CN101126423A - 车轮离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用在车辆传动***上的车轮离合器。旨在克服后轮与传动***之间无法彻底分离和其接合时冲击大的问题。车轮离合器包括棘轮(2)、法兰座(3)、棘爪(4)与分离套筒(5)。棘轮(2)通过左旋螺纹与后轮轮毂(1)的左端连接，将凹槽中放置有棘爪(4)与回位弹簧(11)的法兰座(3)装入棘轮(2)的齿腔中，通过轴承将法兰座(3)、后轮轮毂(1)与棘轮(2)套装在后轴(7)上，传动大链轮(8)与法兰座(3)固定连接，分离套筒(5)通过轴承于法兰座(3)的左侧套装在后轴(7)上。车辆在发动机熄火滑行时可使后轮与整个传动***完全脱开；发动机重新启动后，又能保证车轮与整套传动***重新结合时冲击很小。

Description

车轮离合器

技术领域

本发明涉及一种应用在车辆上的传动装置，更具体地说，它涉及一种应用在车辆传动***上的车轮离合器。

背景技术

节能车上安装有发动机，其具体构造与普通摩托车基本相同。但是节能车设计的主要目标是要挑战每升油能行驶的最大公里数。所以这就对节能车的传动***提出了更高的要求：除了要满足正常传动的功能外，更重要的是，当发动机熄火，车辆靠惯性滑行的时候，后轮与整个传动***之间无意义的摩擦，要尽量降低至最小。

通常都是通过在节能车的传动***与后轮之间加装车轮离合器来实现上述要求的。目前的节能车上安装的车轮离合器主要分为两大类：

1.在传动***上加装超越离合器(例如，自行车的飞轮机构)。此种方案虽然能够保证车辆在惯性滑行时，后轮无法反向拖动整个传动***，但是后轮与整个传动***之间无意义的摩擦损耗却仍然存在，并且无法真正彻底的消除。

2.在传动***上加装普通的机械式离合器(例如，牙嵌式离合器)，这样就能够通过操纵机构，实现后轮与整个传动系之间的分离与接合。此种方案虽然能够使车辆在惯性滑行时，由于后轮与传动***彻底分离，从而将后轮与整个传动***之间无意义的摩擦阻力降低至零。但是当车速过低，需要发动机重新启动的时候，由于后轮与传动***存在有转速差，而使得接合的过程要产生较大的冲击。这样不但会使车辆的经济性变差，甚至会使整个传动***遭到冲击破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种应用在车辆传动***上的车轮离合器。它既能使车轮与整套传动***彻底分离，又能在发动机需要重新启动时保证车轮与整套传动***重新结合的过程中产生足够小的冲击。

参阅图1至图9，为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案予以实现。在现有的轮毂、后轴、传动大链轮与回位弹簧等零部件的基础上，它增加了具有新结构的棘轮、法兰座、棘爪与分离套筒。

棘轮通过左旋螺纹与后轮轮毂的左端连接，将凹槽中放置有棘爪与回位弹簧的法兰座装入棘轮的内齿腔中，通过轴承将法兰座、后轮轮毂与棘轮套装在后轴上，法兰座与传动大链轮固定连接，分离套筒通过直线轴承于法兰座左侧套装在后轴上。

技术方案中所述的棘爪是由曲面和平面所围成的一个长条形实体结构件，棘爪下端是圆柱面，上端是倾斜的平面，内侧是曲面，并沿其高度方向加工有放置回位弹簧的沟槽，外侧也是曲面，在长度方向的两个端面是平面，左上角也是倾斜的平面，由棘爪下端圆柱面所形成的圆柱体放置在法兰座凹槽底部横截面为圆柱面的槽中成转动连接；所述的法兰座是由均布有通孔的阶梯法兰盘和一个圆环体所组成，在圆环体的外圆柱面上沿轴向上下对称地加工两个通透的凹槽，该凹槽是由曲面和平面所围成，凹槽的底面是曲面，凹槽的顶面是曲面，凹槽左侧是和圆环体对称面平行的平面，右侧是倾斜的平面，连接底面与右侧倾斜平面的是和棘爪下端圆柱体相配合的圆柱面，法兰座上均布有通孔的大法兰盘与传动大链轮固定连接；所述的分离套筒是一个圆筒式的结构件，在其对称轴线上加工有与直线轴承和法兰座上加工有两个通透凹槽部分相配合的阶梯孔，在大直径圆孔的圆口端加工有一内圆锥面；所述的棘轮是一个圆环体式的结构件，它的一端加工有与后轮轮毂连接用的左旋内螺纹，另一端加工有与棘爪相配合的棘轮内齿。

本发明的有益效果是：

1.本发明可以使车辆在熄火滑行时，由于棘爪的左上角加工有斜面，分离套筒的右侧加工有相配合的内锥面，这样能够将分离套筒的直线运动转变成棘爪在法兰座中凹槽内的转动，并将棘爪压伏在法兰座上，使后轮与整个传动***完全脱开，避免了不必要的摩擦损耗，提高车辆的经济性；

2.本发明当车辆速度过低时，发动机重新启动后，能保证车轮与整套传动机构在重新结合的过程中，产生的冲击足够小，这样能在很大程度上减小能量损失，提高车辆的经济性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

图1是车轮离合器中的分离套筒在最左端时车轮离合器结构在图2中B-B位置的旋转剖视图；

图2是车轮离合器在图1中A-A位置结构的剖视图；

图3是车轮离合器中的分离套筒在最右端时车轮离合器结构在图4中B-B位置的旋转剖视图；

图4是车轮离合器在图3中A-A位置结构的剖视图；

图5是车轮离合器中的棘爪零件的主视图；

图6是车轮离合器中的棘爪零件的左视图；

图7是车轮离合器中的棘爪零件在图6中B-B位置的局部剖面图；

图8是车轮离合器中的法兰座零件在图9中A-A位置的旋转剖视图；

图9是车轮离合器中的法兰座零件的左视图；

图中：1.后轮轮毂，2.棘轮，3.法兰座，4.棘爪，5.分离套筒，6.直线轴承，7.后轴，8.传动大链轮，9.车条，10.后轮轮圈，11.回位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

本发明就是针对节能车传动***中加装的车轮离合器之不足，提供了一种新型的车轮离合器.使得在发动机熄火车辆靠惯性滑行的时候，车轮与整套传动***能彻底分离，以实现车辆自由滑行的效果。当车速降到一定数值，发动机需要重新启动时，又能保证车轮与整套传动机构在重新结合的过程中，产生的冲击足够小。一种节能车传动***中加装的车轮离合器，是在现有的轮毂、后轴、传动大链轮与回位弹簧等零部件的基础上，增加了具有新结构的棘轮，法兰座，棘爪与分离套筒零件。

参阅图2与图4，棘轮2是一个圆环体式的结构件，它的一端加工有与后轮轮毂1连接用的左旋内螺纹，另一端加工有与棘爪4相配合的棘轮内齿。

参阅图5至图7，棘爪4是由曲面和平面所围成的一个长条形实体结构件。本发明中所采用的棘爪4比现有技术中所用的棘爪要长的多，或者说，棘爪4的长度远远超过其与棘轮2牙齿相啮合的工作长度。棘爪4下端是圆柱面，上端是倾斜的平面，内侧是曲面，即棘爪4和棘轮2完全脱开后棘爪4接近在法兰座3上已加工的凹槽底面上的面，并沿其高度方向加工有放置回位弹簧11的沟槽，沟槽横截面形状可以是三角形状，也可以是圆弧形状，外侧也是曲面，即朝向棘轮的内轮齿的面，棘爪4在长度方向的两个端面是平面，左上角加工后也是倾斜的平面。

参阅图8与图9，法兰座3是由均布有通孔的阶梯法兰盘和一个圆环体所组成的一个整体零件，它们的回转轴线共线。设计成阶梯法兰盘一是便于和传动大链轮8定位连接，另一方面是加长容纳棘爪4的长度，使棘爪4在旋转的工况下能工作平稳。在圆环体的外圆柱面上沿轴向上下对称地加工两个通透的凹槽，该凹槽是由曲面和平面所围成，凹槽的底面是曲面，凹槽的顶面是曲面，两曲面的回转轴线与法兰座3的回转轴线共线，凹槽左侧是和圆环体对称面平行的平面，右侧是倾斜的平面，连接底面与右侧倾斜平面的是和棘爪4下端圆柱体相配合的圆柱面。在凹槽左侧平面与凹槽底面曲面相交处加工一个安装回位弹簧11的圆孔。实际上这两个通透的凹槽只是在有阶梯法兰盘的位置有顶面，在没有阶梯法兰盘的两端位置是没有顶面，是敞开着的。

参阅图1与图3，分离套筒5是一个圆筒式的结构件，在其对称轴线上加工有与直线轴承6和法兰座3上加工有两个通透凹槽部分相配合的阶梯孔，在大直径圆孔的圆口端加工一内圆锥面。在小直径圆孔的外侧加工有与拨叉相配合的横截面为矩形的环形槽。

棘轮2与后轮轮毂1通过左旋螺纹连接在一起，将棘爪4安装在法兰座3上两个通透凹槽里，确切地说，将棘爪4下端圆柱面所形成的圆柱体放置在法兰座3凹槽底部横截面为圆柱面的槽中可以转动，其允许转动的一个极限位置是能够保证棘爪4与棘轮2的牙齿相啮合；允许转动的另一个极限位置是能够保证棘爪4与棘轮2的牙齿完全脱离。凹槽底部的孔中装入回位弹簧11的下端，回位弹簧11的上端置于棘爪4内侧曲面上放置回位弹簧11的沟槽里。通过回位弹簧11的弹力使棘爪4始终有向上弹起使棘爪4始终有与棘轮2的牙齿相接合的趋势。将凹槽中放置有棘爪4与回位弹簧11的法兰座3装入棘轮2的内齿腔中，通过轴承将法兰座3、后轮轮毂1与棘轮2套装在后轴7右端上。分离套筒5通过直线轴承6在法兰座3左侧套装在后轴7上，以保证分离套筒5能顺利的在后轴7上沿轴向方向的移动与少量沿圆周方向上的转动。分离套筒5的右侧加工有内锥面，棘爪4的左上角加工有倾斜的平面，在拨叉的作用下当分离套筒5从左端移动到右端后，就能够将分离套筒5的直线运动转变成棘爪4在法兰座3中凹槽内的转动，即转动到棘爪4与棘轮2的牙齿完全脱离的位置。法兰座3上均布有四个通孔的大法兰盘与传动大链轮8通过四个螺栓固定连接在一起，共同传递发动机传来的转矩。

后轴7固定安装在车架上。固定安装在后轴7上的后轮轮毂1通过车条9与后轮轮圈10编接在一起。

车轮离合器的工作原理：

1.正常工况下传递发动机扭矩的工作原理：

参阅图1与图2，发动机转矩经一系列传递后，经链条传递到了传动大链轮8上，通过4个连接螺栓，传递到了法兰座3上。法兰座3通过与棘爪4相配合的凹槽，将转矩传递到棘爪4上。

此时的分离套筒5通过操纵拨叉使其处于最左端的位置。这样棘爪4在回位弹簧11的作用下，紧紧的顶在棘轮2的牙齿上。于是转矩就能够通过棘爪4传递到棘轮2上。

之后，通过棘轮2与后轮轮毂1上的左旋螺纹，将转矩进一步传递到后轮轮毂1、车条9与后轮轮圈10上。从而实现了正常工况下发动机扭矩到后轮的传递过程。

2.车轮与传动机构分离工况下的工作原理：

在发动机刚刚熄火时，车辆处于惯性滑行状态。与发动机连接的传动大链轮8转速很快下降至零；而后轮轮毂1由于与带动整车质量的后轮相连，其转速下降的很慢(可以近似认为转速不变)。此时若没有操纵拨叉，而使分离套筒5仍然处于最左端的位置，那么目前的传动***就可以近似看成是一个安装有超越离合器的机构，后轮轮毂1虽然不能反带大链轮8转动，但棘轮2的牙齿与棘爪4却存在着无意义的摩擦损耗。

参阅图3与图4，此时通过操纵拨叉，使分离套筒5处于最右端的位置。由于在分离套筒5的最右侧加工出了内圆锥面，并且在棘爪4的左上角加工出了斜面。这就使得在分离套筒5移动到最右端位置的过程中，一定能够将棘爪4压入法兰座3上的凹槽内，即使其处于与棘轮2的牙齿完全脱开的位置。从而也就实现了后轮与整个传动***完全脱开，这时车辆就处于真正自由滑行的状态，没有无意义的摩擦损耗，从而使其经济性提高。

3.车轮与传动机构重新接合工况下的工作原理：

参阅图1与图2，当车速降到一定数值，发动机需要重新启动将转矩重新传递至后轮上。这时只需要操纵拨叉，使分离套筒5重新处于最左端的位置上，这样，棘爪4在回位弹簧11的作用下，具有重新处于紧紧的顶在棘轮2的牙齿上的趋势。

由于后轮轮毂1与传动大链轮8存在有转速差，在结合的过程中，可能造成有冲击.这时需要特殊控制操纵拨叉的时机.总的原则是要保证在操纵拨叉时，后轮轮毂1的转速(及棘轮2的转速)大于传动大链轮8的转速(及棘爪4的转速)。最保险的方法就是在发动机重新启动之前操纵拨叉。

只要操纵拨叉的时机满足上述要求，此时的传动***就与安装了超越离合器(例如自行车飞轮)的情况非常相似。也就是说，由于轮轮毂1的转速大于大链轮8，发动机的转矩无法传递到后轮10上。转速差的存在造成了棘爪4对于棘轮2牙齿的“超越”，不会产生冲击。

这时只需逐渐加大发动机油门，来提高整个传动***的转速。当棘爪4的转速逐渐加大，且刚好超过棘轮2时，发动机的转矩就可以很平稳的传递到后轮上了。

此时车辆重新进入上述的正常工况下传递发动机扭矩的过程，整个车轮与传动机构重新接合的过程结束，而且接合的过程中并没有产生较大的冲击现象。

Claims (5)

1.一种车轮离合器，包括轮毂、后轴、传动大链轮、回位弹簧，其特征在于，它增加了具有新结构的棘轮(2)、法兰座(3)、棘爪(4)与分离套筒(5)；

棘轮(2)通过左旋螺纹与后轮轮毂(1)的左端连接，将凹槽中放置有棘爪(4)与回位弹簧(11)的法兰座(3)装入棘轮(2)的内齿腔中，通过轴承将法兰座(3)、后轮轮毂(1)与棘轮(2)套装在后轴(7)上，法兰座(3)与传动大链轮(8)固定连接，分离套筒(5)通过直线轴承(6)于法兰座(3)左侧套装在后轴(7)上。

2.按照权利要求1所述的车轮离合器，其特征在于，所述的实际长度远超过与棘轮(2)牙齿相啮合长度的棘爪(4)是由曲面和平面所围成的一个长条形实体结构件，棘爪(4)下端是圆柱面，上端是倾斜的平面，内侧是曲面，并沿其高度方向加工有放置回位弹簧(11)的沟槽，外侧也是曲面，在长度方向的两个端面是平面，左上角也加工成倾斜的平面，由棘爪(4)下端圆柱面所形成的圆柱体放置在法兰座(3)凹槽底部横截面为圆柱面的槽中成转动连接。

3.按照权利要求1所述的车轮离合器，其特征在于，所述的法兰座(3)是由均布有通孔的阶梯法兰盘和一个圆环体所组成，在圆环体的外圆柱面上沿轴向上下对称地加工两个通透的凹槽，该凹槽是由曲面和平面所围成，凹槽的底面是曲面，凹槽的顶面是曲面，凹槽左侧是和圆环体对称面平行的平面，右侧是倾斜的平面，连接底面与右侧倾斜平面的是和棘爪(4)下端圆柱体相配合的圆柱面，法兰座(3)上均布有通孔的大法兰盘与传动大链轮(8)固定连接。

4.按照权利要求1所述的车轮离合器，其特征在于，所述的分离套筒(5)是一个圆筒式的结构件，在其对称轴线上加工有与直线轴承(6)和法兰座(3)上加工有两个通透凹槽部分相配合的阶梯孔，在大直径圆孔的圆口端加工有一内圆锥面。

5.按照权利要求1所述的车轮离合器，其特征在于，所述的棘轮(2)是一个圆环体式的结构件，它的一端加工有与后轮轮毂(1)连接用的左旋内螺纹，另一端加工有与棘爪(4)相配合的棘轮内齿。

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