阅读说明：本技术 一种双向可控离合器 (Bidirectional controllable clutch ) 是由 张强 邢庆坤 张鹤 李慎龙 李洪武 许晋 程燕 何融 张玉东 李亮 张静 唐沛 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双向可控离合器,包括离合器滚子、离合器外毂、锁紧销一、绕组线圈、弹簧、离合器内毂以及转动轴；通过不同的通电电流方向,让绕组线圈产生排斥的磁场,将锁紧销锁止,当不通电时,弹簧自动锁紧销解锁,实现对两个锁紧销动作的控制,通过锁紧销的锁止与解锁实现转动轴方向的控制。本发明采用简单的结构实现对车辆变速器传动的方向进行改变,通过碳刷式电流传递方式,及电磁绕组式结构,实现力对锁紧销运动状态的简单控制,同时实现了对转动轴旋转方向的控制,可用于变速机构动力传递装置及其它机构的动力传递分离与结合的控制。(The invention discloses a bidirectional controllable clutch, which comprises a clutch roller, a clutch outer hub, a locking pin I, a winding coil, a spring, a clutch inner hub and a rotating shaft, wherein the clutch roller is arranged on the clutch outer hub; through different electrified current directions, the winding coil generates a repulsive magnetic field to lock the locking pins, when the winding coil is not electrified, the spring automatically locks the pins to unlock, the action of the two locking pins is controlled, and the direction of the rotating shaft is controlled through locking and unlocking of the locking pins. The invention adopts a simple structure to change the transmission direction of the vehicle transmission, realizes simple control of the force on the motion state of the locking pin through a carbon brush type current transmission mode and an electromagnetic winding type structure, simultaneously realizes control on the rotation direction of the rotating shaft, and can be used for controlling the power transmission separation and combination of a power transmission device of a speed change mechanism and other mechanisms.)

一种双向可控离合器

技术领域

本发明属于车辆变速技术领域，涉及一种适用于车辆变速机构的双向可控离合器。

背景技术

对于变速机构，能够可控的对动力进行双向传输十分重要，普通的干式或者湿式离合器，通过钢片与摩擦片的结合进行动力的传输，离合器的工作过程中功率损失较大，制造成本高，且普通离合器结合时候传递动力，分离的时候动力中断，仅能传递单向动力，部分超越离合器能够通过机械结构进行单向动力的传递但是传递力矩较小，设计结构复杂，不合适于变速机构离合器的应用。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：设计了一种可用于车辆变速机构的双向可控离合器，通过双向可控离合器，采用简单的绕组线圈通电控制方式，改变了传统干式或者湿式离合器的形式，具有离合器结合分离动作迅速，动力传递灵活性高等特点。通过电控和机械设计相结合，极大的减少了传统离合器工作时的功率损失。该离合器可靠性高，适用范围广，通过变形及控制动作的改变，可以将其移植到传统变速机构的设计上，具有很强的推广应用价值。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于车辆变速机构的双向可控离合器的设计。

本发明设计了一种可以应用于车辆变速机构的双向可控离合器，该装置通过简单的设计，可以实现双向锁止，顺时针单向锁止，逆时针单向锁止，双向转动四种动作，极大的提高了离合器的动作范围和控制能力，该装置对改变变速机构的动力传递方向，提高变速机构动力传递的灵活性具有重要意义。

本发明设计的一种双向可控离合器，包括离合器滚子、离合器外毂、短弹簧、锁紧销一、绕组线圈一、绕组线圈二、锁紧销二、长弹簧以及离合器内毂。

离合器滚子1，是一种圆柱形轴承专用钢结构，安装于离合器外毂与内毂之间，用于实现外毂与内毂之间的相互滚动。离合器滚子两个圆柱边缘为圆弧形，该圆弧形可以让滚子方便的卡在离合器内毂与离合器外毂轴向方向边缘的凸起处，起到对离合器滚子轴向定位的作用，在离合器滚子安装的时候，可以将离合器内毂达到锁紧位置，使得其直径减少，以方便离合器滚子的安装，离合器滚子的数量和直径可以根据变速机构的尺寸和承载能力进行设计，在本发明中共有33个滚子，且滚子上下安装于离合器内外毂的滚子槽中，滚子与滚子之间直接接触。

离合器外毂2，材质为锻钢，圆形结构，具有安装离合器滚子，外毂上有矩形凸起，用于安装绕组线圈。离合器外毂内径有33个滚子安装槽，用于滚子的安装，离合器外毂可以和外部齿轮结合转动，离合器外毂在转动时，可以通过控制机构控制转动轴是否随离合器一起转动。外毂的侧面开有走线槽，走线槽的走线示意图如图6所示，走线槽分为两部分，一部分用于控制锁紧销一的动作，一部分用于控制锁紧销二的动作，每个走线槽安装有2条电线，分别与绕组线圈、锁紧销连接，通过通入方向不同的电流控制离合器的运动特征。在走线槽的端部安装有供电的电刷，可以在离合器旋转的时候给离合器供电。为了减少锁紧销一和锁紧销二在动作控制过程中产生的磁场干扰，锁紧销二的长度比锁紧销一的长度长，因此在离合器外毂绕组线圈安装槽有一个台阶。

锁紧销一和锁紧销二，材质为锻钢结构，锁紧销的上端为绕组线圈，绕组线圈两端接有引线，能够使得绕组线圈产生磁场。下端为圆弧形结构，以有利于锁紧销的上下运动，锁紧销安装在离合器外毂开的槽中，锁紧销一上方安装有短弹簧3，锁紧销二上方安装有长弹簧8，短弹簧3、长弹簧8均位于离合器外毂开的安装槽，弹簧可以让锁紧销处于解锁位置，在解锁位置时，转动轴不能够向锁紧销相对于离合器外毂的方向转动，锁紧销有一定的行程，当离合器外毂线圈与锁紧销绕组线圈通入不同极性的电流时，离合器外毂与锁紧销之间会产生排斥力，排斥力会将锁紧销压入锁止位置，当没有电流通入时，弹簧会将锁紧销恢复原来的位置。

离合器内毂，离合器内毂为圆形锻钢结构，离合器内毂的外直径开有33个圆弧槽，用于安装离合器滚子，内毂的内部为光滑的圆弧，离合器内毂并不是一个整圆，而是有一个接口部分，接口部分有一定的间隙，离合器内毂内表面为磨光表面，粗糙度小于1.6，当绕组线圈一和绕组线圈二都通电，锁紧销一和锁紧销二都处于锁止状态时，这时离合器内毂的直径最大，使得离合器内毂与转动轴之间有一定的间隙，这个间隙可以让离合器内毂和转动轴脱离，使得离合器外毂在旋转时，转动轴并不旋转。当绕组线圈一和绕组线圈二都不通电时，当离合器外毂转动时，由于离心力的作用，会使得离合器内毂与外毂的位置产生一定的移动，由于离合器滚子的作用，进而使得离合器内毂的直径减少，离合器内毂会与转动轴之间产生一定的摩擦，随着摩擦力的增大，离合器内毂与外毂的相对移动位置更大，使得离合器内毂的直径进一步减少，离合器内毂直径的减少使得离合器内毂与转动轴紧紧贴合在一起，使得离合器整体转动。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的适用于车辆变速机构的双向可控离合器，能够通过离合器控制装置，实现对动力传输方向的控制，该装置设计简单，控制简单高效，动力传递效率高传递方向灵活，克服了传统离合器复杂的设计和较大的功率损失，通过一定的变形，能够应用于变速机构及其它动力传递装置。

附图说明

图1为双向可控离合器设计图；

图2为转动轴顺时针转动示意图；

图3为转动轴逆时针转动示意图；

图4为转动轴双向锁止示意图；

图5为转动轴双向转动示意图。

图6为走线示意图；

图7为外毂截面示意图；

图中：1—离合器滚子 2—离合器外毂 3—短弹簧 4—锁紧销一 5—绕组线圈一6—绕组线圈二 7—锁紧销二 8—长弹簧 9—离合器内毂 10—转动轴

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1-图7所示，本发明的一个实施例提供的一种双向可控离合器，其包括：离合器滚子1、离合器外毂2、短弹簧3、锁紧销一4、绕组线圈一5、绕组线圈二6、锁紧销二7、长弹簧8以及离合器内毂9。

所述的离合器滚子1，安装于离合器外毂与内毂之间，用于实现外毂与内毂之间的相互滚动；

所述的离合器内毂9的外直径开若干个圆弧槽，用于安装离合器滚子；离合器内毂有一个接口部分，接口部分有一定的间隙；

所述的离合器外毂内径设有若干个圆弧槽，用于滚子的安装，离合器外毂2上有矩形凸起的安装槽，用于安装绕组线圈，外毂的侧面开有走线槽，走线槽分为两部分，一部分用于控制锁紧销一的动作，一部分用于控制锁紧销二的动作，每个走线槽安装有2条电线，分别与绕组线圈、两个锁紧销连接，通过通入方向不同的电流控制离合器的运动特征；在走线槽的端部安装有供电的电刷，可以在离合器旋转的时候给离合器供电；为了减少锁紧销一和锁紧销二在动作控制过程中产生的磁场干扰，锁紧销二的长度比锁紧销一的长度长，因此在离合器外毂绕组线圈安装槽有一个台阶；

锁紧销一4和锁紧销二7的上端分别为绕组线圈一5、绕组线圈二6，绕组线圈两端接有引线，能够使得绕组线圈产生磁场，下端为圆弧形结构，以有利于锁紧销的上下运动，锁紧销安装在离合器外毂开的安装槽中，锁紧销一上方安装有短弹簧3，锁紧销二上方安装有长弹簧8，短弹簧3、长弹簧8均位于离合器外毂开的安装槽，弹簧可以让锁紧销处于解锁位置。

在本发明中，所述电刷采用碳刷，离合器内毂内表面为磨光表面，粗糙度小于1.6。

在本发明的优选实施例中，所述离合器外毂2内径、离合器内毂9的外径设有33个圆弧槽，用于安装33个离合器滚子。

本发明通过离合器内毂直径的改变实现对转动轴的锁紧与解锁，以下说明其具体实施方式，如图2所示的转动轴顺时针转动示意图，此状态时绕组线圈一和锁紧销一需通入不同方向的电流，绕组线圈会在两个绕组线圈上产生相反的磁场，相反的磁力会将锁紧销压于锁紧状态，使得锁紧销一处于锁紧状态，锁紧销二处于解锁状态，此时当转动轴顺时针旋转时，离合器内毂的直径不会发生变化，因为可以顺时针转动。当旋转轴逆时针转动时，旋转轴会与离合器内毂产生摩擦力，摩擦力会使得离合器内毂发生闭合而导致离合器内毂的直径减少，直径减少后使得离合器内毂与转动轴紧紧的结合在一起，而使得其不能够转动，因而实现了其对逆时针转动方向的锁止功能。

如图3所示的转动轴逆时针转动示意图，该状态与顺时针转动动作相反，该状态时绕组线圈二和锁紧销二需要通入不同方向的电流，此时当转动轴逆时针旋转时，离合器内毂的直径不会发生变化，因为可以逆时针转动。当旋转轴顺时针转动时，旋转轴会与离合器内毂产生摩擦力，摩擦力会使得离合器内毂发生闭合而导致离合器内毂的直径减少，直径减少后使得离合器内毂与转动轴紧紧的结合在一起，而使得其不能够转动，因而实现了其对顺时针转动方向的锁止功能。

如图4所示转动轴双向锁止示意图，当锁紧销一和锁紧销二都不通电时，离合器处于双向锁止状态，该状态离合器的转动轴与离合器内外毂整体运动，转动轴与离合器内毂处于紧密结合的状态。

如图5所示转动轴双向自由运动示意图，当锁紧销一和锁紧销二都通电时，离合器处于双向转动状态，该状态离合器的转动轴与离合器的内外毂处于分离状态，离合器对转动轴的运动状态并没有影响。

如图6所示为离合器的走线方式，离合器采用碳刷的供电方式，这样可以让离合器外毂即使在旋转时也可以实现对其稳定的控制，图7为外毂截面示意图，在离合器外毂的外圈有两个碳刷通道，分别为离合器控制装置供电，每个走线槽有2根线，分别为绕组线圈与锁紧销的正负极相接，共有两个碳刷，一个为正极碳刷，一个为负极碳刷，这样可以实现对离合器控制装置的供电。

由上述技术方案可以看出，本发明采用简单的结构可以实现对车辆变速器传动的方向进行改变，通过碳刷式电流传递方式，及电磁绕组式结构，实现力对锁紧销运动状态的简单控制，同时实现了对转动轴旋转方向的控制，可用于变速机构动力传递装置及其它机构的动力传递分离与结合的控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。