一种离心楔合超越离合器
阅读说明：本技术 一种离心楔合超越离合器 (Centrifugal wedging overrunning clutch ) 是由 李勇 张进利 孙勇坤 于 2021-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种离心楔合超越离合器,包括外环、内环、保持圈、楔块,所述内环同心设置在外环内且内环与外环之间还设置有保持圈,所述保持圈上还设有楔块孔,所述楔块孔中间布置有楔块,所述楔块两侧设有耳轴,所述耳轴深入楔块孔内；所述楔块由上工作面及下工作面、前端面、后端面及过渡面组成,工作时,所述楔块的上工作面及下工作面分别与内环、外环楔合,该超越离合器可以满足多电机驱动的动力装置中,实现自动楔合和超越,且成本低、性能可靠、维护简单。(The invention provides a centrifugal wedging overrunning clutch which comprises an outer ring, an inner ring, a retaining ring and wedge blocks, wherein the inner ring is concentrically arranged in the outer ring, the retaining ring is arranged between the inner ring and the outer ring, the retaining ring is also provided with wedge block holes, the wedge blocks are arranged in the middles of the wedge block holes, trunnions are arranged at two sides of each wedge block, and the trunnions go deep into the wedge block holes; the overrunning clutch can meet the requirements of a multi-motor driven power device, realizes automatic wedging and overrunning, and is low in cost, reliable in performance and simple in maintenance.)
技术领域
本发明涉及一种机械传动装置，具体地说是一种依靠楔块离心力楔合的超越离合器，属于机械传动基础件范畴。
背景技术
在多电机驱动的动力装置中，需要根据不同工况，设定参与工作的电机数量，这样，每台电机有可能在工作状态也有可能在停止状态，为了保证正常工作时，停止的电机不被反向拖动，需在每台电机输出端增加一个超越离合器，起到在电机参与工作时楔合传扭，在电机停止时超越解脱的作用。在这种工况下的超越离合器其超越转速和楔合转速均等于电机转速，对于四极异步电机一般1400rpm左右。
这样的转速现有的滚柱式和楔块超越离合器无法满足，因为这类超越离合器都是采用摩擦自锁原理工作的，超越时摩擦发热限制了其转速。而有一种非接触式超越离合器，是将楔块设计成偏心，高速超越时，楔块靠离心力脱离摩擦面，实现了高速超越，但是高速楔合时，因离心力会导致楔块脱开而无法稳定传递扭矩，且一旦楔块脱开则无法再次进入楔合。所以目前，低端的多电机装置采用的是牙嵌式或摩擦式机械离合器，进行手动楔合/脱开操作，无法实现自动化。即使采用液压、启气动或电动等执行器，再辅助传感器控制器，也很难保证电机在速度同步时楔合，所以一般依然需要停机操作。
在高端的多电机装置可选用自同步齿轮离合器，即SSS离合器，但是需要配套润滑、监测和控制系统作为支持，且对润滑、震动、温度要求非常严格，操作、维护、值守一般需要专人负责，SSS离合器因其价格昂贵、系统复杂、运行成本高，选用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种满足多电机驱动的动力装置中，实现自动楔合和超越，且成本低、性能可靠、维护简单的楔块式超越离合器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种离心楔合超越离合器，包括外环、内环、保持圈、楔块，所述内环同心设置在外环内且内环与外环之间还设置有保持圈，所述保持圈上还设有楔块孔，所述楔块孔中间布置有楔块，所述楔块两侧设有耳轴，所述耳轴深入楔块孔内；所述楔块由上工作面及下工作面、前端面、后端面及过渡面组成，工作时，所述楔块的上工作面及下工作面分别与内环、外环楔合。
进一步的改进在于，所述耳轴上设置有扭簧，所述扭簧一端靠在柱销上，另一端与楔块前端面贴合。
进一步的改进在于，所述楔块下工作面处还设置有同步销及同步环。
进一步的改进在于，所述楔块前端面面与下工作面的延伸远端回转半径大于楔块耳轴与内环之间的距离。
进一步的改进在于，所述保持圈外侧靠近内径处还设有挡销和卡簧，所述卡簧上设有开口，所述开口处设置挡销。
进一步的改进在于，所述同步环外径处设有宽度大于同步销的开口槽，所述开口槽的数量与楔块数量相等、位置对应，所述同步销位于同步环的开口槽中，并且当楔块在耳轴孔中转动时，同步销可在开口槽中滑移。
进一步的改进在于，所述保持圈的内径与内环定心配合且保持圈的外径与外环的内径之间留有间隙。
本发明利用保持圈上设楔块孔，中间布置楔块，两侧有耳轴深入楔块孔内，楔块孔比耳轴稍大，楔块在孔内可以灵活转动。
所述楔块中段是由上工作面及下工作面、前端面、后端面及过渡面组成并且整体前面偏重，楔块随内环转动时，偏重产生的离心力使楔块绕着耳轴向上翻转，由于上下工作面为偏心圆弧面，楔块翻转时，楔块高度由低到高连续变化，在特定角度，楔块上下工作面分别与内、外环相切，并形成楔角，楔角小于金属摩擦角即形成自锁状态，即楔合。
所述楔块耳轴上设置扭簧，扭簧一端靠在柱销上，另一端将扭力加在楔块前面，束缚楔块转向高度变低的方向，内环静态或低速状态下，时楔块在弹簧力作用下转向低点，当楔块与内环无法继续与外环无接触，这时外环可以高速转动，即超越。当内环转速升高，楔块在离心力作用下克服弹簧力转向高点，楔块上下工作面与内环、外环分别相切，这时若内环转速低于外环，则外环超越，若内环转速高于外环则带动外环楔合，实现自动楔合和超越，且成本低、性能可靠、维护简单的楔块式超越离合器。
本发明的创新之处还在于：所述楔块的工作端面两侧靠近下工作面处还设置有同步销，在保持圈内侧还设置有同步环，同步环的内径与内环外径间隙配合可以相对转动，所述同步环外径处设有宽度稍大于同步销的开口槽，开口槽数量与楔块数量相等、位置对应，楔块装入保持圈时，同步销刚好位于同步环的槽中，并且楔块在耳轴孔中转动时，同步销在槽中滑移但不会移到槽底也不会脱出，同步销滑移时带动同步环摆动，这样每个楔块的转动就保持了同步，即楔块可以同步与内环、外环接触传扭。这就保障了离合器传递的扭矩与设计相匹配，因为离合器扭矩的能力与参与楔合的楔块数量是相关的 但个体差异及重力影响，导致不同的楔块在动作之间是有时间差的，可能出现最先进入楔合的楔块超出力自身强度的受力，即出现翻块或者碎裂的损坏状况。
附图说明
图1是本发明离心楔合超越离合器侧视结构示意图；
图2是图1的A向剖视图；
图3是本发明同步环结构示意图；
图4是本发明楔块局部安装示意图；
附图标记：1-外环，2-内环，3-保持圈，4-楔块，5-扭簧，6-同步销，7-同步环，8-柱销，9-挡销，10-卡簧，11-耳轴，12-楔块孔，13-柱销孔，14-开口槽，上工作面-15，下工作面-16，前面-17，后面-18，过渡面19。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照附图一、图二、图三对本发明工作原理作详细说明：本发明通过以下方案实现：主要由外环1、内环2、保持圈3、楔块4、扭簧5、同步销6、同步环7、柱销8、挡销9、卡簧10组成，内环2上设有两条环槽，内环2包容在外环1内，内环2与外环1在同心状态下形成的均匀的环形空间，环形空间内设置一对内侧由柱销8固连在一起的保持圈3，保持圈3内径与内环定心配合，保持圈3外径与外环1内径间留有适度间隙，保持圈3外侧靠近内径处还设有的挡销9，卡簧10将保持圈3轴向定位在内环2上，卡簧10开口处夹住挡销10，使保持圈3随内环2转动。所述保持圈3上设有楔块孔，中间布置楔块4，楔块4两侧有耳轴深入楔块孔内，楔块孔比耳轴稍大，楔块4在孔内可以灵活转动，所述楔块4中段是工作段，由上、下工作面、前面17、后面18及过渡面19组成并且前面偏重，高速转动偏重产生离心力使楔块4绕着耳轴向上翻转，上、下工作面15,16为偏心圆弧面，楔块4绕着耳轴向上翻转时，由于上下工作面为偏心圆弧面，楔块翻转时，楔块高度由低到高连续变化，楔块4高度由小到大连续变化。
在特定角度，楔块上下工作面分别与内、外环相切，并形成楔角，楔角小于金属摩擦角即形成自锁状态，即离合器楔合。所述楔块4耳轴上设置扭簧5，扭簧一端靠在柱销8上，另一端将扭力加在楔块4前面上，使楔块4向高度变低的方向翻转，直到楔块4底面前端点靠在内环2表面，楔块4前面与下工作面的延伸远端回转半径大于楔块4耳轴与内环2之间的距离，所以楔块4静态时稳定在这种姿态，楔块4与外环1无接触，这时外环1可以高速任意方向转动，即离合器超越，只要内环2静止或楔块4所产生的离心力不足以克服扭簧5所施加的复位扭矩，本发明稳定地实现超越工作状态。只有当内环2转速升高，楔块4在离心力作用下，楔块克服扭簧约束向着高点转动，在特定角度时，楔块4上、下工作面分别与内环2、外环1相切，并形成楔角，并且楔角小于金属摩擦角，可形成自锁，即离合器楔合可以传递扭矩。
本发明所述楔块4的工作端面两侧靠近下工作面处还设置有同步销6，在保持圈3内侧还设置有同步环7，同步环7的内径与内环2外径间隙配合可以相对转动，所述同步环7外径处设有宽度稍大于同步销6的开口槽，开口槽14数量与楔块4数量相等、位置对应，楔块4装入保持圈3时，同步销6刚好位于同步环7的槽中，并且楔块4在耳轴孔中转动时，同步销6在槽中滑移但不会移到槽底也不会脱出，同步销6滑移时带动同步环7摆动，这样每个楔块4的转动就保持了同步，即楔块4可以同步与内环2、外环1接触传扭。这就保障了离合器传递的扭矩与设计相匹配，因为离合器扭矩的能力与参与楔合的楔块4数量是相关的 但个体差异及重力影响，导致不同的楔块4在动作之间是有时间差的，可能出现最先进入楔合的楔块4超出力自身强度的受力，即出现翻块或者碎裂的损坏状况。
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