CN201152326Y - 一种超越离合器及其总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超越离合器及其总成，特别适用于工程机械的动力传动系统，如：装载机的变速箱，包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器。超越离合器采用磁力棘爪的棘轮式结构，所用棘爪通过轴销可转动地固定在棘爪盘的周边，在棘爪尾部固定有磁性物质，在与棘爪盘的磁吸力作用下，棘爪可以与棘齿啮合；在与齿圈的磁吸力和离心力的共同作用下，棘爪与棘齿脱离接触。由于是依靠挤压啮合传递扭矩，避免滚柱式或楔块式超越离合器依靠摩擦传递扭矩的缺陷，也在最大程度上避免了棘爪与棘齿的磨损，从而提高超越离合器总成的工作可靠性，延长使用寿命，并降低加工成本。

Description

一种超越离合器及其总成

技术领域

本实用新型涉及一种超越离合器及其总成，用于工程机械动力传动系统，如装载机的减速箱。这种总成所采用磁力棘爪式超越离合器，依靠棘齿与棘爪的挤压啮合传递动力扭矩，避免滚柱式或楔块式超越离合器依靠摩擦来传递扭矩的缺点，提高超越离合器的工作可靠性，从而延长超越离合器总成的使用寿命并提高其工作效率。

背景技术

工程机械传动装置所使用的超越离合器，需要在频繁啮合和脱开工作条件下，间断地传递工作扭矩，啮合冲击较大，由于恶劣的工作条件容易造成润滑油污染，这对于依靠摩擦传递扭矩的滚柱式或楔块式超越离合器是非常不利的，这也是造成现有超越离合器总成工作可靠性差的根本原因。

棘轮式超越离合器依靠挤压啮合传递扭矩，没有摩擦部件，不会因为磨损而影响其使用寿命；由于没有反向解锁力矩，这种超越离合器具有更高的工作效率。但是，在传统结构的棘爪式超越离合器内，棘爪依靠弹簧的弹力复位与棘齿啮合，频繁的啮合和超越不利于弹簧长期有效地工作，容易造成超越离合器失效；由于回止角大，传递扭矩时的冲击荷载也不利于棘爪的工作，棘爪的啮合面也会因挤压或撞击发生损坏。

中国实用新型专利ZL00254031.2公开了一种棘爪依靠磁力复位的棘轮式超越离合器，这些超越离合器适用于长时间啮合的工作状态，当用于长时间超越工作状态时，棘爪与棘齿需要频繁接触，易磨损而使部件损毁，由于“T”型棘爪的首部较大，需要相当高的转速或者较大的偏心质量或距离，以产生很大的离心力来使棘爪摆脱与棘齿的接触，这必然造成棘爪尾部结构过大，不利于结构的优化设计。同时，上述超越离合器结构将磁铁限定安装在棘爪盘上，必然造成不必要的磨损，且加工工艺复杂、成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有超越离合器总成使用寿命短、可靠性低、加工工艺复杂且成本高的缺陷，提供一种使用磁力棘爪的棘轮式超越离合器，在最大程度上减小磨损对部件的损坏，提高超越离合器总成的使用寿命和可靠性，降低加工成本，进而提高工程机械的动力传动性能。本实用新型特别适用于工程机械，如装载机的减速箱。

本实用新型所提供的超越离合器总成包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器。所述动力轴组件包括传动齿轮和输入轴，两者可以一体加工；所述超越离合器位于所述外环齿轮的外圈和内圈之间，包括棘爪盘、棘爪和齿圈，棘爪盘固定在动力轴组件传动齿轮的一侧，棘爪通过轴销可转动地固定在棘爪盘周边，齿圈固定在外环齿轮的外圈内侧(也可以在内侧面上直接加工棘齿)，棘爪盘和齿圈的固定位置可以使得棘爪和棘齿恰当的啮合。所述棘爪的首部有与棘齿啮合的接触面，中部设置有轴孔，尾部固定有磁性物质，如钕铁硼。

这种超越离合器总成的特点在于：在棘爪尾部固定有磁性物质，其与棘爪盘之间以及与齿圈之间的磁吸力控制着棘爪的转动；为减小棘爪在频繁运动中的被动冲击对磁性物质的影响，将磁性物质封装在充满减震材料的安装套内，如：黏性液体或弹性物质，安装套由非铁磁性物质制成，如铝或铅，并一起固定在棘爪尾部，固定方式可以采用燕尾槽或螺纹孔。

固定在棘爪尾部的磁性物质，不仅对棘爪盘有磁吸力的作用，以使得棘爪复位，而且对齿圈有磁吸力作用，以有助于离心力使棘爪脱离与棘齿的接触。由于磁吸力与作用距离的平方成反比，磁性物质的安装位置应使得其到棘爪盘的距离小于其到齿圈的距离，即：磁性物质对棘爪盘的磁吸力大于对棘齿的磁吸力。之所以把磁性物质安装在棘爪的尾部，这样，在设定的啮合转速范围内，磁性物质与棘爪盘的磁吸力控制着棘爪与棘齿接触，随时准备啮合；当高于啮合转速时，离心力增大，磁性物质与齿圈的磁吸力协助离心力作用，使得棘爪脱离与棘齿的接触，避免磨损。这样的结构可以减小尾部结构的尺寸，更易于控制棘爪在设定转速下的工作状态，同时，降低了加工成本。

这种棘爪的质心偏于其轴孔轴心靠向棘爪尾部，通过调整磁性物质的磁场强度、磁性物质的安装位置，就可以在设定转速下，达到与棘齿频繁接触准备啮合或长时间脱离的工作状态，在最大程度上减少磨损，使得超越离合器总成的运行更加稳定、可靠。

为了传递更大扭矩的需要，可以在外环齿轮的外圈内侧直接加工棘齿，从而不需要安装单独的齿圈，以减少成本。棘齿设有坡面，其工作长度要大于棘齿接触面的工作长度，且齿根处两者之间的夹角为直角，棘齿接触面与齿根到棘爪盘轴心的连线的夹角应小于15°，以防止滑脱。

棘爪接触面和其工作侧面的夹角为90°，且工作侧面与棘齿坡面在齿根处的接触长度大于棘齿接触面的工作长度。棘爪由轴销可摆动地固定在棘爪盘上，轴销可以采用阶梯轴，直径较大的一端位于传动齿轮和棘爪盘之间，避免轴销的串动和脱落。

在传递扭矩作用时，所述超越离合器受到偏心力的作用，因此应采用滚柱轴承代替滚柱轴承。

在棘爪尾部固定磁铁使棘爪复位，可以减少加工工序、降低加工成本；同时，在离合器处于超越状态时，便于棘爪在离心力和磁力共同作用下脱离与棘齿的接触，减小磨损。

附图说明

图1为所述实用新型的总体结构横剖面示意图。

图2为所述实用新型的总体结构侧视图。

图3为所述实用新型的棘爪侧视图。

图4为所述实用新型的棘齿侧视图。

具体实施方式

本实用新型所提供的超越离合器总成包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器。

如图1所示，所述动力轴组件包括输入轴9和传动齿轮8，二者相对固定或加工为一体，并由轴承10固定。外环齿轮1是一个整体结构，有一个外圈2和一个内圈3，由轴承12支撑在输入轴9上。

如图2所示，超越离合器由齿圈4和棘爪盘7组成，并嵌入在外环齿轮1的外圈2和内圈3之间。设置有棘齿13的齿圈4固定在外圈2的内侧环面上(也可省去齿圈4而直接在外圈2的内侧环面上直接加工棘齿13)。棘爪5通过轴销6可转动地固定在棘爪盘7上，棘爪盘7固定在传动齿轮8靠近外环齿轮1的侧面，其位置应使得棘爪5与棘齿13有最佳的啮合效果，棘爪盘7与外环齿轮1的内圈3之间保留有一定的间隙。

如图3所示，所述棘爪5为一个整体结构，通过轴销6可转动地安装在棘爪盘7的周边。轴销6采用阶梯轴，直径较大的一端夹紧在传动齿轮8和棘爪盘7之间。在棘爪5尾部固定有磁性物质11，如钕铁硼。棘爪5接触面14和其工作侧面15的夹角为90°，且工作侧面15与棘齿13坡面16在齿根处的接触长度大于棘齿13接触面17的工作长度。为减少撞击的影响，磁性物质11可以封装在内有黏性液体或弹性物质的安装套内。

如图4所示，所述棘齿13在齿圈4上加工，棘齿13坡面16的工作长度要大于棘齿13接触面17的工作长度，且齿根处两者之间的夹角以直角最佳，棘齿13接触面17与齿根到棘爪盘7轴心的连线的夹角应小于15°。为了传递更大扭矩的需要，可以在外环齿轮1的外圈2内侧面直接加工棘齿13，从而省去齿圈4。

Claims (9)

1、一种超越离合器，包括设有棘齿的齿圈、棘爪和棘爪盘，其特征在于：棘爪通过轴销可摆动地固定在棘爪盘周边，棘爪的尾部固定有磁性物质。

2、根据权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：磁性物质封装在由不导磁材料制成的安装套内并一起固定在棘爪尾部，安装套和磁性物质之间设置减震材料，其安装位置使得磁性物质对棘爪盘的磁吸力大于对齿圈的磁吸力。

3、根据权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：棘爪的质心偏于其轴孔轴心靠向棘爪尾部。

4、根据权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：所述的棘齿有一坡面，其工作长度大于棘齿接触面的工作长度，齿根处两者之间的夹角为直角，棘齿接触面与齿根到棘爪盘轴心的连线的夹角小于15°；棘爪接触面和其工作侧面的夹角为90°，且工作侧面与棘齿坡面在齿根处的接触长度大于棘齿接触面的工作长度。

5、一种超越离合器总成，包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器，其特征在于：所述超越离合器为棘轮式结构，它包括设置有棘齿的齿圈、棘爪盘、通过轴销可摆动地连接在棘爪盘周边的棘爪，在其棘爪的尾部固定有磁性物质。

6、根据权利要求5所述的超越离合器总成，其特征在于：磁性物质封装在由不导磁材料制成的安装套内并一起固定在棘爪尾部，安装套和磁性物质之间设置减震材料，其安装位置使得磁性物质对棘爪盘的磁吸力大于对齿圈的磁吸力。

7、根据权利要求5或6所述的超越离合器总成，其特征在于：棘爪的质心偏于其轴孔轴心靠向棘爪尾部。

8、根据权利要求5所述的超越离合器总成，其特征在于：所述超越离合器的棘齿直接加工在外环齿轮外圈的内侧面。

9、根据权利要求5所述的超越离合器总成，其特征在于：所述的棘齿有一坡面，其工作长度大于棘齿接触面的工作长度，齿根处两者之间的夹角为直角，棘齿接触面与齿根到棘爪盘轴心的连线的夹角小于15°；棘爪接触面和其工作侧面的夹角为90°，且工作侧面与棘齿坡面在齿根处的接触长度大于棘齿接触面的工作长度。

Images