專利名稱：一種棘輪式超越離合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種棘輪式超越離合器，其新型棘爪結構及其復位裝置可以使這種超越離合器長期可靠地用于重載頻繁嚙合的工作狀態，也可以用于長時間超越的工作狀態。
背景技術：
中國實用新型專利CN91208227.5公開了一種慣性離心式棘輪，其中在棘輪的下面設有一個磁環。當齒輪轉動的時候，棘爪在離心力的作用下徑向向外張開從而與棘輪上的棘齒相嚙合。根據該實用新型專利所公開的技術方案，由于作用于棘爪上使之徑向向外擺動從而與棘輪上的棘齒相嚙合的動力是離心力，所以當棘爪轉動不靈活的時候，這種棘輪便不能夠可靠地工作。
美國專利US5,205,386公開了一種帶有棘爪保持裝置的棘輪式超越離合器，其中在棘爪嚙合端的徑向外側設有磁鐵，當輸出軸的轉速超過希望值時，棘爪在離心力的作用下徑向向外擺動，一旦其與對應的磁鐵相接觸，將被磁鐵保持住。這種離合器依然是以彈簧力為動力驅動棘爪擺動與棘輪上的棘齒嚙合，這種離合器只能用于長時間超越的工作狀態。在重載頻繁超越的時候，會對彈簧反復、頻繁地加載，加速彈簧疲勞斷裂，從而導致整個離合器不能夠正常工作。另外，棘爪是依靠離心力、彈力和磁力的共同作用與棘齒嚙合或脫開，離合器轉速的不穩定、彈簧的疲勞和磁鐵的磁力衰減都會影響離合器的長期正常工作。
中國實用新型專利ZL00254031.2公開了一種棘爪依靠磁力復位的棘輪式超越離合器。這種離合器適用于頻繁嚙合的工作狀態，當用于長時間超越工作狀態時，棘爪與棘齒需要頻繁接觸，易磨損而使部件損毀。該專利限定棘爪盤為內環，棘輪為外環，而在某些使用工況下，超越離合器必須采用以棘爪盤為外環的結構形式。
發明內容
本實用新型的目的在于克服現有超越離合器技術的不足，提供一種使用新型棘爪結構及其復位裝置的棘輪式超越離合器，提高超越離合器的使用性能。當這種離合器用于頻繁嚙合狀態時，新型棘爪結構可以迅速復位，提高與棘齒的嚙合精度；當離合器處于長時間超越狀態時，棘爪和棘齒能完全脫開，避免磨損。這是一種工作性能更加可靠、適用范圍更加廣泛、使用壽命更長的棘輪式超越離合器。
本實用新型的目的是通過下述方案實現的。
本實用新型所涉及的棘輪式超越離合器，包括設置有棘齒的棘輪、設置有棘爪及其復位裝置的棘爪盤，兩者之間采用軸承支撐以保證棘輪和棘爪盤能夠同軸轉動，所述棘爪結構為一個整體結構，分為首部、軸部和尾部三個部分，棘爪首部包括具有接觸面的接觸端，棘爪軸部通過軸銷可轉動地安裝在棘爪盤上，棘爪尾部與復位裝置相對應設置以承受復位裝置的作用力，所述棘爪結構俯視呈“T”字形，所述棘爪結構首部接觸端的寬度大于其軸部和尾部的寬度。
這種棘輪式超越離合器的特點在于其棘爪結構的首部、軸部和尾部俯視呈“T”字形，首部包括具有接觸面的接觸端，其寬度大于棘爪軸部及尾部的寬度，這種結構優化了棘爪的受力狀態，使得棘爪首部接觸面受到的擠壓應力和軸銷的剪切應力處于相同水平。首部接觸端的寬出部分還可以起到棘爪結構轉動的限位作用，在棘爪與棘齒脫離嚙合狀態時，使棘爪結構的尾部不會與棘齒發生接觸。
采用這種“T”字形棘爪結構的棘輪式超越離合器，棘爪及其軸銷的受力更加合理，與相同結構尺寸的其它類型超越離合器比較，這種離合器能夠傳遞更大的扭矩；棘爪數目和棘齒數目互為素數，嚙合時，每次輪流有一個棘爪與棘齒嚙合，延長了離合器的使用壽命；通過改變棘爪和棘齒的數量和結構尺寸，就可以有效改變離合器的嚙合精度(回止角)或傳遞扭矩；這種棘爪結構通過調整復位力和離心力的相互作用關系，達到與棘齒頻繁嚙合或長時間脫離的工作狀態，使得離合器的運行更加穩定、可靠。
圖1是本實用新型一種棘輪式超越離合器棘爪盤作為離合器外環、棘輪為內環的側視圖；圖2是圖1所示棘爪盤作為離合器外環的橫剖面圖；圖3是棘爪盤作為離合器內環、棘輪為外環的側視圖；圖4是圖3所示棘爪盤作為離合器內環的橫剖面圖；圖5是圖1所示棘爪結構的側視圖；圖6是圖5所示棘爪結構的俯視圖；圖7是棘爪完全脫離棘齒的工作狀態圖。
具體實施方式
按照圖所示，本實用新型為一種棘輪式超越離合器，包括設置有多個棘齒7的棘輪1、安裝著多個棘爪3的棘爪盤2，兩者之間可以采用軸承15支撐，并保證棘輪1和棘爪盤2能夠同軸轉動。所述的棘爪3為一個整體結構，按照功能劃分為首部9、開有軸孔12的軸部10和尾部11，所述的首部9包括具有接觸面13的接觸端8，接觸端的寬度大于軸部10和尾部11的寬度，整體俯視如圖6所示呈“T”形。棘爪3通過軸銷4可轉動地支撐在棘爪盤2上，棘爪盤2與棘輪1同軸設置，棘爪3在復位裝置的作用下能夠恰當地與棘齒7嚙合，復位裝置可以利用磁鐵的吸力或彈簧的拉力作用在棘爪3的尾部，使棘爪3的轉動有利于與棘齒7的嚙合。
棘輪3的復位裝置可以根據需要，采用彈簧或磁鐵，優選的實施方式是采用磁鐵6使棘爪3復位，此時棘爪3應采用鐵磁性材料，譬如鋼鐵。所述每個磁鐵6最好鑲嵌在安裝套5內部并固定在棘爪盤2上，與所述棘爪3的尾部11相對但不接觸，以使磁吸力最大為佳，所述安裝套5采用不導磁材料制成。棘爪3經過熱處理，提高接觸面13和軸孔12的表面硬度，同時還要保證棘爪3的結構內部材料保持相應的韌性。
如圖6所示，所述棘爪3的重心位置可以根據需要進行調整，當超越離合器用于頻繁嚙合工況時，棘爪3的重心位置應當使得離心力所產生的力矩小于復位裝置的復位力矩，最好是力矩方向相同；當超越離合器用于長時間超越工況時，棘爪3的重心位置應當使得離心力所產生的力矩大于復位裝置的復位力矩，且力矩方向相反。這樣，超越離合器就可以根據不同的使用要求，依靠復位力和離心力的相互作用，使棘爪3靈活與棘齒嚙合或脫開。
所述棘爪3的首部9、軸部10和尾部11俯視圖呈“T”字形，接觸端8的寬度大于棘爪3其余部分的寬度，一方面，其寬出部分與棘爪盤2上的對應結構用于棘爪3轉動的限位，保證棘爪3的尾部11不與棘齒7接觸；另一方面，增加接觸面13與棘齒7嚙合時的接觸面積，減小擠壓應力，使得棘爪和軸銷各個部位的應力水平相當，達到最優化的結構設計。在所述棘爪3上可以鑲嵌有密度大于所述棘爪材料密度的物質，以調整棘爪3的結構重心位置。
為提高離合器的嚙合精度，棘爪3的數目和棘齒7的數目互為素數。每次至少有一個棘爪與棘齒嚙合傳遞扭矩。根據實際使用要求，通過改變棘爪3或棘齒7的數目和結構尺寸，有效改變離合器的嚙合精度(回止角)或傳遞扭矩。當增加了棘爪3和棘齒7的數量時，棘爪3和棘齒7的結構尺寸相應減少，傳遞扭矩也降低；當減少了棘爪3和棘齒7的數量時，棘爪3和棘齒7的結構尺寸相應增大，傳遞扭矩也提高。
如圖5所示棘爪結構的尾部與首部的夾角根據具體使用要求而有所不同，其目的是要使復位裝置對棘爪尾部的作用力最大，且棘爪首部能夠與棘齒靈活地嚙合或脫開。當棘爪盤在內環時，夾角相對較小；當棘爪盤在外環時，夾角相對較大。
如圖6所示棘爪3軸孔12的內表面可以設置導流槽14，以便于軸銷的潤滑，最大程度地減少磨損。軸孔12與軸銷4的配合間隙應盡量減小棘爪3在嚙合時對軸銷4的沖擊，同時應保證棘爪3的轉動靈活。
作為本實用新型的一種實施方式如圖1所示棘輪1設置在內部，棘爪盤2設置在所述棘輪1的外部，這種結構適用于類似燃氣輪機啟動的工況，棘輪與啟動器的驅動軸相連，棘爪盤與燃氣輪機從動軸相連。在啟動器的作用下，燃氣輪機啟動并達到一定轉速后，離合器的棘爪在離心力的作用下保持與棘齒的脫離狀態，避免棘爪與棘齒的頻繁嚙合而導致磨損。
作為本實用新型的另一種實施方式如圖3所示棘輪1設置在外部，棘爪盤2設置在所述棘輪1的內部，這種結構適用于類似抽油機頻繁嚙合的工況，棘輪與皮帶輪相連，棘爪盤與電機驅動軸相連。棘爪數目和棘齒數目互為素數，嚙合時，每次輪流有一個棘爪與棘齒嚙合，延長了離合器的使用壽命。
圖7為棘爪完全脫離棘齒的工作狀態，此時棘爪尾部不能與棘齒接觸。
權利要求1.一種棘輪式超越離合器，包括設置有棘齒的棘輪、設置有棘爪及其復位裝置的棘爪盤，兩者之間采用軸承支撐以保證棘輪和棘爪盤能夠同軸轉動，所述棘爪結構為一個整體結構，分為首部、軸部和尾部三個部分，棘爪首部包括具有接觸面的接觸端，棘爪軸部通過軸銷可轉動地安裝在棘爪盤上，棘爪尾部與復位裝置相對應設置以承受復位裝置的作用力，其特征在于所述棘爪結構俯視呈“T”字形，所述棘爪結構首部接觸端的寬度大于其軸部和尾部的寬度。
2.根據權利要求1所述的棘輪式超越離合器，其特征在于棘爪的數目與棘齒的數目互為素數，在所述棘爪上鑲嵌有密度大于所述棘爪材料密度的物質，以調整棘爪結構的重心位置。
3.根據權利要求1所述的棘輪式超越離合器，其特征在于所述的棘爪復位裝置采用固定在棘爪盤上的磁鐵，與所述棘爪尾部相對應以使得磁鐵對棘爪尾部的磁力最大，且在正常工作狀態下不能與棘爪尾部接觸。
4.根據權利要求3所述的棘輪式超越離合器，其特征在于所述磁鐵設置在由不導磁材料制成的安裝套中，兩者共同固定在棘爪盤上。
5.根據權利要求1或2所述的棘輪式超越離合器，其特征在于所述的棘輪作為內環結構設置在離合器內部，棘爪盤作為外環結構設置在所述棘輪的外部，兩者以同軸轉動。
6.根據權利要求1或2所述的棘輪式超越離合器，其特征在于所述的棘輪作為外環結構設置在離合器外部，棘爪盤作為內環結構設置在所述棘輪的內部，兩者以同軸轉動。
專利摘要本實用新型公開了一種棘輪式超越離合器，包括設置有棘齒的棘輪、設置有棘爪及其復位裝置的棘爪盤，兩者之間采用軸承支撐以保證棘輪和棘爪盤能夠同軸轉動，所述棘爪結構為一個整體結構，分為首部、軸部和尾部三個部分，棘爪首部包括具有接觸面的接觸端，棘爪軸部通過軸銷可轉動地安裝在棘爪盤上，棘爪尾部與復位裝置相對應設置以承受復位裝置的作用力，所述棘爪結構俯視呈“T”字形，所述棘爪結構首部接觸端的寬度大于其軸部和尾部的寬度。當這種離合器用于頻繁嚙合狀態時，新型棘爪結構可以迅速復位，提高與棘齒的嚙合精度；當離合器處于長時間超越狀態時，棘爪和棘齒能完全脫開，避免磨損。
文檔編號F16D41/00GK2743610SQ20042002991
公開日2005年11月30日 申請日期2004年10月12日 優先權日2004年10月12日
發明者金鋒, 鄧克賢, 何建軍, 龐仁 申請人:何建軍