專利名稱：一種超越離合器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超越離合器，更具體地說，涉及一種利用液體進行傳動 的超越離合器。
背景技術：
超越離合器通常用于在主動軸和從動軸之間實現動力的傳遞，并根據主 動軸和從動軸之間相對速度的不同以實現接合或分離。
傳統的超越離合器有滾柱超越離合器、楔塊超越離合器以及棘輪超越離 合器等類型。其中，滾柱超越離合器具有設置在主動件和從動件之間的滾柱， 滾柱超越離合器利用該滾柱并根據主動件和從動件之間的相對運動狀態而 處于接合和分離狀態。楔塊超越離合器具有設置在主動件和從動件之間的楔 塊，楔塊超越離合器利用該楔塊并根據主動件和從動件之間的相對運動狀態 而處于接合和分離狀態。棘輪超越離合器與棘輪機構類似，依靠棘輪和棘爪 的配合來實現接合和分離。
由此可知，對于傳統的超越離合器來說，超越離合器的接合和分離都是 通過機械部件的剛性接觸和松開而實現的。因而，當傳統的超越離合器進行 工作時，零部件的表面接觸應力相當大，接觸表面的摩擦力也較大， 一方面 會產生較多的熱量，使傳動效率下降，另一方面還很容易使零部件出現疲勞， 而導致失效，在極大程度上降低了超越離合器的使用壽命。
為此，有研究者提出了基于液體粘性傳動的液體超越離合器。《現代機
械》2001年第2期第52至54頁登載了《液體粘性超越離合器承載機理研究》 一文，其中，該文提出了一種液體超越離合器的簡單模型。如圖1所示，該 模型主要包括轉子100、套環200、葉片300、彈簧400、端面配油盤和輸入
5輸出軸等，在轉子外表面和套環內表面之間形成楔形內腔。端面配油盤開有
兩個環形油槽，每個油槽具有由單向球閥控制的進油孔500和出油孔600。
在工作時，當轉子100相對于套環200沿某一方向旋轉，單向球閥允許 油液流動，從而轉子100與套環200之間不會發生運動的聯系，即轉子IOO 會自由地相對于套環200繼續沿該方向旋轉，此時該超越離合器處于分離狀 態；而當轉子100相對于套環200沿相反方向旋轉時，單向球閥不允許油液 流動，在該情況下，楔形內腔中的油液在葉片300的作用下會形成高壓油楔， 從而使轉子100與套環200近乎形成為一體，二者一起進行旋轉運動，此時 該超越離合器處于結合狀態。
然而，在上述文獻中，僅僅基于理論基礎而提出了一種液體超越離合器 的簡單模型，并沒有公開具體的技術細節，例如，沒有公開對該超越離合器 的進行控制的控制閥(即單向球閥)的設置情形，因而，上述液體超越離合 器不適于工業應用。而且，當前也沒有真正的能夠用于工業應用的液體超越 離合器可供人選擇。
發明內容
本發明的目的在于克服當前的液體超越離合器不具有工業應用可行性 的缺陷，而提供一種能夠實現工業應用的液體超越離合器。
本發明提供了一種超越離合器，該超越離合器包括內轉子，該內轉子上 沿軸向設置有多個可徑向伸縮的葉片；外轉子，所述內轉子位于所述外轉子 中且該內轉子的外表面與所述外轉子的內表面限定有彼此隔閉的第一腔和 第二腔，所述葉片的外端與所述外轉子的內表面保持接觸并將所述第一腔和 第二腔隔閉為多個單元腔室，在所述第一腔與第二腔交界處的兩側設置有一 端與所述外轉子的內部連通且另一端連通所述外轉子一個端面的第一通孔、 第二通孔、第三通孔和第四通孔。利用本發明所提供的具有上述結構的超越離合器，在使用時，通過第一 通孔和第二通孔以及第三通孔和第四通孔使油液僅能夠在內轉子和外轉子 的相對運動的帶動下經由第一腔和第二腔單向流動。因而，所述內轉子僅能 夠沿一個方向相對于外轉子旋轉(超越狀態)，而當內轉子相對于外轉子沿 相反方向旋轉時，由于第一腔和第二腔中的油液不能流動，從而形成內轉子 和外轉子之間的鎖合，此時內轉子和外轉子一同旋轉(接合狀態)。而且， 通過控制油液在第一腔和第二腔中的單向流動方向，能夠改變該超越離合器 的超越方向和接合方向。
由此可知，與現有的液體超越離合器僅為一種理論模型不同，本發明提 供了一種具有具體可行的結構且完全能夠實現工作目的的液體超越離合器。
圖1為現有的液體超越離合器的理論示意圖2為根據本發明的超越離合器的縱向截面結構示意圖3為根據本發明的超越離合器的橫向截面結構示意圖4為根據本發明的超越離合器中的內轉子的放大截面示意圖5為圖4中內轉子的俯視示意圖6為根據本發明的葉片的平面示意圖7為圖4的內轉子與圖6的葉片的配合示意圖8為根據本發明的超越離合器的內轉子與外轉子的配合示意圖;
圖9為根據本發明的外轉子的示意圖IO為圖8中內轉子和外轉子的A-A截面示意圖11為根據本發明的超越離合器的轉接盤的截面示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細地描述。
如圖2和圖3所示，根據本發明的一種實施方式，提供了一種超越離合 器，該超越離合器包括轉子3，該內轉子3上沿軸向設置有多個可徑向伸 縮的葉片5;外轉子4，內轉子3位于外轉子4中且內轉子3的外表面與外 轉子4的內表面限定有彼此隔閉的第一腔6和第二腔7，葉片5的外端與外 轉子4的內表面保持接觸并將第一腔6和第二腔7隔閉為多個單元腔室，在 第一腔6與第二腔7交界處的兩側設置有一端連通第一腔6且另一端連通所 述外轉子4的一個端面的第一通孔IO和第二通孔11，以及一端連通第二腔 7且另一端連通所述外轉子4的所述端面的第三通孔12和第四通孔13。
圖2和圖3表示了根據本發明一種實施方式的超越離合器的主要結構。
如圖2和圖3所示，內轉子3與第一傳動軸1固定連接，以從該第一傳 動軸1接收動力或者向該第一傳動軸1輸出動力。內轉子3可以通過多種方 式實現與第一傳動軸1的連接，例如平鍵聯接、花鍵聯接等。
類似地，外轉子4與第二傳動軸2固定連接，用于傳輸動力。為了裝配 和加工的目的，外轉子4可以由多個部件組裝而形成。而且，為了確保內轉 子3與外轉子4以及第一傳動軸1之間具有相對準確的位置關系，在第一傳 動軸1的適合位置(如端部)上設置有多個軸承(未顯示)，以確保在相對 運動的同時具有準確的位置關系。
內轉子3上沿軸向設置有多個葉片5，如圖3所示。也就是說，葉片5 在內轉子3上的設置方向與該內轉子3的軸向方向平行，而且在內轉子3的 軸向方向上，葉片5的長度基本與內轉子3的長度相等。
內轉子3設置在外轉子4內，并通過內轉子3的外表面和外轉子4的內 表面限定形成隔閉的第一腔6和第二腔7。內轉子3的外表面為圓周表面， 而外轉子4的內表面為非圓周表面，因而，當將內轉子3設置在外轉子4中
8后，內轉子3在兩個彼此相對的位置與外轉子4的內表面相接觸，從而在二 者之間形成第一腔6和第二腔7，而且由于內轉子3和外轉子4在上述位置 的接觸，使第一腔6和第二腔7彼此隔閉，而沒有在外轉子4內部形成直接 連通，如圖3所示。
安裝在內轉子3的外圓周表面上的葉片5能夠在彈性作用力的作用下沿 徑向方向伸縮，因而，當將內轉子3安裝至外轉子4中后，葉片5在彈性作 用力的作用下伸出于內轉子3的外表面，從而使葉片5的外端與外轉子4的 內表面接觸，進而將第一腔6和第二腔7分別分割為多個單元腔室。由于葉 片5的外端與外轉子4的內表面的緊密接觸，而且葉片5沿軸向延伸并具有 與內轉子3基本相同的長度，因而，上述各個單元腔室之間為隔閉狀態，也 就是說，單元腔室之間由葉片隔開，并彼此之間處于不連通的狀態。此外， 由于外轉子4的內表面與內轉子3的外表面之間的距離的變化，使上述單元 腔室的體積也各有不同。
參考圖2和圖3,在第一腔6與第二腔7交界處的兩側設置有與第一腔 6連通的第一通孔10和第二通孔11 ，以及與第二腔7連通的第三通孔12和 第四通孔13，其中，上述通孔都沒有沿徑向穿過外轉子4的側壁，而是在外 轉子4內延伸，并連通到外轉子4的端面30，如圖8和圖10所示。
在使用時，外轉子4將內轉子3封閉在內部，然后通過上述四個通孔向 具有上述結構的超越離合器中充滿油液，且油液僅能夠在內轉子3和外轉子 4的相對運動的帶動下通過上述通孔經由第一腔6和第二腔7單向流動。因 而，當內轉子3沿允許油液流動的方向相對于外轉子4旋轉時，油液在內轉 子3和外轉子4的相對運動的驅動下自由流動，此時內轉子3和外轉子4不 會彼此影響(超越離合器處于超越狀態)；而當內轉子3相對于外轉子4沿 相反方向(不允許油液流動的方向)旋轉時，由于第一腔6和第二腔7中的 油液不能流動，從而形成內轉子3和外轉子4之間的鎖合，此時內轉子3和外轉子4一同旋轉(超越離合器處于接合狀態)。
這里為第一通孔10、第二通孔11、第三通孔12和第四通孔13的編號， 并不應視為對上述通孔設置的限制，而是僅為了將上述通孔區分開來，便于 對根據本發明的超越離合器進行描述。根據實際的應用需求，上述通孔的設 置可以有所變化，以能夠實現本發明的目的為限。而且，雖然圖3中表示的 第一通孔10、第二通孔11、第三通孔12和第四通孔13位于同一截面中， 但是本發明并不限于此，根據不同的應用需要，上述通孔也可以位于與圖3 所示的位置不同的位置上，只要能夠實現這些通孔的功能即可。
根據本發明的一種實施方式，如圖3所示，所述第一腔6和第二腔7的 截面形狀為彎月形(或楔形)。在該情況下，外轉子4的內表面的截面形狀 為近橢圓形，可以為橢圓形或者由多段圓弧連接而形成，還可以為兩半圓弧 通過兩端平行的直線連接而成。由圖3可知，第一腔6和第二腔7相互對稱， 且在多個單元腔室中，靠近第一腔6和第二腔7交界處的單元腔室的體積較 小。
根據本發明的一種優選實施方式，為了實現油液的循環，以有利于本發 明的超越離合器的運行，第一通孔10和第二通孔11通過第一通路連通，第 三通孔12和第四通孔13通過第二通路連通。根據本發明的另一種優選實施 方式，第一通孔IO和第四通孔13通過第一通路連通，第二通孔ll和第三 通孔12通過第二通路連通。
如圖3所示，第一通孔IO連通的單元腔室的體積較小，當內轉子3相 對于外轉子4旋轉時，例如在圖3中沿逆時針旋轉時，隨著旋轉的進行，葉 片5也一同旋轉，則該單元腔室也沿逆時針方向旋轉且其體積有逐漸增大的 趨勢，因而其內部的壓力有減小的趨勢；與此同時，與第二通孔11連通的 單元腔室隨著內轉子3的旋轉，而具有體積減小的趨勢，因而其內部壓力有 增大的趨勢；與第三通孔12連通的單元腔室的內部壓力具有減小的趨勢；與第四通孔13連通的單元腔室的內部壓力具有增大的趨勢。因此，在第一 通孔10與第二通孔11 (或第四通孔13)通過第一通路連通且該第一通路允 許油液通過的情況下，油液能從第二通孔11 (或第四通孔13)中流到第一 通孔10;同時，在第三通孔12與第四通孔13 (或第二通孔11)連通且該第 二通路允許油液通過的情況下，油液能夠從第四通孔13 (或第二通孔11) 流到第三通孔12中。此時，內轉子3與外轉子4互不影響，超越離合器處 于超越狀態。
如果內轉子3相對于外轉子4反向旋轉，即沿順時針方向旋轉，貝U油液 具有從第一通孔10流向第二通孔11 (或第四通孔13)的趨勢，且從第三通 孔12流向第四通孔13 (或第二通孔ll)的趨勢。此時，可以使第一通路和 第二通路不允許油液的通過，從而通過單元腔室中的油液的壓力變化而將內 轉子3和外轉子4鎖合在一起，此時超越離合器處于接合狀態。
由此可知，通過控制第一通路和第二通路的連通方向(即控制第一通路 和第二通路沿某一方向為連通的或不連通的)，可以控制根據本發明的超越 離合器的超越方向和接合方向。
為了便于控制第一通路和第二通路的連通方向，優選地，在第一通路中 設置有第一控制裝置，用于控制第一通路中的油液單向流動；在第二通路中 設置有第二控制裝置，用于控制第二通路中的油液單向流動。而且，第一通 路和第二通路的連通方向具有如上舉例所述的對應關系。
所述第一控制裝置和第二控制裝置可以為單向閥或方向控制閥，其中， 方向控制閥為可以對管路的連通方向進行控制裝置的閥部件，如可以用于控 制管路方向的各種電磁閥、手動閥等。對這些閥件的控制為本領域普通技術 人員所熟知，在此不再詳細描述。
以上結合圖2和圖3描述了根據本發明的超越離合器的主要結構，及其 運行原理。下面結合其余附圖對本發明的組成部分進行描述。
ii如圖4至圖7所示，在內轉子3的外圓周表面中設置有多個凹槽16，該 凹槽16沿內轉子3的軸向延伸，葉片5安裝在凹槽16中并受設置在該凹槽 16底部的彈性裝置19的徑向彈力的作用。上述凹槽16用于安裝葉片5，因 而具有與葉片5相對應的位置關系。
葉片5之所以能夠沿徑向方向伸縮，是因為在安裝葉片5的凹槽16的 底部設置有彈性裝置19。因而，當內轉子3相對于外轉子4旋轉時，隨著旋 轉的進行，外轉子4的內表面使葉片5在凹槽16中移動。當到達內轉子3 和外轉子4相互接觸的位置時，葉片5基本完全縮入凹槽16中，而不伸出 于內轉子3的外圓周表面之外。
彈性裝置19安裝在葉片5的凹槽16底部，并位于葉片5和內轉子3之 間。根據本發明的一種優選實施方式，如圖6所示，為了便于設置彈性裝置 19,在葉片5底部上可以設置有多個凹部18，用于容納彈性裝置19。
該彈性裝置19可以為能夠產生足夠彈性力的元件，如彈簧或橡膠體。
優選地，為了便于葉片5的對稱設置，凹槽16相對于內轉子3的中心 軸線對稱設置。因而，葉片5也相對于內轉子3的中心軸線對稱分布，還能 夠便于內轉子3的加工制造，從而降低加工成本。
根據不同的應用場合，凹槽16可以具有不同的數量，例如，所述凹槽 16可以為6至18個，優選為6至12個，更優選為8個。
對于連通上述通孔的第一通路和第二通路，可以通過多種方式來實現。
根據本發明的一種實施方式，第一通路和第二通路通過管道(如軟管) 形成，例如，可以用軟管將第一通孔10和第四通孔13直接連接起來而形成 第一通路，同時用軟管將第二通孔11和第三通孔12直接連接起來而形成第 二通路。當外轉子4也旋轉時，則形成第一通路和第二通路的軟管可以隨著 外轉子4一同旋轉。
根據本發明的另一種實施方式，如圖2、圖8至圖11所示，所述超越離說明書第9/ll頁
合器還包括固定不動的轉接盤20，該轉接盤20的一個端面與外轉子4的所 述端面30相互配合，在轉接盤20與外轉子4的配合的端面之間設置有分別 形成第一通路和第二通路的第一環形槽21和第二環形槽22。
在該實施方式中，分別利用第一環形槽21和第二環形槽22將兩個對應 的通孔連通起來，其中，第一通孔IO和第二通孔11通過第一環形槽21而 連通起來，第四通孔13和第三通孔12通過第第二環形槽22而連通起來， 從而分別形成第一通路和第二通路。
但是，本發明并不限于此，通過改變上述四個通孔的設置位置，第一通 孔10和第二通孔11也可以通過類似方式而實現連通。
在軟管形成第一通道和第二通道的情形中，當外轉子4旋轉時，該第一 通道和第二通道隨外轉子4一同旋轉。但是，在圖2所示的實施方式中，當 外轉子4旋轉時，轉接盤20并不旋轉，而是通過固定不動的轉接盤20實現 固定不動的第一通道和第二通道，從而便于對該超越離合器的維護和操作， 也增加了該超越離合器的穩定性。
第一環形槽21可以形成在轉接盤20的所述端面，也可以由形成在轉接 盤20的所述端面和外轉子4的所述端面的一對配合的槽而形成；第二環形 槽22也可以通過類似的方法而形成，只要能夠實現第一通道和第二通道的 形成并將第一通道和第二通道隔開即可。
根據本發明的另一種實施方式，所述超越離合器還包括固定不動的轉接 盤20，該轉接盤20的一個端面與外轉子4的所述端面30相互配合，在外轉 子4與轉接盤20配合的端面上形成有作用第一通路和第二通路的第一通槽 和第二通槽。當外轉子4旋轉時，形成在外轉子4的端面上的第一通路和第 二通路也在保持所連通的上述通孔處于連通狀態的同時，隨著外轉子4 一同 旋轉。
為了向所述液體超越離合器中供應油液，根據本發明的優選實施方式，所述超越離合器還包括供油系統，該供油系統包括用于儲存油液的儲油裝置
8，分別連接所述第一通路和第二通路的導管，以及用于向第一通路和第二 通路驅動油液的驅動裝置。
儲油裝置8通過導管向第一通路和第二通路在驅動裝置(如油泵)的驅 動下供應油液，從而構成供油系統。另外，還可以在該供油系統中設置閥裝 置，以對油液的供給進行控制，例如當將該超越離合器中的油液全部抽出時， 則無論內轉子3相對于外轉子4朝向哪個方向旋轉，該離合器也不會處于接 合狀態。當根據本發明的超越離合器處于超越狀態時，內轉子3和外轉子4 的相對運動實際上起到了葉片泵的作用，此時可以不需要額外的驅動裝置的 作用，只要滿足油路的順暢即可。但是當需要向該超越離合器供油(如補充 油液)時，需要外部的驅動裝置的工作，以使超越離合器中充有足夠的油液， 以便于該超越離合器工作。
該供油系統可以應用于上述各個實施方式，例如，當用于由管道形成第 一通路和第二通路的實施方式時，該供油系統可以設置在外轉子4上，并能 夠隨外轉子4旋轉的同時向第一通路和第二通路供油；當用于圖2所示的實 施方式時，該供油系統可以為固定的，從而能夠穩定地向外轉子4內供應油 液。
在本發明的實施方式中，油液可以為多種液壓油，如高粘度指數液壓油 (YD)、抗磨液壓油(YB)、水包油乳化液(YRA)以及ATF潤滑油等液體 傳動液等。
通過以上描述可知，本發明提供了一種具有具體可行的結構的液體超越 離合器，其中，當內轉子3沿超越方向相對于外轉子4旋轉時，該超越離合 器中的油液自由流動，內轉子3相對于外轉子4自由旋轉；當內轉子3沿接 合方向相對于外轉子4旋轉時，該超越離合器中的油液不能流動，從而通過 該超越離合器中的油液的壓力變化，使內轉子3和外轉子4 一同旋轉。雖然上述文字對本發明的具體實施方式
進行了描述，但本領域的普通技 術人員應該明白，本發明所包含的內容并不限于此，在不脫離本發明實質范 圍的前提下，可以做出各種修改、替換和變化。
權利要求
1.一種超越離合器，該超越離合器包括內轉子(3)，該內轉子(3)上沿軸向設置有多個可徑向伸縮的葉片(5)；外轉子(4)，所述內轉子(3)位于所述外轉子(4)中且該內轉子(3)的外表面與所述外轉子(4)的內表面限定有彼此隔閉的第一腔(6)和第二腔(7)，所述葉片(5)的外端與所述外轉子(4)的內表面保持接觸并將所述第一腔(6)和第二腔(7)隔閉為多個單元腔室，在所述第一腔(6)與第二腔(7)交界處的兩側設置有一端連通所述第一腔(6)且另一端連通所述外轉子(4)的一個端面(30)的第一通孔(10)和第二通孔(11)，以及一端連通所述第二腔(7)且另一端連通所述外轉子(4)的所述端面(30)的第三通孔(12)和第四通孔(13)。
2. 根據權利要求1所述的超越離合器，其中，所述第一腔(6)和第二 腔(7)的截面形狀為彎月形，且所述多個單元腔室具有不同的體積。
3. 根據權利要求1所述的超越離合器，其中，所述第一通孔(10)和 第二通孔(11)通過第一通路連通，所述第三通孔(12)和第四通孔(13) 通過第二通路連通。
4. 根據權利要求1所述的超越離合器，其中，所述第一通孔(10)和 第四通孔(13)通過第一通路連通，所述第二通孔(11)和第三通孔(12) 通過第二通路連通。
5. 根據權利要求3或4所述的超越離合器，其中，在所述第一通路中 設置有第一控制裝置，用于控制所述第一通路中的油液單向流動；在所述第 二通路中設置有第二控制裝置，用于控制所述第二通路中的油液單向流動。
6. 根據權利要求5所述的超越離合器，其中，所述第一控制裝置和第 二控制裝置為單向閥或方向控制閥。
7. 根據權利要求1所述的超越離合器，其中，所述內轉子(3)的外圓 周中設置有多個凹槽(16)，該凹槽(16)沿所述內轉子(3)的軸向延伸， 所述葉片(5)安裝在所述凹槽(16)中并受設置在該凹槽(16)底部的彈 性裝置(19)的徑向彈力的作用。
8. 根據權利要求7所述的超越離合器，其中，所述彈性裝置(19)為 彈簧或橡膠體。
9. 根據權利要求7所述的超越離合器，其中，所述凹槽(16)相對于 所述內轉子(3)的中心軸線對稱設置。
10. 根據權利要求9所述的超越離合器，其中，所述凹槽(16)為6至 12個。
11. 根據權利要求3或4所述的超越離合器，其中，所述第一通路和第 二通路通過軟管形成。
12. 根據權利要求3所述的超越離合器，該超越離合器還包括固定不動 的轉接盤(20)，該轉接盤(20)的一個端面與所述外轉子(4)的所述端面 相互配合，在所述轉接盤(20)與外轉子(4)的配合的端面之間設置有分 別形成所述第一通路和第二通路的第一環形槽(21)和第二環形槽(22)。
13. 根據權利要求3、 4或12所述的超越離合器，該超越離合器還包括供油系統，該供油系統包括用于儲存油液的儲油裝置，分別連接所述第一通 路和第二通路的導管，以及用于向所述第一通路和第二通路驅動油液的驅動 裝置。
全文摘要
本發明提供了一種超越離合器，該超越離合器包括內轉子，該內轉子上沿軸向設置有多個可徑向伸縮的葉片；外轉子，所述內轉子位于所述外轉子中且該內轉子的外表面與所述外轉子的內表面限定有彼此隔閉的第一腔和第二腔，所述葉片的外端與所述外轉子的內表面保持接觸并將所述第一腔和第二腔隔閉為多個單元腔室，在所述第一腔與第二腔交界處的兩側設置有一端與所述外轉子的內部連通且另一端連通所述外轉子一個端面的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔。與現有的液體超越離合器僅為一種理論模型不同，本發明提供了一種具有具體可行的結構且完全能夠實現工作目的的液體超越離合器。
文檔編號F16D33/00GK101660576SQ200810210160
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月29日 優先權日2008年8月29日
發明者李飛飛, 郭松岳 申請人:比亞迪股份有限公司