CN113202885A - 超越离合器及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种超越离合器及工程机械。超越离合器包括：中间输入轴；外环齿轮，设置在中间输入轴上，外环齿轮的一侧具有安装环槽；内星轮，安装在安装环槽中；保持架组件，包括保持架、多个滚柱和多个弹性件，保持架设置在内星轮和安装环槽的外周面之间，多个滚柱和多个弹性件设置在保持架上；内环齿轮，设置在中间输入轴上并与内星轮浮动连接，以使滚柱受力均匀。本发明的内环齿轮与内星轮浮动连接，能够使超越离合器从超越到锁止时内星轮与滚柱相对外环齿轮有自动找正的功能，而不与内环齿轮轴向受力相互干涉，从而保证滚柱在锁止时相对外环齿轮和内星轮的工作面始终保持对中状态，滚柱受力均匀。

Description

超越离合器及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种超越离合器及工程机械。

背景技术

针对装载机特殊作业工况，目前比较普遍的装载机使用变速箱，变速箱采用滚柱式超越离合器，滚柱式超越离合器通常包括外环齿轮、中间轴齿轮、内星轮、滚柱及预紧弹簧等，内星轮设置在外环齿轮内且通过轴承支撑在中间轴承齿轮上，由于轴承装配时是存在间隙的，外环齿轮会往一侧倾斜，由于内星轮和中间轴齿轮采用螺栓连接，进而使得离合器锁止时滚柱与内星轮和外环齿轮接触面受力会发生倾斜，造成滚柱受力偏载、受力不均，从而使得中间轴齿轮轴、内星轮向受力与外环齿轮轴向受力发生相互干涉。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超越离合器及工程机械，以解决现有技术中轴承装配存在间隙造成滚柱受力不均的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种超越离合器，包括：中间输入轴；外环齿轮，设置在中间输入轴上，外环齿轮的一侧具有安装环槽；内星轮，安装在安装环槽中；保持架组件，包括保持架、多个滚柱和多个弹性件，保持架设置在内星轮和安装环槽的外周面之间，多个滚柱和多个弹性件设置在保持架上；内环齿轮，设置在中间输入轴上并与内星轮浮动连接，以使滚柱受力均匀。

可选地，内环齿轮朝向内星轮的端面上设有多个第一键，内星轮朝向内环齿轮的端面上设有多个第二键，每个第二键位于相邻的两个第一键之间，第一键和第二键之间具有间隙，超越离合器还包括对内环齿轮和内星轮进行轴向限位的轴向限位件。

可选地，第一键和第二键均为矩形键。

可选地，每个第一键的外周面上设有第一卡槽，每个第二键的外周面上设有第二卡槽，轴向限位件为卡在第一卡槽和第二卡槽的第一卡簧。

可选地，内环齿轮和内星轮通过内花键和外花键间隙配合，超越离合器还包括对内环齿轮和内星轮进行轴向限位的轴向限位件。

可选地，保持架上设有多个滚柱槽和多个固定槽，滚柱安装在滚柱槽中，固定槽与滚柱槽连通，弹性件固定在固定槽中且与滚柱抵接。

可选地，保持架具有周向定位结构，内星轮上设有与周向定位结构配合的周向配合结构。

可选地，保持架具有轴向定位结构，内星轮上设有与轴向定位结构配合的轴向配合结构。

可选地，内环齿轮和中间输入轴一体成型。

本发明还提供了一种工程机械，包括：上述的超越离合器。

本发明技术方案，具有如下优点：当外环齿轮会往一侧倾斜时，由于内环齿轮与内星轮浮动连接，能够使超越离合器从超越到锁止时内星轮与滚柱相对外环齿轮有自动找正的功能，而不与内环齿轮轴向受力相互干涉，从而保证滚柱在锁止时相对外环齿轮和内星轮的工作面始终保持对中状态，滚柱始终工作在一个比较平衡、理想的状态，滚柱受力均匀，进而使得整个超越离合器中各个零件受力比较均衡、稳定，提高了整个超越离合器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的超越离合器的分解示意图；

图2示出了图1的超越离合器的剖视示意图；

图3示出了图1的超越离合器的中间轴齿轮、内星轮及第一卡簧的主视示意图；

图4示出了图3的中间轴齿轮、内星轮及第一卡簧的立体示意图；

图5示出了图3的中间轴齿轮的立体示意图；

图6示出了图3的内星轮的立体示意图；

图7示出了图1的超越离合器的保持架的立体示意图；

图8示出了图1的超越离合器的保持架、滚柱和弹性件的立体示意图；

图9示出了图1的超越离合器的保持架、滚柱、弹性件及内星轮的立体示意图；

图10示出了图9的保持架、滚柱、弹性件及内星轮的A处放大示意图；

图11示出了图1的超越离合器的剖视示意图。

附图标记说明：

10、中间轴齿轮；11、中间输入轴；12、内环齿轮；121、第一键；1211、第一卡槽；20、外环齿轮；21、安装环槽；30、内星轮；31、第二键；311、第二卡槽；40、滚柱；50、弹性件；61、第一卡簧；62、第二卡簧；70、保持架；71、滚柱槽；72、固定槽；73、周向定位凸起；74、轴向定位凸起；81、第一轴承；82、第二轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本实施例的超越离合器包括：中间输入轴11、外环齿轮20、内星轮30、保持架组件及内环齿轮12。外环齿轮20设置在中间输入轴11上，外环齿轮20的一端面具有安装环槽21；内星轮30安装在安装环槽21中；保持架组件包括保持架70、多个滚柱40和多个弹性件50，保持架70设置在内星轮30和安装环槽21的外周面之间，多个滚柱40和多个弹性件50设置在保持架70上；内环齿轮12设置在中间输入轴11上并与内星轮30浮动连接，以使滚柱40受力均匀。安装环槽21的外周面形成与滚柱40配合的内圆滚道。

应用本实施例的超越离合器，当外环齿轮会往一侧倾斜时，由于内环齿轮12与内星轮30浮动连接，能够使超越离合器从超越到锁止时内星轮30与滚柱40相对外环齿轮20有自动找正的功能，而不与内环齿轮12轴向受力相互干涉，从而保证滚柱40在锁止时相对外环齿轮20和内星轮30的工作面始终保持对中状态，滚柱40始终工作在一个比较平衡、理想的状态，滚柱40受力均匀，进而使得整个超越离合器中各个零件受力比较均衡、稳定，提高了整个超越离合器的使用寿命。

本实施例中，如图3至图6所示，内环齿轮12朝向内星轮30的端面上设有多个第一键121，内星轮30朝向内环齿轮12的端面上设有多个第二键31，每个第二键31位于相邻的两个第一键121之间，第一键121和第二键31之间具有间隙，进而使得内环齿轮12与内星轮30浮动连接。超越离合器还包括对内环齿轮12和内星轮30进行轴向限位的轴向限位件。轴向限位件保证每个第二键31始终位于相邻的两个第一键121之间，防止多个第一键121与多个第二键31发生脱离的情况。

本实施例中，第一键121和第二键31均为矩形键，即第一键121和第二键31均呈矩形，便于加工，降低制造成本。当多个第一键121和多个第二键31的尺寸更小且沿周向排布的更密时，多个第一键121和多个第二键31形成花键。作为可替换的实施方式，第一键121和第二键31也可以呈梯形。

具体地，矩形键的数量为12个。当然，矩形键的数量并不局限于此，在较小或较大承载力矩的场合，矩形键的数量可以相应地减少或增加。

本实施例中，每个第一键121的外周面上设有第一卡槽1211，每个第二键31的外周面上设有第二卡槽311，轴向限位件为卡在第一卡槽1211和第二卡槽311的第一卡簧61，第一卡簧61使用方便，成本低廉。

现有技术中，内环凸轮上均匀有用于固定弹簧片的隔板，隔板较薄，热处理变形大，导致弹簧片分布不均，进而造成滚柱受力不均。为了解决该问题，本实施例中，如图7和图8所示，保持架70上设有多个滚柱槽71和多个固定槽72，滚柱40安装在滚柱槽71中，固定槽72与滚柱槽71连通，弹性件50固定在固定槽72中且与滚柱40抵接。固定槽72用于固定弹性件50，滚柱槽71用于安装滚柱40，固定槽72与滚柱槽71相连通，将弹簧片固定在保持架的固定槽内，保持架的结构强度高，不会发生变形，弹簧片分布更均匀，进而使得滚柱受力均匀；且不需要另外设置固定弹性件50的结构，简化结构，节约成本。保持架70上集成了弹性件50、滚柱40，可以取消滚柱两端的挡板，集成度高。

本实施例中，滚柱槽71和固定槽72的数量均为16个，保持架70上均匀分布16个滚柱槽71和16个固定槽72，弹性件50的一端插入固定槽内，另一端与滚柱40抵接。优选地，弹性件50为折叠的弹簧片，弹簧片的第一片插在固定槽72中，弹簧片的最后一片与滚柱40抵接，弹簧片的作用力均匀作用在保持架上，使得滚柱40的外周面不会与滚柱槽71朝向固定槽72的槽壁发生接触，有效地避免保持架磨损，延长保持架的使用寿命。当然，滚柱槽71和固定槽72的数量并不局限于此，在较小或较大承载力矩的场合，保持架的滚柱槽71和固定槽72数量可以相应地减少或增加。

本实施例中，如图8至图10所示，保持架70具有周向定位结构，内星轮30上设有与周向定位结构配合的周向配合结构，通过周向定位结构与周向配合结构进行配合，可以对保持架的周向进行定位，利用保持架自身的结构对保持架进行周向定位，简化整体结构，安装也比较方便。优选地，周向定位结构为设置在保持架70的内周面上的若干周向定位凸起73，周向配合结构为周向配合槽，内星轮30的外周面具有工作斜面及与工作斜面相连接的止挡面，工作斜面和止挡面形成周向配合槽，周向定位凸起73的一侧与止挡面配合。具体地，周向定位凸起73大体呈三角形。

本实施例中，保持架70具有轴向定位结构，内星轮30上设有与轴向定位结构配合的轴向配合结构。利用保持架自身的结构对保持架进行轴向定位，简化整体结构，安装也更方便。优选地，轴向定位结构为设置在保持架70的两端面上且凸出于其内周面的若干轴向定位凸起74，轴向配合结构为配合面，内星轮30的两端面形成配合面，保持架70的两端面上的轴向定位凸起74与内星轮30的两端面配合，进而对保持架的两端面进行轴向定位。具体地，轴向定位凸起74大体呈四边形。当然，轴向定位凸起74也可以呈三角形或圆形等。

本实施例中，如图1、图2和图5所示，内环齿轮12和中间输入轴11一体成型并形成一个中间轴齿轮10，换言之，中间轴齿轮10集成了内环齿轮12和中间输入轴11，内环齿轮12和中间输入轴11二者为一体式结构，这种结构形式省略了中间连接件，提高了整体传动精度和可靠性。作为可替换的实施方式，内环齿轮12和中间输入轴11也可以分别成型，将内环齿轮与中间输入轴11通过键连接。

本实施例中，中间输入轴11通过两个第一轴承81固定在变速箱的壳体上，外环齿轮20通过两个第二轴承82安装在中间轴齿轮10的中间输入轴11上，图2中左侧的第二轴承82通过第二卡簧62限位在外环齿轮20内。

下面对超越离合器的工作过程进行说明：

超越离合器超越时的工作状态：如图11所示，超越离合器的工作状态为顺时针转动，当内星轮30的转速高于外环齿轮20的转速时，内星轮30的工作斜面推动滚柱40，滚柱40推动弹簧片，弹簧片推动保持架70整体顺时针转动，此时内星轮30与保持架70、滚柱40及弹簧片形成的保持组件以相同转速顺时针转动，使滚柱40有脱离外环齿轮20的内圆滚道的趋势，滚柱40处于超越状态，滚柱40不传递扭矩。但是滚柱40在弹簧片的预紧下始终紧贴在内星轮30的工作斜面与外环齿轮20的内圆滚道之间，从而实现超越离合器超越。

超越离合器锁止时的工作状态：如图11所示，超越离合器顺时针转动，当内星轮30的转速低于外环齿轮20的转速时，相当于内星轮30相对外环齿轮20逆时针转动，此时内星轮30推动保持架70，保持架70推动弹簧片，弹簧片推动滚柱40相对外环齿轮20逆时针转动趋势，从而使滚柱40锁止在内星轮30的工作斜面与外环齿轮20的内圆滚道之间，从而实现超越离合器的锁止。由于内星轮30与中间轴齿轮10通过端面的矩形键浮动连接，二者之间没有硬性连接，内星轮30与保持架组件处于浮动状态，当超越离合器锁止时，内星轮30与滚柱40会自动找正，滚柱40始终与外环齿轮20的内圆滚道处于贴合状态。

作为可替换的实施方式，内环齿轮12和内星轮30通过内花键和外花键间隙配合，超越离合器还包括对内环齿轮12和内星轮30进行轴向限位的轴向限位件。优选地，轴向限位件为设置在内环齿轮12和内星轮30之间的卡簧。

本发明还提供了一种工程机械，其包括：上述的超越离合器。当外环齿轮会往一侧倾斜时，由于内环齿轮12与内星轮30浮动连接，能够使超越离合器从超越到锁止时内星轮30与滚柱40相对外环齿轮20有自动找正的功能，而不与内环齿轮12轴向受力相互干涉，从而保证滚柱40在锁止时相对外环齿轮20和内星轮30的工作面始终保持对中状态，滚柱40始终工作在一个比较平衡、理想的状态，滚柱40受力均匀，进而使得整个超越离合器中各个零件受力比较均衡、稳定，提高了整个超越离合器的使用寿命。

本实施例中，工程机械为装载机等。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述的实施例实现了如下技术效果：

1、超越离合器包括中间轴齿轮10、外环齿轮20、内星轮30、滚柱40、弹簧片及保持架70等，内星轮30的左侧端面和中间轴齿轮10的右侧端面均设有矩形键，两端面上的矩形键配合并通过第一卡簧61进行浮动连接，两端面上的矩形键之间留有一定间隙，内星轮30与中间轴齿轮10采用矩形键和卡簧浮动连接，超越离合器锁止时内部组件受力均匀，使用寿命较长，且相比其他装载机的滚柱式超越离合器，本实施例的结构简单，零部件较少，加工装配工艺性简单，成本低。

2、保持架70上均匀分布16个滚柱槽和16个固定槽，滚柱槽用于安装滚柱，固定槽用于固定弹簧片，弹簧片的第一片插入固定槽内，通过固定槽将弹簧片限位在保持架70内，弹簧片的最后一片紧贴滚柱40的圆柱面，滚柱40安装在滚柱槽内，通过弹簧片将滚柱40预紧在内星轮30的工作斜面与外环齿轮20的内圆滚道之间，滚柱40、弹簧片及保持架70形成保持架组件，结构简单，节约成本，保持架组件集成了保持架、弹簧片、滚柱，结构紧凑，取消滚柱两端的挡板，集成度较高。

3、保持架70的内周面的两侧均布16个周向定位凸起73，保持架70的两侧端面均布8个轴向定位凸起74，保持架70通过其周向定位凸起73安装在内星轮30的工作斜面和止挡面形成的周向配合槽内，并通过其端面上的轴向定位凸起74与内星轮30的两端面进行配合，可以对保持架进行周向定位和轴向定位，利用保持架自身的结构对保持架进行周向定位和轴向定位，简化整体结构，安装也比较方便。

4、中间轴齿轮10集成了内环齿轮12和中间输入轴11，内环齿轮12和中间输入轴11二者为一体式结构，这种结构形式省略了中间连接件，提高了整体传动精度和可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种超越离合器，其特征在于，包括：

中间输入轴(11)；

外环齿轮(20)，设置在所述中间输入轴(11)上，所述外环齿轮(20)的一侧具有安装环槽(21)；

内星轮(30)，安装在所述安装环槽(21)中；

保持架组件，包括保持架(70)、多个滚柱(40)和多个弹性件(50)，所述保持架(70)设置在所述内星轮(30)和所述安装环槽(21)的外周面之间，多个所述滚柱(40)和多个所述弹性件(50)设置在所述保持架(70)上；

内环齿轮(12)，设置在所述中间输入轴(11)上并与所述内星轮(30)浮动连接，以使所述滚柱(40)受力均匀。

2.根据权利要求1所述的超越离合器，其特征在于，所述内环齿轮(12)朝向所述内星轮(30)的端面上设有多个第一键(121)，所述内星轮(30)朝向所述内环齿轮(12)的端面上设有多个第二键(31)，每个所述第二键(31)位于相邻的两个所述第一键(121)之间，所述第一键(121)和所述第二键(31)之间具有间隙，所述超越离合器还包括对所述内环齿轮(12)和所述内星轮(30)进行轴向限位的轴向限位件。

3.根据权利要求2所述的超越离合器，其特征在于，所述第一键(121)和所述第二键(31)均为矩形键。

4.根据权利要求2所述的超越离合器，其特征在于，每个所述第一键(121)的外周面上设有第一卡槽(1211)，每个所述第二键(31)的外周面上设有第二卡槽(311)，所述轴向限位件为卡在所述第一卡槽(1211)和所述第二卡槽(311)的第一卡簧(61)。

5.根据权利要求1所述的超越离合器，其特征在于，所述内环齿轮(12)和所述内星轮(30)通过内花键和外花键间隙配合，所述超越离合器还包括对所述内环齿轮(12)和所述内星轮(30)进行轴向限位的轴向限位件。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的超越离合器，其特征在于，所述保持架(70)上设有多个滚柱槽(71)和多个固定槽(72)，所述滚柱(40)安装在所述滚柱槽(71)中，所述固定槽(72)与所述滚柱槽(71)连通，所述弹性件(50)固定在所述固定槽(72)中且与所述滚柱(40)抵接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的超越离合器，其特征在于，所述保持架(70)具有周向定位结构，所述内星轮(30)上设有与所述周向定位结构配合的周向配合结构。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的超越离合器，其特征在于，所述保持架(70)具有轴向定位结构，所述内星轮(30)上设有与所述轴向定位结构配合的轴向配合结构。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的超越离合器，其特征在于，所述内环齿轮(12)和中间输入轴(11)一体成型。

10.一种工程机械，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的超越离合器。

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