CN103615473B - 滚珠摩擦式机械离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种滚珠摩擦式机械离合器。包括外壳体、内架组件、滚珠、复位弹簧和拨叉，所述内架组件由内架、滚珠挡板和强磁铁组成，内架上开有与拨叉相配合插槽和用于滚珠挡板和强磁铁安装的燕尾形插槽，滚珠挡板和强磁铁通过燕尾形座直接嵌接在内架上的燕尾形插槽中，滚珠置于强磁铁上并由滚珠挡板限位，复位弹簧安装于拨叉与内架之间，拨叉插到内架的插槽中，内架组件和滚珠一起置于外壳体中。本发明的滚珠摩擦式机械离合器传递转矩大、抗冲击，适用于频繁短暂接合的工作场合。

Description

滚珠摩擦式机械离合器

技术领域

本发明涉及的是一种离合器，具体地说是一种摩擦式机械离合器。

背景技术

于机械设备起、停的需要，所以传动系统中普遍使用离合器。离合器通过切断、结合动力系统和传动系统，来实现设备停、起和换挡功能。目前，常用的离合器主要有气动、机械、液压、电磁四种，其中机械离合器主要有啮合式和摩擦式，而常用的摩擦式离合器主要有圆盘离合器、圆锥离合器两种。摩擦式离合器接合平稳，即使在高速下离合也很平稳，但是传递转矩较小，过载时工作平面打滑，故具有过载保护作用。在离合过程和打滑时，主动轴和从动轴不能同步回转，摩损较大，外形尺寸大。适用于高速下接合而主、从动轴的同步要求较低的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传递转矩大、抗冲击、摩损小的滚珠摩擦式机械离合器。

本发明的目的是这样实现的：

包括外壳体、内架组件、滚珠、复位弹簧和拨叉，所述内架组件由内架、滚珠挡板和强磁铁组成，内架上开有与拨叉相配合插槽和用于滚珠挡板和强磁铁安装的燕尾形插槽，滚珠挡板和强磁铁通过燕尾形座直接嵌接在内架上的燕尾形插槽中，滚珠置于强磁铁上并由滚珠挡板限位，复位弹簧安装于拨叉与内架之间，拨叉插到内架的插槽中，内架组件和滚珠一起置于外壳体中。

本发明还可以包括：

1、滚珠挡板与滚珠接触的表面是外圆弧形，滚珠挡板嵌接在内架上后其上表面与内架表面形成一个碗状。

2、强磁铁与滚珠相对的一面呈半径比滚珠半径稍大的圆弧形。

3、所述拨叉由四个叉齿和推板构成，四个叉齿固连在推板上，每个叉齿整体上呈U形，齿尖部分是双楔形结构，即沿离合器轴向、径向平面内都呈楔形。

本发明提供了一种通过滚珠进行摩擦传递转矩的摩擦离合器，通过滚珠与楔形结构产生的摩擦力会越挤越大，所以滚珠摩擦式离合器传递转矩的大小并不依赖于结构，而是取决于摩擦材料。并且主要被磨损的滚珠和外壳体制造简单经济，更换方便。从而克服了传统摩擦式离合器的不足。本发明的滚珠摩擦式机械离合器传递转矩大、抗冲击，适用于频繁短暂接合的工作场合。

本发明的功能主要通过以下结构实现：

(1)内架组件

内架组件由内架、滚珠挡板、强磁铁、垫板和自锁螺栓构成。内架上有燕尾形的插槽，滚珠挡板和强磁铁通过燕尾形座直接嵌接在内架上。滚珠挡板与强磁铁限制滚珠的位置，保证滚珠的接触与分离。垫板和自锁螺栓用于连接内架和从动轴。

①滚珠挡板：滚珠挡板与滚珠接触的表面是外圆弧形，滚珠挡板嵌接在内架上后其上表面与内架表面形成一个碗状。当拨叉沿离合器轴向推进时，滚珠受挤压沿着滚珠挡板上表面接近外壳体；当拨叉撤离时，滚珠受强磁铁的吸引力，沿滚珠挡板上表面退回并掉到凹槽里，不会脱离。所以滚珠挡板实现了保持滚珠在离合器轴向的位置和滚珠的接触与分离时的导向。

②强磁铁：强磁铁与滚珠相对的一面呈圆弧形，圆弧半径比滚珠半径稍大。拨叉沿离合器轴向推进时，强磁铁的圆弧形与滚珠外形形成对称的两个楔形间隙，叉齿能够容易插入并推挤滚珠向外壳体移动。在拨叉退出的过程中，圆弧状的磁铁能产生更大的吸引力将滚珠向里拉，保证滚珠与外壳体的分离。

(2)拨叉

拨叉由四个叉齿焊接在推板上构成，每个叉齿整体上呈U形(图5a的轴测图)，齿尖部分是楔形结构，在沿离合器轴向、径向平面内都呈楔形(图5b-图5c的剖面图)。工作时叉齿与滚珠接触的表面和滚珠与外壳相切的面夹角β，可将滚珠楔紧。过程为：拨叉里侧与内架相配合，外侧与滚珠接触，叉齿下部呈楔形，当拨叉沿离合器轴向推进时，拨叉的叉齿端部的楔形挤压滚珠，滚珠沿滚珠顶板压向外壳体将滚珠楔进外壳体和内架组件之间，通过摩擦力传动转矩。

由于叉齿端部呈楔形，使得较小的操作力就能实现滚珠与外壳体的紧密接触。图7a为一般的楔紧结构，楔紧角为β₀；图7b为本发明中叉齿1改为双楔形(图5a-图5c)后的楔紧结构，楔紧角增大到β。如图7a-图7b所示，楔紧角β，使滚珠楔紧较小距离便获得很大的摩擦力，同时使滚珠容易与外壳体分离。设滚珠半径为r_c，为了使滚珠9楔紧在叉齿1和外壳7之间的狭隙中不被挤出，则必须使F_A对B点的力矩大于N_A对B点的力矩，即F_A(r_c+r_ccosβ)＞N_Ar_csinβ，将代入上式，整理后得：

所以楔紧角β应小于两倍的摩擦角但是β又不能选得太小，否则滚珠不容易退出楔紧状态。所以如图7a-图7b所示，原楔形结构楔紧角为β₀，为使滚珠更容易退出，改为图中结构，增大楔紧角为β。

本发明的滚珠摩擦式离合器传递转矩大、抗冲击，适用于频繁短暂接合的工作场合。离合器的主要磨损零件为滚珠和外壳体，这两个零件制造简单，也容易更换，所以离合器的维护方便、经济。

附图说明

图1滚珠摩擦式离合器主视图(全剖)。

图2滚珠摩擦式离合器左视图。

图3滚珠摩擦式离合器俯视图(全剖)。

图4滚珠摩擦式离合器轴测图。

图5a叉齿细节的轴测图，图5b图5a的A-A剖面图，图5c图5a的B-B剖面图.

图6滚珠摩擦式离合器的立体装配图。

图7a-图7b外壳体、滚珠和叉齿的作用关系图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图1-图6，本发明的滚珠摩擦式离合器由滚珠摩擦式离合器由外壳体7、内架组件、拨叉1、滚珠9、复位弹簧2构成，其中内架组件由内架4、滚珠挡板5、强磁铁3、垫板6和自锁螺栓8构成。下面结合附图说明本发明的实施方式。

内架4上有燕尾形的插槽(图3)，结合图1，滚珠挡板5和强磁铁3通过燕尾形座直接嵌接在内架4上。将轴通过内架4轴孔，通过平键、垫板6和自锁螺栓8将内架组件和从动轴连接，然后将复位弹簧2套到轴上，再将拨叉1沿从动轴套入并插到内架4相应的插槽上。最后将滚珠9和内架组件等一起装入到外壳体7的内腔里，外壳体通过平键与主动轴连接。

装配后，滚珠摩擦式离合器处于分离状态，不传递转矩。当拨叉1沿离合器轴向推进时，叉齿的楔形结构(图5a-图5c)推挤滚珠沿着滚珠挡板5上表面接近外壳体7并最终与外壳体7接触，离合器进入接合状态。滚珠9卡在外壳7与内架组件的楔形中，产生摩擦力从而传递转矩。当拨叉1撤出时，叉齿的楔形结构腾出空间，使内架组件与外壳体7的间隙大于滚珠直径，在强磁铁3的吸引下，滚珠9沿滚珠挡板5回到内架组件表面，与外壳体7分离，不传递转矩，离合器回到分离状态。

外壳体与主动轴连接，内架组件与从动轴联接。通过拨叉将滚珠楔进外壳体和内架组件之间产生的摩擦力传动转矩。滚珠与外壳体、内架组件间产生摩擦传动转矩。其内架组件上的零部件保证滚珠在工作过程中的接触、分离和位置保持。内架组件由内架、滚珠挡板、强磁铁、垫板和自锁螺栓构成。滚珠挡板和强磁铁通过燕尾形座直接嵌接在内架上，滚珠挡板用于保持滚珠在离合器周向的位置和滚珠的接触与分离是的导向，强磁铁用于吸引滚珠，保证滚珠与外壳体的分离。垫板和自锁螺栓用于连接内架和从动轴。拨叉将滚珠楔进外壳体和内架组件之间，通过摩擦力传动转矩。拨叉里侧与内架相配合，外侧与滚珠接触，叉齿下部呈楔形，当拨叉沿离合器轴向推进时，拨叉的叉齿端部的楔形挤压滚珠，滚珠沿滚珠顶板压向外壳体。拨叉端部呈楔形，使得较小的操作力就能得到滚珠与外壳体间很大的正压力，从而实现紧密接触。并且叉齿的楔形状增大了楔紧角(叉齿的与滚珠接触的表面和滚珠与外壳相切的面的夹角)，使滚珠楔紧较小距离便获得很大的摩擦力，同时使滚珠比较容易与外壳体分离。滚珠挡板限定滚珠的位置，拨叉沿离合器轴向推进时叉齿挤压滚珠使其与外壳体接触，通过摩擦力传递转矩。停止推进拨叉时，复位弹簧使拨叉退出，退出过程中强磁铁始终吸引滚珠，保证滚珠与外壳体的分离。

Claims (5)

1.一种滚珠摩擦式机械离合器，其特征是：包括外壳体、内架组件、滚珠、复位弹簧和拨叉，所述内架组件由内架、滚珠挡板和强磁铁组成，内架上开有与拨叉相配合插槽和用于滚珠挡板和强磁铁安装的燕尾形插槽，滚珠挡板和强磁铁通过燕尾形座直接嵌接在内架上的燕尾形插槽中，滚珠置于强磁铁上并由滚珠挡板限位，复位弹簧安装于拨叉与内架之间，拨叉插到内架的插槽中，内架组件和滚珠一起置于外壳体中。

2.根据权利要求1所述的滚珠摩擦式机械离合器，其特征是：滚珠挡板与滚珠接触的表面是外圆弧形，滚珠挡板嵌接在内架上后其上表面与内架表面形成一个碗状。

3.根据权利要求1或2所述的滚珠摩擦式机械离合器，其特征是：强磁铁与滚珠相对的一面呈半径比滚珠半径稍大的圆弧形。

4.根据权利要求1或2所述的滚珠摩擦式机械离合器，其特征是：所述拨叉由四个叉齿和推板构成，四个叉齿固连在推板上，每个叉齿整体上呈U形，齿尖部分是双楔形结构，即沿离合器轴向、径向平面内都呈楔形。

5.根据权利要求3所述的滚珠摩擦式机械离合器，其特征是：所述拨叉由四个叉齿和推板构成，四个叉齿固连在推板上，每个叉齿整体上呈U形，齿尖部分是双楔形结构，即沿离合器轴向、径向平面内都呈楔形。