CN204200904U - 啮合式超越离合器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种啮合式超越离合器，它由内环（1）、外环（2）、导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）和行星齿轮（6）等零部件组成。当内环（1）与外环（2）处于同步状态时，二者之间的力矩由相互啮合的齿轮传递，可传递较大力矩；当内环（1）与外环（2）处于超越状态时，行星齿轮空转，无滑磨部件。目前广泛应用的滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器都是依靠摩擦传递力矩，具有传递力矩小，接触应力大，使用寿命短的缺点。与传统的滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器相比，啮合式超越离合器具有制造成本低、传递力矩大，无滑磨元件、使用寿命长等优点，它特别适用于内燃机启动机、工程机械变速箱，以及其它一些需要双动力驱动的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械传动领域，具体涉及一种大扭矩、长寿命的超越离合器。
背景技术
超越离合器作为的一种基础传动部件，在机械工程领域内具有十分广泛的应用。超越离合器主要应用于内燃机启动机、脉动式无级变速器、装载机所用的双涡轮动力换挡变速箱、混合动力汽车的传动系统，以及需要双动力驱动或双速驱动的场合。
目前广泛应用的超越离合器主要有滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器两种类型。由于传动机理的原因，这两种类型的超越离合器很难满足现代工业对机械产品越来越高的要求。
滚柱式超越离合器由内环、外环、滚柱等主要零部件组成，按结构形式不同，又分为弹簧顶销式和保持架式两种。滚柱与内环和外环都是高副接触，依靠滚柱与内、外环间的摩擦传递力矩，存在接触应力大，传递扭矩小的缺点。此外，滚柱式超越离合器对制造和安装的要求都很高。为使滚柱受力均匀，同一个超越离合器内的多个滚柱的直径误差控制在0.005mm以内，在装配时需要对滚柱进行测量分组；滚柱式超越离合器的内环的形状复杂，加工比较困难。滚柱式超越离合器工作时，滚柱与内环、外环、保持架或顶销之间容易产生磨损，严重影响使用寿命。以轮式装载机的动力换挡变速箱所用超越离合器为例，它的使用寿命一般为2000小时左右，大大低于齿轮传动的使用寿命，其失效的主要表现形式为：滚柱被压溃或被磨成腰鼓形、保持架严重磨损或破裂、弹簧和顶销失效、内环磨损严重或崩齿。超越离合器是轮式装载机变速箱最易出现故障的部件，它已经成为提高轮式装载机变速箱寿命的瓶颈。
楔块式超越离合器由内环、外环、楔块和隔离环等部件组成。与滚柱式超载离合器相比，楔块式超越离合器用楔块取代滚柱，承载能力有所提高。但是，楔块式超越离合器仍然是靠摩擦传递内外环之间的力矩，没有从根本上解决接触应力大、传递力矩小的不足。楔块式超越离合器磨损后，自动补偿能力较差。在超载的情况下，可能有一个或几个楔块转动超过最大的撑线范围，使内环和外环卡死，当力矩减小后楔块也不能复位。
由于传动机理的约束，滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器很难满足现代机械工业的需要。在工程机械、航空发动机、自动变速箱等机械设备中，迫切需要能够传递大扭矩、具有长寿命的新型超越离合器。
发明内容
本实用新型的目的是克服滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器的不足，提供一种大扭矩、长寿命的新型超越离合器。本实用新型采用的技术手段如下：改变滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器的依靠摩擦传递力矩的方式，用齿轮啮合传动代替摩擦传动，用齿轮齿条机构控制超越离合器的状态。
本实用新型采用的技术方案是：啮合式超越离合器，由内环（1）、外环（2）、导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）和行星齿轮（6）组成，其特征在于：内环（1）和外环（2）的轴线重合，它们只能作绕自身的轴线旋转的圆周运动；行星齿轮（6）的分度圆与齿条（4）的分度线相切；内环（1）和外环（2）既可作为行星架，又可作为中心轮，当内环（1）作为行星架时，外环（2）作为中心轮，当内环（1）作为中心轮时，外环（2）作为行星架；行星齿轮（6）和导轨（3）都安装在行星架上；行星齿轮（6）可绕它自身的轴线旋转，但不能相对行星架移动；导轨（3）固定在行星架上，它与行星架不能相对运动；齿条（4）安装在导轨（3）上，齿条（4）可以相对导轨（3）作直线运动，相对运动方向与齿条（4）的分度线方向平行；弹簧（5）为压缩型弹簧，它的一端与导轨（3）接触，另一端与齿条（4）接触，弹簧（5）对齿条（4）的作用力使齿条（4）向行星架的轴线靠近；导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）、行星齿轮（6）的数量都不少于两个，它们在圆周上均匀分布。
附图说明
图1为实施例1的同步状态。
图2为实施例1的超越状态。
图3为实施例2的同步状态。
图4为实施例2的超越状态。
具体实施方式
本实用新型所述的啮合式超越离合器具有两种结构形式：外环作为行星架为第一种结构，内环作为行星架为第二种结构。第一种结构对应实施例1，第二种结构对应实施例2。现以实施例1为例说明啮合式超越离合器的具体实施方式。
如图1所示，啮合式超越离合器由内环（1）、外环（2）、导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）、行星齿轮（6）等主要零部件组成。外环（2）作为行星架，导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）、行星齿轮（6）都位于外环（2）上，它们的数量都为3个，在圆周上均匀分布。内环（1）的形状为一个外齿轮，它与3个行星齿轮（6）都保持常啮合关系。
内环（1）和外环（2）的轴线重合，它们只能作绕自身轴线旋转的圆周运动。导轨（3）固定在外环（2）上，它与外环（2）之间不能相对运动。齿条（4）安装在导轨（3）上，它可以相对导轨（3）上作直线运动。导轨（3）将齿条（4）的运动限制在一定的范围内，并且保证齿条（4）的分度线与行星齿轮（6）的分度圆相切。在齿条（4）的运动范围内，当齿条（4）离外环（2）的轴线的距离最大时，齿条（4）所处的位置为远止点；当齿条（4）离外环（2）的轴线的距离最小时，齿条（4）所处的位置为近止点。弹簧（5）为压缩弹簧，它的一端与导轨（3）接触，另一端与齿条（4）接触，在初始状态下，弹簧（5）将齿条（4）推向近止点位置。行星齿轮（6）不能相对外环（2）移动，但可以绕它自身的轴线转动。行星齿轮（6）有两种运动，它绕自身的轴线的旋转运动为自转，它随外环（2）的转动为公转。
如图1所示，假设内环（1）相对于外环（2）顺时针转动，在内环（1）的带动下，行星齿轮（6）绕它自身的轴线逆时针转动，行星齿轮（6）带动齿条（4）向近止点移动，当齿条（4）到达近止点时，齿条（4）被导轨（3）限制而不能运动，从而使行星齿轮（6）不能自转，导致内环（1）不能相对外环（2）转动，使内环（1）和外环（2）以相同的角速度顺时针旋转，行星齿轮（6）只有公转，没有自转。内环（1）和外环（2）的角速度相同时的状态为啮合式超越离合器的同步状态。在同步时，内环（1）传递到外环（2）的力矩由齿轮传递，齿轮所受载荷为静载荷，可以传递较大的力矩。
如图2所示，假设内环（1）相对于外环（2）逆时针转动，在内环（1）的带动下，行星齿轮（6）绕它自身的轴线顺时针转动，行星齿轮（6）带动齿条（4）向远止点移动，弹簧（5）被压缩。当齿条（4）与行星齿轮（6）脱离啮合时，行星齿轮（6）在内环（1）和外环（2）的作用下空转，内环（1）与外环（2）互不干扰，此时处于超越状态。超越时，行星齿轮（6）的运动既有自转又有公转。
在超越状态时，由于弹簧（5）将齿条（4）向近止点推动，行星齿轮（6）和齿条（4）会发生碰撞，这种情况是不利的。在超越状态时，外环（2）通常作旋转状态，齿条(4)随外环（2）一起旋转，可利用齿条（4）的离心力克服弹簧（5）的弹力，使齿条（4）保持在远止点，避免行星齿轮（6）与齿条（4）发生接触，消除二者的碰撞和磨损，从而使啮合式超越离合器具有很长的使用寿命。
本实用新型所述的啮合式超越离合器特别适用于内燃机的启动机、工程机械变速箱等场合。以图1为例说明其应用，将内环（1）与启动电机相连，外环（2）与内燃机的曲轴相连，在启动阶段，电机带动内燃机旋转，啮合式超载离合器处于同步状态；当启动完成后，内燃机自身开始旋转，外环（2）的转速大于内环（1）的转速，啮合式超载离合器处于超越状态。在知道内燃机的工作转速的情况下，正确设计弹簧（5）的弹力和齿条（4）的质量，可使齿条（4）的在离心力的作用下克服弹簧（5）的弹力而处于远止点位置，避免行星齿轮（6）和齿条（4）发生碰撞。
图3和图4是本实用新型所述的啮合式超越离合器的另外一个实施例，在这个实施例中，内环（1）充当行星架，外环（2）的形状为内齿轮，图3为同步状态，图4为超越状态。其工作过程与实施例1的类似，在此不再叙述。
Claims (4)
1.啮合式超越离合器，由内环（1）、外环（2）、导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）和行星齿轮（6）组成，其特征在于：内环（1）和外环（2）的轴线重合，它们只能作绕自身的轴线旋转的圆周运动；行星齿轮（6）的分度圆与齿条（4）的分度线相切；内环（1）和外环（2）既可作为行星架，又可作为中心轮，当内环（1）作为行星架时，外环（2）作为中心轮，当内环（1）作为中心轮时，外环（2）作为行星架；行星齿轮（6）和导轨（3）都安装在行星架上；行星齿轮（6）可绕它自身的轴线旋转，但不能相对行星架移动；导轨（3）固定在行星架上，它与行星架不能相对运动；齿条（4）安装在导轨（3）上，齿条（4）可以相对导轨（3）作直线运动，相对运动方向与齿条（4）的分度线方向平行；弹簧（5）为压缩型弹簧，它的一端与导轨（3）接触，另一端与齿条（4）接触，弹簧（5）对齿条（4）的作用力使齿条（4）向行星架的轴线靠近；导轨（3）、齿条（4）、弹簧（5）、行星齿轮（6）的数量都不少于两个，它们在圆周上均匀分布。
2.根据权利要求1所述的啮合式超越离合器，其特征在于：如果外环（2）作为行星架，内环（1）的形状为外齿轮，内环（1）与行星齿轮（6）保持常啮合关系。
3.根据权利要求1所述的啮合式超越离合器，其特征在于：如果内环（1）作为行星架，外环（2）的形状为内齿轮，外环（2）与行星齿轮（6）保持常啮合关系。
4.根据权利要求1所述的啮合式超越离合器，其特征在于：当行星齿轮（6）被齿条（4）约束而不能自转时，内环（1）和外环（2）不能相对运动，啮合式超越离合器处于同步状态；当行星齿轮（6）可以自转时，内环（1）和外环（2）可以产生相对运动，啮合式超越离合器处于超越状态。
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| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20150311 Effective date of abandoning: 20160706 |
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