超越离合器的分类与工作原理

　　超越离合器按工作原理可分为啮合式和摩擦式两类。啮合式超越离合器主要包括棘轮式、滑销式和牙嵌式，虽然啮合式离合器结构简单，但由于接合时的冲击和噪声较大，因此一般应用于低速场合。摩擦式超越离合器接合相对比较平稳，可以在任何转速差下实现接合。摩擦式超越离合器主要分为滚柱离合器、弹簧离合器和斜撑离合器。
　　（1）滚柱离合器
　　滚柱离合器是Z早应用于主机传动系统的超越离合器，它依靠滚柱的楔合作用来传递扭矩，适用转速一般为12000r/min以下。滚柱离合器由凸轮轴、外环、保持架和弹簧-销机构等主要零部件组成。凸轮部分可以做成凸轮轴或者凸轮环的形式，为便于加工，因此凸轮部分一般做成凸轮轴。凸轮轴上具有一段棱边数与滚柱数目相等的正多棱柱，多棱柱的棱面上制造出用于离合器装配的凹槽。一系列滚柱通过保持架定位于凸轮轴上，而弹簧销机构在保持架上作用一个恒定力矩，迫使滚柱在任何情况下都与凸轮面、外环保持接触。当凸轮轴相对外环朝正向转动时，滚柱就被楔紧在凸轮轴和外环之间，使零件结合成一个整体，此时离合器处于楔合状态。如果凸轮轴相对外环反向旋转，滚柱就从楔合状态脱开，并在外环和凸轮轴的滑动面上滚动或滑动，此时凸轮轴与外环分离，离合器不承受扭矩，处于超越状态。滚柱离合器的主动件可以是凸轮轴也可以是外环，各有利弊：当外环为主动件时，超越状态下润滑油可通过离心力作用，从凸轮轴中心向外润滑滚柱、保持架和外环等零件，缺点是滚柱受到离心力作用，与外环之间的磨损加剧；当凸轮轴为主动件时，由于其径向尺寸小，可以减小在超越期间滚柱的离心效应，但在全速超越期间，由于凸轮轴不旋转，可以采取压力润滑方式来保证润滑。

　　（2）弹簧离合器
　　弹簧离合器主要由输入轴、输出轴、矩形弹簧和导向心轴等零件组成。离合器的矩形横截面螺旋弹簧安装在输入轴与输出轴之间，弹簧的两端径向尺寸较大，与输入、输出轴内表面形成过盈配合，而弹簧的中间部分径向尺寸较小，与输入、输出轴内表面形成间隙配合。弹簧的绕制方向是确定的，当输入轴的旋转方向和输出轴的旋转方向一致，且输入轴的转速比输出轴转速快时，由于弹簧两端的摩擦力，弹簧径向向外扩张，使得弹簧的中间部分也紧贴输入轴和输出轴，于是输入轴和输出轴形成一个整体，此时离合器处于传动状态。当输入轴与输出轴的相对旋转方向相反时，由于摩擦力的作用，弹簧两端径向收缩，输入与输出轴之间出现打滑，此时离合器处于超越状态。目前，弹簧离合器在国内还没有应用。

弹簧式超越离合器结构原理图

　　（3）斜撑离合器
　　斜撑离合器是目前应用Z广泛的超越离合器。斜撑离合器主要由楔块、内环、外环、内保持架、外保持架、弹簧波带以及阻尼元件组成。异型楔块为主要的承载零件，内、外保持架通过法兰盘分别与内、外滚道保持一定间隙来实现导向作用，保持楔块在承载时相位一致，从而使得承载均匀。弹性波带的主要作用是使楔块与内外环时刻保持接触，保证离合器随时从超越状态过渡到楔合状态。楔块的内、外凸轮面是偏心圆弧面，楔块一侧的尺寸b大于内外环之间的环向间隙a，而另一侧尺寸c小于内外环之间的环向间隙a。当外环（主动件）相对内环逆时针旋转时，因弹簧的张紧力和楔块与滚道的摩擦力，使得楔块围绕其自身中心逆时针转动，由于楔块的尺寸b大于环向间隙a，楔块便楔紧于内外环之间，从而外环的运动和载荷可以传到内环，离合器进入楔合工作状态。当外环相对内环顺时针旋转时，因弹簧的张紧力和楔块与滚道的摩擦力，使得楔块围绕其自身中心顺时针转动，由于楔块的尺寸c小于环向间隙a，从而外环的运动和载荷不能传到内环，离合器进入超越工作状态。