CN1584357A - 楔块双向超越离合式驻车制动器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楔块双向超越离合式汽车驻车制动器及其制造方法，适用于大中小各种汽车。它是在滚柱外星轮双向超越离合式驻车制动器基础上，用外环代替外星轮和垫块，楔块代替滚柱。拨叉控制内外环之间的楔块来达到汽车前进、倒车、停车制动的目的。制造时，外环两侧与前后盖接触部位加工成凸形，前后盖与外环接触部位加工成凹形。装配时凸凹扣准，静配合。而且用普通低碳钢焊条电焊联接。焊口附近退火范围要小，保证外环内表面HRC60硬度。

Description

楔块双向超越离合式驻车制动器及其制造方法

所属技术领域

本发明涉及一种改进的汽车驻车制动装量，特别是涉及超越离合式汽车驻车制动装置。适合于大中小各种汽车。

背景技术

目前公开的汽车用超越离合式驻车制动器，主要零件有外星轮、垫块、内环、拨叉、两组滚柱、花键轴、活销、活销座、弹簧。是滚柱外星轮带拨叉的双向超越离合器形式的汽车驻车制动器。外星轮联接在变速器壳体后壁，内环与变速器第二轴后端花键联接。外星轮和内环之间装有控制滚柱的拨叉和两组滚柱。一组是汽车前进时使离合器超越的滚柱，也就是只许汽车前进、不许倒车；另一组滚柱是汽车倒车时超越的滚柱，也就是只许汽车后退、不许前进。当汽车前进时拨叉控制只许汽车倒车、不许前进的滚柱，不允许它们起作用，只允许只许汽车前进、不许倒车的滚柱起作用。拨叉有三个控制位置；允许汽车前进、允许倒车、停车制动位置。这种制动器有很多优点。但也有不足之处。因为制动器中装入的滚柱数目少，又滚柱曲率半径小，所以这种制动器制动力矩小，外形尺寸和重量较大。

发明内容

为了解决汽车用超越离合式驻车制动器制动力矩小，外形尺寸和重量大的缺点，本发明提供一种驻车制动器。这种制动器不仅外形尺寸和重量小，而且有巨大的制动力矩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用楔块带拨叉的双向超越离合式汽车驻车制动器代替滚柱外星轮带拨叉的双向超越离合式汽车驻车制动器。用外环代替外星轮和垫块、两组楔块代替两组滚柱、弹簧座代替活销座、用短园柱滚子代替滚动轴承，又去掉一组活销，前后盖、内环和拨叉也有改进。外环联接在变速器壳体后壁，内环与变速器第二轴后端花键联接。内外环之间装有控制楔块的拨叉和两组楔块。一组是汽车前进时使离合器超越的楔块，也就是只许汽车前进、不许后退；另一组是汽车倒车时使离合器超越的楔块，也就是只许倒车、不许汽车前进。当汽车前进时拨叉控制只许汽车倒车、不许前进的楔块，也就是说不允许让只许汽车倒车、不许前进的楔块起作用，另一组正好使离合器超越状态，允许让只许汽车前进，不许倒车的楔块起作用。拨叉也有三个控制位置：汽车前进、倒车、停车制动位置。不管是滚柱外星轮带拨叉的双向超越离合器，还是楔块带拨叉的双向超越离合器，都属于超越离合器形式。两者都是拨叉控制的双向超越离合器，所以几乎所有零件结构都有很多共同点，所用的钢材也都相同。根本区别在于一个是用外星轮、垫块、滚柱，另一个是外环和楔块。虽然更换的零件不多，但是收到的效果是相当明显。

本发明的有益效果是用外环代替外星轮和垫块大大减少外形尺寸，用楔块代替滚柱，曲率半径几乎增加两倍，也就是说承受能力也增加两倍，而且装入的楔块数目也增多，所以在外形尺寸基本相同条件下制动力矩可以增加三倍。

附图说明

图1是本发明横剖面工作原理图。

图2是本发明纵剖面构造图。

图3是楔块横向剖面图。

图4是弹簧座横向剖面图。

图中，1、外环，2、只许汽车倒车、不许前进的楔块，3、拨叉，4、弹簧座，5、弹簧，6、只许汽车前进，不许倒车的楔块，7、内环，8、花键轴，9、前后盖，10、短园柱滚子。

具体实施方法

图1中，外环(1)固定在变速器壳体后壁，它内部装有弹簧座(4)和弹簧(5)。内环(7)通过花键轴(8)与变速器第二轴花键相联结。箭头所指方向是汽车前进时传动轴、也就是内环(7)的转动方向。外环(1)和内环(7)之间装有拨叉(3)和两组楔块(2)和(6)。楔块(2)和(6)的小角度转动靠弹簧(5)的拉力、摩擦力和拨叉(3)的控制。图1中不难看出，当内环(7)用箭头所指方向转动时，也就是说汽车前进时[此时暂时不考虑楔块(6)的作用，只考虑楔块(2)]如果拨叉(3)不控制楔块(2)，那么楔块(2)在弹簧(5)和摩擦力作用下逆时针方向转动，楔紧在外环(1)和内环(7)之间，阻止内环(7)向箭头所指方向转动，也就是说不许汽车前进。相反，当内环(7)用箭头所指相反方向转动时，也就是说汽车倒车时，楔块(2)在摩擦力作用下克服弹簧(5)拉力向顺时针方向转动，脱开内外环(7)和(1)的楔紧，处于超越状态，允许内环(7)向箭头所指相反方向转动，也就是允许汽车倒车。所以楔块(2)称为允许汽车倒车，不许前进的楔块。同样的原理，楔块(6)称为只许汽车前进，不许倒车的楔块。

如图1所示，拨叉(3)有三个控制位置：虚线[I]位置是允许汽车前进，实线位置是停车制动位置，虚线[II]是允许汽车倒车位置。

拨叉(3)在虚线[I]位置是允许汽车向前行驶。当汽车前进，即通过花键轴(8)与汽车传动轴相联的内环(7)按箭头所指方向转动时，楔块(6)在摩擦力作用下克服弹簧(5)拉力自己本身向逆时针方向转动，使外环(1)和内环(7)处于超越状态。而楔块(2)在摩擦力和弹簧(5)作用下也向逆时针方向转向，楔紧在内环(7)和外环(1)之间，使外环(1)和内环(7)处于结合状态。然而拨叉(3)阻止楔块(2)向逆时针方向转动，迫使它向顺时针方向小角度转动，即拨叉(3)迫使楔块(2)处于超越状态。如此楔块(2)和(6)都处于超越状态。所以通过花键轴(8)与汽车传动轴相联的内环(7)允许按箭头所指方向转动。也就是说允许汽车向前行驶。

坡路起步自动调节功能是本发明的第二功能

坡路起步时拨叉(3)正处在虚线[I]位置，楔块(2)被拨叉(3)所控制，无法向逆时针方向转动，楔紧在外环(1)和内环(7)之间。允许内环(7)按箭头所指方向转动。然而内环(7)只要有一点箭头所指相反方向转动，即汽车有一点往后倒车，那么没有被拨叉(3)所控制的楔块(6)在摩擦力和弹簧(5)拉力作用下向顺时针方向转动，楔紧在两者之间，自动阻止内环(7)按照箭头所指相反方向转动，也就是阻止汽车往后倒车。所以采用这种结构驻车制动器的汽车坡路起步时，没有必要与驻车制动器的配合，与平地起步完全相同。起到坡路起步自动调节作用。

另外，由于楔块(6)楔紧在外环(1)和内环(7)之间产生巨大的制动力矩。所以汽车无论在多大的坡路停车都安全可靠。

拨叉(3)在虚线[II]位置是允许汽车往后行驶。此时拨叉(3)只控制楔块(6)，内环(7)只能按箭头所指相反方向转动。只允许汽车往后倒车，不允许向前行驶。其原理与拨叉(3)在虚线[I]位置完全相同。

拨叉(3)在实线位置是汽车驻车制动状态。当拨叉(3)在实线位置时，楔块(2)和(6)均未被拨叉(3)所控制。与汽车传动轴相联的内环(7)按照箭头所指方向即汽车向前行驶时，楔块(2)在摩擦力和弹簧(5)作用下逆时针方向转动，楔紧在外环(1)和内环(7)之间，阻止内环(7)转动。当内环(7)按照箭头所指相反方向即汽车往后行驶时，楔块(6)在摩擦力和弹簧(5)作用下顺时针方向转动，楔紧在两者之间同样阻止转动。所以，此时是不允许汽车向前或往后行驶，处于驻车制动状态。

应用中出现问题及解决措施

本发明的每个另件除了传统的超越离合器共同点外还有自己的特点。下面逐个介绍制造和试验应用过程中出现的各种问题及解决办法。这些都是经过多次失败后改进的成功做法。

1、超越离合器共同特点是外环(1)在工作中承受巨大的工作载荷。外环(1)径向变形是共同难题。要避免径向变形，必须把离合器外环(1)安装在足够坚固，刚性极强的壳体内。然而在本发明中没有此种刚体作依靠。经过多次试验，采用依靠前后盖(9)办法。如图2所示，外环(1)和前后盖(9)接触处加工成凸形；前后盖(9)与外环(1)接触处加工成凹形。装配时凸凹扣准，静配合。

2、外环(1)和前后盖(9)凸凹扣准，静配合也经受不了强烈冲击载荷下的径向变形。外环(1)和前后盖(9)联接不能采用传统的螺栓联接。增加多少个螺栓也达不到目的。经过多次试验，采用图2所示办法，也就是电焊联接。电焊联接对外形美观，成批生产带来许多不便。但是，目前为止，没有其他办法。电焊条用的是普通低碳钢焊条。

3、电焊联接外环(1)和前后盖(9)时，外环(1)和前后盖(9)焊口附近退火范围越小越好。特别是外环(1)内表面与楔块(2)和(6)接触部位，必须保证HRC60硬度。所以电焊联接时特别控制好外环(1)表面温度，最好不超过80℃。为此采用间断焊接法。也就是焊一点，停下来等温度降下来后再焊一点。这样才能够保证外环(1)外表面温度不超过80℃，外环(1)内表面硬度也保证HRC60。

4、外环(1)和前后盖(9)所用钢材，既要有硬度，又要有一定的焊接性能，而且焊接时退火范围越小越好，也就是说热处理渗透性能越差越好。还有一定的强度要求。高碳钢无法焊接；低碳钢表面渗碳，即没有刚度，又不能焊接。经过多次试验，采用含碳量在0.55-0.65之间含锰材料。最后选定65Mn，效果较好。

5、在内环(7)和前后盖(9)联接上，曾经采用过滚动轴承。它不仅占用很大空间，而且承受不了强大的冲击载荷。当内环(7)和外环(1)轴线不重合时，也就是加工中产生的误差给轴承带来额外附加载荷。后来采用图2所示装满短园柱滚子(10)。其效果较好，不仅延长整体寿命，也消除故障隐患。

6、本发明楔块(2)和(6)所用的钢材也有特殊要求。表面硬度要高，心部不仅要有硬度，也要有韧性。否则引起表面磨损，压扁或者折断。采用高碳钢，心部没有韧性；采用低碳钢表面渗碳，心部没有硬度。最后采用了特殊的办法，中碳钢表面渗碳办法。含碳量在0.35-0.45之间。试验证明40cr表面渗碳，用水淬火，收到较好效果。

7、图1、图3、图4中可以看出，当拨叉(3)控制楔块(2)和(6)时候，楔块(2)和(6)与弹簧座(4)接触部位是图3所示T处。试验中发现，当拨叉(3)放松时候，楔块(2)和(6)尖角T在弹簧座(4)AC和BD平面上有滑动过程。如果滑动时阻力大，不能很快地楔紧在外环(1)和内环(7)之间。为了减少滑动时阻力，避免卡克现象，楔块(2)和(6)尖角T加工成圆弧，对AC和BD平面来说，形成一个部分园柱面。另一个尖角T加工成园弧后可以减少占用空间。

8、在图4中，为了减少楔块(2)和(6)在弹簧座(4)AC、BD平面上滑动阻力，AC和BD平面除了有一定光洁度以外还有特殊要求。两个平面要有倾斜度，AB长度小，CD长度大。也就是说弹簧座(4)横向剖面上楔块(2)和(6)接触的两个平面都有一定的倾斜角度，用两个平面距离来比较，靠内环(7)处内侧大，靠外环(1)的外侧小。

另外，内环也有较大改变，以中型汽车所用驻车装置为例，内环直径为φ125mm，大大减小外型尺寸。

本发明中拨叉(3)的作用是使楔块(2)和(6)自身的小角度转动，所以拨叉(3)对楔块(2)和(6)的作用点也有变化，结构也不同。

Claims (9)

1、一种楔块带拨叉双向超越离合式汽车驻车制动装置，主要零件有替代外星轮、垫块、滚柱的外环(1)、两组楔块(2)(6)和改进设计的拨叉(3)、弹簧座(4)、内环(7)、前后盖(9)、短园柱滚子(10)。

2、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是外环(1)与前后盖(9)接触处加工成凸形，前后盖(9)与外环(1)接触处加工成凹形，装配时凸凹扣准，静配合。

3、根据权利要求1、2规定的汽车驻车制动装置，其特征是外环(1)和前后盖(9)联接是低碳钢普通焊条电焊连接。

4、根据权利要求1、2、3规定的汽车驻车制动装置，其特征是外环(1)和前后盖(9)进行电焊连接时采用间断焊接法：即焊接一点停下来，等外环(1)外表面温度降下来后再焊，外环(1)外表面温度不许超过80℃。

5、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是外环(1)和前后盖(9)所采用的钢材是含碳量在0.55-0.65之间的含锰材料。

6、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是前后盖(9)和内环(7)联接是短园柱滚子(10)。

7、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是楔块(2)和(6)的横端面上最突出的尖角加工成园弧，从整体来说尖角线加工成部分园柱面。

8、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是弹簧座(4)与楔块(2)和(6)接触的两个平面应该有一定的倾斜度，从横端面上用两个平面距离来比较，靠内环(7)处距离要比靠外环(1)处大。

9、根据权利要求1规定的汽车驻车制动装置，其特征是楔块(2)和(6)所用的钢材是含碳量在0.35-0.45之间的合金材料，经过表面渗碳，用水淬火。

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