嚙合式超越離合器的製造方法
2023-05-11 19:28:21 1
嚙合式超越離合器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種嚙合式超越離合器，它由內環（1）、外環（2）、導軌（3）、齒條（4）、彈簧（5）和行星齒輪（6）等零部件組成。當內環（1）與外環（2）處於同步狀態時，二者之間的力矩由相互嚙合的齒輪傳遞，可傳遞較大力矩；當內環（1）與外環（2）處於超越狀態時，行星齒輪空轉，無滑磨部件。目前廣泛應用的滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器都是依靠摩擦傳遞力矩，具有傳遞力矩小，接觸應力大，使用壽命短的缺點。與傳統的滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器相比，嚙合式超越離合器具有製造成本低、傳遞力矩大，無滑磨元件、使用壽命長等優點，它特別適用於內燃機啟動機、工程機械變速箱，以及其它一些需要雙動力驅動的場合。
【專利說明】嚙合式超越離合器
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械傳動領域，具體涉及一種大扭矩、長壽命的超越離合器。
【背景技術】
[0002]超越離合器作為的一種基礎傳動部件，在機械工程領域內具有十分廣泛的應用。超越離合器主要應用於內燃機啟動機、脈動式無級變速器、裝載機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，按結構形式不同，又分為彈簧頂銷式和保持架式兩種。滾柱與內環和外環都是高副接觸，依靠滾柱與內、外環間的摩擦傳遞力矩，存在接觸應力大，傳遞扭矩小的缺點。此外，滾柱式超越離合器對製造和安裝的要求都很高。為使滾柱受力均勻，同一個超越離合器內的多個滾柱的直徑誤差控制在0.005_以內，在裝配時需要對滾柱進行測量分組；滾柱式超越離合器的內環的形狀複雜，加工比較困難。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,大大低於齒輪傳動的使用壽命,其失效的主要表現形式為:滾柱被壓潰或被磨成腰鼓形、保持架嚴重磨損或破裂、彈簧和頂銷失效、內環磨損嚴重或崩齒。超越離合器是輪式裝載機變速箱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柱，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:改變滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器的依靠摩擦傳遞力矩的方式，用齒輪嚙合傳動代替摩擦傳動，用齒輪齒條機構控制超越離合器的狀態。
[0008]為實現發明目的，本發明採用的技術方案是:嚙合式超越離合器由內環(I)、外環(2)、導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)和行星齒輪(6)等組成，其特徵在於:內環(I)和外環(2)的軸線重合，它們只能作繞自身的軸線旋轉的圓周運動；行星齒輪(6)的分度圓與齒條(4)的分度線相切；內環(I)和外環(2)既可作為行星架，又可作為中心輪，當內環(I)作為行星架時，外環(2)作為中心輪，當內環(I)作為中心輪時,外環(2)的作為行星架；行星齒輪
(6)和導軌(3)都安裝在行星架上；行星齒輪(6)可繞它自身的軸線旋轉，但不能相對行星架移動；導軌(3)固定在行星架上，它與行星架不能相對運動；齒條(4)安裝在導軌(3)上，齒條(4)可以相對導軌(3)作直線運動，相對運動方向與齒條(4)的分度線方向平行；彈簧
(5)為壓縮型彈簧，它的一端與導軌(3)接觸，另一端與齒條(4)接觸，彈簧(5)對齒條(4)的作用力使齒條(4)向行星架的軸線靠近；導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)、行星齒輪(6)的數量都不少於兩個，它們在圓周上均勻分布。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為實施例1的同步狀態。
[0010]圖2為實施例1的超越狀態。
[0011]圖3為實施例2的同步狀態。
[0012]圖4為實施例2的超越狀態。
【具體實施方式】
[0013]本發明所述的嚙合式超越離合器具有兩種結構形式:外環作為行星架為第一種結構，內環作為行星架為第二種結構。第一種結構對應實施例1，第二種結構對應實施例2。現以實施例1為例說明嚙合式超越離合器的【具體實施方式】。
[0014]如圖1所示，嚙合式超越離合器由內環(I)、外環(2)、導軌(3)、齒條(4)、彈簧
(5)、行星齒輪(6)等主要零部件組成。外環(2)作為行星架，導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)、行星齒輪(6)都位於外環(2)上，它們的數量都為3個，在圓周上均勻分布。內環(I)的形狀為一個外齒輪，它與3個行星齒輪(6)都保持常嚙合關係。
[0015]內環(I)和外環(2)的軸線重合，它們只能作繞自身軸線旋轉的圓周運動。導軌(3 )固定在外環(2)上，它與外環(2)之間不能相對運動。齒條(4)安裝在導軌(3)上，它可以相對導軌(3)上作直線運動。導軌(3)將齒條(4)的運動限制在一定的範圍內，並且保證齒條(4)的分度線與行星齒輪(6)的分度圓相切。在齒條(4)的運動範圍內，當齒條(4)離外環(2)的軸線的距離最大時，齒條(4)所處的位置為遠止點；當齒條(4)離外環(2)的軸線的距離最小時，齒條(4)所處的位置為近止點。彈簧(5)為壓縮彈簧，它的一端與導軌(3)接觸，另一端與齒條(4)接觸，在初始狀態下，彈簧(5)將齒條(4)推向近止點位置。行星齒輪(6)不能相對外環(2)移動，但可以繞它自身的軸線轉動。行星齒輪(6)有兩種運動，它繞自身的軸線的旋轉運動為自轉，它隨外環(2)的轉動為公轉。
[0016]如圖1所示，假設內環(I)相對於外環(2)順時針轉動，在內環(I)的帶動下，行星齒輪(6)繞它自身的軸線逆時針轉動，行星齒輪(6)帶動齒條(4)向近止點移動，當齒條(4)到達近止點時，齒條(4)被導軌(3)限制而不能運動，從而使行星齒輪(6)不能自轉，導致內環(I)不能相對外環(2)轉動，使內環(I)和外環(2)以相同的角速度順時針旋轉，行星齒輪(6)只有公轉，沒有自轉。內環(I)和外環(2)的角速度相同時的狀態為嚙合式超越離合器的同步狀態。在同步時，內環(I)傳遞到外環(2)的力矩由齒輪傳遞，齒輪所受載荷為靜載荷，可以傳遞較大的力矩。
[0017]如圖2所示，假設內環(I)相對於外環(2 )逆時針轉動，在內環(I)的帶動下，行星齒輪(6 )繞它自身的軸線順時針轉動，行星齒輪(6 )帶動齒條(4)向遠止點移動，彈簧(5 )被壓縮。當齒條(4)與行星齒輪(6)脫離嚙合時，行星齒輪(6)在內環(I)和外環(2)的作用下空轉，內環(I)與外環(2)互不幹擾，此時處於超越狀態。超越時，行星齒輪(6)的運動既有自轉又有公轉。
[0018]在超越狀態時，由於彈簧(5)將齒條(4)向近止點推動，行星齒輪(6)和齒條(4)會發生碰撞，這種情況是不利的。在超越狀態時，外環(2)通常作旋轉狀態，齒條(4)隨外環(2) —起旋轉，可利用齒條(4)的離心力克服彈簧(5)的彈力，使齒條(4)保持在遠止點，避免行星齒輪(6)與齒條(4)發生接觸，消除二者的碰撞和磨損，從而使嚙合式超越離合器具有很長的使用壽命。
[0019]本發明所述的嚙合式超越離合器特別適用於內燃機的啟動機、工程機械變速箱等場合。以圖1為例說明其應用，將內環(I)與啟動電機相連，外環(2)與內燃機的曲軸相連，在啟動階段，電機帶動內燃機旋轉，嚙合式超載離合器處於同步狀態；當啟動完成後，內燃機自身開始旋轉，外環(2)的轉速大於內環(I)的轉速，嚙合式超載離合器處於超越狀態。在知道內燃機的工作轉速的情況下，正確設計彈簧(5)的彈力和齒條(4)的質量，可使齒條
(4)在離心力的作用下克服彈簧(5)的彈力而處於遠止點位置，避免行星齒輪(6)和齒條
(4)發生碰撞。
[0020]圖3和圖4是本發明所述的嚙合式超越離合器的另外一個實施例，在這個實施例中，內環(I)充當行星架，外環(2)的形狀為內齒輪，圖3為同步狀態，圖4為超越狀態。其工作過程與實施例1的類似，在此不再敘述。
【權利要求】
1.嚙合式超越離合器由內環(I)、外環(2)、導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)和行星齒輪(6)等組成，其特徵在於:內環(I)和外環(2)的軸線重合，它們只能作繞自身的軸線旋轉的圓周運動；行星齒輪(6)的分度圓與齒條(4)的分度線相切；內環(I)和外環(2)既可作為行星架，又可作為中心輪，當內環(I)作為行星架時，外環(2)作為中心輪，當內環(I)作為中心輪時，外環(2)的作為行星架；行星齒輪(6)和導軌(3)都安裝在行星架上；行星齒輪(6)可繞它自身的軸線旋轉，但不能相對行星架移動；導軌(3)固定在行星架上，它與行星架不能相對運動；齒條(4)安裝在導軌(3)上，齒條(4)可以相對導軌(3)作直線運動，相對運動方向與齒條(4)的分度線方向平行；彈簧(5)為壓縮型彈簧，它的一端與導軌(3)接觸，另一端與齒條(4)接觸，彈簧(5)對齒條(4)的作用力使齒條(4)向行星架的軸線靠近?』導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)、行星齒輪(6)的數量都不少於兩個，它們在圓周上均勻分布。
2.根據權利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特徵在於:如果外環(2)作為行星架，內環(I)的形狀為外齒輪，內環(I)與行星齒輪(6)保持常嚙合關係。
3.根據權利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特徵在於:如果內環(I)作為行星架，外環(2)的形狀為內齒輪,外環(2)與行星齒輪(6)保持常嚙合關係。
4.根據權利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特徵在於:當行星齒輪(6)被齒條(4)約束而不能自轉時，內環(I)和外環(2)不能相對運動，嚙合式超越離合器處於同步狀態；當行星齒輪(6)可以自轉時，內環(I)和外環(2)可以產生相對運動，嚙合式超越離合器處於超越狀態。
【文檔編號】F16D41/06GK104358797SQ201410565181
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】李華 申請人:四川大學