本發(fā)明涉及一種分體式超越離合器，具體涉及一種分體式無彈簧超越離合器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的超越離合器多為一體式結(jié)構(gòu)，適用于主從動(dòng)軸位于不常拆卸的單個(gè)元件的場合，對(duì)于主從動(dòng)軸分屬兩個(gè)獨(dú)立元件的場合，應(yīng)用起來較為不便；現(xiàn)有的超越離合器，多采用復(fù)位彈簧，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致可靠性較低。

新一代運(yùn)載火箭伺服機(jī)構(gòu)集地面測試和在天飛行兩種模式于一身，兩種模式的驅(qū)動(dòng)元件分別為電動(dòng)機(jī)和液動(dòng)機(jī)，為實(shí)現(xiàn)兩種模式之間的自動(dòng)切換，并在在天飛行模式下的實(shí)現(xiàn)液動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的傳遞，必須設(shè)計(jì)一種新型的分體式超越離合器。

因此，型號(hào)需求對(duì)超越離合器研制提出了新的要求：主從動(dòng)軸分屬兩個(gè)獨(dú)立元件，而且超越離合器應(yīng)具有高可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種分體式無彈簧超越離合器，該離合器無復(fù)位彈簧，依靠滾珠的慣性和與凸輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)嚙合與松脫，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，拆裝使用方便，適用于主動(dòng)軸與從動(dòng)軸分屬兩個(gè)元件的場合。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種分體式無彈簧超越離合器，包括離合器主體和離合帽，其中離合器主體固定安裝在液動(dòng)機(jī)軸上，并隨液動(dòng)機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，離合帽固定安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，并和電動(dòng)機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述離合器主體包括凸輪、托圈和N個(gè)滾棒，其中凸輪位于托圈的中部，N個(gè)滾棒位于凸輪外部，沿托圈邊緣均勻分布，所述凸輪為圓形結(jié)構(gòu)，圓形結(jié)構(gòu)外表面上交替分布N個(gè)工作區(qū)和N個(gè)非工作區(qū)，每個(gè)非工作區(qū)的外表面與托圈邊緣的內(nèi)表面配合，每個(gè)工作區(qū)包括嚙合區(qū)和分離區(qū)，嚙合區(qū)和分離區(qū)之間通過過渡斜面連接，滾棒與嚙合區(qū)接觸實(shí)現(xiàn)離合器主體與離合帽的嚙合，滾棒與分離區(qū)接觸實(shí)現(xiàn)離合器主體與離合帽的分離，其中N為正整數(shù)，且N≥3。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，嚙合區(qū)和分離區(qū)均為平面。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，嚙合區(qū)和分離區(qū)的兩個(gè)平面平行。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，過渡斜面與分離區(qū)平面之間的夾角為120°～150°。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，過渡斜面與分離區(qū)平面之間的夾角為130°～140°。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，托圈為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)結(jié)構(gòu)邊緣上均勻分布N個(gè)盲孔，用于放置N個(gè)滾棒，圓環(huán)結(jié)構(gòu)底部為臺(tái)階孔，凸輪放置在所述臺(tái)階孔中，并通過臺(tái)階進(jìn)行支撐。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，離合器主體還包括蓋板和鉚釘，其中蓋板將凸輪和滾棒封裝在托圈內(nèi)部，蓋板與托圈邊緣通過鉚釘固定連接。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，嚙合區(qū)對(duì)圓心的包角α與分離區(qū)對(duì)圓心的包角β的比值為滿足：α:β＝0.7～0.9:1。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，每個(gè)非工作區(qū)的圓弧對(duì)圓心的包角δ與嚙合區(qū)對(duì)圓心的包角α的比值滿足：δ:α＝0.8～0.9:1。

在上述分體式無彈簧超越離合器中，離合器主體安裝在液動(dòng)機(jī)軸上，通過軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，通過彈性擋圈沿軸向固定，通過沿圓周方向?qū)ΨQ布置的兩個(gè)平鍵進(jìn)行傳動(dòng)；離合帽通過花鍵安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，通過墊圈進(jìn)行軸向定位，通過彈性擋圈沿軸向固定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)、本發(fā)明分體式無彈簧超越離合器，其動(dòng)力輸入端(離合器)與輸出端(離合帽)采用分體式結(jié)構(gòu)，分別布置在驅(qū)動(dòng)元件和從動(dòng)元件上，隨著元件的裝配和拆卸自動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝配和分離，采用無彈簧結(jié)構(gòu)，依靠滾珠的慣性和與凸輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)嚙合與松脫，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；

(2)、本發(fā)明超越離合器采用分體式結(jié)構(gòu)，拆裝使用方便，離合器部分安裝在主動(dòng)元件輸出軸上，離合帽部分安裝在從動(dòng)元件輸入軸上，兩種元件分別生產(chǎn)、各自管理，不用單獨(dú)安裝組合，隨著兩種元件的安裝自動(dòng)安裝到位，方便拆裝、使用和管理，適用于主動(dòng)軸與從動(dòng)軸分屬兩個(gè)元件的場合；

(3)、本發(fā)明超越離合器中凸輪圓形外表面上交替分布N個(gè)工作區(qū)和N個(gè)非工作區(qū)，每個(gè)非工作區(qū)的外表面與托圈邊緣的內(nèi)表面配合，每個(gè)工作區(qū)包括嚙合區(qū)和分離區(qū)，嚙合區(qū)和分離區(qū)之間通過過渡斜面連接，本發(fā)明通過理論計(jì)算及大量試驗(yàn)驗(yàn)證給出了嚙合區(qū)和分離區(qū)的優(yōu)化的形狀和尺寸，顯著提升了離合器主體和離合帽嚙合的可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了離合器主體和離合帽的快速嚙合和快速分離。

(4)、本發(fā)明分體式無彈簧超越離合器，已成功應(yīng)用在新一代運(yùn)載火箭伺服機(jī)構(gòu)中，相關(guān)技術(shù)成果也可以推廣應(yīng)用至民用產(chǎn)品和其他領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明離合器主體和離合帽的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明離合器主體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a為離合器主體主視圖，圖2b為沿A-A的剖面圖，圖2c為沿B-B的剖面圖；

圖3為本發(fā)明離合器主體與離合帽在嚙合狀態(tài)下的相對(duì)位置示意圖；

圖4為本發(fā)明離合器主體與離合帽在分離狀態(tài)下的相對(duì)位置示意圖；

圖5為本發(fā)明托圈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明凸輪工作面角度示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示為本發(fā)明離合器主體和離合帽的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明分體式無彈簧超越離合器包括離合器主體1和離合帽5，其中離合器主體1安裝在液動(dòng)機(jī)軸3上，通過軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，通過彈性擋圈4沿軸向固定，通過沿圓周方向?qū)ΨQ布置的兩個(gè)平鍵2進(jìn)行傳動(dòng)；離合帽5通過花鍵安裝在電動(dòng)機(jī)軸6上，通過墊圈7進(jìn)行軸向定位，通過彈性擋圈8沿軸向固定。

如圖2所示為本發(fā)明離合器主體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a為離合器主體主視圖，圖2b為沿A-A的剖面圖，圖2c為沿B-B的剖面圖；由圖可知，離合器主體1由凸輪11、托圈12、鉚釘13、滾棒14和蓋板15組成，滾棒14為N個(gè)，如圖5所示為本發(fā)明托圈結(jié)構(gòu)示意圖，托圈12為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)結(jié)構(gòu)邊緣上均勻分布N個(gè)盲孔12-1，用于放置N個(gè)滾棒14，圓環(huán)結(jié)構(gòu)底部為臺(tái)階孔，凸輪11放置在所述臺(tái)階孔中，并通過臺(tái)階12-2進(jìn)行支撐，其中盲孔12-1的底部和臺(tái)階12-2的底部可以在同一個(gè)平面。蓋板15將凸輪11和滾棒14封裝在托圈12內(nèi)部，蓋板15與托圈12邊緣通過鉚釘13固定連接。

凸輪11為圓形結(jié)構(gòu)，圓形結(jié)構(gòu)外表面上交替分布N個(gè)工作區(qū)和N個(gè)非工作區(qū)21，N個(gè)非工作區(qū)21為N個(gè)分段圓弧，分段圓弧外表面與托圈12邊緣的內(nèi)表面配合，每個(gè)工作區(qū)包括嚙合區(qū)16和分離區(qū)17，嚙合區(qū)16和分離區(qū)17之間通過過渡斜面20連接，滾棒14與嚙合區(qū)16接觸實(shí)現(xiàn)離合器主體1與離合帽5的嚙合，滾棒14與分離區(qū)17接觸實(shí)現(xiàn)離合器主體1與離合帽5的分離，其中N為正整數(shù)，且N≥3。

其中嚙合區(qū)16和分離區(qū)17均為平面，且嚙合區(qū)16和分離區(qū)17的兩個(gè)平面平行。過渡斜面20與分離區(qū)17平面(或嚙合區(qū)16平面)之間的夾角為120°～150°，優(yōu)選夾角為130°～140°。

如圖6所示為本發(fā)明凸輪工作面角度示意圖，嚙合區(qū)16對(duì)圓心的包角α與分離區(qū)17對(duì)圓心的包角β的比值為滿足：α:β＝0.7～0.9:1。每個(gè)非工作區(qū)的圓弧對(duì)圓心的包角δ與嚙合區(qū)16對(duì)圓心的包角α的比值滿足：δ:α＝0.8～0.9:1。

如圖3所示為本發(fā)明離合器主體與離合帽在嚙合狀態(tài)下的相對(duì)位置示意圖，圖4為本發(fā)明離合器主體與離合帽在分離狀態(tài)下的相對(duì)位置示意圖，本發(fā)明超越離合器的主要工作原理如下：

離合器主體1與離合帽5進(jìn)入嚙合的工作原理是(如圖3所示)：

1)初始狀態(tài)，凸輪11、滾棒14與托圈12相對(duì)靜止；

2)在液動(dòng)機(jī)軸3起動(dòng)的瞬間，凸輪11隨之順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)托圈12與滾棒14尚保持靜止，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)及慣性力作用下，滾棒14被凸輪11推動(dòng)同時(shí)受托圈12約束，從凸輪11的分離區(qū)17平面躍升到較高的嚙合區(qū)16平面，與離合帽5接觸并進(jìn)入嚙合；

3)離合器主體1與離合帽5嚙合，形成一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)的扭矩傳遞組件。

離合器主體1與離合帽5脫開嚙合的工作原理是(如圖4所示)：

當(dāng)離合帽5相對(duì)離合器主體1轉(zhuǎn)動(dòng)較快時(shí)，在摩擦力的作用下，離合帽5帶動(dòng)滾棒14從凸輪11的嚙合區(qū)16平面落到較低的分離區(qū)17平面，滾棒14與離合帽5脫離接觸，離合器主體1與離合帽5不再嚙合。

本發(fā)明離合器主體1采用無彈簧結(jié)構(gòu)，依靠凸輪11與托圈12、滾棒14之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與離合帽的嚙合與脫開。在嚙合狀態(tài)動(dòng)力傳遞路線如下：液動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下，動(dòng)力由液動(dòng)機(jī)的軸3輸出，通過兩個(gè)平鍵2，傳遞到凸輪11，然后通過滾棒14傳遞給離合帽5，再通過花鍵連接傳遞給電機(jī)的軸6。驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸和與其同軸連接的柱塞泵旋轉(zhuǎn)；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下，液動(dòng)機(jī)軸不旋轉(zhuǎn)，離合帽5與離合器主體1自動(dòng)脫開。無彈簧結(jié)構(gòu)的采用，靠機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)嚙合和脫開，相比彈簧結(jié)構(gòu)的超越離合器，具有更高的可靠性。

采用分體式結(jié)構(gòu)，離合器主體1與離合帽5分別布置在主動(dòng)元件液動(dòng)機(jī)和從動(dòng)元件電動(dòng)機(jī)上，兩種元件分別生產(chǎn)、各自管理，不用單獨(dú)安裝組合，隨著兩種元件的安裝自動(dòng)安裝到位。方便拆裝、使用和管理。

本發(fā)明所涉及的分體式無彈簧超越離合器，主要應(yīng)用于新一代運(yùn)載火箭液壓伺服系統(tǒng)，是液壓伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)/控制元件，具有“單向嚙合/傳動(dòng)，反向脫開”的功能特點(diǎn)，以適應(yīng)伺服機(jī)構(gòu)天/地驅(qū)動(dòng)模式的自主切換。

實(shí)施例1

如圖2所示，本實(shí)施例中托圈12包括一個(gè)中心臺(tái)階孔和六個(gè)盲孔，凸輪11位于托圈12的中心臺(tái)階孔中，并通過臺(tái)階支撐，六個(gè)滾棒14分別位于托圈12的六個(gè)盲孔之中；再通過蓋板15將凸輪11和滾棒14封裝在托圈12內(nèi)部，蓋板15與托圈12之間通過鉚釘13進(jìn)行鏈接，凸輪11、托圈12、鉚釘13、滾棒14、蓋板15共同組成了離合器主體1。

如圖6所示，本實(shí)施例中工作區(qū)與非工作區(qū)均為六個(gè)，在凸輪11圓周上均勻分布，六個(gè)工作區(qū)結(jié)構(gòu)形狀完全相同，六個(gè)非工作區(qū)21也為結(jié)構(gòu)形狀完全相同的六段圓弧。每個(gè)非工作區(qū)21的圓弧對(duì)圓心的包角δ為13～16°，嚙合區(qū)16對(duì)圓心的包角α為17～19°,分離區(qū)17對(duì)圓心的包角β為22～24°,嚙合區(qū)16與分離區(qū)17之間的過渡區(qū)對(duì)圓心的包角γ為1～3°。

離合器主體1與離合帽5的材質(zhì)均為鋼。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化和替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。