CN1183339C - 用于工作机械的动力传递*** - Google Patents

Abstract

提供了用于工作机械的动力传递***，其中驱动动力从原动机(15)经过减速机构(20)传递到固定操作工具的驱动轴(16a)。减速机构包括带有第一齿轮(24)的输入轴(21)和带有第二齿轮(25)的输出轴(30)。第二齿轮有齿轮部分(26)和与所述齿轮部分压配合的圆柱状凸起部分(27)，形成了扭矩限制器(55)。其中第一齿轮是蜗杆，第二齿轮是蜗轮。凸出部分(27)的一端有环状法兰(41)，齿轮部分(26)有与环状法兰相配合的环状凹槽(42)。所以带有扭矩限制器的减速机构结构简单，易于进行装配。

Description

用于工作机械的动力传递***

本发明涉及用于工作机械，如除雪机和耕耘机，的动力传递***。更具体地讲，涉及对这种动力传递***的扭矩限制器的改进。

螺旋式除雪机属于一种类型的机器，有称作螺旋输送器的螺旋叶片，可用来收集雪并将收集的雪传送到吹风机将雪吹开。螺旋输送器被发动机或电动机(后面称作原动机)通过动力传递***驱动。当操作螺旋输送器时，螺旋输送器往往会夹住大量的冰或石头(后面称作外来物质)使动力传递***过载，造成动力传递***损坏。为了解决这个问题，因而提出在动力传递***设置扭矩限制器以便当***承受超过给定水平扭矩时动力传递***可以出现滑动。这种实例之一披露于日本实用新型公开公报No.HEI-2-112715。

螺旋式除雪机通常包括原动机驱动的输入轴和被从原动机经过动力传递***传递的驱动动力所驱动的螺旋驱动轴。形成动力传递***一部分的扭矩限制器包括位于螺旋驱动轴中部的蜗轮。螺旋驱动轴中部的外圆周面经硫化或碳化处理使得当螺旋驱动轴承受过载时，蜗轮会以空转状态相对螺旋驱动轴转动。

扭矩限制器包括蜗轮和螺旋驱动轴，它们的装配是通过先将蜗轮放入齿轮箱，然后将螺旋驱动轴压入与蜗轮配合。这种装配方法是有缺点的，就在于通过困难的安装工艺，蜗轮牢固固定来推动与蜗轮压配合的螺旋驱动轴。为了解决这个问题，已经采用了通用的作法来改进装配工艺，先将蜗轮压入配合螺旋驱动轴形成整体结构，接着将整体结构置于齿轮箱。但是这种安装工艺要求齿轮箱沿垂直于螺旋驱动轴的直线分成两半，导致齿轮箱结构复杂。

日本公开实用新型公报No.SHO-58-157029披露了适用于小型耕作机的离合器机构，其中发动机输出轴经离合器连接到驱动轴。由于有离合器结构，离合器外壳和发动机位于靠近底面的下部使小型耕作机具有较低的重心。离合器机构还有过载保护的功能。即离合器机构由弹簧构成，弹簧力可以调节到一个需要的值来实现过载保护的功能。一种使用弹簧来达到过载保护的技术在日本实用新型审后公报No.SHO-39-4607中披露，标题是“用于耕作机的耕作轴载荷控制装置”，其中使用载荷控制装置来防止耕作机的耕作履带出现破裂。

在日本公开实用新型公报No.SHO-58-157029披露的离合器机构中，离合器的结构复杂因此扭矩限制器的结构也变的复杂。由离合器、离合释放臂以及臂轴组成的离合器机构，其尺寸较大。因此，容纳离合器机构的整个装置的侧向尺寸较大和重量增加，因而恶化了耕耘作机的操作性能。

因此本发明的第一个目的是提供用于工作机械的带有易于安装的扭矩限制器的动力传递***。

本发明的另一个目的是提供用于工作机械的带有扭矩限制器的动力传递***。扭矩限制器的结构简单，侧向尺寸小，和重量轻。

按照本发明的一个方面，提供了用于工作机械的动力传递***。其中，驱动动力从原动机经过减速机构传递到固定操作工具的驱动轴来驱动固定在驱动轴处于工作状态下的操作工具。减速机构包括输入轴、固定在输入轴的第一齿轮、输出轴、固定在输出轴及与第一齿轮啮合的第二齿轮、和用于容纳第一和第二齿轮的齿轮箱。第二齿轮包括由齿轮部分和与齿轮部分压配合的圆柱状凸出部分组成的扭矩限制器，所述减速机构是蜗轮减速机构，所述第一齿轮是蜗杆，而所述第二齿轮是蜗轮，所述组成所述扭矩限制器的突出部分和齿轮部分分别有接触表面，至少其中一个经过硫化处理，所述凸出部分在其一端有环状法兰，所述齿轮部分有配合所述环状法兰的环状凹槽，从而当齿轮部分承受作用于蜗杆与蜗轮之间的轴向力时，环状法兰阻止齿轮部分在一个平行于输出轴的轴线的轴向方向中移动。

减速机构的第二齿轮构成扭矩限制器的一部分，其中圆柱状凸出部分压配合到齿轮部分，应用扭矩限制器的减速机构结构简单，容易安装，装配时间缩短和制造成本低。由于扭矩限制器所选择的侧向尺寸对应相关部件压配合行程的范围，扭矩限制器的尺寸减小，减速机构的尺寸小重量减轻。

凸出部分的接触表面和齿轮部分的接触表面中至少一个要经过硫化处理来防止滑动表面磨损并延长扭矩限制器的寿命。

最好，输入轴可转动地支撑于两个轴承，其中一个是向心止推或锥型轴承。例如，当输入轴是伞齿轮时，输入轴不仅承受轴向载荷还要承受径向载荷。随着使用锥型轴承，载荷都被锥型轴承承担，故轴承的数量可以减少。

凸出部分的一端最好是环形法兰而齿轮部分有环形凹槽来接受凸出部分的环形法兰。当齿轮部分以相对齿轮部分轴向移动时，齿轮部分被突出部分的环状法兰阻止以免有过大的移动量。此外，在压配合突出部分到齿轮部分的过程，通过将突出部分的环状法兰安装到齿轮部分的环形凹槽，突出部分可以可靠地相对齿轮部分定位。装配齿轮形成整体结构的工艺可以简化。例如，当第二齿轮是伞齿轮的时候，在压配合过程中，通过将突出部分的环状法兰安装到齿轮部分的环形凹槽，相关零件的定位得到简化，因此使装配伞齿轮形成整体结构变的容易。

一些本发明优选实施例将在下面通过示例的方式并参考附图加以详细介绍。其中，

图1是本发明的第一个实施例带有动力传递***的除雪机的侧视图；

图2是图1的动力传递***的分解透视图；

图3是图1的动力传递***的垂直剖面图；

图4是图1的动力传递***的侧向剖面图；

图5是本发明的第二个实施例的带有动力传递***的耕耘机的侧视图；

图6是沿图5中线6-6的放大的剖面图；

图7是图6的箭头7指向部分的放大的剖面图；

图8是根据本发明的扭矩限制器的分解透视图；

图9A到9C显示本发明第二个实施例的减速机构一般装配程序的说明性图例；

图10是本发明第二个实施例的减速机构的放大剖面图。

下面的介绍仅仅是说明性质的而不想限制本发明，及其应用或使用。

现参考图1到图4，其显示用于自推动式工作机械，如除雪机，的动力传递***。

图1的除雪机10包括主机架11，其带有一对侧向间隔布置的由主机架支撑的履带12(图1中只显示出一个)。把手13连接到主机架11的后部，向上并向后延伸。把手13的最上端分别有把握部分14。原动机如发动机15固定在机架体11上来驱动履带12。发动机15有朝主机架11前部延伸的驱动轴16。驱动轴16连接到螺旋输送器17和吹雪机18传递发动机15的动力。螺旋输送器17收集雪而收集的雪被吹雪机18经过喷射器19吹开。参考数字16表示固定操作工具的驱动轴。

蜗轮型减速机构的螺旋传递机构20通过固定操作工具的驱动轴16连接到发动机15形成将动力从发动机传递到螺旋输送器17的动力传递***。

现在，参考图2到图4，对构成动力传递***一部分的螺旋传递机构20进行详细地介绍。

图2中显示的螺旋传递机构20是蜗轮型减速机构。螺旋传递机构20有一个作为输入轴的蜗轮轴21。蜗轮轴被一对轴承22，23支撑。蜗轮轴21的前部形成了作为第一齿轮的蜗杆24。盘状的齿轮部分26有与第一齿轮或蜗杆24啮合的作为第二齿轮的外齿轮25。圆柱状凸出部分27有内花键28并可与齿轮部分26牢固地配合。螺旋驱动轴30有与内花键28啮合的外花键29。螺旋驱动轴30可转动地支撑于一对轴承31，32。上面讨论的所有零件都被置于变速箱34内。螺旋驱动轴30通过轴承31，32支撑于变速箱34。变速箱34有前开口，其可被盖35封闭，从而形成齿轮箱33。

蜗轮减速机构的蜗轮37包括两部分，即圆柱形凸出部分27和齿轮部分26。圆柱形凸出部分27与齿轮部分26压配合，这样在一般的载荷下，圆柱形凸出部分27和齿轮部分26做整体转动。但在过载的情况下互相作相对的自由转动。即圆柱形凸出部分27相对齿轮部分26作自由转动。以这种方式形成扭矩限制器。更具体地说扭矩限制器是通过圆柱形接触表面38和齿轮部分26的圆柱形接触表面39形成的。两个圆柱形接触表面都要经硫化处理，详细的介绍将在下面进行。圆柱形凸出部分27的一端有环状的法兰41。齿轮部分26有环状的凹槽42。圆柱形凸出部分27的环状的法兰41位于环状凹槽42之上。

蜗轮轴21被轴承22，23支撑。而轴承23由锥型轴承构成。

硫化工艺是一种合适的金属表面处理工艺，可使自由基的硫扩散到铁金属表面层(如碳钢，铸铁，铸钢，不锈钢等)。由于自由基的硫具有很高的润滑性，当配合的接触表面互相滑动时摩擦可以减少，造成耐磨性提高。

当对金属零件的表面层进行硫化时，工件浸入温度在190℃的含有硫的碱性金属盐溶液浴槽，经历阳极氧化过程形成几个微米厚度的硫化铁扩散层。为了只在圆柱形凸出部分27的接触表面38形成硫化铁层，圆柱形凸出部分27在除了接触表面外的地方要被覆盖(用非绝缘材料覆盖)。同样，齿轮部分26的啮合接触表面42以上面讨论的相同的方式形成硫化铁层。

现在，将参考图3对螺旋传递机构的装配工艺加以详细地介绍。

最初圆柱形凸出部分27压入齿轮部分26进行配合，因此形成了整体的蜗轮37。压入配合操作可在除了螺旋传递机构的装配场地外任意的地方进行。具体地讲，首先将齿轮部分26置于压机的工件支撑台(从而环状的凹槽42朝上)，圆柱形凸出部分27暂时地从上面放到齿轮部分26，然后压头用力下压。继续向下运动直到环状的法兰41完全放入齿轮部分26的环状凹槽42。环状法兰41防止了齿轮相对圆柱状凸出部分27作轴向的过分运动。

从图3可清楚地看到，轴承31和油封44固定在变速箱34，蜗轮轴21安装到变速箱34，形成暂时装配状态。接下来，齿轮37装到变速箱34。螺旋驱动轴30然后如图3所示箭头的方向①横向穿过蜗轮37使螺旋驱动轴30的外花键29与圆柱形凸出部分27的内花键28啮合。最后，轴承32，挡圈(C形挡圈)45，油封46和盖帽47依顺序固定到变速箱34。虽然上面只介绍了一个装配过程的示例，螺旋传递机构20的主要部分可按照上面所讨论的方式很容易地加以安装。

现在将参考图4详细地介绍蜗轮轴21的支撑结构。

起初，油封48和锥型轴承23固定到变速箱34，带有轴套49的蜗轮轴21以箭头②所示方向***锥型轴承23和油封48。在另一种方式中，轴套49，油封48和锥型轴承23先暂时固定到蜗轮轴21，再将这些元件固定到变速箱34。这些零件的装配状态对应于图3所示蜗轮轴21的暂时装配状态。

在装配的最后阶段，轴承31安装到盖35，蜗轮轴21的末端安装到轴承31。此后，盖35与变速箱34相配合，通过多个螺栓51这些零件互相连接。因此，完成螺旋传递机构20的装配。

当装配螺旋传递机构20时，盖35相对变速箱34通过至少两个定位元件52精确定位。润滑油54通过盖上的油位监测孔注入变速箱34，接着，用螺帽状的塞子53将油位监测孔封闭。

现在将参考图4对装配好的螺旋传递机构20的操作加以详细的介绍。

用作输入轴的蜗轮轴21被原动机带动而转动，与齿轮25啮合的蜗杆24转动蜗轮37，螺旋驱动轴30转动。这时，由于方向②的反力蜗轮轴21承受轴向力(轴向载荷)，锥型轴承23承受轴向力。若使用通常的径向轴承，考虑到承担轴向力还要安装另外的轴向轴承。但是，因为锥型轴承23承担轴向和径向的载荷，故根据本发明，轴承的数量能够降低。

扭矩限制器55由圆柱形凸出部分27和齿轮部分26之间的边界形成(即，接触表面38，39)。

当出现螺旋输出器夹住外来物质时，螺旋驱动轴30承受超过额定扭矩的扭矩，造成用实心圆线表示的扭矩限制器55出现滑动。即是，造成齿轮部分26以空转状态相对圆柱形凸出部分27转动。这样就防止了螺旋传递机构20在动力传递线上出现机械损坏。

如上面已经讨论的，因为扭矩限制器55的接触表面38和39经过硫化处理，作用在接触表面38和39的摩擦力在滑动过程能够降低，螺旋传递机构20的寿命可以延长足够长的时间。

还因为扭矩限制器55是浸入润滑油54内，接触表面38，39滑动造成的摩擦热被润滑油54吸收。因此，可以防止接触表面(即滑动表面)38和39温度的提高和齿轮37的寿命可以极大的延长。

根据本发明的用于工作机械的动力传递***的第二个优选的实施例现将参考图5到图10加以介绍。在第二个优选实施例，作为示例来显示的工作机械是耕耘机。

在图5的耕耘机60包括主机架，固定在主机架上的原动机，如发动机62；固定在主机架61低于发动机位置的动力传递***，还包括，减速机构63，连接到减速机构63的履带驱动轴64，多个固定到履带驱动轴64的耕作履带，从减速机构63的后部向上和向后延伸的把手杆66，连接到把手杆66上端的把手67。耕耘机60被称为步行自推动式耕地机，是一种被当作原动机的发动机62的输出所推动的自推动式耕地机和由人操作的步行式耕地机之间折衷产生的机器。抗力杆68连接到主机架61的后部。离合器操纵杆69固定在把手的上端部。

图6和图7显示显示减速机构63和耕地履带65的剖面图。

在图6的减速机构63包括从发动机62的输出端向下延伸的输入轴71，可转动地支撑于输入轴71下端部的轴承72，位于输入轴71的低末端的第一伞齿轮73，与第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮74，其直径大于第一伞齿轮的直径，第二伞齿轮74在其上固定的输出轴75，一对可转动地支撑输出轴75的轴承75a，75b，和容纳上面讨论过的所有零件的齿轮箱76。轴承72是锥型轴承，轴承75a也是锥型轴承。

履带驱动轴64包括一对分别连接到输出轴75两端的第一轴81，81；一对分别连接到第一轴81，81的第二轴82，82；和一对分别连接到第二轴82、82的第三轴83、83。侧盘84分别连接到各个第三轴83、83的端部。

图7显示了图6减速机构63的局部7放大的剖面图。

在图7的第二伞齿轮74包括扭矩限制器91，扭矩限制器91包括外齿轮部分87和内圆柱形凸出部分88。内圆柱形凸出部分88压配合到外齿轮部分87。

扭矩限制器91是通过在预定的压力下将内圆柱形凸出部分88压配合到外齿轮部分87形成的，可使得当额定扭矩通过扭矩限制器传递时，外齿轮部分87和内圆柱形凸出部分88作整体转动；而当扭矩限制器91承受过载荷时，即当过大的扭矩施加到扭矩限制器91时，内圆柱形凸出部分88和外齿轮部分87之间的驱动连接出现脱离，外齿轮87以空载状态相对内圆柱凸出部分88转动。扭矩限制器91有侧向尺寸L。

外齿轮部分87有内孔87a，其有形成接触表面87b的内圆表面。环形凹槽87c位于外齿轮部分87的一端。

凸出部分88有轴部分88a和位于轴部分88a末端的环形法兰88c。轴部分88a有形成了接触表面88b的外圆柱形圆周面。凸出部分88有形成内花键88d的内孔。

输出轴75有外花键75c，其与凸出部分88的内花键88d啮合提供驱动连接。

齿轮箱76包括一个变速箱92和盖93。盖93封闭变速箱92下部开口。

参考数字75d和75e，75e分别表示挡圈和油封。参考数字92a表示位于变速箱92和盖93之间的密封件。

图8显示根据本发明的扭矩限制器的分解透视图。扭矩限制器91是通过第二伞齿轮74的齿轮部分87的接触表面87b和凸出部分88的外圆周面的接触表面88b形成的。齿轮部分87的接触表面87b和凸出部分88的接触表面88b中的至少一个最好经硫化处理。当装配齿轮部分87和凸出部分88时，凸出部分88沿箭头③所示的方向与齿轮部分87压配合，直到环状法兰88c装配到环状凹槽87c。

现在，将参考图9A到10对根据本发明的动力传递机构的第二优选实施例的操作加以介绍。

图9A到9C显示装配减速机构的一般程序。

图9A：首先，固定轴承75a到变速箱92。

图9B：下一步，将初步安装的第二伞齿轮74与第一伞齿轮73啮合，以箭头所示的方向④移动输出轴75使输出轴75的外花键75c啮合凸出部分88的内花键88d。

图9C：在接下来的步骤里，将轴承75b固定到输出轴75，安装挡圈75d到变速箱92，分别从右侧和左侧将油封75e，75e固定到变速箱92。最后，密封件92a和盖93固定到变速箱92对其上开口进行封闭，将润滑油从供油口(未示出)倒入变速箱92。应当指出根据本发明减速机构63的基本部件能以容易的方式进行装配。

由于扭矩限制器有环形凹槽87c和环形法兰88c，环形法兰88c可以通过将环形法兰88c置于环形凹槽87c容易地位于固定位置。而且装配过程得到简化。

还有，环形法兰88c防止了齿轮部分87沿轴向移动(平行输出轴75的轴线)过多。

由于输入轴71的轴承72是锥型轴承，锥型轴承72可以承受作用在输入轴71的轴向和径向的载荷，因此，轴承的数量减少了。

如图9B所示，扭矩限制器91位于侧向距离L内，扭矩限制器91的侧向尺寸限制在对应压配合凸出部分88的行程的数值。扭矩限制器91没有过大的侧向突出部分，扭矩限制器91的侧向尺寸可以减小。因此减速机构63可以有缩小的尺寸。

如图10所示，由于扭矩限制器91由齿轮部分87和凸出部分88之间的边界(即在接触表面87b，88b之间)形成。扭矩限制器91的结构简单。

应当指出扭矩限制器91由位于第二伞齿轮的齿轮部分87的接触表面87b和凸出部分88的接触表面88b形成，扭矩限制器91的主要部件通常用于第二伞齿轮74，扭矩限制器91的重量减少。

当输出轴75承受大于额定扭矩的过大载荷时，即当耕作履带偶然夹住外来物质如石头或木棍时，扭矩限制器91出现滑动。即齿轮部分87以空载状态相对凸出部分88转动。所以，动力传递***不会出现严重的损坏，还可防止耕作履带破裂。

如上面已经提到的，接触表面87b，88b中至少一个要经过硫化处理。这样，即使接触表面87b，88b之间出现滑动，也可以防止扭矩限制器91的有关部件出现不希望的磨损，第二伞齿轮74的寿命可以延长足够的时间。

原动机可是电动机。锥型轴承既可以是锥型球轴承也可以是锥型滚针轴承。

另外，在螺旋驱动轴和凸出部分之间的连接结构可以是花键连接或键连接。

本发明的工作机械不限于除雪机或耕耘机60，可以用于农业机械如稻米种植机，或移植机械，或工业机械。

动力传递***的扭矩限制器不限于齿轮25和伞齿轮74。

Claims (2)

1.用于工作机械的动力传递***，其中驱动动力从原动机(15)经过减速机构(20)传递到固定操作工具的驱动轴(16a)，供在工作条件下驱动固定在所述驱动轴的操作工具(17)，所述减速机构包括：

一输入轴(21)；

一固定到所述输入轴的第一齿轮；

一输出轴(30)；

固定到所述输出轴并与所述第一齿轮啮合的第二齿轮；和

供安装第一和第二齿轮的齿轮箱(33)；

所述第二齿轮包括扭矩限制器(55)，其由齿轮部分(26)和与所述齿轮部分压配合的圆柱状凸出部分(27)组成；

其特征在于，所述减速机构(20)是蜗轮减速机构，所述第一齿轮是蜗杆(24)，而所述第二齿轮是蜗轮(37)，所述组成所述扭矩限制器(55)的突出部分(27)和齿轮部分(26)分别有接触表面(39；38)，至少其中一个经过硫化处理，所述凸出部分在其一端有环状法兰(41)，所述齿轮部分(26)有配合所述环状法兰的环状凹槽(42)，从而当齿轮部分(26)承受作用于蜗杆与蜗轮之间的轴向力时，环状法兰(27)阻止齿轮部分(26)在一个平行于输出轴(30)的轴线的轴向方向中移动。

2.如权利要求1的所述动力传递***，还包括，可转动地支撑所述输入轴(21)的轴承(23)，至少其中一个是锥型轴承。

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