专利名称：超越离合器总成的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超越离合器总成，用于机械动力传动系统，如装载机的减速箱。这种总成所使用的超越离合器采用棘轮棘爪式结构，依靠棘轮与棘爪的挤压啮合传递动力扭矩，避免滚柱式或楔块式超越离合器依靠摩擦来传递扭矩的缺点，提高超越离合器的工作可靠性，从而延长超越离合器总成的使用寿命并提高其工作效率。
背景技术：
在工程机械传动装置中所使用的超越离合器，在频繁啮合和脱开工作条件下，间断地传递工作扭矩，加载和卸载都是在很短的时间内完成的，这对于依靠摩擦传递扭矩的滚柱式或楔块式超越离合器是非常不利的，这也是造成现有超越离合器总成工作可靠性差的根本原因。
棘轮棘爪式超越离合器依靠挤压啮合传递扭矩没有摩擦部件，不会因为磨损而影响其使用寿命；由于没有反向解锁力矩，这种超越离合器具有更高的工作效率。但是，在传统结构的棘轮棘爪式超越离合器内，棘爪依靠弹簧的弹力复位与棘齿啮合，频繁的啮合和超越不利于弹簧长期有效地工作，从而造成超越离合器失效；由于回止角大，传递扭矩时的冲击荷载也不利于棘爪的工作，棘爪的啮合面也会因挤压或撞击发生损坏。
中国实用新型专利ZL01246922.X、中国实用新型专利ZL01224883.5、中国实用新型专利ZL02259717.4和中国实用新型专利ZL00261332.8分别公开了各自用于工程机械的超越离合器总成，虽然结构形式有所不同，但都采用滚柱或楔块与齿轮外圈的接触面摩擦来传递扭矩，现实使用也证明，尽管努力提高摩擦部件加工精度，但是超越离合器总成的使用可靠性还是较低。
中国发明专利ZL 01 1 29231.8和中国实用新型专利ZL 00 254031.2公开了一种棘爪依靠磁力复位的棘轮式超越离合器，避免了使用弹簧复位的缺陷。这种离合器适用于长时间啮合的工作状态，当用于长时间超越工作状态时，棘爪与棘齿需要频繁接触，易磨损而使部件损毁。由于限定了磁铁的位置且没有对棘爪进行优化设计，造成啮合部件占用空间过大，在传递额定扭矩时，无法在超越离合器总成的外环齿轮内部安装。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有滚柱或楔块式超越离合器总成使用寿命短、可靠性低的缺陷，提供一种使用新型棘爪结构及其复位装置的棘轮式超越离合器，提高超越离合器总成的使用寿命和可靠性，进而提高工程机械的动力传动性能。本实用新型特别适用于工程机械，如装载机减速箱。
本实用新型所提供的超越离合器总成包括动力轴组件、轴承和超越离合器，所述超越离合器为棘轮棘爪式结构，所使用的棘爪由导磁性材料制成，如钢。所述棘爪首部接触端的宽度大于其轴部和尾部的宽度，棘爪俯视呈“T”字形，所述棘爪的复位力矩由磁力或与弹力的组合所提供。所述动力轴组件包括传动轴和传动齿轮，二者相对固定或加工为一体。
所述超越离合器总成也可包括外环齿轮，将超越离合器嵌在外环齿轮的外圈和内圈之间。棘爪盘固定在动力轴组件的传动齿轮上，所述的棘爪盘可以随传动齿轮和动力轴组件的传动轴一起相对于外环齿轮的内圈进行旋转。所述的超越离合器也可不具有棘轮，将棘齿直接设置在外环齿轮的外圈的内侧面上。
棘爪通过轴销可转动地固定在棘爪盘上，棘爪盘固定在传动齿轮靠近外环齿轮的侧面，其位置应使得棘爪与棘齿有最佳的啮合效果，棘爪盘与外环齿轮的内圈之间保留有一定的间隙。棘爪数目和棘齿数目互为素数，啮合时，每次轮流有一个棘爪与棘齿啮合，以延长棘爪的使用寿命；通过改变棘爪和棘齿的数量和结构尺寸，可以有效改变离合器的啮合精度(回止角)或传递扭矩，通过上述方法，就可以有效减小啮合挤压和冲击对棘爪的影响。
所述磁力由磁体产生，该磁体固定在棘爪盘上并位于与所述棘爪尾部相对应的位置。所述的磁体可为永久磁铁或也可为电磁铁。所述磁体可以由磁性物质构成，如钕铁硼。
在所述棘爪上固定有用于调整棘爪质量平衡的平衡块，平衡块由质量密度更大的物质制成，如铅，其质量和位置可以根据需要进行调整。
所述超越离合器的棘爪结构为一个整体结构，根据功能划分为首部、轴部和尾部三个部分，棘爪尾部承受复位装置的作用力，所述棘爪结构的首部、轴部和尾部俯视呈“T”字形。首部包括具有接触面的接触端，其宽度大于棘爪轴部及尾部的宽度。
所述棘爪与棘齿的啮合可单独在磁力的作用下完成，磁体安装在由不导磁材料制成的安装套内，并固定在棘爪盘上与棘爪尾部正面对应。该位置应使得磁力对棘爪所造成的复位扭矩最大，且使磁体及其安装套不与棘爪尾部发生接触。
为了传递更大扭矩的需要，超越离合器总成还可以采用另一种类似的结构形式，即将超越离合器的棘轮外侧直接加工成传动齿，从而不使用外环齿轮。
本实用新型所涉及的超越离合器优化了棘爪的结构和受力状态，使得接触面受到的应力和轴销的应力都接近设计允许范围的最大值，以减小传动部件所占用的空间。所述棘爪结构的首部的长度和形状能够保证其与棘齿的啮合受力方向，尽可能地垂直于轴销和棘爪盘中心轴的连线，从而传递尽可能大的扭矩。所述棘爪结构减小了在传递相同扭矩时所占用的空间，使得超越离合器能够恰当地安装在外环齿轮的外圈和内圈之间。
本实用新型的另一优点在于，所述棘爪与棘齿的啮合可单独在磁力的作用下完成，由于所述棘爪复位可不采用弹簧。这就避免了因弹簧疲劳破坏而导致离合器失效的现象，并延长了超越离合器的使用寿命。
本实用新型的另一优点在于，所述棘爪上固定有用于调整棘爪质量平衡的平衡块，在棘爪盘处于高速旋转时，该平衡块可调整棘爪所受到的离心力的大小，减轻以致避免棘爪与棘齿的磨损。
本实用新型的又一优点在于，其提高了超越离合器总成的使用寿命和可靠性，进而提高了工程机械的动力传动性能所述超越离合器采用棘轮为外环、棘爪盘为内环的结构。根据不同的使用情况，也可以采用棘爪盘为外环、棘轮为内环的结构，此时，棘爪盘固定在外环齿轮的外圈内侧环面，棘爪固定在棘爪盘的内侧，棘轮固定传动齿轮靠近外环齿轮的侧面，棘齿在棘轮的外环面，其位置应使得棘爪与棘齿有最佳的啮合效果，棘轮与外环齿轮的内圈之间保留有一定的间隙。
图1为超越离合器嵌入在外环齿轮内侧的结构横剖面示意图。
图2为图1所示结构中棘轮的侧视图。
图3为图1所示结构中棘爪盘的侧视图。
图4为棘爪的侧视图。
图5为棘爪的俯视图。
图6为另外一种超越离合器总成结构的横剖面示意图。
图7为图6所示结构中棘轮的侧视图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所提供的超越离合器总成包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器。所述动力轴组件包括传动轴9和传动齿轮8，二者相对固定或加工为一体，并由轴承10固定。外环齿轮1是一个整体结构，包括一个外圈2和一个内圈3，由轴承21支撑在传动轴9上。
如图2和图3所示，超越离合器由棘轮4和棘爪盘7组成，并嵌入在外环齿轮1的外圈2和内圈3之间。棘轮4固定在外圈3的内侧环面上，本领域的技术人员可以理解，可省去棘轮4而直接在外圈2的内侧环面上直接加工棘齿19。棘爪5通过轴销6可转动地固定在棘爪盘7上，棘爪盘7固定在传动齿轮8靠近外环齿轮1的侧面，其位置应使得棘爪5与棘齿19有最佳的啮合效果，棘爪盘7与外环齿轮1的内圈3之间保留有一定的间隙。
如图4和图5所示，所述棘爪5为一个整体结构，由铁磁性材料制成，根据功能划分为首部12、轴部13和尾部14三个部分，首部12包括具有接触面17的接触端16，轴部13通过轴销6可转动地安装在棘爪盘7的支撑结构20上，支撑结构20均匀布置在棘爪盘7的周边，尾部14位于固定在棘爪盘7上的磁体11的正向对应位置且不接触。所述棘爪5的首部12、轴部13和尾部14俯视呈“T”字形，首部12的接触端16的宽度大于轴部13及尾部14的宽度。所述棘爪5的首部12的长度和形状能够保证其与棘齿19的啮合受力方向，尽可能地垂直于轴销6和棘爪盘7中心轴线的连线，从而传递最大的扭矩。
在棘爪5的轴孔15内开有油槽18，平衡块23固定在棘爪5上。磁体11套装在由不导磁材料制成的安装套22内并固定在棘爪盘7上，与棘爪5的尾部14对应，其位置应使得磁体11对棘爪5的磁力所产生的复位扭矩最大。所述磁体11可以为由磁性物质构成的永久磁铁，如钕铁硼，也可以采用电磁铁。安装套22由不导磁材料构成，如铝。本领域的技术人员可以理解，棘爪5的复位还可由磁体与弹簧的复合形式来提供，以适应特殊的工况环境。
所述超越离合器采用棘轮4为外环、棘爪盘7为内环的结构。本领域的技术人员可以理解，根据不同的使用情况，也可以采用棘爪盘7为外环、棘轮4为内环的结构(未示出)，此时，棘爪盘7固定在外环齿轮1的外圈2的内侧环面，棘爪5固定在棘爪盘7的内侧；棘轮4固定在传动齿轮8靠近外环齿轮1的侧面，其位置应使得棘爪5与棘齿19有最佳的啮合效果，棘齿19在棘轮4的外环面，棘轮4与外环齿轮1的内圈3之间保留有一定的间隙。
为了传递更大扭矩的需要，超越离合器总成还可以采用另一种类似的结构形式，如图6、图7所示，超越离合器的棘轮4外侧直接加工成传动齿，内侧加工有棘齿19，棘轮4由固定在棘爪盘7上棘爪5支撑结构20两侧的轴承21支撑。棘爪盘7与传动齿轮8和动力轴9都固定为一个整体，相互之间没有转动。棘轮4和棘爪盘7的相对位置也可以互换，此时棘爪盘7的外侧有传动齿，内侧设置棘爪5及其支撑结构20。
权利要求1.一种超越离合器总成，其包括动力轴组件、轴承和超越离合器，所述的动力轴组件包括传动轴和传动齿轮，其特征在于所述超越离合器为棘轮棘爪式结构，所使用的棘爪首部接触端的宽度大于其轴部和尾部的宽度，棘爪俯视呈“T”字形，所述棘爪的复位力矩由磁力或与弹力的组合所提供。
2.根据权利要求1所述的超越离合器总成，其特征在于该超越离合器总成还包括外环齿轮，超越离合器嵌在外环齿轮的外圈和内圈之间。
3.根据权利要求1所述的超越离合器总成，其特征在于所述超越离合器的棘轮外侧可以直接加工有传动齿。
4.根据权利要求2或3所述的超越离合器总成，其特征在于所述离合器的棘爪盘固定在动力轴组件的传动齿轮上，所述的棘爪盘可以随动力轴组件一起相对于外环齿轮旋转。
4.根据权利要求2所述的超越离合器总成，其特征在于所述的超越离合器可以不具有棘轮，而将棘齿直接设置在外环齿轮的外圈的内侧面上。
5.根据权利要求2所述的超越离合器总成，其特征在于所述的棘轮和所述棘爪盘的位置可以互换。
6.根据权利要求1所述的超越离合器总成，其特征在于所述棘爪的数目与棘齿的数目互为素数。
7.根据权利要求1所述的超越离合器总成，其特征在于其中所述磁力由磁体产生，所述的磁体为永久磁铁或电磁铁，安装在由不导磁材料制成的安装套内并一起固定在棘爪盘上与所述棘爪尾部正面对应的位置。
8.根据权利要求1或2或3所述的超越离合器总成，其特征在于所述棘爪由导磁性材料制成，其通过轴销可转动地均布在棘爪盘的支撑结构上。
10.根据权利要求1或2或3所述的超越离合器总成，其特征在于在所述棘爪上固定有用于调整棘爪质量平衡的平衡块，该平衡块的质量密度大于棘爪自身材料的质量密度。
专利摘要本实用新型公开了一种超越离合器总成，包括动力轴组件、外环齿轮、轴承和超越离合器。超越离合器采用棘轮棘爪式结构，其所用棘爪俯视为“T”字形，在磁力作用下与棘齿啮合，依靠挤压啮合传递扭矩，避免滚柱式或楔块式超越离合器依靠摩擦传递扭矩的缺陷，从而提高超越离合器总成的工作可靠性，延长使用寿命。
文档编号F16D41/00GK2773399SQ200420058688
公开日2006年4月19日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者何建军, 金锋, 邓克贤, 庞仁 申请人:科泰传动技术(天津)有限公司