CN2783027Y - 摩嵌式离合器 - Google Patents

Abstract

摩嵌式离合器，在主动轮上设置有主动片；从动轴上设置有从动片，从动片与从动轴在径向上嵌合，在轴向上滑动联结，同时从动轴上设有从动片弹簧，其特征在于：所述的主动片上设有凸齿或凹槽，所述的从动片上设有与之相对应的凹槽或凸齿；所述的主动片和从动片的凸齿和凹槽的啮合间隙小于2毫米，或配合角度小于2度。优化方案的主动片和从动片上的凸齿或凹槽采用不对称形状。本实用新型是一种全新的、先摩擦起动，后牙嵌结合的新型离合器，这种离合器结合平稳，在恶劣的条件下工作时不打滑，并且分离后主动片和从动片均处于受控制的稳定状态，分离彻底。本实用新型具有摩擦式和啮合式两类离合器的优点而克服了两者的缺点。

Description

摩嵌式离合器

技术领域

本实用新型涉及一种机械离合器，具体涉及一种摩嵌式离合器。这种离合器特别适合应用于质量较轻的小型农业机械，例如应用于开沟机；但也适用于其他任何机械。

背景技术

离合器在机械领域的使用十分广泛，主要用于轴与轴之间在机器运转过程中的分离与结合。按结合元件分，主要有摩擦式和啮合式两大类，其中的摩擦式因其离合动作受运转速度的限制较少，同时具有过载保护作用而被广泛地应用在汽车、农用车、拖拉机、以及由拖拉机带动的各种农业机械上。摩擦离合器主要包括平盘式摩擦离合器和圆锥式摩擦离合器，前者，特别是其中的多片式平盘摩擦离合器使用最为广泛。

但是传统的平盘摩擦离合器同样存在很多不足：1、分离效果差，甚至分离不清。由于平盘离合器在分离状态下，其从动片以及从动轴处于可自由转动的状态，并且从动片在轴向上也可以自由移动，在主动片高速运转时，气流、灰尘以及震动等很小的摩擦力等很多因素都会导致从动片跟转。装配主动片的主动盘由两个轴承安装在从动轴上，尽管滚珠轴承的摩擦系数很小，转动灵活，但也仍会对轴产生一定的摩擦力。轴承上的这种微小摩擦力也成为跟转的一个因素。在从动轴及其附属件质量很重(往往有几吨)的大型机械，如汽车、拖拉机等大型部件上，这种跟转的力量还不足以使从动轴跟转造成机械动作，所以看不出有什么害处，但随着很多机械设计的小型化，轻型化，这种跟转力已经足以造成危害，例如农业上的开沟机，其刀盘的优化设计使重量从近30kg降低到了8kg左右，质量这么轻的刀盘在离合器分离以后，很容易被主动片和上述“跟转力”带动而旋转，而且会越转越快。这种现象会带来很大的安全隐患，因为：刀盘上有许多削刀，开沟机停止开沟在田头转弯或在路面上行驶时，高速转动的刀盘会对操作者和行人带来很大的危险。这一问题已经成为开沟机设计上的一大难点，是一个自开沟机诞生以来一直长期存在的安全隐患；

2、结合后易打滑。开沟机工作时负荷大，工作条件恶劣，离合器密封性差，特别是雨天更会有泥水进入摩擦片之间，从而产生打滑现象。

3、传统平盘离合器的结构复杂，重量较大。一个通用的离合器由26种、共69个零件组成，重量约10kg。

4、由于结构复杂，其维修、更换零件以及调试的难度都较大，只能由接受过专业培训的技术工人进行维修和调试。从动片、主动片的空间很小，3个分离杠杆与分离轴承之间的调节距离允差0.3毫米，不是熟练操作者无法准确调试；调试不正确，就会产生结合力不足、烧伤摩擦面或者明显分离不清的问题；农业机械的使用人员，例如农民、机修工等，很难掌握其维修、调试技术，造成使用的不便。

5、由于结构复杂，造成其制造成本较高。

6、操纵件容易损坏。分离时分离爪、分离轴承受到很大压力，又处在高速运转状态下，摩擦很严重，分离轴承常常损坏，特别是在作业条件比较差的农业机械上，泥水、尘土、杂物更加重了其损害的程度。

为了解决这个老大难问题，专利号为91213865.3和95240413.3的两份专利提供了采用牙嵌式离合器的方案，但迄今未见在生产中使用，其原因是牙嵌离合器结合时冲击力大，易造成牙嵌齿的损坏。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种先摩擦起动、后牙嵌结合的新型离合器，新方案应结合平稳，在恶劣的条件下工作时不打滑，并且分离后主动片和从动片均处于受控制的稳定状态，分离彻底。由于其原理采用了先摩擦、后牙嵌的双重工作方式，所以可获得两者的优点而克服两者的缺点。

本实用新型的技术方案是：摩嵌式离合器，在主动轮上设置有主动片；从动轴上设置有从动片，从动片与从动轴通过花键在径向上嵌合，在轴向上滑动联结，同时，从动轴上设有弹簧，其特征在于：所述的主动片上设有凸齿或凹槽，所述的从动片上设有与之相对应的的凹槽或凸齿，所述的主动片和从动片的凸齿和凹槽的啮合间隙小于4毫米；或配合角度小于4度。

所述的“从动片与从动轴通过花键在径向上嵌合，在轴向上滑动联结”是指：从动片与从动轴只能同步转动；但在轴向上可以移动。

所述的主动片与从动片上设有“相对应”的凹槽或凸齿，是指：两者可以相互嵌合。其形式可以是只在主动片与从动片中的任意一个上设置凹槽、在另一个上设置凸齿；也可以是在两者上同时设置凹槽或凸齿。凹槽或凸齿的形状见后文的说明。

结合时，从动片在弹簧作用下向高速旋转的主动片靠近，形成摩擦传动，而逐步加速转动，当两者的速度差小到一定程度，从动片上的凸齿凹槽才嵌入主动片上的凹槽凸齿中，实现牙嵌传动。

本实用新型的优化方案是：所述的主动片和从动片上的凸齿或凹槽采用不对称形状。

这里所说的“凸齿或凹槽为不对称形状”是指：主动片上的凸齿或凹槽，与从动片上的凹槽或凸齿形状完全一致，但是它们的平面图形无论从直径、圆周、圆心等任何角度，都不呈现任何对称。也就是说：主动片上的凸齿或凹槽与从动片上的凹槽或凸齿在360°的圆周上，只有一个重合的位置角度区域，其他位置均不会重合。这样可以减少牙嵌嵌合机会，增加摩擦传动阶段的时间，使牙嵌嵌合瞬间主动片和从动片的速度差更小。

所说的“凸齿或凹槽为不对称形状”可以是一个完整图案；也可以是多个不连续的图案；或不规则的几何图案；不规则的非几何图案等任何形状。

结合时弹簧将从动片推向高速旋转的主动片，形成摩擦传动，此时，一方面由于摩擦力的作用高速旋转的主动片带动从动片逐步转动，另一方面从动片上的凸齿凹槽受弹簧力的作用又在两者的摩擦过程中不断试图嵌入主动片上的凹槽凸齿中；本实用新型的技术方案里将两片的凸齿和凹槽啮合间隙制作很小，在摩擦的初始阶段由于两片的角速度相差很大故而不能顺利嵌合，只有当主动片通过摩擦力带动从动片旋转到两者转速相近、乃至接近同步的状态下，彼此的凸齿和凹槽才能嵌合，从而达到先摩擦起动后牙嵌结合的功能，实现结合平稳、工作时不打滑并分离彻底的目的。

本实用新型的技术方案中应包含以下重要特征：

1、主动片和从动片的凸齿、凹槽配合角度要小于4度以下(啮合间隙在0.5毫米-1.5毫米左右为宜)，尽量减少嵌合的机会，这是区别于常规牙嵌离合器的重要特征。常规牙嵌离合器的角度间隙在10度以上，即凸齿角度远小于对应的凹槽角度，由于啮合间隙大，所以在主动轮高速转动、主动片和从动片在转速差很大的条件下也容易嵌入，也正因此会产生较大的冲击力；而本发明的主动片和从动片上的凸齿和凹槽(即牙嵌)啮合间隙很小，在主动片高速转动的情况下从动片就不易与主动片嵌合，于是就产生摩擦，而使从动片随之转动，只有两者转速相近时才会嵌合，于是就减轻了嵌合时的瞬间冲击力；

2、从动片和主动片上每个凸齿、凹槽的几何形状不同，完全不对称，只有在特定的对应角度位置下从动片和主动片的凸齿、凹槽才能结合，即每转只有一次嵌合机会；这也是减少结合机会，延长摩擦传动过程的另一个重要特征；

3、主动片和从动片的端面直径、面积在主动轮许可条件不要尽可能大，而且凸齿与凹槽的面积相近，使其具有足够的摩擦面积，以加大抗磨损能力。

本实用新型的摩嵌式离合器是一种全新的、先摩擦起动，后牙嵌结合的新型离合器，这种离合器结合平稳，在有泥、水、油进入的恶劣条件下工作时不打滑，并且分离后主动片和从动片均处于受控制的稳定状态，分离彻底。由于其原理采用了先摩擦后牙嵌的双重工作方式，所以获得了两者的优点而克服了两者的缺点。

附图说明

图1是本实用新型的摩嵌式离合器装配在开沟机上的总体布局图；

图2是这种摩嵌式离合器的局部放大图；

图3a是图1、图2所述摩嵌式离合器的从动片的平面结构图；

图3b是图1、图2所述摩嵌式离合器的主动片的平面结构图；

图4a是实施例2的从动片的平面结构图；

图4b是实施例2的主动片的平面结构图；

图5a是实施例3的从动片的平面结构图。；

图5b是图5a的剖视图；

图5c是实施例3的主动片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对上述技术方案作进一步详细说明：

实施例1，采用摩嵌式离合器的前置式开沟机：参照图1、2：参照图1、2：在开沟机机架19上装配有齿轮箱15，齿轮箱15的刀盘轴18上装配有刀盘17，刀盘17上装有刀片16，在和刀盘17相对应的齿轮箱15的另一侧从动轴1上装配有主动轮8，为了减少磨损在从动轴1和主动轮8之间装配有轴承10；主动片7与主动轮8用螺钉或铆钉9联接固定；从动片6与花键套5用螺钉或铆钉9固定，花键套5与从动轴1是花键配合，不能转动，但能在从动轴1上轴向滑动，轴端的螺母2和大垫片3将弹簧4压向花键套5；螺母2的外侧有一密封盖22盖在主动轮8上；从动轴1的花键槽中有顶杆12，左端顶向花键套5，右端顶住分离圈13，分离圈13内径有凸齿插入从动轴1的花键槽中，分离爪14右边有2个以上的斜齿，与分离盖11上的斜齿相对应。图2中，拉杆20正驱使分离爪14扭转，使两者的斜齿峰顶相对应，此时顶杆12已将从动片6向装有弹簧4的左端推移与主动片7分离，传动带21驱动主动轮8自由转动。松开拉杆20，分离爪14的斜齿从分离盖11的斜齿顶峰下滑，顶杆12对花键套5的压力消失，弹簧4将花键套5压向主动轮8，从动片6与高速旋转的主动片7相靠压紧，在摩擦力的作用下使从动片6跟转起动。由于在起动的初始阶段主动片7和从动片6的转速相差较大，两者的凸齿或凹槽的啮合间隙又很小，从动片6的凸齿无法嵌入主动片7的凹槽中，同时从动片6在压紧主动片7的过程中必然产生不断摩擦打滑现象；只有当两者的转速逐步相近到一定的程度后，从动片6的凸齿才能嵌入主动片7的凹槽中完成结合，此时从动轴1完全与主动轮8同步转动，通过齿轮箱15内的齿轮驱动刀盘17转动作业。

本实用新型的离合器操纵机构采用了锥盘离合器的专利技术，专利号为02263594.7，本文不再详述。

本实施例中，从动片与主动片是采用一块2～5mm厚的钢板冲裁而成的两个工件，呈四瓣梅花形，参见图3，上图是从动片，下图是主动片，上图的从动片6是从下图的主动片7中冲裁出来的，主动片7是一个通透的齿圈状；也可以制成2瓣或多瓣，但要具有以下特征：1.两者的啮合间隙不能大，在本实施例中，主动轮的转速为1000转/分钟，配合角度为1～1.5度，径向间隙2mm左右，即从动片的外圆半径r小于主动片的内圈半径R1～2mm；2.每个齿形几何形状不同，不在对应位置下不能嵌合。(这两点的目的都是减少嵌合的机率，使从动片与主动片压紧后只能在两者转速相近时才能嵌入，以减少嵌合时的冲击力。)；3.主动片和从动片的凸齿面积相近，以防止其中一片的凸齿面积小而不耐磨；其次，要尽量放大直径，极限为主动轮的直径所许可，目的是保证有足够的摩擦面积，以减少磨损量；4.用碳钢材料制作。本实施例中，调质硬度HRC35-40之间，过硬摩擦系数降低，过软又不耐磨；5.弹簧的压力大于150公斤，以保证有足够的摩擦力。

本实施例中，提出了用薄钢板冲裁制作主动片和从动片的工艺方案，这是一个关键的技术方案，它解决了对复杂几何形状的加工问题，而且是套裁，一块材料生产出两个工件，间隙也是用冲裁工艺进行精切，质量得到了保证，同时成本也大为降低，如果采用铸钢件，强度不够，铣削或精锻的成本也将十分高昂。

运用本实用新型的技术方案制成的实施例，耐久性强，可靠性高，特别是结合平稳，与现有的摩擦式离合器的结合特点相近，结合瞬间冲击力很小，结合后再无打滑现象，有泥水进入也不影响性能；分离后，从动片处于被顶杆挤压的制动状态下，没有自由摇摆，决不会与主动片摩擦，彻底杜绝了分离不清、刀盘在非工作条件下自由转动的安全隐患。

依据本实用新型的技术方案制成的实施例，连小螺栓在内只有10个种类26个零件，重量仅6公斤左右。现有技术的多片摩擦离合器重10多公斤，有26个种类共69个零件，相比零件减少了一半以上，重量也减轻了很多，生产成本下降，使用、调节也更加方便。

采用大面积、小配合间隙的技术方案，还可有多种实施例。

实施例2，参照图4：实施例2是一种缺口式的摩嵌式离合器，在圆板上冲裁出2个以上几何形状不同的缺口，作为从动片，从缺口冲裁下来的材料作为主动片装配到主动轮上；

实施例3，参照图5：在一块圆板上冲裁出2～6个几何形状不同的通孔，作为从动片或主动片，将从通孔中冲裁出的材料装配到对应的主动片或从动片上。

Claims (6)

1、一种摩嵌式离合器，在主动轮上设置有主动片；从动轴上设置有从动片，从动片与从动轴在径向上嵌合，在轴向上滑动联结，同时，从动轴上设有弹簧，其特征在于：所述的主动片上设有凸齿或凹槽，所述的从动片上设有与之相对应的的凹槽或凸齿，所述的主动片和从动片的凸齿和凹槽的啮合间隙小于4毫米；或配合角度小于4度。

2、根据权利要求1所述的摩嵌式离合器，其特征在于：所述的主动片和从动片上的凸齿或凹槽采用不对称形状。

3、根据权利要求2所述的摩嵌式离合器，其特征在于：所述的主动片和从动片有2个以上的凸凹齿，每个齿形端面几何形状均不相同，且只能在各自对应的位置嵌合。

4、根据权利要求1或2或3所述的摩嵌式离合器，其特征在于：所述的主动片和从动片是采用薄钢板制作成的通透形。

5、根据权利要求1或2或3所述的摩嵌式离合器，其特征在于：所述的主动片和从动片设置在主动轮的外侧，与齿轮箱相反的一端。

6、根据权利要求1或2或3所述的摩嵌式离合器，其特征在于：所述的从动片的外侧有密封盖与主动轮紧固。

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