盆型齿圈行星齿轮式离合装置、变速箱、差速器及耦合器的制作方法

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种盆型齿圈行星齿轮式离合装置，可广泛应用于汽车传动系统中所有传动节点，在保持负载的状态下实现主从传动设备之间的动力供给或者中断（结合或者分离），例如变速箱齿轮啮合的同步装置，差速器设备的锁止或者开放，四驱车副驱动系统的耦合链接等。

背景技术：

通常地，汽车离合器功能主要体现为在保持负载不间断的情况下进行主从设备之间的扭力传递或者切断。目前，常见的离合器主要有：1、作用于汽车起步、手动变速等情况下的离合器，为干式摩擦片结构的最早出现的传统的离合器和配合自动变速器而出现的液力变矩离合器；2、在自动变速器和差速器中广泛运用的湿式多片摩擦片离合器；3、牙盘离合器；4、电磁或粘性耦合器等。

以上几类离合器各具特点，所以使用功能也不一样。汽车起步需要平稳，必须具备一定过程的半联动缓冲，完成主从动力传递结合后必须保证可靠不打滑，同时也要做到分离要干脆完全。而自动变速器中的不同速比的齿轮组切换主要要求离合器要做到离合迅速，同时又必须保持一瞬间存在的缓冲过渡，使变速的过程平稳圆滑，不光是防止变速齿轮的冲击危害同时也给驾乘人以舒适的体验。牙盘离合器图的就是其分离和结合的干脆可靠、扭力传递绝对刚性，但几乎无缓冲过程，对传动系统主从设备的冲击危害是不言而喻的。至于电磁或粘性耦合器，最大的特点是动力传递自动、迅捷、缓冲好，但常常出现打滑现象。

同样地，上述各种离合器的缺点也是显而易见的。干式摩擦片离合器和液力变矩器都具有半联动过程长或者构件体积大等缺点；湿式多片摩擦片离合器的可靠性完全依赖摩擦片之间的摩擦力也就是压盘的压力，同时易损的摩擦片和易产生的高温也是必须解决的常见问题；牙盘离合器的传动冲击和粗暴使其绝对无法用于一般乘用轿车；电磁或粘性耦合器由于其自身显而易见的缺点只能用于副驱动系统作适时辅助之用。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的缺点，力图融合其现存的优势，本发明提供一种盆型齿圈行星齿轮式离合装置，用于汽车传动系统中在负载的状态下具备快速通断扭力输送、强制同步主从设备的功能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种盆型齿圈行星齿轮式离合装置，该离合装置用于进行内传动轴与外传动轴之间的扭力传递或切断，所述离合装置包括：

内圈组件，其套设在内传动轴上并随内转动轴转动，所述内圈组件包括同轴设置并整体成圆锥体结构的内圈主体和内圈端盖，其中内圈主体上设置有行星齿轮窝巢；

外圈组件，其套设在外传动轴上并随外传动轴转动，所述外圈组件包括具有内圆盆型槽口的外圈主体以及设置在内圆盆型槽口内壁上的盆型齿圈；

行星齿轮，其能够分别与所述盆型齿圈和行星齿轮窝巢啮合，所述行星齿轮的中心轴与开设在内圈组件上的定位孔相适配；所述定位孔为类似三角形结构，当中心轴处于定位孔的三角形顶角位置时，行星齿轮随外圈组件的盆型齿圈转动，当中心轴位于定位孔的三角形底边时，行星齿轮能够在行星齿轮窝巢的范围内沿内圈主体圆周方向移动；

行星齿轮支撑组件，其安装在内圈主体上，用于对所述行星齿轮进行支撑和提供回复力；以及

分离回位弹簧，其设置在内圈主体与外圈主体之间。

进一步地，所述行星齿轮窝巢为具有与行星齿轮匹配的圆弧槽口的圆锥体，该圆锥体的轴向与内圈主体的圆锥面平行，所述圆柱体下侧垂直向内开设有用于安装行星齿轮支撑组件的安装孔；所述定位孔开设在所述内圈主体朝向圆锥体轴向的一侧以及对应侧的内圈端盖上。

优选地，所述圆弧槽口内靠近其两侧边缘处分别设置有至少一个防滑楞，该防滑楞的长度沿圆弧槽口的轴向布置。

优选地，所述行星齿轮窝巢数量为三个，圆周均布在所述内圈主体上。

优选地，所述行星齿轮支撑组件包括支撑弹簧和弹珠。

优选地，所述行星齿轮的圆柱面的两端设置有啮合齿，圆柱面的中部形成有用于配合所述行星齿轮支撑组件的凹槽。

优选地，所述内圈端盖朝向内圈主体的一侧处设置有用于配合行星齿轮窝巢的三角体楔块，所述定位孔开设在该三角体楔块上。

优选地，所述内圈主体和内圈端盖中部开设有中空花键槽，该中空花键槽与所述内传动轴固定连接。

优选地，所述内圈端盖的外侧同轴设置有压盘，该压盘与内圈端盖之间通过平面轴承连接。

一种变速箱，使用上述的盆型齿圈行星齿轮式离合装置。

一种差速器，使用上述的盆型齿圈行星齿轮式离合装置。

一种用于适时四驱的耦合器，使用上述的盆型齿圈行星齿轮式离合装置。

由以上技术方案可知，本发明能够保持离合迅捷并带短促缓冲过渡，具有平稳的优势，使主从设备在负载状态下做到强制同步时的扭力得到可靠传递，啮合后还具备齿轮传输的刚性。

附图说明

图1为本发明盆型齿圈行星齿轮式离合装置的结构示意图，示出了其分离状态；

图2为本发明盆型齿圈行星齿轮式离合装置的结构示意图，示出了其结合状态；

图3为本发明中内圈组件的结构示意图，示出了内圈主体和内圈端盖的分离状态；

图4为本发明中内圈主体的轴侧视图；

图5为本发明中内圈端盖的轴侧视图；

图6为本发明中行星齿轮的断面示意图；

图7为行星齿轮与行星齿轮窝巢配合的示意图；

图8为本发明中定位孔与行星齿轮配合的示意图，示出了离合装置分离状态时行星齿轮中心轴的位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1和2所示，所述盆型齿圈行星齿轮式离合装置10用于进行内传动轴20与外传动轴30之间的扭力传递或切断，其包括一个内圈组件40、一个外圈组件50和若干个行星齿轮60，该行星齿轮用于传动连接内圈组件和外圈组件，其等距分布在内外圈之间的圆周线上，其中内圈组件通过中空花键槽11套设在内传动轴上，并随内转动轴同心转动，并可在其内传动轴上作轴向滑动，所述外圈组件与外传动轴固定连接，并随外传动轴同心转动。所述内传动轴和外传动轴是同心转动，内外圈组件通过行星齿轮的自由转动或者受压抱死实现主从设备传动的离合作用。

如图3-5所示，所述内圈组件40包括同轴设置并整体成圆锥体结构的内圈主体41和内圈端盖42，其中内圈主体上设置有行星齿轮窝巢43。所示内圈主体上安装有行星齿轮支撑组件44，用于对所述行星齿轮进行支撑和提供回复力。本实施例中，行星齿轮支撑组件包括支撑弹簧和弹珠。

所述内圈端盖42朝向内圈主体的一侧处设置有用于配合行星齿轮窝巢的三角体楔块421，所述内圈本体对应的位置开设有容纳三角体楔块的缺口411。

所述行星齿轮窝巢43采用圆柱体结构，其数量为三个，圆周均布在所述内圈主体上，其上具有与行星齿轮配合的圆弧槽口431，该圆柱体的轴向与内圈主体的圆锥面平行，所述圆柱体下侧垂直向内开设有用于放置弹珠的安装孔432。

所述圆弧槽口431内靠近其两侧边缘处分别设置有两个防滑楞433，该防滑楞的长度沿圆弧槽口的轴向布置，相邻防滑楞之间的中心间距与行星齿轮的齿间距相适配。圆弧槽口的中部无防滑楞，可在与行星齿轮结合时具有一个短促的缓冲过渡，实现平稳传动。

所述外圈组件50包括具有内圆盆型槽口的外圈主体51以及设置在内圆盆型槽口内壁上的盆型齿圈52，其中外圈主体与外传动轴固定。

如图6和7所示，所述行星齿轮60为匹配外圈内圆盆型槽口内壁上的盆型齿圈的圆锥柱状，能够分别与所述盆型齿圈52和行星齿轮窝巢43啮合，所述行星齿轮的中心轴61与开设在内圈组件上的定位孔44相适配，所述行星齿轮的圆锥面的两端设置有啮合齿62，圆锥面的中部形成有可供弹珠顶压滚动的凹槽63。行星齿轮与外圈组件的盆型齿圈处于常啮合状态，通过其中心轴的定位限定在行星齿轮窝巢内随外圈组件的盆型齿圈转动。

如图8所示，所述定位孔45为类似三角形结构，当行星齿轮受下方行星齿轮支撑组件的挤压位时，中心轴处于定位孔的三角形顶角位置时，行星齿轮随外圈组件的盆型齿圈转动而不可作内圈组件圆周向的位移，当行星齿轮被向下挤压，其中心轴位于定位孔的三角形底边时，行星齿轮能够在行星齿轮窝巢的范围内沿内圈主体圆周方向移动。

所述定位孔45分别开设在所述内圈主体朝向圆柱体轴向的一侧以及对应侧的内圈端盖上，其中内圈端盖上的定位孔开设在对应的三角体楔块上。

为了实现内外圈组件的分离，在内圈主体41与外圈主体51之间设置有分离回位弹簧70，在离合装置结合状态下，该分离回位弹簧处于被压缩状态。

所述内圈端盖42的外侧同轴还设置有压盘80，该压盘与内圈端盖之间通过平面轴承81连接，外力可以作用在该压盘上，提供离合装置结合的作用力，采用平面轴承可以不受内圈端盖的自身旋转影响。

本发明的工作原理描述如下：

所述内圈组件和外圈组件两个配套而又独立存在的部件，当其配套安装在同心转动的一对主从设备传动轴上后方可实现功用。安装完成的本离合装置可视为默认的分离状态，也即为行星齿轮的中心轴处于定位孔的最顶端，行星齿轮的啮合齿与外圈组件的盆型齿圈刚刚保持啮合，其随外圈组件自由转动的状态。

当向内圈组件整体轴向施压，将其沿传动轴花键槽向外圈方向移动（压缩分离回位弹簧），受外圈组件中盆型齿圈斜面的作用，在行星齿轮窝巢中随外圈自由转动的行星齿轮会向内圈内心方向挤压（压缩其底部的行星齿轮支撑组件），一是行星齿轮中心轴离开定位孔的三角形顶部从而可左右偏移，二是行星齿轮会与行星齿轮窝巢底部接触，进而产生旋转阻力并偏向行星齿轮窝巢一边，当其受压到一定位置并紧贴行星齿轮窝巢侧边被防滑楞卡死后不再能自由转动便可强制带动内圈组件随外圈组件同步旋转，完成主从设备的传动结合。在结合的瞬间，一是先有行星齿轮在受外圈组件的盆型齿圈的带动下，转动的同时与行星齿轮窝巢底部摩擦接触实现过渡，再由行星齿轮滚动状态下自然与行星齿轮窝巢的防滑楞啮合进一步咬合，使得主从设备实现强制同步具备一定的缓冲。

当松开对内圈组件整体的施压，或者反向拉动内圈组件脱离外圈，受外圈组件的盆型齿圈斜面的作用，在行星齿轮窝巢内咬合的行星齿轮受底部行星齿轮支撑组件的作用会向圆周方向（径向）伸展，脱离其与行星齿轮窝巢底部的摩擦和啮合，进而随外圈组件的盆型齿圈自由转动，此时内圈组件与外圈组件处于分离状态，主从设备传动完成分离。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。