CN102494044B - 齿式离合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿式离合装置，包括齿圈、离合齿轮、传动轴和离合驱动装置；齿圈具有用于传动的外齿和用于与离合齿轮离合的离合内齿；离合齿轮包括轴套体和离合外齿；轴套体轴向滑设在传动轴上且与传动轴周向固定连接；离合外齿沿轴套体的外部周向均匀布设；离合内齿与离合外齿数量相同且能相互啮合或分离；离合驱动装置滑设在传动轴上与离合齿轮的一端连接，离合驱动装置用于驱动离合齿轮在传动轴的轴向上运动，实现离合外齿与离合内齿的啮合或分离。由于通过离合齿轮的离合外齿与齿圈的离合内齿啮合，可以减小该齿式离合装置的轴向尺寸，进而增大该齿式离合装置的承受扭矩的能力，提高输出功率，适用于铁路及船舶等大功率输出的工况。

Description

齿式离合装置

技术领域

[0001] 本发明涉及动力传动技术，尤其涉及一种齿式离合装置。

背景技术

[0002] 在复杂的动力传动系统中，为了满足多工况工作的需要，要求齿轮箱配置有离合器以实现工况转换。对于要求传动功率较大、传动比精确的应用场合，往往采用齿式离合器。

[0003] 参考图1和图2，图1为现有的齿式离合装置的结构示意图，图2为图1中沿A-A线的剖视图。

[0004] 如图1和2所示,现有的齿式离合装置包括齿轮la、传动轴3a、离合机构4a和自锁机构5a。齿轮Ia的两端安装有第一轴承组6a，用以支撑齿轮la，传动轴3a的两端安装有第二轴承组7a，用以支撑传动轴3a，齿轮Ia的圆周面一端具有第一外花键11a，传动轴3a上与齿轮Ia相对圆周面一端具有第二外花键31a。

[0005] 离合机构4a包括拨套41a、拨叉42a、操纵杆43a。拨套41a套接在齿轮Ia和传动轴3a上，拨套41a的内圈上具有内花键。拨叉42a的截面为半圆形结构，拨叉42a与拨套41a连接，拨叉42a上具有垂直于传动轴3a轴向的安装孔，操纵杆43a固定安装在拨叉42a的安装孔内，操纵杆43a与动力装置连接，动力装置驱动操纵杆43a转动，驱动拨叉42a在传动轴3a的轴线方向上摆动，进而驱动拨套41a在传动轴3a上沿第一花键Ila和第二花键31a滑动。

[0006] 当拨套41a处于左端极限位置时，拨套41a的内花键同时与齿轮I上的第一外花键Ila和传动轴3a上的第二外花键31a啮合，该齿式离合装置结合。

[0007] 当拨套41a处于右端极限位置时，拨套41a的内花键与齿轮Ia上的第一外花键I Ia分离，该齿式离合装置分离。

[0008] 自锁装置5a包括安装在传动轴3a的弹簧孔内的弹簧51a和限位球52a，限位球52a的一部分突出于传动轴3a的外轮廓，在弹簧51a作用下，限位球52a卡在拨套41a的端面处，限制拨套41a位置，起到自锁作用。当进行离合器操作时，驱动力克服弹簧51a的弹簧力解除自锁。

[0009] 可以看出，现有的齿式离合装置，通过拨套41a的内花键与第一外花键IIa的啮合和分离，实现齿轮Ia与传动轴3a的啮合和分离，进而改变动力传动装置的工况。由于齿轮Ia的一端与传动轴3a的对应端啮合，导致该齿式离合装置的轴向尺寸较大，因而能够承受的扭矩较小，也就是对外输出的功率较小，并且，在该齿式离合装置在啮合时，通过拨套41a将齿轮Ia和传动轴3a啮合连接，也会导致拨套41a能承受的扭矩较小、输出功率较小，因而该齿式离合装置不适用于铁路及船舶等大功率输出的工况。

发明内容

[0010] 本发明提供一种齿式离合装置，用以解决现有技术中的齿式离合装置输出功率小的技术缺陷。

[0011] 本发明提供一种齿式离合装置，包括齿圈、离合齿轮、传动轴和离合驱动装置；

[0012] 所述齿圈具有用于传动的外齿和用于与所述离合齿轮离合的离合内齿；

[0013] 所述离合齿轮包括轴套体和离合外齿；所述轴套体轴向滑设在所述传动轴上且与所述传动轴周向固定连接；所述离合外齿沿所述轴套体的外部周向均匀布设；所述离合内齿与所述离合外齿数量相同且能相互啮合或分离；

[0014] 所述离合驱动装置滑设在所述传动轴上与所述离合齿轮的一端连接，所述离合驱动装置用于驱动所述离合齿轮在所述传动轴的轴向上运动，实现所述离合外齿与离合内齿的啮合或分离。

[0015] 优选地，所述离合内齿为渐开线齿形且具有沿所述齿圈轴向的锥角；所述离合外齿为渐开线齿形且具有沿所述离合齿轮轴向的锥角；

[0016] 所述离合内齿的锥角与所述离合外齿的锥角大小相同且方向相反；所述离合内齿和离合外齿的啮合接入端的尺寸大于另一端的尺寸。

[0017] 优选地，所述锥角为1-2度。

[0018] 优选地，所述离合内齿的啮合接入端具有圆弧部，所述离合外齿的啮合接入端具有圆弧部。

[0019] 优选地，所述齿圈还包括辅助齿轮；所述辅助齿轮与所述齿圈同轴且过盈联接。

[0020] 所述齿式离合装置还包括盘车装置；所述盘车装置包括动力装置和传动装置；所述动力装置的输出端与所述传动装置连接，所述传动装置的外齿与所述辅助齿轮的外齿啮

入

口 o

[0021] 优选地，所述动力装置为液压马达；所述传动装置为传动齿轮；所述液压马达的输出轴与所述传动齿轮连接，所述传动齿轮的外齿与所述辅助齿轮的外齿啮合。

[0022] 优选地，所述离合驱动装置包括拨套、拨叉和操纵杆；所述拨套套接在所述传动轴上且与所述离合齿轮一端连接，所述拨套上具有轴线平行于所述传动轴轴向方向的环形卡槽，所述拨叉卡设在所述拨套的环形卡槽内，所述操纵杆与所述拨叉的一端固定连接，用于驱动所述拨套沿所述传动轴的轴线方向往复运动。

[0023] 优选地，所述传动轴上具有外花键，所述离合齿轮的轴套体具有内花键，所述外花键与所述内花键配合，实现所述离合齿轮沿所述传动轴的轴向滑动且周向固定连接。

[0024] 本发明提供的齿式离合装置，通过离合驱动装置驱动离合齿轮运动，实现离合齿轮的离合外齿与齿圈的离合内齿啮合或分离，从而实现该齿式离合装置的啮合或分离，以适应不同工况并向外输出转矩和功率。由于通过离合齿轮的离合外齿与齿圈的离合内齿哨合，可以减小该齿式离合装置的轴向尺寸，因而可以增大该齿式离合装置的承受扭矩的能力，提高输出功率，更好地适用于铁路及船舶等大功率输出的工况。

附图说明

[0025] 图1为现有的齿式离合装置的结构示意图；

[0026] 图2为沿图1中A-A线的剖视图；

[0027] 图3为本发明实施例提供的齿式离合装置的结构示意图；

[0028] 图4为本发明实施例提供的齿式离合装置在合齿状态下的示意图；[0029] 图5为本发明实施例提供的齿式离合装置自锁原理图；

[0030] 图6为图5中B处的局部放大图。

[0031] 图7为本发明实施例提供的齿式离合装置在顶齿状态下的示意图；

[0032] 图8为本发明实施例提供的齿式离合装置在咬合状态下的示意图；

[0033] 图9为本发明实施例提供的齿式离合装置在脱齿过程的示意图。

具体实施方式

[0034] 参考图3，图3为本发明实施例提供的齿式离合装置的结构示意图。

[0035] 如图3所示，本实施例提供的齿式离合装置包括齿圈1、离合齿轮2、传动轴3和离合驱动装置4。

[0036] 齿圈I具有用于传动的外齿11和用于与离合齿轮I离合的离合内齿12。

[0037] 离合齿轮2包括轴套体21和离合外齿22。轴套体21轴向滑设在传动轴3上且与传动轴3周向固定连接；离合外齿22沿轴套体21的外部均匀布设；离合内齿12与离合外齿22数量相同且能相互啮合或分离；离合内齿12和离合外齿22的齿数根据齿圈I和离合齿轮2的大小，以及输出功率的大小确定。例如，在本实施例中，离合内齿12和离合外齿22的数量可以选为12个，离合内齿12和离合外齿22的齿形可以为渐开线齿形等类型。

[0038] 传动轴3上具有外花键，离合齿轮2的轴套体21具有内花键，外花键与内花键配合，实现离合齿轮2沿传动轴2的轴向滑动且周向固定连接。

[0039] 离合驱动装置4套接在传动轴3上，离合驱动装置4与离合齿轮2的一端连接，离合驱动装置4能够带动离合齿轮2在传动轴3的轴向上往复运动，实现离合外齿22与离合内齿12的啮合或分离。离合齿轮2与齿圈I啮合时，离合齿轮2嵌合在齿圈I的内圈中。

[0040] 具体地，离合驱动装置4的结构形式可以有多种，比如，可以采用背景技术中的离合机构4a中的拨套41a的一端与本实施例中的离合齿轮2的外端连接，通过操纵杆43a驱动拨套41a在传动轴3上往复运动。离合驱动装置4也可以采用其他常用的机构，在此不全部列举。

[0041] 本实施例提供的齿式离合装置，通过离合驱动装置4驱动离合齿轮2运动，实现离合齿轮2的离合外齿22与齿圈I的离合内齿12啮合或分离，从而实现该齿式离合装置的啮合或分离，以适应不同工况并向外输出转矩和功率。

[0042] 本实施例提供的齿式离合装置，由于通过离合齿轮2的离合外齿22与齿圈I的离合内齿12啮合，可以减小该齿式离合装置的轴向尺寸，因而可以增大该齿式离合装置的承受扭矩的能力，提高输出功率，更好地适用于铁路及船舶等大功率输出的工况。

[0043] 在本发明第一实施例的基础上，还可以对齿式离合装置的技术方案作进一步的改进，具体地，如图4和5所示，齿圈I的离合内齿12为渐开线齿形且具有沿齿圈I轴向的锥角；同时，离合齿轮2的离合外齿22为渐开线齿形且具有沿离合齿轮2轴向的锥角。离合内齿12的锥角与离合外齿22的锥角大小相同且方向相反。离合内齿12和离合外齿22的啮合接入端的尺寸大于另一端的尺寸，在图4中，离合内齿12的右端的尺寸大于左端的尺寸，也就是说，离合内齿12尺寸从右至左逐渐减小，而离合外齿22的尺寸是从左至右逐渐减小。具体地，离合内齿12和离合外齿22的锥角为1-2度。

[0044] 如图6所示，当离合内齿12与离合外齿22啮合后，离合内齿12与离合外齿22的啮合面的受力情况是，啮合面受法向力Fn和切向力Ft的作用。由于离合内齿12和离合外齿22具有大小相同且方向相反的锥角，法向力Fn能够产生轴向的自锁力Fa，自锁力Fa能够提供可靠自锁，提高齿式离合装置的工作可靠性。

[0045] 进一步地，在上述实施例的基础上，离合内齿12的啮合接入端具有圆弧部，离合外齿22的啮合接入端也具有圆弧部。在离合内齿12和离合外齿22啮合时，由于离合内齿12和离合外齿22相对的啮合接入端为圆弧部，因而有利于离合内齿12和离合外齿22的啮合，可以减少顶齿的状况。

[0046] 如图3所示，齿式离合装置还包括盘车装置；盘车装置包括动力装置和传动装置；动力装置的输出端与传动装置连接，传动装置的外齿与辅助齿轮13的外齿啮合。

[0047] 具体地，动力装置为液压马达51 ;传动装置为传动齿轮52 ;所述液压马达51的输出轴与传动齿轮52连接，传动齿轮52的外齿与辅助齿轮13的外齿啮合，通过液压马达51驱动辅助齿轮13转动，进而可以驱动齿圈I转动。

[0048] 如图7所示，当离合内齿12与离合外齿22出现顶齿的情况下，控制液压马达51运转，液压马达51驱动齿圈I微调，齿圈I在顺时针和逆时针两个方向交替转动，当齿圈I与离合齿轮2的齿与齿槽对正即间隙形成，便可顺利完成离合内齿12与离合外齿22的啮

八

口 o

[0049] 需要说明的是，动力装置也可以为气缸，传动装置也可以为齿条，气缸的活塞与齿条连接，齿条的外齿与辅助齿轮13的外齿啮合，通过气缸带动推动齿条往复运动，进而带动齿圈I微调。此外，也可以通过液压缸代替气缸作为动力装置。

[0050] 当离合齿轮2在离合驱动机构4的驱动下与齿圈I分离时，安装有该齿式离合装置的车辆等往往处于制动停车状态，如图8所示，齿圈I的离合内齿12与离合齿轮2的离合外齿22会出现咬合状况,齿圈I和离合外齿2的咬合力很大,较难分离。此时,控制系统检测到此状态后，自动启动盘车装置，液压马达51带动传动齿轮52，驱动辅助齿轮13和齿圈I转动，在顺时针和逆时针两个方向交替转动，如图9所示，当离合内齿12和离合外齿22的齿与齿槽对正即间隙形成，便可顺利完成离合内齿12与离合外齿22的分离，该齿式离合装置分离。

[0051] 本实施例通过盘车装置进行微动盘车，可以有效防止齿圈I与离合外齿在离合过程中出现顶齿和咬合状况的发生，使得该齿式离合装置离合操作方便灵活。

[0052] 在上述实施例的基础上，离合驱动装置4包括拨套41、拨叉42和操纵杆43 ;拨套41套接在传动轴3上且与离合齿轮2 —端连接，拨套41上具有轴线平行于传动轴3轴向方向的环形卡槽，拨叉42可以为半环形，拨叉42卡设在拨套41的环形卡槽内，操纵杆43与拨叉42的一端固定连接，具体可以通过销轴固定连接。用于驱动拨套41沿传动轴3的轴线方向往复运动。具体地，通过手动操作操纵杆43，操纵杆43可以在传动轴3的轴线方向上驱动拨套41往复运动，进而带动离合齿轮2的离合外齿22与齿圈I的离合内齿啮合或分离。

[0053] 本实施例提供的齿式离合装置中，操纵杆43可以驱动拨套41在传动轴3上往复运动，便于控制该齿式离合装置的离合操作。

[0054] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种齿式离合装置，其特征在于，包括齿圈、离合齿轮、传动轴和离合驱动装置； 所述齿圈具有用于传动的外齿和用于与所述离合齿轮离合的离合内齿； 所述离合齿轮包括轴套体和离合外齿；所述轴套体轴向滑设在所述传动轴上且与所述传动轴周向固定连接；所述离合外齿沿所述轴套体的外部周向均匀布设；所述离合内齿与所述离合外齿数量相同且能相互啮合或分离； 所述离合驱动装置滑设在所述传动轴上与所述离合齿轮的一端连接，所述离合驱动装置用于驱动所述离合齿轮在所述传动轴的轴向上运动，实现所述离合外齿与离合内齿的啮合或分离； 所述离合内齿为渐开线齿形且具有沿所述齿圈轴向的锥角；所述离合外齿为渐开线齿形且具有沿所述离合齿轮轴向的锥角； 所述离合内齿的锥角与所述离合外齿的锥角大小相同且方向相反；所述离合内齿和离合外齿的啮合接入端的尺寸大于另一端的尺寸。

2.根据权利要求1所述的齿式离合装置，其特征在于，所述锥角为1-2度。

3.根据权利要求1所示的齿式离合装置，其特征在于，所述离合内齿的啮合接入端具有圆弧部，所述离合外齿的啮合接入端具有圆弧部。

4.根据权利要求1-3任一项所述的齿式离合装置，其特征在于，所述齿圈还包括辅助齿轮；所述辅助齿轮与所述齿圈同轴且过盈联接。 所述齿式离合装置还包括盘车装置；所述盘车装置包括动力装置和传动装置；所述动力装置的输出端与所述传动装置连接，所述传动装置的外齿与所述辅助齿轮的外齿啮合。

5.根据权利要求4所述的齿式离合装置，其特征在于，所述动力装置为液压马达；所述传动装置为传动齿轮；所述液压马达的输出轴与所述传动齿轮连接，所述传动齿轮的外齿与所述辅助齿轮的外齿啮合。

6.根据权利要求1-3任一项所述的齿式离合装置，其特征在于，所述离合驱动装置包括拨套、拨叉和操纵杆；所述拨套套接在所述传动轴上且与所述离合齿轮一端连接，所述拨套上具有轴线平行于所述传动轴轴向方向的环形卡槽，所述拨叉卡设在所述拨套的环形卡槽内，所述操纵杆与所述拨叉的一端固定连接，用于驱动所述拨套沿所述传动轴的轴线方向往复运动。

7.根据权利要求1-3任一项所述的齿式离合装置，其特征在于，所述传动轴上具有外花键，所述离合齿轮的轴套体具有内花键，所述外花键与所述内花键配合，实现所述离合齿轮沿所述传动轴的轴向滑动且周向固定连接。