专利名称:行星式超越离合器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种行星式超越离合器，它由外环、内环、行星齿轮、不完全齿轮、挡销和弹簧等零部件组成。当行星式超越离合器处于同步状态时，外环和内环同步旋转，外环与内环之间的力矩传递依靠挡销与不完全齿轮的挤压以及不完全齿轮的啮合作用完成，与靠摩擦传递力矩的滚柱式超载离合器和楔块式超越离合器相比，行星式超越离合器可以传递更大的力矩。当行星式超越离合器处于超越状态时，行星齿轮与不完全齿轮脱离啮合，行星齿轮的表面与不完全齿轮的表面有相对滑动，二者相对滑动时仅需克服弹簧的拉力，因此齿轮接触压力小，磨损轻微，使用寿命长。行星式超载离合器结构简单，零部件数目少，制造容易，成本较低。
【专利说明】行星式超越离合器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械传动领域，具体为一种超越离合器。
【背景技术】
[0002]超越离合器在机械工程中的应用十分广泛，它主要应用于内燃机启动机、脉动式无级变速器、工程车辆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。
[0003]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。
[0004]滚柱式超越离合器由内环、外环、滚柱等主要零部件组成，当内环和外环同步时，滚柱楔紧在内环和外环之间，依靠滚柱与内环和外环之间的摩擦作用传递力矩。滚柱与内环和外环都是高副接触，存在接触应力大，传递扭矩小的缺点。滚柱式超越离合器中的多个滚柱同时参与工作，很难使多个滚柱的动作同步，各个滚柱所受的载荷差异很大，导致部分滚柱早期磨损、压溃或者塑性变形。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，大大低于变速箱内的齿轮的使用寿命。超越离合器是轮式装载机变速箱中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。
[0005]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子，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。
[0006]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】
[0007]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:改变传统的超越离合器依靠摩擦作用传递力矩的方式，依靠挤压作用传递内环和外环之间的力矩；将力矩传递的中间元件由滚柱或楔块改变为不完全齿轮和挡销。
[0008]为实现本实用新型的目的，所采用的技术方案如下:行星式超载离合器由外环(1)、内环(2)、第一行星齿轮(3a)、第二行星齿轮(3b)、第三行星齿轮(3c)、不完全齿轮
(4)、第一挡销(5a)、第二挡销(5b )、第三挡销(5c )和弹簧(6 )组成，其特征在于:外环(I)、内环(2)和不完全齿轮(4)三者的轴线重合，它们只能绕自身的轴线转动而不能移动；外环(I)和内环(2)都可以作为行星架；当外环(I)为行星架时，三个行星齿轮(3a、3b、3c)、不完全齿轮(4)和三个挡销(5a、5b、5c)都安装在外环(I)上，三个挡销(5a、5b、5c)在圆周上均匀分布，三个行星齿轮(3a、3b、3c)在圆周上均匀分布；当内环(2)为行星架时，三个行星齿轮(3a、3b、3c)、不完全齿轮(4)和三个挡销(5a、5b、5c)都安装在内环(2)上，三个挡销(5a、5b、5c)在圆周上均匀分布，三个行星齿轮(3a、3b、3c)在圆周上均匀分布；当外环(I)为行星架时，内环(2)的形状为外齿轮，内环(2)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合；当内环(2)为行星架时，外环(I)的形状为内齿轮，外环(I)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合；不完全齿轮(4)上有三条圆弧槽，三条圆弧槽在圆周上均匀分布；三个挡销(5a、5b、5c)分别处于三条圆弧槽内，当不完全齿轮(4)相对行星架转动时，三个挡销(5a、5b、5c)分别相对它们所在的圆弧槽滑动，三个挡销(5a、5b、5c )将不完全齿轮(4 )相对行星架的转动角度限制在一定的范围内；弹簧(6)的一端固定在不完全齿轮(4)上，另一端固定在行星架上。
【附图说明】
[0009]图1实施例1的同步状态。
[0010]图2实施例1的不完全齿轮。
[0011]图3实施例1的外环。
[0012]图4实施例1的内环。
[0013]图5实施例1的超越状态。
[0014]图6实施例2的同步状态。
[0015]图7实施例2的超越状态。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型所述的行星式超越离合器可以有两种结构形式，分别对应于实施例1和实施例2，现以实施例1来说明其【具体实施方式】。
[0017]如图1所示，行星式超越离合器主要由外环(1)、内环(2)、第一行星齿轮(3a)、第二行星齿轮(3b)、第三行星齿轮(3c)、不完全齿轮(4)、第一挡销(5a)、第二挡销(5b)、第三挡销(5c)和弹簧(6)组成。
[0018]外环(1)、内环(2)和不完全齿轮(4)三者的轴线重合，它们都可以绕其自身的轴线转动，但不能移动。内环(2)同时充当行星架，第一行星齿轮(3a)、第二行星齿轮(3b)、第三行星齿轮(3c)、不完全齿轮(4)、第一挡销(5a)、第二挡销(5b)和第三挡销(5c)都安装在内环(2)上。三个行星齿轮(3a、3b、3c)在内环(2)的圆周方向均匀分布，它们可以相对内环(2)转动，但不能相对移动。不完全齿轮(4)可以相对内环(2)转动，但不能相对内环(2)移动。三个挡销(5a、5b、5c)在内环(2)的圆周方向均匀分布，它们与内环(2)不能相对运动。弹簧(6)为拉伸弹簧，它的一端固定在内环(2)上，另一端固定在不完全齿轮(4)上。
[0019]图2为不完全齿轮(4)的结构，不完全齿轮(4)为不完全外齿轮，在圆周方向上均匀分布着三段轮齿和三条圆弧槽。这三条圆弧槽与三个挡销(5a、5b、5c )有配合关系，当不完全齿轮(4 )相对内环(2 )转动时，三条圆弧槽分别与槽内的三个挡销(5a、5b、5c )相对滑动，挡销和圆弧槽将不完全齿轮(4)相对内环(2 )的转动限定在一定的角度范围内。
[0020]图3为外环(I)的结构，外环(I)的形状为一个内齿轮，它与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合。
[0021]图4为内环(2)的结构，内环(2)为盘形零件，在内环(2)上有三个挡销安装孔(2b)和三个行星齿轮轴的安装孔(2a)，三个挡销安装孔(2b)和三个行星齿轮轴的安装孔(2a)均在圆周方向上均匀分布。内环(2)的中心开有安装孔和键槽，以便于在传动轴上安装。
[0022]行星式超越离合器工作时有两种状态，同步状态和超越状态。外环(I)和内环(2)没有相对转动时处于同步状态；外环(I)和内环(2)有相对转动时处于超越状态。行星齿轮有两种运动，自转和公转。行星齿轮相对行星架的转动为自转运动，行星齿轮整体随行星架一起转动为公转。行星式超越离合器处于同步状态时，行星齿轮与行星架相对静止，没有自转运动；行星式超越离合器处于超越状态时，行星齿轮有自转运动。
[0023]行星式超越离合器的同步状态如图1所示，内环(2)相对外环(I)有顺时针方向转动的趋势，使三个行星齿轮(3a、3b、3c)有逆时针方向自转的趋势，三个行星齿轮(3a、3b、3c )使不完全齿轮(4 )相对内环(2 )有顺时针方向转动的趋势，三个挡销(5a、5b、5c )阻止了不完全齿轮(4)相对内环(2)的转动，从而使内环(2)和外环(I)无法产生相对转动，内环(2)和外环(I)运动同步，三个行星齿轮(3a、3b、3c)没有自转。内环(2)传递到外环(I)的力矩由三个挡销(5a、5b、5c)、不完全齿轮(4)和三个行星齿轮(3a、3b、3c)传递，能传递较大的力矩。行星式超越离合器处于同步状态时，弹簧(6)的长度最小。
[0024]行星式超越离合器的超越状态如图5所示，内环(2)相对外环(I)逆时针方向转动，使三个行星齿轮(3a、3b、3c)顺时针方向自转，三个行星齿轮(3a、3b、3c)推动不完全齿轮(4)相对内环(2)逆时针方向转动，当不完全齿轮(4)转过一定的角度后，三个行星齿轮与不完全齿轮(4)脱离啮合，此时弹簧(6)被拉至最长，弹簧(6)的拉力使不完全齿轮(4)的轮齿表面与三个行星齿轮(3a、3b、3c)的表面保持接触，三个行星齿轮(3a、3b、3c)的轮齿与不完全齿轮(4)的表面有相对滑动，会产生磨损现象。正确设计弹簧(6)的拉力和齿轮的润滑条件，可以保证三个行星齿轮(3a、3b、3c)与不完全齿轮(4)之间的磨损很小。由于不完全齿轮(4)上的磨损发生三个固定的齿侧面，所以不完全齿轮(4)的磨损会比三个行星齿轮(3a、3b、3c)的磨损更严重一些。由图5可以看出，不完全齿轮(4)上的每一段轮齿上都有多个齿，即磨损齿被磨掉一部分或整体掉，也不会影响行星式超越离合器的使用。因此，本实用新型所述的行星式超越离合器具有很长的使用寿命。
[0025]本实用新型所述的行星式超越离合器的实施例2如图6所示，实施例2中，外环
(1)作为行星架，三个行星齿轮(3&、313、3(3)、三个挡销(5&、513、5(3)和不完全齿轮(4)安装在外环(I)上，三个行星齿轮(3a、3b、3c)和不完全齿轮(4)都只能相对外环(I)转动而不能移动，三个挡销(5a、5b、5c)固定在外环(I)上。外环(1)、内环(2)和不完全齿轮(4)三者的轴线重合，它们可以相对转动，但不能相对移动。内环(2)的形状为外齿轮，它与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合。不完全齿轮(4)为不完全内齿轮，它的圆周方向上均匀地分布着三段轮齿和三条圆弧槽，三个挡销(5a、5b、5c)分别置于三条圆弧槽内，当不完全齿轮(4)相对外环(I)转动时，三个挡销(5a、5b、5c)分别与它们所在的圆弧槽相对滑动，挡销和圆弧槽将不完全齿轮(4)相对外环(I)转动角度限定在一定的范围内。弹簧(6)为拉伸弹簧，它的一端固定在外环(I)上，另一端固定在不完全齿轮(4)上。
[0026]图6和图7分别为实施例2的同步状态和超越状态，实施例2的工作原理与实施例I的类似，在此不再详述。
【权利要求】
1.行星式超载离合器由外环(I)、内环(2)、第一行星齿轮(3a)、第二行星齿轮(3b)、第三行星齿轮(3c)、不完全齿轮(4)、第一挡销(5a)、第二挡销(5b)、第三挡销(5c)和弹簧(6)组成，其特征在于:外环(1)、内环(2)和不完全齿轮(4)三者的轴线重合，它们只能绕自身的轴线转动而不能移动；外环(I)和内环(2)都可以作为行星架；当外环(I)为行星架时，三个行星齿轮(3a、3b、3c)、不完全齿轮(4)和三个挡销(5a、5b、5c)都安装在外环(I)上，三个挡销(5a、5b、5c)在圆周上均匀分布，三个行星齿轮(3a、3b、3c)在圆周上均匀分布；当内环(2)为行星架时，三个行星齿轮(3a、3b、3c)、不完全齿轮(4)和三个挡销(5a、5b、5c)都安装在内环(2)上，三个挡销(5a、5b、5c)在圆周上均匀分布，三个行星齿轮(3a、3b、3c)在圆周上均匀分布；当外环(I)为行星架时，内环(2)的形状为外齿轮，内环(2)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合；当内环(2)为行星架时，外环(I)的形状为内齿轮，外环(I)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持常啮合；不完全齿轮(4)上有三条圆弧槽，三条圆弧槽在圆周上均匀分布；三个挡销(5a、5b、5c)分别处于三条圆弧槽内，当不完全齿轮(4)相对行星架转动时，三个挡销(5a、5b、5c)分别相对它们所在的圆弧槽滑动，三个挡销(5a、5b、5c)将不完全齿轮(4)相对行星架的转动角度限制在一定的范围内；弹簧(6)的一端固定在不完全齿轮(4)上，另一端固定在行星架上。2.根据权利要求1所述的行星式超越离合器，其特征在于:不完全齿轮(4)上有三段轮齿，三段轮齿在圆周上均匀分布；不完全齿轮(4)的形状与行星架的选择有关，当外环(I)为行星架时，不完全齿轮(4)为不完全内齿轮；当内环(2)为行星架时，不完全齿轮(4)的为不完全外齿轮。3.根据权利要求1所述的行星式超越离合器，其特征在于:当行星式超越离合器处于同步状态时，不完全齿轮(4)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)保持啮合；当行星式超越离合器处于超越状态时，不完全齿轮(4)与三个行星齿轮(3a、3b、3c)脱离啮合。4.根据权利要求1所述的行星式超越离合器，其特征在于:弹簧(6)为拉伸弹簧，当行星式超越离合器处于同步状态时，弹簧(6)的长度最小；当行星式超越离合器处于超越状态时，弹簧(6)的长度最大。
【文档编号】F16D41-06GK204284255SQ201420762777
【发明者】李华, 姚进 [申请人]四川大学