专利名称:半柔性高挂合率齿式离合器的制作方法
本发明涉及的半柔性高挂合率齿式离合器，是对现有齿式变速离合器的改良。适用于各种齿式变速离合器，特别是重载下，被挂合齿轮不易转动的齿式变速离合器。
现有的齿式变速离合器主要由挂合齿轮、被挂合齿轮、联动轮及其轴系组成。其中被挂合齿轮同联动轮常被作成一体或是固定在一起，当然，联动轮可以是带有齿的联动齿轮，通过其齿来传递能量和运动;联动轮也可以不带齿，这时的联动轮同其轴相互固定，能量和运动是通过其轴向下传递的。这种齿式离合器的挂合条件是挂合齿轮的轮齿正好对准被挂合齿轮的齿沟，这种机率在齿式离合器的挂合中是很小的，尤其是带有重载荷的设备，在停止状况下被挂合齿轮是很难转动的，从而给挂合成功带来了困难。所以现有的齿式变速离合器的一次挂合率还不到30%，并且挂合时容易产生大的冲击力损坏轮齿。
为解决上述问题，美国专利US4577525提出采用同步器，改善了汽车的挂合性能，但对被挂合齿轮静止，并带有重载荷设备的挂合问题仍未解决。而美国专利US4312243提出的柔性离合器，采用摩擦元件，其结构复杂。
本发明的任务是提供一种结构比较简单、半柔性高挂合率的齿式离合器，其挂合率可高于90%，并且能减小挂合过程中产生的冲击力，增添柔性，提高齿轮的寿命。
本发明的权利要求
1特征部分给出的结构特征解决了上述任务。
首先挂合齿轮和被挂合齿轮挂合端的轮齿均为半圆形或尖形结构，此结构可以使挂合齿轮同被挂合齿轮在挂合时因轮齿同齿沟没能对准而产生一个周向力，此周向力有推动被挂合轮产生转动的可能，同时从图1、图2挂合轮齿碰合情况中可看到产生这种周向力的机率是很高的。这就为被挂合齿轮产生转动提供了一个必要条件。而另一个必要条件是被挂合齿轮在结构上应具有不受负载影响，可作一定量的自由转动。本发明利用被挂合齿轮上设置的辐板孔〔4〕，同联动轮上设置的凸出爪键〔5〕之间的大间隙配合，给予了解决。爪键在辐板孔中可以自由转动的角度为2δ(参见图3)，其中δ不应小于齿距角的一半。本发明又利用弹性定中元件将爪键保持在辐板孔的中心位置(在没有外力作用时)，这样爪键在辐板孔中可向前或向后转动δ度。以便在挂合过程中，根据周向力的推动方向，使被挂合齿轮产生相应的转动，以保证轮齿同齿沟对准，顺利完成挂合动作。挂合之后的被挂合齿轮将以其辐板孔的一个侧面去带动爪键，从而带动联动轮及负载。
在离合器挂合中，若挂合齿轮〔1〕和被挂合齿轮〔2〕的轮齿正好对准齿沟，如图1、图2中(C)所示，此时挂合动作将会非常顺利的完成。若挂合齿轮〔1〕和被挂合齿轮〔2〕的轮齿相互错碰，如图1、图2中(b)所示，就能产生周向力F，F推动被挂合齿轮〔2〕转动以便完成挂合动作。若挂合齿轮〔1〕和被挂合齿轮〔2〕的轮齿对碰，如图1、图2中(a)所示，此时挂合动作受阻，但这种机率在这种机构中是很小的。为了防止离合器在运行中爪键从辐板孔中脱出，本发明选用卡圈〔7〕作为被挂合齿轮同联动轮在轴向上的定位元件。卡圈的结构可以是内卡圈，如图5所示，或外卡圈如图3、图4所示。
上述结构原理正是本发明提高挂合率的理论依据。
为了减少离合器挂合时的冲击力，使其具有一定的柔性，本发明中定中元件在数量和刚度上可以按离合器传递功率大小的需要进行设计，其数量可以是一个或多个，刚度是一种或多种，或是它们的组合，而其结构可以是扭簧如图3所示，压簧如图4所示或弹性环如图5所示等。
本发明中的被挂合齿轮可以是外齿轮如图3、图4所示，也可是内齿轮如图5所示，而其他参数应按传动要求设计。被挂合齿轮上的辐板孔应同联动轮上的爪键成对组合，并且可是一组，也可是多组。
本发明中的联动轮，可以是相对其轴转动的外齿轮如图3、图5所示，也可是同其轴不能转动的联动轮盘如图4所示。
本发明的最大特点是结构比较简单，使用方便，可使离合器的挂合率达90%以上，并减小了挂合过程中的冲击力，增添柔性，提高了挂合齿轮的寿命。
以下将结合三个实例的附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明尖型轮齿在挂合中的碰合图。
图2是本发明圆型轮齿在挂合中的碰合图。
图3(a)是本发明实例1的剖视图。
图3(b)是图3(a)的俯视图。
图4(a)是本发明实例2从动部分的剖视图。
图4(b)是图4(a)的俯视图。
图5(a)是本发明实例3的剖视图。
图5(b)是图5(a)的A-A剖视图。
实例1参照附图3，挂合齿轮〔1〕装在花键轴上，并可以上下滑动，以便同被挂合齿轮〔2〕挂合或分离。它们的挂合端的轮齿是半圆形或尖形。被挂合齿轮〔2〕的轮辐板上有四个扇形辐板孔〔4〕，联动轮〔3〕上有四个扇形爪键〔5〕，四个爪键〔5〕分别插入对应的辐板孔〔4〕，并用定中元件〔6〕(此例为4个扭簧)保持爪键〔5〕处在辐板孔〔4〕内的中间位置，即爪键〔5〕的两个侧面离辐板孔〔4〕的两个侧面均为δ，角度δ要大于被挂合齿轮的1/2齿距角。这里的卡圈〔7〕是种外卡圈，它保证爪键〔5〕不会从辐板孔〔4〕中脱出。被挂合齿轮〔2〕、联动轮〔3〕均借助滚针轴承安装在同一轴上，当挂合齿轮〔1〕同被挂合齿轮〔2〕挂合时，被挂合齿轮〔2〕的辐板孔〔4〕就会带动爪键〔5〕，爪键〔5〕带动联动轮〔3〕，一起在轴上传动，联动轮〔3〕再以它的轮齿去带动下一个负载齿轮，以此完成力和速度的传递。按照上述结构原理，根据传动功率及传动精度要求进行设计和制造的齿式变速离合器，就能达到半柔性高挂合率的目的。
实例2参照附图4，这是齿式变速离合器的另一种实例。它同实例1的挂合原理是相同的，不同之处在于保持爪键〔5〕在辐板孔〔4〕中间的定中元件〔6〕是四组压簧(八个压簧)而不是扭簧;联动轮〔3〕上没有齿，故实为一个联动盘，它同轴是依靠键联接的;定中元件〔6〕不直接作用在爪键〔5〕上，而是作用在联动盘的销轴上。此例是以轴向外输出的，而不是以联动轮轮齿向外输出的。
实例3参照附图5，此种齿式变速离合器的挂合原理也同上述两个实例相同。不同之处是下述部分结构上有所差别。被挂合齿轮〔2〕是种内齿轮，定中元件〔6〕是用一个弹性环和三个钢球组成。防止爪键〔5〕从辐板孔〔4〕中脱出的是一个内卡圈〔7〕。
权利要求
1.一个由挂合齿轮[1]、被挂合齿轮[2]、联动轮[3]及轴系组成的齿式变速离合器，其特征是a、挂合齿轮[1]和被挂合齿轮[2]的挂合端轮齿为半圆形或尖形，b、被挂合齿轮[2]的轮辐上有辐板孔[4]，联动轮[3]上有凸出的爪键[5]，爪键[5]可装入辐板孔[4]中，并能灵活地转动2δ(δ＞ 1/2 齿距角)，c、有保证挂合齿轮[1]同被挂合齿轮[2]在挂合之前，爪键[5]处于辐板孔[4]内中间位置的定中元件[6]，d、装有防止爪键[5]从辐板孔[4]中脱出的卡圈[7]。
2.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是被挂合齿轮〔2〕是外齿轮或内齿轮。
3.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是辐板孔〔4〕同爪键〔5〕是成对组合，并且可以是一组或多组。
4.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是定中元件〔6〕的结构是扭簧或压簧、弹性环，数量1～8个。
5.根据权利要求
1或4所述的离合器，其特征是为保证被挂合齿轮〔2〕在挂合时具有不同柔性，定中元件〔6〕可作成多种刚度及其组合。
6.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是联动轮〔3〕可相对其轴转动，并设有向下一级传递能量和速比的轮齿。
7.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是联动轮〔3〕上具有同轴进行固定联结的键槽〔8〕。
8.根据权利要求
1所述的离合器，其特征是卡圈〔7〕是外卡圈或内卡圈。
专利摘要
本发明公开了一种半柔性高挂合率齿式离合器。适用于各种齿式变速离合器，特别是重载下挂合齿轮不易转动的齿式变速离合器。它是在挂合齿轮、被挂合齿轮、联动轮组成的现有齿式离合器上，增加联动机构和定中元件，使被挂合齿轮在变速挂合时，能相对联动轮有一个自由摆动δ，这样挂合齿轮的轮齿就可很容易的进入被挂合齿轮的齿沟，顺利完成挂合动作。从而将现有齿式离合器的挂合率从30％提高到90％以上，并可减小挂合时的冲击力，提高齿轮使用寿命。
文档编号F16H3/22GK86104991SQ86104991
公开日1987年3月25日 申请日期1986年8月16日
发明者王为民 申请人:机械工业部兰州石油机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan