离合齿圈、离合器及洗衣机的制作方法

本发明属于家用电器领域，具体地，涉及一种离合齿圈、离合器及洗衣机。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，洗衣机已是一种较为普遍的家用电器，给人们的生活带来了很大的便利。其中，洗衣机的洗涤工况和脱水工况之间的转换装置多采用齿啮合式的离合器，尤其是在大容量的洗衣机中。

目前，齿啮合式的离合器通常含有离合齿圈、上齿盘、下齿盘和离合机构，其中，离合机构用于驱动离合齿圈上下滑移，进而使离合齿圈分别与上齿盘和下齿盘相啮合以实现洗衣机洗脱功能的转换。

其中，离合齿圈的轴向两端形成有离合齿和离合齿槽，两者的径向投影均呈矩形状，且上齿盘和下齿盘均对应地形成有矩形状的齿和槽。在离合齿圈与上齿盘或下齿盘进行啮合的过程中，只有当离合齿圈上的矩形状离合齿与上齿盘或下齿盘中矩形状的槽完全相对应时，两者才能顺利地进行啮合。如此，不便于离合齿圈与上齿盘或下齿盘进行啮合以实现洗衣机洗脱工况的顺畅转换。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种离合齿圈、离合器及洗衣机，便于离合齿圈与上齿盘或下齿盘进行啮合，从而实现洗衣机洗脱工况的顺畅转换。

为实现上述目的，本发明提供了一种离合齿圈，该离合齿圈包括齿圈本体，该齿圈本体的轴向端形成有沿圆周方向等间隔分布的多个离合齿，相邻的两个所述离合齿之间形成有离合齿槽，所述离合齿包括齿高依次递增的多个台阶齿，所述离合齿槽的槽底面与多个所述台阶齿的各自齿顶面形成为连续攀升的水平台阶面。

优选地，构成所述离合齿的多个所述台阶齿沿所述圆周方向依次贴合，相邻的所述台阶齿顶面之间形成有垂直台阶面。

优选地，所述离合齿以及各个所述台阶齿均形成为扇形齿，所述离合齿槽为扇形槽。

优选地，所述离合齿至少包括第一台阶齿和第二台阶齿，所述第一台阶齿的第一齿顶面、所述第二台阶齿的第二齿顶面和所述离合齿槽的槽底面的高度位置依次递减。

优选地，沿所述圆周方向，所述第一台阶齿的最小周向宽度不小于1mm且不大于2mm，齿高不小于1.5mm且不大于2.5mm，所述第二台阶齿的周向最小宽度不小于5mm且不大于5mm，齿高不小于1.5mm且不大于3.5mm。

优选地，所述第一台阶齿的扇形角和所述槽底面的扇形角相同且均为所述第二台阶齿的扇形角的一半。

优选地，所述第一台阶齿的扇形角和所述槽底面的扇形角均为2.5°，所述齿圈本体的轴向端的圆周方向等间隔分布有36个所述离合齿。

优选地，所述齿圈本体的轴向顶端形成有上台肩，轴向底端形成有下台肩，所述上台肩和下台肩的各自轴向端面均形成有所述离合齿，所述上台肩、所述下台肩和所述齿圈本体的外径依次递减。

本发明还提出一种离合器，所述离合器包括上齿盘、下齿盘和离合齿圈，所述离合齿圈能够上下移动以分别啮合所述上齿盘或下齿盘，其中所述上齿盘的啮合面和所述下齿盘的啮合面均形成有所述离合齿。

本发明的第三方面还提出一种洗衣机，所述洗衣机包括离合器。

通过上述技术方案，在本发明的离合齿圈中，通过将离合齿设置为含有齿高依次递增的多个台阶齿，离合齿槽的槽底面与多个台阶齿的各自齿顶面形成为连续攀升的水平台阶面，且离合齿圈通过离合齿和离合齿槽与上齿盘或下齿盘相啮合，即在上齿盘或下齿盘上相应地形成有与离合齿圈的离合齿和离合齿槽相适配的槽和齿，此时上齿盘或下齿盘上的齿的顶面的周向宽度小于离合齿圈中的离合齿槽的表面开口的周向宽度，这样，在离合齿圈与上齿盘或下齿盘进行啮合的过程中，上齿盘或下齿盘上的齿就可以容易地进入离合齿圈内的离合齿槽中，便于离合齿圈与上齿盘或下齿盘进行啮合，进而实现洗衣机洗脱工况的顺畅转换。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a至图1c为现有技术中离合齿圈的结构示意图；

图2为现有技术中的离合齿圈与上齿盘或下齿盘的啮合示意图；

图3为现有技术中的离合过程示意图；

图4为本发明的第一种优选实施方式的离合齿圈的整体剖视图；

图5为图4的侧视图；

图6为图4中的离合齿和离合齿槽的局部立体示意图；

图7为图4中的离合齿和离合齿槽的局部俯视图；

图8为图4中的离合齿圈与上齿盘或下齿盘的啮合示意图；

图9为本发明的第一种优选实施方式的离合齿圈的离合过程示意图；

图10为本发明的第二种优选实施方式的离合齿圈的整体剖视图。

附图标记说明：

1齿圈本体2花键部

3上台肩4下台肩

6减重凹槽7离合齿

8离合齿槽9储油环

10齿盘20离合齿圈

71第一台阶齿72第二台阶齿

301上端面303上台肩底面

701第一齿顶面702第二齿顶面

801槽底面802'槽齿根宽度

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

目前，洗衣机的洗涤工况和脱水工况之间的转换装置主要有两种，即抱簧离合方式和齿啮合离合方式。

其中，抱簧离合方式采用棘轮棘爪联动机构带动方丝弹簧抱紧和旋松传矩轴套来实现洗脱工况的转换，一般的，靠刹车带和单向轴承实现刹车和内桶正反止转功能。这种摩擦离合方式无法适用于大容量洗衣机，且结构复杂，配合稳定性差，离合工作不可靠，具有传动力矩小、制动力矩不稳定及离合弹簧易断裂等问题。而齿啮合离合方式通过离合机构驱动离合齿圈20上下滑移以实现洗脱工况的转换，此种转换方式克服了抱簧离合方式的大多数缺点，适用于大容量高转矩洗衣机。

在现有的技术中，齿啮合式的离合器一般包括离合齿圈20、上齿盘、下齿盘和离合机构。其中，在离合齿圈20的轴向两端设有离合齿7和离合齿槽8，上齿盘和下齿盘上相应地形成有与离合齿圈20的离合齿7和离合齿槽8相适配的槽和齿，通过离合机构驱动离合齿圈20上下滑移，进而使离合齿圈20分别与上齿盘和下齿盘相啮合以实现洗衣机洗脱功能的转换。

现今市场上的离合齿圈20种类繁多，但其结构一般都具有如下特征，参见图1a至图1c，即在离合齿圈20的轴向两端沿圆周方向等间隔分布有多个离合齿7和离合齿槽8(通常为6至24个)，且离合齿7和离合齿槽8的轴向投影均呈扇形状，离合齿7和离合齿槽8的径向投影均呈矩形状(矩形或其变形)。其中，离合齿7和离合齿槽8的径向投影可参照图2。

离合齿圈20与齿盘10(即上齿盘或下齿盘)的离合过程，参照图3，在离合动作开始时，离合齿圈20在离合机构的作用下向齿盘10做轴向移动，同时两者之间存在相对转动；直至离合齿圈20与齿盘10接触，停止轴向移动，两者之间的相对转动仍继续；至离合齿圈20相对于齿盘10转过一定角度后，离合齿圈20上的离合齿7与齿盘10内的槽完全对应，离合齿圈20上的离合齿槽8也与齿盘10内的齿完全对应，此时啮合开始；进入啮合后，离合齿圈20与齿盘10之间的相互转动停止，轴向移动至两者完全啮合，至此离合结束。

在现有的齿啮合式的离合器中，离合齿圈20的结构设计具有如下缺点：

待离合齿圈20与齿盘10接触，离合齿圈20与齿盘10之间的相对轴向运动停止，易造成冲击噪音；

从与齿盘10接触至啮合开始，离合齿圈20与齿盘10两者之间需要相对转动一定角度，且只有离合齿圈20内的离合齿7与齿盘10中槽完全对应时才能顺利地开始啮合，这样，会产生啮合困难及齿端磨损等问题。

待啮合开始后，离合齿圈20与齿盘10之间的相对转动停止，易造成冲击噪音和齿损伤。

在现有的设计中，为防止正反转时产生冲击噪音，离合齿圈20上的离合齿7(或离合齿槽8)和齿盘10上相对应的槽(或齿)之间采取较小的间隙配合，这样不仅对加工精度要求高，而且也不便于离合齿圈20与齿盘10(即上齿盘或下齿盘)进行啮合。

此外，为了便于离合齿圈20与齿盘10进入啮合，参照图2，通常会在离合齿圈20的离合齿7/离合齿槽8上设置倒角201’或倒圆203’，在齿盘10的齿/槽上也相应地设有倒角101’或倒圆103’，将上述倒角或倒圆作为啮合导入啮合的特征，导入特征越大，啮合越容易。但当啮合完成时，在整个齿高上实际起到承载作用的只有重合的垂直直线部分202’、102’，导入特征101’、201’和根部倒圆特征(即图2中的103’和203’)并不能起到承载作用。因此，为了满足可靠啮合和可靠定位，需将离合齿7的齿高做的较高，这样会导致离合齿圈20工作行程变长，进而造成轴向尺寸上的浪费。

有鉴于此，为便于离合齿圈20与上齿盘或下齿盘进行啮合，降低啮合难度，参照图4至图8，本发明提供了一种离合齿圈20，该离合齿圈20包括齿圈本体1，该齿圈本体1的轴向端形成有沿圆周方向等间隔分布的多个离合齿7，相邻的两个离合齿7之间形成有离合齿槽8，且离合齿7包括齿高依次递增的多个台阶齿，离合齿槽8的槽底面801与多个台阶齿的各自齿顶面形成为连续攀升的水平台阶面。另外，由于离合齿圈20通过离合齿7和离合齿槽8与齿盘10(即上齿盘或下齿盘)相啮合，因此，在上齿盘或下齿盘上也相应地形成有与离合齿圈20的离合齿7和离合齿槽8相适配的槽和齿，此时上齿盘或下齿盘上的齿的顶面的周向宽度小于离合齿圈20中的离合齿槽8的表面开口的周向宽度。这样，在离合齿圈20与上齿盘或下齿盘进行啮合的过程中，上齿盘或下齿盘上的齿就可以容易地进入离合齿圈20内的离合齿槽8中，便于离合齿圈20与上齿盘或下齿盘进行啮合，进而实现洗衣机洗脱工况的顺畅转换。且本发明的离合齿圈20中，离合齿圈20与上齿盘或下齿盘啮合容易，因此，也就不需在离合齿圈20的离合齿7/离合齿槽8上设置啮合导入特征，在降低了离合齿圈20的轴向高度的同时还提高了啮合的可靠性。

具体地，离合齿7内含有的多个台阶齿的设置形式可以有多种，可以是构成离合齿7的多个台阶齿沿圆周方向依次贴合(参照图4和图6)，也可以是相邻的台阶齿之间具有齿间间隙，当然还可以是其它的设置形式，在此不再一一赘述。此外，为了提高洗涤工况或脱水工况时离合齿槽8与上齿盘或下齿盘的啮合稳定性，参照图4和图8，在相邻的台阶齿顶面之间形成有垂直台阶面。

另外，参照图4至图8，离合齿7以及各个台阶齿应均形成为扇形齿，离合齿槽8也应为扇形槽，这样可便于在离合齿圈20上进行生产加工以形成离合齿7及离合齿槽8。其中，离合齿7至少包括第一台阶齿71和第二台阶齿72，第一台阶齿71的第一齿顶面701、第二台阶齿72的第二齿顶面702和离合齿槽8的槽底面801的高度位置依次递减。

进一步地，参照图4至图8，沿圆周方向，第一台阶齿71的最小周向宽度应不小于1mm且不大于2mm，齿高应不小于1.5mm且不大于2.5mm，第二台阶齿72的周向最小宽度应不小于5mm且不大于5mm，齿高应不小于1.5mm且不大于3.5mm。

具体地，参照图6和图7，沿着离合齿圈20的圆周方向循环排布着第一齿顶面701、第二齿顶面702和槽底面801，此种结构与现有技术相比，可以在相同的圆周上均布更多的离合齿7。优选地，参照图4至图8，第一台阶齿71的扇形角和槽底面801的扇形角相同且均为第二台阶齿72的扇形角的一半。进一步地，第一台阶齿71的扇形角和槽底面801的扇形角均为2.5°，齿圈本体1的轴向端的圆周方向等间隔分布有36个离合齿7，这样，可在离合齿圈20的圆周上排布36个离合齿7。在现有技术中，离合齿7和离合齿槽8的扇形角相同，即在离合齿7的扇形角为7.5°的情况下，离合齿槽8的扇形角也为7.5°，即在离合齿圈20的圆周上仅可分布24个离合齿7。因此，根据本实施例的离合齿圈20，可在确保离合齿7的齿根厚度(强度)不变的前提下，在周向上均布更多的离合齿7，以增加啮合范围，同时也可降低冲击噪音。

可以理解地，第一台阶齿71、第二台阶齿72及槽底面801的扇形角越大，则在离合齿圈20上分布的离合齿7的数量就越少，则离合齿圈20与上齿盘或下齿盘的啮合位置点就越少，相应地啮合时两者齿间的滑移距离也就越大，使离合齿圈20与上齿盘或下齿盘的啮合时间增长的同时还增加了两者齿面的磨损。反之，减小第一台阶齿71、第二台阶齿72及槽底面801的扇形角，虽然能有效减缓上述问题，但也相应地出现了离合齿7的周向宽度变薄的问题，从而减弱了齿根强度。

另外，齿圈本体1的轴向顶端形成有上台肩3，轴向底端形成有下台肩4，上台肩3和下台肩4的各自轴向端面均形成有离合齿7，且离合齿圈20多通过离合机构作用于上台肩底面303上，以操纵离合齿圈20上下移动以完成洗脱工况的转换，因此，为了避免在洗脱工况转换的过程中离合机构与下台肩4或齿圈本体1发生干涉，参照图4和图5，上台肩3、下台肩4和齿圈本体1的外径应依次递减。其中，离合机构可以为杠杆式拨叉或螺旋式拨环。

具体地，参照图4，在齿圈本体1的中心设有轴向的通孔，该通孔上设有可上下滑移的花键部2，且上台肩3和下台肩4均为可绕花键部2的轴心回转的回转体。此外，离合齿圈20正转或反转动力由驱动机构(如电机)提供，即驱动机构驱动输出轴旋转，输出轴的顶端轴部可轴向滑移地插装在离合齿圈20中的花键部2上。在洗衣机洗脱工况转换的过程中，离合齿圈20在输出轴的顶端轴部上下滑移，为获得足够的花键接触长度，提高两者在洗涤工况或脱水工况时运行的可靠性和稳定性，参照图4，增加花键部2的顶端端面的高度，即花键部2的顶端端面高出上台肩3的上端面301。

另外，为提高材料利用率，参照图4和图5，在离合齿圈20的顶面设有环形的减重凹槽6。具体地，减重凹槽6可位于花键部2与上台肩3的上端面301之间，用以分割上台肩3中的离合齿7设置部和花键部2。当然，该环形的减重凹槽6还可用于限位安装离合弹簧。

进一步地，为防止在离合齿圈20高速旋转时油脂飞溅，参照图10，在离合齿7的径向外端面设置储油环9。

具体地，为确保离合齿圈20上的离合齿7及花键部2等的齿轮精度和产品的稳定性以提高产品性能，离合齿圈20应为一体注塑成型件。当然，齿轮精度的提高，也有利于减少离合齿圈20在带动上齿盘或下齿盘转动时发出的噪音。

根据本发明的另一方面，还提供一种离合器，该离合器包括上齿盘、下齿盘和离合齿圈20，离合齿圈20能够上下移动以分别啮合上齿盘或下齿盘，其中上齿盘的啮合面和下齿盘的啮合面均形成有离合齿7。

具体地，离合过程如图9所示，在离合动作开始时，离合齿圈20在离合机构的作用下向齿盘10(即上齿盘或下齿盘)做轴向移动，同时两者之间存在相对转动；直至离合齿圈20与齿盘10接触，停止轴向移动，两者之间的相对转动仍继续；至离合齿圈20相对于齿盘10转过一定角度后，两者的槽和齿相对应，此时啮合开始；进入啮合后，离合齿圈20与齿盘10相互转动和轴向移动，直至两者完全啮合，离合结束。

在实际的离合过程中，参照图8和图9，由于离合齿圈20上第一台阶齿701的周向宽度远小于齿盘10上槽的槽齿根宽度802’(即表面开口的轴向宽度)，因此，从齿盘10接触至啮合开始所需耗费的时间将大大缩减，甚至很可能在离合的过程中不会出现齿根接触的情形，可有效降低离合过程中产生的齿面磨损，还有效的降低了啮合噪音。

根据本发明的第三方面，还提供一种洗衣机，该洗衣机包括离合器。

具体地，参照图4、图8和图9，当洗衣机发出洗涤指令时，离合齿圈20在离合机构的驱动下向上移动，进而使离合齿圈20与上齿盘相啮合，此时设置在上台肩3上的离合齿7与上齿盘中相对应的离合齿7处于啮合状态，离合弹簧处于压缩状态；当洗衣机发出脱水指令时，离合齿圈20在离合机构的作用下下移(即依靠离合齿圈20自身的重力和离合弹簧的复位力的作用下下移)，进而使离合齿圈20的上台肩3与上齿盘完全脱离，而后下台肩4上的离合齿7与下齿盘中相对应的离合齿7相啮合，洗衣机中的内筒与波轮通过传动系统固定连接，离合器完成洗涤到脱水的工况转换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。