CN110360244B - 一种摩擦片式超越离合器及包含其的装载机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摩擦片式超越离合器及包含其的装载机，离合组件具有离合花键孔，输入轴的外侧具有离合花键，离合组件与输入轴花键连接，离合花键孔的键槽宽度大于离合花键的键宽，输入轴具有输入轴进油道；小齿轮与大齿轮的转速相等时，输入轴进油道与油腔进油通道连通使得大齿轮与输入轴连接，小齿轮的转速大于大齿轮的转速时，输入轴进油道与油腔进油通道断开使得大齿轮与输入轴脱开。本发明的摩擦片式超越离合器不需借助其它设备及电控实现油路的闭与通，离合花键与离合花键孔的设计可使超越离合器自适应工况，完美解决了传统超越离合器寿命低与传统摩擦片式超越离合器成本高及燃油经济性不佳的问题。

Description

一种摩擦片式超越离合器及包含其的装载机

技术领域

本发明涉及超越离合器领域，具体涉及一种摩擦片式超越离合器及包含其的装载机。

背景技术

目前，国内装载机主流应用行星式动力换挡变速箱，此变速箱采用双涡轮液力变矩器，配合超越离合器，可实现低速重载与高速轻载高低挡的自动切换。但超越离合器是此种变速箱质量提升的瓶颈，存在寿命低、维修时间长、维修成本高的问题，鉴于此种情况，急需开发一种高可靠性的超越离合器。

现有方案一：传统超越离合器，内有凸轮、滚柱，通过凸轮与滚柱的分离或楔合，实现中间输入轴与外环齿轮的分离和锁止。方案一缺点：凸轮、滚柱、弹簧、外环齿轮的滚道等容易损坏，导致超越离合器失效。

现有方案二：摩擦片式超越离合器，内有摩擦片，外部设有多个传感器与控制阀，通过传感器监测信息，配合控制阀，控制活塞是否压紧摩擦片，最终实现中间输入轴与外环齿轮的分离和锁止。方案二缺点：配备多个传感器与控制阀，成本高；传感器与控制阀本身也会出故障，导致超越离合器故障率升高；分离的时机需人工设定，不能自适应工况，导致燃油经济性不佳。

本发明的目的是提供一种可靠性高的超越离合器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性高的超越离合器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种摩擦片式超越离合器，包括输入轴、离合组件、小齿轮和大齿轮，所述小齿轮固定套接在所述输入轴的外侧，所述大齿轮转动套接在所述输入轴的外侧，所述离合组件具有油腔，所述油腔的侧壁具有油腔进油通道，

所述离合组件具有离合花键孔，所述输入轴的外侧具有离合花键，所述离合组件与所述输入轴花键连接，所述离合花键孔的键槽宽度大于所述离合花键的键宽，所述输入轴具有输入轴进油道；所述小齿轮与所述大齿轮的转速相等时，所述输入轴进油道与所述油腔进油通道连通使得所述大齿轮与所述输入轴连接，所述小齿轮的转速大于所述大齿轮的转速时，所述输入轴进油道与所述油腔进油通道断开使得所述大齿轮与所述输入轴脱开。

本发明的有益效果是：本发明的摩擦片式超越离合器不需借助其它设备及电控实现油路的闭与通，离合花键与离合花键孔的设计可使超越离合器自适应工况，完美解决了传统超越离合器寿命低与传统摩擦片式超越离合器成本高及燃油经济性不佳的问题。本发明与已有结构相比可靠性高，因不涉及传感器及电控，所以本发明的成本低、故障点少。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述离合组件包括齿毂、油缸组件、活塞组件和摩擦片组件，所述活塞组件设置于所述油缸组件内并将所述油缸组件内部的腔体分为所述油腔和摩擦片腔，所述齿毂具有所述离合花键孔和齿毂油孔，所述齿毂油孔的一端随着所述小齿轮转速的变化与所述输入轴进油道连通或断开，另一端与所述油腔相连通，所述齿毂与所述输入轴花键连接，所述油缸组件套设在所述齿毂的外侧且与所述大齿轮固定连接，所述摩擦片组件设置于所述摩擦片腔内，所述摩擦片组件包括多个钢片和多个摩擦片，所述钢片与所述油缸组件花键连接，所述摩擦片与所述齿毂花键连接，所述钢片与所述摩擦片一一间隔设置，多个所述钢片和多个所述摩擦片在所述活塞组件的驱动下压紧或分离，实现所述齿毂与所述油缸组件的连接或脱开。

采用上述进一步方案的有益效果是：小齿轮与大齿轮的转速相等时，输入轴进油道与齿毂油孔连通，液压油进入油腔并推动活塞组件，活塞组件挤压所述摩擦片组件使得齿毂与油缸组件连接；小齿轮的转速大于大齿轮的转速，输入轴进油道与齿毂油孔断开。摩擦片组件接合的时候钢片与摩擦片被活塞压紧，活塞移开后钢片和摩擦片保持间距。

进一步，所述油缸组件具有环形的油缸进油槽和油缸油孔，所述齿毂油孔、所述油缸进油槽和所述油缸油孔依次连通形成所述油腔进油通道，所述油缸油孔与所述油腔连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：油缸组件的环形油缸进油槽可以使齿毂油孔始终与油缸进油槽连通，进而与油缸油孔连通，这样，当输入轴进油道与齿毂油孔连通时，就可以与油腔连通。

进一步，所述活塞组件包括活塞和弹性件，所述活塞滑动套设在所述油缸组件内，所述弹性件位于所述摩擦片腔内，其一端与所述活塞抵接，另一端固定抵接在所述摩擦片腔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：活塞在油腔内液压油的作用下向摩擦片组件移动，小齿轮的转速逐渐增加时，输入轴进油道与油腔逐渐错开，弹性件的弹力大于油腔内的液压油的推力，活塞在弹性件弹力的作用下原理摩擦片组件，复位。

进一步，还包括挡圈，所述挡圈与所述摩擦片腔的内壁固定连接，所述弹性件的另一端与所述挡圈抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：挡圈实现弹性件的定位。

进一步，所述离合组件位于所述小齿轮和所述大齿轮之间。

进一步，所述小齿轮与所述输入轴花键连接。

进一步，所述输入轴的外侧具有环形的输入轴进油槽，所述输入轴进油槽与所述输入轴进油道连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：输入轴进油道通过输入轴进油槽与外部的供油管连通，供油管不随着输入轴转动，设置环形的输入轴进油槽，可以使静止的供油管始终与输入轴进油道连通。

进一步，还包括轴承，所述大齿轮套接在所述轴承的外侧，所述轴承套接在所述输入轴的外侧，所述大齿轮通过所述所述轴承与所述输入轴转动连接。

本发明还涉及一种装载机，包括所述摩擦片式超越离合器。

附图说明

图1为本发明一种摩擦片式超越离合器的主视剖视图；

图2为本发明一种摩擦片式超越离合器的结合状态下的左视剖视图；

图3为本发明一种摩擦片式超越离合器的分离状态下的左视剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、堵塞，2、第一轴用挡圈，3、小齿轮，4、油封，5、油缸，6、螺栓，7、第二密封环，8、活塞，9、钢片，10、摩擦片，11、齿圈，12、大齿轮，13、第二轴用挡圈，14、孔用挡圈，15、轴承，16、输入轴，17、第一密封环，18、弹性件，19、挡圈，20、齿毂，21、输入轴进油槽，22、输入轴进油道，23、输入轴油孔，24、齿毂油孔，25、油缸油孔，26、油腔。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明涉及一种摩擦片式超越离合器，包括输入轴16、离合组件、小齿轮3和大齿轮12，所述小齿轮3固定套接在所述输入轴16的外侧，所述大齿轮12转动套接在所述输入轴16的外侧，所述离合组件具有油腔26，所述油腔26的侧壁具有油腔进油通道，

所述离合组件一体成型有离合花键孔，所述输入轴16的外侧一体成型有离合花键，所述离合组件与所述输入轴16花键连接，所述离合花键孔的键槽宽度大于所述离合花键的键宽，所述输入轴16具有输入轴进油道22；所述小齿轮3与所述大齿轮12的转速相等时，所述输入轴进油道22与所述油腔进油通道连通使得所述大齿轮12与所述输入轴16连接，所述小齿轮3的转速大于所述大齿轮12的转速时，所述输入轴进油道22与所述油腔进油通道断开使得所述大齿轮12与所述输入轴16脱开。

具体的，还包括两个第一轴用挡圈2，两个所述第一轴用挡圈2套接在所述输入轴16的外侧并分别抵接在所述小齿轮3的两侧。

具体的，本发明所涉及的转速均为角速度。

作为本实施例的进一步方案，所述离合组件包括齿毂20、油缸组件、活塞组件和摩擦片组件，所述活塞组件设置于所述油缸组件内并将所述油缸组件内部的腔体分为所述油腔26和摩擦片腔，所述齿毂20具有所述离合花键孔和齿毂油孔24，所述齿毂油孔24的一端随着所述小齿轮3转速的变化与所述输入轴进油道22连通或断开，另一端与所述油腔26相连通，所述齿毂20与所述输入轴16花键连接，所述油缸组件套设在所述齿毂20的外侧且与所述大齿轮12固定连接，所述摩擦片组件设置于所述摩擦片腔内，所述摩擦片组件包括多个钢片9和多个摩擦片10，所述钢片9与所述油缸组件花键连接，所述摩擦片10与所述齿毂20花键连接，所述钢片9与所述摩擦片10一一间隔设置，多个所述钢片9和多个所述摩擦片10在所述活塞组件的驱动下压紧或分离，实现所述齿毂20与所述油缸组件的连接或脱开。

作为本实施例的进一步方案，所述油缸组件具有环形的油缸进油槽和油缸油孔25，所述齿毂油孔24、所述油缸进油槽和所述油缸油孔25依次连通形成所述油腔进油通道，所述油缸油孔25与所述油腔26连通。

作为本实施例的进一步方案，所述活塞组件包括活塞8和弹性件18，所述活塞8滑动套设在所述油缸组件内，所述弹性件18位于所述摩擦片腔内，其一端与所述活塞8抵接，另一端固定抵接在所述摩擦片腔内。

作为本实施例的进一步方案，还包括挡圈19，所述挡圈19与所述摩擦片腔的内壁固定连接，所述弹性件18的另一端与所述挡圈19抵接。

具体的，所述弹性件18为碟形弹簧。

作为本实施例的进一步方案，所述离合组件位于所述小齿轮3和所述大齿轮12之间。

可替换的，所述离合组件也可以位于所述大齿轮12远离所述小齿轮3的一侧。

具体的，如图1所示，所述油缸组件包括油缸5和齿圈11，所述油缸5为环状，所述油缸5的内孔具有筒状的油缸壁，所述油缸壁具有环形的油缸进油槽和油缸油孔25。所述齿圈11为筒状，其内壁具有与所述钢片9适配的齿圈花键。所述油缸5通过多个螺栓6固定连接于所述齿圈11的一端，所述大齿轮12焊接于所述齿圈11的另一端。油缸壁朝向所述齿毂20的一侧具有两个环形的油缸槽，两个所述油缸槽分别位于所述油缸进油槽轴向的两侧，还包括两个油封4，所述油封4一一对应嵌设在所述油缸槽内。所述活塞8为环形，所述活塞8的内侧壁与所述油缸5的油缸壁外侧面接触，所述活塞8的内侧壁加工有环形的第一活塞槽，第一密封环17嵌设在第一活塞槽内，实现活塞8与油缸5的密封，所述活塞8的外侧壁与所述齿圈11的内壁接触，所述活塞8的外侧壁加工有环形的第二活塞槽，第二密封环7嵌设在所述第二活塞槽内，实现活塞8与齿圈11的密封。活塞8、油缸5与齿圈11之间围成的区域为所述油腔26。所述挡圈19固定套设于所述油缸5的油缸壁外侧。还包括第二轴用挡圈13，第二轴用挡圈13夹设在齿毂20与大齿轮12之间。

作为本实施例的进一步方案，所述小齿轮3与所述输入轴16花键固定连接。

作为本实施例的进一步方案，所述输入轴16的外侧具有环形的输入轴进油槽21，所述输入轴进油槽21与所述输入轴进油道22连通。

具体的，所述输入轴进油槽21位于所述输入轴16的端部，所述输入轴进油道22为沿输入轴16轴向开设的孔，输入轴进油道22的端部塞有堵塞1，所述输入轴16对应油缸进油槽的位置沿径向开设有输入轴油孔23，输入轴进油道22与输入轴油孔23连通，所述小齿轮3与所述大齿轮12的转速相等时，输入轴油孔23与齿毂油孔24连通。

作为本实施例的进一步方案，还包括轴承15，所述大齿轮12套接在所述轴承15的外侧，所述轴承15套接在所述输入轴16的外侧，所述大齿轮12通过所述所述轴承15与所述输入轴16转动连接。

具体的，所述轴承15为两个，两个所述轴承15并排设置，两个所述轴承15之间夹设有孔用挡圈14。

本发明的一种摩擦片式超越离合器的功能：

1.在轻载时，输入轴16提供的动力已足够使用，此时输入轴16与大齿轮12要处于分离状态，则要求油腔26内无压力，使油路闭合，活塞8在弹性件18的作用下处于原位，此时摩擦片10与钢片9间存在间隙，达到超越离合器分离的功能。

油路闭合的原理：轻载时，小齿轮3可提供足够的驱动力，转速高于大齿轮12的转速，因为有转速差，使输入轴16上的输入轴油孔23与齿毂20上的齿毂油孔24处于错开状态，大齿轮12与输入轴16处于分离状态，此时油路封闭。

2.在重载时，需要小齿轮3和大齿轮12同时提供动力，此时输入轴16与大齿轮12要处于结合状态，则要求油腔26内有压力，使油路开通，使其推动活塞8，活塞8克服碟形弹簧的回位力，将摩擦片10与钢片9压紧，达到摩擦片式超越离合器结合的功能。

油路开通的原理：重载时，小齿轮3提供的驱动力不足，转速逐渐下降，当转速等于大齿轮12的转速时，因为没有有转速差，使输入轴16上的输入轴油孔23与齿毂20上的齿毂油孔24处于正对的状态，此时油路开通。需要说明的是，小齿轮3的转速不会降低至小于大齿轮12的转速。

3.液压油流动路线：离合器结合时，液压油经输入轴16上的输入轴进油槽21进入输入轴进油道22，通过输入轴油孔23到达齿毂20上的齿毂油孔24,然后进入油缸5上的油缸油孔25,最后到达油腔26，推动活塞8压紧钢片9和摩擦片10。离合器分离时，输入轴油孔23与齿毂油孔24逐渐错开，液压油的压力减小，活塞8在弹性件18的作用下逐渐复位并将液压油挤出油腔26。外部的液压油经输入轴16上的输入轴进油槽21进入输入轴进油道22，因输入轴16上的输入轴油孔23与齿毂20上的齿毂油孔24处于错开的状态，此时油路封闭，最终不会达到油腔26。

本发明还涉及一种装载机，包括所述摩擦片式超越离合器。现有技术中装载机的发动机的动力输入到液力变矩器，所述液力变矩器内部具有一级涡轮组和二级涡轮组，所述一级涡轮组通过花键与输入一级齿轮连接，所述输入一级齿轮与所述大齿轮12啮合；所述液力变矩器内的所述二级涡轮组通过花键与输入二级齿轮连接，所述输入二级齿轮与所述小齿轮3啮合。

一级涡轮组和二级涡轮组分别传递动力至摩擦片式超越离合器，输入一级齿轮与大齿轮12的传动比和输入二级齿轮与小齿轮3的传动比不同，当负载低的时候，摩擦片式超越离合器的所述小齿轮3转速大于所述大齿轮12转速，此时摩擦片式超越离合器是分离状态，仅有一条传动路线做功；当负载逐渐变大时，此时摩擦片式超越离合器处于分离状态，只有一条动力输入线路做功，装载机负载增大后动力不足，故导摩擦片式超越离合器的小齿轮3转速逐渐降低，当小齿轮3转速降至与大齿轮12相同时，此时摩擦片式超越离合器达到结合状态，两条动力传输线路同时做功，即可实现装载机重载工况下工作。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种摩擦片式超越离合器，包括输入轴(16)、离合组件、小齿轮(3)和大齿轮(12)，所述小齿轮(3)固定套接在所述输入轴(16)的外侧，所述大齿轮(12)转动套接在所述输入轴(16)的外侧，所述离合组件具有油腔(26)，所述油腔(26)的侧壁具有油腔进油通道，其特征在于，

所述离合组件具有离合花键孔，所述输入轴(16)的外侧具有离合花键，所述离合组件与所述输入轴(16)花键连接，所述离合花键孔的键槽宽度大于所述离合花键的键宽，所述输入轴(16)具有输入轴进油道(22)；所述小齿轮(3)与所述大齿轮(12)的转速相等时，所述输入轴进油道(22)与所述油腔进油通道连通使得所述大齿轮(12)与所述输入轴(16)连接，所述小齿轮(3)的转速大于所述大齿轮(12)的转速时，所述输入轴进油道(22)与所述油腔进油通道断开使得所述大齿轮(12)与所述输入轴(16)脱开；

所述离合组件包括齿毂(20)、油缸组件、活塞组件和摩擦片组件，所述活塞组件设置于所述油缸组件内并将所述油缸组件内部的腔体分为所述油腔(26)和摩擦片腔，所述齿毂(20)具有所述离合花键孔和齿毂油孔(24)，所述齿毂油孔(24)的一端随着所述小齿轮(3)转速的变化与所述输入轴进油道(22)连通或断开，另一端与所述油腔(26)相连通，所述齿毂(20)与所述输入轴(16)花键连接，所述油缸组件套设在所述齿毂(20)的外侧且与所述大齿轮(12)固定连接，所述摩擦片组件设置于所述摩擦片腔内，所述摩擦片组件包括多个钢片(9)和多个摩擦片(10)，所述钢片(9)与所述油缸组件花键连接，所述摩擦片(10)与所述齿毂(20)花键连接，所述钢片(9)与所述摩擦片(10)一一间隔设置，多个所述钢片(9)和多个所述摩擦片(10)在所述活塞组件的驱动下压紧或分离，实现所述齿毂(20)与所述油缸组件的连接或脱开；

所述离合组件位于所述小齿轮(3)和所述大齿轮(12)之间；

所述小齿轮(3)与所述输入轴(16)花键连接。

2.根据权利要求1所述一种摩擦片式超越离合器，其特征在于，所述油缸组件具有环形的油缸进油槽和油缸油孔(25)，所述齿毂油孔(24)、所述油缸进油槽和所述油缸油孔(25)依次连通形成所述油腔进油通道，所述油缸油孔(25)与所述油腔(26)连通。

3.根据权利要求1所述一种摩擦片式超越离合器，其特征在于，所述活塞组件包括活塞(8)和弹性件(18)，所述活塞(8)滑动套设在所述油缸组件内，所述弹性件(18)位于所述摩擦片腔内，其一端与所述活塞(8)抵接，另一端固定抵接在所述摩擦片腔内。

4.根据权利要求3所述一种摩擦片式超越离合器，其特征在于，还包括挡圈(19)，所述挡圈(19)与所述摩擦片腔的内壁固定连接，所述弹性件(18)的另一端与所述挡圈(19)抵接。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种摩擦片式超越离合器，其特征在于，所述输入轴(16)的外侧具有环形的输入轴进油槽(21)，所述输入轴进油槽(21)与所述输入轴进油道(22)连通。

6.根据权利要求1-4任一项所述一种摩擦片式超越离合器，其特征在于，还包括轴承(15)，所述大齿轮(12)套接在所述轴承(15)的外侧，所述轴承(15)套接在所述输入轴(16)的外侧，所述大齿轮(12)通过所述所述轴承(15)与所述输入轴(16)转动连接。

7.一种装载机，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述摩擦片式超越离合器。