專利名稱：一種機械離合器的制作方法
技術領域：
本發明是屬于機械領域的一種機械離合器。
二背景技術：
我們知道，在機械領域中，滾柱式超越離合器是一種比較常用的機械部件，其基本
原理比較簡單，利用這種基本原理，既可起到超越離合器的作用用于傳遞動力，又可作為逆
止器或說制動器來產生制動作用，因此應用范圍比較廣泛。但是，我們也知道，傳統的滾柱
式超越離合器在設計結構上也存在著一些不理想的方面，如其中的彈簧頂銷機構就是這
樣，由于彈簧頂銷機構在機構超越時會使頂銷與滾柱產生摩擦，這樣就使得機構作為超越
離合器使用時的超越轉速或作為逆止器使用時的空轉轉速受到一定的限制。 所以，最近幾年，以滾柱式超越離合器的基本原理為基礎而產生了一些新的技術
方案，這些方案有的在很大程度上克服了彈簧頂銷機構與滾柱產生摩擦熱的問題，有的擴
大了滾柱式超越離合器的使用范圍，如用于大型機械設備的軟啟動領域或制動領域等，都
起到了比較積極的效果，如專利申請號為200820027889. 2和200810139747. X、專利申i青
名稱為離心式機械離合器、專利申請號為200820172619. 0和200810140318. 4、專利申
請名稱為滾柱式機械制動器。但是，上面的四項專利申請技術中各自也存在著一定的局
限性，例如雖然說離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構和滾柱式機械制動器機構 中的滾柱頂緊機構可以采用滾動體來頂緊機構中的滾柱，在很大程度上減小了機構過載打 滑時產生的摩擦熱，但這些方案在具體設計時在匹配方面還是顯的有些復雜，因此，在上面 兩項專利申請技術的基礎上，將其各自的優點綜合起來形成一個新的技術方案是比較積極 的。
三
發明內容
本發明的目的是在上面四項專利申請技術的基礎上，將其各自的優點綜合起來， 進一步的對結構進行改進及簡化后形成的一個新的可在一定程度上進一步簡化離心式機 械離合器機構和滾柱式機械制動器機構總體結構的以及在軟啟動領域和制動器領域及調 速器領域中均可使用的改進型的一種機械離合器的原理性技術方案。 本發明是這樣實現的，機構中具有離心式機械離合器機構或滾柱式機械制動器機 構，其特征在于將離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機構 中的滾柱頂緊機構去掉，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動 器機構中的滾柱墊塊機構上與滾柱2的接觸面上，制有位置與滾柱2正常工作位置對應的 可使滾柱2上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的長度方向平行于機構軸向中心線的圓弧 槽。 離心塊4在離心式機械離合器機構中是指主離心塊機構，在滾柱式機械制動器機 構中是指滾柱墊塊機構，而且離心塊4是依靠離心力或液壓力或氣壓力或彈性力或電磁力 或上述力的組合力來驅動的。
可用鋼球5替代機構中的滾柱2，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構 或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構上與鋼球的接觸面上，制有位置與鋼球正常工 作位置對應的可使鋼球5上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的高度小于鋼球5半徑的凹槽 或凹坑，并在外環3上與鋼球5對應的軸向位置處對應制有與鋼球5圓弧對應的向其實體 內凹入的圓弧型環型槽。 也可以保留離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機 構中的滾柱頂緊機構，直接在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動 器機構中的滾柱墊塊機構上與鋼球5對應的軸向位置處直接制出其長度方向與機構的軸 向垂直并同時與離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的 滾柱墊塊機構的工作平面平行的向其實體內凹入的圓弧尺寸與鋼球5對應的圓弧形凹槽， 并在外環3上與鋼球5對應的軸向位置處對應制有與鋼球5圓弧對應的向其實體內凹入的 圓弧形環型槽。 離心塊4在離心式機械離合器機構中是指主離心塊機構，在滾柱式機械制動器機 構中是指滾柱墊塊機構，而且離心塊4是依靠離心力或液壓力或氣壓力或彈性力或電磁力 或上述力的組合力來驅動的。 機構中外環3的內孔部位，可制成標準鋼球式安全離合器機構中的套筒的內孔處 制有的帶有多個向其實體內凹入的凹槽的結構形式。 具體工作時，當一種機械離合器作為改進型的離心式機械離合器使用時，可以看
出，在電動開始機啟動時，由于轉速很低，所以機構中改進的主離心塊機構由于離心力很小
的原因而基本上不起作用，所以，這時機構處于脫開狀態，由于受到主離心塊的上端面上向
內凹入的圓弧的約束，這時機構中的滾柱2只能隨著主離心塊一起轉動，而基本上不能傳
遞轉矩，隨著轉速的提高，裝在內星輪1上的主離心塊在離心力的作用下，開始逐步的對滾
柱2施加一個壓力，這時，由于滾柱2始終處于一個正常的工作位置上，所以，隨著電動機轉
速及轉矩的逐步提高，這時滾柱2開始逐步的帶動機構中與負載聯接在一起的外環3轉動，
直至將負載完全起動起來為止，這時由于電動機的轉速已經達到了額定轉速，所以，主離心
塊是以一個恒定的離心力對滾柱施加作用，同時可以起到限制轉矩大小的作用，因此，負載
可以正常的運轉，當負載在運行過程中遇到例如突然卡住等問題時，這是負載施加到滾柱2
上的反作用力突然的增加，所以滾柱2開始打滑，從而起到了過載保護的作用，另外，由于
滾柱2受到主離心塊上的圓弧的約束，所以，這時滾柱2在打滑過程中基本上是做純滾動摩
擦的，因此，產生的摩擦熱相對而言是很小的，另一方面，由于對于機構的磨損主離心塊是
可以在離心力的作用下起到自動補償的作用的，所以，機構的使用壽命相對而言是很長的。 當一種機械離合器作為改進型的滾柱式機械制動器使用時，機構的一端如內星輪
l可以與設備的機架聯接，另一端外環3可以與運轉的負載聯接，可以看出，當機構中的滾
柱墊塊采用液壓驅動時，在沒有壓力的情況下，滾柱2由于摩擦而產生的能量損失是很小
的，基本上可以忽略不計，當液壓力逐步增加時，滾柱墊塊開始對滾柱2對外環3施加壓力，
機構開始逐步的產生制動力，從而達到制動的目的。 由于本發明是在上面四項專利申請技術的基礎上，將其各自的優點綜合起來，進 一步的對結構進行改進簡化后形成的一個新的可在一定程度上進一步簡化離心式機械離 合器機構和滾柱式機械制動器機構總體結構的以及在軟啟動領域和制動器領域及調速器領域中均可使用的改進型的技術方案，所以預計實施后可以收到比較積極的效果。
四
本發明有2個附圖，圖1是一種機械離合器的基本原理示意圖，圖2是用鋼球替代 滾柱的一種機械離合器的基本原理示意圖。 在各圖中1、內星輪，2、滾柱，3、外環，4、離心塊，5、鋼球。
五具體實施例方式
下面，結合說明書附圖，對本發明作進一步的具體說明。 在圖1中可以看到，機構中具有離心式機械離合器機構或滾柱式機械制動器機 構，其特征在于將離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機構 中的滾柱頂緊機構去掉，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動 器機構中的滾柱墊塊機構上與滾柱2的接觸面上，制有位置與滾柱2正常工作位置對應的 可使滾柱2上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的長度方向平行于機構軸向中心線的圓弧 槽。 離心塊4在離心式機械離合器機構中是指主離心塊機構，在滾柱式機械制動器機 構中是指滾柱墊塊機構，而且離心塊4是依靠離心力或液壓力或氣壓力或彈性力或電磁力 或上述力的組合力來驅動的。 可以看出，圖1中的離心塊4對應于離心式機械離合器機構中的主離心塊機構和 滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構，也就是說，這里所指的離心塊4在離心式機械 離合器機構中就是主離心塊機構，在滾柱式機械制動器機構中就是滾柱墊塊機構。在離心 塊4上與滾柱2接觸的工作面上增加一個位置與滾柱2正常工作位置對應的可使滾柱2上 的部分圓弧凹入其中的向內凹入的圓弧，主要是起到限制滾柱2位置及避免滾柱2歪斜的 作用，由于離心塊4沿內星輪1徑向的位移量一般說要小于圓弧的深度，所以，滾柱2在任 何情況下都不會跑出有效的工作位置，雖然說隨著滾柱2和離心塊4上凹入的圓弧的磨損， 機構的滾柱楔入角會隨之變大，但是這個過程是相對很長的，所以滾柱2在一個相對較大 的范圍內都是處于機構可以正常工作的位置上的。因此機構的使用壽命相對較長，而且還 可以不需要傳統的滾柱頂緊機構。另外，由于離心塊4是依靠離心力或液壓力或氣壓力或 彈性力或電磁力或上述力的組合力來驅動的，所以，根據不同的使用情況，應靈活采用離心 塊的驅動方式。 當機構做為可限定極限轉矩的超越離合器使用時，離心塊4可以通過離心力與彈 性力的組合力來驅動，這時可在離心塊4的下端安裝一個主彈簧機構， 一般情況下，主彈簧 機構可采用標準的碟形彈簧。當機構需要做為可以單向或雙向驅動的具有軟起動功能的離 心式機械離合器使用時，這時離心塊4可以使用本身的離心力或增加一套離心增力機構來 驅動，也可以采用離心力與液壓力或氣壓力組合的方式來驅動，但一般情況下，每個離心塊 4上最好只安裝一個滾柱2，雙向驅動時可采用將離心塊4上的滾柱2按正、反方向組合安 裝的辦法來實現，也可以考慮采用沿軸向排列多組滾柱2及對應的機構的方法來減少機構 的接觸應力，另外，由于離心塊4上制有的凹圓弧對滾柱4有著較好的限位作用，所以，可以 將滾柱2的兩端設計成球面形狀，這樣可以在一定程度上減少當機構打滑時滾柱2與兩側蓋板間產生的摩擦熱。 當機構需要做為單向或雙向的制動器使用時，一般情況下，離心塊4及內星輪1與 機架做固定聯接而外環3可以與設備的動力系統聯接，這時離心塊4可以通過液壓力或氣 壓力或電磁力來驅動。 當機構需要做為調速器使用時，離心塊4的重量應當盡量的做的小一些，這時離 心塊4可通過液壓力或氣壓力或電磁力來驅動，一般情況下，由于采用電磁力結構相對比 較復雜，所以在可能的情況下應盡量不用。 例如具體工作時，當一種機械離合器作為改進型的離心式機械離合器使用時，可
以看出，在電動開始機啟動時，由于轉速很低，所以機構中改進的離心塊4由于離心力很小
的原因而基本上不起作用，所以，這時機構處于脫開狀態，由于受到離心塊4的上端面上向
內凹入的圓弧的約束，這時機構中的滾柱2只能隨著主離心塊一起轉動，而基本上不能傳
遞轉矩，隨著轉速的提高，裝在內星輪1上的離心塊4在離心力的作用下，開始逐步的對滾
柱2施加一個壓力，這時，由于滾柱2始終處于一個正常的工作位置上，所以，隨著電動機轉
速及轉矩的逐步提高，這時滾柱2開始逐步的帶動機構中與負載聯接在一起的外環3轉動，
直至將負載完全起動起來為止，這時由于電動機的轉速已經達到了額定轉速，所以，離心塊
4是以一個恒定的離心力對滾柱施加作用，同時可以起到限制轉矩大小的作用，因此，負載
可以正常的運轉，當負載在運行過程中遇到例如突然卡住等問題時，這是負載施加到滾柱2
上的反作用力突然的增加，所以滾柱2開始打滑，從而起到了過載保護的作用，另外，由于
滾柱2受到主離心塊上的圓弧的約束，所以，這時滾柱2在打滑過程中其滾柱2的楔入角變
化是不大的，由于滾柱2是靠外力壓緊的，所以不會產生傳統滾柱超越離合器那樣進入自
瑣狀態的情況，再加上具體設計時，考慮到機構有時要在長時間打滑的過程中工作，所以一
般情況下將滾柱2與離心塊4之間的接觸應力設計的相對比較小，有時甚至可以比傳統滾
柱超越離合器的許用設計接觸應力小一個數量級，因此，產生的摩擦熱相對而言是很小的，
機構很容易形成正常的熱平衡，這一點也是傳統的滾柱超越離合器無法做到的。另一方面，
由于適當的加大離心塊4的徑向工作行程后對于機構磨損時離心塊4是可以在離心力的作
用下起到自動補償的作用的，所以，機構的使用壽命相對而言是很長的。 又如當一種機械離合器作為改進型的滾柱式機械制動器使用時，機構的一端如
內星輪1可以與設備的機架聯接，另一端外環3可以與運轉的負載聯接，可以看出，當機構
中的滾柱墊塊采用液壓驅動時，在沒有壓力的情況下，滾柱2由于摩擦而產生的能量損失
是很小的，基本上可以忽略不計，當液壓力逐步增加時，滾柱墊塊開始對滾柱2對外環3施
加壓力，機構開始逐步的產生制動力，從而達到制動的目的，可以看出，由于采用了滾動摩
擦的形式，所以，在接觸應力設計合理的條件下，這種機構的使用壽命相對而言是很長的，
這一點也是傳統的機械摩擦式制動器無法達到的。 再如當一種機械離合器作為調速器使用時，可將內星輪1與原動機聯接，將外環 3與如風機、水泵類的負載聯接，離心塊4可以采用傳統的液壓系統或氣壓系統來驅動。系 統起動時，由于離心塊4上沒有壓力，所以原動機基本處于空轉狀態，隨著作用在離心塊4 上的壓力的增加，原動機開始驅動負載，這時系統處于軟起動狀態，當液壓力或氣壓力達到 一定程度時，原動機也達到了額定轉速，系統起動成功，開始正常工作，可以看出，這種調速 器的基本工作原理和傳統的液體粘性調速離合器的基本工作原理基本上是相同的，不同之處在于傳統的液體粘性調速離合器的是通過液體膜間的剪切力來傳遞轉矩的，而本技術方
案是在改進的滾柱式超越離合器的基本工作原理的條件下，通過一組滾動摩擦副來傳遞轉
矩的，這種技術方案的優點是很多的，如結構簡單、維護方便、制造成本相對于傳統的液體
粘性調速離合器低很多等，另外，由于傳統的液體粘性調速離合器的體積相對而言是比較
大的，所以在最大輸出轉矩一定時，一般離心塊4隨內星輪1的旋轉半徑及滾柱2的直徑應
參照傳統產品的外形尺寸盡量的設計的大一些，而且可以根據具體情況將滾柱2設計成沿
軸向多組排列的結構，因為這樣可以有效的減少機構中滾動摩擦副的接觸應力，使接觸應
力保持在一個理想的范圍內，再加上離心塊4對磨損的自動補償功能，就能使機構可以類
似與滾子軸承那樣長期的運轉，而不需要外加的冷卻系統，這樣就可有效的提高機構的使
用壽命。另外，當機構傳遞轉矩相對較小且原動機轉速相對較高時，設計時應考慮離心塊4
的重量問題，可以使離心塊4自身產生的離心力達到機構調速范圍下限所需要的壓力數值
就可以了，這時可使液壓系統的壓力為零，否則，將會影響機構的軟起動功能。 在圖2中可以看到，可用鋼球5替代機構中的滾柱2，并在離心式機械離合器機構
中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構上與鋼球的接觸面上，制有
位置與鋼球正常工作位置對應的可使鋼球5上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的高度小
于鋼球5半徑的凹槽或凹坑，并在外環3上與鋼球5對應的軸向位置處對應制有與鋼球5
圓弧對應的向其實體內凹入的圓弧型環型槽。可以看出，用鋼球5替代滾柱2后，一般情況
下在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機
構上與鋼球的接觸面上采用凹槽的結構可減少與鋼球5的接觸面積，但同時其接觸應力比
凹坑結構會相對大一些，所以設計時應靈活掌握，無論采用那種結構，其機構的基本工作原
理是不變的，但是，相對于滾柱結構而言，在二者數量相同的條件下，機構的承載能力可能會有較大的下降，這一點是不利的，但是，當機構需要在高速輕載的條件下工作時，這種結
構一般說是比較有利的，所以，這種機構一般說主要用于過載比較頻繁且工作轉速高載荷
相對較小的情況下比較有利。 也可以保留離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機 構中的滾柱頂緊機構，直接在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動 器機構中的滾柱墊塊機構上與鋼球5對應的軸向位置處直接制出其長度方向與機構的軸 向垂直并同時與離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的 滾柱墊塊機構的工作平面平行的向其實體內凹入的圓弧尺寸與鋼球5對應的圓弧形凹槽， 并在外環3上與鋼球5對應的軸向位置處對應制有與鋼球5圓弧對應的向其實體內凹入的 圓弧形環型槽。可以看出，直接在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械 制動器機構中的滾柱墊塊機構上制出對應于鋼球5圓弧的凹槽，其機構的基本工作原理是 不變的，其作用也是一樣的，這種機構一般說也是主要用于過載比較頻繁且工作轉速高載 荷相對較小的情況下比較有利，但其結構稍微復雜一些，所以，具體設計時，可以根據不同 的情況靈活的設計。 另外，機構中外環3的內孔部位，可制成標準鋼球式安全離合器機構中的套筒的 內孔處制有的帶有多個向其實體內凹入的凹槽的結構形式。機構中套筒的名稱也有根據具 體的結構情況稱為半離合器的，機構中套筒內孔處的結構形式也較多，一般情況下，有向其 實體內凹入的和V形結構、圓弧形結構和錐形結構等，也有采用矩形結構但其中放入對應的滾柱或鋼球，使其在工作時通過它們和機構中對應的滾柱2或鋼球5相互作用而傳遞轉 矩的。可以看出，在與前幾種對應的技術方案設計的產品體積大致相同的情況下，一般說采 用這種方案其機構傳遞的轉矩要比其它方案大，但由于機構在過載條打滑的件下存在著較 大的沖擊力等因素，所以， 一般說，這種方案只能用在機構過載不頻繁或偶爾過載且機構的 轉速相對很低的情況下工作，否則，機構將很容易損壞。另外，具體設計時，機構中的主離心 塊機構或滾柱墊塊機構的徑向工作行程也要相應的加大。
權利要求
一種機械離合器，具有離心式機械離合器機構或滾柱式機械制動器機構，其特征在于將離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱頂緊機構去掉，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構上與滾柱(2)的接觸面上，制有位置與滾柱(2)正常工作位置對應的可使滾柱(2)上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的長度方向平行于機構軸向中心線的圓弧槽。
2. 根據權利要求1所述的一種機械離合器，其特征在于離心塊(4)在離心式機械離合器機構中是指主離心塊機構，在滾柱式機械制動器機構中是指滾柱墊塊機構，而且離心塊(4)是依靠離心力或液壓力或氣壓力或彈性力或電磁力或上述力的組合力來驅動的。
3. 根據權利要求1所述的一種機械離合器，其特征在于可用鋼球(5)替代機構中的滾柱(2)，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾 柱墊塊機構上與鋼球的接觸面上，制有位置與鋼球正常工作位置對應的可使鋼球(5)上的 部分圓弧凹入其中的向內凹入的高度小于鋼球(5)半徑的凹槽或凹坑，并在外環(3)上與 鋼球(5)對應的軸向位置處對應制有與鋼球(5)圓弧對應的向其實體內凹入的圓弧型環型槽。
4. 根據權利要求3所述的一種機械離合器，其特征在于也可以保留離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱頂緊機構，直接在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構上與鋼球(5) 對應的軸向位置處直接制出其長度方向與機構的軸向垂直并同時與離心式機械離合器機 構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構的工作平面平行的向其 實體內凹入的圓弧尺寸與鋼球(5)對應的圓弧形凹槽，并在外環(3)上與鋼球(5)對應的 軸向位置處對應制有與鋼球(5)圓弧對應的向其實體內凹入的圓弧形環型槽。
5. 根據權利要求1或3所述的一種機械離合器，其特征在于機構中外環3的內孔部 位，可制成標準鋼球式安全離合器機構中的套筒的內孔處制有的帶有多個向其實體內凹入 的凹槽的結構形式。
全文摘要
本發明是屬于機械領域的一種機械離合器，具有離心式機械離合器機構或滾柱式機械制動器機構，其特征在于將離心式機械離合器機構中的中部離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱頂緊機構去掉，并在離心式機械離合器機構中的主離心塊機構或滾柱式機械制動器機構中的滾柱墊塊機構上與滾柱2的接觸面上，制有位置與滾柱2正常工作位置對應的可使滾柱2上的部分圓弧凹入其中的向內凹入的圓弧。
文檔編號F16D43/20GK101769347SQ20081024967
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月28日 優先權日2008年12月28日
發明者陳伯恒 申請人:陳伯恒