嚙合式超越離合器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種嚙合式超越離合器，它由內(nèi)環(huán)（1）、外環(huán)（2）、導軌（3）、齒條（4）、彈簧（5）和行星齒輪（6）等零部件組成。當內(nèi)環(huán)（1）與外環(huán)（2）處于同步狀態(tài)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(nèi)環(huán)（1）與外環(huán)（2）處于超越狀態(tài)時，行星齒輪空轉(zhuǎn)，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(tǒng)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制造成本低、傳遞力矩大，無滑磨元件、使用壽命長等優(yōu)點，它特別適用于內(nèi)燃機啟動機、工程機械變速箱，以及其它一些需要雙動力驅(qū)動的場合。
【專利說明】B齒合式超越離合器
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及機械傳動領域，具體涉及一種大扭矩、長壽命的超越離合器。
【背景技術(shù)】
[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(nèi)具有十分廣泛的應用。超越離合器主要應用于內(nèi)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(tǒng)，以及需要雙動力驅(qū)動或雙速驅(qū)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。由于傳動機理的原因，這兩種類型的超越離合器很難滿足現(xiàn)代工業(yè)對機械產(chǎn)品越來越高的要求。
[0004]滾柱式超越離合器由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾柱等主要零部件組成，按結(jié)構(gòu)形式不同，又分為彈簧頂銷式和保持架式兩種。滾柱與內(nèi)環(huán)和外環(huán)都是高副接觸，依靠滾柱與內(nèi)、外環(huán)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制造和安裝的要求都很高。為使?jié)L柱受力均勻，同一個超越離合器內(nèi)的多個滾柱的直徑誤差控制在0.005mm以內(nèi)，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(nèi)環(huán)的形狀復雜，加工比較困難。滾柱式超越離合器工作時，滾柱與內(nèi)環(huán)、外環(huán)、保持架或頂銷之間容易產(chǎn)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，大大低于齒輪傳動的使用壽命，其失效的主要表現(xiàn)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(nèi)環(huán)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(xiàn)故障的部件，它已經(jīng)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(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊和隔離環(huán)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(nèi)外環(huán)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后，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(zhuǎn)動超過最大的撐線范圍，使內(nèi)環(huán)和外環(huán)卡死，當力矩減小后楔塊也不能復位。
[0006]由于傳動機理的約束，滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器很難滿足現(xiàn)代機械工業(yè)的需要。在工程機械、航空發(fā)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(fā)明內(nèi)容】
[0007]本實用新型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。本實用新型采用的技術(shù)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(gòu)控制超越離合器的狀態(tài)。
[0008]本實用新型采用的技術(shù)方案是:嚙合式超越離合器，由內(nèi)環(huán)(1)、外環(huán)(2)、導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)和行星齒輪(6)組成，其特征在于:內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)的軸線重合，它們只能作繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)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(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)既可作為行星架，又可作為中心輪，當內(nèi)環(huán)(I)作為行星架時，夕卜環(huán)(2)作為中心輪，當內(nèi)環(huán)(I)作為中心輪時，外環(huán)(2)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(zhuǎn)，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(shù)量都不少于兩個，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(tài)。
[0010]圖2為實施例1的超越狀態(tài)。
[0011]圖3為實施例2的同步狀態(tài)。
[0012]圖4為實施例2的超越狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型所述的嚙合式超越離合器具有兩種結(jié)構(gòu)形式:外環(huán)作為行星架為第一種結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)作為行星架為第二種結(jié)構(gòu)。第一種結(jié)構(gòu)對應實施例1，第二種結(jié)構(gòu)對應實施例2?，F(xiàn)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(nèi)環(huán)(1)、外環(huán)(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(huán)(2)作為行星架，導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)、行星齒輪(6)都位于外環(huán)(2)上，它們的數(shù)量都為3個，在圓周上均勻分布。內(nèi)環(huán)(I)的形狀為一個外齒輪，它與3個行星齒輪(6)都保持常嚙合關系。
[0015]內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)的軸線重合，它們只能作繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的圓周運動。導軌
(3)固定在外環(huán)(2)上，它與外環(huán)(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范圍內(nèi)，并且保證齒條(4)的分度線與行星齒輪(6)的分度圓相切。在齒條(4)的運動范圍內(nèi)，當齒條(4)離外環(huán)(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(huán)(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(tài)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(huán)(2 )移動，但可以繞它自身的軸線轉(zhuǎn)動。行星齒輪(6 )有兩種運動，它繞自身的軸線的旋轉(zhuǎn)運動為自轉(zhuǎn)，它隨外環(huán)(2)的轉(zhuǎn)動為公轉(zhuǎn)。
[0016]如圖1所示，假設內(nèi)環(huán)(I)相對于外環(huán)(2)順時針轉(zhuǎn)動，在內(nèi)環(huán)(I)的帶動下，行星齒輪(6)繞它自身的軸線逆時針轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，導致內(nèi)環(huán)(I)不能相對外環(huán)(2)轉(zhuǎn)動，使內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)以相同的角速度順時針旋轉(zhuǎn)，行星齒輪(6)只有公轉(zhuǎn)，沒有自轉(zhuǎn)。內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)的角速度相同時的狀態(tài)為嚙合式超越離合器的同步狀態(tài)。在同步時，內(nèi)環(huán)(I)傳遞到外環(huán)(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(nèi)環(huán)(I)相對于外環(huán)(2)逆時針轉(zhuǎn)動，在內(nèi)環(huán)(I)的帶動下，行星齒輪(6)繞它自身的軸線順時針轉(zhuǎn)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(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)的作用下空轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)(I)與外環(huán)(2)互不干擾，此時處于超越狀態(tài)。超越時，行星齒輪(6)的運動既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)。
[0018]在超越狀態(tài)時，由于彈簧(5)將齒條(4)向近止點推動，行星齒輪(6)和齒條(4)會發(fā)生碰撞，這種情況是不利的。在超越狀態(tài)時，外環(huán)(2)通常作旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，齒條(4)隨外環(huán)(2) —起旋轉(zhuǎn)，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(fā)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]本實用新型所述的嚙合式超越離合器特別適用于內(nèi)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(nèi)環(huán)(I)與啟動電機相連，外環(huán)(2)與內(nèi)燃機的曲軸相連，在啟動階段，電機帶動內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)，嚙合式超載離合器處于同步狀態(tài)；當啟動完成后，內(nèi)燃機自身開始旋轉(zhuǎn)，外環(huán)(2)的轉(zhuǎn)速大于內(nèi)環(huán)(I)的轉(zhuǎn)速，嚙合式超載離合器處于超越狀態(tài)。在知道內(nèi)燃機的工作轉(zhuǎn)速的情況下，正確設計彈簧(5)的彈力和齒條(4)的質(zhì)量，可使齒條(4)的在離心力的作用下克服彈簧(5)的彈力而處于遠止點位置，避免行星齒輪(6)和齒條(4)發(fā)生碰撞。
[0020]圖3和圖4是本實用新型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(nèi)環(huán)(I)充當行星架，外環(huán)(2)的形狀為內(nèi)齒輪，圖3為同步狀態(tài)，圖4為超越狀態(tài)。其工作過程與實施例1的類似，在此不再敘述。
【權(quán)利要求】
1.嚙合式超越離合器，由內(nèi)環(huán)(I)、外環(huán)(2)、導軌(3)、齒條(4)、彈簧(5)和行星齒輪(6)組成，其特征在于:內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)的軸線重合，它們只能作繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)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(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)既可作為行星架，又可作為中心輪，當內(nèi)環(huán)(I)作為行星架時，外環(huán)(2)作為中心輪，當內(nèi)環(huán)(I)作為中心輪時，外環(huán)(2)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(zhuǎn)，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(shù)量都不少于兩個，它們在圓周上均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特征在于:如果外環(huán)(2)作為行星架，內(nèi)環(huán)(I)的形狀為外齒輪，內(nèi)環(huán)(I)與行星齒輪(6)保持常嚙合關系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特征在于:如果內(nèi)環(huán)(I)作為行星架，外環(huán)(2)的形狀為內(nèi)齒輪，外環(huán)(2)與行星齒輪(6)保持常嚙合關系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嚙合式超越離合器，其特征在于:當行星齒輪(6)被齒條(4)約束而不能自轉(zhuǎn)時，內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)不能相對運動，嚙合式超越離合器處于同步狀態(tài)；當行星齒輪(6)可以自轉(zhuǎn)時，內(nèi)環(huán)(I)和外環(huán)(2)可以產(chǎn)生相對運動，嚙合式超越離合器處于超越狀態(tài)。
【文檔編號】F16D41/06GK204200904SQ201420612366
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】李華 申請人:四川大學