双向超越离合器论文和设计-熊建文

全文摘要

本实用新型公开了一种双向超越离合器，它包括固定齿、输入齿、传动组件和输出构件，传动组件包括若干组设置于输出构件上的行星齿轮，输出构件为各组行星齿轮共用的行星架，传动组件的输入端与输入齿啮合，另一端与固定齿啮合；单位时间内，与固定齿啮合的行星齿轮转过的齿数与固定齿齿数的比值等于与输入齿啮合的行星齿轮转过的齿数与输入齿齿数的比值。从而保证输入齿转动时能够通过传动组件带动输出构件输出，输出构件不能反过来带动输入齿轮转动，实现扭矩的单向传输，使整个系统具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿进行传动从而能够传递大力矩。

主设计要求

1.一种双向超越离合器，其特征在于：它包括固定齿、输入齿、传动组件和输出构件，传动组件包括若干组设置于输出构件上的行星齿轮，输出构件为各组行星齿轮共用的行星架，传动组件的输入端与输入齿啮合，另一端与固定齿啮合；单位时间内，与固定齿啮合的行星齿轮转过的齿数与固定齿齿数的比值等于与输入齿啮合的行星齿轮转过的齿数与输入齿齿数的比值。

设计方案

2.如权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述固定齿为半轴齿轮，固定齿的半轴与机壳固定连接以限制其各自由度；所述输入齿为半轴齿轮，输入齿与固定齿的齿数相等；所述传动组件包括两组规格相同的行星齿轮，每组行星齿轮均包括多个行星齿轮，两组行星齿轮并列布置相互啮合，一组行星齿轮与输入齿啮合、另一组行星齿轮与固定齿啮合，两组行星齿轮的齿轮轴均与行星架固定连接。

3.如权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述固定齿为固接于机壳内的齿圈；所述输入齿为太阳轮；所述传动组件包括内外两组均布于行星架上的行星齿轮，内行星轮为包括多齿齿轮和少齿齿轮的双联齿结构，少齿齿轮与太阳轮啮合，多齿齿轮与外行星轮啮合，外行星轮与齿圈啮合，内外两组行星齿轮的齿轮轴均与行星架固定连接；其中太阳轮齿数乘以内行星轮多齿齿数等于齿圈齿数乘以内行星轮少齿齿数。

4.如权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述固定齿为固接于机壳内的齿圈；所述输入齿为齿圈，其规格与固定齿圈相同；所述传动组件包括多个均布于行星架上的长行星齿轮，长行星齿轮的一端与固定齿圈啮合，另一端与输入齿圈啮合，长行星齿轮的齿轮轴与行星架固接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于传动领域，特别是涉及一种双向超越离合器。

背景技术

双向超越离合器作为传动组件，是用于原动机和工作机之间的动力传递与分离的部件，它是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换具有自行离合功能的装置。主流超越离合器都靠摩擦力传递力矩，所传递的力矩大小受限于构件的材料和体积等多因素，一般用于机电一体化产品中，不适合用于驱动汽车。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够传递大力矩的双向超越离合器。

本实用新型提供的这种双向超越离合器，它包括固定齿、输入齿、传动组件和输出构件，传动组件包括若干组设置于输出构件上的行星齿轮，输出构件为各组行星齿轮共用的行星架，传动组件的输入端与输入齿啮合，另一端与固定齿啮合；单位时间内，与固定齿啮合的行星齿轮转过的齿数与固定齿齿数的比值等于与输入齿啮合的行星齿轮转过的齿数与输入齿齿数的比值。

在一个具体实施方式中，使所述固定齿为半轴齿轮，固定齿的半轴与机壳固定连接以限制其各自由度；所述输入齿为半轴齿轮，输入齿与固定齿的齿数相等；所述传动组件包括两组规格相同的行星齿轮，每组行星齿轮均包括多个行星齿轮，两组行星齿轮并列布置相互啮合，一组行星齿轮与输入齿啮合、另一组行星齿轮与固定齿啮合，两组行星齿轮的齿轮轴均与行星架固定连接。

作为替代方案，可以使所述固定齿为固接于机壳内的齿圈；所述输入齿为太阳轮；所述传动组件包括内外两组均布于行星架上的行星齿轮，内行星轮为包括多齿齿轮和少齿齿轮的双联齿结构，少齿齿轮与太阳轮啮合，多齿齿轮与外行星轮啮合，外行星轮与齿圈啮合，内外两组行星齿轮的齿轮轴均与行星架固定连接；其中太阳轮齿数乘以内行星轮多齿齿数等于齿圈齿数乘以内行星轮少齿齿数。

作为另一替代方案，还可以使所述固定齿为固接于机壳内的齿圈；所述输入齿为齿圈，其规格与固定齿圈相同；所述传动组件包括多个均布于行星架上的长行星齿轮，长行星齿轮的一端与固定齿圈啮合，另一端与输入齿圈啮合，长行星齿轮的齿轮轴与行星架固接。

本实用新型将同一时间内和固定齿啮合的行星齿轮转过的齿数与固定齿齿数的比值设计为等于和输入齿啮合的行星齿轮转过的齿数与输入齿齿数的比值，即两组行星轮的相对位移比相等；从而保证输入齿转动时能够通过传动组件带动输出构件输出，输出构件不能反过来带动输入齿轮转动，实现扭矩的单向传输，使整个系统具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿进行传动从而能够传递大力矩。

附图说明

图1为本实用新型两行星轮相对位移比相等时等效示意图。

图2为下行星轮相对位移比大于上行星轮相对位移比的等效示意图。

图3为下行星轮相对位移比小于上行星轮相对位移比的等效示意图。

图4为本实用新型优选实施例一的使用状态示意图。

图5为本实用新型优选实施例二的使用状态示意图。

图6为本实用新型优选实施例三的使用状态示意图。

图示序号：

a—输出行星架；b—固定齿条；c—输入齿条；d—上行星轮；e—下行星轮；

1—固定半轴齿轮，2—输入半轴齿轮，3—行星齿轮，4—行星架；

01—齿圈，02—太阳轮，

03—行星齿轮Ⅱ、031—内行星轮、A—多齿齿轮、B—少齿齿轮、032—外行星轮，

04—行星架Ⅱ；

001—固定齿圈，002—输入齿圈，003—长行星齿轮，004—行星架Ⅲ。

具体实施方式

本实用新型中，行星轮的相对位移比是指：在双行星系统中，行星轮单位时间内走过的齿数和与其啮合的非行星轮齿数的比值。

在双行星系统中，当两组行星轮的相对位移比相等时，整个系统具备超越离合器的性质，使输入齿轮和行星架之间存在力的单向传输特性。即：输入齿轮旋转能带动行星架旋转，但行星架旋转不能反过来带动输入齿轮旋转。

为了便于解释，如图1所示，输出行星架a在外力的作用下向左或者向右在固定齿条b上移动时，是不能够带动输入齿条c向左或者向右移动，因为上行星轮d和下行星轮e的相对位移比相等，在输入齿条和输出行星架之间存在力的单向传输特性。

为了证明这一特性，采用反证法，证明输入齿条和输出行星架之间的这种单向传输特性。

如图2所示，假设下行星轮的相对位移比大于上行星轮的相对位移比。假设上行星轮有100齿，下行星轮多齿轮有100齿，下行星轮少齿轮有10齿，现在用一个外力使输出行星架往左移动一段距离A，则上行星齿轮顺时针旋转齿数为A，同时下行星轮多齿轮逆时针旋转齿数为10*A＝10A，下行星轮多齿轮带动输入齿条往右移动的距离为下行星轮多齿轮逆时针旋转齿数减去行星架左移齿数，即10A-A＝9A，输入齿条与行星架的位移方向相反。

如图3所示，假设下行星轮的相对位移比小于上行星轮的相对位移比。假设上行星轮多齿轮有100齿，上行星轮少齿轮有10齿，下行星轮有100齿，现在用一个外力使输出行星架往左移动一段距离A，则上行星轮多齿轮顺时针旋转齿数为A，同时下行星轮逆时针旋转齿数为A\/10＝0.1A，下行星轮带动输入齿条往右移动的距离为下行星轮逆时针旋转齿数减去行星架左移齿数，即0.1A-A＝-0.9A，输入齿条实际上往左移动0.9A的距离，输入齿条与行星架的位移方向相同。

假设上行星齿轮和下行星齿轮都为100齿，现在用一个外力使输出行星架往左移动一段距离A，则上行星轮顺时针旋转齿数为A，同时下行星轮逆时针旋转齿数也为A，下行星轮带动输入齿条往右移动的距离为下行星轮逆时针旋转齿数减去行星架向左位移齿数，即A-A＝0，输入齿条上没有下行星轮的作用力，输入齿轮静止不动，如图1所示。

综上，当下行星轮的相对位移比大于上行星轮的相对位移比时，行星架能带动输入齿条，输入齿条的位移方向和行星架位移方向相反；当下行星轮的相对位移比小于上行星轮的相对位移比时，行星架能带动输入齿条，输入齿条的位移方向和行星架位移方向相同；当两行星轮的相对位移比相等时，行星架不能带动输入齿条，齿条静止不动。

优选实施例一，如图4所示，本实施例提供的这种双向超越离合器，以一个普通差速器为基础，并在其上增加一组行星轮，它包括固定齿、输入齿、传动组件和输出构件。

其中固定齿为固定半轴齿轮1，其半轴与机壳固定连接以限制其各自由度。输入齿为输入半轴齿轮2，输入齿与固定齿的齿数相等。传动组件包括两组规格相同的行星齿轮3，每组行星齿轮均包括多个行星齿轮，两组行星齿轮并列布置相互啮合，一侧行星齿轮与作为输入齿的半轴齿轮啮合、另一侧行星齿轮与作为固定齿的半轴齿轮啮合。输出构件为两组行星齿轮共用的行星架4，两组行星齿轮的齿轮轴均与输出构件固接。

由于传动组件中的两组行星齿轮直接啮合，所以在单位时间内两组行星齿轮走过的齿数相等，又因为输入齿与固定齿规格相同、齿数相等。所以单位时间内，固定齿侧行星齿轮转过的齿数与固定齿齿数的比值等于输入齿侧行星齿轮转过的齿数与输入齿齿数的比值，即本实施例中两组行星齿轮的相对位移比相等，从而保证输入齿转动时能够通过传动组件带动输出构件输出，而输出构件却不能反过来带动输入齿轮转动，使本方案具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿轮进行传动从而能够传递大力矩。

优选实施例二，本实施例提供的这种双向超越离合器，在一个带有两组行星轮的双行星齿轮组的基础之上通过改变两组行星齿轮的啮合方式而来。因为在行星齿轮组中，太阳轮的齿数和齿圈的齿数是不相等的，所以两组行星轮直接啮合是不可能满足两组行星轮的相对位移比相等的条件，因此本实施例将其中一组行星轮设计为包括多齿数和少齿数的双联齿结构，使太阳轮齿数乘以双联齿多齿数等于齿圈齿数乘以双联齿少齿数。

如图5所示，本实施例中将固定齿Ⅱ设计为固接于机壳内的齿圈01。输入齿Ⅱ为太阳轮02。传动组件Ⅱ包括内外两组均布于行星架上的行星齿轮Ⅱ03，内行星轮031为双联齿轮，包括多齿齿轮A和少齿齿轮B，少齿齿轮与太阳轮啮合，多齿齿轮与外行星轮啮合，外行星轮与齿圈啮合。输出构件Ⅱ为两组行星齿轮共用的行星架Ⅱ04。本实施例中太阳轮的齿数乘以多齿齿轮的齿数等于齿圈的齿数乘以少齿齿轮的齿数，即保证单位时间内，少齿齿轮转过的齿数与太阳轮齿数的比值等于外行星轮转过的齿数与齿圈齿数的比值。

所以当太阳轮旋转输入时，带动内行星轮和外行星轮旋转，而齿圈固定不动，此时行星架也会转动输出；当输入的太阳轮停止旋转时，行星架也能在惯性作用下自由旋转而且不会带动输入的太阳轮。使本方案具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿轮进行传动从而能够传递大力矩。

优选实施例三，本实施例提供的这种双向超越离合器，使用两个相同规格的行星齿轮组，将两个行星架上相对应的行星齿轮连为一体。去掉两个太阳轮和一个行星架，一个齿圈固定不动，另一个齿圈输入，行星架为输出。

如图6所示，本实施例中固定齿Ⅲ为固接于机壳内的固定齿圈001。输入齿Ⅲ为活动齿圈002，其规格与固定齿相同。传动组件Ⅲ包括两组均布于行星架上的行星齿轮且两组行星齿轮合并成为一组长行星齿轮003，长齿轮003的一端与固定齿啮合、另一端与输出齿啮合，其齿轮轴与作为输出构件的行星架Ⅲ004固接。

本实施例在工作过程中，由于固定齿Ⅲ与输入齿Ⅲ的规格相同，而传动组件为长行星齿轮，所以两组行星齿轮的相对位移比也相等。当活动齿圈转动输入时，带动长行星齿轮旋转，此时行星架Ⅲ也会转动输出；当活动齿圈停止输入时，行星架在惯性作用下自由转动且不会带动活动齿圈，使本方案具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿轮进行传动从而能够传递大力矩。

本实用新型通过将和固定齿啮合的行星齿轮与和输出齿啮合的行星齿轮的相对位移比设计为相等；以保证输入齿转动时能够通过传动组件带动输出构件输出，并且当输入齿停止输入时，由于相对位移比相对，相当于将输入齿与传动组件分离，实现传动组件继续转动而不影响输入齿，使本方案具有超越离合器的功能，并通过常啮合齿轮进行传动从而能够传递大力矩。使得本方案除了和现有超越离合器一样适用于机电一体化等产品中，还能适用于汽车的驱动系统中代替差速器使用，提高汽车在恶劣路况下的行车安全，也可以和重型车辆的轮边减速器集成于一体，简化车辆传动系统的结构。

设计图

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