CN113339419A - 一种弹性牙嵌式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性牙嵌式离合器，包括端面带齿的主动半离合器、被动半离合器、活动齿、活动盘及弹簧；活动齿和活动盘分别设置在被动半离合器端面两侧，活动齿和活动盘固定连接，活动齿和活动盘同时沿被动半离合器端面环形槽周向转动并由被动半离合器上的挡板限位；所述活动盘上设有弹簧挡板，分布在挡板两侧，一个挡板对应两个弹簧挡板，所述弹簧设置在挡板与弹簧挡板之间；被动半离合器上的活动齿与主动半离合器的端面齿配合。本发明能够改善现有牙嵌式离合器在工作过程中产生的较大冲击问题，并有助于提高接合转速，能够胜任重载机械的动力切断与传输任务。

Description

一种弹性牙嵌式离合器

技术领域

本发明涉及机械类车辆传动技术领域，具体涉及一种弹性牙嵌式离合器。

背景技术

牙嵌式离合器作为机械传动的常用部件，可以在主被动端有速差的情况下完成动力切断与传输的任务，在车辆和工程机械中应用广泛，如小功率低转速机械的主离合器、越野车差速器同步锁止结构中的套合器，行星变速箱中的变速操纵元件等。牙嵌式离合器在接合过程中冲击较大，要求两侧转速差较低(一般不超过50r/min)，并存在接合失败的可能性，但因其结构简单、制造成本低，占用空间小，传递转矩大且精确的优点可用作功率不大的机械装置传动部件。

牙嵌式离合器主要由两个端面带齿的半离合器组成，一端的半离合器固定在主动轴上，另一端的半离合器用导向平键(或花键)与从动轴连接。两个半离合器端面间通过齿面接触传递转矩，一般操纵被动端轴向移动来实现离合器的接合与分离，可通过手动杠杆、液压、气动或电磁力等方式完成。

现有技术使用的牙嵌式离合器在接合时两个端面的齿间将产生很大的冲击，容易使齿面磨损甚至齿根折断脱落，因此只能在相对速差很小、传递转矩不高的情况下完成接合，制约其使用范围。同时在接合过程中产生的振动与冲击也使得机械传动结构可靠性不高，并影响操作者的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种弹性牙嵌式离合器，能够改善现有牙嵌式离合器在工作过程中产生的较大冲击问题，并有助于提高接合转速，能够胜任重载机械的动力切断与传输任务。

本发明采用的技术方案如下：

一种弹性牙嵌式离合器，包括端面带齿的主动半离合器、被动半离合器、活动齿、活动盘及弹簧；

所述活动齿和活动盘分别设置在被动半离合器端面两侧，活动齿和活动盘固定连接，活动齿和活动盘同时沿被动半离合器端面环形槽周向转动并由被动半离合器上的挡板限位；所述活动盘上设有弹簧挡板，分布在挡板两侧，一个挡板对应两个弹簧挡板，所述弹簧设置在挡板与弹簧挡板之间；被动半离合器上的活动齿与主动半离合器的端面齿配合。

进一步地，所述被动半离合器包括被动半离合器体和被动半离合器套，被动半离合器套套装在被动半离合器体外，并与被动半离合器体固定连接；被动半离合器套端部为端盖状，端盖内部底面设有凸出环槽，用于为弹簧提供安装空间并对其进行定位；所述凸出环槽上开有与挡板数量一致的限位槽，限位槽与挡板配合。

进一步地，所述挡板设置在被动半离合器套端盖内部。

进一步地，所述被动半离合器体为转轴与圆盘结构的复合体，所述圆盘结构对接端面用于安装活动齿，所述挡板设置在圆盘结构背面；所述环形槽设置在圆盘结构上。

进一步地，所述活动齿为梯形齿。

进一步地，所述活动盘为整体式活动盘。

进一步地，所述活动盘为分布式活动盘，为独立的扇形结构，其个数与活动齿个数一致。

进一步地，所述活动齿采用八个，弹簧为十六个。

进一步地，所述牙嵌式离合器还包括滑环，固定在被动半离合器上，用于带动被动半离合器向主动半离合器轴向移动。

进一步地，所述主动半离合器与被动半离合器加工有内花键，分别用于与主动轴、被动轴配合。

有益效果：

1、本发明被动半离合器上的梯形齿为活动齿，可沿被动半离合器端面旋转，同时在活动盘与被动半离合器上的挡板之间添加弹簧，使得接合时主、被动半离合器的端面齿的刚性碰撞转变为弹性接触，同时活动盘与活动齿间的连接预紧力使得活动盘在旋转时与被动半离合器间产生一定的摩擦力矩，弹簧产生的扭转力矩与螺旋预紧力产生的摩擦力矩共同作用，一方面可以使主被动端速差降低，逐渐达到同步效果，并且还能在主被动端端面齿接触碰撞时起到有效的缓冲作用，并能吸收部分碰撞能量，因而本发明能够：①减小牙嵌式离合器在接合过程中的冲击转矩，并减小因为加工误差引起的接触压力不均布的问题；②允许接合时主被动端更大的速差，能够传递更大的转矩，有助于提高传动装置功率密度；③能够降低断齿故障率，提高了传动***工作可靠性与稳定性以及操作者的使用体验。

2、本发明活动齿采用梯形齿，梯形齿相较其他齿形结构而言强度高，能够传递较大的转矩，且齿面磨损后能自动补偿间隙。

3、本发明活动盘采用整体式活动盘，整体式活动盘与所有活动齿固连，安装方便，且使得所有活动齿整体运动，能够保证分离后所有活动齿回到相同初始位置，避免因螺栓预紧力不均匀而导致的回位后活动齿位置不均布现象。

4、本发明活动盘采用分布式活动盘，分布式活动盘相对独立，因此与其相连的活动齿的运动也相对独立。采用分布式活动盘有助于消除活动齿在加工过程中出现的误差，能保证接合过程中所有活动齿均与主动半离合器上的端面齿接触，使得传动过程中的各齿应力分布更均匀。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明弹性牙嵌式离合器立体剖视图。

图3为被动半离合器体与活动齿的配合示意图。

图4为被动半离合器体结构示意图。

图5为被动半离合器套结构示意图。

图6为活动部件配合结构示意图。

图7(a)、图7(b)分别为整体式活动盘、分布式活动盘的结构示意图。

其中，1-主动半离合器、2-主动轴、3-梯形活动齿、4-被动半离合器套、5-被动半离合器体、6-被动轴、7-滑环、8-螺旋弹簧、9-活动盘、10-挡板、11-弹簧挡板。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种弹性牙嵌式离合器，如图1所示，主要分为主动部件、被动部件和活动部件。

如图2所示，主动部件为主动半离合器1，与主动轴2配合；被动部件包括被动半离合器体5、被动半离合器套4和滑环7，被动半离合器体5与被动轴6配合；活动部件包括活动齿、活动盘9和弹簧。主动半离合器1与被动半离合器加工有内花键，分别用于与主动轴2、被动轴6配合，主动轴2、被动轴6均加工有外花键。动力输入主动轴2后，经主动半离合器1与被动半离合器，最后从被动轴6输出。

主动半离合器1为端面带齿的主动半离合器1，本实施例中，主动半离合器1的端面齿为梯形端面齿，也可以采用三角形齿，矩形齿，锯齿形齿等，不过一般梯形齿效果最好。

被动半离合器包括被动半离合器体5和被动半离合器套4，如图4所示，被动半离合器体5为转轴与圆盘结构的复合体，圆盘结构对接端面用于安装活动齿，挡板10设置在圆盘结构背面；圆盘结构上加工有环形槽。转轴外圆周上加工有八个螺纹孔，被动半离合器套4上加工有八个通孔，被动半离合器套4套装在被动半离合器体5外，并采用螺纹连接使被动半离合器套4与被动半离合器体5的转轴固定连接。

如图5所示，被动半离合器套4端部为端盖状，用于将圆盘结构背面封装在内，端盖内部底面设有凸出环槽，用于为弹簧提供安装空间并对其进行定位，防止弹簧滑出或脱落，该凸出环槽上开有与挡板10数量一致的限位槽，限位槽与挡板10配合，其与挡板10配合能够增加挡板10结构强度。限位槽与挡板10的配合结合被动半离合器套4与被动半离合器体5的螺钉连接，使得被动半离合器套4与被动半离合器体5间完全固定。被动半离合器体5的转轴上还设有安装槽，滑环7固定在该安装槽上，用于带动被动半离合器向主动半离合器1轴向移动，使得主动端的梯形端面齿与被动端的活动齿相配合并传递转矩。

在另一个实施例中，挡板10也可以设置在被动半离合器套4端盖内部。

本实施例中，活动齿采用八个梯形活动齿3，用于与主动半离合器1的端面齿配合，考虑到弹簧的安装空间，一般不宜采用太多的齿数，活动齿采用八个、弹簧十六个为优选数目。主动半离合器1采用八个梯形端面齿，与活动齿数量对应。如图3、图6所示，梯形活动齿3和活动盘9分别设置在被动半离合器体5圆盘结构两侧，梯形活动齿3上加工有沉头孔，活动盘9上加工有与梯形活动齿3数量相同的通孔，M8规格的沉头开槽螺栓穿过梯形活动齿3及被动半离合器体5圆盘结构的环形槽，与活动盘9配合，将梯形活动齿3和活动盘9固定连接在一起。活动盘9上加工有八个槽，用于穿过被动半离合器体5上的挡板10，因此，挡板10不会影响活动盘9的旋转运动。活动盘9上设有弹簧挡板11，活动盘9安装在被动半离合器体5上后，弹簧挡板11分布在挡板10两侧，一个挡板10对应两个弹簧挡板11，弹簧挡板11数目为梯形活动齿3数目的两倍，即挡板10数目的两倍。弹簧设置在挡板10与弹簧挡板11之间。弹簧两端分别与活动盘9上的弹簧挡板11以及被动半离合器体5上的挡板10接触。当活动齿和活动盘9同时沿被动半离合器圆盘结构上的环形槽周向转动时，使弹簧压缩，若被动端负载较大，弹簧完全压缩后，弹簧挡板11由被动半离合器上的挡板10限位，将带动被动半离合器转动，从而传递动力。本实施例中，弹簧采用螺旋弹簧8。

如图7(a)、图7(b)所示，活动盘9有两种形式，分别为整体式活动盘和分布式活动盘，整体式活动盘即为一个整体盘装结构，而分布式活动盘由八个各自独立的扇形结构组成，其个数与活动齿个数一致。不论是整体式还是分布式，其上都有与梯形活动齿3相连的通孔以及弹簧挡板11。整体式活动盘因为与所有梯形活动齿3固连，因此所有梯形活动齿3的运动形式完全统一。而分布式活动盘相对独立，因此八个梯形活动齿3的运动也相对独立。采用分布式活动盘有助于消除梯形活动齿3在加工过程中出现的误差，能保证接合过程中所有梯形活动齿3均与主动半离合器1上的梯形端面齿接触，使得传动过程中的各齿应力分布更均匀，但安装定位过程相较于整体式活动盘而言更为复杂，因此可根据实际使用需求选择合适的活动盘类型。

工作原理为：当接合时，操纵滑环7使得被动半离合器轴向移动，靠向主动半离合器1，并使得被动半离合器体5上的梯形活动齿3与主动半离合器1上的梯形端面齿接触，此时主动端的动力将通过主动半离合器1上的梯形端面齿传递至梯形活动齿3上，带动梯形活动齿3旋转。梯形活动齿3将与固连的活动盘9一同转动，并使螺旋弹簧8压缩，因为被动端上存在负载，当螺旋弹簧8压缩量达到最大时，将推动被动半离合器体5上的挡板10，最终使被动半离合器体5旋转，实现了动力由主动端到被动端上的传递。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性牙嵌式离合器，其特征在于，包括端面带齿的主动半离合器、被动半离合器、活动齿、活动盘及弹簧；

所述活动齿和活动盘分别设置在被动半离合器端面两侧，活动齿和活动盘固定连接，活动齿和活动盘同时沿被动半离合器端面环形槽周向转动并由被动半离合器上的挡板限位；所述活动盘上设有弹簧挡板，分布在挡板两侧，一个挡板对应两个弹簧挡板，所述弹簧设置在挡板与弹簧挡板之间；被动半离合器上的活动齿与主动半离合器的端面齿配合。

2.如权利要求1所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述被动半离合器包括被动半离合器体和被动半离合器套，被动半离合器套套装在被动半离合器体外，并与被动半离合器体固定连接；被动半离合器套端部为端盖状，端盖内部底面设有凸出环槽，用于为弹簧提供安装空间并对其进行定位；所述凸出环槽上开有与挡板数量一致的限位槽，限位槽与挡板配合。

3.如权利要求2所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述挡板设置在被动半离合器套端盖内部。

4.如权利要求2所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述被动半离合器体为转轴与圆盘结构的复合体，所述圆盘结构对接端面用于安装活动齿，所述挡板设置在圆盘结构背面；所述环形槽设置在圆盘结构上。

5.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述活动齿为梯形齿。

6.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述活动盘为整体式活动盘。

7.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述活动盘为分布式活动盘，为独立的扇形结构，其个数与活动齿个数一致。

8.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述活动齿采用八个，弹簧为十六个。

9.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述牙嵌式离合器还包括滑环，固定在被动半离合器上，用于带动被动半离合器向主动半离合器轴向移动。

10.如权利要求1-4任一项所述的弹性牙嵌式离合器，其特征在于，所述主动半离合器与被动半离合器加工有内花键，分别用于与主动轴、被动轴配合。

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