滚动接触轴承式离合器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN90102750.2

申请日:

1990.05.08

公开号:

CN1047372A

公开日:

1990.11.28

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

F16D41/07

主分类号:

F16D41/07

申请人:

高田信夫

发明人:

高田信夫

地址:

日本大阪府

优先权:

1989.05.08 JP 113621/89; 1989.12.20 JP 328418/89

专利代理机构:

中国专利代理有限公司

代理人:

陈展元

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内容摘要

一种离合器,有内转动体和外转动体,内、外转动体有围绕同一轴线的单叶旋转双曲面或圆筒面的相对应的内、外轨道面,两轨道面之间形成一轨道;有中间转动体,它的滚动面成圆柱状等,在轨道内有数个中间转动体被设置成其中心轴成一定的倾斜角;其表面与两轨道面成线状接触,有对内、外转动体的任何一个沿接合方向施力的施力手段。根据转动方向,作为自由转动滚动轴承或者是离合器。

权利要求书

1: 一种滚动轴承离合器,其特征为,有内转动体、外转动体、中间转动体及施力手段, 上述的内转动体有个围绕轴线周围构成单叶旋转双曲线面的内轨道面, 上述的外转动体有个围绕与上述同一轴线构成的单叶旋转双曲线面的外轨道面, 上述的内轨道面和外轨道面相对,形成一个轨道, 上述的中间转动体的滚动面是圆柱形状的,在上述的轨道中,该中间转动体的中心轴与含有上述轴线的剖面成一定的倾斜角,中间转动体在上述的轨道的圆周方向上可配设多个,该中间转动体的表面与上述内轨道面和上述外轨道面成线状接触, 上述的施力手段能促动上述的内转动体或上述外转动体的任何一个沿上述轴线方向趋向上述轨道间隔变窄的方向, 被上述施力手段促动的上述内转动体或上述外转动体在其上述促动方向的端部设有一个能停止上述中间转动体沿着上述轴线方向运动的环形部件。
2: 一种滚动轴承离合器,其特征为:有内转动体、外转动体、中间转动体、施力手段, 上述内转动体有个围绕一轴线周围构成单叶旋转双曲线面的内轨道面, 上述外转动体有个围绕上述同一轴线构成的单叶旋转双曲线面的外轨道面, 上述内轨道面与上述外轨道面相对形成一个轨道, 上述中间转动体的滚动面是圆锥形的,在上述轨道中,该中间转动体的中心轴与含有上述轴线的剖面成一定的倾斜角,并在上述轨道的圆周方向配置数个,该中间转动体的表面与上述内轨道面及外轨道面成线状接触, 上述施力手段能对上述中间转动体从其大直径一侧向小直径一侧促动, 上述内转动体或上述外转动体上有一个环状部件,它能中止上述中间转动体沿上述轴线方向运动,引导其在上述大直径一侧滚动。
3: 一种滚动轴承离合器,其特征为,有内转动体、外转动体、中间转动体和施力手段, 上述的内转动体有围绕一轴线的圆筒面的内轨道面, 上述外转动体有一个外轨道面,它是由围绕上述同一轴线形成的单叶旋转双曲线面和椭圆面合成的一个曲面, 上述内轨道面与上述外轨道面相对,形成一个轨道, 上述中间转动体的滚动面是鼓形,是个由椭圆的一部分曲线围绕该中间转动体的中心轴转动的曲面组成的滚动面,其半径方向的断面从一端到另一端,逐渐变大,在上述轨道上,上述中间转动体的中心轴与含有上述轴线的剖面成一定的倾斜角,并在上述轨道的圆周方向上配设了数个中间转动体,该中间转动体的表面与上述内轨道面及上述外轨道面成线状接触, 上述的施力手段能对上述中间转动体从上述另一端往上述一端促动, 上述内转动体或上述外转动体备有一个环形部件,它能阻止上述中间转动体往上述轴线方向前进,并引导其在上述另一端滚动。
4: 一种滚动轴承离合器,其特征为: 有内转动体、外转动体、中间转动体及施力手段, 上述外转动体有个围绕一轴线构成的圆柱面的外轨道面, 上述内转动体有个内轨道面,它是由围绕同一上述轴线形成的单叶旋转双曲线面和椭圆面的合成曲面组成的, 上述内轨道面和上述外轨道面相对,形成一个轨道, 上述中间转动体的滚动面是个腰鼓形,该滚动面是将椭圆的一部分曲线围绕该中间转动体的中心轴转动的曲面组成的面,其半径方向的剖面是从一端到另一端逐渐增大,在上述轨道中,上述中间转动体的中心轴与上述包含有上述轴线的剖面成一定的倾斜角,在上述轨道的圆周方向配设了多个中间转动体,该中间转动体的表面与上述内轨道面及上述外轨道面成线状接触, 上述的施力手段能对上述中间转动体从上述的另一端向上述一端促动, 上述内转动体及外转动体有一个环状部件,它能中止上述中间转动体向上述轴线方向移动,并能引导其在上述另一端滚动。
5: 根据权利要求3所述的滚动轴承离合器,其特征为,上述内转动体为转动轴。
6: 根据权利要求4所述的滚动轴承离合器,其特征为,上述外转动体为机械元件。
7: 根据权利要求1至6所述的滚动轴承离合器,其特征为,上述中间转动体在上述中心轴方向可分解成两个以上的部件。
8: 根据权利要求1和7所述的滚动轴承离合器,其特征为,有一个用来传送力矩的输入/输出转动体,该转动体位于上述外转动体的一端和上述内转动体的一端上面,与内转动体隔着轴承设在轴方向上的一定位置上,能相对于内转动体作自由转动,它通过在上述外转动体之间传送力矩的力矩传送机构与该外转动体结合,上述施力手段设在上述输出/输入转动体和上述外转动体之间,它可沿上述轴线方向亦即上述轨 道面间隔变窄方向对外转动体施力。
9: 根据权利要求1和7所述的滚动轴承离合器,其特征为有一个用于传送力矩的输入/输出转动体,它位于上述外转动体一端和上述内转动体的一端上面,与内转动体隔着轴承设在轴方向上的一定位置上,能相对于内转动体作自由转动,它通过在与上述内转动体之间传送力矩的力矩传送机构与该内转动体结合,上述的施力手段设在上述输出/输入转动体和上述内转动体之间,它可沿着上述轴方向亦即上述轨道的间隔变窄的方向对内转体施力。

说明书


本发明是涉及一种一个方向能自由转动的单向接合的滚动轴承离合器。

    目前使用的单向离合器,例如图14所示:圆筒状的滚柱3在内环1和外环2之间的轨道排列,将外环2的轨道面作成凸轮面状,在逆转时,由于滚柱3卡进了凸轮面2c里,使内环1和外环2接合,还有一种离合器,其内、外环轨道面为圆柱面,设置凸轮形卡块以代替圆筒状滚柱,逆转时在各个卡块上施加一弹簧压力,以便使它卡在轨道面上。在这几种离合器中,其逆转而接合时要滚柱3卡在沿其径向是非正圆的凸轮状部分2c里,而在自由转动时,使滚柱3滑动。然而,由于楔角α必需比摩擦角小,在卡块滚柱3的间距P内形成一个凸轮面,会限制凸轮面的高度,会有滚柱3越过凸形部位2c并使离合器破损的危险。

    另外,为了得到均匀和足够的接合力,以往的离合器必须将组装的滚柱式卡块均匀地接触凸轮面。但由于其尺寸精度和在啮合方向上给予滚柱预压的弹簧压力的均匀程度等都有限,所以要得到均匀的接合力是非常困难的。

    另一方面,在接合时,为了得到必要的传动力矩,需要产生与传动力距成比例的表面压力并使该表面压力稳定在容许的范围以内。为此,所有的滚柱都要同时参与接合动作,而接合动作产生的楔力,在所有的滚柱都相同地增加和减少。但是由于最初各个部件的精度以及组装后的轴承中的滚子与啮合面之间的相关尺寸的均匀程度,和每个凸轮的精度等原因,以及由于随着对内外环的作用力而产生变形或摩损等原因,要维持容许的表面压力很困难。特别是,在自由转动时,要由另外设置的轴承来支撑离合器,而且在凸轮面上会产生滑动摩擦,所以,从这种离合器的基本构造特性来看,其存在的主要问题是轨道面及卡块滚子的摩损问题。

    以前的单向离合器由于有形成凸轮状的部分,在制作时,其原材料、热处理及加工精度方面都要受到制约,而且,在为设计容许表面压力而进行赫兹应力计算时,无法避开负面的各种系数和选择。

    为解决这些问题,出现了这样一种形式的单向离合器:在形成锥形滚柱轴承形状的内环和外环之间,配置一个相对于轨道面母线倾斜着的、起着卡块作用的转动体(即滚柱),使其仅在一个方向作自由转动,并在逆转时产生接合(参看特公昭58-52092号公报)。

    但是由于这种单向离合器的内、外环共同形成了锥形滚柱轴承的形状,即形成了圆锥面,虽然能使转动体与内环轨道面及外环轨道面的任何一面作线性接触,但不能使转动体与两个轨道面同时作线性接触,这就致使转动体的转动不稳定,同时不作线性接触一侧面的接触部分的表面压力值特别高。

    本发明解决了上述以往有关技术上的问题。第一至第四发明目的是提供一个滚动轴承离合器。作为滚动轴承,它能圆滑地自由转动。它的额定值负荷大、寿命长,能够获得稳定的接合动作,不需要另一支承轴承。

    第五和第六的发明目的是在上述目的基础上提供一个构造简单,易于适应输出、输入系统的滚动轴承离合器。

    发明第七目的是在发明一至发明六的基础上提供一个能更加提高自由转动性能的轴承离合器。

    发明第八及发明第九的目的是在上述发明第一至发明第七目的的基础上,提供一个不容许在输入系统及输出系统的轴方向上作移动,能适用于输入/输出系统的滚动轴承离合器。

    为了达到此目的,各种发明的结构如下:即,发明一的滚动轴承离合器有内转动体、外转动体、中间转动体和施力手段。上述的内转动体提供有一个围绕-轴线的单叶旋转双曲线面地内轨道面。上述外转动体具有一个围绕上述同一轴线的单叶旋转双曲线面的外轨道面。上述内轨道面与上述外轨道面相对,形成一个轨道。上述中间转动体的滚动面是圆柱状。在上述轨道中,中间转动体的中心轴与含有上述轴线的剖面形成一定的倾斜角,在上述轨道的圆周方向中配置了数个中间转动体。该中间转动体的表面与上述内轨道面和上述外轨道面作线状接触。上述施力手段可将上述内转动体及上述外转动体的任意一方靠在上述轴线方向也就是上述轨道间隔变窄的方向上。上述内转动体或上述外转动体有一个环形部件,该部件能停止上述中间转动体在上述轴线方向上朝上述轨道间隔扩大的方向移动。

    发明二的滚动轴承离合器有内转动体、外转动体、中间转动体和施力手段。内转动体有一个围绕一轴线的单叶旋转双曲线面的内轨道面。上述外转动体有一个围绕上述同一轴线的单叶旋转双曲线面的外轨道面。上述内轨道面与上述外轨道面相对,形成一个轨道。上述中间转动体的滚动面是圆锥形状。在上述轨道中,该中间转动体的中心轴与含有上述轴线的剖面成一定的倾斜角。在上述轨道的圆周方向上设置了数个中间转动体。该中间转动体的表面与上述内轨道面及上述外轨道面成线状接触,上述的施力手段对上述中间转动体从大直径一方向小直径一方施力,上述内转动体或上述外转动体有个环形部件,它能中止上述中间转动朝上述轴线方向的运动,而引导它在上述大直径一侧转动。

    发明三的滚动轴承离合器有内转动体、外转动体和中间转动体及施力手段。上述内转动体有个围绕一轴线的圆柱面的内轨道面。上述外转动体有个转绕上述同一轴线的单叶旋转双曲线面和椭圆面的合成曲面组成的外轨道面。上述内轨道面和上述外轨道面相对,形成一个轨道。上述的中间转动体的滚动面为鼓形,该滚动面是由椭圆的一部分曲线在该中间转动体的中心轴周围旋转形成的曲面所构成,其半径方向的剖面从一端到另一端逐渐增大。在上述轨道中,上述中间转动体的中心轴与含有上叙轴线的剖面形成一定的倾斜角,在上述轨道的圆周方向上设置有数个中间转动体,该中间转动体的表面与上述内轨道面和上述外轨道面成线状接触。上述施力手段对上述中间转动体从上述另一端向上述一端施力。上述内转动体及上述外转动体有个环形部件,它能停止上述中间转动体住上述轴方向运动,引导它在上述另一端滚动。

    发明四的滚动轴承离合器有内转动体、外转动体和中间转动体及施力手段。上述外转动体有围绕一轴线的圆柱面的外轨道面。上述内转动体有围绕同一轴线的单叶旋转双曲线面及椭圆面的合成曲面的内轨道面。上述内轨道面与上述外轨道面相对,形成一个轨道。上述中间转体的滚动面是个腰鼓形,这个滚动面是由椭圆的一部分曲线沿着此中间转动体的中心轴周围转动形成的曲面所构成,其半径方向为断面是从一端到另一端逐渐变大。在上述的轨道上中间转体的中心轴与包括上述轴线的断面成一定的倾斜度,在上述的圆周方向上配置有数个中间转动体。此中间转动体的表面与上述内轨道面及上述外轨道面成线状接触。上述的施力手段对上述的中间转动体从上述的另一端向上述的一端施力。上述的内转动体及上述外转动体有一个环状部件,该环状部件能够停止上述中间转体沿着上述轴线方向行进,而引导它在上述另一端滚动。

    根据以上第一到第四发明的滚动轴承离合器上,由于中间转动体与内外轨道面之间线接触,所以负荷分布均匀,在自由转动时作为滚动轴承能够顺利动作,在逆转时由于转体楔紧效应,也能充分地产生接合力。另外,由于中间转体中的自动定位作用,所以当离合器的变形、摩损、尺寸精度不均等条件有变化时,也能确保均匀的负荷分布。这样,就可获得一种额定负荷大、寿命长,可以平滑地自由转动、动作稳定的离合器。而且由于这种离合器本身就可以作为轴承来使用,所以不需要在轴上另设一个轴承。

    第五个发明滚动轴承离合器是在第四个发明的滚动轴承离合器基础上将上述内转动体作为转动轴使用。

    第六个发明的滚动轴承离合器是在第四个发明的基础上,将上述外转动体作为一个机械部件使用。

    因此,根据第五及第六的发明,由于使内转动体及外转体本身就作为一个转轴或机械部件使用,所以使滚动轴承离合器装置的构造简单化,成本降低同时接合的适用性更广泛。

    第七个发明的滚动轴承离合器是在第一至第六发明的基础上,在上述中心轴的方向上设置了两个以上部件组成的上述中间转动体。根据本发明,中间转动体在轨道内的良好斜度,滚动的阻力小,因而提高了自由转动时的性能。

    第八个发明的滚动轴承离合器是基于第一至第七个发明,备有一个传送力矩的输出/输入转动体。该输出/输入转动体位于上述外转动体的一端,和上述内转体的一端上面,与内转体之间隔着轴承设在轴方向的一定位置中,能相对于内转体作自由转动,它通过在上述外转动体之间传送力矩的力矩传送机构使它与外转动体结合,上述的施力手段设在上述输出/输入力转动体和上述外转动体之间,它可沿着上述轴线方向亦即上述轨道间隔变窄的方向对外转体施力。

    第九个发明的滚动轴承离合器是基于第一至第七的发明,备有一个能传送力矩的输入/输出转动体。该输出/输入转动体在上述内转体的一端,在上述外转体的一端内面,隔着轴承装在轴方向的一定位置中,能相对于外转动体转动自如。它通过在上述内转动体之间传送力矩的力矩传送机构使它与内转动体接合。上述施力手段设在上述输入/输出转动体与上述内转体之间,沿着上述轴线方向亦即上述轨道间隔变窄的方向对内转动体施力。

    第八个及第九个发明是对各个内、外转动体在轴方向的一定位置上设置了一个能自由转动的输出/输入转动体。由于将力矩传送机构设在输出/输入转动体与在轴方向上可移动的各个外、内转体之间,所以不需改变输入及输出的轴方向就能结合起来。其结果是:某些不容许改变输出、输入轴方向位置的场合,此滚动轴承离合器也能使用,提高了它的通用性。

    图的简要叙述。

    在图中,示出了发明的概况,可以看出它们的具体形状、新的特征及优点。

    图1是滚动轴承离合器实施例子的立体图;

    图2是其滚柱及内环部分的立体图;

    图3至图5是求得的轨道面形状的说明图;

    图6至图8是其他实施例子的立体图;

    图9及图10是求得的轨道面形状的说明图;

    图11至图13是其他实施例子的剖面图;

    图14是现有技术单向离合器实例的立体图。

    具体装置的详细说明

    图1表示本发明的滚动轴承离合器的一例子。图2是它的部分立体图。

    作为实施例之一,内转动体的内环1通过键5装在轴4上,可以在轴方向上移动,在与它相对的地方有个外转体,在外环2之间形成轨道9。

    作为中间转动体的实施例之一,如图2所示,滚柱3相对于内环1的中心轴6的面,形成一个角度β,假设它是以15°倾斜,在轨道9内装有许多滚柱。

    内环1被外环2施力的例子。在碟形弹簧7和弹簧支架圈8的作用下,内环1向轨道9的间隔变窄的方向靠拢。(在图中是从右往左)。另外,在内环1中还有一个能使滚柱3停止轴向运动的环形部件例如凸台10装在碟形弹簧施力方向的端部。

    这样的结构致使自由转动时(在图中轴4及内环1从右边看以顺时针方向,即向右转),滚柱3向左转,并在外环轨道面2a的引导下抵抗着碟形弹簧的施力,使内环1向图的右方向运动,从而扩大轨道9的间隔。也就是说通过滚柱3在内环和外环之间产生了一个锥形螺丝的效果,根据螺丝运动的原理,相对于外环2,内环1向右运动,轨道9的间隔便扩大。其结果是:滚柱3在轨道起不了楔子作用,使内环能自由转动。在这种情况下,内环前进1,为了不使滚柱3越过内环1往左方向的外侧移动,就在内环1的端部设置了一个凸台10。

    另一方面,在逆转时(在图中轴4从右来看是往反时针方向转)与上述动作直反,滚柱3往右转,所起的作用不是使内环前进,而是向左后退。在碟形弹簧7的予压力的作用下,内环1向图中左方向移动,轨道9的间隔变窄,这样轨道9中的滚柱3便被锁住从而产生楔力,在逆转的同时,内环1与外环2接合。

    在外环2的图中,其结构可以是将右端的予压部分2b与主体部分2相结合,也可以是在轴4上配置2个相对着的滚动轴承离合器,作为几对以上的离合器来使用。

    另外,在图1的实施例中,是由蝶形弹簧7向内环1施力以使其可以移动,但也可将该结构改为内环1不作轴方向上的移动而对外环2施力使其可以移动。

    如果将弹簧支架圈8作为轴向力轴承,就能提高自由转动的性能。

    在图2中,滚柱3是以与含有中心轴线6的剖面成角度β的倾斜角排列在内环1上的。各个滚柱之间是通过轴承保持架保持各个滚柱的位置,使它不会互相接触。这样,向同一方向自转的相邻的滚柱,相互之间不会其有反方向的切线速度而发生冲撞,滚柱3的自转和公转都平滑自如。

    下面对滚柱3与内环1及外环2作线接触时必所必需的内外环轨道面1a、2a的形状进行说明。

    图3至图5是为进行上述说明的图,图中示出滚柱3为圆筒形状时的情形。

    图3是一个立体图。在X-Y-Z座标上滚柱3的位置是:其中心轴线3a在离Y轴上的原点O相距F的位置上通过Y轴,与X-Z平面平行,与X-Y平面相对成一个倾斜角度β。其中X轴就是内外环1、2共同的中心轴线6。滚柱3的剖面6是在X轴上任意一个距离X的位置上用与Y-Z平面平行的面将滚子3切开时得到的一个剖面。点U、U′c分别是从该剖面里的滚柱3的中心Pc向X轴及X-Z平面向下引出的垂线与X轴及X-Y平面相交的点。这时,通过原点O和U′c的线3a′就是滚柱的中心轴线3a向X-Z平面投影的一条线,与X轴成β角。根据本图来看很明显

    U c U′c= x tan β

    P c U ′c= F

    因此设从X轴即中心轴到滚柱3的中心Pc的距离为PeUc=YC,则YC2=F2+(Xtanβ)2,因此,YC2/F2-X2/(F/tanβ)2=1……(1)

    式(1)是表示双曲线的数学式,所以滚柱3的轴心即内、外环1、2所形成的轨道中心线,相对于中心轴线6是双曲线。

    图4是用来说明相对于上述配置的滚柱3内外环1、2接触状态的图。

    通过上述滚柱3的中心点Pe,在滚柱3的轴心3a上的垂直面与X轴的交点为Q、以此Q点为中心,想象与滚柱3作一个内接球Si及外接球So。(在图4中示出一个外接球So)滚柱3与球Si及So的接点Pi、Po在垂线QPC上,在相距PC点的距离正是滚柱3的半径γ。因此,QPC=R的话,球Si、So的半径分别是R-γ、R+γ。

    通过点Pi及Po与Y-Z面平行的面与X轴的交点分别是Ui及Uo(参看图5)。PiUi及PoUo分别表示从点Pi、点Po到X轴的距离,从原点O的距离OUi及OUo分别表示Pi点及Po点在X轴上的座标。因此,OUi=Xi、OUo=Xo、PiUi=Yi、PoUo=Yo,那么Xi、Yi及Xo、Yo的关系用F(Xi、Yi)及F(Xo、Yo)式可分别表示内外轮的轨道面1a、2a的曲面形状。

    图5是为求得其关系的有关部分的扩大图。表示R的QPC与X轴3a成直角,而且点U′c是从点Pc往X-Z面引出的垂线与此平面相交的点,所以U′cQ是与轴3a′成直角。因此,

    OQ=(x/cosβ)/cosβ=x/cos2β

    R2=F2+{(x/cos2β)sinβ}2

    =F2+x2tan2β/cos2β

    如果∠QPcUc=ψ,△QPcUc就是直角三角形,因此

     c o s φ=y cR= F2 + X2 t a n 2β F2 + X2 t a n 2 β / c o s 2β]]>

    

    一方面,PcPi=PcPo=γ且△QPiUi及△QPoUo是与△QPcUc是相似三角形,所以

     X i=X + r s i n φ=X + X r t a n2β F2 + X2 t a n 2 β / c o s 2β- ( 2 )]]>

     X o=X - r s i n φ=X - X r t a n2β F2 + X2 t a n 2 β / c o s 2β- ( 3 )]]>

     yi=yc - r c o s φ=F2+ X2t a n2β(1-r F2 + X2 t a n 2 β / c o s 2β) - ( 4 ) ]]>

     yo=yc + r c o s φ=F2+ X2t a n2β(1+r F2 + X2 t a n 2 β / c o s 2β) - ( 5 ) ]]>

    因此根据这些公式、关系式F(Xi、Yi)、F(Xo、Yo)是

     y i= F2 + X2 t a n 2β( 1 -r F2 + X2 t a n2 β / c o s2β)X ( 1 + r tan2β F2 + X2 tan2 β / c o s2β)× 1 ]]>

     y o= F2 + X2 t a n 2β( 1 +r F2 + X2 t a n2 β / c o s2β)X ( 1 - r tan2β F2 + X2 tan2 β / c o s2β)× 0 ]]>

    这些公式是表示内外环轨道面1a、2a的曲面形状,但不能表示二次曲面以上的特性。在这里要分别求出(Xi-X)和(Yi-Y)及(Xo-X)和(Yo-Y)的比率,从式(2)到式(5)得:

     x i - xy i - y c= r s i n φ- r c o s φ= - xy ct a n 2β ]]>

     x o - xy o - y c= -r s i n φ r c o s φ= - xy ct a n 2β ]]>

    X、Y和C的关系从(1)式看来是个双曲线。而且在上式中tan2β是个定数,所以Xi和Yi的关系及Xo、Yo的关系是双曲线,因此内外轮轨道面1a、2a是以共同的中心轴6为中心围绕的单叶旋转双曲线面。

    例,将内外轮轨道分别表示为双曲线式:

    yi2/ai2-xi2/bi2=1

    yo2/ao2-xo2/bo2=1

    如果F=9、γ=1.5、β=15°在实际计算时,ai、bi、ao、bo的值分别约为7.5、30.7、10.5、36.2。内外轮轨道面就是以单叶旋转双曲面给出的。

    图6是表示把图1的滚柱3由圆柱形改为圆锥形的例子。圆锥滚柱的母线是直线,所以内外环轨道面与圆筒滚柱时一样也是单叶旋转双曲线面。圆锥滚轮的滚动轴承离合器与圆柱滚柱轴承虽然构造和机能差不多相同,但是,用圆锥滚柱滚动性会更加好。

    在图6中,内环1的端部设置了凸台10,是一种使内环1按轴方向移动的结构。但是由于滚柱3是个圆锥形,只要滚柱3动作,就可以产生楔紧作用,而使内环不以轴方向运动。所以不设凸台10这个结构也可以。另外,还可以将这种滚动轴承离合器成对地排列使用。

    图7及图8是分别表示内环轨道面1a、外环轨道面2a为圆柱状的情况下的实施例子。

    这些滚动轴承离合器的基本构造乃机能与图1所示的圆柱形滚柱的离合器是同样的,所以以省略了共同点的详细说明。

    在图7及图8的实例中,滚动轴承离合器里由于滚柱3是从剖面的一端向另一端扩大的鼓形及腰鼓形,所以内环1(在图7中与轴4和内环是共用的,因此以下称为内环)及外环2即使不以轴方向运动,滚柱3通过转动,在图中是以右方向前进(图中,从右边来看是往右转动)或后退。由于自由转动或滚柱3产生的楔紧力,就起了接合的作用。

    在这种情况下,滚柱3与内环轨道面1a之间作凸出部份的相互接触,与外环轨道面2a之间作凸出部分与凹进部份的相互接触,因此与内环接触一方的表面压力高,其摩擦力比与外环2的接触部份的摩擦力大,这样,滚柱3在内环的带动下,对外环作滑动。因此,内环1从右侧看是往右转时,滚柱3是往左转,沿着内环轨道面1a(4a),在外环之间一边作轴方向的滑动,一边后退,同时,由于受到碟形弹簧的施力,滚柱3被夹在两个轨道面1a、2a中,由于滚柱3是楔紧作用,内环1和外环2就被接合。因此,在这个方向上没有必要设置一个阻止滚柱3动作的部件,即不需设置图1所示的凸台10。

    另一方面,逆转时(内环1及轴4从右边看是向左转)滚柱3前进,起不了楔的作用,内外环能自由转动。因此在这种情况下,要使滚柱3停止运动,要设置一个作为滚动导向的环形部件即导向环12。

    像这种滚动轴承离合器,内环及外环的轨道面是圆柱状,所以可将内环作为轴,将外环用于需要有离合功能的齿轮、皮带轮、飞轮等,直接作为有内径的机械部件或中空轴来使用,使离合器的构造简单化,减少成本,同时又易于安装,从而提高离合器的适用性。

    另外,这种形式的滚动轴承离合器,内环及外环不是同时在轴方向上移动,所以驱动系统的设计很容易。但是与图1所示的圆筒形滚柱的离合器一样,要使内环及外环移动的这种结构当然也可能的。在这种情况下,在自由转动及离合作用中,可以把中间隔着滚柱的内、外环作为锥形螺丝来利用。

    而且,可将这种滚动轴承离合器成对地使用。

    以下是关于内环轨道面1a成圆筒状时,滚柱3及外环轨道面的形状的说明。

    图9是为求得这一形状的说明图。(A)是正面图,(B)是平面图,(C)是侧面图,(D)是立体图。

    具有倾斜角度β的滚柱3与内环轨道面1a是线状接触,这个接触线也就是用与含有内环1的中心轴(6)的面成β倾角的面来切断内环时,所得到的内环1的外表面线,其形状是椭圆形。因此滚柱3的表面形状便是椭圆朝外的一部分转动而成的鼓形,假定内环的半径为R,其椭圆的短轴长是R,长轴长是R/sinβ。将它画成正面图(A),得到长轴的长为

    (R/sinβ)·cosβ=R/tanβ

    因此,该椭圆式以中心为原点,得:

    v2/R2+x2tan2β/R2=1……(6)

    但是,这个X、V并不直接表示外环轨道面2a,而是与滚柱为圆柱状时的情况一样,需要考虑到滚柱3的倾斜角β。这里,当滚柱3的上部画出的椭圆Q的中心线与轴6的距离为F,根据倾斜角β,而使椭圆Q的中心线的修正值为u时,从图9(C)得:

    u2=F2+(x tan β)2……(7)

    即,u是个双曲线。

    在这里,有关u的公式(7)相当于滚柱为圆柱状时的式(1)的公式。与滚柱为圆柱状时一样要进行修改,把u作为修改了的公式中的u′,u′公式是正如对滚柱为圆柱状时的说明那样是双曲线。

    因此,设外环轨道面2a相距轴6的距离为Y,并以此求外环轨道面2a时,则得:yo=u′-v……(8)

    式(6)是椭圆Q的式子,但是该公式与轴6上的椭圆P是同样的公式。因此从式(8)看来,外环轨道面2a的形状是双曲线的Y座标u′和椭圆的Y座标V合成的曲线,围绕中心轴6的曲面,即单叶旋转双曲线面与椭圆面的合成面。

    图10是在外环成圆柱面时求内环轨道面的图。

    在这种情况下,能用上述同样的方法求得滚柱3的滚动面为椭圆的一部分的转动体,成腰鼓形,表示内轨道面1a的式子为:

    v2/R2+x2tan2β/R2=1

    u2=F2+(x tanβ)2

    关于u的式子与上述一样,将它修改为u′式,得

    yi=u′-v

    内轨道面1a也是双曲线与椭圆的合成曲面。

    以上在图1,图6至图8的滚动轴承离合器的实施例子中,都是将滚柱3用作单一部件,但也可是在上述中心轴方向可分解成两个以上的部件。如果这样,就能更进一步地提高它自由转动的性能,即可减少滚动时的阻力,并能增强它对调节及加工精度的适应性,以得到较好的斜度。

    图11及图12是在使用圆柱滚柱时在输入输出系统不作轴方向移动的状态下,能够使用的滚动轴承离合器的实施例子。

    内环1和外环2之间有个轨道9。圆柱滚柱3在轨道9内通过一个档片11得到保持。

    在外环2的一端和靠内环1的上面,隔着作为轴承的滑动轴承13设有连轴套14,它是一个用以传送力矩的输入输出转动体的实施例之一。连轴套14相对于内环1装在轴方向的一定位置上,通过滑动轴承13,可作自由转动。另外,连轴套14通过力矩传送销子15(图1)、渐开线花键16(图12)以及球形花键轴(图中未示出)等力矩传送手段,与外环2相结合并一起转动。作为施力手段以予压弹簧即螺旋弹簧7′和碟形螺母7放置在连轴套14和外环2之间,给外环2一个预压力。

    在这种结构中,如把内环1及连轴套14分别作为输入和输出一方来使用时,则不要求输入一方或输出一方变换轴方向的位置,但仍可使用滚动轴承离合器,可见它具有通用性。

    在图11和图12中,示以有关在外环一方设置一个连轴套的例子。如图13所示,为了通过渐开线花键16将内环1的传送力矩传送出去,可将输入输出转动体与内环的1结合起来。

    如以上所说,在本发明的滚动轴承离合器中,滚柱3相对于含有内外环轴线6的面,从开始就是倾斜的,当内外环作相对转动时,滚柱3在对于两轨道面1a、2a维持着稳定的线接触的同时,对不断自转的内外环作公转,所以能得到良好的负荷分布。在这种情况下,即使滚柱3有尺寸误差,或是起动时碟形弹簧7所给的预压力有差别,由于滚柱3本身可以改变倾斜度,所以每个滚柱都能参与对全部负荷的支承,从而达到了自动均匀地分布负荷的目的。因此,用这种离合器,只要以一般的加工精度来制作,就可得到与计算结果相同的负荷,并能进行均匀的接合。

    此外,滚柱3通过自转及公转,在自由转动时起着轴承转动体的作用,而在逆转接合时,由于施力手段的作用和滚柱的自动定位作用,所有的滚柱都能直接参与接合作用,所以即使在内外环轨道变形、滚柱及轨道面产生磨损时,内环1或外环2和滚柱3只是在轴方向上会发生变位,其啮合作用不会受到任何影响。因此,用不着为了确保对内外环的刚性而特别增加内外环的厚度,或对磨损问题加以特别考虑,同时能使离合器构造小型、轻便。

    这种滚动轴承离合器,滚柱的轴向剖面和用一般滚柱轴承情况完全一样,都是圆形,所以在计算容许表面压力时,可采用与轴承相同的计算公式及计算系数。

    本行业的专业人员可对本发明作出各种的变型和改变,而不脱离本发明的精神和范围。因此,本发明的范围不受上面附图和介绍所限制,而只受下面权利要求所限制。

    

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一种离合器,有内转动体和外转动体,内、外转动体有围绕同一轴线的单叶旋转双曲面或圆筒面的相对应的内、外轨道面,两轨道面之间形成一轨道;有中间转动体,它的滚动面成圆柱状等,在轨道内有数个中间转动体被设置成其中心轴成一定的倾斜角;其表面与两轨道面成线状接触,有对内、外转动体的任何一个沿接合方向施力的施力手段。根据转动方向,作为自由转动滚动轴承或者是离合器。 。

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