CN108223615A - 柔性变速离合软起动传动装置 - Google Patents

柔性变速离合软起动传动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性变速离合软起动传动装置，属于机械传动装置。它包括伸入机壳中的输入轴、位于机壳中并与输入轴连接的转子、与机壳固连的输出轴；机壳由壳体（1）和端盖（6）构成，转子由与输入轴（10）连接的槽轮（5）、位于轮槽中并通过导向件呈放射状分布的多个滑块（4）、设在槽底与滑块（4）之间的弹簧（9）构成。本发明具有结构简单紧凑、成本低、使用方便，可有效避免载荷冲击以及负载突变而造成原动机损坏，确保设备安全平稳运行；可以替代传统齿轮变速器、离合器以及变频器而广泛用于诸多领域。是一种抗冲击性能强、通用性好，兼具变速功能、离合功能以及软起动功能的传动装置。

Description

柔性变速离合软起动传动装置
技术领域
本发明涉及一种变速器、离合器以及软起动传动装置，尤其涉及一种集变速、离合、软起动功能为一体的柔性传动装置；属于机械传动装置。
背景技术
齿轮变速器、离合器等是目前常用的传动装置，虽然具有传递效率较高、性能可靠等优点；但在传动过程中会产生摩擦，因此会有部分机械能转变为热能而损失。另外，由于齿轮或离合齿均为刚性传递方式，因此存在传动冲击力大、负载突然增大时变速器或原动机容易损坏等缺点。为了减缓传动冲击、保护原动机或变速器，通常需要在负载与原动机之间，或者在负载与变速器之间增加液力变矩器、液力耦合器或变频器等软起动装置。但液力变矩器、液力耦合器或变频器结构复杂、价格昂贵、能耗损失大，在许多普通机械设备中难以大规模推广使用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种集变速、离合、软起动、限速、限矩功能为一体的柔性变速离合软起动传动装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括伸入机壳中的输入轴、位于所述机壳中并与该输入轴连接的转子、与机壳固连的输出轴；机壳由呈圆桶状的壳体、将该壳体封闭的端盖构成，所述转子由与输入轴键连接的槽轮、位于轮槽中并通过设在槽壁上的导向件呈放射状均匀分布的多个滑块、设在槽底与对应滑块之间的弹簧构成。
壳体的内圆周壁由小直径段和大直径段两部分构成，在所述大直径段的内圆周壁上固定有转速调节轴承，转速调节轴承的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等；槽轮为通过花键套筒与输入轴连接的双联或多联槽轮，各轮槽中均安装有多个滑块；最上面一层滑块的外表面与最下面一层滑块的外表面之间的距离同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度。
在壳体的内圆周壁以及所述小直径段所对应的内圆周壁上均匀地分布有若干凸楞。
此外，本发明还可以采用以下技术方案：它包括伸入机壳中的输入轴、位于所述机壳中并与该输入轴连接的转子、与机壳固连的输出轴；机壳由呈圆桶状的壳体、将该壳体封闭的端盖构成，所述机壳中填充有流体；所述转子为直径小于壳体内圆周壁直径的叶轮，该叶轮的叶片为梳齿状的弹性片状结构。
壳体的内壁由小直径段内圆周壁和大直径段内圆周壁两部分构成，在所述大直径段内圆周壁上固定有转速调节轴承，转速调节轴承的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等；叶轮通过花键套筒与输入轴连接，叶轮的厚度同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度。
所述流体为液体、胶状体、流动固体、或可变液中的一种或几种。
在壳体的内圆周壁以及所述小直径段所对应的内圆周壁上均匀地分布有若干凸楞，叶轮的直径大于各凸楞所围成的圆的直径。
机壳外表面有膨胀器，该膨胀器由固定在机壳端面并与机壳内腔连通的缸体、伸入该缸体中的活塞杆、将该活塞杆压紧在缸体进液口处的活塞弹簧构成。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，转子与壳体之间为柔性连接：通过弹性滑块与壳体内壁的摩擦力来传递扭矩，或者通过弹性叶片对流体的剪切运动来驱动壳体旋转，或者利用弹性叶片对凸楞的作用直接传递扭矩；因此可在起动初始或当负载突然增大时转子与壳体之间产生相对滑动而形成转速差，从而可有效避免载荷冲击以及负载突变而造成原动机损坏，确保设备安全平稳运行。另外，本发明由于兼具变速器的调速功能、离合器的断开或传递扭矩功能、以及变频器的软起动功能，因此可以替代传统齿轮变速器、离合器以及变频器而广泛用于汽车、大型动力设备、工程机械等领域，既简化了结构、又降低了成本。本发明具有结构简单紧凑、制造成本低、抗冲击性能强、通用性好等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图；
图2是图1中的A—A剖视图；
图3是图2中的B—B剖视图；
图4是图3中的C—C剖视图；
图5是本发明另一个实施例在图1中的A—A剖视图；
图6是本发明第三个实施例的立体结构示意图；
图7是图6中的D—D剖视图；
图8是图7中的E—E剖视图；
图9是本发明第四个实施例的结构示意图。
图中：壳体1、滑槽2、凸楞3、滑块4、槽轮5、端盖6、输出轴7、紧定螺钉8、弹簧9、输入轴10、活塞弹簧11、活塞杆12、缸体13、叶轮14、倒角过渡段15、调速腔16、转速调节轴承17、花键套筒18。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1～4所示：机壳由呈圆桶形结构的壳体1、将该壳体封闭的端盖6构成。输入轴10的上半段通过分别固定于壳体1中和端盖6上的轴承（图中未标示出）支承在所述机壳中，输入轴10上固定有转子；该转子由通过连接键（图中未示出）而固定在输入轴10上呈“工”字形的槽轮5、位于轮槽中并通过设在槽壁上的导向件呈放射状均匀分布的多个滑块4、设在槽底与对应滑块4之间的弹簧9构成。所述导向件是开设在一个或两个所述槽壁内侧，以输入轴10为中心、且呈放射状均匀分布多条导向滑槽2；各滑块4上有与对应导向滑槽2相适配的导向凸条（图中未示出）。本实施例中，在槽轮5两槽壁内侧的对应位置均开设有导向滑槽2，滑块4的上下表面均有与对应导向滑槽2相适配的导向凸条。在壳体1上固定有与输入轴10的同轴输出轴7。
本实施例工作原理：原动机通过输入轴10带动转子旋转，各滑块4在离心力的作用下沿导向滑槽2向外伸出，并与壳体1内圆周壁接触，从而使得壳体1在滑块4摩擦力的作用下同向转动。当负载突然增大或者起动初始时，由于滑块4与壳体1内圆周壁之间会打滑，故而可减缓负载变化而造成的冲击、实现对原动机的保护，保证运行平稳。
实施例2
为了便于调节转速，在基本结构与实施例1相同的基础上，本发明还可以采用如图5所示的结构：壳体1的内圆周壁由小直径段和大直径段两部分构成，在所述大直径段内圆周壁上固定有两个转速调节轴承17，各转速调节轴承17的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等。槽轮5为通过花键套筒18与输入轴10连接的呈“王”字形或“非”字形结构的双联或多联槽轮，各轮槽中均安装有多个滑块4；最上面一层滑块4的外表面（上表面）与最下面一层滑块4的外表面（下表面）之间的距离同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度。
本实施例工作原理：调速时，通过花键套筒18带动转子向下移动，当部分滑块4与转速调节轴承17接触、另外一部分滑块4与小直径段内圆周壁接触；由于滑块4与小直径段内圆周壁接触面积减小、摩擦力减小，转子与壳体1的转速差增大，因此可实现减速调节。调节转子在壳体1中位置，即可改变滑块4与小直径段内圆周壁接触的面积，从而实现输出转速调节。
当转子完全进入调速腔16以后，由于全部滑块4与小直径段内圆周壁完全脱离接触、而只与转速调节轴承17接触，壳体1只能空转、从而可断开扭矩传递；反之，向上推动花键套筒18则可实现扭矩传递。此时本发明则相当于离合器。
实施例3
为了便于快速起动，在基本结构与实施例1或2相同的基础上，本发明还可以采用以下结构：在壳体1的内圆周壁上、或者在小直径段内圆周壁上均匀地分布有若干呈直条状且沿轴线方向均匀地分布的凸楞3。在调速过程中为了便于转子移动，凸楞3与转速调节轴承17的内圈之间通过倒角过渡段15光滑连接过渡（参见图1～5）。
实施例4
在基本结构与实施例1相同的基础上，本发明还可以采用如图6～8所示的结构：转子为叶轮14，该叶轮的叶片为梳齿状的弹性片状结构，叶轮14的直径小于壳体1的内圆周壁直径；机壳中填充有流体，该流体可以为液体、胶状体、流动固体（如小钢球）、或可变液中的一种或几种。
本实施例工作原理：转动过程中，所述叶片通过对所述流体的剪切运动而带动壳体1同向转动。同理，在起动初始或负载突然增大时，叶片与流体之间产生“打滑”，故而可减缓负载变化而造成的冲击、实现对原动机的保护，保证运行平稳。
实施例5
同理，为了便于调节转速，在基本结构与实施例4相同的基础上，本发明还可以采用如图9所示的结构：壳体1的内圆周壁由小直径段和大直径段两部分构成，在所述大直径段内圆周壁上固定有两个转速调节轴承17，各转速调节轴承17的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等。叶轮14通过花键套筒18与输入轴10连接，叶轮14的厚度同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度；叶轮14的直径小于壳体1的内圆周壁直径、但大于各凸楞3所围成的圆的直径。
实施例6
为了便于快速起动，在基本结构与实施例4或5相同的基础上，本发明还可以采用以下结构：在壳体1的内圆周壁上、或者在小直径段内圆周壁上均匀地分布有若干呈直条状且沿轴线方向均匀地分布的凸楞3。在调速过程中为了便于转子移动，凸楞3与转速调节轴承17的内圈之间通过倒角过渡段15光滑连接过渡（参见图6～8）。本实施例可不用填充流体。
本实施例工作原理：转动过程中，所述叶片由于受到凸楞3阻碍而拨动壳体1同步转动。当负载突然增大时，当叶片弹性变形达到一定程度后便会越过凸楞3而继续转动，转子之间形成一个转速差；从而可有效地避免原动机因负载突变而受到冲击损坏，保证运行平稳。
为避免填充机壳中的流体因摩擦生热而膨胀，在实施例4～6中的机壳外表面安装有膨胀器。该膨胀器由固定在机壳端面并与机壳内腔连通的缸体13、伸入该缸体中的活塞杆12、将该活塞杆压紧在缸体进液口处的活塞弹簧11构成。
为了便于与工作设备连接，在上述各实施例的输出轴7上均设有用于联轴的紧定螺钉8。

Claims (9)

1.一种柔性变速离合软起动传动装置，包括伸入机壳中的输入轴、位于所述机壳中并与该输入轴连接的转子、与机壳固连的输出轴；其特征在于：机壳由呈圆桶状的壳体（1）、将该壳体封闭的端盖（6）构成，所述转子由与输入轴（10）键连接的槽轮（5）、位于轮槽中并通过设在槽壁上的导向件呈放射状均匀分布的多个滑块（4）、设在槽底与对应滑块（4）之间的弹簧（9）构成。
2.根据权利要求1所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：壳体（1）的内圆周壁由小直径段和大直径段两部分构成，在所述大直径段的内圆周壁上固定有转速调节轴承（17），转速调节轴承（17）的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等；槽轮（5）为通过花键套筒（18）与输入轴（10）连接的双联或多联槽轮，各轮槽中均安装有多个滑块（4）；最上面一层滑块（4）的外表面与最下面一层滑块（4）的外表面之间的距离同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度。
3.根据权利要求1或2所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：在壳体（1）的内圆周壁以及所述小直径段所对应的内圆周壁上均匀地分布有若干凸楞（3）。
4.一种柔性变速离合软起动传动装置，包括伸入机壳中的输入轴、位于所述机壳中并与该输入轴连接的转子、与机壳固连的输出轴；其特征在于：机壳由呈圆桶状的壳体（1）、将该壳体封闭的端盖（6）构成，所述机壳中填充有流体；所述转子为直径小于壳体（1）内圆周壁直径的叶轮（14），该叶轮的叶片为梳齿状的弹性片状结构。
5.根据权利要求4所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：壳体（1）的内壁由小直径段内圆周壁和大直径段内圆周壁两部分构成，在所述大直径段内圆周壁上固定有转速调节轴承（17），转速调节轴承（17）的内圈直径与所述小直径段内圆周壁的直径相等；叶轮（14）通过花键套筒（18）与输入轴（10）连接，叶轮（14）的厚度同时≤小直径段内圆周壁的深度、大直径段内圆周壁的深度。
6.根据权利要求4或5所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：所述流体为液体、胶状体、流动固体、或可变液中的一种或几种。
7.根据权利要求4或5所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：在壳体（1）的内圆周壁以及所述小直径段所对应的内圆周壁上均匀地分布有若干凸楞（3），叶轮（14）的直径大于各凸楞（3）所围成的圆的直径。
8.根据权利要求4或5所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：机壳外表面有膨胀器，该膨胀器由固定在机壳端面并与机壳内腔连通的的缸体（13）、伸入该缸体中的活塞杆（12）、将该活塞杆压紧在缸体进液口处的活塞弹簧（11）构成。
9.根据权利要求7所述的柔性变速离合软起动传动装置，其特征在于：机壳外表面有膨胀器，该膨胀器由固定在机壳端面并与机壳内腔连通的缸体（13）、伸入该缸体中的活塞杆（12）、将该活塞杆压紧在缸体进液口处的活塞弹簧（11）构成。
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