单向离合器及二轮车的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种单向离合器及二轮车。


背景技术：

2.常见的二轮式车辆中，通常安装有单向离合机构，用于实现单向输出扭矩、反向离合的功能。相关技术中，花鼓与塔基构成单向离合机构，最常见的由棘齿棘爪组成，且设置复位弹簧为棘爪提供弹力，使得棘爪在正常压紧状态下向外张开朝向棘齿，花鼓正向传动时，棘齿与棘爪啮合带动塔基转动，花鼓反向转动时，棘齿与棘爪分离，花鼓空载转动。然而，该棘齿棘爪结构中，复位弹簧在安装及工作过程中可能发生松动或疲劳失效，导致棘齿与棘爪啮合失效，二轮车打滑，结构可靠性不高。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单向离合器，无需使用弹簧，结构可靠。
4.本发明还提出具有上述单向离合器的二轮车。
5.根据本发明第一方面实施例的单向离合器，包括：棘轮件，包括塔基和端盖，所述塔基设置有转轴以及围绕所述转轴的第一棘齿，所述转轴与所述端盖固定连接，所述端盖设置有朝向所述第一棘齿的第二棘齿，沿所述转轴的周向，所述第一棘齿与所述第二棘齿为错开布置；套筒，套设在所述转轴的外侧，所述套筒设有导向槽，所述导向槽沿所述套筒的轴向布置；滑块，包括相连的导向块和轴瓦，所述轴瓦的内壁抵接所述转轴并且位于所述第一棘齿与所述第二棘齿之间，所述轴瓦的一端设有第一棘爪，所述导向块位于所述导向槽中并且能够沿所述套筒的轴向滑动；其中，当所述套筒沿第一方向转动，所述第一棘爪能够啮合于所述第一棘齿；当所述套筒沿第二方向转动，所述轴瓦在所述第一棘齿和所述第二棘齿之间往复滑动，实现脱离。
6.根据本发明第一方面实施例的单向离合器，至少具有如下有益效果：当套筒沿第一方向转动，第一棘爪啮合于第一棘齿，轴瓦带动棘轮件转动，套筒上的力可传递到棘轮件上；当套筒沿第二方向转动，轴瓦在第一棘齿和第二棘齿之间往复滑动，轴瓦无法带动棘轮件转动，套筒上的力不会传递到棘轮件上，从而实现套筒与棘轮件之间的单向离合，该过程中无需使用弹簧，结构可靠。
7.根据本发明第一方面的一些实施例，所述轴瓦远离所述第一棘爪的一端设置有用于啮合第二棘齿的第二棘爪，所述第一棘齿与所述第二棘齿的齿形相同并且齿数相等。
8.根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一棘齿的齿数设为n，沿所述转轴的周向，所述第一棘齿与所述第二棘齿的错开角度为α，且α等于180
°
除以n的值。
9.根据本发明第一方面的一些实施例，所述轴瓦的内壁面为与所述转轴的外壁匹配的圆弧面，所述轴瓦占据的圆心角为β，且β等于180
°
除以n的值。
10.根据本发明第一方面的一些实施例，沿所述转轴的轴向，所述轴瓦的最大长度等
于所述第一棘齿与所述第二棘齿之间的最小距离。
11.根据本发明第一方面的一些实施例，沿所述转轴的径向，所述第一棘齿与所述第二棘齿的外径为d，所述第一棘齿与所述第二棘齿的齿厚为d，d大于或等于0.05d，并且d小于或等于0.1d。
12.根据本发明第一方面的一些实施例，沿所述转轴的径向，所述轴瓦的厚度与所述第一棘齿的齿厚相等。
13.根据本发明第一方面的一些实施例，所述转轴的端部设置有安装柱，所述安装柱与所述转轴的轴线一致，所述端盖套设在所述安装柱的外侧并固定。
14.根据本发明第一方面的一些实施例，所述转轴的端面设有销孔，所述端盖设有销轴，所述销轴位于所述销孔，以固定所述端盖。
15.根据本发明第一方面的一些实施例，所述单向离合器还包括有止推片，所述止推片固定连接所述安装柱，以沿所述安装柱的轴向限定所述套筒。
16.根据本发明第一方面的一些实施例，所述导向槽设置有多个，多个所述导向槽沿所述套筒的周向均匀布置，所述滑块设置有多个，所述滑块与所述导向槽一一对应。
17.根据本发明第二方面实施例的二轮车，包括本发明的第一方面实施例的单向离合器。
18.根据本发明第二方面实施例的二轮车，至少具有如下有益效果：当套筒沿第一方向转动，第一棘爪啮合于第一棘齿，轴瓦带动棘轮件转动，套筒上的力可传递到棘轮件上；当套筒沿第二方向转动，轴瓦在第一棘齿和第二棘齿之间往复滑动，轴瓦无法带动棘轮件转动，套筒上的力不会传递到棘轮件上，从而实现套筒与棘轮件之间的单向离合，该过程中无需使用弹簧，结构可靠。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为本发明第一方面实施例的单向离合器的整体结构示意图；
22.图2为本发明第一方面实施例的单向离合器的分解示意图；
23.图3为本发明第一方面实施例中的棘轮件的结构示意图；
24.图4为图3中a-a处的阶梯剖视图；
25.图5为本发明第一方面实施例中滑块的结构示意图；
26.图6为图5另一视角的结构示意图；
27.图7为本发明第一方面实施例中滑块在第一棘齿、第二棘齿之间的位置示意图之一；
28.图8为本发明第一方面实施例中滑块在第一棘齿、第二棘齿之间的位置示意图之二；
29.图9为本发明第一方面实施例中滑块在第一棘齿、第二棘齿之间的位置示意图之三。
30.附图标号如下：
31.棘轮件100、塔基110、转轴111、第一棘齿112、安装柱113、销孔114、安装部115、端盖120、第二棘齿121、销轴122；
32.套筒200、导向槽201；
33.滑块300、导向块310、轴瓦320、第一棘爪321、第二棘爪322；
34.止推片400。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
39.单向离合器是二轮车后轮传动中及其重要的组成部分，单向离合器只能沿一个方向传递转矩，不能反向传递转矩，使得二轮车具有正常功能，不能驱动后退。
40.参照图1至图9，本发明第一方面实施例提出一种应用于二轮车的单向离合器，单向离合器包括：棘轮件100，包括塔基110和端盖120，塔基110设置有转轴111以及围绕转轴111的第一棘齿112，转轴111与端盖120固定连接，端盖120设置有朝向第一棘齿112的第二棘齿121，沿转轴111的周向，第一棘齿112与第二棘齿121为错开布置；套筒200，套设在转轴111的外侧，套筒200设有导向槽201，导向槽201沿套筒200的轴向布置；滑块300，包括相连的导向块310和轴瓦320，轴瓦320的内壁抵接转轴111并且位于第一棘齿112与第二棘齿121之间，轴瓦320的一端设有第一棘爪321，导向块310位于导向槽201中并且能够沿套筒200的轴向滑动；其中，当套筒200沿第一方向转动，第一棘爪321能够啮合于第一棘齿112；当套筒200沿第二方向转动，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，实现脱离。
41.具体地，在工作过程中，结合图1、图7和图8，当套筒200沿第一方向转动，套筒200带动轴瓦320同向转动，轴瓦320的第一棘爪321与第一棘齿112啮合，轴瓦320带动棘轮件100转动，此时套筒200上的力可传递到棘轮件100上。结合图1、图7和图9，当套筒200沿第二方向转动，套筒200带动轴瓦320同向转动，轴瓦320一端的第一棘爪321沿第一棘齿112的齿面滑动，直至第一棘爪321脱离第一棘齿112的齿面，套筒200继续转动，轴瓦320的另一端抵接第二棘齿121，此时第二棘齿121能够对轴瓦320施加一个反作用力，该反作用力驱动轴瓦320朝向第一棘齿112所在方向移动，使得套筒200沿第二方向持续转动过程中，轴瓦320在
第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，轴瓦320无法带动棘轮件100转动，套筒200上的力不会传递到棘轮件100上，从而实现套筒200与棘轮件100之间的单向离合。该过程中，无需使用弹簧，结构可靠。
42.需要说明的是，轴瓦320远离第一棘爪321的一端可根据第二棘齿121的形状相应设计，使得套筒200沿第二方向转动过程中，轴瓦320抵接在第二棘齿121上时，第二棘齿121能够对轴瓦320施加一个朝向第一棘齿112所在方向的作用力，从而使轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，实现脱离即可，第二棘齿121的具体形状在此不做具体的限定。
43.需要说明的是，结合图1和图2，沿套筒200的轴向，导向槽201对导向块310起到导向的作用，使得轴瓦320在第一棘齿112与第二棘齿121之间的运动更加平稳。另外，沿套筒200的周向，导向槽201能够起到限制导向块310的作用，使得转动套筒200，轴瓦320能够随套筒200同向转动。优选地，沿套筒200的周向，导向槽201的宽度与导向块310的宽度一致，使得套筒200的转动方向变换时，导向块310可快速响应，且可避免导向块310与导向槽201的内壁发生撞击而产生噪音或使导向块310发生变形，从而降低噪音，延长使用寿命。
44.需要说明的是，沿套筒200的轴向，导向块310在导向槽201的可距离滑动应大于或等于轴瓦320沿转轴111的轴向滑动距离，使得当套筒200沿第一方向转动时，轴瓦320能够与第一棘齿112充分啮合，并且当套筒200沿第二方向转动时，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，以逐次脱离第一棘齿112、第二棘齿121。
45.优选地，在实际使用过程中，可在套筒200内添加润滑脂，以减少摩擦损耗，利于套筒200、轴瓦320的运动，延长使用寿命，并且可降低噪音。
46.优选地，在实际使用过程中，套筒200的内壁应抵接第一棘齿112的外壁以及第二棘齿121的外表面，使得套筒200在转动过程中不易发生晃动。
47.可以理解的是，参照图2，轴瓦320远离第一棘爪321的一端设置有用于啮合第二棘齿121的第二棘爪322，第一棘齿112与第二棘齿121的齿形相同并且齿数相等。
48.需要说明的是，第一棘齿112与第二棘齿121的齿形相同，是指第一棘齿112与第二棘齿121的齿的形状相同，不限于两者位置的变化，例如两者互为镜像，或者旋转、平移等。在本发明一实施例中，结合图3，第一棘齿112和第二棘齿121的外形基本相同，第二棘齿121为第一棘齿112镜像后，沿转轴111的周向方向旋转设定的角度得到。
49.具体地，第一棘齿112与第二棘齿121沿转轴111的周向错开布置后，使得套筒200从第二转动方向变为第一转动方向时，轴瓦320能够与距离最近的第一棘齿112或者第二棘齿121配合，以减少轴瓦320空行的行程，使得套筒200上的动力能够快速传递到棘轮件100上，提升工作效率。另外，第一棘齿112与第二棘齿121的齿形相同并且齿数相等，能够使套筒200沿第二方向转动时，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间的往复滑动更加平稳。
50.本领域技术人员容易想到的是，第二棘齿121的齿形可以不同于第一棘齿112的齿形，第二棘爪322根据第二棘齿121的外形相应设计，使得套筒200沿第一方向转动时，第二棘爪322能够与第二棘齿121啮合，套筒200沿第二方向转动时，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，轴瓦320不会带动棘轮件100转动即可，在此不做具体的限定。
51.可以理解的是，参照图3和图4，第一棘齿112的齿数设为n，沿转轴111的周向，第一
棘齿112与第二棘齿121的错开角度为α，且α等于180
°
除以n的值。应理解，结合图3，沿转轴111的周向，第一棘齿112与第一棘齿112错开的弧长距离为第一棘齿112周向弧长宽度的一半，使得套筒200从第二转动方向变为第一转动方向时，轴瓦320能够与距离最近的第一棘齿112或者第二棘齿121配合，在第一棘齿112与第二棘齿121的齿数不变的情况下，能够减少轴瓦320空行的一半行程，提升工作效率。
52.本领域技术人员容易想到的是，在保证轴瓦320能够具备单向离合作用的情况下，沿转轴111的周向，第一棘齿112与第二棘齿121的错开角度可以为除α外的其他角度，也能起到减少轴瓦320空行行程的作用，在此不做具体的限定。
53.本领域技术人员可以理解的是，第一棘齿112的齿数可根据第一棘齿112的外径大小进行设置，第一棘齿112的外径越大，第一棘齿112的齿数可设置越多，使得轴瓦320滑行至第一棘齿112或第二棘齿121啮合时的空行行程适宜，使运动更加平稳，满足实际的使用需求。
54.可以理解的是，参照图6，轴瓦320的内壁面为与转轴111的外壁匹配的圆弧面，轴瓦320占据的圆心角为β，且β等于180
°
除以n的值。需要说明的是，结合图7至图9，沿转轴111的周向，轴瓦320的周向弧长宽度等于第一棘齿112与第二棘齿121错开的弧长距离，当套筒200从沿第一方向转动转变为沿第二方向转动时，第一棘爪321沿第一棘齿112的齿面滑行至第一棘齿112周向弧长宽度的一半时，第二棘爪322不受第二棘齿121的阻挡，此时第一棘爪321继续沿第一棘齿112的齿面滑动，轴瓦320能够沿转轴111的轴向向右进行滑动，从而使第一棘爪321顺利脱离第一棘齿112。同理，第二棘爪322沿第二棘齿121的齿面滑行时，轴瓦320能够沿转轴111的轴向向左进行滑动，从而使第二棘爪322顺利脱离第二棘齿121，使得套筒200持续沿第二方向转动过程中，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间的运动更加平顺。
55.可以理解的是，结合图7至图9，沿转轴111的轴向，轴瓦320的最大长度等于第一棘齿112与第二棘齿121之间的最小距离。
56.需要说明的是，结合图7，第一棘齿112与第二棘齿121之间的最小距离为沿转轴111的轴向同一水平直线上，第一棘齿112的齿顶到第二棘齿121之间的距离。具体地，如图8所示，当套筒200沿第一方向转动，第一棘爪321与第一棘齿112啮合；当套筒200沿第二方向转动，轴瓦320的一端先是抵接第一棘齿112(如图7所示)，轴瓦320脱离第一棘齿112时，轴瓦320的另一端恰好抵接第二棘齿121(如图9所示)，轴瓦320在转动过程中始终有一端与第一棘齿112或第二棘齿121抵接，使得轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间的往复滑动更加平顺，避免轴瓦320在转动过程中与第一棘齿112或第二棘齿121发生撞击，从而降低噪音。
57.可以理解的是，参照图3，沿转轴111的径向，第一棘齿112与第二棘齿121的外径为d，第一棘齿112与第二棘齿121的齿厚为d，d大于或等于0.05d，并且d小于或等于0.1d。需要说明的是，第一棘齿112与第二棘齿121的外径应根据额定载荷的大小进行设置，第一棘齿112与第二棘齿121的齿厚可根据第一棘齿112与第二棘齿121的外径大小进行设置，使第一棘齿112与第二棘齿121在额定载荷范围内具有足够的结构强度，不易发生变形或损坏，以保证第一棘齿112和第二棘齿121能够正常进行工作。
58.可以理解的是，参照图1和图2，沿转轴111的径向，轴瓦320的厚度与第一棘齿112
的齿厚相等。应理解，轴瓦320位于第一棘齿112与第二棘齿121之间，沿转轴111的径向，轴瓦320的外径与第一棘齿112的外径相同，使得轴瓦320的棘爪321与第一棘齿112的接触面积更大，以使棘爪321与第一棘齿112啮合时更加平稳，同理，也使得轴瓦320的棘爪321与第二棘齿121啮合时更加平稳。
59.本领域技术人员可以理解的是，套筒200套设在转轴111的外侧，套筒200的内壁应与第一棘齿112、第二棘齿121的外壁贴合，以保证套筒200转动平稳，轴瓦320的厚度与第一棘齿112的齿厚一致，能够使轴瓦320的内壁抵接转轴111后，轴瓦320的外壁与套筒200的内壁抵接，使得套筒200带动轴瓦320运动过程中，轴瓦320不容易发生晃动，轴瓦320的运动更加平稳。
60.可以理解的是，参照图2，转轴111的端部设置有安装柱113，安装柱113与转轴111的轴线一致，端盖120套设在安装柱113的外侧并固定。应理解，端盖120装配在安装柱113上后，与塔基110固定，形成一体结构，使得轴瓦320的棘爪321与第一棘齿112啮合，或者与第二棘齿121啮合，均能够驱动塔基110转动。
61.可以理解的是，参照图2，转轴111的端面设有销孔114，端盖120设有销轴122，销轴122位于销孔114，以固定端盖120。需要说明的是，销孔114与销轴122易于加工，且拆装方便。
62.本领域技术人员可以理解的是，可对应设置销孔114与销轴122的装配位置，从而实现第一棘齿112与第二棘齿121沿转轴111的周向错开的角度为预设的角度。
63.可选地，安装柱113的外形可设置为方形，端盖120上对应设置方形槽，将安装柱113插装在方形槽中，也可使端盖120与塔基110固定。端盖120与塔基110固定方式在此不做具体的限定。
64.可以理解的是，参照图2，单向离合器还包括有止推片400，止推片400固定连接安装柱113，以沿安装柱113的轴向限定套筒200。应理解，止推片400用于限定套筒200的位置，防止套筒200从转轴111上脱落。可选地，止推片400与安装柱113可以为螺纹连接固定，以利于拆装。
65.可选地，止推片400的一端可抵接端盖120，从而起到沿安装柱113的轴向限定端盖120的作用。
66.可以理解的是，参照图1和图2，导向槽201设置有多个，多个导向槽201沿套筒200的周向均匀布置，滑块300设置有多个，滑块300与导向槽201一一对应。应理解，多个滑块300能够同时作用，减少单个滑块300受到的承载力，以防止单个滑块300在工作过程中受力过大发生变形或断裂，以延长使用寿命；另外，多个滑块300沿套筒200的周向均匀分布，使得套筒200驱动滑块300转动时，套筒200与滑块300之间受力均匀，从而使套筒200和滑块300的转动更加平稳。
67.可选地，滑块300的数量设置为奇数个，可使套筒200与滑块300转动平稳，在此不做具体的限定。优选地，滑块300的数量设置为三个，三个滑块300沿套筒200的周向均匀分布，使得套筒200与滑块300转动更加平稳。
68.本发明第二方面实施例提出二轮车，二轮车包含第一方面实施例的单向离合器。单向离合器包括：棘轮件100，包括塔基110和端盖120，塔基110设置有转轴111以及围绕转轴111的第一棘齿112，转轴111与端盖120固定连接，端盖120设置有朝向第一棘齿112的第
二棘齿121，沿转轴111的周向，第一棘齿112与第二棘齿121为错开布置；套筒200，套设在转轴111的外侧，套筒200设有导向槽201，导向槽201沿套筒200的轴向布置；滑块300，包括相连的导向块310和轴瓦320，轴瓦320的内壁抵接转轴111并且位于第一棘齿112与第二棘齿121之间，轴瓦320的一端设有第一棘爪321，导向块310位于导向槽201中并且能够沿套筒200的轴向滑动；其中，当套筒200沿第一方向转动，第一棘爪321能够啮合于第一棘齿112；当套筒200沿第二方向转动，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，实现脱离。
69.需要说明的是，在本发明中，二轮车只能沿一个方向传递动力，沿另一个方向不能传递动力，即具有单向离合的功能，二轮车可以是自行车，也可以是电动车，或者其它类型的二轮式车辆，在此不做具体的限定。
70.以自行车为例进行说明，相关技术中，自行车由后轮驱动，该后轮由人力蹬脚踏并通过链条进行驱动，为实现单向输出扭矩、反向离合的功能，需要安装单向离合器，使得脚踏正向蹬时，后轮被驱动转动，使自行车正常行驶，脚踏反向蹬时，脚踏上的力不会传递到后轮上使后轮反转，避免自行车后退产生安全隐患。在本发明的一些实施例中，二轮车还包括有后轮(图中未示出)、脚踏(图中未示出)、链条(图中未示出)，链条一端连接脚踏，另一端连接套筒200，塔基110设置有与后轮的轮辋(图中未示出)固定连接的安装部115，脚踏正向蹬时，链条驱动套筒200沿第一方向转动，套筒200带动轴瓦320同向转动，轴瓦320的第一棘爪321与第一棘齿112啮合，轴瓦320带动棘轮件100转动，此时套筒200上的力可传递到棘轮件100上，以驱动后轮正向转动；脚踏反向蹬时，链条驱动套筒200沿第二方向转动，套筒200带动轴瓦320同向转动，轴瓦320一端的第一棘爪321沿第一棘齿112的齿面滑动，直至第一棘爪321脱离第一棘齿112的齿面，套筒200继续转动，轴瓦320的另一端抵接第二棘齿121，此时第二棘齿121能够对轴瓦320施加一个反作用力，该反作用力驱动轴瓦320朝向第一棘齿112所在方向移动，使得套筒200沿第二方向持续转动过程中，轴瓦320在第一棘齿112和第二棘齿121之间往复滑动，轴瓦320无法带动棘轮件100转动，套筒200上的力不会传递到棘轮件100上，使得后轮不会被驱动反转。该过程中，单向离合器无需使用弹簧，结构可靠。
71.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。