CN102606698A - 离合与换向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合与换向装置，其包括输入轴部件、离合与换向部件、输出轴部件等；其特征在于：所述的离合用滑移套位于输入轴齿轮与输出轴齿轮中间时，装在输入轴齿轮与输出轴齿轮套筒的径向均布钻孔里的钢球都处在滑移套内孔的沉孔段，输入轴旋转钢球被挤出输入轴球窝，输入（或输出）齿轮在输入轴上空转，实现离合器的分离。向右移动滑移套，滑移套内孔与沉孔间的过渡斜面逐渐将钢球压下，钢球被压入并进入到输入轴右边一圈的径向均布的球窝里，输入轴与输出轴齿轮锲为一体，输出轴随输入轴一起同向转动；向左移动滑移套可实现输出轴的反向转动。此离合与换向装置可在高转速差工况下离合或换向。

Description

离合与换向装置

技术领域

    本发明涉及离合器，具体涉及一种离合与换向装置。

背景技术

在一些机械装置中，以小型内燃机（小汽油机或小柴油机）为源动力，工作机械要求的转速低，输出扭矩大，该类机械的结构一般是由内燃机、大减速比减速机和工作机械所组成。

内燃机起动时须空载启动，装置中要设置离合器，将内燃机与其后的工作装置脱开；内燃机起动后要使工作机械工作，就需要将离合器接合，以使内燃机的动力传递到工作机械。

工作机械要求有正反向运转功能，内燃机只能是单一的转动方向，不象电动机可以轻易地实现正反转，一般以内燃机为源动力的机械装置中多在减速机（箱）内设置多轴齿轮换向机构，由于大减速比的减速机多采用多级行星减速机，多级行星减速机的结构又不太容易增加换向装置。

有时工作机械还要求正反向工作时的转速有所不同，多级行星减速机也难以满足。

因此，在上述机械装置的内燃机与行星减速机这间需设置一个离合与换向装置，以满足工作机械的运行、暂停，正转、反转及正反转时的不同转速。

目前机械传动上的离合器主要有嵌合（齿形离合器）和摩擦（摩擦离合器）二类。

齿形离合器只能在静止或低转速差下接合，而且接合时会有死点（移动齿轮的齿与固定齿轮的齿相顶，使移动齿轮无法移动到接合位置，端面齿接合如矩形牙嵌离合器亦同）现象，如车床在变速时遇到死点时是将主离合器分离，用手转动车床卡盘以使床头箱内的齿轮转动一个角度、另一只手转动变速拨叉手把（使齿轮轴向移动）才能实现变速。而有些工作机械（如提升机械、绞盘机等）在停转时都是处在制动状态，不能用手盘动，所以不宜选用。

摩擦离合器有圆盘式、圆锥式，虽然这类离合器结构上有单片式、多片式、干式和湿式，操纵方式有机械式、电磁式或液压与气动式等，但这类离合器的径向尺寸、轴向尺寸都较大，在要求结构简单、紧凑的前提下很难选用到合适的产品，另外用于野外作业的机械装置还不宜于采用电、液、气操纵形式的离合器。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种离合与换向装置，具有离合器功能，又能实现换向，并能实现正反转不同转速。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：该装置包括输入轴部件、离合与换向部件和输出轴部件，在输入轴部件与输出轴部件之间安装离合与换向部件构成离合与换向装置；输入轴部件由输入轴和输入轴齿轮组成，输出轴部件由输出轴和输出轴齿轮组成，离合与换向部件由滑移套、齿轮轴、钢球组成，输入轴齿轮和输出轴齿轮空套在输入轴上，输出轴齿轮用平键与输出轴连接为一体，输入轴和输出轴共轴线，输入轴齿轮与过桥轴上齿轮及输出输出轴齿轮常啮合，输入轴上与输入轴齿轮和输出轴齿轮内孔相配合的部位有二组沿径向均布的球窝，输入轴齿轮和输出轴齿轮在结构上都设计有一段套筒，套筒段钻有沿径向均布的、与输入轴上球窝数量相等的钻孔，钻孔并不完全钻通，其底端制成球面状，在每个钻孔内放置钢球，钢珠在钻孔里露出到输入轴齿轮或输出轴齿轮内孔但不会落下，滑移套的内孔与输入轴齿轮和输出轴齿轮的套筒段的外圆相配合并在其外圆上滑动，滑移套内孔的两端有沉孔，内孔与沉孔的相接部位有斜面，输入轴齿轮和输出轴齿轮的套筒段外圆与滑移套沉孔间形成环状空间，滑移套的外表面上制有齿条，齿条齿轮轴啮合。

其中，转动与齿轮轴连为一体的手轮或手把，使滑移套沿输入轴部件的轴线方向左右移动，离合器离合，或是输出轴正转或反转。

其中，滑移套的外表面上垂直于齿条的方向设键槽，限位销钉伸入滑移套外侧的键槽中，在分离位置时，限位销钉处于键槽的中间，滑移套向左或向右移动到键槽圆弧边缘与限位销钉相接触时，滑移套即处于极限位置，不能继续移动，避免滑移套的端面与输入轴齿轮或输出轴齿轮的端面相碰，限位销钉同时还限制滑移套转动。

其中，齿轮轴水平布置安装，或垂直布置安装。

其中，滑移套的移动不采用齿轮齿条的驱动方式，而在滑移套外圆制有拨叉环，为拨叉拨动的驱动方式。

其中，改变输入轴齿轮或输出轴齿轮对过桥轴齿轮的齿数，即改变齿轮的传动比，使输出轴得到与正转时不同的转速。

当滑移套处于位于输入轴齿轮与输出轴齿轮中间位置时，输入轴齿轮和输出轴齿轮的套筒段的钻孔正好都处在滑移套的沉孔段，亦即此时钻孔里的钢球也全处在滑移套的沉孔段，当输入轴旋转时，输入轴对钢球的挤压和钢球在离心力作用下，钢球沿径向贴紧在滑移套的沉孔孔壁，输入轴空转，离合器处于分离，输入轴不能带动输入轴齿轮转动，也不能带动输出轴齿轮转动，因此不能将输入轴的运动与动力传递到输出轴；转动齿轮轴使滑套向右移动，在移动过程中，滑套右边的斜面逐步将钢球往输出轴齿轮的钻孔里压并进入到输入轴右边一圈的球窝，直至滑套的内孔与输出轴齿轮套筒段外圆相接触，被滑移套卡在输出轴齿轮内孔与输入轴的球窝里的钢球将输入轴和输出轴齿轮锲为一体，输入轴带动输出轴齿轮以及输出轴一起同向转动，此处将与输入轴转向相同定义为正转，即输出轴作正向转动；转动齿轮轴使滑套向左移动，则会先放开被压住的输出轴齿轮内的钢球，再将钢球卡在输入轴齿轮内孔与输入轴左边一圈的球窝里，将输入轴和输入轴齿轮锲为一体，输入轴带动输入轴齿轮转动，经二根过桥轴上的齿轮再传到输出轴齿轮，将输入轴的转动传递到输出轴，此时输出轴的转向与输入轴的转向相反，即输出轴作反向转动。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下特点：

1、本发明的离合与换向装置中齿轮处于常啮合状态下工作，离合或换向时没有齿轮牙齿（或端面齿）碰撞，没有接合死点，可在高转速差情况下离合或换向。

2、离合器部件没有摩擦元件，没有摩擦发热，主从动件间没有相对滑动，传动效率高；

3、滑移套不随输入或输出齿轮轴一起转动，使操纵机构简单，操纵方便，只需用一个旋钮（或手把）操作,如果用拨叉拨动滑移套,拨叉与滑移套的拨叉环间无滑动摩擦和磨损,对拨叉的材料和热处理要求低。

4、所述的离合与换向装置由一种转向切换到另一种转向时，由机构保证先脱离了之前的齿轮传动，转为空档后才能转入反向转动，保证了装置的安全性；

5、改变齿轮传动比，可使反转转速与输入轴相同，也可与输入轴不同。

6、离合与换向装置工作可靠、离合或换向时无接合噪声，服役期长。

7、该装置可以将源动力机的扭矩传递或断开到工作机械，并可实现工作机械的与输入轴同向的正向转动，或与输入轴反向的的向转动。

    8、该装置采用了钢球作为接合或分离动力传递的载体，当钢球被滑移套内孔压下时，输入轴与输入（或输出）齿轮被锲为一体，实现离合器的接合；移动滑移套，使钢球处于滑移套内孔的沉孔段，输入轴旋转钢球被挤出输入轴，输入（或输出）齿轮在输入轴上空转，实现离合器的分离。

    9、该装置正转（与输入轴同向）转速与输入轴相同，通过改变齿轮传动比，反转（与输入轴反向）转速可以与输入轴相同，也可以与输入轴不同。

10、装置还适用于通用机械的传动齿轮箱、变速箱中作离合器和变换转动方向的机构或装置。

附图说明

图1是本发明的剖视展开图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图2的局部放大图。

图4是图1的滑移套示意图。

图5是图4的剖示图。

图6是离合器接合、输出轴正转时的工况图。

图7是图6中的B-B剖视图。

具体实施方式

如图1-7所示，该装置包括输入轴部件10、离合与换向部件20和输出轴部件30，在输入轴部件10与输出轴部件30之间安装离合与换向部件20构成离合与换向装置，其中与输入轴部件10与输出轴部件30联接的过桥轴部件图中未画出；输入轴部件10由输入轴11和输入轴齿轮12组成，输出轴部件30由输出轴31和输出轴齿轮32组成，离合与换向部件20由滑移套21、齿轮轴22、钢球23组成，输入轴齿轮12和输出轴齿轮32空套在输入轴11上，输出轴齿轮32用平键与输出轴31连接为一体，输入轴11和输出轴31共轴线，输入轴齿轮12与过桥轴上齿轮及输出轴齿轮32常啮合，输入轴11上与输入轴齿轮12和输出轴齿轮32内孔相配合的部位有二组沿径向均布的球窝101，见图2、图3，图示中每组球窝数为3个，输入轴齿轮12和输出轴齿轮32在结构上都设计有一段套筒，套筒段钻有沿径向均布的、与输入轴11上球窝101数量相等的钻孔111，见图2、图3，钻孔111并不完全钻通，其底端制成球面状，在每个钻孔111内放置钢球23，钢珠23在钻孔111里露出到输入轴齿轮12或输出轴齿轮32内孔但不会落下， 滑移套21的内孔214与输入轴齿轮12和输出轴齿轮32的套筒段的外圆相配合并在其外圆上滑动，滑移套21内孔214的两端有沉孔213，内孔214与沉孔213的相接部位有斜面215，见图4、图5，输入轴齿轮12和输出轴齿轮32的套筒段外圆与滑移套21沉孔213间形成环状空间，滑移套21的外表面上制有齿条211，齿条211齿轮轴22啮合。

其中，转动与齿轮轴22连为一体的手轮或手把（图中未画出），使滑移套沿输入轴部件10的轴线方向左右移动，离合器离合，或是输出轴31正转（与输入轴11转向相同）或反转（与输入轴11转向相反）。

其中，滑移套21的外表面上垂直于齿条211的方向设键槽212，限位销钉（图中未画出）伸入滑移套21外侧的键槽212中，在分离位置时，限位销钉处于键槽212的中间，滑移套21向左或向右移动到键槽212圆弧边缘与限位销钉相接触时，滑移套21即处于极限位置，不能继续移动，避免滑移套21的端面与输入轴齿轮11或输出轴齿轮31的端面相碰，限位销钉同时还限制滑移套21转动。

其中，齿轮轴22水平布置安装（如图1中所示），或垂直布置安装（图中未画出）。

其中，滑移套21的移动不采用齿轮齿条的驱动方式，而在滑移套外圆制有拨叉环，为拨叉拨动的驱动方式。

其中，改变输入轴齿轮12或输出轴齿轮32对过桥轴齿轮的齿数，即改变齿轮的传动比，使输出轴31得到与正转时不同的转速。

当滑移套21处于位于输入轴齿轮12与输出轴齿轮32中间位置时，如图1，输入轴齿轮12和输出轴齿轮32的套筒段的钻孔111正好都处在滑移套21的沉孔213段，亦即此时钻孔111里的钢球23也全处在滑移套21的沉孔213段，当输入轴11旋转时，输入轴11对钢球23的挤压和钢球23在离心力作用下，钢球23沿径向贴紧在滑移套21的沉孔213孔壁，输入轴11空转，离合器处于分离，输入轴11不能带动输入轴齿轮12转动，也不能带动输出轴齿轮32转动，因此不能将输入轴11的运动与动力传递到输出轴31；转动齿轮轴22使滑套21向右移动，在移动过程中，滑套21右边的斜面215逐步将钢球23往输出轴齿轮32的钻孔里压并进入到输入轴11右边一圈的球窝101，直至滑套21的内孔214与输出轴齿轮32套筒段外圆相接触，被滑移套21卡在输出轴齿轮32内孔111与输入轴11的球窝101里的钢球23将输入轴11和输出轴齿轮32锲为一体，输入轴11带动输出轴齿轮32以及输出轴31一起同向转动，此处将与输入轴11转向相同定义为正转，即输出轴31作正向转动，见图6和图7；转动齿轮轴22使滑套21向左移动，则会先放开被压住的输出轴齿轮32内的钢球23，再将钢球23卡在输入轴齿轮12内孔111与输入轴11左边一圈的球窝101里，将输入轴11和输入轴齿轮12锲为一体，输入轴11带动输入轴齿轮12转动，经二根过桥轴上的齿轮（图中未画出）再传到输出轴齿轮32，将输入轴11的转动传递到输出轴31，此时输出轴31的转向与输入轴11的转向相反，即输出轴31作反向转动，为简洁文本，不再作图说明。

其中，本发明未详细描述的技术部分为公知技术。

Claims (6)

1.离合与换向装置，其特征在于：该装置包括输入轴部件（10）、离合与换向部件（20）和输出轴部件（30），在输入轴部件（10）与输出轴部件（30）之间安装离合与换向部件（20）构成离合与换向装置，其中与输入轴部件（10）与输出轴部件（30）联接的过桥轴部件图中未画出；输入轴部件（10）由输入轴（11）和输入轴齿轮（12）组成，输出轴部件（30）由输出轴（31）和输出轴齿轮（32）组成，离合与换向部件（20）由滑移套（21）、齿轮轴（22）、钢球（23）组成，输入轴齿轮（12）和输出轴齿轮（32）空套在输入轴（11）上，输出轴齿轮（32）用平键与输出轴（31）连接为一体，输入轴（11）和输出轴（31）共轴线，输入轴齿轮（12）与过桥轴上齿轮及输出轴齿轮（32）常啮合，输入轴（11）上与输入轴齿轮（12）和输出轴齿轮（32）内孔相配合的部位有二组沿径向均布的球窝（101），输入轴齿轮（12）和输出轴齿轮（32）在结构上都设计有一段套筒，套筒段钻有沿径向均布的、与输入轴（11）上球窝（101）数量相等的钻孔（111），钻孔（111）并不完全钻通，其底端制成球面状，在每个钻孔（111）内放置钢球（23），钢珠（23）在钻孔（111）里露出到输入轴齿轮（12）或输出轴齿轮（32）内孔但不会落下，滑移套（21）的内孔（214）与输入轴齿轮（12）和输出轴齿轮（32）的套筒段的外圆相配合并在其外圆上滑动，滑移套（21）的内孔（214）的两端有沉孔（213），内孔（214）与沉孔（213）的相接部位有斜面（215），输入轴齿轮（12）和输出轴齿轮（32）的套筒段外圆与滑移套（21）的沉孔（213）间形成环状空间，滑移套（21）的外表面上制有齿条（211），齿条（211）与齿轮轴（22）啮合。

2. 根据权利要求1所述的离合与换向装置，其特征在于：其中，转动与齿轮轴（22）连为一体的手轮或手把，使滑移套沿输入轴部件（10）的轴线方向左右移动，离合器离合，或是输出轴31正转或反转。

3. 根据权利要求1所述的离合与换向装置，其特征在于：其中，滑移套（21）的外表面上垂直于齿条（211）的方向设键槽（212），限位销钉伸入滑移套（21）外侧的键槽（212）中，在分离位置时，限位销钉处于键槽（212）的中间，滑移套（21）向左或向右移动到键槽（212）圆弧边缘与限位销钉相接触时，滑移套（21）即处于极限位置，不能继续移动，避免滑移套（21）的端面与输入轴齿轮（11）或输出轴齿轮（31）的端面相碰，限位销钉同时还限制滑移套（21）转动。

4. 根据权利要求1所述的离合与换向装置，其特征在于：其中，齿轮轴（22）水平布置安装，或垂直布置安装。

5. 根据权利要求1所述的离合与换向装置，其特征在于：其中，滑移套（21）的外圆制有拨叉环，采用拨叉拨动的驱动方式。

6. 根据权利要求1所述的离合与换向装置，其特征在于：其中，改变输入轴齿轮（12）或输出轴齿轮（32）对过桥轴齿轮的齿数，即改变齿轮的传动比，使输出轴（31）得到与正转时不同的转速。

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