一种减振式单向超越离合器及汽车发动机单向皮带轮的制作方法

1.本发明涉及机械传动输出的单向超越离合器领域，尤其涉及减振式超越离合器，同时发明还涉及应用该超越离合器的汽车发动机领域，具体地说是一种减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮。


背景技术：

2.单向超越离合器应用于广大的机械传动领域。如应用于航空旋翼机的动力传导，它不因旋翼发动机的骤停而使旋翼停止，旋翼依然会随着惯性进行旋转；应用于涉及汽车的多项领域，比如变速箱输出轴的动力传导与减振支撑，汽车发动机轮系的动力传导与减振支撑；以及应用于矿山、纺织机械的动力传导等领域。目前市场上使用的单向超越离合器主要为单向滚针轴承传导，因为高输出扭矩的技术要求下单向超越离合器须以高接触面来实现，因此现有的超越离合器减振能力差，经长期高速运转和高急变速的使用环境下造成产品使用寿命低，噪音大等问题。且单向超越离合器对于配合游隙的要求较高，一般轴承装入工作位置后，往往由于制造过程造成安装和定位的不良，因此常因轴产生疲劳度和热膨胀等原因，造成轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。
3.为解决上述技术问题，另有一种双弹簧减振式超越离合器，采用内置弹簧和外置弹簧两个弹簧。其中内置弹簧为承载弹簧，用于抗扭力冲击；外置弹簧为单向弹簧，用于实现主动力传导件与被动力传导件之间的单向离合。该结构的单向离合器利用弹簧的自由缩胀变形的特点使其有很好的减振效果。但由于其外置弹簧作为单向离合器与主动力传导件的内壁之间产连接件，其连接方式为面接触，需要承载主动力传导件旋转扭矩的冲击，因此在长期急变速的使用环境下，外置弹簧在很短的时间内因强烈磨损造成主动力传导件的整机旋转扭矩能力直线下降，直至产品失效。


技术实现要素：

4.本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种改进型的减振式超越离合器。
5.为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种减振式单向超越离合器，包括单向轴承和减振装置，主动力传导件与从动力传导件通过所述的向轴承和减振装置连接，形成单向超越离合，其特征在于所述的减振装置包括外轴套、内轴套和一组减振弹簧，所述的外轴套和内轴套通过齿槽配合的方式套装，所述的减振弹簧呈弧形条状结构，轴向嵌插于齿槽配合的间隙中，弧形高度略大于所述的间隙宽度。
6.本发明的一种减振式单向超越离合器，主动力传导件与从动力传导件通过所述的单向轴承实现单向离合，通过所述的减振装置达到柔性驱动和减振的效果。
7.具体来说，本发明的减振装置，由于减振弹簧呈弧形条状结构，且弧形高度略大于内外轴套齿槽配合的间隙宽度，在插入该间隙后，减振弹簧受压，其两端和弧顶分别与齿侧壁和侧壁槽相抵，使内外轴套保持过盈配合，避免了因松动而产生振动。
8.本发明的减振装置采用多根减振弹簧进行弹性传动和定位，因此在旋转受力的情况下，利用弹簧自身的弹性变形的特点，起到了良好的缓冲作用，实现从动力传导件的柔性启动和回位。同时，减振弹簧在旋转受力时产生扭变，形成对从动力传导件的自动调心作用，使从动力传导件不会因外界的振动而产生振动。
9.本发明的一种减振式单向超越离合器，单向轴承可以套装在减振装置外，也可以设置在减振装置内。
10.一个典型的实施方式，所述的单向轴承套装在所述的减振装置外。所述的单向轴承与所述的主动力传导件连接，所述的减振装置与所述的从动力传导件连接。主动力传导件的动力依次通过单向轴承和减振装置传递到从动力传导件上后输出。反之，将所述的单向轴承与所述的从动力传导件连接，所述的减振装置与所述的主动力传导件连接，也可以实现动力传递和单向离合，只需将单向轴承的内部零件反装配即可。
11.所述的单向轴承可以采用制式结构。作为本发明的改进，所述的单向轴承包括单向轴套和单向滚针组件，所述的单向滚针组件包括滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片，所述的一组滚针设置在所述的滚针保持架上，并通过复位簧片定位；单向轴套的内壁或外轴套的外圆上设有与所述滚针相对配置的棘齿；所述单向轴套的前端还开设有卡槽，所述的卡槽内嵌有限位片，所述的限位片将所述的减振装置和单向滚针组件限定在所述的单向轴套内。
12.下面以单向轴套的内壁设置棘齿为例来说明单向轴承的工作原理：主动力传导件旋转，带动单向轴套转动，棘齿和复位簧片推动滚针到达棘齿的高位时，与外轴套接合，带动外轴套一起旋转，外轴套通过减振弹簧带动内轴套转动，将动力传递给从动力传导件，实现动力输出。当主动力传导件突然减速或骤停时，由于惯性，从动力传导件仍保持原有的速度转动，而其它部件因突然减速或骤停导致逆向状态，从而使滚针回落到棘齿的低位，滚针与外轴套的游隙加大，实现单向分离，从动力传导件继续处于惯性顺时针旋转状态。
13.作为本发明的进一步改进，所述的单向轴套内还设有前支撑轴承和后支撑轴承，所述的前支撑轴承和后支撑轴承分别置于所述的单向滚针组件的前端和后端。由于单向轴套和外轴套之间是刚性配合，设置前后支撑轴承可使外轴套运行更稳定，不会产生偏摆。
14.作为本发明的再进一步改进，所述的减振装置套装在所述的单向轴承外。所述的减振装置与所述的主动力传导件连接，所述的单向轴承与所述的从动力传导件连接。所述的单向轴承包括单向轴套和单向滚针组件，所述的单向滚针组件包括滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片，所述的一组滚针设置在所述的滚针保持架上，并通过复位簧片定位；单向轴套的外圆或内轴套的内壁上设有与所述滚针相对配置的棘齿；所述外轴套的前端还开设有卡槽，所述的卡槽内嵌有限位片，所述的限位片将所述的内轴套和单向轴承限定在所述的外轴套内。所述的外轴套内还设有前支撑轴承和后支撑轴承，所述的前支撑轴承和后支撑轴承分别置于所述的单向轴承的前端和后端。
15.作为本发明的更进一步改进，所述减振弹簧的截面形式不限，优选为圆形或方形。
16.本发明还要提供一种减振式汽车发电机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述的皮带轮外壳和芯轴之间的减振式单向超越离合器，其特征在于所述的减振式单向超越离合器包括单向轴承和减振装置，所述的减振装置包括外轴套、内轴套和一组减振弹簧，所述的外轴套和内轴套通过齿槽配合的方式套装，所述的减振弹簧呈弧形条状结构，
轴向嵌插于齿槽配合的间隙中，弧形高度略大于所述的间隙宽度；所述的单向轴承套装在所述的减振装置外。
17.本发明的一种减振式汽车发电机单向皮带轮是减振式单向超越离合器的一个典型的应用。皮带轮外壳为主动力传导件，芯轴为从动力传导件。将皮带轮外壳与单向轴承连接，芯轴与所述的内轴套连接。这种连接可以是过盈配合或键槽配合。
18.作为本发明的改进，所述皮带轮外壳和芯轴之间的两端还分别设有滑动轴承和支撑轴承。滑动轴承起到支撑、减小摩擦和油封的作用，同时还能起到对减振装置的定位作用，因此可省去限位片。
19.本发明还要提供另一种减振式汽车发电机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述的皮带轮外壳和芯轴之间的减振式单向超越离合器，其特征在于所述的减振式单向超越离合器包括单向轴承和减振装置，所述的减振装置包括外轴套和一组减振弹簧，所述的外轴套和芯轴通过齿槽配合的方式套装，所述的减振弹簧呈弧形条状结构，轴向嵌插于齿槽配合的间隙中，弧形高度略大于所述的间隙宽度；所述单向轴承套装在所述的减振装置外。本技术方案与前面的技术方案基于相同的发明构思，区别在于芯轴和内轴套设计成一体化结构，其余结构基本相同，因而能够达到相同的技术效果。
附图说明
20.图1是本发明离合器的爆炸图。
21.图2是本发明离合器的结构示意图。
22.图3是图2的a-a向剖视图。
23.图4是图3的b处放大图。
24.图5是单向离合的另一实施方式的结构示意图。
25.图6是本发明单向轴套的结构示意图。
26.图7是本发明外轴套的结构示意图。
27.图8是本发明内轴套的结构示意图。
28.图9是本发明减振装置的结构示意图。
29.图10是图3的c处放大图。
30.图11是本发明旋转时的状态图。
31.图12是图11的d处放大图。
32.图13是图11的e处放大图。
33.图14是本发明径向振动时的状态图。
34.图15是图14的f处放大图。
35.图16是本发明汽车发电机单向皮带轮的结构示意图。
36.图17是本发明汽车发电机单向皮带轮的另一种实施方式的结构示意图。
37.图18是本发明汽车发电机单向皮带轮图17实施方式的爆炸图。
38.图19是本发明离合器的另一种实施方式的结构示意图。
39.图20是本发明离合器图19实施方式的外轴套的结构示意图。
40.图中，1-减振装置，2-单向轴承，3-前支撑轴承，4-单向滚针组件，5-后支撑轴承，6-外轴套，7-减振弹簧，8-外轴套，9-滚针，10-滚针保持架，11-滚针，12-复位簧片，13-滚针
保持架，14-滚针，15-滚针保持架，16-单向轴套，17-限位片，18-棘齿，19-棘齿，20-芯轴，21-支撑轴承，22-皮带轮外壳，23-单向离合器，24-滑动轴承，25-齿槽配合间隙；601-内轴套的套体，602-内轴套的齿，603-内轴套的槽，604-内轴套的齿的一个侧壁，605-内轴套的齿的另一个侧壁；701-减振弹簧的一端，702-减振弹簧的弧顶，703-端减振弹簧的另一端；801-外轴套的套体，802-外轴套的槽，803-外轴套的中央穿孔，804-外轴套的槽的一侧壁，805-外轴套的槽的另一侧壁，806-外轴套的齿，807-外轴套的卡槽，808-外轴套的容置腔，809-外轴套的底部；1601-单向轴套的套体，1602-单向轴套的卡槽，1603-单向轴套的容置腔，1604-单向轴套的中央穿孔，1605-单向轴套的底部；w-齿槽配合的间隙。
具体实施方式
41.参照图1、图2和图3，本发明的一种减振式单向超越离合器，包括单向轴承2和减振装置1，主动力传导件与从动力传导件通过所述的向轴承2和减振装置连接1，形成单向超越离合。所述的减振装置1包括外轴套8、内轴套6和一组减振弹簧7，所述的外轴套8和内轴套6通过齿槽配合的方式套装，所述的减振弹簧7呈弧形条状结构，轴向嵌插于齿槽配合的间隙25中，弧形高度略大于所述的间隙宽度。
42.单向轴承2可以套装在减振装置1外，也可以设置在减振装置1内。本实施方式采用前者结构。
43.结合图4，所述的单向轴承包括单向轴套16和单向滚针组件4。所述的单向滚针组件4包括滚针保持架13、一组滚针11和一组复位簧片12，所述的一组滚针11设置在所述的滚针保持架13上，并通过复位簧片12定位；单向轴套16的内壁上设有与所述滚针相对配置的棘齿18。
44.单向轴承的工作原理如下：主动力传导件旋转，带动单向轴套16转动，设置在单向轴套内壁的棘齿18和复位簧片12推动滚针12到达棘齿的高位，与外轴套8接合，带动外轴套8一起旋转；外轴套8通过减振弹簧7带动内轴套6转动，将动力传递给从动力传导件，实现动力输出。当主动力传导件突然减速或骤停时，由于惯性，从动力传导件仍保持原有的速度转动，而其它部件因突然减速或骤停导致逆向状态，从而使滚针11回落到棘齿18的低位，滚针11与外轴套8的油隙加大，实现单向分离，从动力传导件继续处于惯性顺时针旋转状态。
45.参照图5，单向轴承的另一种实施方式。在外轴套8的外圆上设置一组棘齿19，与滚针11形成配合，其工作原理与前一实施方式基本相同，同样能够实现单向轴承与外轴套8的离合。此时单向轴套16的内壁为光滑表面。
46.参照图6，本发明的单向轴套16包括套体1601和底部1605，套体1601内设有容置腔1603，用于放置单向滚针组件4。底部1605开设有中央穿孔1604，供从动力传导件穿越。
47.所述的单向轴套16内还设有前支撑轴承3和后支撑轴承15，所述的前支撑轴承3和后支撑轴承15分别置于所述的单向滚针组件4的前端和后端。由于单向轴套和外轴套之间是刚性配合，设置前后支撑轴承可使外轴套运行更稳定，不会产生偏摆。
48.单向轴套16的前端还开设有卡槽1602，在后支撑轴承15、减振装置1、单向滚针组
件4和前支撑轴承3依次放入容置腔1603后，在所述的卡槽1602内嵌入限位片17限位。
49.单向轴套16的外圆与主动力传导件连接，接收动力传递。
50.参照图7，本发明的外轴套8，包括套体801，套体801具有中央穿孔803，套体801的内壁上设有一组齿槽806、802。
51.参照图8，本发明的内轴套6，包括套体601，套体601具有中央穿孔603，套体601的外圆上设有一组齿槽602、604。内外轴套通过齿槽配合形成周向连动。更具体地说，内轴套的齿602置于外轴套的槽802内，同时，外轴套的齿806也置于内轴套的槽604内，并且齿槽配合留有间隙25。
52.参照图7，本发明的减振弹簧7，呈弧形条状结构，具有两端701、703和圆弧顶702。减振弹簧7的截面形式不限，在本实施方式中，减振弹簧7的截面为圆形。
53.参照图10，将外轴套8套装在内轴套6上，并使两者通过齿槽配合的方式装配，在槽配合的间隙25中插入减振弹簧7。由于减振弹簧7呈弧形条状结构，且弧形高度略大于内外轴套齿槽配合的间隙宽度w，在插入该间隙25后，减振弹簧7受压，其两端701、703与内轴套的齿的一个侧壁605相抵，弧顶702与外轴套的槽的一个侧壁805相抵。同时，内轴套的齿的另一个侧壁606与外轴套的槽的另一个侧壁804相抵。这种结构使内外轴套保持过盈配合，避免了因松动而产生振动。
54.参照图11，当主动力传导件带动单向轴套16转动（如顺时针）时，外轴套8处于相对于单向轴套16的逆时针转动状态（即外轴套8静止或转速低于单向轴套16的转速），两者的相对运动关系如图12所示。当棘齿18和复位簧片12推动滚针11到达棘齿的高位时，滚针11被卡住，使单向轴套16与外轴套8接合，带动外轴套8一起顺时针旋转。
55.参照图13，在外轴套8顺时针旋转的初时，内轴套6仍处于相对的逆时针旋转状态，对减振弹簧7产生逆向推力，减振弹簧7受力后产生变形。当该逆向推力大于减振弹簧变形后产生的张力时，内轴套6跟随外轴套8顺时针旋转。从而使从动力传导件的旋转更柔顺，达到软启动目的。
56.当外轴套8停止转动时，内轴套6施加在减振弹簧7的逆向推力减小。当该逆向推力小于减振弹簧变形后产生的张力时，内轴套6跟随外轴套8停止转动，从而实现柔性回位。
57.参照图14，当外界产生径向振动时，减振弹簧7受压产生扭变，吸收了大部分的振动，内轴套6的径向振动幅度会变得很小，甚至无振动（如图15所示）。
58.参照图16，本发明的减振式单向超越离合器应用于减振式汽车发电机单向皮带轮的实例。
59.一种减振式汽车发电机单向皮带轮，包括皮带轮外壳22、芯轴20和设置在所述的皮带轮外壳22和芯轴20之间的减振式单向超越离合器23。所述的减振式单向超越离合器23与前面的实施方式基本相同。皮带轮外壳22为主动力传导件，芯轴20为从动力传导件。皮带轮外壳22与单向轴承16过盈配合，芯轴20与所述的内轴套6过盈配合。
60.所述皮带轮外壳22和芯轴20之间的两端还分别设有滑动轴承24和支撑轴承21。滑动轴承24起到支撑、减小摩擦和油封的作用，同时还能起到对减振装置1的定位作用，在这种情况下，限位片17可以使用，也可以省去。
61.参照图17和图18，本发明一种减振式汽车发电机单向皮带轮的另一实施方式。该实施方式与图16实施方式基于相同的发明构思，区别仅在于芯轴20和内轴套6设计成一体
化结构，其余结构基本相同，因而能够达到相同的技术效果。
62.参照图19，本发明减振式单向超越离合器的另一实施方式。其包括单向轴承和减振装置，所述的减振装置包括外轴套8、内轴套6和一组减振弹簧7，所述的外轴套8和内轴套6通过齿槽配合的方式套装，所述的减振弹簧7呈弧形条状结构，轴向嵌插于齿槽配合的间隙中，弧形高度略大于所述的间隙宽度。
63.所述的单向轴承包括单向轴套16和单向滚针组件。所述的单向滚针组件包括滚针保持架、一组滚针11和一组复位簧片，所述的一组滚针11设置在所述的滚针保持架上，并通过复位簧片定位；单向轴套的外圆或内轴套的内壁上设有与所述滚针相对配置的棘齿；所述的外轴套8与所述的主动力传导件连接，所述的单向轴套16与所述的从动力传导件连接。
64.参照图20，所述的外轴套8包括套体801和底部809，套体801具有中央穿孔803，套体801内设有容置腔808，套体801前端开设有卡槽807。将内轴套6和单向轴承放入容置腔808后，在所述的卡槽807内嵌入限位片。
65.从上面描述可见，本实施方式与图1实施方式相比，区别在于所述的减振装置1套装在所述的单向轴承2外，两者的发明构思、工作原理及达到的技术效果也基本相同。
66.应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。