離合齒圈、離合器及洗衣機的製作方法

2023-05-13 09:45:06

本發明屬於家用電器領域，具體地，涉及一種離合齒圈、離合器及洗衣機。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高，洗衣機已是一種較為普遍的家用電器，給人們的生活帶來了很大的便利。其中，洗衣機的洗滌工況和脫水工況之間的轉換裝置多採用齒嚙合式的離合器，尤其是在大容量的洗衣機中。

目前，齒嚙合式的離合器通常含有離合齒圈、上齒盤、下齒盤和離合機構，其中，離合機構用於驅動離合齒圈上下滑移，進而使離合齒圈分別與上齒盤和下齒盤相嚙合以實現洗衣機洗脫功能的轉換。

其中，離合齒圈的軸向兩端形成有離合齒和離合齒槽，兩者的徑向投影均呈矩形狀，且上齒盤和下齒盤均對應地形成有矩形狀的齒和槽。在離合齒圈與上齒盤或下齒盤進行嚙合的過程中，只有當離合齒圈上的矩形狀離合齒與上齒盤或下齒盤中矩形狀的槽完全相對應時，兩者才能順利地進行嚙合。如此，不便於離合齒圈與上齒盤或下齒盤進行嚙合以實現洗衣機洗脫工況的順暢轉換。

技術實現要素：

針對現有技術中的上述不足或缺陷，本發明提供一種離合齒圈、離合器及洗衣機，便於離合齒圈與上齒盤或下齒盤進行嚙合，從而實現洗衣機洗脫工況的順暢轉換。

為實現上述目的，本發明提供了一種離合齒圈，該離合齒圈包括齒圈本體，該齒圈本體的軸向端形成有沿圓周方向等間隔分布的多個離合齒，相鄰的兩個所述離合齒之間形成有離合齒槽，所述離合齒包括齒高依次遞增的多個臺階齒，所述離合齒槽的槽底面與多個所述臺階齒的各自齒頂面形成為連續攀升的水平臺階面。

優選地，構成所述離合齒的多個所述臺階齒沿所述圓周方向依次貼合，相鄰的所述臺階齒頂面之間形成有垂直臺階面。

優選地，所述離合齒以及各個所述臺階齒均形成為扇形齒，所述離合齒槽為扇形槽。

優選地，所述離合齒至少包括第一臺階齒和第二臺階齒，所述第一臺階齒的第一齒頂面、所述第二臺階齒的第二齒頂面和所述離合齒槽的槽底面的高度位置依次遞減。

優選地，沿所述圓周方向，所述第一臺階齒的最小周向寬度不小於1mm且不大於2mm，齒高不小於1.5mm且不大於2.5mm，所述第二臺階齒的周向最小寬度不小於5mm且不大於5mm，齒高不小於1.5mm且不大於3.5mm。

優選地，所述第一臺階齒的扇形角和所述槽底面的扇形角相同且均為所述第二臺階齒的扇形角的一半。

優選地，所述第一臺階齒的扇形角和所述槽底面的扇形角均為2.5°，所述齒圈本體的軸向端的圓周方向等間隔分布有36個所述離合齒。

優選地，所述齒圈本體的軸向頂端形成有上臺肩，軸向底端形成有下臺肩，所述上臺肩和下臺肩的各自軸向端面均形成有所述離合齒，所述上臺肩、所述下臺肩和所述齒圈本體的外徑依次遞減。

本發明還提出一種離合器，所述離合器包括上齒盤、下齒盤和離合齒圈，所述離合齒圈能夠上下移動以分別嚙合所述上齒盤或下齒盤，其中所述上齒盤的嚙合面和所述下齒盤的嚙合面均形成有所述離合齒。

本發明的第三方面還提出一種洗衣機，所述洗衣機包括離合器。

通過上述技術方案，在本發明的離合齒圈中，通過將離合齒設置為含有齒高依次遞增的多個臺階齒，離合齒槽的槽底面與多個臺階齒的各自齒頂面形成為連續攀升的水平臺階面，且離合齒圈通過離合齒和離合齒槽與上齒盤或下齒盤相嚙合，即在上齒盤或下齒盤上相應地形成有與離合齒圈的離合齒和離合齒槽相適配的槽和齒，此時上齒盤或下齒盤上的齒的頂面的周向寬度小於離合齒圈中的離合齒槽的表面開口的周向寬度，這樣，在離合齒圈與上齒盤或下齒盤進行嚙合的過程中，上齒盤或下齒盤上的齒就可以容易地進入離合齒圈內的離合齒槽中，便於離合齒圈與上齒盤或下齒盤進行嚙合，進而實現洗衣機洗脫工況的順暢轉換。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1a至圖1c為現有技術中離合齒圈的結構示意圖；

圖2為現有技術中的離合齒圈與上齒盤或下齒盤的嚙合示意圖；

圖3為現有技術中的離合過程示意圖；

圖4為本發明的第一種優選實施方式的離合齒圈的整體剖視圖；

圖5為圖4的側視圖；

圖6為圖4中的離合齒和離合齒槽的局部立體示意圖；

圖7為圖4中的離合齒和離合齒槽的局部俯視圖；

圖8為圖4中的離合齒圈與上齒盤或下齒盤的嚙合示意圖；

圖9為本發明的第一種優選實施方式的離合齒圈的離合過程示意圖；

圖10為本發明的第二種優選實施方式的離合齒圈的整體剖視圖。

附圖標記說明：

1齒圈本體2花鍵部

3上臺肩4下臺肩

6減重凹槽7離合齒

8離合齒槽9儲油環

10齒盤20離合齒圈

71第一臺階齒72第二臺階齒

301上端面303上臺肩底面

701第一齒頂面702第二齒頂面

801槽底面802'槽齒根寬度

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、頂、底」通常是針對附圖所示的方向而言的或者是針對豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置關係描述用詞。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

目前，洗衣機的洗滌工況和脫水工況之間的轉換裝置主要有兩種，即抱簧離合方式和齒嚙合離合方式。

其中，抱簧離合方式採用棘輪棘爪聯動機構帶動方絲彈簧抱緊和旋鬆傳矩軸套來實現洗脫工況的轉換，一般的，靠剎車帶和單向軸承實現剎車和內桶正反止轉功能。這種摩擦離合方式無法適用於大容量洗衣機，且結構複雜，配合穩定性差，離合工作不可靠，具有傳動力矩小、制動力矩不穩定及離合彈簧易斷裂等問題。而齒嚙合離合方式通過離合機構驅動離合齒圈20上下滑移以實現洗脫工況的轉換，此種轉換方式克服了抱簧離合方式的大多數缺點，適用於大容量高轉矩洗衣機。

在現有的技術中，齒嚙合式的離合器一般包括離合齒圈20、上齒盤、下齒盤和離合機構。其中，在離合齒圈20的軸向兩端設有離合齒7和離合齒槽8，上齒盤和下齒盤上相應地形成有與離合齒圈20的離合齒7和離合齒槽8相適配的槽和齒，通過離合機構驅動離合齒圈20上下滑移，進而使離合齒圈20分別與上齒盤和下齒盤相嚙合以實現洗衣機洗脫功能的轉換。

現今市場上的離合齒圈20種類繁多，但其結構一般都具有如下特徵，參見圖1a至圖1c，即在離合齒圈20的軸向兩端沿圓周方向等間隔分布有多個離合齒7和離合齒槽8(通常為6至24個)，且離合齒7和離合齒槽8的軸向投影均呈扇形狀，離合齒7和離合齒槽8的徑向投影均呈矩形狀(矩形或其變形)。其中，離合齒7和離合齒槽8的徑向投影可參照圖2。

離合齒圈20與齒盤10(即上齒盤或下齒盤)的離合過程，參照圖3，在離合動作開始時，離合齒圈20在離合機構的作用下向齒盤10做軸向移動，同時兩者之間存在相對轉動；直至離合齒圈20與齒盤10接觸，停止軸向移動，兩者之間的相對轉動仍繼續；至離合齒圈20相對於齒盤10轉過一定角度後，離合齒圈20上的離合齒7與齒盤10內的槽完全對應，離合齒圈20上的離合齒槽8也與齒盤10內的齒完全對應，此時嚙合開始；進入嚙合後，離合齒圈20與齒盤10之間的相互轉動停止，軸向移動至兩者完全嚙合，至此離合結束。

在現有的齒嚙合式的離合器中，離合齒圈20的結構設計具有如下缺點：

待離合齒圈20與齒盤10接觸，離合齒圈20與齒盤10之間的相對軸向運動停止，易造成衝擊噪音；

從與齒盤10接觸至嚙合開始，離合齒圈20與齒盤10兩者之間需要相對轉動一定角度，且只有離合齒圈20內的離合齒7與齒盤10中槽完全對應時才能順利地開始嚙合，這樣，會產生嚙合困難及齒端磨損等問題。

待嚙合開始後，離合齒圈20與齒盤10之間的相對轉動停止，易造成衝擊噪音和齒損傷。

在現有的設計中，為防止正反轉時產生衝擊噪音，離合齒圈20上的離合齒7(或離合齒槽8)和齒盤10上相對應的槽(或齒)之間採取較小的間隙配合，這樣不僅對加工精度要求高，而且也不便於離合齒圈20與齒盤10(即上齒盤或下齒盤)進行嚙合。

此外，為了便於離合齒圈20與齒盤10進入嚙合，參照圖2，通常會在離合齒圈20的離合齒7/離合齒槽8上設置倒角201』或倒圓203』，在齒盤10的齒/槽上也相應地設有倒角101』或倒圓103』，將上述倒角或倒圓作為嚙合導入嚙合的特徵，導入特徵越大，嚙合越容易。但當嚙合完成時，在整個齒高上實際起到承載作用的只有重合的垂直直線部分202』、102』，導入特徵101』、201』和根部倒圓特徵(即圖2中的103』和203』)並不能起到承載作用。因此，為了滿足可靠嚙合和可靠定位，需將離合齒7的齒高做的較高，這樣會導致離合齒圈20工作行程變長，進而造成軸向尺寸上的浪費。

有鑑於此，為便於離合齒圈20與上齒盤或下齒盤進行嚙合，降低嚙合難度，參照圖4至圖8，本發明提供了一種離合齒圈20，該離合齒圈20包括齒圈本體1，該齒圈本體1的軸向端形成有沿圓周方向等間隔分布的多個離合齒7，相鄰的兩個離合齒7之間形成有離合齒槽8，且離合齒7包括齒高依次遞增的多個臺階齒，離合齒槽8的槽底面801與多個臺階齒的各自齒頂面形成為連續攀升的水平臺階面。另外，由於離合齒圈20通過離合齒7和離合齒槽8與齒盤10(即上齒盤或下齒盤)相嚙合，因此，在上齒盤或下齒盤上也相應地形成有與離合齒圈20的離合齒7和離合齒槽8相適配的槽和齒，此時上齒盤或下齒盤上的齒的頂面的周向寬度小於離合齒圈20中的離合齒槽8的表面開口的周向寬度。這樣，在離合齒圈20與上齒盤或下齒盤進行嚙合的過程中，上齒盤或下齒盤上的齒就可以容易地進入離合齒圈20內的離合齒槽8中，便於離合齒圈20與上齒盤或下齒盤進行嚙合，進而實現洗衣機洗脫工況的順暢轉換。且本發明的離合齒圈20中，離合齒圈20與上齒盤或下齒盤嚙合容易，因此，也就不需在離合齒圈20的離合齒7/離合齒槽8上設置嚙合導入特徵，在降低了離合齒圈20的軸向高度的同時還提高了嚙合的可靠性。

具體地，離合齒7內含有的多個臺階齒的設置形式可以有多種，可以是構成離合齒7的多個臺階齒沿圓周方向依次貼合(參照圖4和圖6)，也可以是相鄰的臺階齒之間具有齒間間隙，當然還可以是其它的設置形式，在此不再一一贅述。此外，為了提高洗滌工況或脫水工況時離合齒槽8與上齒盤或下齒盤的嚙合穩定性，參照圖4和圖8，在相鄰的臺階齒頂面之間形成有垂直臺階面。

另外，參照圖4至圖8，離合齒7以及各個臺階齒應均形成為扇形齒，離合齒槽8也應為扇形槽，這樣可便於在離合齒圈20上進行生產加工以形成離合齒7及離合齒槽8。其中，離合齒7至少包括第一臺階齒71和第二臺階齒72，第一臺階齒71的第一齒頂面701、第二臺階齒72的第二齒頂面702和離合齒槽8的槽底面801的高度位置依次遞減。

進一步地，參照圖4至圖8，沿圓周方向，第一臺階齒71的最小周向寬度應不小於1mm且不大於2mm，齒高應不小於1.5mm且不大於2.5mm，第二臺階齒72的周向最小寬度應不小於5mm且不大於5mm，齒高應不小於1.5mm且不大於3.5mm。

具體地，參照圖6和圖7，沿著離合齒圈20的圓周方向循環排布著第一齒頂面701、第二齒頂面702和槽底面801，此種結構與現有技術相比，可以在相同的圓周上均布更多的離合齒7。優選地，參照圖4至圖8，第一臺階齒71的扇形角和槽底面801的扇形角相同且均為第二臺階齒72的扇形角的一半。進一步地，第一臺階齒71的扇形角和槽底面801的扇形角均為2.5°，齒圈本體1的軸向端的圓周方向等間隔分布有36個離合齒7，這樣，可在離合齒圈20的圓周上排布36個離合齒7。在現有技術中，離合齒7和離合齒槽8的扇形角相同，即在離合齒7的扇形角為7.5°的情況下，離合齒槽8的扇形角也為7.5°，即在離合齒圈20的圓周上僅可分布24個離合齒7。因此，根據本實施例的離合齒圈20，可在確保離合齒7的齒根厚度(強度)不變的前提下，在周向上均布更多的離合齒7，以增加嚙合範圍，同時也可降低衝擊噪音。

可以理解地，第一臺階齒71、第二臺階齒72及槽底面801的扇形角越大，則在離合齒圈20上分布的離合齒7的數量就越少，則離合齒圈20與上齒盤或下齒盤的嚙合位置點就越少，相應地嚙合時兩者齒間的滑移距離也就越大，使離合齒圈20與上齒盤或下齒盤的嚙合時間增長的同時還增加了兩者齒面的磨損。反之，減小第一臺階齒71、第二臺階齒72及槽底面801的扇形角，雖然能有效減緩上述問題，但也相應地出現了離合齒7的周向寬度變薄的問題，從而減弱了齒根強度。

另外，齒圈本體1的軸向頂端形成有上臺肩3，軸向底端形成有下臺肩4，上臺肩3和下臺肩4的各自軸向端面均形成有離合齒7，且離合齒圈20多通過離合機構作用於上臺肩底面303上，以操縱離合齒圈20上下移動以完成洗脫工況的轉換，因此，為了避免在洗脫工況轉換的過程中離合機構與下臺肩4或齒圈本體1發生幹涉，參照圖4和圖5，上臺肩3、下臺肩4和齒圈本體1的外徑應依次遞減。其中，離合機構可以為槓桿式撥叉或螺旋式撥環。

具體地，參照圖4，在齒圈本體1的中心設有軸向的通孔，該通孔上設有可上下滑移的花鍵部2，且上臺肩3和下臺肩4均為可繞花鍵部2的軸心迴轉的迴轉體。此外，離合齒圈20正轉或反轉動力由驅動機構(如電機)提供，即驅動機構驅動輸出軸旋轉，輸出軸的頂端軸部可軸向滑移地插裝在離合齒圈20中的花鍵部2上。在洗衣機洗脫工況轉換的過程中，離合齒圈20在輸出軸的頂端軸部上下滑移，為獲得足夠的花鍵接觸長度，提高兩者在洗滌工況或脫水工況時運行的可靠性和穩定性，參照圖4，增加花鍵部2的頂端端面的高度，即花鍵部2的頂端端面高出上臺肩3的上端面301。

另外，為提高材料利用率，參照圖4和圖5，在離合齒圈20的頂面設有環形的減重凹槽6。具體地，減重凹槽6可位於花鍵部2與上臺肩3的上端面301之間，用以分割上臺肩3中的離合齒7設置部和花鍵部2。當然，該環形的減重凹槽6還可用於限位安裝離合彈簧。

進一步地，為防止在離合齒圈20高速旋轉時油脂飛濺，參照圖10，在離合齒7的徑向外端面設置儲油環9。

具體地，為確保離合齒圈20上的離合齒7及花鍵部2等的齒輪精度和產品的穩定性以提高產品性能，離合齒圈20應為一體注塑成型件。當然，齒輪精度的提高，也有利於減少離合齒圈20在帶動上齒盤或下齒盤轉動時發出的噪音。

根據本發明的另一方面，還提供一種離合器，該離合器包括上齒盤、下齒盤和離合齒圈20，離合齒圈20能夠上下移動以分別嚙合上齒盤或下齒盤，其中上齒盤的嚙合面和下齒盤的嚙合面均形成有離合齒7。

具體地，離合過程如圖9所示，在離合動作開始時，離合齒圈20在離合機構的作用下向齒盤10(即上齒盤或下齒盤)做軸向移動，同時兩者之間存在相對轉動；直至離合齒圈20與齒盤10接觸，停止軸向移動，兩者之間的相對轉動仍繼續；至離合齒圈20相對於齒盤10轉過一定角度後，兩者的槽和齒相對應，此時嚙合開始；進入嚙合後，離合齒圈20與齒盤10相互轉動和軸向移動，直至兩者完全嚙合，離合結束。

在實際的離合過程中，參照圖8和圖9，由於離合齒圈20上第一臺階齒701的周向寬度遠小於齒盤10上槽的槽齒根寬度802』(即表面開口的軸向寬度)，因此，從齒盤10接觸至嚙合開始所需耗費的時間將大大縮減，甚至很可能在離合的過程中不會出現齒根接觸的情形，可有效降低離合過程中產生的齒面磨損，還有效的降低了嚙合噪音。

根據本發明的第三方面，還提供一種洗衣機，該洗衣機包括離合器。

具體地，參照圖4、圖8和圖9，當洗衣機發出洗滌指令時，離合齒圈20在離合機構的驅動下向上移動，進而使離合齒圈20與上齒盤相嚙合，此時設置在上臺肩3上的離合齒7與上齒盤中相對應的離合齒7處於嚙合狀態，離合彈簧處於壓縮狀態；當洗衣機發出脫水指令時，離合齒圈20在離合機構的作用下下移(即依靠離合齒圈20自身的重力和離合彈簧的復位力的作用下下移)，進而使離合齒圈20的上臺肩3與上齒盤完全脫離，而後下臺肩4上的離合齒7與下齒盤中相對應的離合齒7相嚙合，洗衣機中的內筒與波輪通過傳動系統固定連接，離合器完成洗滌到脫水的工況轉換。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。