專利名稱：一種齒輪式耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。本實(shí)用新型總地涉及一種由兩種周 轉(zhuǎn)輪系構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以傳遞設(shè)計(jì)扭矩時(shí)表現(xiàn)柔性傳動(dòng)特征一比如運(yùn)用于汽車 技術(shù)時(shí)，當(dāng)輸出端因車輛下坡超速時(shí)，表現(xiàn)出與輸入端運(yùn)動(dòng)關(guān)系脫開的超越離合器的功 能；或者相反，當(dāng)油門不足而無(wú)法行駛時(shí)，實(shí)現(xiàn)輸出端逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)、輸入端自行運(yùn)轉(zhuǎn) 的過(guò)載保護(hù)。確切地，可以稱之為齒輪式耦合器。[0002]背景技術(shù)目前就道路車輛技術(shù)而言，關(guān)于變速箱主要有兩種方案，即自動(dòng)變速 箱和手動(dòng)變速箱。其中，手動(dòng)變速箱由于效率和成本等長(zhǎng)處，在車輛技術(shù)中有很大的應(yīng) 用面。在手動(dòng)變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力傳遞路線中，設(shè)置有離合器，用以結(jié)合時(shí)連接 或分離時(shí)切斷動(dòng)力傳遞路線；離合器徹底結(jié)合之前的滑磨過(guò)程，可以用來(lái)保證車輛緩慢 行駛起步；滑磨也可以用來(lái)對(duì)動(dòng)力傳遞路線上的零件起過(guò)載保護(hù)作用；由于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火 做功是不連續(xù)的脈沖式的，存在圓周方向的振動(dòng)，所以離合器從動(dòng)盤在圓周方向設(shè)置了 減振彈簧，以隔離振動(dòng)向變速箱傳遞，避免引起變速箱中齒輪之間的磕碰異響和車速的 聳動(dòng)等。但減振彈簧的工作角度有限，當(dāng)需要更大的減振工作角度時(shí)，采用雙質(zhì)量飛輪 來(lái)隔離振動(dòng)。[0003]這些技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，屬于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，所以本說(shuō)明書不再 就上述論述涉及的零部件詳細(xì)圖解說(shuō)明。[0004]離合器的分離與結(jié)合之間的過(guò)程和適當(dāng)控制需要專門掌握，在城市工況等頻繁 操作時(shí)造成駕駛疲勞，而且從動(dòng)盤本身又屬于易損件等等，表明離合器方案存在客觀不 足。[0005]發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)離合器的以上不足，運(yùn)用兩個(gè)不同種類的周轉(zhuǎn)輪系， 將它們對(duì)接起來(lái)，構(gòu)成一種可以取代離合器的柔性傳動(dòng)的齒輪式耦合器；由于隔離振動(dòng) 的工作角度理論上不受限制，也更優(yōu)于雙質(zhì)量飛輪技術(shù)；另外也可用于自動(dòng)變速器取代 液力變矩器。[0006]較好的是，本實(shí)用新型采用兩個(gè)對(duì)接的周轉(zhuǎn)輪系，一個(gè)是單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪 系，另一個(gè)是雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系。第一級(jí)周轉(zhuǎn)輪系從保持架輸入動(dòng)力后，從兩個(gè)中心 輪分別向第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的保持架和一個(gè)中心輪傳遞動(dòng)力，由第二級(jí)輪系的另一個(gè)中心 輪輸出動(dòng)力。[0007]較好的是，當(dāng)單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系為第一級(jí)時(shí)，其輸出端是同向轉(zhuǎn)動(dòng)的；而第 二級(jí)雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的兩個(gè)輸入端是保持架和內(nèi)中心輪，它這樣作為第二級(jí)的要求 正好是兩個(gè)輸入動(dòng)力同向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔。[0008]較好的是，當(dāng)單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系為第二級(jí)時(shí)，其兩個(gè)輸入端要求輸入動(dòng)力是 反向轉(zhuǎn)動(dòng)的，那么第一級(jí)雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的內(nèi)中心輪輸出端帶有單向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只 能相對(duì)其保持架反向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣才能保證其輸出能符合第二級(jí)的要求。[0009]較好的是，當(dāng)軸向尺寸需要進(jìn)一步縮小時(shí)，甚至可以將一級(jí)周轉(zhuǎn)輪系在半徑方 向套在另一級(jí)之外，進(jìn)步縮小軸向尺寸，使整體結(jié)構(gòu)類似目前汽車技術(shù)常用離合器一樣 呈扁平盤狀。[0010]
首先說(shuō)明，本實(shí)用新型的說(shuō)明書附圖均為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，這些圖中都省略 了所有軸承、鍵與鍵槽、潤(rùn)滑方式、機(jī)體、密封件、放油口等等申請(qǐng)人認(rèn)為于說(shuō)明技術(shù) 方案無(wú)關(guān)的具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；除附圖3為了清晰展示齒輪間的嚙合關(guān)系所以采用齒輪的正 面視圖而將所有齒輪簡(jiǎn)化為圓外，其余附圖都采用齒輪的厚度方向的側(cè)面視圖，將每個(gè) 齒輪的輻板簡(jiǎn)化為線段、輪齒簡(jiǎn)化為輻板兩端的短線段(斜的短線段表示傘齒輪)；當(dāng)齒 輪空套在軸上時(shí)，以代表軸的線段穿過(guò)兩平行短線段表示。[0011]圖1為常見的單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖2為單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系在現(xiàn)有自動(dòng)變速器中常用的一種變型結(jié)構(gòu)；[0013]圖3為本實(shí)用新型采用的雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖4為本實(shí)用新型的整體構(gòu)造示意圖。[0015]圖5為本實(shí)用新型的另一種整體構(gòu)造示意圖。[0016]為進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的一種齒輪式耦合器的結(jié)構(gòu)、效果及其優(yōu)點(diǎn)，下面將 結(jié)合附圖在具體實(shí)施方式
中加以詳細(xì)說(shuō)明。[0017]具體實(shí)施方式
首先介紹周轉(zhuǎn)輪系的分配、合成兩種功能，以及周轉(zhuǎn)輪系的變 型[0018]如附圖1所示，其中，11為輸入齒輪(及其軸)，12為保持架齒輪，其輻板作為 保持架裝配著行星齒輪14和16，13和15為兩個(gè)中心輪(及其軸)。這是一個(gè)典型的對(duì) 稱式周轉(zhuǎn)輪系。[0019]第一種情況，當(dāng)動(dòng)力矩經(jīng)輸入齒輪11、保持架齒輪12傳到行星齒輪14和16， 將按扭矩相等的規(guī)則向兩個(gè)中心輪13和15傳遞，可見這個(gè)輪系具有分配動(dòng)力的功能。在 汽車中作為差速器使用，兩個(gè)中心輪13和15分別連著左右驅(qū)動(dòng)輪。此時(shí)本實(shí)用新型也 稱之為分配節(jié)。[0020]第二種情況，當(dāng)有兩個(gè)動(dòng)力矩從輸入齒輪11和中心輪15分別傳入，只要與中心 輪13上的阻力矩一起符合簡(jiǎn)單的大小和方向關(guān)系(保持架齒輪12與中心輪15的轉(zhuǎn)動(dòng)方 向必須相反)，動(dòng)力矩將從中心輪13輸出?？梢娺@個(gè)輪系具有合成動(dòng)力的功能，此時(shí)本 實(shí)用新型也稱之為合成節(jié)。(中心輪13和15是完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明時(shí)可以對(duì)調(diào)，后續(xù) 敘述中對(duì)這類同等地位的情況，不再說(shuō)明)[0021]無(wú)論上述哪種情況，對(duì)稱式周轉(zhuǎn)輪系的內(nèi)在扭矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系是[0022]保持架齒輪12上的扭矩的一半中心輪13或15上的扭矩；[0023]保持架齒輪12的轉(zhuǎn)速的兩倍中心輪13與15的轉(zhuǎn)速之和。[0024]如附圖2所示，其中，零件21/23是內(nèi)/外中心輪(分別是外齒、內(nèi)齒)，零件 26, 22分別是它們的軸，零件M、四是重復(fù)段置的同樣的行星齒輪，零件25是保持架齒 輪，零件觀、27是輸入齒輪及其軸。這是圖1所示周轉(zhuǎn)輪系的變型結(jié)構(gòu)，這種變形結(jié)構(gòu) 方便于一個(gè)以上周轉(zhuǎn)輪系緊湊串聯(lián)，在現(xiàn)有自動(dòng)變速器中使用廣泛。因?yàn)閮芍行妮啿辉?相同，前述內(nèi)在扭矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系會(huì)因齒數(shù)關(guān)系變化而變化。[0025]以上介紹了周轉(zhuǎn)輪系的分配、合成功能，以及周轉(zhuǎn)輪系的變型結(jié)構(gòu)。相對(duì)于以 下介紹的另一種周轉(zhuǎn)輪系，本實(shí)用新型稱這種周轉(zhuǎn)輪系為單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系。下面介 紹另種本實(shí)用新型所命名的雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系及其功能。[0026]如附圖3所示，31為內(nèi)中心齒輪；35為外中心齒輪(內(nèi)齒圈形式)；32/34和36/37為兩個(gè)同樣的外/內(nèi)行星齒輪組，每個(gè)行星齒輪都通過(guò)各自的軸安裝在保持架33上 (圖中兩個(gè)保持架33在實(shí)際結(jié)構(gòu)中是同一個(gè)保持架的同等部分)，根據(jù)尺寸和需要，可以 設(shè)置更多外/內(nèi)行星齒輪組。這是另一種完整的周轉(zhuǎn)輪系，與附圖2所示的單行星齒輪 周轉(zhuǎn)輪系相比，其特點(diǎn)是，單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系中聯(lián)系內(nèi)外中心輪的每個(gè)行星齒輪，都 由外/內(nèi)行星齒輪這樣兩個(gè)一組的雙行星齒輪組取代。本實(shí)用新型即稱這樣的周轉(zhuǎn)輪系 為雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系。[0027]這個(gè)雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)是當(dāng)固定外中心齒輪35時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)中心 齒輪31，則整個(gè)保持架33相對(duì)于內(nèi)中心齒輪31反向轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，當(dāng)以單行星齒輪周轉(zhuǎn) 輪系的兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的外/內(nèi)中心輪分別向這個(gè)雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的保持架33和內(nèi)中 心齒輪31輸入適當(dāng)比例和大小的同向轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，這個(gè)輪系就表現(xiàn)出合成功能，動(dòng)力可以 合成到外中心齒輪35輸出。這個(gè)輪系的保持架與內(nèi)外中心齒輪的轉(zhuǎn)速和扭矩矢量關(guān)系 為Z Ra -ZhRh[0028]Re = 7 ； Te = Ta+Tb_Zb[0029]其中，Z為齒數(shù)，R為轉(zhuǎn)速，T為扭矩；下標(biāo)a/b為外/內(nèi)中心齒輪，e為保持^K O[0030]本實(shí)用新型的一種齒輪式耦合器的整體結(jié)構(gòu)如附圖4所示，以輻板保持架42為 界，右半部為負(fù)責(zé)輸入動(dòng)力及分配的第一級(jí)周轉(zhuǎn)輪系，采用附圖2所示單行星齒輪周轉(zhuǎn) 輪系結(jié)構(gòu)，各零件名稱和序號(hào)相同，只是取消了兩中心輪的軸22/26，由貫通軸41代 替；左半部為負(fù)責(zé)合成動(dòng)力并輸出的第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系，采用附圖3所示雙行星齒輪周轉(zhuǎn) 輪系，只是保持架33被外中心輪23的輻板取代，稱為輻板保持架42，并且其上固定連接 著各行星齒輪的軸43。[0031]在實(shí)際運(yùn)用中，輸入軸27和輸入齒輪觀往往取消，而保持架齒輪25相應(yīng)只是 一塊連接發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的圓盤，或者可以直接就是飛輪本身。動(dòng)力從飛輪輸入到第一級(jí)的 單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的整個(gè)保持架，帶動(dòng)行星齒輪對(duì)和四公轉(zhuǎn)，使內(nèi)中心輪21、外中 心輪23同向轉(zhuǎn)動(dòng)并根據(jù)齒數(shù)比獲得動(dòng)力分配；而內(nèi)中心輪21和第二級(jí)的雙行星齒輪周轉(zhuǎn) 輪系的內(nèi)中心齒輪31由貫通軸41直接固定連接、外中心輪23的輻板又直接作為第二級(jí) 的雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的保持架即輻板保持架42而直接驅(qū)動(dòng)其上所有行星齒輪32、34、 36、37公轉(zhuǎn)，這樣，動(dòng)力最終從外中心齒輪35輸出。[0032]以上即為本實(shí)用新型的一種齒輪式耦合器。[0033]根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的推導(dǎo)，事實(shí)上，前述第一級(jí)和第二級(jí)對(duì)調(diào)也是一樣的假設(shè) 前述附圖4的兩級(jí)周轉(zhuǎn)輪系對(duì)調(diào)，如附圖5，沿用附圖4序號(hào)的則零件名稱也沿用，未沿 用的不再文字說(shuō)明，標(biāo)注增加了輸入保持架51，新的貫通軸52(考慮其上固定連接的齒 輪改變了位置)，新的輻板保持架53 (考慮已是另一齒輪的輻板)。動(dòng)力從飛輪到輸入保 持架51，帶動(dòng)兩行星齒輪組32/34和36/37公轉(zhuǎn)，使內(nèi)中心輪31反向、外中心輪35同向 轉(zhuǎn)動(dòng)(注1)并根據(jù)齒數(shù)比獲得動(dòng)力分配，通過(guò)貫通軸52、外中心輪35的輻板保持架53 驅(qū)動(dòng)內(nèi)中心輪21和行星齒輪M、29，這樣，動(dòng)力最終從外中心齒輪23輸出。[0034]注1 因?yàn)殡p行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系的另一運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)是當(dāng)保持架上的動(dòng)力矩相對(duì) 兩中心輪的阻力矩很大時(shí)(具體數(shù)值還與內(nèi)摩擦力、慣性質(zhì)量、加速度等相關(guān)，本申請(qǐng)不作理論計(jì)算)，內(nèi)/外中心輪隨保持架一起同向運(yùn)轉(zhuǎn)，這不符合附圖1說(shuō)明時(shí)，作為合 成節(jié)的單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系對(duì)保持架和輸入中心輪轉(zhuǎn)向相反的要求。所以，這種構(gòu)成方 式的前提條件是，在貫通軸51的支撐部位設(shè)置一個(gè)單向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以限制其與輸入保持 架51同向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)中心輪31和固定連接的21不能與保持架51同向轉(zhuǎn)動(dòng)，則外中心齒 輪35被保持架51以略低的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)，通過(guò)其輻板保持架53，帶動(dòng)外中心輪23轉(zhuǎn)動(dòng)，外 中心輪23直接帶著負(fù)載，也就是外中心齒輪35直接帶著負(fù)載，則內(nèi)中心齒輪31和21被 反向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，動(dòng)力合成到外中心輪23輸出。單向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有自由輪離合器、棘輪機(jī)構(gòu) 等常見機(jī)構(gòu)，不再附圖和詳細(xì)說(shuō)明。[0035]當(dāng)本實(shí)用新型的一種齒輪式耦合器需要進(jìn)一步縮小軸向尺寸時(shí)，甚至可以將一 級(jí)周轉(zhuǎn)輪系在半徑方向套在另一級(jí)之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以由附圖4、5簡(jiǎn)單變形得 出，不再附圖示意和說(shuō)明。[0036]最后再次指出，本實(shí)用新型涉及的兩種周轉(zhuǎn)輪系，都有其內(nèi)部固有的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān) 系和力矩關(guān)系，各級(jí)齒數(shù)比需要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)計(jì)算確定；在合成節(jié)無(wú)法達(dá)到理論匹配關(guān) 系才出現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)；因此另外，申請(qǐng)文件的所有附圖中，各齒輪大小僅僅是原理示 意，不存在常理之外的圖面推導(dǎo)關(guān)系。
權(quán)利要求1.一種齒輪式耦合器，包括兩個(gè)對(duì)接的周轉(zhuǎn)輪系，第一級(jí)周轉(zhuǎn)輪系從保持架輸入動(dòng)力后，從兩個(gè)中心輪分別向 第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的保持架和一個(gè)中心輪傳遞動(dòng)力，由第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的另一個(gè)中心輪輸 出動(dòng)力，其特征在于，兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，一個(gè)是單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系，另一個(gè)是雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系。
2.如權(quán)利要求1所述的一種齒輪式耦合器，其特征在于，單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系為第一級(jí)時(shí)，其輸出端是同向轉(zhuǎn)動(dòng)的；第二級(jí)雙行星齒輪周轉(zhuǎn) 輪系的兩個(gè)輸入端是保持架和內(nèi)中心輪。
3.如權(quán)利要求1所述的一種齒輪式耦合器，其特征在于，單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系為第二級(jí)時(shí)，其兩個(gè)輸入端是反向轉(zhuǎn)動(dòng)的，第一級(jí)雙行星齒輪 周轉(zhuǎn)輪系的內(nèi)中心輪輸出端帶有單向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只能相對(duì)其保持架反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要一種齒輪式耦合器，屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。本實(shí)用新型采用了兩個(gè)對(duì)接的周轉(zhuǎn)輪系，一個(gè)是單行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系，另一個(gè)是雙行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系。第一級(jí)周轉(zhuǎn)輪系從保持架輸入動(dòng)力后，從兩個(gè)中心輪分別向第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的保持架和一個(gè)中心輪傳遞動(dòng)力，出第二級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的另一個(gè)中心輪輸出動(dòng)力。當(dāng)軸向尺寸需要進(jìn)一步縮小時(shí)，甚至可以使整體結(jié)構(gòu)類似目前汽車技術(shù)常用離合器一樣呈盤狀。本實(shí)用新型的一種齒輪式耦合器，相對(duì)于液力耦合器和液力變矩器有更好的效率和加工工藝性，相對(duì)于傳統(tǒng)離合器具有比主減振彈簧或雙質(zhì)量飛輪更大的扭轉(zhuǎn)減振工作角度。
文檔編號(hào)F16H3/44GK201802824SQ20102024835
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者孟良吉 申請(qǐng)人:孟良吉