行星式超越離合器的製造方法
2023-07-03 22:28:51
行星式超越離合器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種行星式超越離合器，它由外環、內環、行星齒輪、不完全齒輪、擋銷和彈簧等零部件組成。當行星式超越離合器處於同步狀態時，外環和內環同步旋轉，外環與內環之間的力矩傳遞依靠擋銷與不完全齒輪的擠壓以及不完全齒輪的嚙合作用完成，與靠摩擦傳遞力矩的滾柱式超載離合器和楔塊式超越離合器相比，行星式超越離合器可以傳遞更大的力矩。當行星式超越離合器處於超越狀態時，行星齒輪與不完全齒輪脫離嚙合，行星齒輪的表面與不完全齒輪的表面有相對滑動，二者相對滑動時僅需克服彈簧的拉力，因此齒輪接觸壓力小，磨損輕微，使用壽命長。行星式超載離合器結構簡單，零部件數目少，製造容易，成本較低。與傳統的超越離合器相比，行星式超越離合器具有傳遞力矩大、使用壽命長、製造成本低的優點。
【專利說明】行星式超越離合器
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械傳動領域，具體為一種超越離合器。
【背景技術】
[0002]超越離合器在機械工程中的應用十分廣泛，它主要應用於內燃機啟動機、脈動式無級變速器、工程車輛所用的雙渦輪動力換擋變速箱、混合動力汽車的傳動系統，以及需要雙動力驅動或雙速驅動的場合。
[0003]目前廣泛應用的超越離合器主要有滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器兩種類型。由於傳動機理的原因，這兩種類型的超越離合器很難滿足現代工業對機械產品越來越高的要求。
[0004]滾柱式超越離合器由內環、外環、滾柱等主要零部件組成，當內環和外環同步時，滾柱楔緊在內環和外環之間，依靠滾柱與內環和外環之間的摩擦作用傳遞力矩。滾柱與內環和外環都是高副接觸，存在接觸應力大，傳遞扭矩小的缺點。滾柱式超越離合器中的多個滾柱同時參與工作，很難使多個滾柱的動作同步，各個滾柱所受的載荷差異很大，導致部分滾柱早期磨損、壓潰或者塑性變形。滾柱式超越離合器工作時，滾柱與內環、外環、保持架或頂銷之間容易產生磨損，嚴重影響使用壽命。以輪式裝載機的動力換擋變速箱所用超越離合器為例，它的使用壽命一般為2000小時左右，大大低於變速箱內的齒輪的使用壽命。超越離合器是輪式裝載機變速箱中最易出現故障的部件，它已經成為提高輪式裝載機變速箱壽命的瓶頸。
[0005]楔塊式超越離合器由內環、外環、楔塊和隔離環等部件組成。與滾柱式超載離合器相比，楔塊式超越離合器用楔塊取代滾子，承載能力有所提高。但是，楔塊式超越離合器仍然是靠摩擦傳遞內外環之間的力矩，沒有從根本上解決接觸應力大、傳遞力矩小的不足。楔塊式超越離合器磨損後，自動補償能力較差。在超載的情況下，可能有一個或幾個楔塊轉動超過最大的撐線範圍，使內環和外環卡死，當力矩減小後楔塊也不能復位。
[0006]由於傳動機理的約束，滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器很難滿足現代機械工業的需要。在工程機械、航空發動機、自動變速箱等機械設備中，迫切需要能夠傳遞大扭矩、具有長壽命的新型超越離合器。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是克服滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器的不足，提供一種大扭矩、長壽命的新型超越離合器。本發明採用的技術手段如下:改變傳統的超越離合器依靠摩擦作用傳遞力矩的方式，依靠擠壓作用傳遞內環和外環之間的力矩；將力矩傳遞的中間元件由滾柱或楔塊改變為不完全齒輪和擋銷。
[0008]為實現發明目的，本發明的內容為:行星式超載離合器由外環(丨)、內環口)、第一行星齒輪(30、第二行星齒輪(36\第三行星齒輪(3(:\不完全齒輪(彳)、第一擋銷(50、第二擋銷〔510、第三擋銷(5(0和彈簧(6)組成，其特徵在於:外環〔0、內環(2)和不完全齒輪(4)三者的軸線重合，它們只能繞自身的軸線轉動而不能移動；外環(1)和內環(2)都可以作為行星架；當外環(1)為行星架時，三個行星齒輪(3^313(:^不完全齒輪(4)和三個擋銷(5156、5。)都安裝在外環(1)上，三個擋銷(5156、5。)在圓周上均勻分布，三個行星齒輪(3^3130)在圓周上均勻分布；當內環(2)為行星架時，三個行星齒輪不完全齒輪(4)和三個擋銷(5^515(3)都安裝在內環(2)上，三個擋銷(5^515(3)在圓周上均勻分布，三個行星齒輪(3^3130)在圓周上均勻分布；當外環(1)為行星架時，內環(2)的形狀為外齒輪，內環(2)與三個行星齒輪(3^313(0保持常嚙合；當內環(2)為行星架時，外環(1)的形狀為內齒輪，外環(1)與三個行星齒輪(31313(3)保持常嚙合；不完全齒輪
(4)上有三條圓弧槽，三條圓弧槽在圓周上均勻分布分別處於三條圓弧槽內，當不完全齒輪(4)相對行星架轉動時，三個擋銷(5^515(3)分別相對它們所在的圓弧槽滑動，三個擋銷(5^,513,50)將不完全齒輪(4)相對行星架的轉動角度限制在一定的範圍內；彈簧(6)的一端固定在不完全齒輪(4)上，另一端固定在行星架上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1實施例1的同步狀態。
[0010]圖2實施例1的不完全齒輪。
[0011]圖3實施例1的外環。
[0012]圖4實施例1的內環。
[0013]圖5實施例1的超越狀態。
[0014]圖6實施例2的同步狀態。
[0015]圖7實施例2的超越狀態。
【具體實施方式】
[0016]本發明所述的行星式超越離合器可以有兩種結構形式，分別對應於實施例1和實施例2，現以實施例1來說明其【具體實施方式】。
[0017]如圖1所示，行星式超越離合器主要由外環(丨)、內環(21第一行星齒輪00、第二行星齒輪第三行星齒輪〔3(0、不完全齒輪「)、第一擋銷(50、第二擋銷第三擋銷(5(0和彈簧(6)組成。
[0018]外環(丨)、內環(2)和不完全齒輪(4)三者的軸線重合，它們都可以繞其自身的軸線轉動，但不能移動。內環(2)同時充當行星架，第一行星齒輪〔30、第二行星齒輪第三行星齒輪〔3(0、不完全齒輪「)、第一擋銷(50、第二擋銷(56)和第三擋銷(5(0都安裝在內環(2)上。三個行星齒輪(3^313(0在內環(2)的圓周方向均勻分布，它們可以相對內環(2)轉動，但不能相對移動。不完全齒輪(4)可以相對內環(2)轉動，但不能相對內環(2)移動。三個擋銷(5^515(3)在內環(2)的圓周方向均勻分布，它們與內環(2)不能相對運動。彈簧(6)為拉伸彈簧，它的一端固定在內環(2)上，另一端固定在不完全齒輪(4)上。
[0019]圖2為不完全齒輪(4)的結構，不完全齒輪(4)為不完全外齒輪，在圓周方向上均勻分布著三段輪齒和三條圓弧槽。這三條圓弧槽與三個擋銷(53、56、50 )有配合關係，當不完全齒輪(4 )相對內環(2 )轉動時，三條圓弧槽分別與槽內的三個擋銷(53、56、5(3)相對滑動，擋銷和圓弧槽將不完全齒輪(4)相對內環(2 )的轉動限定在一定的角度範圍內。
[0020]圖3為外環(1)的結構，外環(1)的形狀為一個內齒輪，它與三個行星齒輪(3^ 36、3(0保持常嚙合。
[0021]圖4為內環(2)的結構，內環(2)為盤形零件，在內環(2)上有三個擋銷安裝孔
(26)和三個行星齒輪軸的安裝孔〔20，三個擋銷安裝孔(26)和三個行星齒輪軸的安裝孔(20均在圓周方向上均勻分布。內環(2)的中心開有安裝孔和鍵槽，以便於在傳動軸上安裝。
[0022]行星式超越離合器工作時有兩種狀態，同步狀態和超越狀態。外環(1)和內環(2)沒有相對轉動時處於同步狀態；外環(1)和內環(2)有相對轉動時處於超越狀態。行星齒輪有兩種運動，自轉和公轉。行星齒輪相對行星架的轉動為自轉運動，行星齒輪整體隨行星架一起轉動為公轉。行星式超越離合器處於同步狀態時，行星齒輪與行星架相對靜止，沒有自轉運動；行星式超越離合器處於超越狀態時，行星齒輪有自轉運動。
[0023]行星式超越離合器的同步狀態如圖1所示，內環(2)相對外環(1)有順時針方向轉動的趨勢，使三個行星齒輪(3^3130)有逆時針方向自轉的趨勢，三個行星齒輪(3^3130 )使不完全齒輪(4 )相對內環(2 )有順時針方向轉動的趨勢，三個擋銷(5156、5(3)阻止了不完全齒輪(4)相對內環(2)的轉動，從而使內環(2)和外環(1)無法產生相對轉動，內環(2)和外環(1)運動同步，三個行星齒輪(3^3130)沒有自轉。內環(2)傳遞到外環(1)的力矩由三個擋銷不完全齒輪(4)和三個行星齒輪(3^3130)傳遞，能傳遞較大的力矩。行星式超越離合器處於同步狀態時，彈簧(6)的長度最小。
[0024]行星式超越離合器的超越狀態如圖5所示，內環(2)相對外環(1)逆時針方向轉動，使三個行星齒輪(3^313(0順時針方向自轉，三個行星齒輪(3^313(0推動不完全齒輪(4)相對內環(2)逆時針方向轉動，當不完全齒輪(4)轉過一定的角度後，三個行星齒輪與不完全齒輪(4)脫離嚙合，此時彈簧(6)被拉至最長，彈簧(6)的拉力使不完全齒輪(4)的輪齒表面與三個行星齒輪(3^3130)的表面保持接觸，三個行星齒輪(3^3130)的輪齒與不完全齒輪(4)的表面有相對滑動，會產生磨損現象。正確設計彈簧(6)的拉力和齒輪的潤滑條件，可以保證三個行星齒輪(3^3130)與不完全齒輪(4)之間的磨損很小。由於不完全齒輪(4)上的磨損發生三個固定的齒側面，所以不完全齒輪(4)的磨損會比三個行星齒輪(3^3130)的磨損更嚴重一些。由圖5可以看出，不完全齒輪(4)上的每一段輪齒上都有多個齒，即磨損齒被磨掉一部分或整體掉，也不會影響行星式超越離合器的使用。因此，本發明所述的行星式超越離合器具有很長的使用壽命。
[0025]本發明所述的行星式超越離合器的實施例2如圖6所示，實施例2中，外環(1)作為行星架，三個行星齒輪(3^313(:^三個擋銷(5^515(3)和不完全齒輪(4)安裝在外環
(1)上，三個行星齒輪(3^313(0和不完全齒輪(4)都只能相對外環(1)轉動而不能移動，三個擋銷(5^515(3)固定在外環(1)上。外環〔0、內環(2)和不完全齒輪(4)三者的軸線重合，它們可以相對轉動，但不能相對移動。內環(2)的形狀為外齒輪，它與三個行星齒輪(3^313(0保持常嚙合。不完全齒輪(4)為不完全內齒輪，它的圓周方向上均勻地分布著三段輪齒和三條圓弧槽，三個擋銷(5^515(3)分別置於三條圓弧槽內，當不完全齒輪(4)相對外環(1)轉動時，三個擋銷(5^515(3)分別與它們所在的圓弧槽相對滑動，擋銷和圓弧槽將不完全齒輪(4)相對外環(1)轉動角度限定在一定的範圍內。彈簧(6)為拉伸彈簧，它的一端固定在外環(1)上，另一端固定在不完全齒輪(4)上。
[0026]圖6和圖7分別為實施例2的同步狀態和超越狀態，實施例2的工作原理與實施例1的類似，在此不再詳述。
【權利要求】
1.行星式超載離合器由外環(1)、內環(2)、第一行星齒輪(3a)、第二行星齒輪(3b)、第三行星齒輪(3c)、不完全齒輪(4)、第一擋銷(5a)、第二擋銷(5b)、第三擋銷(5c)和彈簧(6)組成，其特徵在於:外環(1)、內環(2)和不完全齒輪(4)三者的軸線重合，它們只能繞自身的軸線轉動而不能移動；外環(1)和內環(2)都可以作為行星架；當外環(1)為行星架時，三個行星齒輪(3a、3b、3c)、不完全齒輪(4)和三個擋銷(5a、5b、5c)都安裝在外環(1)上，三個擋銷(5a、5b、5c)在圓周上均勻分布，三個行星齒輪(3a、3b、3c)在圓周上均勻分布；當內環(2)為行星架時，三個行星齒輪(3a、3b、3c)、不完全齒輪(4)和三個擋銷(5a、5b、5c)都安裝在內環(2)上，三個擋銷(5a、5b、5c)在圓周上均勻分布，三個行星齒輪(3a、3b、3c)在圓周上均勻分布；當外環(1)為行星架時，內環(2)的形狀為外齒輪，內環(2)與三個行星齒輪(3a、3b、3c)保持常嚙合；當內環(2)為行星架時，外環(1)的形狀為內齒輪，外環(1)與三個行星齒輪(3a、3b、3c)保持常嚙合；不完全齒輪(4)上有三條圓弧槽，三條圓弧槽在圓周上均勻分布；三個擋銷(5a、5b、5c)分別處於三條圓弧槽內，當不完全齒輪(4)相對行星架轉動時，三個擋銷(5a、5b、5c)分別相對它們所在的圓弧槽滑動，三個擋銷(5a、5b、5c)將不完全齒輪(4)相對行星架的轉動角度限制在一定的範圍內；彈簧(6)的一端固定在不完全齒輪(4)上，另一端固定在行星架上。
2.根據權利要求1所述的行星式超越離合器，其特徵在於:不完全齒輪(4)上有三段輪齒，三段輪齒在圓周上均勻分布；不完全齒輪(4)的形狀與行星架的選擇有關，當外環(1)為行星架時，不完全齒輪(4)為不完全內齒輪；當內環(2)為行星架時，不完全齒輪(4)的為不完全外齒輪。
3.根據權利要求1所述的行星式超越離合器，其特徵在於:當行星式超越離合器處於同步狀態時，不完全齒輪(4)與三個行星齒輪(3a、3b、3c)保持嚙合；當行星式超越離合器處於超越狀態時，不完全齒輪(4)與三個行星齒輪(3a、3b、3c)脫離嚙合。
4.根據權利要求1所述的行星式超越離合器，其特徵在於:彈簧(6)為拉伸彈簧，當行星式超越離合器處於同步狀態時，彈簧(6)的長度最小；當行星式超越離合器處於超越狀態時，彈簧(6)的長度最大。
【文檔編號】F16D41/06GK104482073SQ201410739242
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】李華, 姚進 申請人:四川大學