专利文献CN 2708031公开了一种超越离合 器，包括外环、星轮、滚柱及弹性装置，弹性装置安设于星轮齿侧的孔中，并推动滚柱滑行于 星轮，还包括一滑块，与滚柱一体滑行于星轮，并在弹性装置推动下与外环内壁相接合；另 外中国专利文献CN 101629606提供了一种多滚柱式超越离合器，它具有至少六个滚柱、内 星轮式外圈、保持架和与滚柱个数相同的弹簧片，保持架紧配在内星轮式外圈内，滚柱放置 在端环和横梁形成的各窗口中、且处于内星轮式外圈的各内凹弧形楔面部位；弹簧片一端 具有弹性卡口、另一端为与滚柱的外圆面相适配的圆弧形端部，弹簧片的弹性卡口扣在保 持架的横梁上，圆弧形端部与滚柱配合并推紧滚柱，上面两种滚柱式超越离合器受结构限 制，承载能力低和工作时的不同步性是其最为致命的问题。而楔块式超越离合器在技术上也存在不足之处，如本申请人曾于2003年12月13 号申请的名称为“双保持架超越离合器”的申请，申请号为03102580. 3，涉及一种双保持架 超越离合器，包括具有外滚道的内环和具有内滚道的外环，在内、外滚道之间设有多个异型 卡块；设有由内保持架和外保持架所构成的圆环形双保持架，且在内、外保持架上均布有相 同数量的保持孔，所述异型卡块被圆环形双保持架的保持孔相对保持于所述环形内外滚道 内；该双保持架的内、外保持架之间均布有多个穿孔的弹簧带，多个异型卡块插设于该弹簧 带的穿孔中；其特征是在外保持架上设有多个固定簧片；在内保持架上设有多个摩擦簧 片。上述超越离合器虽然保证了工作时的同步性，但是由于楔块的曲率半径小，且保持架与 楔块之间的间隙较大，受载时楔块易发生倾斜，使楔块与内外滚道之间是点接触，故承受的 扭矩小。
实用新型内容针对现有离合器技术的不足，本实用新型提供了一种既能提高受载能力，又能延 长使用寿命的轴承式超越离合器结构。[0006]为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的—种轴承式超越离合器结构，包括外圈、内星轮及设置于外圈与内星轮之间的多 个滚柱，其中内星轮外侧圆柱面上设有多个凹形曲面槽，每个凹形曲面槽分别对应一个滚柱。 滚柱的外滚道为外圈的内侧圆柱面，内滚道为内星轮外侧圆柱面上的凹形曲面槽。进一步，所述的凹形曲面槽均勻等分分布于内星轮外侧圆柱面上，凹形曲面槽的
深度L为&<L<|，其中d为滚柱直径，(如果深度太浅离合器难以脱开，深度太深凹形曲 面槽难以制造)。进一步，所述的构成凹形曲面槽的凹形曲面的母线与内星轮轴线平行。进一步，所述凹形曲面槽内的凹形曲面是由对数螺旋线或圆弧构成的曲面。进一步，所述构成凹形曲面的对数螺旋线的极点或圆弧的圆心与滚柱中心的偏心 距 e > 0。进一步，所述外圈的内侧圆柱面与滚柱保持相切。进一步，所述的相邻滚柱之间的间隙s = a-2r = 0 0. 2mm，其中a为相邻滚柱的 中心距，r为滚柱半径，当离合器处于结合状态时，一个滚柱啮合受载，滚柱与滚柱之间通过 联动，使全部滚柱同步受载，从而保证了工作时的全同步性。如图1，当内星轮逆时针转动且速度n2小于或等于外圈的速度nl时，内星轮通过 滚柱带动外圈转动，离合器处于结合状态；当内星轮的速度n2大于外圈的速度nl时，离合 器处于脱开状态。本实用新型的特点在于轴承式超越离合器在相同的空间内增加了滚柱的数量， 使相邻两个滚柱之间的间隙s减小到0 0. 2mm,并把原内星轮平面型改为凹形曲面型。此 设计的优点如下1、提高了离合器的承载能力本实用新型轴承式超越离合器去除了现有超越离合 器中的弹簧顶销机构或三尺弹簧和隔离环，从而避免了因有效工作的滚柱数量较少而导致 弹簧及顶销的失效、滚柱的过度磨损或变形和因隔离环与滚柱之间的间隙较大，受载时滚 柱发生倾斜，使滚柱与星轮和外圈保持点接触导致承载能力下降的问题。本实用新型在相 同空间内增加滚柱数量减小滚柱间隙，还把原内星轮平面型改为凹形曲面型，增大了滚柱 与内星轮外表面接触点的综合曲率，从而大大提高了接触强度、增大了扭矩容量。2、实现了离合器的全同步性相邻滚柱之间的间隙s = 0 0. 2mm。当离合器处 于结合状态时，一个滚柱啮合受载，滚柱与滚柱之间通过联动，使全部滚柱同步受载，从而 保证了工作时的全同步性。因此，在相同空间上与已有的超越离合器相比，本实用新型结构设计合理，制造工 艺简单，工作可靠性强，同步性好，能承受较大的扭矩和冲击力，可在高速重载的情况下长 时间工作。本实用新型轴承式超越离合器结构，主要应用于装载机，同时还可以应用于飞机、 坦克、军用卡车、重型卡车、越野汽车、轮船、叉车、汽车、摩托车、车床、印刷机械、纺织机械、 螺母成型机、弹簧机、生产线的间歇传动机械、矿山机械、扳手等。
图1是本实用新型局部剖面示意图；图2是轴承式装载机二轴总成超越离合器运动状态分析局部剖面示意图；图3是轴承式装载机二轴总成超越离合器角度分析局部剖面示意图；图中各部件标识1.外圈，2.内星轮，3.滚柱，20.凹形曲面槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明实施例请参阅图2，一种轴承式超越离合器在装载机中的应用又称为轴承式装 载机二轴总成超越离合器，包括外圈1、内星轮2、滚柱3，在外圈1与内星轮2之间设有M 个滚柱3，内星轮2的外侧圆柱面上设有M个凹形曲面槽，一个凹形曲面槽对应一个滚柱 3。如图3，凹形曲面槽中的凹形曲面是由对数螺旋线构成的，由于对数螺旋线上任一点处 的切线与该点极半径P的夹角Ψ (即螺线距角)为常数m，滚柱从瞬时啮合到充分传递扭 矩，与内滚道的啮合角α保持不变，所以作用于各个滚柱上的力均等。如图2中所示，当内 星轮2逆时针转动且其速度π2小于或等于外圈1的速度nl时，此时滚柱啮合，内星轮2通 过滚柱3带动外圈1转动，离合器处于结合状态P1，如图2中实线表示；当内星轮2的速度 n2大于外圈1的速度nl时，离合器处于脱开状态P2，如图2中虚线表示。本实施例中，外圈内侧圆柱面的直径为210mm，滚柱直径为24. 23mm，滚柱长 度为32mm，内星轮与滚柱接触点的外径为162mm，滚柱与内外滚道表面的啮合角为 3.75°，滚柱与滚柱之间的间隙为0.02mm，滚柱与星轮曲面接触点的曲率半径为15mm， 滚柱与外滚道接触点的曲率半径为105。根据赫兹理论可知滚柱与外圈内表面接触点
Λ Rr xr2 105x12.115 ” η
的综合曲率171ι =13·7，滚柱与内星轮外表面接触点的综合曲率 Rl -Y1 105-12.115
Λ R1 χ r, 15x12.115 c ο
—12.115 (式中Γ2为滚柱半径，夕Hiitil角虫点、白勺ffi·.
径。)在相同的空间内(即外圈内侧圆柱面的直径为210mm)，楔块式超越离合器 中楔块数量为44个，楔块宽度为20. 5mm,楔块与内外滚道接触点的曲率半径为7. 85， 内圈外表面直径为184. 18，楔块与内滚道外表面的啮合角α为3.4° ；楔块与外 滚道内表面的啮合角β为2.58° ；由赫兹理论可知楔块与外滚道内表面接触点
r>_ rl x ri ,105x7.85 _Q 48 的综合曲率Q_^If_1()5 — 7.85_8·48，楔块与内滚道外表面接触点的综合曲率
Q=^xr2 = 92-09χ7.85 =7. 23。[s = 330k 』(s 通常取值为 310 330k 力 Rl +r2 92.09 + 7.85 式中M 整个离合器所传递的扭矩；[0032]
权利要求1.一种轴承式超越离合器结构，其特征在于包括外圈、内星轮及设置于外圈与内星 轮之间的多个滚柱，其中内星轮，其外侧圆柱面上设有多个凹形曲面槽，每个凹形曲面槽分别对应一个滚柱，滚 柱的外滚道为外圈的内侧圆柱面，内滚道为内星轮外侧圆柱面上的凹形曲面槽。
2.根据权利要求1所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述的轴承式超越离 合器中相邻滚柱之间的间隙s = a-2r = 0 0. 2mm,其中a为相邻滚柱的中心距，r为滚柱半径；当离合器处于结合状态时，一个滚柱啮合受载，滚柱与滚柱之间通过联动，使全部滚柱 同步受载，从而保证了工作时的全同步性。
3.根据权利要求1所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述的凹形曲面槽均勻等分分布于内星轮外侧圆柱面上，凹形曲面槽的深度L :!<L<i，其中d为滚柱直径。
4.根据权利要求1或3所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述构成凹形曲 面槽的凹形曲面的母线与内星轮轴线平行。
5.根据权利要求1或4所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述凹形曲面槽 内的凹形曲面是由对数螺旋线或圆弧构成的曲面。
6.根据权利要求5所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述构成凹形曲面的 对数螺旋线的极点或圆弧的圆心与滚柱中心的偏心距e > 0。
7.根据权利要求1所述的轴承式超越离合器结构，其特征在于所述外圈的内侧圆柱 面与滚柱保持相切。
专利摘要本实用新型公开一种轴承式超越离合器结构，包括外圈和内星轮，在外圈与内星轮之间设有多个滚柱，内星轮的外侧圆柱面上设有多个凹形曲面槽，每个凹形曲面槽分别对应一个滚柱，相邻滚柱之间的间隙s＝0～0.2mm。本实用新型的主要特点是在相同空间内增加滚柱的数量保证相邻滚柱之间的间隙在0～0.2mm之间；同时在内星轮的外侧圆柱面上设有多个凹形曲面槽，提高了接触强度。在结构上与顶销滚柱式超越离合器相比去除了弹簧顶销机构，与三尺弹簧推隔离环式超越离合器相比去除了三尺弹簧和隔离环。经试验，其结构设计合理，制造工艺简单，制造精度高，工作可靠性强，可承受较大的扭矩和冲击力，可在高速重载的情况下长时间工作。
文档编号F16D41/066GK201925368SQ20102054345
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年12月11日
发明者乐昌政, 刘茶英, 庄政洋, 洪翰威, 许水电 申请人:陈菊花