雙彈簧棘輪式單向離合器的製作方法

2023-05-17 02:00:01

專利名稱：雙彈簧棘輪式單向離合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種單向離合器，特別涉及一種雙彈簧棘輪式單向離合器。
背景技術：
通常，起動機在起動發動機時的工作過程，如圖1(a)(b)(c)(d)所示，起動機包括單向離合器1，電磁開關2、活動鐵心3、撥叉4、電樞5等部件，單向離合器1簡稱單向器，圖2示出現有單向離合器的半剖結構圖，在單向離合器一端設置驅動齒輪11，另一端設置花鍵軸12，在花鍵軸12與驅動齒輪11結合部外側設置外殼13，在外殼13與花鍵軸12之間設有空腔14，在所述空腔14內，花鍵軸12外側及驅動齒輪11的內端處設置棘輪15，所述棘輪15的外端與驅動齒輪11單向棘齒嚙合，所述棘輪15的內側與花鍵軸12外側花鍵嚙合，在棘輪15的內端與相對的外殼13之間沿驅動齒輪的軸向設置一個帶有一定預壓力的彈簧16。
工作時，分為四個階段，A階段如圖1(a)所示，單向離合器上的驅動齒輪11與發動機的飛輪6相分離，要起動發動機時，如圖1(b)示出的B階段，起動機的電磁開關2拉動活動鐵心3、撥叉4，從而推動單向離器1向箭頭所示的方向運動，使驅動齒輪11與飛輪6快速、準確地嚙合，在嚙合過程，飛輪與驅動齒輪11之間形成與反向衝擊力，瞬間使驅動齒輪11帶動棘輪15壓縮彈簧16，此時，起到緩衝作用，緩解降低衝擊力，此時，要求彈簧16壓力達到一定程度，如果壓力太小，嚙合力不夠，會造成飛輪與驅動齒輪銑齒，甚至不能嚙合，也會造成電磁開關的拉力增加，造成電磁開關的損耗；隨後圖1(c)示出C階段，電樞5經花鍵軸12、棘輪15帶動驅動齒輪11轉動，驅動齒輪11帶動飛輪6轉動，從而啟動發動機，當發動機起動後，飛輪6高速旋轉，帶動驅動齒輪11繼續轉動，該現象稱作反拖打滑，由於棘輪15與驅動齒輪11之間是單向棘齒嚙合，所以要求在正常狀態下，驅動齒輪11在被反拖過程中，是不帶動棘輪轉動的，但是由於現有的彈簧16是單個彈簧，為了滿足嚙合時的壓力需要，它通常是硬度高，壓力大的彈簧，其反拖超越保護性能性，因此在反拖時，該彈簧16會緊壓棘輪15，使驅動齒輪11轉動的阻力較大，反拖驅動齒輪轉速較高，造成驅動齒輪11可能反向帶動棘輪15，從而磨損起動機各相關零部件；此時要進行如圖1(d)所示的D階段，電磁開關推動活動鐵心3、撥叉4，從而拉回單向離器1，使驅動齒輪11返回原位，與飛輪6相脫離，完成整個啟動過程，此時，由於彈簧16的壓力太大，所以使驅動齒輪11與飛輪6之間的作用力較大，使驅動齒輪11的轉速較大，從而會增加電磁開關所需的推力。
以上現有的單向離合器，由於其由一個彈簧控制兩個過程，所以反拖超越保護性能差，使電磁開關、驅動齒輪等相關零部件的損耗較大，縮短了起動機的使用壽命。

發明內容
本實用新型克服了現有技術的缺點，提供了一種性能好、使用壽命長的雙彈簧棘輪式單向離合器。
為了達到上述目的，本實用新型的一種雙彈簧棘輪式單向離合器，設置可以與發動機飛輪相嚙合的驅動齒輪，以及連接起動機電樞的花鍵軸，在花鍵軸與驅動齒輪結合部外側包設外殼，在外殼內設置棘輪，所述棘輪的一端與相鄰驅動齒輪的內端單向棘齒嚙合，所述棘輪的內側與相鄰的花鍵軸外側花鍵嚙合，在棘輪的內端沿驅動齒輪的軸向設置滿足反向打滑力矩要求的第一彈簧，與棘輪相對，沿驅動齒輪的軸向還設置有可與第一彈簧聯合作用後滿足正向制動力矩的第二彈簧，所述第二彈簧遠離棘輪的一端是固定端，與棘輪相對的一端是活動端，且該活動端與棘輪之間的距離小於驅動齒輪軸向運動的距離。
作為上述方案的優選方案第二彈簧設置於第一彈簧內側，在所述第二彈簧的活動端設置擋環，在花鍵軸上制有向外突出的臺階，所述擋環外端抵在所述臺階上，且擋環伸出到臺階之外，棘輪在驅動齒輪的帶動下向內運動時，可以與擋環相接觸，進而壓縮第二彈簧，使第一彈簧與第二彈簧聯合作用。
作為上述方案的優選方案為了更好地固定第二彈簧，所述擋環優選是彎有折邊的環形體，所述折邊彎向設置第二彈簧的一側。還可以在第二彈簧與固定物之間設置另一個擋環。
作為上述方案的優選方案花鍵軸端與驅動齒輪之間的距離(驅動齒輪軸向運動允許的最大距離)，大於第二彈簧與棘輪之間的距離。優選地，所述花鍵軸端與驅動齒輪之間的距離為10-11mm，第二彈簧與棘輪之間的距離為4-5mm。這樣，經大約5mm的軸向運動後，驅動齒輪可以受到第一彈簧與第二彈簧的聯合作用。
本實用新型的雙彈簧棘輪式單向離合器，在安裝時，與現有的單向離合器相比，第一彈簧的預壓力較小，而第一彈簧與第二彈簧聯合作用力增加，從而在驅動齒輪與飛輪的嚙合階段，由於緩衝作用加強，所以可以快速而準確地嚙合，從而加快了嚙合時間，使其準確到達工作位置，減少了驅動齒輪與發動機嚙合噪音及銑齒，以及由嚙合不到位等不利於正常起動的工作條件。而第一彈簧的預壓力的減小，使在驅動齒輪與發動機的飛輪相分離的階段中，電磁開關的作用力降低，反拖驅動齒輪轉速(拖動轉子)也相應降低，電磁開關能更輕鬆地將驅動齒輪拉回，使其輕鬆分離，從而減少了起動機各部件的磨損，提高起動機使用壽命約3-5倍。因此，本實用新型的雙彈簧棘輪式單向離合器的結構合理、性能好、使用壽命長，是一種非常優化的單向離合器。


圖1(a)(b)(c)(d)表示起動機在工作時的工作過程示意圖；圖2表示現有的單向離合器的半剖結構示意圖；圖3表示本實用新型實施例的單向離合器的半剖結構示意圖。
具體實施方式
參照附圖3，將詳細敘述本實用新型的具體實施方式
。
使用本實用新型的雙彈簧棘輪式單向離合器的起動機，其工作過程與圖1所示的相同，只是其中的單向離合器結構有所改進，圖3示出本實施例的單向離合器半剖結構示意圖，一端設置可以與發動機飛輪相嚙合的驅動齒輪11，另一端設置連接起動機電樞5的花鍵軸12，在花鍵軸12與驅動齒輪11結合部外側包設外殼13，在外殼13與花鍵軸12之間設有空腔14，在所述空腔14內，花鍵軸12外側及驅動齒輪11的內端處設置棘輪15，所述棘輪15的外端與相鄰的驅動齒輪11的內端單向棘齒嚙合，所述棘輪15的內側與相鄰的花鍵軸12外側花鍵嚙合，在棘輪15的內端與相對的外殼13之間沿驅動齒輪的軸向設置一個帶有一定預壓力的第一彈簧16a，同時還在該空腔14內平行設置第二彈簧16b，第二彈簧16b遠離棘輪15的一端固定，與棘輪15相對的一端是活動端，且該端與棘輪15相分離，即如圖3所示，第一彈簧16a始終與棘輪15相抵，而第二彈簧16b的活動端在除單向離合器位於驅動齒輪與飛輪相嚙合的B階段之外，它與棘輪15之間相距距離B。與現有的單向離合器相比，第一彈簧16a的彈壓力減小，而第一彈簧16a與第二簧16b的壓力之和，大於現有的單向離合器的一個彈簧的壓力，且在安裝時，第一彈簧16a的預壓力減小。
第二彈簧16b可以設置在第一彈簧16a的內側或外側。
第二彈簧16b的安裝方式有多種，圖3示出了其中一種方式，使用向內彎有折邊171的環形擋環17，在花鍵軸12上制有向外突出的臺階18，該擋環17外端卡在所述臺階18上，在擋環17有折邊171的內側與相對的外殼13之間設置預壓緊的第二彈簧16b，而擋環17伸出到臺階18之外，所以當棘輪在驅動齒輪11的帶動下向內運動時，可以抵壓於擋環17上，進而壓縮第二彈簧，此時需要將第二彈簧16b設置於第一彈簧16a內側。當然，所述擋環17也可以沒有折邊171。
為了更好地固定第二彈簧16b，在第二彈簧16b與外殼13之間，也可以與上述擋環17相對設置另一擋環17』。
工作時，當A階段時，單向離合器位於如圖3所示的位置，在起動發動機的B階段，由於飛輪6與驅動齒輪2之間的衝擊力使單向離合器向反向運動，首先，由於第一彈簧的壓力較小，所以會很快壓縮，使棘輪與第二彈簧16a外的擋環17相接觸，進而同時壓縮第二彈簧16b，兩個彈簧聯合作用，由於第一彈簧16a與第二彈簧16b的壓力之和大於現有的單向離合器的一個彈簧的壓力，所以總壓力較大，因此，可以快速緩解降低衝擊力，使驅動齒輪11與飛輪6快速、準確、輕鬆地嚙合。而當起動機位於C階段時，單向離合器恢復到圖3所示的狀態，此時由於只有預壓力較小的第一彈簧16a作用於棘輪15，所以棘輪15與驅動齒輪11之間的阻力較小，所以驅動齒輪11在被反拖時很輕鬆，不會帶動棘輪15轉動，所以會減少因反拖帶動起動機轉子高速旋轉，從而減少了起動機轉子軸、碳刷、銅套(圖中未示出)等相關零部件的磨損，並且在D階段時，電磁開關僅用較小的推力，就可以將驅動齒輪拉回，使其輕鬆分離，從而減少了起動機各部件的磨損，提高起動機使用壽命3-5倍。
舉例說明，在安裝時，將第一彈簧16a的預壓力減小32N.m，而在B階段時，第一彈簧16a與第二彈簧16b聯合作用力增加15N.m，從而在嚙合階段B階段，可以快速而準確地嚙合，加快嚙合時間，使其準確到達工作位置，減少了驅動齒輪與發動機嚙合噪音及銑齒、及由嚙合不到位等不利於正常起動的工作條件。而第一彈簧16a預壓力的減小，使在C→D階段中，電磁開關的推力約降低3.2kg，反拖驅動齒輪轉速(拖動轉子)也由原來5000-7000r/min降低到1500-2200r/min左右，同時電磁開關能更輕鬆地將驅動齒輪拉回，使其輕鬆分離，從而減少了起動機各部件的磨損，提高起動機使用壽命3-5倍。在設計中，花鍵軸端與驅動齒輪之間存在距離A，要大於第二彈簧與棘輪之間的距離B，優選地，A長度約為10-11mm，B長度約為4-5mm。
在具體設計中，由相關標準規定，在單向離合器工作時，對其正向制動力矩和反向打滑力矩(打滑力矩為反拖力矩)，各種規格型號都有相應的要求，根據單向器的反向打滑力矩來設計第一彈簧的壓力，在根據單向器的正向制動力矩來設計第一彈簧和第二彈簧的力矩總和，就可以選擇合適的第一彈簧和第二彈簧，從而設計出本實用新型的雙彈簧棘輪式單向離合器。
權利要求1.一種雙彈簧棘輪式單向離合器，設置可以與發動機飛輪相嚙合的驅動齒輪(11)，以及連接起動機電樞(5)的花鍵軸(12)，在花鍵軸(12)與驅動齒輪(11)結合部外側包設外殼(13)，在外殼(13)內設置棘輪(15)，所述棘輪(15)的一端與相鄰驅動齒輪(11)的內端單向棘齒嚙合，所述棘輪(15)的內側與相鄰的花鍵軸(12)外側花鍵嚙合，其特徵在於，在棘輪(15)的內端沿驅動齒輪的軸向設置滿足反向打滑力矩要求的第一彈簧(16a)，與棘輪(15)相對，沿驅動齒輪的軸向還設置有可與第一彈簧聯合作用後滿足正向制動力矩的第二彈簧(16b)，所述第二彈簧(16b)遠離棘輪(15)的一端是固定端，與棘輪(15)相對的一端是活動端，且該活動端與棘輪(15)之間的距離小於驅動齒輪(11)軸向運動的距離。
2.根據權利要求1所述的雙彈簧棘輪式單向離合器，其特徵在於，花鍵軸(12)端與驅動齒輪(11)之間的距離(A)，大於第二彈簧(16b)與棘輪(15)之間的距離(B)。
3.根據權利要求2所述的雙彈簧棘輪式單向離合器，其特徵在於，所述花鍵軸(12)端與驅動齒輪(11)之間的距離(A)為10-11mm，第二彈簧(16b)與棘輪(15)之間的距離(B)為4-5mm。
4.根據權利要求1至3任一所述的雙彈簧棘輪式單向離合器，其特徵在於，第二彈簧(16b)設置於第一彈簧(16a)內側，在所述第二彈簧(16b)的活動端設置擋環(17)，在花鍵軸(12)上制有向外突出的臺階(18)，所述擋環(17)外端抵在所述臺階(18)上，且擋環(17)伸出到臺階(18)之外。
5.根據權利要求4所述的雙彈簧棘輪式單向離合器，其特徵在於，所述擋環(17)是彎有折邊(171)的環形體，所述折邊(171)彎向設置第二彈簧(16b)的一側。
6.根據權利要求5所述的雙彈簧棘輪式單向離合器，其特徵在於，在第二彈簧(16b)與固定物之間設置另一個擋環(17』)。
專利摘要本實用新型是一種雙彈簧棘輪式單向離合器，設置驅動齒輪(11)、花鍵軸(12)、外殼(13)、棘輪(15)，在棘輪的內端沿驅動齒輪的軸向設置滿足反向打滑力矩要求的第一彈簧(16a)，與棘輪相對，沿驅動齒輪的軸向還設置有可與第一彈簧聯合作用後滿足正向制動力矩的第二彈簧(16b)，所述第二彈簧(16b)遠離棘輪的一端是固定端，與棘輪相對的一端是活動端，且該活動端與棘輪之間的距離小於驅動齒輪軸向運動的距離。本實用新型的單向離合器，使驅動齒輪與飛輪可以準確嚙合，輕鬆分離，從而減少了起動機各部件的磨損，提高起動機使用壽命約3－5倍。
文檔編號F16D41/00GK2844472SQ20052012940
公開日2006年12月6日 申請日期2005年10月19日 優先權日2005年10月19日
發明者高佩青 申請人:高佩青