專利名稱：步行式的工作機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步行式工作機(jī)的改進(jìn)，所述工作機(jī)包括主動(dòng)輪和用來驅(qū)動(dòng)該主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)源。
背景技術(shù)：
已知的步行式工作機(jī)包括步行式的割草機(jī)。此處的圖23以側(cè)立視圖形式描述這種步行式割草機(jī)的一實(shí)例。一用來割草201的步行式割草機(jī)200包括一發(fā)動(dòng)機(jī)202、一用來將來自發(fā)動(dòng)機(jī)202的驅(qū)動(dòng)力傳到后輪209的離合器208以及用來自發(fā)動(dòng)機(jī)202的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)的刀片203。割草機(jī)200還包括一手柄205、一連接在手柄205上的把手206以及一安裝在手柄205上的離合器桿207。割草機(jī)200的前輪被標(biāo)為210。在用割草機(jī)200割草201的情況下，一操作者204首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)202借此使刀片203旋轉(zhuǎn)。然后操作者204向前轉(zhuǎn)動(dòng)離合器桿207，在此同時(shí)握住把手206借此將離合器208轉(zhuǎn)換到開狀態(tài)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)202的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力經(jīng)過離合器208傳送到后輪209。這允許割草機(jī)200自推進(jìn)或者在割草201的同時(shí)在平地或坡地上行走。
對(duì)于一些應(yīng)用來說，離合器208通常是一能迅速進(jìn)入接合狀態(tài)的便宜、配置簡單的爪式離合器。如果割草機(jī)200采用爪式離合器，前者會(huì)突然迅速地開始運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，后輪208能造成打滑。另外，前輪210也能與刀片203一起突然抬起。后輪208的打滑會(huì)逆向壓平或者要么不規(guī)則地割草201。在開始運(yùn)動(dòng)時(shí)就由于割草機(jī)200很難以此方式操縱以便滿意地割草201，所以爪型離合器不是優(yōu)選的。操作者204操作這種割草機(jī)需要有高度的技巧。
為了解決上述問題，人們可能建議提供一割草機(jī)200，它被安排成以一變化的選定速度行走。由于這種安排，割草機(jī)200能以低速開始運(yùn)動(dòng)。
更詳細(xì)地說，這種安排的割草機(jī)200進(jìn)一步包括一種位于發(fā)動(dòng)機(jī)202和后輪209之間的連續(xù)可變傳送裝置，以及一用來操縱該可變傳送裝置的變速桿。操作者204可用操作變速桿的方法來改變割草機(jī)200的速度。
但增添可變傳送裝置使割草機(jī)價(jià)格昂貴。而且操作者204需要麻煩地操作變速桿以及離合器桿207。
作為替代，該工作機(jī)可采用一帶式滑動(dòng)離合器，它包括主動(dòng)皮帶輪、從動(dòng)皮帶輪以及在皮帶輪上運(yùn)行的皮帶。皮帶的拉力可以改變。這種安排不再需要為割草機(jī)提供昂貴的可變傳送裝置。這種帶式滑動(dòng)離合器被設(shè)計(jì)成進(jìn)入一皮帶在皮帶輪上滑動(dòng)的滑動(dòng)狀態(tài)，因此該割草機(jī)以低速開始運(yùn)動(dòng)。
皮帶內(nèi)的拉力能隨著操作者204施加在離合器桿207上的力的改變而改變。因此操作者204能使該離合器進(jìn)入和退出接合以及改變割草機(jī)的速度。當(dāng)操作者向前轉(zhuǎn)動(dòng)離合器桿207時(shí)也推動(dòng)把手206，于是操作帶式滑動(dòng)離合器，以致于割草機(jī)200在低或高負(fù)荷情況下行走。當(dāng)“工作機(jī)在低負(fù)荷情況下行走”時(shí)，它意味著該工作機(jī)在例如平地上行進(jìn)。而當(dāng)“割草機(jī)200在高負(fù)荷情況下行走”時(shí)，它意味著割草機(jī)200在例如坡地上行進(jìn)。
操作者204必需用大力推動(dòng)離合器桿207以便造成離合器208將最大動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)202傳送到后輪209。因此最好是割草機(jī)200包括一用來增大操作者204施加在離合器桿207上的小力的連桿機(jī)構(gòu)等等，以便完成從發(fā)動(dòng)機(jī)202到后輪209的最大動(dòng)力傳送。
然而，完成最大動(dòng)力傳送所需的力越小，接合離合器208所需的力也越小。因此很可能在桿207上施加甚至很小的力就會(huì)使該離合器進(jìn)入接合狀態(tài)。換句話說，甚至在操作者無意地輕輕接觸離合器桿207時(shí)割草機(jī)200就會(huì)開始運(yùn)動(dòng)。為此，該最小力最好是在等級(jí)上大于一給定值。
為了改變割草機(jī)200的速度，人們可能進(jìn)一步建議為割草機(jī)200安裝一例如在題為“具有一球形摩擦表面的滑動(dòng)離合器”的日本專利特開平No.HEI 3-157520中披露的滑動(dòng)離合器。
該被披露離合器包括一具有凹面的滑動(dòng)板、一施加在滑動(dòng)板凹面上的摩擦板以及一具有凸面以便與摩擦板摩擦接合的壓板。在割草機(jī)200采用該滑動(dòng)離合器之處，當(dāng)該滑動(dòng)離合器接合時(shí)，壓板與摩擦板接合以便借此在兩者間產(chǎn)生摩擦力，致使來自發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力被傳送到后輪。
操作者204用不同等級(jí)的力推動(dòng)離合器桿207來使該滑動(dòng)離合器接合或脫離以及改變割草機(jī)200的速度。操作者204向前轉(zhuǎn)動(dòng)離合器桿207和推動(dòng)把手206以便借此接合該滑動(dòng)離合器，致使割草機(jī)200在低或高負(fù)荷下行走。
該滑動(dòng)離合器在滑動(dòng)狀態(tài)長時(shí)間使用，在所述滑動(dòng)狀態(tài)中摩擦板在壓板上滑動(dòng)。在該離合器開始使用時(shí)摩擦板和壓板之間產(chǎn)生的摩擦力大小必需長時(shí)期保持。
在該離合器開始使用的時(shí)期，摩擦板凹面和壓板凸面提供較大的表面粗糙度。因此該凹面和凸面只以相對(duì)較小的面積相互接觸。然而，對(duì)于已長時(shí)期使用的滑動(dòng)離合器來說，摩擦板和壓板已磨損。其結(jié)果是，磨損的摩擦板和壓板不符需要地沿著其已增大表面相互接觸。更詳細(xì)地說，摩擦板凹面和壓板凸面的接觸面積變大。即便壓板緊靠摩擦板的壓力的等級(jí)不變，與離合器開始使用時(shí)相比，在離合器長時(shí)期使用時(shí)摩擦板和壓板之間的表面壓力變小。因此，在壓板和摩擦板之間產(chǎn)生的小的摩擦力。于是這樣安排的滑動(dòng)離合器就會(huì)不夠適當(dāng)?shù)夭倏v。
為了解決這個(gè)問題，可提高摩擦板和壓板的制造精度以減少表面粗糙度，以致于在該離合器開始使用時(shí)接觸面積變得較大。然而，生產(chǎn)精度高的摩擦板和壓板需要提高生產(chǎn)成本。
由于上述考慮，需要一種便宜的離合器，它能在滑動(dòng)狀態(tài)長期優(yōu)越地使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種步行式的工作機(jī)，它包括一用來將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳送到該機(jī)主動(dòng)輪的離合器，以及一用來接合和脫離該離合器的樞轉(zhuǎn)的把手離合器桿。當(dāng)工作機(jī)在高負(fù)荷情況下行走時(shí)，即使當(dāng)施加在該桿上的推力稍微增加時(shí)，該離合器將一顯著增大的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到主動(dòng)輪上。而當(dāng)工作機(jī)在低負(fù)荷情況下行走時(shí)，不管施加在該桿上的力的變化，該離合器將一基本恒定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到主動(dòng)輪。
本發(fā)明的另一目的是提供一種包括一低成本離合器的步行式工作機(jī)，而且該離合器能在滑動(dòng)狀態(tài)下長時(shí)期使用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的步行式工作機(jī)，工作機(jī)在第一狀態(tài)在高負(fù)荷情況下行進(jìn)，工作機(jī)在第二狀態(tài)在低負(fù)荷情況下行進(jìn)，該工作機(jī)包括(A)一驅(qū)動(dòng)源；(B)主動(dòng)輪；以及(C)一移動(dòng)離合器，它位于驅(qū)動(dòng)源和主動(dòng)輪之間；該移動(dòng)離合器包括(a)一盛有潤滑油的外殼；(b)一具有摩擦表面的主動(dòng)構(gòu)件；以及(c)一具有摩擦表面的從動(dòng)構(gòu)件；該主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件以這樣一方式布置在外殼內(nèi)以便浸在潤滑油之中；主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面被安排成相互接觸以便在兩者之間產(chǎn)生一表面壓強(qiáng)；該表面壓強(qiáng)確定移動(dòng)離合器是否從一主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面不相互接觸的關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)入一從動(dòng)構(gòu)件在主動(dòng)構(gòu)件上滑動(dòng)的滑動(dòng)狀態(tài)；該移動(dòng)離合器提供一在一座標(biāo)系統(tǒng)中表示的特性曲線，該座標(biāo)系統(tǒng)包括一垂直軸線和一水平軸線，垂直軸線表示在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面之間的摩擦系數(shù)，而水平軸表示一參數(shù)，它用潤滑油粘度和從動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于主動(dòng)構(gòu)件每秒旋動(dòng)次數(shù)的乘積除以表面壓強(qiáng)來獲得，特性曲線包括一第一直線和一經(jīng)過一拐點(diǎn)連接到第一直線上的第二直線，該表面壓力這樣確定以致于該拐點(diǎn)與當(dāng)工作機(jī)從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第二狀態(tài)或者相反時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
該表面壓強(qiáng)確定該移動(dòng)離合器是否從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)樵撘苿?dòng)離合器包括潤滑油，油膜就位于主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面之間。
在所描述的多個(gè)本發(fā)明實(shí)施例中，如同下文將要描述的那樣，表面壓強(qiáng)是隨著推動(dòng)該工作機(jī)把手離合器桿的推力改變而改變的。表面壓強(qiáng)的變化又改變膜的厚度。當(dāng)表面壓強(qiáng)小時(shí)，膜的厚度大。加厚的膜使主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面之間的摩擦系數(shù)減小。反之，當(dāng)表面壓強(qiáng)大時(shí)，膜的厚度小。由于膜變薄，摩擦系數(shù)顯著加大。
該特性曲線包括第一直線和第二直線。第一和第二直線通過拐點(diǎn)相互連接。第一直線位于提供具有大表面壓強(qiáng)的小參數(shù)的第一區(qū)，而第二直線位于提供具有小表面壓強(qiáng)的大參數(shù)的第二區(qū)。第一直線比第二直線陡峭。
表面壓強(qiáng)被這樣確定，以致該拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于當(dāng)工作機(jī)從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第二狀態(tài)或者相反時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)。
當(dāng)處于第一狀態(tài)時(shí)，工作機(jī)在該座標(biāo)系統(tǒng)中特性曲線第一直線上任何點(diǎn)處提供參數(shù)。摩擦系數(shù)隨著推力的變化顯著地改變。
從驅(qū)動(dòng)源將一最大驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到主動(dòng)輪需要給把手離合器桿施加一有限的推力。而且，傳送該驅(qū)動(dòng)動(dòng)力只需要較小的推力變化。
當(dāng)處于第二狀態(tài)時(shí)，工作機(jī)在該座標(biāo)系統(tǒng)中特性曲線第二直線上任何點(diǎn)處提供參數(shù)。因此不管施加在把手離合器桿上的推力摩擦系數(shù)基本保持恒定。
當(dāng)工作機(jī)在低負(fù)荷情況行走時(shí)，表面壓強(qiáng)小。不管施加在把手離合器桿上的推力摩擦系數(shù)保持基本不變。也就是說，該離合器將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)源傳送到主動(dòng)輪的能力不受推力微小變化的影響。這樣安排的工作機(jī)能平穩(wěn)地開始行走。
盡管推力大小沒有明顯改變，該離合器將一范圍寬廣的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)源傳送到后輪。
使用該移動(dòng)離合器是有利的，因?yàn)閺尿?qū)動(dòng)源到主動(dòng)輪的最大驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送只需要有限的推力。換句話說，把手離合器桿的操作能在不突然改變推力的情況下完成。這允許操作者減少操縱把手離合器桿的負(fù)擔(dān)。而且，在操作者無意地接觸把手離合器桿時(shí)工作機(jī)不會(huì)開始行走。換句話說，工作機(jī)安排成，以致于只有在操作者故意操縱把手離合器桿時(shí)工作機(jī)才開始行走。
在一種本發(fā)明最佳形式中，拐點(diǎn)處的參數(shù)為5×10-8。
根據(jù)所描述的實(shí)施例，當(dāng)該工作機(jī)在高負(fù)荷情況下行進(jìn)時(shí)，參數(shù)小于5×10-8。這導(dǎo)致在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面之間的摩擦系數(shù)增大。因此，借助于稍微增大推力，就能顯著改善該離合器將驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到主動(dòng)輪的能力。
當(dāng)該工作機(jī)在低負(fù)荷情況下行進(jìn)時(shí)，參數(shù)大于5×10-8。這導(dǎo)致在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面之間的摩擦系數(shù)減小。因此不大可能由于推力的任何變化而影響該離合器將驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到后輪的能力。
這種安排允許該工作機(jī)既在高負(fù)荷又在低負(fù)荷情況下平穩(wěn)地行走。
在本發(fā)明的另一最佳形式中，主動(dòng)構(gòu)件摩擦表面和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面至少之一具有在上面形成的一螺旋狀溝槽和復(fù)數(shù)的直溝槽。而且直溝槽垂直于螺旋狀溝槽延伸。
當(dāng)該離合器長時(shí)間使用時(shí)，該主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件表面能磨損成在其加大的面積上相互接觸。也就是說，長時(shí)間使用該離合器能增大主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的接觸面積。增大的接觸面積提供減小的表面壓強(qiáng)，即使在該離合器已長時(shí)期使用時(shí)從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面與該離合器開始使用時(shí)經(jīng)受相同的壓強(qiáng)時(shí)也是如此。當(dāng)該表面壓強(qiáng)減小時(shí)，潤滑油膜厚度能變大，以便借此減少在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面之間的摩擦系數(shù)。當(dāng)主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件從邊界潤滑狀態(tài)進(jìn)入混合或流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)時(shí)，摩擦系數(shù)會(huì)突然改變。
在后面將詳細(xì)討論，短語“邊界潤滑狀態(tài)”意味著潤滑油膜足夠薄。短語“流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)”意味著潤滑油膜足夠厚。而混合潤滑狀態(tài)是邊界潤滑狀態(tài)和流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)的混合狀態(tài)。在流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面完全保持離開主動(dòng)構(gòu)件表面以便確保潤滑油膜位于兩者之間。
根據(jù)本發(fā)明，潤滑油膜保持較薄。因此主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的摩擦表面不考慮表面壓強(qiáng)而保持邊界潤滑。更詳細(xì)地說，主動(dòng)構(gòu)件摩擦表面和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面至少之一具有螺旋狀溝槽和與螺旋狀溝槽垂直地延伸的復(fù)數(shù)直溝槽。這些溝槽用來排出潤滑油和在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件已磨損摩擦表面之間產(chǎn)生的粉末。油和粉末的排出使保持薄油膜成為可能。
本發(fā)明移動(dòng)離合器只提供邊界潤滑狀態(tài)，因此摩擦系數(shù)保持大值。因此，在離合器開始使用時(shí)主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面之間的摩擦力能長時(shí)期保持。這種安排的離合器能穩(wěn)定地操作很長時(shí)期。另外，在主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件摩擦表面至少之一上形成螺旋狀溝槽和復(fù)數(shù)直溝槽只需較低成本。


下面將參照附圖，用舉例的方法詳細(xì)描述幾個(gè)本發(fā)明最佳實(shí)施例，其中圖1是描述本發(fā)明步行式工作機(jī)的左側(cè)立視圖；圖2是包括本發(fā)明移動(dòng)離合器的該工作機(jī)傳動(dòng)裝置剖視圖；圖3是沿圖2的3-3線剖切的剖視圖；圖4是該移動(dòng)離合器分解圖；圖5是描述如何操作把手離合器桿的視圖；圖6是描述在操作者用手緊扣該把手離合器桿情況下割草的工作機(jī)的視圖；圖7A是一描述如何操作該移動(dòng)離合器的示意圖，而圖7B圖解地顯示在該移動(dòng)離合器凹、凸構(gòu)件之間的摩擦系數(shù)對(duì)該凹、凸構(gòu)件之間表面壓強(qiáng)的依賴關(guān)系。
圖8是該摩擦系數(shù)在不同表面壓強(qiáng)情況下的圖解表示；圖9是描述該把手離合器桿從中間位置樞轉(zhuǎn)到全轉(zhuǎn)動(dòng)位置的視圖；圖10是當(dāng)工作機(jī)采用該移動(dòng)離合器時(shí)(實(shí)心圓和實(shí)線)以及當(dāng)工作機(jī)采用一帶式滑動(dòng)離合器(空心圓和虛線)時(shí)，在推進(jìn)該工作機(jī)不同的行進(jìn)阻力情況下施加在把手離合器桿上的推力的圖解表示。
圖11是在不同運(yùn)行阻力情況下由該帶式滑動(dòng)離合器(空心圓和虛線)和該移動(dòng)離合器(實(shí)心圓和實(shí)線)傳送的驅(qū)動(dòng)力的圖解表示；圖12是在不同行進(jìn)阻力情況下該帶式滑動(dòng)離合器(空心圓和虛線)和該移動(dòng)離合器(實(shí)心圓和實(shí)線)助推比率的圖解表示；圖13是描述本發(fā)明移動(dòng)離合器的一變型的視圖；圖14是圖2移動(dòng)離合器根據(jù)本發(fā)明的另一變型的視圖；圖15是描述把手離合器桿的一種變型的視圖；圖16是描述把手離合器桿另一變型的視圖；圖17A是描述本發(fā)明移動(dòng)離合器又一變型的視圖，而圖17B是沿圖17A的b-b線剖取的剖視圖；圖18A是描述如何操作圖17A和圖17B移動(dòng)離合器的示意圖，而圖18B圖解地顯示在圖17A和圖17B移動(dòng)離合器凹、凸構(gòu)件之間的摩擦系數(shù)對(duì)該凹、凸構(gòu)件之間表面壓強(qiáng)的依賴關(guān)系；圖19A是該移動(dòng)離合器凹、凸部的剖視圖，而圖19B以放大的比例顯示沿著箭頭b方向觀察時(shí)凹部的一段；圖20是在圖17A、17B移動(dòng)離合器和一種不同類型的移動(dòng)離合器開始使用時(shí)(實(shí)心圓，實(shí)心星號(hào)和實(shí)線)以及在這些移動(dòng)離合器長時(shí)間使用后(空心圓，空心星號(hào)和虛線)，在該凹、凸部之間不同表面壓強(qiáng)情況下該凹、凸部之間摩擦系數(shù)的圖解表示；圖21是描述根據(jù)本發(fā)明移動(dòng)離合器又一變型的視圖；圖22A是描述根據(jù)本發(fā)明移動(dòng)離合器又一變型的視圖；圖22B為圖22A移動(dòng)離合器凹部的前立視圖；以及圖23是描述一種傳統(tǒng)步行式工作機(jī)的視圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，一例如割草機(jī)的步行式工作機(jī)10包括一機(jī)身11，它具有一對(duì)定位在前部的左、右前輪12、12(僅示出左輪)。機(jī)身11還具有一對(duì)定位在后部的左、右后輪13、13(主動(dòng)輪)。在機(jī)身11上部裝有一發(fā)動(dòng)機(jī)14。在機(jī)身11中部下方定位一用來割草82(見圖6)的刀片16。機(jī)身11還包括一個(gè)定位在后部內(nèi)側(cè)的傳動(dòng)裝置20。機(jī)身11還包括一對(duì)從此處向后伸出的左、右手柄50L，50R。機(jī)身11借助于這些手柄50L，50R進(jìn)行操作。
發(fā)動(dòng)機(jī)14是用來驅(qū)動(dòng)后輪13、13和刀片16的驅(qū)動(dòng)源。更詳細(xì)地說，發(fā)動(dòng)機(jī)14包括一向下伸出的輸出軸15。該輸出軸15經(jīng)過一工作轉(zhuǎn)換離合器42連接到刀片16上。輸出軸15還通過一傳動(dòng)構(gòu)件(一主動(dòng)皮帶輪17a、一從動(dòng)皮帶輪17b以及一皮帶18)連接到一輸入軸21上。
傳動(dòng)裝置20安裝在一包括發(fā)動(dòng)機(jī)14和后輪13、13的動(dòng)力傳送系統(tǒng)41中。離合器42處于關(guān)閉狀態(tài)(非接合狀態(tài))時(shí)將一制動(dòng)裝置施加在刀片16上。
在該工作機(jī)10的左手柄50L的后端附近設(shè)置一桿25，它用來控制安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)14上的一節(jié)流閥。左、右手柄50L、50R具有一工作轉(zhuǎn)換桿60和一通過一支承軸54安裝在其后端的把手離合器桿70。這些桿60、70布置成沿工作機(jī)10的前后方向樞轉(zhuǎn)。
桿60具有一與其連接的鋼絲繩66。離合器42由鋼絲繩66接合或脫離。也就是說，在處于開啟狀態(tài)(接合狀態(tài))時(shí)，離合器42將驅(qū)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到刀片16，借此驅(qū)動(dòng)刀片16。另一方向，在離合器4 2處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)14到刀片16的驅(qū)動(dòng)力傳送被切斷。更詳細(xì)地說，當(dāng)一操作者的手保持離開桿60時(shí)，也就是說不拉動(dòng)鋼絲繩66時(shí)，離合器42保持在關(guān)閉狀態(tài)，刀片16制動(dòng)。當(dāng)操作者利用桿60拉動(dòng)鋼絲繩66時(shí)，離合器42進(jìn)入開啟狀態(tài)，借此將驅(qū)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到刀片16。
把手離合器桿70不僅用作操作者握緊以便操作機(jī)身11的把手，而且用作操縱一個(gè)后文將討論的移動(dòng)離合器30的桿。離合器30具有一連接在此處的鋼絲繩36。該離合器30利用桿70來接合或脫離。也就是說，在處于接合狀態(tài)(開啟狀態(tài))時(shí)，離合器30將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到后輪13、13，借此驅(qū)動(dòng)后輪13、13。另一方面，在離合器30處于脫離狀態(tài)(關(guān)閉狀態(tài))時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)14到后輪13、13的驅(qū)動(dòng)力傳送被切斷。更詳細(xì)地說，在操作者的手保持離開桿70，也就是說不拉動(dòng)鋼絲繩36時(shí)，離合器30處于脫離狀態(tài)。而在利用桿70拉動(dòng)鋼絲繩36時(shí)，離合器30進(jìn)入接合狀態(tài)，借此將驅(qū)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到后輪13、13。
如上所述，開動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)14能使后輪13、13和刀片16旋轉(zhuǎn)。于是前輪12、12也開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這造成工作機(jī)10在割草82的同時(shí)行走。此時(shí)，操作者在工作機(jī)10后面步行，緊握和推動(dòng)桿60、70。工作機(jī)10還包括一用來存放被割下的草的袋26。
參見圖2，此圖顯示出包括移動(dòng)離合器30的傳動(dòng)裝置20。
裝置20包括輸入軸21，它具有安裝在其一端的從動(dòng)皮帶輪17b。輸入軸21具有一安裝于此的主動(dòng)錐齒輪22a。該齒輪22a具有較小直徑。一大直徑從動(dòng)錐齒輪22b(一主動(dòng)構(gòu)件)與齒輪22a嚙合。齒輪22b可旋轉(zhuǎn)地安裝在一從工作機(jī)10橫向延伸的輸出軸23上。如同下文所述，離合器30布置成來將驅(qū)動(dòng)力由從動(dòng)錐齒輪22b傳送到輸出軸23，或者切斷該驅(qū)動(dòng)力的傳送。齒輪22a、22b被容納在一個(gè)外殼24中。
在外殼24內(nèi)，輸入軸21可以轉(zhuǎn)動(dòng)但不可軸向運(yùn)動(dòng)。輸出軸23也是如此。輸出軸23是后輪13、13的軸。當(dāng)從齒輪22b提供驅(qū)動(dòng)力時(shí)，輸出軸23將驅(qū)動(dòng)力傳送到后輪13、13上。
移動(dòng)離合器30是一包括一主動(dòng)構(gòu)件和一從動(dòng)構(gòu)件的摩擦離合器。當(dāng)離合器30處于接合狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力在主動(dòng)構(gòu)件和從動(dòng)構(gòu)件間產(chǎn)生的摩擦力作用下被傳送到輸出軸23上。在所描述的實(shí)施例中，離合器30是一圓錐形離合器。
外殼24盛有潤滑油Ju。離合器30包括具有一錐形凹部38(一摩擦表面)的錐齒輪22b以及具有一錐形凸部39(一摩擦表面)的離合器撥叉32(一從動(dòng)構(gòu)件)。錐齒輪32和離合器撥叉32以這樣一方法布置在外殼24內(nèi)以便浸在油Ju之中。當(dāng)離合器30處于接合狀態(tài)時(shí)，凸部39的表面布置成與凹部38的一表面進(jìn)入接合狀態(tài)。離合器30還能用于下文將要討論的一滑動(dòng)狀態(tài)。離合器30是否從脫離狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該滑動(dòng)狀態(tài)取決于在該凹、凸部38、39表面之間產(chǎn)生的表面壓強(qiáng)。離合器30位于發(fā)動(dòng)機(jī)14和后輪13、13之間。在此使用的短語“在該凹、凸部38、39表面之間產(chǎn)生的表面壓強(qiáng)”被認(rèn)為是保持相互接觸的凹、凸部38、39之一施加在另一個(gè)上的壓強(qiáng)。
錐形凹部38在錐齒輪22b的轂37的一端部處形成。離合器撥叉32以這樣一種方式安裝在輸出軸23上以便相對(duì)于后者不能轉(zhuǎn)動(dòng)但能滑動(dòng)。離合器撥叉32具有在其鄰近凹表面38的一端部處形成的錐形凸部39。該離合器撥叉32具有一沿周向形成的環(huán)形凹槽部分或者說凹陷部分32a。一撥叉挪動(dòng)構(gòu)件33具有一對(duì)安裝在凹陷部分32a內(nèi)的爪33a、33a。還提供一撥叉防轉(zhuǎn)構(gòu)件31，它用來防止離合器撥叉32相對(duì)于輸出軸23轉(zhuǎn)動(dòng)。潤滑油Ju可具有任何高度，只要凹、凸部38，39局部放置在該高度下方即可。
轉(zhuǎn)向圖3，撥叉挪動(dòng)構(gòu)件33以這樣一種方式安裝在外殼24內(nèi)，以便沿著一與此圖垂直的方向樞轉(zhuǎn)。
更詳細(xì)地說，撥叉挪動(dòng)構(gòu)件33布置成圍繞一根支承軸34樞轉(zhuǎn)。而支承軸34可旋轉(zhuǎn)地安裝在外殼34內(nèi)。支承軸34具有一固定在其一端的離合器桿35。該離合器桿35的一端連接到鋼絲繩36的鋼絲端部36a上。
在圖4中，顯示出在該凹部38表面上沿圓周形成的復(fù)數(shù)直溝槽38a。溝槽38a以給定的間隔分開。當(dāng)離合器30處于凸部39在凹部38上滑動(dòng)或者說溜過的滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該凹、凸部38、39表面相互磨損，由此在兩者間產(chǎn)生粉末。此時(shí)，形成相應(yīng)溝槽38a的邊緣刮去粉末。然后粉末從溝槽38a排出。溝槽38a穿過該凹部38表面延伸，并且沿前立視方向觀察具有半圓形或者U形輪廓。溝槽38a可按不同間距分開，并具有用于上述功能的變化的寬度、尺寸和任何橫截面輪廓。該凹部38表面也可沒有溝槽38a。
回到圖2和圖3，在這些圖中離合器30顯示為正處于錐齒輪22b不接觸離合器撥叉32的脫離狀態(tài)。
當(dāng)鋼絲繩36被拉動(dòng)時(shí)，造成撥叉挪動(dòng)構(gòu)件33朝從動(dòng)錐齒輪22b(沿著一圖3平面的向下向外方向)樞轉(zhuǎn)。因此，撥叉挪動(dòng)構(gòu)件33的爪33a、33a也移位從而造成離合器撥叉32朝錐齒輪22b滑動(dòng)。
離合器撥叉32朝錐齒輪22b的滑動(dòng)使凸部39與凹部38接觸。更詳細(xì)地說，該凹、凸部38、39表面相互接觸，借此在兩者之間產(chǎn)生摩擦，以致于離合器30將驅(qū)動(dòng)力傳送到輸出軸23。
拉動(dòng)鋼絲繩36的拉力隨著一推動(dòng)把手離合器桿70的推力變化而變化。因此使滑動(dòng)離合器撥叉32與錐齒輪22b接觸的力也是變化的。其結(jié)果是，在該凸部39表面和該凹部38表面之間產(chǎn)生的表面壓強(qiáng)有變化。因此，在該凹、凸部38、39表面之間產(chǎn)生的摩擦力也有變化。由于這種布置，離合器30能從脫離狀態(tài)經(jīng)過滑動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成接合狀態(tài)。
至于圖5，工作轉(zhuǎn)換桿60表示為正向前轉(zhuǎn)成鄰靠把手離合器桿70的狀態(tài)。桿60鄰靠在桿70上拉動(dòng)鋼絲繩66。于是工作轉(zhuǎn)換離合器42進(jìn)入開啟狀態(tài)，借此將發(fā)動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到刀片16。因此刀片16被驅(qū)動(dòng)進(jìn)行割草。復(fù)位彈簧69產(chǎn)生一力，把手離合器桿70借助此力保持在中間位置，如圖5所示。
當(dāng)操作者用他/她的手80向前推動(dòng)桿60、70時(shí)，包括一水平向前力F1和一垂直向下力F2的合力F沿著一用箭頭標(biāo)出的方向施加到桿70上。力F1起到水平推動(dòng)桿70的作用，而力F2是由于手的重量。
合力F的方向與桿70圍繞支承軸54向前樞轉(zhuǎn)的方向基本相同。因此，借助于力F1推動(dòng)桿70有效地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)桿70變?yōu)榭赡堋８敿?xì)地說，鋼絲繩由桿70的一定量樞轉(zhuǎn)動(dòng)來拉動(dòng)。換句話說，拉動(dòng)鋼絲繩36的量的變化取決于力F1。
工作轉(zhuǎn)換桿60布置成圍繞支承軸54與把手離合器桿70一起樞轉(zhuǎn)。
在凹部38和凸部39之間的表面壓強(qiáng)是變化的，這取決于用來拉動(dòng)鋼絲繩36的拉力。如果該拉力小，離合器30就進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)。而當(dāng)離合器30進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該工作機(jī)開始以低速度行走。
至于圖6，如上文指出，由于離合器30保持在滑動(dòng)狀態(tài)，工作機(jī)10開始慢速行走。因此，操作者能開始平穩(wěn)地推進(jìn)工作機(jī)10，其結(jié)果是草82被割得較好。
操作者的手80以水平向前力F1進(jìn)一步向前推動(dòng)桿60、70。力F1指向工作機(jī)10的推進(jìn)方向。這是十分有利的，因?yàn)椴僮髡吣懿黄＞氲夭僮餍羞M(jìn)的工作機(jī)10執(zhí)行割草作業(yè)。
當(dāng)操作者向前推動(dòng)把手離合器桿70到使離合器30進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)的這樣一種程度時(shí)，工作機(jī)10開始行走。在此之后，操作者可在工作機(jī)10后步行，方便地操作它。
在轉(zhuǎn)向或拉回工作機(jī)10的情況下，操作者停止在桿60、70上施加力F1。于是復(fù)位彈簧69迫使桿60、70轉(zhuǎn)回到它們?nèi)鐖D1所示的中間位置。因此，離合器30進(jìn)入脫離狀態(tài)，借此不再將發(fā)動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力供應(yīng)給后輪13、13。
這使操作者能在緊握桿60、70的同時(shí)轉(zhuǎn)向或拉回工作機(jī)10。
離合器30從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到后輪13、13的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力相應(yīng)于施加在把手離合器桿70上的向前力F1。因此工作機(jī)10由操作者產(chǎn)生的較小力F1推進(jìn)，而大驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14經(jīng)過離合器30傳送到后輪13、13。換句話說，工作機(jī)10能借助于該驅(qū)動(dòng)動(dòng)力而推進(jìn)。
工作機(jī)10是容易操縱的，這是因?yàn)樵谕七M(jìn)工作機(jī)10的情況下操作者只需按照慣例用手推動(dòng)把手離合器桿70。
如圖7A所示，離合器30包括錐形凹部38和錐形凸部39。離合器30是否從脫離狀態(tài)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)狀態(tài)取決于在凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)。一由潤滑油Ju形成的膜位于該凹、凸部38、39表面之間。由凸部39施加在凹部38表面上的表面壓強(qiáng)隨著一壓力W而變化，凸部39就以壓力W壓靠在凹部38表面上。該表面壓強(qiáng)P的變化改變膜的厚度t。表面壓強(qiáng)P和厚度t之間的關(guān)系如附表1所示。
表1

從上表1可明顯地看出，當(dāng)表面壓強(qiáng)P小時(shí)，膜的厚度t大。大厚度t在該凹、凸部38、39表面之間提供減小的摩擦系數(shù)μ。另一方面，當(dāng)表面壓強(qiáng)P大時(shí)，厚度t變小。小厚度t提供增大的摩擦系數(shù)μ。
離合器30的特征能用一由參考特性(η×N)/P表示的參數(shù)來評(píng)價(jià)，此處P是表面壓強(qiáng)(帕)，η是潤滑油Ju的粘度(帕.秒)，而N是在凸部39和凹部38之間的每秒轉(zhuǎn)數(shù)差。換句話說，N是在離合器30處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)凸部39相對(duì)于凹部38每秒轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)(1/秒)。參數(shù)(η×N)/P是無量綱的。由于η×N保持恒定，在表面壓強(qiáng)P小時(shí)，參數(shù)大，而在表面壓強(qiáng)P大時(shí)，參數(shù)(η×N)/P小。
當(dāng)參數(shù)(η×N)/P大時(shí)，摩擦系數(shù)μ小，而在參數(shù)(η×N)/P小時(shí)摩擦系數(shù)μ大。
圖7B圖解地顯示表1中指出的在摩擦系數(shù)和參數(shù)(η×N)/P之間的關(guān)系。圖7B提供一座標(biāo)系統(tǒng)，它包括一顯示參數(shù)(η×N)/P的水平軸線和一顯示與參數(shù)(η×N)/P相應(yīng)的摩擦系數(shù)μ的垂直軸線。在該座標(biāo)系統(tǒng)中，摩擦系數(shù)μ和參數(shù)(η×N)/P之間的關(guān)系表現(xiàn)為一包含兩段負(fù)斜率直線的線圖，這將參照?qǐng)D8進(jìn)行詳細(xì)討論。
圖8是建立在從一實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的線圖，在該實(shí)驗(yàn)中摩擦系數(shù)μ是在不同參數(shù)情況下測得的。
從圖8可見，離合器30提供一在一座標(biāo)系統(tǒng)中顯示的特性曲線，該座標(biāo)系統(tǒng)包括一顯示參數(shù)(η×N)/P的水平軸線和一顯示摩擦系數(shù)μ的垂直軸線。該離合器30特性曲線被稱作“斯氏曲線”(Stribeckcurve)。
由于潤滑油粘度η和轉(zhuǎn)數(shù)差N的變化比表面壓強(qiáng)小得多，乘積η×N認(rèn)為是恒定的。所以，參數(shù)(η×N)/P與表面壓強(qiáng)P成反比例。
圖8的斯氏曲線提供三種狀態(tài)(1)邊界潤滑狀態(tài)，在此處表面壓強(qiáng)大，借此使參數(shù)(η×N)/P變小和使位于凹、凸部38、39之間的潤滑油膜變薄，因此摩擦系數(shù)μ大；(2)混合潤滑狀態(tài)，在此處隨著表面壓強(qiáng)P減小，參數(shù)(η×N)/P增大，潤滑油膜變厚，因此摩擦系數(shù)μ減??；(3)流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，在此處隨著表面壓強(qiáng)P的進(jìn)一步減小，參數(shù)(η×N)/P進(jìn)一步增大，而且潤滑油膜變得足夠厚，因此摩擦系數(shù)μ小。
混合狀態(tài)是邊界潤滑狀態(tài)和流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)的混合狀態(tài)。在流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，凸部39的表面完全保持與凹部38表面脫離，以便確保潤滑油膜位于兩者之間。
如圖8所示的斯氏曲線近似于建立在一些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的兩條直線，這些數(shù)據(jù)是從在下述條件下在離合器30上完成的實(shí)驗(yàn)獲取的錐形凹、凸部38、39的平均直徑40(mm)錐形凹、凸部38、39的長度L1、L2(見圖4)7(mm)錐形凹、凸部38、39表面的傾斜角12(度)錐形凹、凸部38、39表面的表面粗糙度0.1至1.0(μm)凹部38所用材料鋁青銅鑄件凸部39所用材料燒結(jié)的鐵基金屬潤滑油發(fā)動(dòng)機(jī)油潤滑油粘度η0.055(帕.秒)在凸部39和凹部38之間的每秒轉(zhuǎn)數(shù)差N1.7至5.0(1/秒)凹、凸部38、39表面間的表面壓強(qiáng)P5×106至70×106(帕)圖8的斯氏曲線近似于兩條直線，也就是說，第一和第二直線C1、C2。第一直線C1和第二直線C2在一拐點(diǎn)Cp處相遇。第一直線C1比第二直線C2斜度大。在點(diǎn)Cp處，參數(shù)(η×N)/P為5×10-8，摩擦系數(shù)μ為0.07。陡峭的第一直線C1處于一第一區(qū)A中，該區(qū)中任何點(diǎn)的參數(shù)(η×N)/P小于5×10-8以便借此提供邊界潤滑狀態(tài)。徐緩傾斜的第二直線C2處于一第二區(qū)B中，該區(qū)中任何點(diǎn)的參數(shù)(η×N)/P大于5×10-8以便借此提供混合潤滑狀態(tài)或流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)。
從該圖可見，在拐點(diǎn)Cp處，具有小于5×10-8的參數(shù)(η×N)/P的第一直線C1與具有大于5×10-8的參數(shù)(η×N)/P的第二直線C2相遇。
上文討論的斯氏曲線相應(yīng)于把手離合器桿樞轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍。更詳細(xì)地說，拐點(diǎn)Cp相應(yīng)于當(dāng)工作機(jī)10在高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)(第一狀態(tài))和低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)(第二狀態(tài))之間轉(zhuǎn)換時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)，下文將詳細(xì)討論。在此使用的短語“高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)”意味著工作機(jī)10在高負(fù)荷情況下行進(jìn)的一狀態(tài)。同樣，在此使用的短語“低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)”意味著工作機(jī)10在低負(fù)荷情況下行進(jìn)的一狀態(tài)。
當(dāng)工作機(jī)10在高負(fù)荷情況下行進(jìn)時(shí)，參數(shù)(η×N)/P小于5×10-8。在另一方面，當(dāng)工作機(jī)10在低負(fù)荷情況下行進(jìn)時(shí)，參數(shù)(η×N)/P大于5×10-8。
由于工作機(jī)10在高負(fù)荷行進(jìn)情況下參數(shù)(η×N)/P小于5×10-8，在凹、凸部表面之間的摩擦系數(shù)大。因此應(yīng)該指出，在推動(dòng)把手離合器桿70的小等級(jí)推力甚至微小地增加時(shí)，將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳送到后輪13、13的離合器30傳送能力也有明顯的改善。
由于工作機(jī)10在低負(fù)荷運(yùn)行情況下參數(shù)(η×N)/P大于5×10-8，在凹、凸表面之間的摩擦系數(shù)小。因此離合器30的傳送能力基本保持不變而且不受推力微小改變的影響。
如果拐點(diǎn)Cp小于5×10-8，凹、凸部38、39表面間摩擦系數(shù)小的第二直線C2會(huì)加長。這意味著離合器30的傳送能力即使在需要工作機(jī)10在高負(fù)荷情況下行進(jìn)時(shí)也沒有得到改善。因此，離合器不符要求地未能將相應(yīng)于推動(dòng)把手桿的推力的所需驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳送到后輪13、13。
如果拐點(diǎn)Cp大于5×10-8，第一直線C1會(huì)加長，而且摩擦系數(shù)相應(yīng)于推力的改變而顯著改變。也就是說，離合器30的傳送能力相應(yīng)于推力的任何改變而不符要求地顯著改變。由于這種安排，工作機(jī)的行走十分不平穩(wěn)。
根據(jù)本發(fā)明，拐點(diǎn)Cp處的參數(shù)為5×10-8。這是十分有利的，因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)10不僅在高負(fù)荷而且在低負(fù)荷情況下均能平穩(wěn)地行走。
參見圖9，在此圖中把手離合器桿70正圍繞支承軸54樞轉(zhuǎn)。
在把手離合器桿70處于中間位置Q1情況下，離合器30處于脫離狀態(tài)。工作機(jī)10不行走。當(dāng)以向前方向的推力向前推動(dòng)時(shí)，把手離合器桿70圍繞支承軸54向前樞轉(zhuǎn)到一個(gè)完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2。
在桿70樞轉(zhuǎn)到完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2情況下，離合器30進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)。
操作者調(diào)節(jié)他/她施加在處于位置Q2的桿70上的推力。如上所述，拉動(dòng)鋼絲繩36的拉力隨著作用在桿70上的推力變化而變化。該拉力的變化改變?cè)诎?、凸?8、39表面之間的表面壓強(qiáng)。應(yīng)該注意，在凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)是隨著施加在處于完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的桿70上的推力改變而改變的。當(dāng)推力小時(shí)，該表面壓強(qiáng)也小。當(dāng)推力變大時(shí)，該表面壓強(qiáng)也變大。
在工作機(jī)10在低負(fù)荷情況下行走例如在平地上行進(jìn)時(shí)，操作者推動(dòng)處于完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的把手離合器桿70的推力是小的。因此在錐形凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)也小。更詳細(xì)地說，當(dāng)工作機(jī)10在平地上行走時(shí)，該表面壓強(qiáng)設(shè)置成參數(shù)(η×N)/P變得大于5×10-8，借此使摩擦系數(shù)變小，如圖8所示。
從圖8可見，處于參數(shù)(η×N)/P大于5×10-8的第二區(qū)B的斯氏曲線的第二直線C2是徐緩地傾斜的。因此，即使在推動(dòng)桿70的推力顯著改變時(shí)，離合器30的傳送能力也基本不變。換句話說，離合器30的傳送能力隨推力的微小變化而改變是不大可能的。因此工作機(jī)10的平穩(wěn)行走能夠?qū)崿F(xiàn)。
在工作機(jī)10在高負(fù)荷情況下行走例如在坡地上行進(jìn)時(shí)，操作者推動(dòng)處于完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的把手離合器桿70的推力是大的。因此在錐形凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)也變大。更詳細(xì)地說，當(dāng)工作機(jī)10在坡地上行走時(shí)，該表面壓強(qiáng)設(shè)置成參數(shù)(η×N)/P變得小于5×10-8，借此使摩擦系數(shù)變大，如圖8所示。
處于參數(shù)(η×N)/P小于5×10-8的第一區(qū)A的斯氏曲線的第一直線是陡峭地傾斜的。因此，即使在推動(dòng)桿70的推力稍微改變時(shí)，離合器30的傳送能力也會(huì)明顯改善或者說減少。
在錐形凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)這樣地確定，以致于拐點(diǎn)Cp與在工作機(jī)10行走的行進(jìn)負(fù)荷(Kgf)從高負(fù)荷轉(zhuǎn)換成低負(fù)荷或者相反時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。此處所用的術(shù)語“行進(jìn)負(fù)荷”意味著正在行走的工作機(jī)受到的負(fù)荷或者說阻力。
也就是說，操作者確定他/她的推動(dòng)處于完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的把手離合器桿70的推力，以致于拐點(diǎn)Cp與當(dāng)工作機(jī)10在低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)和高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
在處于位置Q2的桿70上的推力用于(1)控制處于滑動(dòng)狀態(tài)的離合器30；(2)在離合器30通過桿70進(jìn)入工作時(shí)產(chǎn)生一機(jī)械損耗；以及(3)克服由復(fù)位彈簧69施加的力。所述機(jī)械損耗和由復(fù)位彈簧施加的力相對(duì)較小。
參見圖10至圖12，這幾張解地顯示離合器30是如何優(yōu)于一種帶式滑動(dòng)離合器的。該帶式滑動(dòng)離合器包括一主動(dòng)皮帶輪、一從動(dòng)皮帶輪以及一在主動(dòng)、從動(dòng)皮帶輪上運(yùn)轉(zhuǎn)的帶。
曾經(jīng)提供過一種不同類型的工作機(jī)。這種工作機(jī)與工作機(jī)10的區(qū)別在于使用帶式滑動(dòng)離合器而不是離合器30。帶的張力隨著推動(dòng)把手離合器桿70的推力變化而變化。
本發(fā)明離合器30和該帶式滑動(dòng)離合器在相同條件下使用。
在圖10中提供一具有一水平軸線和一垂直軸線的座標(biāo)系統(tǒng)，其中水平軸線顯示施加于正在行走的工作機(jī)10的行進(jìn)阻力(即行進(jìn)負(fù)荷)(Kgf)，而垂直軸線顯示推動(dòng)把手離合器桿的推力(Kgf)。
對(duì)于帶式滑動(dòng)離合器來說，隨著工作機(jī)行走負(fù)荷變高，推力也增加，如空心圓和虛線所示。更詳細(xì)地說，當(dāng)行進(jìn)阻力為6Kgf時(shí)，推力為3Kgf。而21Kgf的阻力要提供多達(dá)9Kgf的推力。因此推力增為三倍。隨著工作阻力進(jìn)一步增大，推力突然加大。操作者施加高達(dá)9Kgf或者更大的推力是很困難的。
然而，對(duì)于本發(fā)明離合器30來說，在工作機(jī)即使在高負(fù)荷情況下行走時(shí)，推力也只是增加一個(gè)小數(shù)量，如實(shí)心圓和實(shí)線所示。更詳細(xì)地說，當(dāng)行進(jìn)阻力為6.5Kgf時(shí)，推力為1.8Kgf。而23.5Kgf的行進(jìn)阻力要提供3.6Kgf的推力。推力僅增到兩倍。應(yīng)該注意，不考慮行進(jìn)阻力的增大推力保持基本恒定。最大推力約為4Kgf，因此是操作者容易施加的。
在圖11中提供一具有一水平軸線和一垂直軸線的座標(biāo)系統(tǒng)，其中水平軸線顯示施加于工作機(jī)的行進(jìn)阻力(Kgf)，而垂直軸線顯示離合器傳送到工作機(jī)后輪的驅(qū)動(dòng)力(Kgf)。
對(duì)于帶式滑動(dòng)離合器而言，如同空心圓和虛線所示，無論行進(jìn)阻力變得多么大，驅(qū)動(dòng)力不超過約12(Kgf)。也就是說，最大驅(qū)動(dòng)力只有12(Kgf)這么小。
對(duì)于本發(fā)明離合器而言，如同實(shí)心圓和實(shí)線所示，驅(qū)動(dòng)力基本上隨行進(jìn)阻力線性增加。
在圖12中提供一具有一水平軸線和一垂直軸線的座標(biāo)系統(tǒng)，其中水平軸線顯示施加于工作機(jī)的行進(jìn)阻力(Kgf)，而垂直軸線顯示一用百分比(％)表示的助推比率，它表示在推動(dòng)工作機(jī)情況下驅(qū)動(dòng)源對(duì)操作者的幫助有多大。
助推比率是通過用驅(qū)動(dòng)力除以行進(jìn)阻力來獲得的。也就是說，助推比率可被解釋為當(dāng)工作機(jī)在行進(jìn)負(fù)荷作用下行走時(shí)離合器30將驅(qū)動(dòng)力傳送到后輪的效率。操作者應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)于一值(％)的力，該值由100(％)減去助推比率來獲得。
對(duì)于帶式滑動(dòng)離合器來說，如空心圓和虛線所示，無論行進(jìn)阻力變?yōu)槎啻笾票嚷什怀^大約63(％)。換句話說，最大助推比率低至63(％)。所以操作者應(yīng)該產(chǎn)生相應(yīng)于余額37％或者更多的力。這導(dǎo)致操作者負(fù)擔(dān)加大。
對(duì)于本發(fā)明離合器30來說，如實(shí)心圓和實(shí)線所示，不管行進(jìn)阻力是多少助推比率總保持高值。更詳細(xì)地說，當(dāng)行進(jìn)阻力處于6.5至23.5(Kgf)范圍時(shí)，助推比率高達(dá)70至85(％)。這導(dǎo)致操作者負(fù)擔(dān)減少。
至于圖10至圖12，使用離合器30是有利的，這是由于例如(1)當(dāng)工作機(jī)在6.5(Kgf)的小行進(jìn)阻力情況下行走時(shí)，助推比率為70(％)，借此只需要操作者用一1.8(Kgf)的小推力來推動(dòng)把手離合器桿70；以及(2)當(dāng)工作機(jī)在23.5(Kgf)的大行進(jìn)阻力情況下行走時(shí)，助推比率為85(％)，借此只需要操作者用一3.6(Kgf)的小推力來推動(dòng)把手離合器桿70。
在圖13中顯示一種根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)離合器的變型30′。除了錐形凸部39其表面具有沿圓周形成的復(fù)數(shù)直溝槽38a以外，移動(dòng)離合器30′與上文所述的移動(dòng)離合器30具有相同的結(jié)構(gòu)。溝槽38a以給定的間隔分開?？梢岳斫猓x合器30′與離合器30具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖14描述一根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)離合器另一變型30A。與相對(duì)于圖1至圖12討論的移動(dòng)離合器30一樣的移動(dòng)離合器30A構(gòu)件采用同樣的編號(hào)并省略其說明。
離合器30A包括盛有潤滑油Ju的外殼24、具有平的表面38A的錐齒輪22b(主動(dòng)構(gòu)件)以及一具有平的表面39A的離合器撥叉32(從動(dòng)構(gòu)件)。錐齒輪22b和離合器撥叉32以這樣一種方式布置在外殼24中，以便浸在油Ju中。當(dāng)離合器30A處于接合狀態(tài)時(shí)，表面38A和表面39A相互接合。離合器30A與離合器30類似可在滑動(dòng)狀態(tài)使用。當(dāng)離合器30A處于脫離狀態(tài)時(shí)，表面38A、39A彼此相對(duì)并在兩者之間具有一小間隙。離合器30A隨表面38A、39A間的表面壓強(qiáng)而定，由脫離狀態(tài)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)狀態(tài)。從圖14可清楚地看出，離合器30A的錐齒輪22b和離合器撥叉32沒有任何錐形部分并具有平的表面38A、39A。可以理解，離合器30A與離合器30具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖15顯示一根據(jù)本發(fā)明的把手離合器桿的變型90。桿90安裝在手柄50L、50R的任何一個(gè)上。桿90可向前和向后滑動(dòng)。
手柄50L、50R之一其上具有固定安裝的把手構(gòu)件(未顯示)，而另一個(gè)其上具有可滑動(dòng)地安裝的桿90。
桿90既用作操作者緊握以便操縱機(jī)身11的把手，又用作用來操縱離合器30的離合器桿。
當(dāng)桿90處于中間位置Q1時(shí)，離合器30處于脫離狀態(tài)，借此使工作機(jī)10停止。
一滑動(dòng)件91布置成與把手離合器桿90一道，根據(jù)一向前推動(dòng)桿90的推動(dòng)力F1在手柄上滑動(dòng)到最前位置Q2?；瑒?dòng)件91通過連桿92連接到搖臂93上?；瑒?dòng)件91的滑動(dòng)使連桿92向前運(yùn)動(dòng)，如箭頭所示。連桿92的這個(gè)向前運(yùn)動(dòng)造成搖臂93逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如箭頭所示。于是拉動(dòng)鋼絲繩36以便操縱離合器30。
把手離合器桿90移動(dòng)到最前位置Q2使離合器30進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)。在其他各個(gè)方面，桿90與桿70是相同的。
操作者可調(diào)節(jié)他/她施加在處于最前位置Q2的把手離合器桿90上的推力。拉動(dòng)鋼絲繩36的拉力隨著該施加在桿90上的推力變化而變化。于是，在錐形凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)隨著該拉力的改變而改變。
該表面壓強(qiáng)這樣確定，以致于拐點(diǎn)Cp與上文討論的當(dāng)工作機(jī)從低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)或者相反時(shí)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
更詳細(xì)地說，操作者確定施加在處于最前位置Q2的桿90上的推力，以致于拐點(diǎn)Cp與工作機(jī)10在低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)和高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
離合器30的傳送能力根據(jù)施加在桿90上的向前推力F1而得到改善。換句話說，離合器30給后輪13、13傳送的驅(qū)動(dòng)力與推力F1相應(yīng)。因此工作機(jī)10不僅由操作者施加在桿90上的小等級(jí)推力F1而且由離合器30傳送到后輪13、13的大驅(qū)動(dòng)力來推動(dòng)。這意味著工作機(jī)在具有驅(qū)動(dòng)力幫助的情況下推動(dòng)。
這樣布置的工作機(jī)10是容易操縱的，因?yàn)樵谕苿?dòng)工作機(jī)10的情況下操作者只需按照慣例用手推動(dòng)把手離合器桿90即可。
圖16描述本發(fā)明把手離合器桿的另一變型100。把手部分51在手柄50L、50R后端之間延伸。在把手部分51后方對(duì)齊地定位把手離合器桿100。該把手離合器桿100通過支承軸101安裝到手柄50L、50R的后端。桿100能圍繞支承軸101向前和向后樞轉(zhuǎn)。桿100具有連接到鋼絲繩36端部的臂102。在其他方面，桿100與相對(duì)于圖1至圖12討論的桿相同。
把手離合器桿100用來操作離合器30。
當(dāng)把手離合器桿100處于中間位置Q1時(shí)，離合器30處于脫離狀態(tài)，借此使工作機(jī)10停止。
由操作者的手80施加在其上的前推力F1造成桿100向前轉(zhuǎn)動(dòng)到完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2，如箭頭所示。桿100的這個(gè)向前轉(zhuǎn)動(dòng)造成臂102逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。于是拉動(dòng)鋼絲繩36以便如同上文所述地操縱離合器30。
將把手離合器桿100移動(dòng)到完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2使離合器30進(jìn)入滑動(dòng)狀態(tài)。
操作者可調(diào)節(jié)他/她施加在處于完全轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的把手離合器桿100上的推力。拉動(dòng)鋼絲繩36的拉力隨著施加在桿100上的該推力變化而變化。在錐形凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)隨著該拉力的變化而改變。
該表面壓強(qiáng)這樣確定，以致于拐點(diǎn)Cp與上文討論的當(dāng)工作機(jī)從低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)或者相反時(shí)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
更詳細(xì)地說，操作者確定施加在處于最前轉(zhuǎn)動(dòng)位置Q2的桿100上的推力，以致于拐點(diǎn)Cp與工作機(jī)10從低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)或者相反時(shí)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
離合器30的傳送能力根據(jù)施加在桿100上的向前推力F1而得到改善。換句話說，離合器30給后輪13、13傳送的驅(qū)動(dòng)力與推力F1相應(yīng)。因此工作機(jī)10不僅由操作者施加在桿100上的小等級(jí)推力F1而且由離合器30傳送到后輪13、13的大驅(qū)動(dòng)力來推動(dòng)。這意味著工作機(jī)在具有驅(qū)動(dòng)力幫助的情況下推動(dòng)。
這樣安排的工作機(jī)10是容易操縱的，因?yàn)樵谕苿?dòng)工作機(jī)10的情況下，操作者只需按照慣例用手推動(dòng)把手離合器桿100即可。
圖17A和圖17B顯示移動(dòng)離合器的變型30″。與前述移動(dòng)離合器30、30′的構(gòu)件相同的移動(dòng)離合器30″的構(gòu)件標(biāo)以相同的編號(hào)。
錐形凹部38包括其上形成螺旋狀溝槽38b的表面。該凹部38表面還包括其上形成的許多直溝槽38a′。直溝槽表面38a′垂直于螺旋狀溝槽38b延伸。而且直溝槽以給定的間隔沿凹部38表面的圓周進(jìn)行定位。
如圖18A所示，離合器30″包括錐形凹部38和錐形凸部39。離合器30″是否從脫離狀態(tài)轉(zhuǎn)移為滑動(dòng)狀態(tài)取決于在凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)。由潤滑油Ju形成的膜位于凹、凸部38、39表面之間。由凸部39施加在凹部38表面上的表面壓強(qiáng)P′隨著壓力W′變化而變化，凸部39表面就借助于壓力W′壓靠在凹部38表面上。表面壓強(qiáng)P′的變化改變膜的厚度t′。在表面壓強(qiáng)P′和該厚度t′之間的關(guān)系在隨后的表2中顯示。
表2

從上面的表2顯而易見，當(dāng)表面壓強(qiáng)P′小時(shí)，膜的厚度t′變大。大的厚度t′在凹、凸部38、39表面之間提供減小的摩擦系數(shù)μ′。當(dāng)表面壓強(qiáng)P′中等時(shí)，厚度t′也為中等。中等厚度t′提供具有中等值的摩擦系數(shù)μ′。而當(dāng)表面壓強(qiáng)P′大時(shí)，厚度t′變小。小厚度t′提供增大的摩擦系數(shù)μ′。
離合器30″的特征能用由參考特性(η×N)/P′表示的參數(shù)來評(píng)價(jià)，此處P′(帕)是表面壓強(qiáng)，η(帕.秒)是潤滑油Ju的粘度，而N(1/秒)是在凸部39和凹部38之間的每秒轉(zhuǎn)數(shù)差。換句話說，N是在離合器30″處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)凸部39相對(duì)于凹部38的每秒轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。參數(shù)(η×N)/P′是無量綱的。
由于η×N保持恒定，當(dāng)表面壓強(qiáng)P′小時(shí)，參數(shù)(η×N)/P′大。當(dāng)表面壓強(qiáng)P′中等時(shí)，參數(shù)(η×N)/P′具有中等值。而當(dāng)表面壓強(qiáng)P′大時(shí)，參數(shù)(η×N)/P′小。
當(dāng)參數(shù)(η×N)/P′大時(shí)，摩擦系數(shù)μ′小。當(dāng)參數(shù)(η×N)/P′中等時(shí)，摩擦系數(shù)μ′具有中等值。而當(dāng)參數(shù)(η×N)/P′小時(shí)，摩擦系數(shù)μ′大。
圖18B圖解地顯示表2所示的摩擦系數(shù)μ′和參數(shù)(η×N)/P′之間的關(guān)系。從圖18B顯而易見，離合器30″在包括顯示參數(shù)(η×N)/P′的水平軸線和顯示摩擦系數(shù)μ′的垂直軸線的座標(biāo)系統(tǒng)中提供一特性曲線。該離合器30″特性曲線呈負(fù)斜率直線形，而且也被稱作前述的“斯氏曲線”。
圖18B的斯氏曲線提供三種狀態(tài)(1)邊界潤滑狀態(tài)，在此處表面壓強(qiáng)P′大，借此使參數(shù)(η×N)/P′變小和使位于凹、凸部38、39表面之間的潤滑油膜變薄，因此摩擦系數(shù)μ大；(2)混合潤滑狀態(tài)，在此處隨著表面壓強(qiáng)P′減小，參數(shù)(η×N)/P′增大，而且潤滑油膜變厚，因此摩擦系數(shù)μ′減小；(3)流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，在此處隨著表面壓強(qiáng)P′的進(jìn)一步減小，參數(shù)(η×N)/P′進(jìn)一步增大，而且潤滑油膜變得足夠厚，因此摩擦系數(shù)μ′變小。
混合狀態(tài)是邊界潤滑狀態(tài)和流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)的混合狀態(tài)。在流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，凸部39的表面完全保持與凹部38表面脫離，以便確保潤滑油膜位于兩者之間。
如上所述，潤滑油膜位于凹部38和凸部39之間。膜的厚度t′隨著表面壓強(qiáng)P′變化而變化。其結(jié)果是，凹、凸部38、39提供(1)表面壓強(qiáng)P′大的邊界潤滑狀態(tài)；(2)表面壓強(qiáng)P′中等的混合潤滑狀態(tài)；(3)表面壓強(qiáng)P′小的流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)。
當(dāng)移動(dòng)離合器30″長時(shí)間使用時(shí)，凹、凸部38、39表面磨損成在加大面積相互接觸狀態(tài)。也就是說，長時(shí)間使用的離合器30″能增大凹、凸部38、39的接觸面積。該增大的接觸面積提供減小的表面壓強(qiáng)P′，即使離合器30″長時(shí)間使用時(shí)其凸部38受到與離合器30″開始使用時(shí)相同的壓力W也是如此。當(dāng)表面壓強(qiáng)P′減小時(shí)，厚度t′能變大，借此減少在凹、凸部38、39表面之間的摩擦系數(shù)μ′。當(dāng)凹、凸部38、39從邊界潤滑狀態(tài)進(jìn)入混合或流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)時(shí)，摩擦系數(shù)μ′能突然變化。
然而，根據(jù)本發(fā)明，潤滑油Ju的厚度t′保持較小。換句話說，不考慮表面壓強(qiáng)P′凹、凸部38、39保持在邊界潤滑狀態(tài)。由于凹、凸部38、39保持在邊界潤滑狀態(tài)，摩擦系數(shù)μ′保持較大。在離合器30″開始使用時(shí)凹、凸部38、39之間產(chǎn)生的摩擦力能保持長的時(shí)期。因此離合器30″能穩(wěn)定地操縱。
下面將討論，復(fù)數(shù)直溝槽38a′和螺旋狀溝槽38b是如何提供優(yōu)越性的。
參見圖19A和圖19B，潤滑油膜位于凹、凸部38、39表面之間。凸部39的轉(zhuǎn)數(shù)與凹部38的轉(zhuǎn)數(shù)不同。利用這樣一種不同的轉(zhuǎn)數(shù)，在凹、凸部38、39表面之間的潤滑油能通過螺旋狀溝槽38b和直溝槽38a′從離合器30″排出。借助于這種潤滑油排出，減少膜厚t′成為可能。
更詳細(xì)地說，位于凹、凸部38、39表面之間的油流入螺旋狀溝槽38b和直溝槽38a′，如圖19A和圖19B中的箭頭所示。在螺旋狀溝槽38b內(nèi)的油流入直溝槽38a′。當(dāng)離合器30″處于凸部39在凹部38上滑動(dòng)的滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，凹、凸部38、39的表面相互磨損，因此在兩者間形成粉末。保持在凹、凸部38、39表面之間的粉末或油由形成直溝槽38a′的邊緣刮落。
一部分粉末落入直溝槽38a′。就是在直溝槽38a′內(nèi)的這部分粉末和油在凹部38旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下被排出。這可以減少在凹、凸部38、39表面之間的油膜厚度t′。
利用在凹、凸部38、39之間的轉(zhuǎn)數(shù)差，在外殼24內(nèi)的潤滑油Ju通過螺旋狀溝槽38b迅速供應(yīng)到在凹、凸部38、39表面之間形成的空間中。因而引入的潤滑油形成膜。由于這種安排，能確保凸部39在凹部38上滑動(dòng)。此外，凹、凸部38、39的表面能由引入的潤滑油冷卻。
離合器30″是有利的，這是因?yàn)樵诎疾?8表面上形成直溝槽38a′和螺旋狀溝槽38b比起減少凹、凸部38、39表面的表面粗糙度或者制造具有高精度的凹、凸部表面來，只需要低的成本。
參考圖20，該圖顯示一座標(biāo)系統(tǒng)，它具有一顯示摩擦系數(shù)μ′的垂直軸線和一顯示參數(shù)(η×N)/P′的水平軸線，此處η代表潤滑油的粘度(帕.秒)，N是凸部39相對(duì)于凹部38旋轉(zhuǎn)的每秒轉(zhuǎn)數(shù)(1/秒)，P′是在凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)(帕)，而μ′是在凹、凸部38、39表面之間的摩擦系數(shù)。
與圖8類似，此圖顯示離合器30″和一不同類型移動(dòng)離合器的斯氏曲線。這些斯氏曲線建立在從實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，在該實(shí)驗(yàn)中摩擦系數(shù)是在不同參數(shù)情況下測量的。實(shí)施該實(shí)驗(yàn)的離合器處于下述條件之下錐形凹、凸部38、39的平均直徑40(mm)錐形凹、凸部38、39的長度L1′、L2′(見圖17A)7(mm)錐形凹、凸部38、39的表面傾斜角12(度)錐形凹、凸部38、39的表面的表面粗糙度0.1至1.0(μm)凹部38用的材料鋁青銅鑄件凹部39用的材料燒結(jié)的鐵基金屬潤滑油發(fā)動(dòng)機(jī)油潤滑油粘度η0.055(帕.秒)在凸部39和凹部38之間的每秒轉(zhuǎn)數(shù)差N1.7至5.0(1/秒)在凹、凸部38、39表面之間的表面壓強(qiáng)P′5×106至70×106(帕)在圖20中，該不同類型移動(dòng)離合器包括凹部38a，該凹部只具有在其表面上形成在其表面上的復(fù)數(shù)直溝槽38a′。而離合器30″包括凹部38，該凹部具有形成在其表面上的螺旋狀溝槽38b和復(fù)數(shù)的直溝槽38a′。直溝槽38′垂直于螺旋狀溝槽38b延伸。
實(shí)心星和實(shí)線顯示該不同類型移動(dòng)離合器在其開始使用時(shí)的斯氏曲線。除了在凹部38表面上沒有形成螺旋狀溝槽38b外，這種不同類型的離合器與離合器30″相同?？招男呛吞摼€顯示該沒有螺旋狀溝槽的離合器在其使用到這樣一種程度以致于凹、凸部38、39表面在大致整個(gè)區(qū)域內(nèi)相互接觸時(shí)的斯氏曲線。實(shí)心圓和實(shí)線顯示離合器30″在其開始使用時(shí)的斯氏曲線。而空心圓和虛線顯示離合器30″在其使用到這樣一種程度以致于凹凸部38、39表面在大致整個(gè)區(qū)域內(nèi)相互接觸時(shí)的斯氏曲線。
對(duì)于開始使用的無螺旋狀溝槽離合器而言，如實(shí)心星和實(shí)線所示，在參數(shù)(η×N)/P′的寬廣范圍內(nèi)摩擦系數(shù)保持不變。此時(shí)，凹、凸部38、39表面以其整個(gè)面積的十分之一相互接觸。
在該離合器開始使用時(shí)凹、凸部38、39表面的接觸面積小，因而表面壓強(qiáng)大。這導(dǎo)致參數(shù)(η×N)/P′數(shù)減小和在凹、凸部38、39之間潤滑油膜變薄。因此離合器30的凹、凸部38、39提供摩擦系數(shù)μ′大的邊界潤滑狀態(tài)。
當(dāng)沒有螺旋狀溝槽的離合器使用到這樣一種程度以致于凹、凸部38、39表面磨損到其整個(gè)面積相互接觸時(shí)，如空心星和虛線所示，摩擦系數(shù)μ′比在該離合器開始使用時(shí)小得多。此時(shí)，凹、凸部38、39表面在其大致整個(gè)面積相互接觸。
由于凹、凸部38、39表面的接觸面積大，表面壓強(qiáng)變小。這導(dǎo)致在凹、凸部38、39之間的潤滑油膜變厚。變厚的潤滑油膜提供減小的摩擦系數(shù)μ′。于是離合器30的凹、凸部38、39從邊界潤滑狀態(tài)進(jìn)入混合潤滑狀態(tài)。
對(duì)于開始使用的離合器30″來說，如實(shí)心圓和實(shí)線所示，在參數(shù)(η×N)/P′的寬廣范圍內(nèi)摩擦系數(shù)保持恒定。此時(shí)，凹、凸部38、39表面以其整個(gè)面積的十分之一相互接觸。
在離合器30″開始使用時(shí)凹、凸部38、39表面的接觸面積小，因而表面壓強(qiáng)大。這導(dǎo)致參數(shù)(η×N)/P′數(shù)減小和在凹、凸部38、39之間潤滑油膜變薄。因此離合器30″的凹、凸部38、39提供摩擦系數(shù)μ′大的邊界潤滑狀態(tài)。
對(duì)于使用到這樣一種程度以致于凹、凸部38、39表面磨損到在其整個(gè)面積相互接觸的離合器30″來說，如空心圓和虛線所示，摩擦系數(shù)μ′的保持高值。此時(shí)，凹、凸部38、39表面在其大致整個(gè)面積處相互接觸。
盡管凹、凸部38、39表面在其基本上整個(gè)面積處相互接觸，潤滑油厚度保持較小值。因此不考慮表面壓強(qiáng)如何凹、凸部38、39表面保持邊界潤滑狀態(tài)。所以，即使在凹、凸部38、39表面的接觸面積已改變以減小表面壓強(qiáng)時(shí)，摩擦系數(shù)μ′仍保持高值。
至于圖21，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明的另一變型離合器30。除了螺旋狀溝槽38b和復(fù)數(shù)直溝槽38a′在凸部39而不是在凹部38的表面上形成之外，離合器30與離合器30″完全相同?？梢岳斫猓x合器30具有與離合器30″相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖22A和圖22B描述根據(jù)本發(fā)明的又一變型移動(dòng)離合器30B。與相對(duì)于圖1至圖12討論的移動(dòng)離合器30的構(gòu)件相同的離合器30B的構(gòu)件被標(biāo)以相同的編號(hào)并省略其說明。
離合器30B包括盛有潤滑油Ju的外殼24、具有平的表面38B的錐齒輪22b(主動(dòng)構(gòu)件)以及具有平的表面39B的離合器撥叉32(從動(dòng)構(gòu)件)。錐齒輪22和離合器撥叉32以這樣一種方式布置在外殼24中，以使浸在油Ju中。當(dāng)離合器30B處于接合狀態(tài)時(shí)，表面30B和表面39B相互接合。當(dāng)處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)離合器30B能與離合器30一樣使用。當(dāng)離合器30B處于脫離狀態(tài)時(shí)，表面38B、39B彼此相對(duì)并在兩者之間形成一個(gè)小間隙。離合器30B根據(jù)表面38B、39B間的表面壓強(qiáng)，由脫離狀態(tài)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)狀態(tài)。從圖22A可清楚地看出，離合器30B的錐齒輪22b和離合器撥叉32沒有任何錐形部分并分別具有平的表面38B、39B?？梢岳斫?，離合器30B與離合器30具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
如圖22B所示，表面39B上形成一螺旋狀溝槽38Bb和垂直于溝槽38Bb延伸的復(fù)數(shù)直溝槽38Ba′。每個(gè)直溝槽38Ba′從表面38B的中心徑向延伸。直溝槽38Ba′以給定的角度分開。
在所描述的多個(gè)實(shí)施例中，工作機(jī)10已被描述為應(yīng)用于割草機(jī)。然而，工作機(jī)10可以是例如具有驅(qū)動(dòng)源的步行式的割草機(jī)、步行式的搬雪機(jī)以及步行式的一、二、三或四輪運(yùn)輸車輛。
在此使用的術(shù)語“驅(qū)動(dòng)源”包括電動(dòng)馬達(dá)以及發(fā)動(dòng)機(jī)14。
無論凹部38或凸部39均可布置成用作主動(dòng)構(gòu)件，致使驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)源傳送到后輪。
螺旋狀溝槽38b、38Bb和直溝槽38a′、38Ba′可做成一定尺寸以便適合上文提及的功能。直溝槽38a′、38Ba′能以不同的角度分開以便適合上文提及的功能。
權(quán)利要求
1.一種提供第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的步行式工作機(jī)(10)，所述工作機(jī)在所述第一狀態(tài)在高負(fù)荷情況下運(yùn)行，所述工作機(jī)在所述第二狀態(tài)在低負(fù)荷情況下運(yùn)行，所述工作機(jī)包括(A)一驅(qū)動(dòng)源(14)；(B)一主動(dòng)輪(13、13)；以及(C)一移動(dòng)離合器(30)，該移動(dòng)離合器位于所述驅(qū)動(dòng)源和所述主動(dòng)輪之間；所述移動(dòng)離合器包括(a)一盛有潤滑油(Ju)的外殼(24)；(b)一具有摩擦表面(38)的主動(dòng)構(gòu)件(22b)；以及(c)一具有摩擦表面(39)的從動(dòng)構(gòu)件(32)；所述主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件以這樣一種方式布置在所述外殼內(nèi)以便浸在所述潤滑油之中；所述主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的所述摩擦表面布置成相互接觸以便在兩者之間產(chǎn)生一個(gè)表面壓強(qiáng)(P)；所述表面壓強(qiáng)確定所述移動(dòng)離合器是否從一所述主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的所述摩擦表面不相互接觸的關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)入一所述從動(dòng)構(gòu)件在所述主動(dòng)構(gòu)件上滑動(dòng)的滑動(dòng)狀態(tài)；所述移動(dòng)離合器提供一在一座標(biāo)系統(tǒng)中表示的特性曲線，所述座標(biāo)系統(tǒng)包括一垂直軸線和一水平軸線，所述垂直軸線表示在所述主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件的所述摩擦表面之間的摩擦系數(shù)(μ)，而所述水平軸線表示一參數(shù)，該參數(shù)用所述潤滑油粘度(η)和所述從動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于所述主動(dòng)構(gòu)件每秒旋轉(zhuǎn)次數(shù)(N)的乘積除以所述表面壓強(qiáng)來獲得，所述特性曲線包括一第一直線(C1)和一經(jīng)過一拐點(diǎn)(Cp)連接到所述第一直線上的第二直線(C2)，所述表面壓強(qiáng)這樣確定以致于所述拐點(diǎn)與在所述工作機(jī)從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)或者相反時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的步行式工作機(jī)，其特征在于，在所述拐點(diǎn)處的所述參數(shù)為5×10-8。
3.如權(quán)利要求1所述的步行式工作機(jī)，其特征在于，所述主動(dòng)構(gòu)件的所述摩擦表面和所述從動(dòng)構(gòu)件的所述摩擦表面至少之一具有在其上形成的一螺旋狀溝槽(38b)和復(fù)數(shù)的直溝槽(38a′)，所述直溝槽垂直于所述螺旋狀溝槽延伸。
全文摘要
一種步行式的工作機(jī)包括一發(fā)動(dòng)機(jī)、一對(duì)后輪以及一位于發(fā)動(dòng)機(jī)和后輪之間的移動(dòng)離合器。該離合器包括一盛有潤滑油的外殼、一具有凹部的主動(dòng)構(gòu)件以及一具有凸部的從動(dòng)構(gòu)件。該主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件浸在潤滑油中。該離合器具有一在坐標(biāo)系統(tǒng)中顯示的特性曲線,該系統(tǒng)的垂直軸線顯示在凹部和凸部之間的摩擦系數(shù),而該系統(tǒng)的水平軸線顯示一參數(shù),該參數(shù)是用凸部相對(duì)于凹部的每秒轉(zhuǎn)數(shù)和油粘度的乘積除以在凹、凸部之間的表面壓強(qiáng)獲得。該特性曲線包括第一和第二直線。該第一和第二直線在一拐點(diǎn)處彼此相遇。該拐點(diǎn)與在工作機(jī)從高負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到低負(fù)荷行進(jìn)狀態(tài)或者相反時(shí)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。凹部可具有在其表面上形成的一螺旋狀溝槽和復(fù)數(shù)的直溝槽。直溝槽垂直于螺旋狀溝槽延伸。
文檔編號(hào)F16D43/21GK1386401SQ0212062
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者石川智明, 宮原一嘉, 大洼晉, 佐佐木裕光 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社