單向離合器是由外座圈，內座圈、保持架、楔塊等組成。當內座圈固定時，外座圈逆時針方向轉動楔塊不鎖止，外座圈可自由轉動；當外座圈順時針轉動時，楔塊鎖止，外座圈不能轉動。
保持架的作用是使楔塊總是朝著鎖止外座圈的方向略微傾斜，以加強楔塊的鎖止功能。
基本介紹
- 中文名：單向離合器
- 外文名：One-way clutch
- 組成：外座圈，內座圈、保持架、楔塊
- 分類：滾子式和楔塊式單向離合器
- 作用：保證汽車平穩起步等
運動方式,功能,分類,對變速器換擋特性的影響,單向離合器接觸摩,
運動方式
單向離合器有兩種運動方式：
- 扭矩傳遞或稱接合；
- 空轉或稱超越；
功能
單向離合器具備以下功能：
a 超越離合器
當單向離合器的動力輸出部分（內環或外環）轉速比動力源（外環或內環）還快時，離合器處於解脫狀態， 內外環沒有任何連動關係，此謂單向離合器的單向超越功能。
b 定位離合器
將直線往復運動轉換成旋轉軸的圓周步進運動，此謂單向離合器的分度功能。
c 逆止離合器
將單向離合器用於物料輸送設備（如皮帶輸送機、斗式提升機等），以防止設備在無動力源時倒退或反轉。此謂單向離合器的單向逆止功能。
分類
單向離合器的作用是使某元件只能按一定的方向旋轉，在另一個方向上鎖止。
一般來說，前者使用得更為普遍一些。當然，在自動變速器中，單向離合器的使用還不僅僅局限於執行機構，例如，在液力變矩器的導輪支承處，也採用了單向離合器。
單向離合器俗稱單向軸承，也是僅能單一方向（順時針方向或逆時針方向）傳動的機械傳動基礎件。
當動力源驅動被動元件時只能單一方向傳動，若動力源轉變方向時，（如順時針變為逆時針方向），被動元 件則會自動脫離不產生任何動力傳送的功能。
具體有一下4種類別：
1、逆止器
2、超越離合器
3、定位離合器
4、傳遞扭矩式離合器
對變速器換擋特性的影響
可控型單向離合器（Selectable One-way Clutch，簡稱SOC）是指一類可受控於使能（接合）或失能（超越）模式下的單向離合器．由於滾柱式單向離合器工藝成熟、工作可靠，因此本文試製了一種滾柱式可控單向離合器，主要包括外圈、內圈、滾柱、彈簧、撥爪及帶有控制銷的撥叉環等，實物照片如圖1所示．
圖1 可控單向離合器的兩種工作模式
圖1 可控單向離合器的兩種工作模式由圖1（a）可見，當滾柱被撥爪限制在其運動軌道較寬的位置時，滾柱無法將內圈的扭矩傳遞至外圈，此時內、外圈沒有聯動關係，單向離合器處於失能狀態．由圖1（b）可見，當滾柱撥爪限制時，單向離合器可根據內、外圈的相對旋轉方向自動實現接合或超越，單向離合器處於使能狀態．
研究單向離合器直接接合時產生衝擊的極端工況，構造圖2所示的傳動原型，該傳動原型是由兩個可控型單向離合器和兩對齒輪副組成的兩擋變速器．其中，SOC1，SOC2分別代表兩個可控單向離合器．由圖2可見，SOC1，SOC2的內圈均與輸入軸相連，外圈分別與一擋主動齒輪、二擋主動齒輪相連，一、二擋從動齒輪均與輸出軸相連．
圖2 傳動原型結構示意圖
圖2 傳動原型結構示意圖當該原型機在一擋工作時，SOC1接合，SOC2被控於失能狀態，動力經一擋齒輪副輸出．設此時輸入軸的轉速為v1，一擋傳動比為i1，則輸出軸的轉速v6為：
v6 =v1/i1（1）
由於一、二擋從動齒輪的轉速與輸出軸的轉速相等，且一、二擋齒輪副均為常嚙合齒輪副，則此時二擋主動齒輪的轉速v4可由輸出軸的轉速和二擋傳動比i2計算得到：
v4 =v6×i2 =v1× （i1/i2） （2）
由於i1>i2，故v1>v4，即在一擋工作時，二擋單向離合器內圈的轉速（與輸入軸的轉速相等）高於外圈的轉速（與二擋主動齒輪的轉速相等）．此時，若控制二擋單向離合器進入使能狀態，SOC2將接合，SOC1將超越，動力將會由一擋切換至二擋輸出．當在二擋工作時，設輸入軸的轉速為v′1，則輸出軸轉速v′6為：
v′6 =v′1/i2（3）
此時一擋主動齒輪的轉速v′2為：
v′2 =v′0×i1 =v′1×（i2/i1） （4）
可見SOC1內圈的轉速低於外圈的轉速，因此，SOC1處於超越狀態．此時，若控制SOC2進入失能狀態，動力將無法通過二擋齒輪副傳至負載．此時處於空擋，輸入軸的轉速將快速升高並超過v′2，從而SOC1由超越變為接合，動力將由二擋切換至一擋輸出。
單向離合器接觸摩
多體接觸型單向離合器與常見的滾柱式定向離合器不同， 是通過多個接觸體與外圈和內圈的接觸摩擦， 實現兩軸間定向轉動和動力傳遞的機械裝置， 具有承載性能好、精度高、壽命長等特點， 特別適用於防止逆轉的機械傳動中， 已在汽車、航天等機器傳動中得到套用。隨著汽車等運載機械的快速發展和使用條件的提高， 對這種離合器的設計和使用提出了更高的要求。本文作者依據彈性理論和有限元方法對該離合器摩擦鎖緊特性和摩擦鎖緊中接觸體和內外輪的接觸特性及承載性能進行研究分析， 探討多體接觸型單向離合器的摩擦[及承載特性， 為設計和工程套用提供可靠依據。
如圖3所示的單向離合器是由內部的多個接觸體與內外圈軌道面相接觸形成摩擦鎖緊而進行工作的， 因離合器是靠摩擦體和內外圈的摩擦嚙合來傳遞運動和動力的， 所以接觸面的幾何形狀和接觸狀態對傳動特性有很大的影響。從離合器整體來看， 有n個接觸體， 每個接觸體在傳動過程中都要同時與內外圈接觸， 一般情況下各個接觸體與內外圈的接觸狀態和傳遞的載荷是相同的， 因此可以取任意一接觸副對該離合器的摩擦學和承載接觸特性進行分析。
圖3 多體接觸型單向離合器
圖3 多體接觸型單向離合器摩擦鎖緊分析：
圖4表示離合器的內外圈和接觸體的幾何和力學關係。若設內外圈和接觸體接觸的法線的夾角為α， 內外圈的軌道半徑為R0 和R， 接觸體接觸點的曲率半徑為Rw和R n ，接觸體的接觸點的曲率中心Ow 和On之間的距離為e， 接觸體與外圈和內圈的兩接觸點Cw和Co 的距離為L ， 上下接觸處的楔角為θ， β， 根據所傳遞力矩的平衡條件To =Tw (阻力矩) 和幾何關係有：
圖4 接觸體和內 外圈的關係
圖4 接觸體和內 外圈的關係nFw=To /R =nfwNw (1)
nFo =To/Ro =nfoNo (2)
若給定傳遞力矩To， 既可由方程(1)， (2) 解出兩接觸點的摩擦力Fw 和Fo， 若給出材料的摩擦因數fw ， fo也可求得接觸點的法向壓力Nw和No ， 由此不難得知接觸體與內圈的壓力大於外圈。另外， 由圖2並根據幾何關係有：
cosα=(R2 +R2o -L2 ) /(2RRo ) (3)
sinθ=Ro sinα/L (4)
β =α+θ (5)
