[发明专利]用于单向离合器的减应力棘爪及棘齿

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年10月22日提交的美国临时专利申请No.60/981,587的权益，在此通过引用将其公开内容结合进来。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明大体上涉及一种单向离合器的棘爪和棘齿，特别是棘爪和棘齿的接触面形状。

背景技术

单向离合器用于转矩只能沿一个方向传递而不能沿反方向传递的动力传动装置的应用中。这通过采用包含棘轮机构部件的内外滚道而得以实现。其中一个滚道含有多个与相对滚道上的棘齿强制接合的棘爪机构。当沿某一个方向旋转时两个滚道以相同的速度旋转。当沿反方向旋转时使得棘齿能够自由回转(Freewheeling)或者超越(overrunning)，而不传递转矩。

参见图1，一种现有技术单向离合器包括一个外滚道12，其容纳多个与内滚道14上的棘齿18接合的棘爪16。该单向离合器还包括接合构件20，其推动棘爪16远离外滚道12从而与棘齿18接合。对于常规单向离合器，棘爪16的接触面28和棘齿18的接触面44均是平的。这使得很小的区域承受了相当大的一部分载荷，从而导致应力较高。为降低或减轻这种高应力，一些设计结合进很多棘爪以减小每个棘爪上的应力或包括相对较大的棘爪以限制由应力产生的磨损。然而这些设计相对昂贵或相对复杂，或两者兼而有之。因此，需要设计一种带有设计用于改善载荷分布的部件的单向离合器。

发明内容

本发明提供了一种具有外滚道和内滚道的单向离合器。其中一个滚道包括至少一个棘爪和用于推动所述至少一个棘爪与另一滚道上的棘齿相接合的接合构件。至少一个棘齿和所述至少一个棘爪包括用以改善载荷分布的弓形接触面。弓形接触面的曲率半径大于邻近弓形接触面的拐角处的曲率半径。

在某些实施方式中，所述至少一个的棘爪的接触面呈用于改善载荷分布的弓形形状。在某些实施方式中，棘齿的接触面呈用于改善载荷分布的弓形形状。更进一步地，在某些实施方式中，棘齿和所述至少一个的棘爪二者的接触面均呈弓形形状。

本发明的前述及其他目标和优点在以下详细描述中将显而易见。描述时，参见示出本发明优选实施方式的附图。

附图说明

图1是一种现有技术单向离合器的棘爪的放大的横截面视图；

图2是本发明的单向离合器横截面视图；

图3是本发明的带有弓形接触面的棘爪的放大的横截面视图；

图4是内滚道的棘齿的放大的横截面视图，其中示出了倾角；

图5是图3的棘爪的放大的横截面视图，其中示出了作用在棘爪上的载荷分布；以及

图6是本发明的带有弓形接触面的棘齿的放大的横截面视图。

具体实施方式

参见附图，同样的部件以相同的附图标记指示。另外，现有技术与本发明之间同样的部件附图标记增大100。

参见图2，本发明的单向离合器110包括外滚道112和内滚道114，内外滚道具有共同的轴线115。外滚道112包括：多个棘爪116；接合构件120，如螺旋压缩弹簧、贝勒维尔(Belleville)弹簧、片簧等，其用于推动棘爪116远离外滚道112并与内滚道114上的棘齿118接合；以及凹部或凹穴122，其用于容置棘爪116和接合构件120。如果外滚道112是驱动部件，则如图2所示顺时针旋转使接合构件120将棘爪116偏置成与棘齿118接合。外滚道112的逆时针旋转导致自由回转运动并且棘爪116在棘齿118上滑动或渐进(ratchet)。如果内滚道114是驱动部件，则逆时针旋转导致棘爪116与棘齿118接合，而顺时针旋转导致自由回转运动。

参见图3，每个棘爪116均具有棘爪支撑面126、接合棘齿118的棘爪接触面128、背对棘爪支撑面126的接合构件接触面130、限定枢轴124的棘爪反作用面132、棘爪支撑面126与棘爪接触面128之间的圆角134、以及棘爪接触面128与接合构件接触面130之间的圆角136。每个棘爪116均绕枢轴124枢转，该枢轴124使得棘爪116当自由回转时能够在棘齿118上旋转和滑动，或当离合器110沿反方向旋转时能够接合其中一个棘齿118。

每个棘齿118均包括棘齿自由面138、棘齿支撑面140和接合棘爪116的棘齿接触面144、以及棘齿自由面138与棘齿接触面144之间的圆角146。载荷分离面142将棘齿支撑面140与相邻棘齿118上的棘齿接触面144分开。载荷分离面142在棘齿支撑面140的径向内侧延伸。