离合器的制作方法

专利名称：离合器的制作方法
这是1987年2月18日提交的申请号为016，458的美国专利申请的部分的后续部分，而申请号016，458的申请又是1986年1月22日提交的现在已放案的申请号为821，453的专利申请的部分后续部分。
本发明涉及到单向离合器，具体地说涉及到改进了的刚性轴向离合器。这种类型的离合器在一个方向上传递转矩，在相反的方向上则打滑。
已知有各种类型的单向离合器，其中众所周知的的这类离合器是超越或斜撑离合器，它具有内和外圈并具有一些斜撑柱用保持架保持在各自的位置上。该斜撑柱具有这种形状，使一个圈在第一方向转动时能造成斜撑柱与相应的表面啮合，而向相反方向转动时由于斜撑柱不能在此方向上啮合该表面而使离合器打滑。
批准给Takada的美国专利3557921涉及到一种单向离合器，它具有内圈和外圈，内、外圈之间有滚子起着单向传递转矩同时反向打滑的作用。但是这种离合器有一种缺陷，当离合器处于啮合时或打滑时滚子的运动会使它们的末端部分与离合器圈的某一个啮合从而阻止离合器的运动，最终导致圈和实际滚子的变形。这种变形最终影响离合器在两个方向上的动作。Hamphrey的美国专利1670157和1834843公开了一种相似的离合器，它具有同样的缺陷。
Arenz的美国专利3866726涉及到一种可分离的联接器，它可以是离合器或是制动器，它具有一个空心的构件，它的腔被内园柱壁所限定。一组其相对于毂体的轴和转动轴成倾斜。有一支座装置用来在轴向与盘啮合以使盘向着和与钢毂的内壁离开啮合的运动。另一些专利公开的内容涉及到转矩的传递装置，它包括Croft的美国专利2，407，060Wolff的美国专利2，601，012Gerst的美国专利2，401，864Fast的美国专利2，397，414Erban的美国专利1，585，140，Taylor的美国专利1，434，970，Rauhoff的美国专利575，988，Breslauer的美国专利3，773。这些专利中没有一个公开过一种离合器，其中离合器的内圈和外圈具有双曲线的面，该面之间置放有滚子以提供单方向离合器传动，和相反方向的打滑，同时轴向地支持滚子和在离合器工作期间需要时允许转动的离合器，尤其是对打滑的状态，我已经发明了一种能避免这类缺陷的离合器。
本发明的实质是提供一种双曲面类型的改进的离合器，它可以啮合或分开，当啮合时，它可以用来在一个方向驱动，当脱开时在相反的方向打滑或超越，或它可被啮合或脱开以及当啮合时用来在正、反方向驱动。
这样，本发明的刚性轴向离合器包括第一构件，它具有绕离合器的旋转轴的回转面，该面是或近似是双曲面，通过该面上的任意点能引出两条完全在该面中的直母线，第二构件与第一构件在构件的相对面之间共同形成一环形空间，其中之一是该回转面，许多推力传递滚子布置在环形空间内，这样在离合器啮合的条件下在相对着的面之间形成推力传递接触，从而至少在一个方向上使第一或第二构件被驱动转动。每一滚子沿着该面的一根母线或近似于母线的线与第一构件的回转面相接触。这些滚子相对于径向平面(即包含有中心轴的平面)成类似的倾斜状态。本发明进一步包括在连接处的装置，连接处在每一所述的滚子的至少一个端部和至少是第一或第二构件之一之间和至少在第一方向上允许在那里之间滑动，同时轴向地支承其滚子。通过滑动在滚子和零件之间的运动相对地不受禁止的和自由的，没有摩擦力、碰撞或这类的阻碍。
所谓“刚性”离合器，刚性的意思是离合器在传递转矩时不会打滑。
所谓“轴向”离合器，轴向的意思是离合器是轴向地啮合或脱开的，以及它是以轴向的接触压力被轴向地啮合的。
本发明的离合器作为单向离合器是这样形成的第二构件的相对着面是回转面它接近于前面叙述绕着离合器的旋转轴的双曲面，在离合器啮合的条件下，滚子在构件的相对着的面之间产生推力传递接触，这些构件相对于离合器旋转轴辉谝桓龇较蛏匣慵８徊剑荼痉⒚鞯睦牒掀骺梢员话沧俺稍谝桓龇较蛏咸峁┠龊希部梢圆鹂鲎酉喾吹厍阈倍谙喾吹姆较蛏咸峁┠龊稀 本发明的离合器，当啮合时通过将滚子放置在形成在第二构件的槽内，可以用来在两个方向上驱动，每一条槽在线(即近似于前述的假想绕离合器旋转轴的双曲面的母线的线)上的点所作的径向平面上具有最大或最小半径，在这样的平面内，离合器的槽做成这样的形状，这种形状能提供曲面使滚子在每条线的每一边上伸展，滚子在构件的相对面之间造成推力传递接触，在离合器啮合时，这些构件相对于离合器的转动轴在一个方向上聚在一起。
根据本发明，表面基本上是锥形的双曲面在每一构件的一端的直径大于同一构件的另一端的直径，此外，根据本发明的离合器，包括轴向固定的第一和第二构件，在一个方向上的构件的相对转动造成滚子在相对着的面之间的推力传递啮合，这是因为相对于径向平面滚子的倾斜度增加了，向另一方向相对转动时，因滚子的倾斜度的减小而脱开了这种推力传递啮合。
根据本发明的一个实施例，每只滚子装在相对着的面中之一中的槽里，第一和第二构件可以从第一位置相对地轴向移动至第二位置，在第一位置时滚子仅与它相应的槽的表面接触，两构件之间无转动传递，在第二位置时，滚子与另一相对着的面啮合以及被槽提供的斜面所锁住，而与相对着的面进入推力传递啮合。此外，我的发明包括一实施例，其中一个构件是被加偏置在第一个位置，并提供一逆着偏置将一构件移动至第二位置的装置，凸轮装置能用来将这些构件之一移动到第二位置。滚子可以是椭圆形截面的。此外，内部件可轴向移动，而使通常是驱动的方向时打滑。
根据另一实施例，在滚子和至少是第一构件或第二构件中一个之间的连接处的装置是装在上面的一环形支承件，在每一构件较大直径端与双曲面接触的部分处，环形支承件至少被这些构件中的一个所支承，这些构件在滚子的下方。该环形支承件最好是能自身润滑的弹性的可压缩的予制件，这样相对于构件中的至少一个能滑动旋转，这样能自由地支承滚子相对于构件中的至少一个转动。该环形件最好是用“尼拉特隆”(NYLATRON)牌号的材料来制造的环形件，它具有一个面与滚子的末端相接触，以支承滚子相对于构件中的至少一个转动。“尼拉特隆”(NYLATRON)大致是一种尼龙和二硫化钼的合成物以提供润滑。在某些例子里，简单的尼龙被证实有足够的弹性、可压缩性和润滑性。
在一个实施例中，该滚子被支承的末端弧形的，圆环状件在滚子的支撑面被制成与弧形腔形状相一致的弧形腔以容纳滚子的末端使其座落在里面，然后按与腔之间尺寸相一致的予定空间关系保持住滚子。该大致是锥形的双曲面表面能推力传递接触而在构件之间传递转矩，这种传递还取决于滚子的尺寸和数量、滚子的长度、滚子与表面的直母线之间的倾斜度。
在零件间被传递的转矩总的取决于内维形双曲表面在较小端的半径和较大端的半径。
根据另一实施例，在滚子和第一和第二零件中至少一个之间的连接处的装置包括有一对面对面的环形件，它被许多可转动的支承件在按间隔关系地支承住。该可转动的支承件可以是球状轴承滚珠、滚子轴承件或圆锥滚子轴承件。
根据另一个实施例，具有一滚子保持架，它具有一加长的滚子支承件，它位于一对邻近的滚子之间并与相邻滚子接触，以保持一沿圆周上的滚子与滚子隔开的设定分布，每一滚子保持架的加长件的一端在连接处被连结到一装置上，该连接处是在滚子和第一和第二构件中至少之一个之间，这样该加长件以同连接装置相同的速度转动。
根据还有另一个实施例，在滚子和第一和第二构件中至少一个之间的连接处的装置包括一对环形的支承件，具有弹性的支承装置装在那里，这样在第一和第二构件和滚子啮合时，该弹性装置成为弹性压缩从而在离合器啮合时降低了在第一构件和第二构件之间的啮合力的改变速率。该弹性支承件可以是多个沿圆周分布的弹簧或用能压缩的弹性材料预制的环形件。此外，一对环形的支承件可以采用“尼拉特隆”(NYLATRON)牌号的材料，它的弹性可以与中间的弹性装置不同，由此可选择地改变与滚子碰撞的弹性和/或可压缩性。
该环状支承件可限定多个径向伸展腔，腔的形状为可支承滚珠的末端，和由此可保持一与腔的间隔一致的设定的沿圆周滚子与滚子之间募涓簦谡庖焕又校恳还鲎拥亩瞬靠梢允腔⌒蔚模勺湓谇焕铩 根据再一个实施例，环形支承件限定了一连续的环形腔，该腔具有与滚子末端形状相一致的截面形状，这样以滚子座落在腔里的关系支承滚子。
根据再一个实施例，环形滚子保持架座落在第一或第二构件和滚子之间，该环形滚子保持架具有多个沿圆周上分开的弧形腔，每一腔的形状用来支承相对应的滚子的表面部分，和由此可保持一与滚子支承腔的间隔一致的设定的沿圆周滚子和滚子间的间隔。
本发明还有第一构件和第二构件的结构的变换形式，即圈。至少限定了一个双曲面的一个圈的部分包含有许多处在面对面啮合关系的位置的环形件，并以渐进的尺寸限定了一实际上的双曲面。例如，内圈可以用多个垫圈样的零件成面对面的关系固定在一起而组成，该垫圈的外径被考虑成渐进的而组成双曲面，同样，多个“垫圈”具有逐渐变化的内径，当将它们装配起来时就形成了双曲面。
此外，至少一个内圈和一个外圈能包含有许多环形件，它们处在面对面隔开关系的位置上，邻近的环形件之间具有可压缩的弹性装置。该环形件的尺寸逐渐增大，这样就限定了一个实际上的双曲面。该弹性装置在传递转矩时就降低了在内圈、外圈和滚子之间的传递力的变化速率。
根据再一个实施例，至少一个内圈或外圈能限定一实际上具有设定的波浪形的截面的双曲面，当在内圈和外圈之间传递转矩时提供设定的断开离合器脱开，以及该滚子在预定的水平。
现将举例来说明本发明的实例，本发明不限于这些实例，附图的说明如下，

图1是带有直母线的双曲面的示意图;
图2是一个剖面图，示出了根据本发明的单向离合器结构的原理;
图3是图2所示的离合器的右视图;
图4是根据本发明的离合器结构的纵向图解剖面图，该离合器当啮合时用于单向驱动;图中的上部和下部相应地表示它在啮合状态和脱开状态;
图5是图4所示的离合器截面图，同时显示了滚子。
图6是图5所示的离合器的右视图。
图7是图6所示离合器的局部放大视图，显示了一个实施例，在该实施例中滚子在相对应的槽内动作，该槽在滚子的两侧具有斜面。
图8是根据本发明结构的离合器的内圈和滚子的侧视图，带有被内圈所支持的可滑动滚子支承环。
图9是根据本发明结构的离合器的部分放大截面图，将外圈移开，显示了滚子放在内圈上，而滚子则座在可滑动的环形滚子支承环上和与上面的环形环相接触。
图10是沿着图8中的“10-10”线所作的剖视图;
图11是本发明的一种变换形式的剖视图，在其中可滑动的环形滚珠支持环被外圈所支承;
图12是使用第二种变换形式滚子和支承环安排形式的离合器的变换形式的部分剖视图;
图13是使用第三种变形形式滚子和支承环形结构的离合器的变换形式的部分剖视图;
图14是使用第四种变换形式滚子和支承环形结构的离合器的变换形式的部分剖视图;
图15是离合器的第二种变换形式的部分截面图，在滚子的顶和底部它利用了第五种变换形式的滚子和支承环结构。
图16是离合器的一换形式的部分剖面图，它在滚子的两头利用了第六种变换形式的滚子和支承环结构。
图17是离合器第四种变换形式的部分剖面图，使用了第七种变换形式滚子支承环结构;
图18是滚子支承环的一部分的顶视图，它具有用来支承滚子的弧形腔;
图19是图18所示类型的滚子支的变换形式的一部分的顶视图，具有环状槽支承滚子;
图20是图18所示类型的滚子支承环的第二种变换形式的顶视图，具有支承滚子的径向伸展的槽;
图21是具有分离环类型的滚子支承环的顶视图，轴承滚珠位于其间，图中顶环已移去图22是图21的分离环式滚子支承环的变换形式的顶平面视图，在环的两半中间使用了长的滚子轴承，图23是图21的分离环式滚子支承环的另一变换形式的顶平面积视图，在环的两半之间使用了锥形滚子轴承;
图24是滚子保持架的透视图，该保持架用来在滚子间保持预定的圆周上的间距;
图25是图24的滚子保持架的部分剖面视图，该保持架位于离合器的内圈和外圈之间，支承滚子;
图26是沿着图25的26-26线剖切的部分剖面图;
图27是图24所示类型的滚子保持架的另一实施例的视图，但是包括一部分或整体的离合器滚子支承环。
图28是图27的滚子保持架的部分剖视图，该保持架位于离合器圈之间以及构成滚子支承环的一部分用来支承离合器滚子;
图29是沿着线29-29剖切的部分剖视图，显示了用滚子保持架保持滚子和滚子之间的分开;
图30是离合器滚子支承保持架的一种变换形式的透视图;
图31是图30的滚子保持架的部分剖视图，该保持架位于离合器内圈和滚子之间从而保持滚子与滚子之间的间隔;
图32是沿着图31的32-32线的视图，显示了用图30的保持架保持滚子与滚子之间的间隔;
图33是沿着滚子的图32的线33-33作的剖视图，图30的滚子保持架位于离合器圈之间用来保持滚子与滚子的间距;
图34是双曲面的离合器内圈的变换形式的剖视图，该双曲面由许多环形的环所组成，这些环具有预定的逐渐增大的尺寸;
图35是图34显示的双曲面离合器内圈的第二种变换形式的截面视图，但是具有许多弹性弹簧置放在环形的环之间，其尺寸用来产生双曲面;
图36是由单一的工件所组成的双曲面离合器圈的截面视图，但是具有一种修正的波浪形的双曲面，该面提供了预定的离合器超越分离脱开。
现根据附图来进行叙述，首先参阅图1。该图示意了一个定义为直纹曲面的一双曲面，通过该面上的任意点，能作出两条如图中标为10且称为母线的直线，该两母线可以完全落在该面内的。该双曲面是绕中心轴线12的回转面，该轴线12是下文将要叙述的刚性轴向离合器的旋转轴。
参见图2和3。本发明的离合器包括一第一和内部件14(内圈)，它具有绕轴线12的回转面16的外表面，该面形成如图1所示的双曲面的部分，位于由点划线17所示的向平面的左侧。该平面包括在垂直于轴线12的径向平面里的双曲线的最小半径。离合器进一步包括第二和外环状件18(外圈)，如图1和2所示外圈的内表面20。可以成为绕轴线12的回转面，该面近似于根据图1已经定义的双曲面的一部分。这一双曲面在径向平面上有最小的半径r+d，其中r是表面16在平面上的半径，d是内部构件和外部构件的相对着的面16和20之间形成的环状空间22的径向间隙的尺寸。多个推力传动件26被做成半径为R的圆柱针状滚子，置于空间22内，沿着面16的母线10与表面16相接触，在离合器啮合的条件下，滚子26一它有四根或更多，一相对于径向平面的倾斜度都是类似的。
每一滚子26沿着一条线与表面20相接触，该线相对于滚子轴螺旋状地弯曲前进，这一些滚子26与表面20接触的螺旋状的曲线近似于双曲面的母线10，同时当滚子的半径R缩小时它趋近于母线。
参见图2和3。当外部构件18相对于内部构件14按箭头A的方向旋转时，使滚子以相同的方向绕它们自己的轴线旋转，因此向相对于内部件14的箭头A一样以A的方向运动。因为每一滚子的两端有不同的半径，而具有较大半径的一端将移动得更快些而造成滚子稍微歪斜，即增加滚子对径向平面的倾斜度从而使滚子在表面之间的间隙里挤压在一起而传递转动。同样当外部构件以箭头B的方向转动时，滚子将以B的方向转动，而朝相反的方向运动就减小了它们的倾斜角，而从啮合中脱出。这样就可以看出，在一个相对旋转方向上，离合器传递转动而在相反方向转动时就产生打滑的功能，哪一方向传递转动哪一方向打滑是由滚子向右方或向左方倾斜置放来决定的。
参见图5至7，那里滚子26被置放在第二或外部构件18上的槽34里，每条槽在线(即近似于图1假想的以前叙述中已定义的双曲面的母线那样的线)上的点所作的径向平面内具有最大半径R，像前面谈及滚子与表面20接触的螺旋曲线那样的形式，槽34在这样的平面内具有曲率半径R(见图7)，从而为滚子提供了斜面36使其以相对倾斜对的形式在它们与外部构件18接触线的每一边上伸展。
参见图4。这是一示意图。示出了本发明的离合器的一种结构，其中离合器做成可以根据要求来选择啮合或脱开啮合的结构，从而能被迅速地调整而达到一个方向打滑或两个方向都打滑。图4所示的离合器通过凸轮装置X的操作逆弹簧或弹簧组Y的作用，用移动外部构件18来使离合器啮合，而弹簧的作用是在凸轮装置的控制下使离合器脱开。图4的下部显示的是啮合的状态，视旋转的方向，滚子26在内部件14的回转外表面16和相对应的斜面对的斜面36之间造成推力传递接触，通过适当的耦合，在两个方向上都可以传递动力。
滚子26啮合和转动后，该内部构件14和外部构件18互相相对地作轴向移动把离合器与轴向接触在啮合，从这一意义来说，可以说离合器是自我供能的。以后理解，这种接触随转矩的增加而增加。
再参见图4，离合器的脱开或离合器的超越只要间隙C＝0.02-0.1mm＞b就可以，用来啮合和脱开离合器所需的轴向运动可以做得非常小，根据不同的尺寸间隙的值可以改变，因这里设定的值是一举例的值。
啮合实际上是瞬时的，直接和实际上无声的，和是刚性的，即没有滑动产生。
除了椭圆形截面的滚子26外，也可以用圆柱形的滚子。
如图所示内部件14装在轴40上，该轴在该零件的两侧伸展。外部件18在轴向用花链联接来驱动另一零件42，例如该件可以是带齿的齿轮件。
弹簧环46可以用来将滚子26松驰地装在槽34里。
如果需要，槽34可以形成在内部构件里来代替在外部构件18里。一适当的保持装置或保持环74用来当离合器超越时在槽内保持滚子26。
如图4至7所示的双曲面离合器可以看作为具有用凸轮装置来操纵的双向夹紧与双向脱开啮合装置的打滑离合器。
在离合器的改进结构中，内部件的表面16也近似于图1所示的双曲面部分，该部分在如图点划线17所示的径向平面的左方。在这一情况下，每一滚子26的圆柱轴线沿着前述所定义的图1的想象的双曲面的母线10，所有的滚子相对于离合器的径向平面成相类似的倾斜度，滚子26与内部构件沿着一条螺旋曲线形成线接触。
现参阅图8-10，这些图表示了本发明的离合器的一最佳实施例，其中内圈14四周围绕着若干滚子26，其外圈已被卸去以便于说明。我们发现离合器的运行明显增强，离合器的运行寿命也相应地加长，这是因为设置在诸滚子26的诸端部与离合器的相应的支撑件之间的连接处的滑动支承圈48的缘故，在这种情况下，下方环状支承环14A形成为内圈14的一部分。支承圈48最好是自润滑的，与支承环14A比起来它应采用压缩弹性材料，以便使诸滚子26具有在打滑期间旋转自如以及使离合器啮合而不致干扰或咬合离合器的支撑结构的能力。
另外，如令这样的支承圈采用可滑动的、耐磨材料(例如一种比较硬的合成材料，如由宾恰尼亚州Reading的聚合物公司销售的NYLATRON(尼拉特隆))，就提供了一种可滑动而耐磨的圈，有效地防止诸滚子与离合器圈之间的有害的干拧Ｕ庋崩牒掀餮卮蚧较蛟俗保罟鲎 6就随尼拉特隆圈48自由转动，不会由于支承圈48的存在而发生干扰。因此，当离合器以啮合方式旋转时，滚子26首先啮合尼拉特隆圈，造成对环14A的顶面的一些弹性压缩，只是在转矩传递期间返回到它们的原始位置。在某些情况下，滚子可能会在尼拉特隆圈的顶面上滑动;尼拉特隆是一种自润滑材料，这种滑动是比较方便的。然而，为了实施本发明，事实上所需要的是诸滚子26与内圈14之间的连接处的任何支承滑动装置，或者，如从图11中可看到的，在有些时候，所需的是外圈18，以便形成诸滚子相对于至少诸离合器圈中之一的支撑和滑动作用。
在最佳实施例中，在双曲圆锥面的两端处，即如图9、15和16所示的较小直径端和较大直径端，具有一尼拉特隆圈或等效的连接装置。这样，在整个不运转时间内，诸滚子趋向于“接触”到诸圈。当离合器啮合时，诸滚子将首先稍微压缩较大一端的圈，然后在运转期间返回到原始位置。在打滑期间，诸滚子将在较大直径端的圈上平滑地滑动。此外，如圈是松配合的，该圈就随诸滚子转动;当圈具有与滚子的紧贴的凹处时(如下面所描述的)，情况就肯定是这样。当圈48压配到离合器圈中时，诸滚子就在圈上滑动，此时就无需凹处了。在大多数情况下，诸滚子将接触较小直径处的圈，有时至少是瞬时弹性压缩接触区。采用弹性压缩尼拉特隆材料的两只圈使离合器运行得以增强，使啮合和打滑平滑并能维持较长的运行时间。
现参阅图12，这是本发明的一个实施例。其中提供了另一个结构，以在诸滚子26与内圈14之间的连接处建立一装置，使诸滚子能滑动。图12中，每根滚子26的下部26A上装配了一只端插头50，该插头是用如尼拉特隆这样的坚硬耐磨自润滑材料做成。这些端插头最好和图8-11中的尼拉特隆环14A相结合，环48上还设有多个沿圆周分布的凹坑，每个凹坑的横截面与每个滚子的端部的横截面形状一致。经过这样的安排，诸滚子支撑和坐落于诸凹坑中，大大有利于诸滚子相对于离合器内圈(图12中)的滑动，与此同时诸滚子可以绕着它们各自的轴线容易地转动。这样的离合器就极易打滑而不致于发生不正常地过度的啮合和/或采用其它滚子支承离合器件时造成的滚子的畸变。类似地，在圈间要咬死之前，离合器啮合时也不会产生对滚子运动的不正常的阻力。
现参阅图13，这里表示了滚子支承连接装置的另一实施例，其中每根滚子上装有一滚珠轴承52，该轴承装在滚子的下端上，办法是将轴承滚珠坐落于滚子的凹坑中(如图13所示)，或将滚珠轴承粘结或卡住在滚子上(图中未画出)。这个滚珠52坐落于支承尼拉特隆环上的一圆弧凹坑中(如图所示)，以使滚子26可滑动和转动。
现参阅图14，这里还表示了另一种结构设置，其中可滑动的环状圈设计成两个半圈54A和54B，在两者之间插进一层压缩弹性材料56。这两个半圈54A和54B也最好，但并不一定，要用如尼拉特隆这样的弹性压缩材料做成;该中间层材料提供支承滚子的较大的可压缩性和弹性。由于拼合圈的上半圈54A上沿其圆周分布着若干个用来支承诸滚子的圆弧形凹坑58，当离合器啮合时中间层材料56开始弹性压缩而降低了止推传递力的变化速率或“减轻”离合器的啮合力时，就使滚子能良好地滑动和转动。一旦到达了稳定的状态，中间层材料56靠其自身的弹性又返回到其原始状态。
图15表示了支撑于内圈14的圈环14A上的圈48，它有许多沿其圆周分布的圆弧状凹坑，这些凹坑的形状正好能使诸滚子26坐落其中。
图16表示了另一支承圈48，其中支承圈的滚子支承面上设有多个圈弧状凹坑58，而且，该支承面是倾斜的，使足以能将诸滚子26朝着内圈14方面支承住。
图17表示了一种类似于如图14所示的一种设置方案，其中弹性压缩材料被沿圆周分布的多只螺旋弹簧60代替。此外，下方半环54B和上方半环54A上具有许多相对的环形凹坑，用以支承住各螺旋弹簧60。可以用适当的装置将一个或任意个弹性件保持在位置上。
现参阅图18-20，这些附图表示了另一些尼拉特隆环状支承环，其中用另一种装置维持滚子及其之间的间隔。图18中，圈48包括多个沿圆周分布的圆弧横截面的圆凹坑，这些如前所述的圆弧横截面与各滚子端部的横截面形状相一致，以支撑住诸滚子。
图19中的凹坑62是一圆周凹坑，而图20实施例则是多个沿径向分布的凹坑63。很显然，图18和20的实施例中，滚子相互之间的间隔分布得比较精确。
图21-23表示了一种在圈之间具有可转动的支承件的拼合圈结构。在这些附图中，顶部半圈已卸去，从图可见图21中的下部半圈54B上有多个支承滚珠64，图22中是多个滚珠66，图23中是多个圆锥滚珠68。
现参阅图24-29，这些附图又表示了另一些实施例，包括了几组滚子保持架74，其中有的或与一合适的上方圈相连接(如图24所示)，有的或与一可滑动的尼拉特隆环状圈48相连接(如图27所示)。在每一种结构中，保持架74由多根支承滚子的合适结构的长形滚子-滚子支承件组成，当诸滚子如图25-29中的横剖面所示转动时，能支承住诸滚子。在这种情况下，诸保持架支承件72可以以适宜的绕轴旋转的方式与一适当的圈相连接，以使诸滚子26相对于含有中心轴线的平面取它们各自合适的方向;但是，在多数情况下，诸滚子与诸保持架支承件之间的很小的间隙就足以恰当地支承滚子。例如，当离合器处于打滑状态时，诸滚子26的倾斜角度要比结合附图2在前面已说过的咬死状态时的滚子的倾角为小。这样，保持架支撑件72必须利用与合适的圈件以绕轴转动方式相连结而适应这种偏移。
图30表示了另一滚子保持架76，这是一个环状圈76，上面有许多弧形或扇形部分，每个弧形或扇形部分中支承住一滚子26的表面而且能在一适当的角度范围中使各根滚子26取其合适的倾角的倾斜位置。
再看图34-36，这些是表示本发明的离合器内圈14的结构的另一些实施例。图34中，内圈14有多个环状圈78(只画出一部分)，它们面对面相互啮合。内圈的尺寸是逐渐变化的，总的呈现为一双曲线。这样，经选择尺寸连续变化的圈78，就可方便地组成一内圈14。任何能将诸圈按图示面对面地保持住的合适的装置(未画出)都可使用。
图35中，诸圈组合为一双曲面(或近似的双曲线)。在结构排列中，多片如环形片簧80这样的弹性件(画出一部分)插到圈78之间，利用有效地减低在内外圈之间传递力的改变速率而提供了较和缓的离合器啮合动作。
图36中表示了一离合器内圈14，它的双曲面82有所改变。该表面82改变成波形(或改变的正弦曲线形)，该波形提供了预定的过载条件而取决于诸滚子与内圈的修改后的双曲面的正弦曲线部分的诸顶点之间的接触点的数量。这样，在精确调整内圈的双曲面和精确调整表面的正弦曲线“顶点”的数量后，就能计算和调整精确的离合器“脱开”力，即足以使诸滚子脱离与双曲面相接触的力。
另外，虽然未画出来，还是可利用如图34-36所示的技术组成离合器的外圈。对于如图36所示的实施例，可以在外圈(未画出)和如图36所示的内圈上采用修改的正弦双曲面。这些“波形的”正弦双曲面可以结合起来建立起一精确的“过载”条件，由此，使诸滚子26在一特定的转矩传递时打滑。
在前面叙述中，应该理解在诸内圈的较大直径端提供相对于诸圈的移动所需的支撑，这是最重要的。如此，设想可将环状支承圈48压配到其中一只内圈中，条件是环状支承圈的一个滚子支承面是自润滑的或润滑良好的。此外，我们发现由尼龙及二硫化钼结合的尼拉特隆是一种用作环形圈48的最佳材料。在有些情况下，用尼龙制作的圈也显现出足够的弹性、压缩性和润滑性。因此，这样的圈也可以单用尼龙制成。可以采用的材料还有轴承青铜、聚乙烯、聚丙烯，以至包括尼龙和特氟纶的尼拉特隆(为了有效润滑)。
从前面叙述可容易理解本发明的离合器的特定结构使能利用采取双曲面和滚子的这一原理传递转矩而不会发生滚子的不正常的咬住或将内圈表面切坏。尤其是，正是因为在滚子与各个支撑内圈之间设置了一合理而独特的中间连接装置，克服了实际应用该原理的主要障碍，带来的结果是不但高效和低外形实现了转矩的传递，而且可以有选择地调整如转矩过载打滑条件、转矩传递速率、离合器形状和尺寸、离合器寿命、离合器啮合及其它许多重要参数。
权利要求
1.一刚性轴向离合器，其特征在于包括一第一构件，该构件具有一绕离合器旋转轴的回转面(旋转面)，此面基本上是一双曲面，通过双曲面的每一点，可以画两根完全位于该面内的两根直线母线。一第二构件，它与第一构件形成一构件相对面之间的环形空间，其中一面是所述旋转面，以及多个推力传递滚子置于所述环形空间中以与诸面啮合在相对诸面之间形成推Υ萁哟ィ佣辽僭谝桓龇较蛏锨谝换虻诙辜Ｃ恳还鲎友馗帽砻娴囊荒赶呋蛞唤朴谡庖荒赶叩南撸哟ニ龅谝还辜男妫泄鲎泳嗨频叵喽杂诰断蚱矫媲阈保霸诿恳还鲎拥闹辽僖桓瞿┒瞬糠趾椭辽偎龅谝缓偷诙辜坏慕唤哟Φ囊蛔爸茫靡栽市碇辽僭诘谝环较蛏显谄浼渥骰氪送保毓鲎拥闹嵯蛑С泄鲎印
2.如权利要求1所述的离合器，其特征在于表面通常为圆锥双曲面，该表面的在每个构件的一端部的直径比在同一构件的另一端部的直径要大。
3.如权利要求2所述的离合器，其特征在于第一和第二构件沿轴向固定，通过增加滚子对于径向平面的倾斜度，使所述两构件沿一方向的相对转动引起滚子在相对表面之间产生推力传递啮合，通过减小滚子的倾斜度，使沿另一方向的相对转动停止推力传递啮合。
4.如权利要求3所述的离合器，其特征在于每只滚子位于所述相对表面中之一上的一条槽中。
5.如权利要求4所述的离合器，其特征在于所述第一和第二构件从第一位置到第二位置沿轴向相对移动，在所述第一位置，滚子仅仅接触它们各自所处的槽的表面且在构件之间无转动传递，在所述第二位置，滚子啮合其他相对的表面并且通过槽所提供的斜面被凸轮带动到与相对表面作推力传递啮合。
6.如权利要求5所述的离合器，其特征在于一所述构件被偏置到第一位置，并且有一装置将所述构件之一逆偏置而移入第二位置。
7.如权利要求6所述的离合器，其特征在于所提供的凸轮装置将所述构件之一移入到第二位置。
8.如权利要求7所述的离合器，其特征在于所述滚子的横截面是椭圆形的。
9.如权利要求8所述的离合器，其特征在于所述内部构件沿轴向可移动。
10.如权利要求2所述的离合器，其特征在于所述位于所述滚子和所述第一和第二构件中至少一个之间的中间连接处的装置是一环形支承件，在与相应于每个构件的较大直径端的双曲面相接触的部分所述支承件安装并支承在位于所述滚子之下的所述构件中至少一个上。
11.如权利要求10所述的离合器，其特征在于所述环形支承件是用自润滑材料制成的，因此能相对于所述构件中至少之一可滑动地转动，以致自由支承相对于所述构件中至少之一可转动的滚子。
12.如权利要求11所述的离合器，其特征在于所述环形构件是一用尼拉特隆(NYLATRON)牌材料制成的环形件，它有一与所述滚子的端部啮合的表面，以致支承相对于所述构件中至少之一可转动的滚子。
13.如权利要求12所述的离合器，其特征在于所述滚子的支撑端部是圆弧形的，所述环形构件的形状设计得在所述滚子支承表面上具有多个相应成形的圆弧凹坑(腔)，以便容纳所述滚子的端部以呈坐落其中的关系，由此，按照与所述凹坑(腔)之间的尺寸相一致的预定的空间分布关系保持住所述滚子。
14.如权利要求13所述的离合器，其特征在于所述大体上的圆锥双曲面能推力传递接触，以便在所述构件之间传递转矩，而其推力传递接触的大小视所述滚子的数量和直径、所述滚子的长度、所述滚子与所述表面的直线母线之间的倾角而定。
15.如权利要求14所述的离合器，其特征在于所述构件之间传递的所述转矩取决于较小端部的所述内部圆锥双曲面的半径和较大端部的所述内部圆锥双曲面的半径。
16.如权利要求15所述的离合器，其特征在于所述构件之间传递的转矩取决于较小端部的所述外部圆锥双曲面的半径和较大端部的所述外部圆锥双曲面的半径。
17.如权利要求2所述的离合器，其特征在于位于在所述滚子与所述第一和第二构件至少之一之间的中间连接处的所述装置是由一对面对面的环形构件组成的，这些构件是通过多个可旋转的轴承件以一定的空间关系所支撑。
18.如权利要求17所述的离合器，其特征在于所述可转动的轴承件是球状轴承滚珠。
19.如权利要求17所述的离合器，其特征在于所述可转动的轴承件是滚子轴承件。
20.如权利要求17所述的离合器，其特征在于所述滚子轴承件是圆锥状滚子轴承件。
21.如权利要求2所述的离合器，其特征在于还包括一滚子保持架，它有一位于每对相邻滚子之间的长的滚子支撑件，所述支撑件与相邻的滚子相接触以保持一预定的沿圆周的滚子和滚子之间的间隔分布。
22.如权利要求21所述的离合器，其特征在于所述滚子保持架的每个长构件在其一端与位于在所述滚子与所述第一和第二构件中至少之一之间的连接处的所述装置相连接，这样，所述长构件以与所述中间连接装置相同的速度转动。
23.如权利要求2所述的离合器，其特征在于位于在所述滚子与所述第一和第二构件中至少之一之间的连接处的所述装置包括一对环状支承件，所述支承件具有位于一对支承件之间的弹性支承装置，当所述第一和第二构件与所述滚子啮合时，所述弹性装置成为弹性压缩，由此减小了当离合器啮合时在所述第一和第二构件之间的啮合力的改变速率。
24.如权利要求23所述的离合器，其特征在于所述弹性支承装置是多个沿圆周间隔分布的弹簧。
25.如权利要求23所述的离合器，其特征在于所述弹性支承装置是一用可压缩弹性材料制成的环形构件。
26.如权利要求11所述的离合器，其特征在于所述环形支承件形成了多个沿径向伸展的凹坑(腔)，这些凹坑(腔)的形状可支承所述滚子的端部和由此可保持一与所述诸凹坑的分布相一致的预定的沿圆周的滚子与滚子的间隔分布。
27.如权利要求11所述的离合器，其特征在于每只滚子的端部是圆弧形的。
28.如权利要求7所述的离合器，其特征在于所述环形支承件形成了一连续的环形凹坑(腔)，该凹坑(腔)的横截面形状与所述滚子的端部的形状一致，由此将所述滚子支承于坐落位置上。
29.如权利要求2所述的离合器，其特征在于还包括一位于所述第一和第二构件中之一和所述滚子之间的环形滚子保持架，所述环形滚子保持架具有多个沿圆周间隔分布的圆弧形凹坑(腔)，每个凹坑(腔)的形状能支承对应的滚子的表面部分和由此可保持一与所述诸滚子支承凹坑(腔)的分布间隔相一致的预定的沿圆周的滚子与滚子的间隔分布。
30.如权利要求2所述的离合器，其特征在于，形成一双曲面的至少所述第一和第二构件中之一的部分，包括多个处于面对面啮合关系的环形件，这些环形件逐渐增大尺寸以形成一基本上的双曲面。
31.如权利要求2所述的离合器，其特征在于形成一双曲面的至少所述第一和第二构件中之一的部分包括多个处于面对面关系的环状件，在相邻的环状件之间有一可压缩的弹性装置，所述诸环形件的尺寸逐淅增大，从而形成了所述的基本上的双曲面，当在所述第一与第二构件间传递转矩时，所述的弹性装置减小了在所述第一和第二构件和所述滚子之间传递的力的改变速率。
32.如权利要求2所述的离合器，其特征在于所述第一和第二构件中的至少之一形成一具有一预定波浪形状的横截面的基本上的双曲面，以当在所述第一和第二构件和所述滚子之间传递的转矩是在一预定水平上时提供预定的分离离合器脱开。
33.一种刚性轴向离合器，其特征在于包括一第一构件，它有一绕着离合器的转动轴线转动的表面，所述表面基本上是一双曲表面，通过该双曲面的每个点均可引出两条直母线且完全落于该表面上，一第二构件，它与第一构件形成一在相对的构件的表面之间的环状空间，其中一个相对的表面是所述的旋转表面，和多根推力传递滚子，它们置于所述环形空间中以便与相对的表面啮合，以在相对表面之间形成推力传递接触，从而使所述第一或第二构件沿至少一个方向转动，每根滚子然后沿着一所述表面的母线或一近似该母线的直线接触所述第一构件的旋转表面，所有滚子类似地相对于径向平面而倾斜，一安装得与所述诸滚子的端部相邻接而滑动转动的环形件，以支承诸滚子抵抗在所述相对表面之间传递的分力，并大致上沿着所述诸滚子的长度伸展。
34.一种刚性轴向离合器，其特征在于包括一第一构件，它有一绕着离合器的转动轴线转动的表面，所述表面基本上是一双曲表面，通过该双曲面的每个点均可引出两条直母线且完全落于该表面上，一第二构件沿轴向与所述第一构件分开并与第一构件形成一在相对的构件的表面之间的环状空间，其中一个相对的表面是所述的旋转表面，和多根推力传递滚子，它们置于所述环形空间中以便与相对的表面啮合，以在相对表面之间形成推力传递接触，从而使所述第一或第二构件沿至少一个方向转动，每根滚子然后沿着一所述表面的母线或一近似该母线的直线接触所述第一构件的旋转表面，诸滚子都类似地相对于含旋转轴线的径向平面倾斜，至少一构件相对于所述其他构件而轴向移动，用于移动至少一构件以便加大构件之间的空间从而在所述构件之间无转动传递的装置，一安装得与所述诸滚子的端部相邻接而滑动转动的环形件，以支承诸滚子抵抗在所述相对表面之间传递的分力，并大致上沿着所述诸滚子的长度伸展。
35.一种刚性轴向离合器，其特征在于包括一内圈，它有一绕着一中心轴线转动的表面，所述表面基本上是一双曲面，通过该双曲表面的每个点均可引出两条直母线且完全落在该表面上，一外圈，它与所述内圈形成一在两圈的相对表面之间的环状空间，外圈有一基本上是一双曲面的内旋转表面，和多根推力传递滚子，它们置于所述环形空间中以便与双曲表面相啮合，以在相对表面之间形成推力传递接触，从而使所述内圈和外圈沿至少一个方向转动，每根滚子基本上沿着一所述表面的母线或一近似该母线的直线接触所述内圈的旋转表面，所述诸滚子都类似地相对于含所述中心轴线的平面倾斜，装在所述诸滚子与所述内外圈中至少之一之间的连接处的装置，用来在其间至少沿一第一方向滑动同时沿诸滚子的轴向支撑滚子。
全文摘要
一种刚性轴向离合器包括一第一内圈，该内圈有一绕离合器旋转轴的双曲旋转面。一第二外圈和第一内圈形成一内外圈相对面间的环形空间。多个推力传递滚子置于环形空间内以与其表面啮合而驱动两个圈至少在一个方向转动，每一滚子和第一内圈的旋转面沿双曲面母线或近似母线的线接触。所有滚子相对于径向面倾钭。至少每一个滚子的一个末端与至少一个圈之间的连接处有一装置可以至少沿第一方向在其间滑动，同时沿轴向支承滚子。
文档编号F16D41/061GK1032576SQ88107360
公开日1989年4月26日 申请日期1988年10月22日 优先权日1987年10月22日
发明者鲁道夫·理查德·卡斯特恩 申请人:罗莫斯达公司N·V·