專利名稱：超越離合器總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超越離合器總成，用于機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，如裝載機(jī)的減速箱。這種總成所使用的超越離合器采用棘輪棘爪式結(jié)構(gòu)，依靠棘輪與棘爪的擠壓嚙合傳遞動(dòng)力扭矩，避免滾柱式或楔塊式超越離合器依靠摩擦來(lái)傳遞扭矩的缺點(diǎn)，提高超越離合器的工作可靠性，從而延長(zhǎng)超越離合器總成的使用壽命并提高其工作效率。
背景技術(shù)：
在工程機(jī)械傳動(dòng)裝置中所使用的超越離合器，在頻繁嚙合和脫開(kāi)工作條件下，間斷地傳遞工作扭矩，加載和卸載都是在很短的時(shí)間內(nèi)完成的，這對(duì)于依靠摩擦傳遞扭矩的滾柱式或楔塊式超越離合器是非常不利的，這也是造成現(xiàn)有超越離合器總成工作可靠性差的根本原因。
棘輪棘爪式超越離合器依靠擠壓嚙合傳遞扭矩沒(méi)有摩擦部件，不會(huì)因?yàn)槟p而影響其使用壽命；由于沒(méi)有反向解鎖力矩，這種超越離合器具有更高的工作效率。但是，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的棘輪棘爪式超越離合器內(nèi)，棘爪依靠彈簧的彈力復(fù)位與棘齒嚙合，頻繁的嚙合和超越不利于彈簧長(zhǎng)期有效地工作，從而造成超越離合器失效；由于回止角大，傳遞扭矩時(shí)的沖擊荷載也不利于棘爪的工作，棘爪的嚙合面也會(huì)因擠壓或撞擊發(fā)生損壞。
中國(guó)實(shí)用新型專利ZL01246922.X、中國(guó)實(shí)用新型專利ZL01224883.5、中國(guó)實(shí)用新型專利ZL02259717.4和中國(guó)實(shí)用新型專利ZL00261332.8分別公開(kāi)了各自用于工程機(jī)械的超越離合器總成，雖然結(jié)構(gòu)形式有所不同，但都采用滾柱或楔塊與齒輪外圈的接觸面摩擦來(lái)傳遞扭矩，現(xiàn)實(shí)使用也證明，盡管努力提高摩擦部件加工精度，但是超越離合器總成的使用可靠性還是較低。
中國(guó)發(fā)明專利ZL 01 1 29231.8和中國(guó)實(shí)用新型專利ZL 00 254031.2公開(kāi)了一種棘爪依靠磁力復(fù)位的棘輪式超越離合器，避免了使用彈簧復(fù)位的缺陷。這種離合器適用于長(zhǎng)時(shí)間嚙合的工作狀態(tài)，當(dāng)用于長(zhǎng)時(shí)間超越工作狀態(tài)時(shí)，棘爪與棘齒需要頻繁接觸，易磨損而使部件損毀。由于限定了磁鐵的位置且沒(méi)有對(duì)棘爪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，造成嚙合部件占用空間過(guò)大，在傳遞額定扭矩時(shí)，無(wú)法在超越離合器總成的外環(huán)齒輪內(nèi)部安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有滾柱或楔塊式超越離合器總成使用壽命短、可靠性低的缺陷，提供一種使用新型棘爪結(jié)構(gòu)及其復(fù)位裝置的棘輪式超越離合器，提高超越離合器總成的使用壽命和可靠性，進(jìn)而提高工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)性能。本實(shí)用新型特別適用于工程機(jī)械，如裝載機(jī)減速箱。
本實(shí)用新型所提供的超越離合器總成包括動(dòng)力軸組件、軸承和超越離合器，所述超越離合器為棘輪棘爪式結(jié)構(gòu)，所使用的棘爪由導(dǎo)磁性材料制成，如鋼。所述棘爪首部接觸端的寬度大于其軸部和尾部的寬度，棘爪俯視呈“T”字形，所述棘爪的復(fù)位力矩由磁力或與彈力的組合所提供。所述動(dòng)力軸組件包括傳動(dòng)軸和傳動(dòng)齒輪，二者相對(duì)固定或加工為一體。
所述超越離合器總成也可包括外環(huán)齒輪，將超越離合器嵌在外環(huán)齒輪的外圈和內(nèi)圈之間。棘爪盤固定在動(dòng)力軸組件的傳動(dòng)齒輪上，所述的棘爪盤可以隨傳動(dòng)齒輪和動(dòng)力軸組件的傳動(dòng)軸一起相對(duì)于外環(huán)齒輪的內(nèi)圈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。所述的超越離合器也可不具有棘輪，將棘齒直接設(shè)置在外環(huán)齒輪的外圈的內(nèi)側(cè)面上。
棘爪通過(guò)軸銷可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在棘爪盤上，棘爪盤固定在傳動(dòng)齒輪靠近外環(huán)齒輪的側(cè)面，其位置應(yīng)使得棘爪與棘齒有最佳的嚙合效果，棘爪盤與外環(huán)齒輪的內(nèi)圈之間保留有一定的間隙。棘爪數(shù)目和棘齒數(shù)目互為素?cái)?shù)，嚙合時(shí)，每次輪流有一個(gè)棘爪與棘齒嚙合，以延長(zhǎng)棘爪的使用壽命；通過(guò)改變棘爪和棘齒的數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸，可以有效改變離合器的嚙合精度(回止角)或傳遞扭矩，通過(guò)上述方法，就可以有效減小嚙合擠壓和沖擊對(duì)棘爪的影響。
所述磁力由磁體產(chǎn)生，該磁體固定在棘爪盤上并位于與所述棘爪尾部相對(duì)應(yīng)的位置。所述的磁體可為永久磁鐵或也可為電磁鐵。所述磁體可以由磁性物質(zhì)構(gòu)成，如釹鐵硼。
在所述棘爪上固定有用于調(diào)整棘爪質(zhì)量平衡的平衡塊，平衡塊由質(zhì)量密度更大的物質(zhì)制成，如鉛，其質(zhì)量和位置可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
所述超越離合器的棘爪結(jié)構(gòu)為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能劃分為首部、軸部和尾部三個(gè)部分，棘爪尾部承受復(fù)位裝置的作用力，所述棘爪結(jié)構(gòu)的首部、軸部和尾部俯視呈“T”字形。首部包括具有接觸面的接觸端，其寬度大于棘爪軸部及尾部的寬度。
所述棘爪與棘齒的嚙合可單獨(dú)在磁力的作用下完成，磁體安裝在由不導(dǎo)磁材料制成的安裝套內(nèi)，并固定在棘爪盤上與棘爪尾部正面對(duì)應(yīng)。該位置應(yīng)使得磁力對(duì)棘爪所造成的復(fù)位扭矩最大，且使磁體及其安裝套不與棘爪尾部發(fā)生接觸。
為了傳遞更大扭矩的需要，超越離合器總成還可以采用另一種類似的結(jié)構(gòu)形式，即將超越離合器的棘輪外側(cè)直接加工成傳動(dòng)齒，從而不使用外環(huán)齒輪。
本實(shí)用新型所涉及的超越離合器優(yōu)化了棘爪的結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)，使得接觸面受到的應(yīng)力和軸銷的應(yīng)力都接近設(shè)計(jì)允許范圍的最大值，以減小傳動(dòng)部件所占用的空間。所述棘爪結(jié)構(gòu)的首部的長(zhǎng)度和形狀能夠保證其與棘齒的嚙合受力方向，盡可能地垂直于軸銷和棘爪盤中心軸的連線，從而傳遞盡可能大的扭矩。所述棘爪結(jié)構(gòu)減小了在傳遞相同扭矩時(shí)所占用的空間，使得超越離合器能夠恰當(dāng)?shù)匕惭b在外環(huán)齒輪的外圈和內(nèi)圈之間。
本實(shí)用新型的另一優(yōu)點(diǎn)在于，所述棘爪與棘齒的嚙合可單獨(dú)在磁力的作用下完成，由于所述棘爪復(fù)位可不采用彈簧。這就避免了因彈簧疲勞破壞而導(dǎo)致離合器失效的現(xiàn)象，并延長(zhǎng)了超越離合器的使用壽命。
本實(shí)用新型的另一優(yōu)點(diǎn)在于，所述棘爪上固定有用于調(diào)整棘爪質(zhì)量平衡的平衡塊，在棘爪盤處于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，該平衡塊可調(diào)整棘爪所受到的離心力的大小，減輕以致避免棘爪與棘齒的磨損。
本實(shí)用新型的又一優(yōu)點(diǎn)在于，其提高了超越離合器總成的使用壽命和可靠性，進(jìn)而提高了工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)性能所述超越離合器采用棘輪為外環(huán)、棘爪盤為內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的使用情況，也可以采用棘爪盤為外環(huán)、棘輪為內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)，此時(shí)，棘爪盤固定在外環(huán)齒輪的外圈內(nèi)側(cè)環(huán)面，棘爪固定在棘爪盤的內(nèi)側(cè)，棘輪固定傳動(dòng)齒輪靠近外環(huán)齒輪的側(cè)面，棘齒在棘輪的外環(huán)面，其位置應(yīng)使得棘爪與棘齒有最佳的嚙合效果，棘輪與外環(huán)齒輪的內(nèi)圈之間保留有一定的間隙。


圖1為超越離合器嵌入在外環(huán)齒輪內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)橫剖面示意圖。
圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)中棘輪的側(cè)視圖。
圖3為圖1所示結(jié)構(gòu)中棘爪盤的側(cè)視圖。
圖4為棘爪的側(cè)視圖。
圖5為棘爪的俯視圖。
圖6為另外一種超越離合器總成結(jié)構(gòu)的橫剖面示意圖。
圖7為圖6所示結(jié)構(gòu)中棘輪的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的超越離合器總成包括動(dòng)力軸組件、外環(huán)齒輪、軸承和超越離合器。所述動(dòng)力軸組件包括傳動(dòng)軸9和傳動(dòng)齒輪8，二者相對(duì)固定或加工為一體，并由軸承10固定。外環(huán)齒輪1是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)外圈2和一個(gè)內(nèi)圈3，由軸承21支撐在傳動(dòng)軸9上。
如圖2和圖3所示，超越離合器由棘輪4和棘爪盤7組成，并嵌入在外環(huán)齒輪1的外圈2和內(nèi)圈3之間。棘輪4固定在外圈3的內(nèi)側(cè)環(huán)面上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可省去棘輪4而直接在外圈2的內(nèi)側(cè)環(huán)面上直接加工棘齒19。棘爪5通過(guò)軸銷6可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在棘爪盤7上，棘爪盤7固定在傳動(dòng)齒輪8靠近外環(huán)齒輪1的側(cè)面，其位置應(yīng)使得棘爪5與棘齒19有最佳的嚙合效果，棘爪盤7與外環(huán)齒輪1的內(nèi)圈3之間保留有一定的間隙。
如圖4和圖5所示，所述棘爪5為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，由鐵磁性材料制成，根據(jù)功能劃分為首部12、軸部13和尾部14三個(gè)部分，首部12包括具有接觸面17的接觸端16，軸部13通過(guò)軸銷6可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在棘爪盤7的支撐結(jié)構(gòu)20上，支撐結(jié)構(gòu)20均勻布置在棘爪盤7的周邊，尾部14位于固定在棘爪盤7上的磁體11的正向?qū)?yīng)位置且不接觸。所述棘爪5的首部12、軸部13和尾部14俯視呈“T”字形，首部12的接觸端16的寬度大于軸部13及尾部14的寬度。所述棘爪5的首部12的長(zhǎng)度和形狀能夠保證其與棘齒19的嚙合受力方向，盡可能地垂直于軸銷6和棘爪盤7中心軸線的連線，從而傳遞最大的扭矩。
在棘爪5的軸孔15內(nèi)開(kāi)有油槽18，平衡塊23固定在棘爪5上。磁體11套裝在由不導(dǎo)磁材料制成的安裝套22內(nèi)并固定在棘爪盤7上，與棘爪5的尾部14對(duì)應(yīng)，其位置應(yīng)使得磁體11對(duì)棘爪5的磁力所產(chǎn)生的復(fù)位扭矩最大。所述磁體11可以為由磁性物質(zhì)構(gòu)成的永久磁鐵，如釹鐵硼，也可以采用電磁鐵。安裝套22由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成，如鋁。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，棘爪5的復(fù)位還可由磁體與彈簧的復(fù)合形式來(lái)提供，以適應(yīng)特殊的工況環(huán)境。
所述超越離合器采用棘輪4為外環(huán)、棘爪盤7為內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)不同的使用情況，也可以采用棘爪盤7為外環(huán)、棘輪4為內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)(未示出)，此時(shí)，棘爪盤7固定在外環(huán)齒輪1的外圈2的內(nèi)側(cè)環(huán)面，棘爪5固定在棘爪盤7的內(nèi)側(cè)；棘輪4固定在傳動(dòng)齒輪8靠近外環(huán)齒輪1的側(cè)面，其位置應(yīng)使得棘爪5與棘齒19有最佳的嚙合效果，棘齒19在棘輪4的外環(huán)面，棘輪4與外環(huán)齒輪1的內(nèi)圈3之間保留有一定的間隙。
為了傳遞更大扭矩的需要，超越離合器總成還可以采用另一種類似的結(jié)構(gòu)形式，如圖6、圖7所示，超越離合器的棘輪4外側(cè)直接加工成傳動(dòng)齒，內(nèi)側(cè)加工有棘齒19，棘輪4由固定在棘爪盤7上棘爪5支撐結(jié)構(gòu)20兩側(cè)的軸承21支撐。棘爪盤7與傳動(dòng)齒輪8和動(dòng)力軸9都固定為一個(gè)整體，相互之間沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪4和棘爪盤7的相對(duì)位置也可以互換，此時(shí)棘爪盤7的外側(cè)有傳動(dòng)齒，內(nèi)側(cè)設(shè)置棘爪5及其支撐結(jié)構(gòu)20。
權(quán)利要求1.一種超越離合器總成，其包括動(dòng)力軸組件、軸承和超越離合器，所述的動(dòng)力軸組件包括傳動(dòng)軸和傳動(dòng)齒輪，其特征在于所述超越離合器為棘輪棘爪式結(jié)構(gòu)，所使用的棘爪首部接觸端的寬度大于其軸部和尾部的寬度，棘爪俯視呈“T”字形，所述棘爪的復(fù)位力矩由磁力或與彈力的組合所提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超越離合器總成，其特征在于該超越離合器總成還包括外環(huán)齒輪，超越離合器嵌在外環(huán)齒輪的外圈和內(nèi)圈之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超越離合器總成，其特征在于所述超越離合器的棘輪外側(cè)可以直接加工有傳動(dòng)齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超越離合器總成，其特征在于所述離合器的棘爪盤固定在動(dòng)力軸組件的傳動(dòng)齒輪上，所述的棘爪盤可以隨動(dòng)力軸組件一起相對(duì)于外環(huán)齒輪旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超越離合器總成，其特征在于所述的超越離合器可以不具有棘輪，而將棘齒直接設(shè)置在外環(huán)齒輪的外圈的內(nèi)側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超越離合器總成，其特征在于所述的棘輪和所述棘爪盤的位置可以互換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超越離合器總成，其特征在于所述棘爪的數(shù)目與棘齒的數(shù)目互為素?cái)?shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超越離合器總成，其特征在于其中所述磁力由磁體產(chǎn)生，所述的磁體為永久磁鐵或電磁鐵，安裝在由不導(dǎo)磁材料制成的安裝套內(nèi)并一起固定在棘爪盤上與所述棘爪尾部正面對(duì)應(yīng)的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超越離合器總成，其特征在于所述棘爪由導(dǎo)磁性材料制成，其通過(guò)軸銷可轉(zhuǎn)動(dòng)地均布在棘爪盤的支撐結(jié)構(gòu)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超越離合器總成，其特征在于在所述棘爪上固定有用于調(diào)整棘爪質(zhì)量平衡的平衡塊，該平衡塊的質(zhì)量密度大于棘爪自身材料的質(zhì)量密度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超越離合器總成，包括動(dòng)力軸組件、外環(huán)齒輪、軸承和超越離合器。超越離合器采用棘輪棘爪式結(jié)構(gòu)，其所用棘爪俯視為“T”字形，在磁力作用下與棘齒嚙合，依靠擠壓嚙合傳遞扭矩，避免滾柱式或楔塊式超越離合器依靠摩擦傳遞扭矩的缺陷，從而提高超越離合器總成的工作可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)F16D41/00GK2773399SQ200420058688
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者何建軍, 金鋒, 鄧克賢, 龐仁 申請(qǐng)人:科泰傳動(dòng)技術(shù)(天津)有限公司