发明公开一种轴承式超越离合器结构， 按国际专利分类表 (IPC)划分属于 离合器制造技术领域， 尤其是涉及一种装载机二轴总成超越离合器的 新型结构。 背景技术

超越离合器又称单向离合器或单向轴承，是一 种只能从一个转向传递功率的 装置。 当主动滚道的速度与从动滚道的速度相同时进 行传递， 而当主动滚道的 速度小于从动滚道的速度时， 从动滚道能自由转动。

目前的超越离合器主要有滚柱式超越离合器和 楔块式超越离合器两种，超越 离合器是装载机变速箱总成中一个极其重要的 部件。 目前， 装载机变速箱总成 大部分都是采用传统滚柱式超越离合器， 滚柱式超越离合器的一般结构主要是 由内环凸轮、 滚柱、 圆柱弹簧、 隔离环和压盖等零件组成， 当离合器结合时， 由于结构限制及同步性原因， 有效工作的滚柱数量较少， 离合器内环凸轮的工 作平面与滚柱为线接触， 表面压应力过大而形成弧坑， 摩擦角迅速增大， 造成 离合器打滑而失效。 中国专利文献 CN 2708031 公开了一种超越离合器，包括外 环、 星轮、 滚柱及弹性装置,弹性装置安设于星轮齿侧的� �中，并推动滚柱滑行 于星轮，还包括一滑块，与滚柱一体滑行于星 轮，并在弹性装置推动下与外环内 壁相接合； 另外中国专利文献 CN 101629606 提供了一种多滚柱式超越离合器， 它具有至少六个滚柱、 内星轮式外圈、 保持架和与滚柱个数相同的弹簧片， 保 持架紧配在内星轮式外圈内， 滚柱放置在端环和横梁形成的各窗口中、 且处于 内星轮式外圈的各内凹弧形楔面部位；弹簧片 一端具有弹性卡口、 另一端为与滚 柱的外圆面相适配的圆弧形端部，弹簧片的弹 性卡口扣在保持架的横梁上，圆弧 形端部与滚柱配合并推紧滚柱， 上面两种滚柱式超越离合器受结构限制， 承载 能力低和工作时的不同步性是其最为致命的问 题。

而楔块式超越离合器在技术上也存在不足之处 ， 如本申请人曾于 2003 年 12月 13号申请的名称为"双保持架超越离合器 "的申请，申请号为 03102580. 3, 涉及一种双保持架超越离合器,包括具有外滚� �的内环和具有内滚道的外环，在 内、 外滚道之间设有多个异型卡块;设有由内保持� �和外保持架所构成的圆环形 双保持架，且在内、 外保持架上均布有相同数量的保持孔,所述异� �卡块被圆环 形双保持架的保持孔相对保持于所述环形内外 滚道内；该双保持架的内、 外保持 架之间均布有多个穿孔的弹簧带，多个异型卡 块插设于该弹簧带的穿孔中；其特 征是：在外保持架上设有多个固定簧片；在内 保持架上设有多个摩擦簧片。 上述 超越离合器虽然保证了工作时的同步性， 但是由于楔块的曲率半径小， 且保持 架与楔块之间的间隙较大， 受载时楔块易发生倾斜， 使楔块与内外滚道之间是 点接触， 故承受的扭矩小。

发明内容

针对现有离合器技术的不足， 本发明提供了一种既能提高受载能力， 又能 延长使用寿命的轴承式超越离合器结构。

为达到上述目的， 本发明是通过以下技术方案实现的：

一种轴承式超越离合器结构， 其包括外圈、 内星轮及设置于外圈与内星轮 之间的多个滚柱， 其中：

内星轮， 其外侧圆柱面沿周向设有多个凹形曲面槽， 每个凹形曲面槽分别 对应一个滚柱， 滚柱的外滚道为与滚柱接触的外圈内侧圆柱面 ， 内滚道为内星 轮外侧圆柱面上的凹形曲面槽；

所述的内星轮与外圈同向相对转动， 当内星轮的速度 n2小于或等于外圈的 速度 nl时， 滚柱在内星轮与外圈之间被楔紧， 离合器处于结合状态； 当内星轮 的速度 n2大于外圈的速度 nl时， 离合器处于脱开状态。

进一步， 所述的外圈为齿轮外圈， 该外圈沿周向设有环形凹槽， 内星轮及 与相配合的多个滚柱设置于上述环形凹槽内形 成离合器构造， 各滚柱装配于内 星轮外侧圆柱面的对应凹形曲面槽内， 滚柱的外滚道为与外圈环形凹槽的外侧 周面， 内滚道为内星轮上的凹形曲面槽。

进一步， 所述的轴承式超越离合器中相邻滚柱之间的间 隙 s=a-2r=0〜 0.2mm, 其中 a为相邻滚柱的中心距， r为滚柱半径；

当离合器处于结合状态时， 一个滚柱啮合受载， 滚柱与滚柱之间通过联动， 使全部滚柱同步受载， 从而保证了工作时的全同步性。

进一步， 所述的凹形曲面槽均匀等分分布于内星轮外侧 圆柱面上， 凹形曲 面槽的深度 L为： ^<L< ,其中 d为滚柱直径，（如果深度太浅离合器难以脱� �， 深度太深凹形曲面槽难以制造）。

进一步， 所述的构成凹形曲面槽的凹形曲面的母线与内 星轮轴线平行。 进一步， 所述凹形曲面槽内的凹形曲面是由对数螺旋线 或圆弧构成的曲面。 进一步， 所述构成凹形曲面的对数螺旋线的极点或圆弧 的圆心与滚柱中心 的偏心距 e〉0。

进一步， 所述的滚柱与外圈或的齿轮外圈外滚道面保持 相切。

本发明当内星轮的速度 n2小于或等于外圈的速度 nl时， 滚柱在内星轮与 外圈之间被楔紧， 离合器处于结合状态； 当内星轮的速度 n2大于外圈的速度 nl 时， 离合器处于脱开状态。

本发明的特点在于： 轴承式超越离合器在相同的空间内增加了滚柱 的数量， 使相邻两个滚柱之间的间隙 s减小到 0〜0. 2mm, 并把原内星轮平面型改为凹形 曲面型。 此设计的优点如下：

1、 提高了离合器的承载能力： 本发明轴承式超越离合器去除了现有超越离 合器中的弹簧顶销机构或三尺弹簧和隔离环， 从而避免了因有效工作的滚柱数 量较少而导致弹簧及顶销的失效、 滚柱的过度磨损或变形和因隔离环与滚柱之 间的间隙较大， 受载时滚柱发生倾斜， 使滚柱与星轮和外圈保持点接触导致承 载能力下降的问题。 本发明在相同空间内增加滚柱数量减小滚柱间 隙， 还把原 内星轮平面型改为凹形曲面型， 增大了滚柱与内星轮外表面接触点的综合曲率 ， 从而大大提高了接触强度、 增大了扭矩容量。

2、 实现了离合器的全同步性： 相邻滚柱之间的间隙 s=0〜0. 2mm。 当离合器 处于结合状态时， 一个滚柱啮合受载， 滚柱与滚柱之间通过联动， 使全部滚柱 同步受载， 从而保证了工作时的全同步性。

因此， 在相同空间上与已有的超越离合器相比， 本发明结构设计合理， 制 造工艺简单， 工作可靠性强， 同步性好， 能承受较大的扭矩和冲击力， 可在高 速重载的情况下长时间工作。

本发明轴承式超越离合器结构， 主要应用于装载机， 同时还可以应用于飞 机、 坦克、 军用卡车、 重型卡车、 越野汽车、 轮船、 叉车、 汽车、 摩托车、 车 床、 印刷机械、 纺织机械、 螺母成型机、 弹簧机、 生产线的间歇传动机械、 矿 山机械、 扳手等。

附图说明

图 1是本发明局部剖面示意图；

图 2是轴承式装载机二轴总成超越离合器运动状� �分析局部剖面示意图； 图 3是轴承式装载机二轴总成超越离合器角度分� �局部剖面示意图； 图 4是本发明离合器另一实施例装配侧剖图；

图中各部件标识：

1、 外圈，

2、 内星轮， 20.凹形曲面槽， 3、 滚柱，

4、 转轴， 40、 转轴端盖，

5、 螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例： 请参阅图 1， 一种轴承式超越离合器在装载机中的应用又称 为轴 承式装载机二轴总成超越离合器， 包括外圈 1、 内星轮 2、 滚柱 3， 在外圈 1与 内星轮 2之间设有 24个滚柱 3，内星轮 2的外侧圆柱面上设有 24个凹形曲面槽， 一个凹形曲面槽对应一个滚柱 3。 如图 3，凹形曲面槽中的凹形曲面是由对数螺 旋线构成的， 由于对数螺旋线上任一点处的切线与该点极半 径 P的夹角 ^ (即螺 线距角）为常数 m， 滚柱从瞬时啮合到充分传递扭矩， 与内滚道的啮合角 "保持 不变， 所以作用于各个滚柱上的力均等。 如图 2中所示，当内星轮 2逆时针转动 且其速度 n2小于或等于外圈 1的速度 nl时， 此时滚柱啮合， 内星轮 2通过滚 柱 3带动外圈 1转动， 离合器处于结合状态 Pl， 如图 2中实线表示； 当内星轮 2的速度 n2大于外圈 1的速度 nl时， 离合器处于脱开状态 P2， 如图 2中虚线 表示。

图 4公开一种轴承式超越离合器结构， 所述的外圈 1为齿轮外圈， 其是由 圈体 11及其外周侧沿均设有若干轮齿 12组成， 圈体沿周向设有环形凹槽， 其 槽口贯穿于齿轮外圈的一端面， 内星轮 2及与相配合的多个滚柱 3设置于上述 环形凹槽内形成离合器构造， 各滚柱装配于内星轮外侧圆柱面的对应凹形曲 面 槽内， 滚柱的外滚道为与外圈环形凹槽的外侧周面， 内滚道为内星轮上的凹形 曲面槽， 上述结构装配于转轴 4上， 转轴一端 (左端)径向延伸形成转轴端盖 40， 其通过螺栓 5及螺母与内星轮 2紧固， 上述齿轮外圈与内星轮可相对转动， 其 他结构与本发明技术方案相同。

本发明实施例中， 外圈内侧圆柱面的直径为 210mm，滚柱直径为 24.23mm, 滚柱长度为 32mm， 内星轮与滚柱接触点的外径为 162mm， 滚柱与内外滚道表面 的啮合角为 3.75° ， 滚柱与滚柱之间的间隙为 0.02mm，滚柱与星轮曲面接触点 的曲率半径为 15mm，滚柱与外滚道接触点的曲率半径为 105。 根据赫兹理论可知 滚柱与外圈内表面接触点的综合曲率 Q=^ =^^ =13.7,滚柱与内星轮

R _L — r ₂ 105-12.115 外表面接触点的综合曲率 Q=^^=^ ^=63， （式中 ^为滚柱半径， 为

R _L -r ₂ 15-12.115 滚柱与内外滚道接触点的曲率半径。）

在相同的空间内（即外圈内侧圆柱面的直径为 210mm)，楔块式超越离合器 中楔块数量为 44个， 楔块宽度为 20.5mm，楔块与内外滚道接触点的曲率半径为 7.85，内圈外表面直径为 184.18,楔块与内滚道外表面的啮合角 α为 3.4° ； 楔 块与外滚道内表面的啮合角 β为 2.58° ； 由赫兹理论可知楔块与外滚道内表面 接触点的综合曲率 Q=^^= ^1Q5x7 ' ⁸⁵ =8.48，楔块与内滚道外表面接触点的综合

R _L -r ₂ 105-7.85 曲率 kg · mm' ² (s通常取值为 310-330 kg · mm ) 根据公式： M=2Z · Q · R · b · tg β ·

式中： M: 整个离合器所传递的扭矩；

Z: 滚柱或楔块的数量；

Q: 单个滚柱或楔块与滚道表面接触点的综合曲率 ;

R:滚道半径；

b: 单个滚柱或楔块的宽度（以 mm为单位）； β : 滚柱或楔块与滚道表面的啮合角。 对于楔块式超越离合器有- 在外滚道上为：

330

Μ=2Ζ · Q · R · b · tg ^ ^s max ] =2x44x8. 48x105x20. 5x0. 045x

86.1 ² S6A

=1061832Kg · mm « 10406 (N · m) 在内滚道上为:

330

M=2Z · Q · R · b · tg β · ^i =2x44x7. 23x92. 09x20. 5x0. 0594x

86.1 ² 86Λ

=1048082 Kg · mm « 10271 (N · m) 对于轴承式装载机二轴总成超越离合器有：

在外滚道上为：

M=2Z · Q · R · b · tg ^ · ^[S

86 ^a . ^x =2x

1f 24x13. 7x105x32x0. 065x ³³ ° ²

86.

=2109774 g · mm « 20676 (N · m) 在内滚道上为

330 ²

M=2Z · Q · R · b · tg P [S max ] =2x24x63x81x32x0. 065x

86.1 ² 86.1 ²

=7484309 Kg · mm « 73346 ( N · m ) 通过以上计算对比可得到： 轴承式装载机二轴总成超越离合器所传递的扭 矩远大于楔块式超越离合器所传递的扭矩。

该轴承式装载机二轴总成超越离合器中滚柱与 滚柱之间的间隙很小， 只有 0. 02mm, 当离合器处于结合状态时， 一个滚柱啮合受载， 滚柱与滚柱之间通过 联动， 使全部滚柱同步受载， 从而保证了工作时的全同步性。

以上所记载， 仅为利用本创作技术内容的实施例， 任何熟悉本项技艺者运 用本创作所做的修饰、 变化， 皆属本创作主张的专利范围， 而不限于实施例所