本發(fā)明涉及一種單向傳遞力矩、反向打滑的汽車起動電機用單向離合器，具體地說是一種楔塊式單向離合器，屬于機械傳動部件技術領域。

背景技術：

隨著汽車技術的不斷發(fā)展，對汽車零部件也提出了更高的要求。目前，國內(nèi)外在汽車節(jié)能和排放方面有了新的要求和功能，如起停電機就是其中之一，這種電機是用于一類新型的節(jié)能降排的汽車上，這類汽車在臨時停車時，發(fā)動機自動熄火，只要加油門，發(fā)動機就再次起動，從而達到節(jié)能降排的功能。這類汽車由于需要頻繁起動，所以對起動電機的壽命提出了更高的要求。在國內(nèi)一般要求25-30萬次的使用壽命，國外極致要求達到50萬次，而作為起動電機上的主要部件——單向離合器的壽命直接影響到起動電機的使用壽命?，F(xiàn)行一般的起動電機使用壽命僅為3-5萬次，而起停電機的使用壽命要求是現(xiàn)行電機的10-20倍。因此，現(xiàn)行起動電機上使用的滾柱嚙合式單向離合器很難滿足起停電機的使用壽命要求。

為滿足起停電機的使用要求，申請人進行了詳細分析，通過對滾柱嚙合式單向離合器的失效分析發(fā)現(xiàn)，此單向離合器的主要要失效模式是滾柱的嚙合彈簧失效進而導致單向離合器失效。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種楔塊式單向離合器，其結構緊湊，設計巧妙，體積小、重量輕、傳遞功率大、加工精度高，可使單向離合器具有更穩(wěn)定的工作性能、更高的可靠性以及更長的使用壽命，并且裝配效率高、生產(chǎn)成本低。

按照本發(fā)明提供的技術方案：楔塊式單向離合器，其特征在于：包括星輪、楔塊、彈性圈和驅(qū)動齒輪組件，所述星輪用于與起動電機軸連接，以輸入扭矩；所述星輪內(nèi)孔表面為光滑圓柱面；所述驅(qū)動齒輪組件包括驅(qū)動齒輪，所述驅(qū)動齒輪設置在星輪內(nèi)孔中，驅(qū)動齒輪外周表面光滑圓柱面；若干個楔塊設置在星輪內(nèi)孔與驅(qū)動齒輪外周之間，若干個楔塊在圓周方向緊密排列圍成一圈；每個楔塊上均設有一個開口位于楔塊外端的切槽，所述切槽底面為傾斜面，并且全部楔塊的切槽底面傾斜方向相同；所述彈性圈嵌裝在圍成一圈的楔塊的切槽內(nèi)，彈性圈對圍成一圈的楔塊具有向內(nèi)的收緊力，在彈性圈收緊力的作用下，楔塊外端楔緊星輪內(nèi)孔表面，楔塊內(nèi)端楔緊驅(qū)動齒輪外周表面。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述星輪與起動電機軸之間采用齒輪減速傳動形式連接，所述星輪外周面設有外輪齒，所述起動電機軸上安裝有主動齒輪，所述主動齒輪與星輪外周面的外輪齒嚙合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述星輪與起動電機軸之間采用行星減速傳動形式連接，所述星輪外周面設有花鍵，所述起動電機軸連接有內(nèi)齒圈，所述星輪設置同軸設置在內(nèi)齒圈中心，內(nèi)齒圈與星輪之間設置有若干個在星輪周圍均布的行星齒輪，所述行星齒輪外側(cè)與內(nèi)齒圈嚙合，行星齒輪內(nèi)側(cè)與星輪外周面的花鍵嚙合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述星輪外周面的花鍵為漸開線花鍵。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述驅(qū)動齒輪中心設有通孔，通孔左端的內(nèi)壁上設有內(nèi)花鍵；所述驅(qū)動內(nèi)輪組件還包括齒輪軸、彈簧、擋蓋和卡環(huán)，所述齒輪軸的軸部穿裝在驅(qū)動齒輪中心的通孔中，所述軸部右端設有外花鍵，所述外花鍵與內(nèi)花鍵相嚙合，所述擋蓋通過卡環(huán)固定在軸部左端，所述彈簧套裝在軸部左端并位于擋蓋右側(cè)，彈簧左端與擋蓋相抵，彈簧右端與驅(qū)動齒輪相抵。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述單向離合器還包括防塵蓋，所述防塵蓋安裝在星輪內(nèi)孔一端的楔塊裝入口處，防塵蓋與星輪固定結合，防塵蓋內(nèi)孔與驅(qū)動齒輪外周之間設有軸套；所述星輪內(nèi)孔另一端與驅(qū)動齒輪外周表面之間也設置有軸套。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述驅(qū)動齒輪組件還包括軸承，兩件軸承分別支承驅(qū)動齒輪的兩端。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述驅(qū)動齒輪一端的外周表面設置為光滑圓柱面，該端設置在星輪內(nèi)孔中；驅(qū)動齒輪另一端設置有外輪齒。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述楔塊工作面采用對數(shù)螺旋線工作面，楔塊工作面是指楔塊與星輪內(nèi)孔表面、驅(qū)動齒輪外周表面接觸配合的面。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述彈性圈采用彈性鋼絲圈。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：

1）、本發(fā)明采用了楔塊嚙合的設計，用楔塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾柱接合元件，楔塊工作面采用對數(shù)螺旋線工作面，可保持楔角恒定不變，不受磨損和制造誤差的影響，故可使離合器具有穩(wěn)定的工作性能和高的可靠性及使用壽命。

2）、與楔塊外端接觸配合的星輪內(nèi)孔表面和與楔塊內(nèi)端接觸配合的驅(qū)動齒輪外周表面均為光滑圓柱面，沒有傳統(tǒng)的滾柱曲面型腔嚙合形式的復雜曲面，降低了制造難度，加工精度可以進一步的提高。

3）、若干個楔塊在圓周方向按設定的角度緊密排列圍成一圈，取消單個嚙合彈簧的使用，而是用一個彈性圈將圍成一圈的楔塊固定在一起，單向離合器從楔緊狀態(tài)到脫開狀態(tài)時楔塊的轉(zhuǎn)角非常小，彈性圈的活動量也非常小，在小變形的狀態(tài)下彈性圈的使用壽命就會得到大大的提高，從而保證了單向離合器的使用壽命。

4）、若干個楔塊緊密排列的方式可以在增加單位空間內(nèi)的楔塊數(shù)量，進而使楔塊的有效接觸長度增加，傳遞扭矩的能力也增加，可減小單向離合器的設計體積，使單向離合器結構更緊湊，為起動電機的設計提供了空間。

5）、本發(fā)明中的楔塊可以采用冷拉成型工藝制成，效率高，加工工藝簡單可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖。

圖2為圖1中的A-A向剖視圖。

圖3為本發(fā)明實施例2的結構示意圖。

圖4為圖3中的B-B向剖視圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

如圖1、圖2所示，實施例1中的楔塊式單向離合器主要由星輪1、楔塊2、彈性圈3、驅(qū)動齒輪4、齒輪軸5、軸承6、彈簧7、擋蓋8、卡環(huán)9、軸套10和防塵蓋11等組成。

如圖1、圖2所示，所述星輪1用于與起動電機軸連接，以輸入扭矩。本實施例1中，所述星輪1與起動電機軸之間采用齒輪減速傳動形式連接，所述星輪1外周面設有外輪齒，所述起動電機軸上安裝有主動齒輪，所述主動齒輪與星輪1外周面的外輪齒嚙合，星輪1由此實現(xiàn)與起動電機軸的連接傳動。

如圖1、圖2所示，所述星輪1內(nèi)孔表面為光滑圓柱面；所述驅(qū)動齒輪4設置在星輪1內(nèi)孔中，驅(qū)動齒輪4外周表面光滑圓柱面；若干個楔塊2設置在星輪1內(nèi)孔與驅(qū)動齒輪4外周之間，若干個楔塊2在圓周方向緊密排列圍成一圈；每個楔塊2上均設有一個開口位于楔塊2外端的切槽4a，所述切槽4a底面為傾斜面，并且全部楔塊2的切槽4a底面傾斜方向相同；所述彈性圈3嵌裝在圍成一圈的楔塊2的切槽4a內(nèi)，彈性圈3對圍成一圈的楔塊2具有向內(nèi)的收緊力，在彈性圈3收緊力的作用下，楔塊2外端楔緊星輪1內(nèi)孔表面，楔塊2內(nèi)端楔緊驅(qū)動齒輪4外周表面。

如圖1、圖2所示，本實施例1中，所述驅(qū)動齒輪4中心設有通孔，通孔左端的內(nèi)壁上設有內(nèi)花鍵；所述齒輪軸5的軸部穿裝在驅(qū)動齒輪4中心的通孔中，所述軸部右端設有外花鍵，所述外花鍵與內(nèi)花鍵相嚙合，所述擋蓋8通過卡環(huán)9固定在軸部左端，所述彈簧7套裝在軸部左端并位于擋蓋8右側(cè)，彈簧7左端與擋蓋8相抵，彈簧7右端與驅(qū)動齒輪4相抵。兩件軸承6分別支承驅(qū)動齒輪4的兩端。

如圖1、圖2所示，本實施例1中，所述防塵蓋11安裝在星輪1內(nèi)孔一端的楔塊2裝入口處，防塵蓋11與星輪1固定結合，防塵蓋11內(nèi)孔與驅(qū)動齒輪4外周之間設有軸套10；所述星輪1內(nèi)孔另一端與驅(qū)動齒輪4外周表面之間也設置有軸套10。

本實施例1中，所述楔塊2工作面采用對數(shù)螺旋線工作面，楔塊2工作面是指楔塊2與星輪1內(nèi)孔表面、驅(qū)動齒輪4外周表面接觸配合的面。所述彈性圈3采用彈性鋼絲圈。

本實施例1的工作原理如下：

工作時，在起動電機電磁開關的作用下，單向離合器前移，使驅(qū)動齒輪組件中的齒輪軸5與發(fā)動機齒環(huán)嚙合。起動電機軸上的主動齒輪帶動星輪1轉(zhuǎn)動，將起動電機的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給星輪1，星輪1通過楔塊2楔緊驅(qū)動齒輪4，從而將起動電機的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給驅(qū)動齒輪組件，驅(qū)動齒輪組件再帶動發(fā)動機齒環(huán)旋轉(zhuǎn)，達到起動發(fā)動機的目的。發(fā)動機起動后，在齒輪速比的影響下，當驅(qū)動齒輪組件的轉(zhuǎn)速高于電機轉(zhuǎn)速時，楔塊2自動脫開楔緊，實現(xiàn)單向離合器的超越性能。同時起動電機在發(fā)動機起動后會斷電，單向離合器在復位彈簧7或起動電機撥叉彈簧7的作用下退回，使驅(qū)動齒輪組件中的齒輪軸5與發(fā)動機齒環(huán)脫離嚙合，起動電機就完成了一次起動離合的全過程。

實施例2

如圖3、圖4所示，實施例1中的楔塊式單向離合器主要由星輪1、楔塊2、彈性圈3和驅(qū)動齒輪4組成。

如圖3、圖4所示，所述星輪1用于與起動電機軸連接，以輸入扭矩。本實施例2中，所述星輪1與起動電機軸之間采用行星減速傳動形式連接，所述星輪1外周面設有花鍵，所述起動電機軸連接有內(nèi)齒圈，所述星輪1設置同軸設置在內(nèi)齒圈中心，內(nèi)齒圈與星輪1之間設置有若干個在星輪1周圍均布的行星齒輪，所述行星齒輪外側(cè)與內(nèi)齒圈嚙合，行星齒輪內(nèi)側(cè)與星輪1外周面的花鍵嚙合。所述星輪1外周面的花鍵為漸開線花鍵。

如圖3、圖4所示，本實施例2中，所述驅(qū)動齒輪4一端的外周表面設置為光滑圓柱面，該端設置在星輪1內(nèi)孔中；驅(qū)動齒輪4另一端設置有外輪齒。

本實施例2中，所述楔塊2工作面采用對數(shù)螺旋線工作面。所述彈性圈3采用彈性鋼絲圈。

本實施例2的工作原理如下：

工作時，在起動電機電磁開關的作用下，單向離合器前移，使驅(qū)動齒輪4與發(fā)動機齒環(huán)嚙合。起動電機軸上的主動齒輪帶動星輪1轉(zhuǎn)動，將起動電機的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給星輪1，星輪1通過楔塊2楔緊驅(qū)動齒輪4，從而將起動電機的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給驅(qū)動齒輪4，驅(qū)動齒輪4再帶動發(fā)動機齒環(huán)旋轉(zhuǎn)，達到起動發(fā)動機的目的。發(fā)動機起動后，在齒輪速比的影響下，當驅(qū)動齒輪4的轉(zhuǎn)速高于電機轉(zhuǎn)速時，楔塊2自動脫開楔緊，實現(xiàn)單向離合器的超越性能。同時起動電機在發(fā)動機起動后會斷電，單向離合器在復位彈簧7或起動電機撥叉彈簧7的作用下退回，使驅(qū)動齒輪4中的齒輪軸5與發(fā)動機齒環(huán)脫離嚙合，起動電機就完成了一次起動離合的全過程。

體積小、重量輕、傳遞功率大、加工精度高、使用壽命長的目的。且裝配效率高、質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低。