一种新型囊式离合装置的制作方法

1.本发明属于离合器技术领域，具体涉及一种新型囊式离合装置。


背景技术：

2.离合装置用于传递和切断动力，大量机械设备都需要用到离合装置。现有离合器包括电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器以及液力离合器等，但现有种类的离合装置还存在许多问题，例如有的离合装置在动力传递的瞬间存在冲击，有的离合装置存在较大的能量损失，而有的离合装置不能承受大扭矩故而稳定性较差，还有的离合装置对零部件加工及安装精度要求很高；而已有的囊式离合器大都通过气囊的充气和放气来驱动摩擦片从而产生接触与分离，进而完成动力的传递与切断，其装置不仅复杂，且气囊因需外接管路而不能随轴旋转，故而极大限制了现有囊式离合装置的适用范围。因此，上述问题限制了已有离合装置的实际应用。


技术实现要素：

3.为了克服现有离合装置存在的冲击、能量损失、不能传递大扭矩、精度要求高以及结构复杂、适用范围小等问题，本发明提出了一种同时具有抗冲击、高效率、扭矩可调、精度要求低、结构简单且适用面广的新型囊式离合装置。
4.本发明是采用以下技术方案实现的：一种新型囊式离合装置，其特征在于，包括传动筒、传动囊，以及分别于所述传动筒、传动囊相连接的筒轴、囊轴；所述传动囊包括强化层，所述强化层具有一定弹性和强度，用于支撑并稳定所述传动囊的形状，同时也使得整个传动囊具有了一定的弹性和强度，因此所述传动囊在受挤压时会产生一定强度的弹性变形，并在挤压消失后恢复初始形状；所述传动囊具有在受到挤压时朝预定方向变形的初始形状，例如纺锤形；所述传动囊能够与所述传动筒相对靠近，并使得所述传动囊逐渐受到挤压，进而使得所述传动囊产生变形，并与所述传动筒逐渐增大接触面积以至相互锁死并传动，此时的锁死依靠的是摩擦力，而所述传动囊与所述传动筒未发生挤压时两者之间没有足够的摩擦力故而两者不传动。
5.进一步地，所述传动囊表面分布有囊齿，所述传动筒与所述囊齿预接触的表面分布有与所述囊齿的形状与尺寸相适应的凸起与凹槽，故当所述传动囊受挤压变形到一定程度时，所述囊齿便会嵌入到所述传动筒的凹槽内，形成卡死效果，使得传动更加稳定。
6.进一步地，所述囊齿与所述凸起中的任意一个或两者的边缘有引导结构，例如倒角或圆角等，以引导所述囊齿与所述凸起、凹槽的啮合，使传动更稳定和顺畅。
7.进一步地，所述传动囊包括密封层，所述密封层起到密封作用并形成可密封容腔；所述密封层与所述强化层可以是分开的多层，也可以融合为一层；所述传动囊安装有充放装置，所述充放装置与所述密封层形成的可密封容腔相连通；所述传动囊内部注有可流动
介质，从而通过改变可流动介质的量和种类来进一步调节所述传动囊的弹性与强度。
8.进一步地，在所述充放装置上安装有安全阀以及储存器，当发生过载等紧急情况使得所述可密封容腔内的可流动介质压力急剧上升到一定值时，所述安全阀便会开启，将所述可流动介质放出，从而切断传动并保护装置免遭破坏，而溢出的可流动介质便会进入所述储存器中，以免污染其他部件。
9.进一步地，所述传动筒还包括转盘，所述转盘安装在所述传动囊与所述传动筒初始接触的部位，所述转盘可相对于所述传动筒转动，故当所述传动囊与所述转盘刚开始接触，而所述传动囊的受挤压变形量不足以使得所述传动囊与所述传动筒锁死传动时，所述传动囊便会带动所述转盘相对于所述传动筒转动，从而减小所述传动囊的磨损。
10.进一步地，所述筒轴和所述囊轴中的其一或两者与各自相对应的传动比不等于一的传动齿组相连接，用以调节传递到所述筒轴、所述囊轴上的转速和扭矩，该功能可以根据装置实际工况以及传动囊的弹性与强度特点灵活设置，以针对性地实现降速增扭或加速降扭功能。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果有：一种新型囊式离合装置，利用传动囊受挤压变形与传动筒接触并啮合来传递动力，并通过传动囊的回弹与传动筒分离从而切断动力；由于传动囊具有一定的弹性和强度，于是利用传动囊在扭转方向的柔性，同时通过调节两者相对靠近的速度以控制传动囊与传动筒的接触与啮合速度，从而极大减小动力传递瞬间的冲击，并且在传动过程中动力输入端或输出端的速度与扭矩波动也能很好地被传动囊的弹性所抵消；由于传动囊与传动筒之间是直连接传动，因此几乎不存在能量损失；在传动囊强度和弹性确定的情况下，可通过调整传动囊的压紧程度来控制传动囊的形变量，从而控制传动囊与传动筒的接触与啮合程度，进而控制两者可传递的最大扭矩，也可借助该特性进行过载保护；同时也因为传动囊具有一定弹性，因此其拥有一定的自适应性，首先表现为对传动囊自身以及传动筒形状误差的自适应性，也就是说即使两者存在一定的形状误差也不会影响两者的接触与啮合，其次是传动囊、传动筒与囊轴、筒轴安装误差的适应性，即四者即使存在例如一定程度的不同轴或倾斜等情况，也不会影响整个装置的正常工作；由于是传动囊凭借自身形变直接参与传动，且传动囊无需外部装置来持续注入介质以维持压力，仅依靠自身弹性和强度或再借助内部已有的可流动介质便能完成变形、恢复以及形状保持等工作，因此本离合装置还有结构简单、适应面广的优点；而仅通过改变可密封容腔内可流动介质的量与种类就可以改变整个传动囊包括弹性、强度在内的各种物理性质，这种通过充放装置便可以实现的简单操作能够控制离合装置的过载极限、传动灵敏度等性能，便进一步扩展了本离合装置的适应性；囊齿与凹槽啮合产生的结构卡滞力从本质上区别于传统囊式离合器仅靠摩擦力的传动方式，更加可靠。
附图说明
12.图1为本发明实施例的系统结构示意图；图2为本发明传动筒与传动囊未传动的示意图；图3为本发明传动筒与传动囊啮合锁死传动的示意图；图4为本发明传动囊外部结构示意图；
图5为本发明传动囊内部结构示意图；图6为本发明传动筒结构示意图。
13.图例说明：1：筒轴，200：传动筒，300：传动囊，4：传动齿组，5：传动轴，6：囊轴，7：导轨，8：滑块，9：平移控制器，10：底板，11：支座，12：可流动介质，201：凸起，202：凹槽，301：囊齿，302：强化层，303：密封层，304：充放装置，305：安全阀，306：储存器。
14.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
15.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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。
16.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
17.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
18.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
20.如附图1-6所示，为清楚地展示本发明的原理及工作过程，本实施例给出了一种较为典型的实施方案，但该方案不能代表本发明的全部方案。
21.其中，传动筒200与筒轴1相连接，传动囊300与囊轴6相连接，传动囊300与传动筒200通过接触与啮合实现动力传递，并通过两者的分离切断动力。具体的，传动囊300包括囊齿301、强化层302，还包括密封层303、充放装置304、安全阀305以及储存器306；囊齿301分布在强化层302的表面且呈长条状凸起，其类似于长齿轮齿并具有较高的强度，强化层302用于支撑并稳定传动囊300的形状，其具有一定的强度和弹性，其中强度保证了其形状的稳定和耐用性，弹性则保证了其形状的恢复能力，由于强化层302的存在，使得整个传动囊300都具有了一定的强度和弹性。
22.当需要进一步调节传动囊300的强度和弹性时，可增添密封层303，密封层303与强化层302可以是分开的多层，也可以融合为一层，图5所示为分开的两层，其中密封层303贴着强化层302并形成可密封容腔。而充放装置304与密封层303形成的可密封容腔相连通，并
安装在不影响传动囊300与传动筒200接触啮合的部位；通过充放装置304往可密封容腔中充入一定量的可流动介质12，包括液体和气体等。在充放装置304上还安装有安全阀305，当发生过载等紧急情况使得可密封容腔内的可流动介质12压力急剧上升到一定值时，安全阀305便会开启，将可流动介质12放出以缩小传动囊300的体积，从而强行切断传动并保护离合装置免遭破坏；而溢出的可流动介质12尤其是液体便会进入储存器306中，以免污染其他部件，储存器306最好具有弹性，以便在不存储可流动介质12时保持小体积，进而不妨碍传动囊300的转动。
23.传动囊300还具有在受到挤压时朝预定方向变形的外形，例如本实施例中传动囊300需往外膨胀与传动筒200接触并啮合，因此呈现两头小中间大的纺锤形，而当传动囊300需往内变形与相应部件接触时，又可呈中空的内凹形，因此传动囊300的初始形状应根据实际情况调整。如上所述，传动囊300受传动筒200挤压后将产生变形，变形后传动筒200与传动囊300相接触的表面分布有与传动囊300表面囊齿301的形状与尺寸相适应的凸起201和凹槽202，以便在传动囊300进一步变形时与传动筒200产生啮合。囊齿301与凸起201中的任意一个或两者边缘有倒角或圆角等引导结构，以引导囊齿301与凸起201以及凹槽202相啮合，使传动更稳定和顺畅。
24.传动筒200上还安装有转盘203，转盘203可相对于传动筒200转动，转盘203最先与传动囊300相接触并对传动囊300产生挤压，而当传动囊300的受挤压变形量不足以使得传动囊300与传动筒200锁死进而传动时，传动囊300便会带动转盘203相对于传动筒200转动，从而减轻传动囊300的磨损。
25.如图1所示，囊轴6上安装有传动齿组4的一个齿轮，与该齿轮啮合的另一个齿轮上安装有传动轴5，于是传动齿组4由至少一对传动比不等于一的齿轮组构成，从而起到对囊轴6进行调速与调扭矩的作用。
26.如图1所示，囊轴6通过支座11安装在滑块8上，滑块8与导轨7配合安装，而导轨7固定安装在底板10上，平移控制器9与滑块8形成可传递运动的连接关系，平移控制器9可输出平移运动并固定安装在底板10上，同时传动筒200也通过支座11安装在底板10上，因此传动囊300便可在平移控制器9的控制下相对于传动筒200产生轴向的靠近和远离运动。相对的，也可固定传动囊300，而使传动筒200靠近传动囊300，此时导轨7、滑块8以及平移控制器9等部件的安装也需进行相应调整。
27.整个新型囊式离合装置的工作过程为：在图示方案下，假设外界动力由筒轴1输入，则在本离合装置动力切断的工况下，传动筒200保持转动，传动囊300则保持相对静止。当需要传递动力时，平移控制器9按照一定速度输出一定距离的平移运动，则滑块8将带动囊轴6移动，进而带动传动囊300相对于传动筒200轴向靠近；在传动囊300与转盘203未接触以及接触的初段，传动囊300并未与传动筒200的凸起201以及凹槽202相接触，离合装置仍处于动力切断的状态，但此时转盘203在摩擦力作用下与传动囊300保持转动方向的相对静止，而与传动筒200保持相对转动，因此减轻了传动囊300前端因与传动筒200直接接触并相对转动造成的磨损。
28.随着传动囊300进一步靠近传动筒200，传动囊300受转盘203挤压产生的变形逐渐增大，在自身纺锤外形的引导下轴向长度变小而直径随之变大，直至与凸起201产生接触，若此时离合装置的负载所需的扭矩较小，传动囊300便在与传动筒200的摩擦力作用下产生
旋转，实现动力传递；若离合装置的负载所需的扭矩较大，传动囊300与凸起201的摩擦力不足以实现传动，则平移控制器9进一步输出平移运动，传动囊300进一步靠近传动筒200，传动囊300被进一步压缩，其直径进一步变大，直至传动囊300表面的囊齿301与传动筒200的凹槽202啮合并卡死，此时传动囊300在产生一定程度的扭转后便随传动筒200一同转动，整个离合装置实现稳定的动力传递，而扭转过程正是对冲击的缓和过程。
29.传动齿组4在囊轴6的驱动下啮合传动，动力最终由传动轴5输出给外界负载。由于囊齿301的边缘有一定尺寸的倒角存在，于是在旋转、膨胀变形以及倒角的引导等共同作用下，囊齿301将很容易与凸起201以及凹槽202实现啮合。当需要中断动力时，平移控制器9往相反方向输出平移运动，则传动囊300将相对远离传动筒200，因传动囊300具有一定的弹性和强度，当挤压撤消时，会在自身弹性和强度作用下恢复并保持初始形状，传动囊300便与传动筒200不再接触，也就完成了动力的切断。在动力切断过程中转盘203依旧发挥着减轻传动囊300磨损的作用。
30.当需要在大负载条件下工作时，由于材料性能的限制等原因，单靠传动囊300自身的强度可能不足以维持稳定的传动，此时便需要通过添加密封层303形成可密封容腔，并通过充放装置304向可密封容腔内充入一定量的可流动介质12。由于强化层302具有一定强度，因此即使在充入一定量的可流动介质12后，传动囊300依然可以保持原有形状和尺寸，但其强度和形状恢复能力却得到了加强，使其可以承受更大的扭矩。
31.在存在密封层303且充入了可流动介质12的情况下，如果遇到某些极端情况，例如平移控制器9输出量过大，致使传动囊300被过分压缩，或者过载保护失效导致传动囊300被过分扭转，以上情况都会使得可密封容腔内的可流动介质12的压力急剧上升，此时极有可能造成传动囊300的破裂失效以及离合装置的破坏。因此在充放装置304上安装了安全阀305，即当极端情况发生致使可流动介质12的压力上升到安全阀305的预定打开压力时，安全阀305便会自行打开释放出可流动介质12，从而保护传动囊300，避免其产生不可逆的损坏，而溢出的可流动介质便装入储存器306中，以防止对其他部件产生污染，尤其当可流动介质12为液体时。
32.当发生计划内的工况改变而需要调整传动囊300的强度和弹性时，也可通过充放装置304增加或减少一定量的可流动介质12，甚至是更换其他种类的可流动介质12来实现目的，这种不更换零件便可轻松改变关键传动部件特性的性质极大提高了本离合装置的适应性。
33.传动齿组4由至少由一对传动比不等于一的齿轮组构成，根据传动囊300的特性以及工况需要，可以安装在囊轴6一端，也可以安装在筒轴1一端，或者两端同时安装，用以调节传递到筒轴1、囊轴6上的转速和扭矩，进而调节传动囊300所承受的扭矩和转速，这对于当材料或工艺受限使得所制造的传动囊300只在扭矩或转速一方面有优势时尤其重要。当传动囊300超过使用期限或者磨损过大时，更换传动囊300即可。
34.可以看出，本离合装置在极限扭矩调节上拥有多种方案，例如可以通过调整传动囊300的强度和弹性，使得扭矩超过额定值时囊齿301相对强化层302发生偏转和凹陷，从而脱开与传动筒200的啮合进而打滑，起到过载保护的作用；也可在传动囊300强度和弹性确定的情况下，通过调整传动囊300的压紧程度控制其形变量，从而控制传动囊300与传动筒200的接触以及啮合程度，进而控制两者可传递的最大扭矩；同时也可在不更换零件的前提
下通过改变可流动介质12的注入量和种类来调节极限扭矩以及传动的灵敏度。
35.由于本离合装置的传动部件即传动囊300具有柔性，且柔性体现在任意方向和任意时刻，因此其对传动瞬间和传动过程中的各种冲击都有着极好的吸收与缓解效果。例如在传动瞬间即使传动囊300与传动筒200的接触以及啮合速度过快，传动囊300也能较好地吸收冲击；而在传动过程中动力输入或输出端的速度以及扭矩波动也能很好地被吸收消除。同时也因为传动囊300具有的柔性性质，因此其具有一定的自适应性，首先表现为对传动囊300自身与传动筒200形状误差的自适应性，也就是说即便两者存在一定的形状误差也不会影响两者的接触与啮合；其次是对传动囊300与传动筒200以及囊轴6与筒轴1安装误差的适应性，即便四者存在例如一定程度的不同轴或倾斜角等情况，也不会影响其正常工作，这大大降低了本离合装置的制造难度。同时由于是传动囊300凭借自身形变直接参与传动，且传动囊300无需外部装置持续提供可流动介质，仅依靠自身弹性和强度便能完成变形、恢复以及形状保持等工作，因此本离合装置还有结构简单、传动效率高、适应面广等优点。综上，本离合装置是一种抗冲击、高效率、扭矩可调、精度要求低、结构简单且适用面广的新型囊式离合装置。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种新型囊式离合装置，其特征在于，包括传动筒（200）、传动囊（300），以及分别于所述传动筒（200）、传动囊（300）相连接的筒轴（1）、囊轴（6）；所述传动囊（300）包括强化层（302），所述强化层（302）具有一定弹性和强度，用于支撑并稳定所述传动囊（300）的形状，使得所述传动囊（300）也具有一定弹性和强度；所述传动囊（300）具有在受到挤压时朝预定方向变形的初始形状；所述传动囊（300）能够与所述传动筒（200）相对靠近，并在相对靠近过程中使所述传动囊（300）逐渐受到挤压，进而使得所述传动囊（300）产生预定变形并与所述传动筒（200）逐渐增大接触面积以至相互锁死并传动，而所述传动囊（300）与所述传动筒（200）在未发生挤压时两者不传动。2.根据权利要求1所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述传动囊（300）表面分布有囊齿（301），所述传动筒（200）与所述囊齿（301）预接触的表面分布有与所述囊齿（301）的形状与尺寸相适应的凸起（201）与凹槽（202）。3.根据权利要求2所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述囊齿（301）以及所述凸起（201）中的任意一个或两者的边缘有引导结构。4.根据权利要求1所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述传动囊（300）还包括密封层（303），所述密封层（303）起到密封作用并形成可密封容腔；所述密封层（303）与所述强化层（302）可以是分开的多层，也可以融合为一层。5.根据权利要求4所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述传动囊（300）安装有充放装置（304），所述充放装置（304）与所述密封层（303）形成的可密封容腔相连通；所述传动囊（300）内部注有可流动介质（12），从而进一步调节所述传动囊（300）的弹性与强度。6.根据权利要求5所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：在所述充放装置（304）上安装有安全阀（305）以及储存器（306）。7.根据权利要求1所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述传动筒（200）还包括转盘（203），所述转盘（203）安装在所述传动囊（300）与所述传动筒（200）初始接触的部位，所述转盘（203）可相对于所述传动筒（200）转动。8.根据权利要求1所述的一种新型囊式离合装置，其特征在于：所述筒轴（1）和所述囊轴（6）中的其一或两者与各自相对应的传动比不等于一的传动齿组（4）相连接，用以调节传递到所述筒轴（1）、所述囊轴（6）上的转速和扭矩。

技术总结
本发明提出了一种新型囊式离合装置，该装置通过传动囊与传动筒之间的啮合与分离实现动力的传递与中断；传动囊呈纺锤形等可控变形的形状，其外表面分布有齿状凸起，传动囊内部装有气体或液体等可流动介质，传动筒与传动囊预接触的表面分布有与传动囊表面凸起相适应的凹槽；当传动囊与传动筒相对靠近时，具有一定弹性和强度的传动囊便会因挤压产生的变形与传动筒啮合，当传动囊相对于传动筒远离时，传动囊恢复原始形状，与传动筒断开连接；相较于传统齿轮或摩擦类离合装置，本发明利用囊体的柔性极大减小了传动瞬间的冲击以及传动过程中速度的波动，并降低了零件制造与装配的精度要求，同时通过摩擦与啮合锁死两种方式提升了传动过程的稳定性。了传动过程的稳定性。了传动过程的稳定性。


技术研发人员：徐思华 刘浩宇 曾德 邓家权 于新辰 张润红 张露 沈成灵
受保护的技术使用者：徐德富
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8