CN202158107U - 一种可动态接合分离的牙嵌离合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆机械传动领域，具体涉及一种可动态接合分离的牙嵌离合器，包括滑动端和固定端，滑动端设置在牙嵌离合器的主动轴上，固定端设置在牙嵌离合器的从动轴上，滑动端和固定端配合的一端分别均匀设有数目相同的齿，滑动端和固定端齿的形状为倒梯形，滑动端或固定端上每两个相邻的齿之间构成一个凹槽，滑动端上的齿设置在固定端的凹槽中，固定端上的齿设置在滑动端的凹槽中，滑动端的齿面为凹面，固定端的齿面为凸面，滑动端的齿面与固定端的齿面相配合，滑动端与固定端构成匹配啮合，解决现有牙嵌离合器只能在静态或极低转速下接合分离，高速动态接合分离性能差的问题。

Description

一种可动态接合分离的牙嵌离合器

技术领域：

本实用新型涉及车辆机械传动领域，具体涉及一种可动态接合分离的牙嵌离合器。 

背景技术：

传统牙嵌离合器是利用零件上的齿工作，传递运动和转矩，其结构简单、承载能力大、能使主从动轴的转速同步，但接合时有刚性冲击，适于在停机或低速时接合。 

目前，普通车辆上采用的对称式锥齿轮差速器在给车辆带来诸多益处的同时，也给车辆的通过性带来了一些不利的影响：对称式锥齿轮差速器的等扭矩分配特性不能充分利用各车轮的附着力，严重削弱了车辆的越野通过性和机动能力。 

为解决车辆在坏路上行驶遇到的问题，最简单的办法是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁，使之成为强制锁止式差速器，所谓差速锁，就是带操纵气缸的牙嵌离合器。当一侧驱动轮滑转时，利用差速锁使差速器不起差速作用，当车辆一侧车轮驶入坏路时，驾驶员通过按钮使电磁阀接通压缩空气管路，使此侧半轴与差速器壳成为刚性连接，差速器失去作用；当车辆一侧车轮驶出坏路时，驾驶员通过按钮使电磁阀切断高压气路，使此侧半轴与差速器壳分离，差速器重新起作用。但是因为传统牙嵌离合器只能在静止或低速时才能接合分离，所以这种操作必须在停车时进行。而且如果过早接上或过晚摘下差速锁，即在好路段上左右车轮仍刚性连接，则将产生无差速器情况下出现的后果；如果过晚接合差速锁，则驱动轮会出现打滑，特别是因驱动轮滑转而停车时，已经失去原有的冲力，再起步时需要克服比行驶时大得多阻力，因而驱动车轮需要发挥更大的牵引力，而这时由于滑转而遭到破坏的地表面往往不能承受这样大的牵引力，因此即使这时接合差速锁，所需牵引力可能仍然会超过车轮与路 面的附着力，车辆仍然无法起步和前进；同时，如果整个驱动桥的附着系数都很小，就必须调整各桥间的驱动力矩分配，因此就需要锁止轴间的差速器，使差速器失去作用，这些操作一般都是由驾驶员主观判断并手动控制，使驾驶员疲劳强度很大。 

所以就希望车辆行驶过程中能根据车辆各车轮转速、方向盘转角以及离合器和制动踏板位置等车辆行驶状态，无需驾驶员主观判断和操作，适时动态控制分动器和差速锁同步锁止机构，自动调节并完成各驱动轮的动力分配与传输，最大限度地利用地面附着力，提高车辆在坏路及无路地带下的越野通过性和机动性，并可以减轻驾驶员负担。 

差速锁同步锁止机构的核心机械零件是牙嵌离合器，对其要求是具有动态接合分离能力。 

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种可以实现动态接合分离的牙嵌离合器齿形结构，为了解决现有牙嵌离合器只能在静态或极低转速下接合分离，高速动态接合分离性能差的问题。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

本实用新型提供的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，所述牙嵌离合器包括滑动端和固定端，所述滑动端设置在所述牙嵌离合器的主动轴上，所述固定端设置在所述牙嵌离合器的从动轴上，所述滑动端和固定端配合的一端分别均匀设有数目相同的齿，所述滑动端和固定端齿的形状均为倒梯形，所述滑动端或固定端上每两个相邻的齿之间构成一个凹槽，所述滑动端上的齿设置在所述固定端的凹槽中，所述固定端上的齿设置在所述滑动端的凹槽中，所述滑动端的齿面为凹面，所述固定端的齿面为凸面，所述滑动端的齿面与固定端的齿面相配合，所述滑动端与固定端构成匹配啮合。 

本实用新型提供的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述滑动端和固定端齿的齿根部和齿顶部采用圆弧过渡，齿高小于周向齿宽，所述滑 动端或固定端上凹槽的最小槽口的宽大于所述滑动端或固定端上齿的最大齿宽。 

本实用新型提供的另一优选的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述滑动端和固定端在匹配啮合状态下，两者上的齿顶面均与所述滑动端或固定端的径向方向呈一个夹角，所述滑动端齿顶面与所述固定端齿顶面平行。 

本实用新型提供的再一优选的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述滑动端和固定端的凹槽的槽底面均与所述滑动端或固定端的径向方向呈一个夹角，所述滑动端的凹槽的槽底面与所述固定端凹槽的槽底面平行，所述凹槽的槽底面与所述齿顶面相平行。 

本实用新型提供的又一优选的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述滑动端和固定端的齿形压力角是负值，为-1°～-10°。 

本实用新型提供的又一优选的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述滑动端齿顶截面在圆周方向的宽度要大于滑动端上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3。 

本实用新型提供的又一优选的一种可动态接合分离的牙嵌离合器技术方案中，所述固定端齿顶截面在圆周方向的宽度要大于固定端上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3。 

由于采用了上述技术方案，本实用新型得到的有益效果是： 

1、采用双凸双凹弧形齿面，该种齿面对两轴相对位置和制造误差不敏感，可防止因边缘接触而引起的应力集中，因而能提高齿嵌式离合器的承载能力及抗冲击能力。齿中径处切线与径向线夹角为0，这样可使其所受合力始终与中径圆相切，且有受力平衡，不产生轴向力，不引起支撑轴弯曲等特点。该齿型较直线齿面接合与脱开容易，并可在比直线形齿面转速差高的工况下接合； 

2、离合器滑动端和固定端的齿顶面向同一方向倾斜相同的角度，如图所示。采用这种结构使离合器在接合时，具有良好的向心性和对中性。为了提高离合器的承载能力，离合器固定端的齿槽面与滑动端的齿顶面相平行，在接合时，使滑 动接合套的整个齿都能进入接合。在使用中，无须使两接合套的齿顶和齿槽都同时接触，因此对齿高的精度要求不高； 

3、为了得到较好的自锁特性，实现自动控制，牙嵌式离合器的齿形设计成倒梯形，即压力角为负值，齿根部和齿顶部采用圆弧过渡，齿高小于周向齿宽。在一定的压力作用下，这种齿形能够保持离合器始终处于锁止状态，只有当齿面间的压力小到一定程度时，才在回位弹簧的作用下分开，另外，这种齿形有利于提高离合器接合平顺性。 

附图说明

图1为一种可动态接合分离的牙嵌离合器固定端和滑动端接合示意图； 

图2为一种可动态接合分离的牙嵌离合器固定端和滑动端的齿形细节图； 

图3表示本实用新型滑动端的齿顶面向同一个方向倾斜角度a(凸)； 

图4表示本实用新型固定端的齿顶面向同一个方向倾斜角度b(凹)； 

图5表示本实用新型滑动端齿形的结构图； 

图6表示本实用新型齿形的负的拔模斜度示意图； 

图7表示本实用新型固定端齿形的结构图。 

其中，1-滑动端，2-固定端，a-滑动端的齿顶面向同一个方向倾斜角度，b-固定端的齿顶面向同一个方向倾斜角度。 

具体实施方式

下面结合实施例对实用新型作进一步的详细说明。 

实施例1： 

如图1-7所示，本例的实用新型一种可动态接合分离的牙嵌离合器，牙嵌离合器包括滑动端1和固定端2，滑动端1设置在牙嵌离合器的主动轴上，固定端2设置在牙嵌离合器的从动轴上，滑动端1和固定端2配合的一端分别均匀设有数目相同的齿，滑动端1和固定端2齿的形状均为倒梯形，滑动端1或固定端2上每两个相邻的齿之间构成一个凹槽，滑动端1上的齿设置在固定端2的凹槽中，固定端2上的齿设置在滑动端1的凹槽中，滑动端1的齿面为凹面，固 定端2的齿面为凸面，滑动端1的齿面与固定端2的齿面相配合，滑动端1与固定端2构成匹配啮合，滑动端1和固定端2齿的齿根部和齿顶部采用圆弧过渡，齿高小于周向齿宽，滑动端1或固定端2上凹槽的最小槽口的宽大于滑动端1或固定端2上齿的最大齿宽，滑动端1和固定端2在匹配啮合状态下，两者上的齿顶面均与滑动端1或固定端2的径向方向呈一个夹角，滑动端1齿顶面与固定端2齿顶面平行，滑动端1和固定端2的凹槽的槽底面均与滑动端1或固定端2的径向方向呈一个夹角，滑动端1的凹槽的槽底面与固定端2凹槽的槽底面平行，凹槽的槽底面与齿顶面相平行，滑动端1和固定端2的齿形压力角是负值，为-1°～-10°，滑动端1齿顶截面在圆周方向的宽度要大于滑动端1上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3，固定端2齿顶截面在圆周方向的宽度要大于固定端2上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3。 

如图2所示，固定端2和滑动端1的齿形主要由齿顶面、齿槽面、齿侧面及连接这三个曲面的两个空间过渡圆弧面为基本组成单元的齿形，固定端2齿形截面由空间曲线A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1、H1I1八个基本组成单元构成；滑动端1齿形截面由空间曲线A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2、H212八个基本组成单元构成。 

参照图3、图5，滑动端齿形的设计方法： 

首先参照图3做出齿顶的倾斜角度a，然后参照图5做出齿中径圆φ，从φ的圆心K，做角度为β的线KL1、KL2，KL1和KL2与φ有交点，做这两点对φ的切线M1N1、M2N2。从这两条切线上选取对称的两点M1、M2。以M1为圆心，以到M1N1的切点处为半径做半径R1的圆弧，同理做出以M2为圆心，半径为R1的圆弧，这两段圆弧相交，这两段圆弧与齿坯的内外径组成齿顶的截面，如图6所示，以截面的两段圆弧向下做负的拔模斜度γ，一直到齿底面，齿底面同样是倾斜角度a。拔模斜面D1C1、G1H1与齿顶面、齿底面相交的地方都以圆弧B1C1、D1E1、F1G1、H1I1光滑过渡连接。 

在选择β的大小及齿数时要考虑做出的齿顶截面在圆周方向的宽度要大于 两齿间间隙的1/4～1/3。 

参照图4、图7，固定端齿形的设计方法： 

首先参照图4做出齿顶的倾斜角度b，然后参照图7做齿中径圆φ，从φ的圆心O，做角度为θ的线OP1、OP2，OP1和OP2与φ有交点，做这两点对φ的切线S1T1、S2T2。从这两条切线上选取对称的两点S1、S2。以S1为圆心，以到S1T1的切点处为半径做半径R2的圆弧，同理做出以S2为圆心，半径为R2的圆弧，这两段圆弧不相交，这两段圆弧与齿坯的内外径组成齿顶的截面，如图6所示，以截面的两段圆弧向下做负的拔模斜度γ，一直到齿底面，齿底面同样是倾斜角度b。拔模斜面E2D2、H2I2与齿顶面、齿底面相交的地方都以圆弧D2C2、E2F2、G2H2、A2B2光滑过渡连接。 

在选择θ的大小及齿数时要考虑做出的齿顶截面在圆周方向的宽度要比两齿间间隙大1/4～1/3。 

上述滑动端及固定端齿形的设计方法，R1＝R2。 

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。 

Claims (7)

1.一种可动态接合分离的牙嵌离合器，所述牙嵌离合器包括滑动端(1)和固定端(2)，其特征在于：所述滑动端(1)设置在所述牙嵌离合器的主动轴上，所述固定端(2)设置在所述牙嵌离合器的从动轴上，所述滑动端(1)和固定端(2)配合的一端分别均匀设有数目相同的齿，所述滑动端(1)和固定端(2)齿的形状均为倒梯形，所述滑动端(1)或固定端(2)上每两个相邻的齿之间构成一个凹槽，所述滑动端(1)上的齿设置在所述固定端(2)的凹槽中，所述固定端(2)上的齿设置在所述滑动端(1)的凹槽中，所述滑动端(1)的齿面为凹面，所述固定端(2)的齿面为凸面，所述滑动端(1)的齿面与固定端(2)的齿面相配合，所述滑动端(1)与固定端(2)构成匹配啮合。

2.如权利要求1所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述滑动端(1)和固定端(2)齿的齿根部和齿顶部采用圆弧过渡，齿高小于周向齿宽，所述滑动端(1)或固定端(2)上凹槽的最小槽口的宽大于所述滑动端(1)或固定端(2)上齿的最大齿宽。

3.如权利要求2所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述滑动端(1)和固定端(2)在匹配啮合状态下，两者上的齿顶面均与所述滑动端(1)或固定端(2)的径向方向呈一个夹角，所述滑动端(1)齿顶面与所述固定端(2)齿顶面平行。

4.如权利要求3所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述滑动端(1)和固定端(2)的凹槽的槽底面均与所述滑动端(1)或固定端(2)的径向方向呈一个夹角，所述滑动端(1)的凹槽的槽底面与所述固定端(2)凹槽的槽底面平行，所述凹槽的槽底面与所述齿顶面相平行。

5.如权利要求4所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述滑动端(1)和固定端(2)的齿形压力角是负值，为-1°～-10°。

6.如权利要求5所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述滑动端(1)齿顶截面在圆周方向的宽度要大于滑动端(1)上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3。 

7.如权利要求5所述的一种可动态接合分离的牙嵌离合器，其特征在于：所述固定端(2)齿顶截面在圆周方向的宽度要大于固定端(2)上两相邻齿之间间隙的1/4～1/3。 

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