专利名称：弹片式超越离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车和机械传动的离合设备，特别涉及一种超越离合器。
背景技术：
超越离合器是随着动力产品的发展而出现的基础部件，它是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。主要是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的装置。实践中，多数为利用牙的啮合、棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩的离合器。滚柱超越离合器由于传动均勻稳定并且承载能力较大，易于制造，因而在较高速度的场合得到较为广泛的应用；滚柱式超越离合器根其内轭(星轮)位置不同分为外星轮和内星轮两种，星轮设置有容纳滚柱的径向凹槽，同时，在脱离啮合时，为了限制滚柱的反向转动，则需要设有限位装置，该装置一般包括限位座和弹性元件。超越离合器限位座一般位于外圈或内圈一体成型，加工过程较为复杂，不但降低工作效率，还使加工成本较高。因而，为了便于加工和保证加工精度，内星轮式的被广泛采用，但是对于外圈作为主动传动的结构，不利于适应超越离合器的传动规律，导致其使用寿命缩短或影响传动效果；同时，由于整体性较强，其中部件损坏后，会导致超越离合器整体报废，浪费使用成本。而对于外星轮超越离合器，由于限位座加工于外星轮内圆，啮合体(滚柱)受本体使用空间位置限制，安装数量少，降低了超越离合器的承载能力；使用的材料多，加工切削余量大，因此带来刀具切削刃多而增长长度，同要求机床功率和体积大，导致加工效率低下；安装复杂，成本高；对于需要重载的应用场合，只有增大其径向尺寸，导致传动设备的尺寸较大，不能适应现代机械设备的需要。再有就是弹性元件作用于滚柱并限制其在圆周方向反向啮合，作用于滚柱上的一点或者说局部，不能达到平衡，使滚柱容易偏斜，造成卡死或者运动不畅的后果，从而造成机械故障。为解决上述问题，采用外圈以外的保持架结构，且利用沿支撑柱轴向分布的簧片对滚柱施加预紧力，简化加工和安装过程，增加超越离合器的承载能力；但是该簧片固定设置于支撑柱，切较多采用点焊结构，改变内部金相组织，易于产生应力集中，并且弹性变形较为剧烈，经过多次反复变形后，簧片容易发生失效而折断，使超越离合器的使用寿命较短。因此，需要对现有的超越离合器进行改进，除具备简化加工和安装过程、提高工作效率、降低加工成本和保证加工及装配精度的优点，还使超越离合器具有较长的使用寿命， 增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，同时，还能保证在较长轴向尺寸的前提下保证对滚柱的限位平衡性，从而保证超越离合器的稳定运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种弹片式超越离合器，简化加工和安装过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，使超越离合器具有较长的使用寿命，增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，同时，还能保证在较长轴向尺寸的前提下保证对滚柱的限位平衡性，从而保证超越离合器的稳定运行。本发明的弹片式超越离合器，包括外圈、内圈和滚柱，所述外圈和内圈之间形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽，还包括保持架，所述保持架包括支撑柱组件和簧片，所述支撑柱组件与滚柱一一对应沿轴向设置，支撑柱组件形成插槽，所述簧片设有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力。进一步，所述支撑柱组件包括支撑片和支撑柱，所述支撑片在圆周方向固定配合设置于支撑柱且插槽形成于支撑片和支撑柱外表面之间，所述插槽设有簧片由于对滚柱施加预紧力所产生弹性变形的变形余量；进一步，所述嵌合部设有承压部，所述支撑片设有对承压部施加使嵌合部嵌入插槽的压力并限制嵌合片从插槽脱出的压合部；进一步，所述支撑片沿周向包于支撑柱并设定抱紧预紧力，所述支撑柱的横截面为可限定支撑片周向相对转动的非圆形，支撑片的一侧边与支撑柱外表面之间形成插槽；进一步，所述承压部与为一体成型于嵌合部并向外延伸的弹片结构，承压部向压合部折弯形成承压段，压合部向承压部折弯形成叠合于承压段外表面并对承压段施加压力的压合段；进一步，所述支撑柱位于簧片对滚柱施加预紧力的背向且与簧片弹性变形相对应的表面为与簧片变形相适形的圆滑曲面；进一步，所述保持架还包括撑环I和撑环II，所述撑环I和撑环II分列外圈轴向两端并与外圈在圆周方向固定配合，所述支撑柱轴向两端分别对应支撑于撑环I和撑环 II，支撑柱在自身圆周方向与撑环I或/和撑环II固定配合；进一步，所述每个支撑柱上的簧片为至少两个沿轴向设置，簧片一体成型于嵌合部，所述承压部位于相邻簧片之间；进一步，所述承压部在压合部的压力作用下发生弹性变形并贴于支撑柱表面；进一步，所述簧片沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片对滚柱的预紧力偏向于内圈；所述支撑柱轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环I的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，支撑柱轴向另一端穿过撑环II上的圆孔，支撑柱穿过撑环II上的圆孔的端部形成锥形头；所述撑环I和撑环II均制成滑动轴承结构。本发明的有益效果本发明的弹片式超越离合器，采用沿支撑柱轴向分布的簧片对滚柱施加预紧力，且簧片通过插槽插接于支撑柱组件，不但避免在外圈上直接加工限位座，简化加工过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，并且区别于现有技术中集中固定点的结构，不采用点焊的固定结构，不会发生金相组织改变的后果，消除了由于超越离合器的啮合和分离簧片弹性变形导致的应力集中，并且使簧片具有较好的活动自由度，因而可以提高簧片的运行寿命，簧片可达到500万次以上的带有预紧力的弹性变形， 大大降低使用和维修成本；本发明相关部件损坏后容易更换，外圈不需整体报废，降低维修和使用成本；由于采用外圈以外的保持架结构，可以理论上无限延长超越离合器和滚柱的轴向长度，增加啮合长度，也就是说，能够根据承重需要增加超越离合器的轴向长度，从而增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，延长超越离合器的使用寿命；同时，由于簧片为沿轴向分布，因而可根据需要对滚柱进行多点施加预紧力，保证在较长轴向尺寸的前提下对滚柱的限位平衡性，使其不偏离与内圈轴线的平行， 从而保证超越离合器的稳定运行，避免机械故障。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明径向局部剖视结构示意图；图2为本发明轴向局部剖视结构示意图；图3为本发明支撑柱、支撑片和簧片配合示意图；图4为簧片结构示意图；图5为支撑片结构示意图；图6为支撑柱结构示意图。
具体实施例方式图1为本发明径向局部剖视结构示意图，图2为本发明轴向局部剖视结构示意图， 图3为本发明支撑柱、支撑片和簧片配合示意图，图4为簧片结构示意图，图5为支撑片结构示意图，图6为支撑柱结构示意图，如图所示本实施例的弹片式超越离合器，包括外圈 2、内圈1和滚柱3，所述外圈2和内圈1之间形成用于与滚柱3啮合或分离的啮合槽，本实施例中，啮合槽由外圈内圆形成；该结构属于现有技术，啮合槽可采用一般的楔形结构或者圆弧结构；对于本发明来说，圆弧结构较佳；还包括保持架，所述保持架包括支撑柱组件和簧片5，所述支撑柱组件与滚柱3 —一对应沿轴向设置，支撑柱组件形成插槽9，所述簧片5 设有嵌入插槽的嵌合部5a，簧片5延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱3施加预紧力。 本实施例中，所述支撑柱组件包括支撑片6和支撑柱4，所述支撑片6在圆周方向固定配合设置于支撑柱4且插槽9形成于支撑片6和支撑柱4外表面之间，所述插槽9设有簧片由于对滚柱3施加预紧力所产生弹性变形的变形余量；实际上支撑片6可与支撑柱4制成一体形成组件，只要形成插槽9，即能实现发明目的；弹性变形余量是指插槽9与簧片5之间设有间隙，并在一定范围内对于簧片5的弹性变形没有限制，因而不会产生过多的约束，则不会产生应力集中，本实施例的超越离合器中，簧片5用于使超越离合器啮合及分离所产生的弹性变形达到500万次以上。本实施例中，所述嵌合部fe设有承压部恥，所述支撑片6设有对承压部恥施加使嵌合部fe嵌入插槽9的压力并限制限制嵌合片从插槽9的压合部6a ；避免嵌合部fe脱出的同时保证簧片5具有较好的自由度摆动，延长其使用寿命。本实施例中，所述支撑片6沿周向包于支撑柱4并设定抱紧预紧力，所述支撑柱4 的横截面为可限定支撑片6周向相对转动的非圆形，支撑片4的一侧边与支撑柱6外表面之间形成插槽9 ；支撑柱4的横截面采用异形结构，支撑片6包与支撑柱4后可限制其沿周向转动，结构简单，实施、拆装方便，利用非圆形结构限制支撑片6的周向运动，形成较为稳定的插槽结构，为簧片5的安装提供了条件，不需另外的机械固定结构，避免由于点焊等结构形成对簧片的机械力，保证其使用寿命；如图所示，支撑柱4横截面为由圆弧和直线构成的异形结构，且支撑片包裹于异形结构外周，使其不具有相对转动的条件。
本实施例中，所述承压部恥与为一体成型于嵌合部如并向外延伸的弹片结构，向外延伸指的是向插槽9外部延伸；承压部恥向压合部6a折弯形成承压段5c，压合部6b向承压部恥折弯形成叠合于承压段5c外表面并对承压段5c施加压力的压合段6b，该压力使嵌合部嵌合于插槽，形成稳定嵌合结构；如图所示，折弯采用圆滑过渡结构，避免应力集中， 安装时通过外力直接潜入并将承压段5c叠合于压合段6b，利用承压段自身弹性形成嵌入力，结构简单，安装方便，并不会产生较大的变形以及应力集中。本实施例中，所述支撑柱4位于簧片5对滚柱施加预紧力的背向且与簧片弹性变形相对应的表面为与簧片变形相适形的圆滑曲面；支撑柱4设有与其变形后结构相适应的形状，使外力的反作用较大范围的分布于簧片5，使簧片5不受局部应力作用，减小应力集中，利于延长期使用寿命。本实施例中，所述簧片5沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片5对滚柱3的预紧力偏向于内圈1 ；该结构使簧片5的预紧力具有啮合方向的分离和向内圈1压紧的分力，使滚柱3与内圈1外圆保持贴合，从而保证超越离合器分离和啮合时平稳性，避免滚柱3径向跳动或者偏离与内圈1轴线的平行。本实施例中，所述保持架还包括撑环I 7和撑环II 8，所述撑环I 7和撑环II 8 分列外圈2轴向两端并与外圈2在圆周方向固定配合，所述支撑柱4两端分别对应支撑于撑环I 7和撑环II 8，支撑柱4在自身圆周方向与撑环I 7或/和撑环II 8固定配合；装配后，撑环I 7和撑环II 8可通过螺钉、铆接固定于外圈2，也可通过其它部件对其轴向限位固定于外圈2 ；如图所示，支撑柱4平行于滚柱3 ；啮合槽啮合方向即为啮合槽逐渐变浅的方向，也就是啮合槽与内圈1外圆形成的啮合空间逐渐变窄的方向；簧片的弹性在超越离合器超越时足够避免滚柱反向啮合；如图所示，所述支撑柱4轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环I 7的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，结构简单，实现容易，并且由于扁轴与支撑柱4本体之间形成轴肩，因而有较好的定位效果，利于装配且保持较好的运行状态；支撑柱4轴向另一端穿过撑环II 8上的圆孔，支撑柱穿过撑环II上的圆孔的端部形成锥形头，锥头结构具有较好的适应性，利于穿入装配，提高工作效率。所述撑环I 7和撑环II 8均制成滑动轴承结构；如图所示，所述外圈2轴向两端分别形成沉槽(如图所示的沉槽加和沉槽2b)，所述外圈2轴向两端的径向凹槽(径向凹槽加和径向凹槽2b)分别设置于对应的沉槽槽壁内圆，所述撑环I 7和撑环II 8分别对应嵌入沉槽，撑环I 7和撑环II 8分别设有用于对应嵌入径向凹槽(径向凹槽加和径向凹槽2b)的径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)，撑环I 7和撑环II 8的径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)与对应径向凹槽(径向凹槽加和径向凹槽2b)正对，沿轴向推入即可；在外圈2和内圈1之间形成支撑并利于保持保持架的结构紧凑和装配稳定，不会因外力干扰发生脱落；同时，利于外圈和内圈之间的稳定运行。簧片5与支撑柱4中心线和内圈1中心线的共面之间的夹角α为51° -55°，最佳为55° ；该角度范围能够使簧片5对滚柱3的预紧力在两个方向上的分力合理分配，保证在超越时内圈1和外圈2顺畅相对运行，还能保证滚柱3在簧片5的预紧力分力作用下贴合于内圈1外圆，避免分力过大，影响滚柱3滚动，甚至出现反向啮合。本实施例中，所述外圈2外圆一体成型设有外齿轮，利于传动。本实施例中，所述每个支撑柱4上的簧片5为至少两个沿轴向设置，簧片5 —体成型于嵌合部fe，所述承压部fe位于相邻簧片5之间；本实施例以两个簧片5为例，实际应用中，可以为多个，多个簧片5更利于保证平衡性，根据支撑柱4的长短进行分布，同时承压部恥与簧片5间隔分布，具有较好的受力效果，利于保证各个簧片5对滚柱施力的均勻性和平衡性，从而保证超越离合器的顺畅运行。本实施例中，所述承压部恥在压合部6a的压力作用下发生弹性变形并贴于支撑柱4表面；支撑柱4形成对承压部恥的支撑，利于保证具有稳定的弹力，从而保证簧片5的预紧力稳定。本发明中的保持架设置于外圈2且在圆周方向固定配合，本领域技术人员根据超越离合器原理，可将保持架固定设置于内圈1，且啮合槽也设置于内圈1，能够达到相同的技术效果，属于对本技术方案的等同替换。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种弹片式超越离合器，包括外圈、内圈和滚柱，所述外圈和内圈之间形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽，其特征在于还包括保持架，所述保持架包括支撑柱组件和簧片， 所述支撑柱组件与滚柱一一对应沿轴向设置，支撑柱组件形成插槽，所述簧片设有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力。
2.根据权利要求1所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述支撑柱组件包括支撑片和支撑柱，所述支撑片在圆周方向固定配合设置于支撑柱且插槽形成于支撑片和支撑柱外表面之间，所述插槽设有簧片由于对滚柱施加预紧力所产生弹性变形的变形余量。
3.根据权利要求2所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述嵌合部设有承压部，所述支撑片设有对承压部施加使嵌合部嵌入插槽的压力并限制嵌合片从插槽脱出的压合部。
4.根据权利要求3所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述承压部与为一体成型于嵌合部并向外延伸的弹片结构，承压部向压合部折弯形成承压段，压合部向承压部折弯形成叠合于承压段外表面并对承压段施加压力的压合段。
5.根据权利要求4所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述支撑柱位于簧片对滚柱施加预紧力的背向且与簧片弹性变形相对应的表面为与簧片变形相适形的圆滑曲面。
6.根据权利要求5所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述支撑片沿周向包于支撑柱并设定抱紧预紧力，所述支撑柱的横截面为可限定支撑片周向相对转动的非圆形，支撑片的一侧边与支撑柱外表面之间形成插槽。
7.根据权利要求6所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述保持架还包括撑环I 和撑环II，所述撑环I和撑环II分列外圈轴向两端并与外圈在圆周方向固定配合，所述支撑柱轴向两端分别对应支撑于撑环I和撑环II，支撑柱在自身圆周方向与撑环I或/和撑环II固定配合。
8.根据权利要求7所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述每个支撑柱上的簧片为至少两个沿轴向设置，簧片一体成型于嵌合部，所述承压部位于相邻簧片之间。
9.根据权利要求8所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述承压部在压合部的压力作用下发生弹性变形并贴于支撑柱表面。
10.根据权利要求9所述的弹片式超越离合器，其特征在于所述簧片沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片对滚柱的预紧力偏向于内圈；所述支撑柱轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环I的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，支撑柱轴向另一端穿过撑环II上的圆孔，支撑柱穿过撑环II上的圆孔的端部形成锥形头；所述撑环I和撑环 II均制成滑动轴承结构。
全文摘要
本发明公开了一种弹片式超越离合器，包括外圈、内圈和滚柱，保持架的支撑柱组件与滚柱一一对应沿轴向设置，支撑柱组件形成插槽，簧片设有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力，本发明不但避免在外圈上直接加工限位座，简化加工过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，并且区别于现有技术中集中固定点的结构，不采用点焊的固定结构，不会发生金相组织改变的后果，消除了由于超越离合器的啮合和分离簧片弹性变形导致的应力集中，并且使簧片具有较好的活动自由度，因而可以提高簧片的运行寿命，簧片可达到500万次以上的带有预紧力的弹性变形，大大降低使用以及维修成本。
文档编号F16D41/066GK102562862SQ20111045983
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者薛荣生, 黄敦新 申请人:西南大学