节能型装载机用弹簧复位式超越离合器

摘要

本发明专利涉及工程机械传动技术领域，尤其涉及一种适用于低转速节能型装载机的弹簧复位式超越离合器。弹簧复位孔与内环凸轮的夹角角度为30度～34度，弹簧复位孔的直径为4.49mm～4.538mm，弹簧复位孔的孔深为15mm～15.1mm，所述的滚道壁的横截面为圆弧形。结构简单，减速比低，传递扭矩大，具有良好的超负荷性能，工作平稳，安全可靠，使用寿命长，有助于国产装载机实现节能减排和整机性能的提高。

权利要求

1.一种节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，包括中间输入轴(1)、外环齿轮(2)、内环凸轮(3)和滚柱(4)，所述的内环凸轮(3)与外环齿轮(2)间设有滚柱(4)，所述的中间输入轴(1)的一端设在内环凸轮(3)上，其特征在于：所述的内环凸轮(3)中设有滚柱复位机构，所述的滚柱复位机构包括弹簧复位孔(5)、复位弹簧(6)、弹簧座(7)和滚道壁(8)，所述的内环凸轮(3)的边缘设有均匀分布的滚道壁(8)，所述的滚道壁(8)的一端向外延伸设有滚道平面(11)，所述的滚道壁(8)中设有弹簧复位孔(5)，所述的弹簧复位孔(5)中设有弹簧座(7)，所述的弹簧座(7)的底部设有复位弹簧(6)，所述的弹簧座(7)的上端与滚柱(4)相接触，所述的弹簧复位孔(5)的轴线与内环凸轮(3)的滚道平面（11）夹角角度为30度～34度，所述的弹簧复位孔(5)的直径为4.49mm～4.538mm，所述的弹簧复位孔(5)的孔深为15mm～15.1mm，所述的滚道壁(8)的横截面为圆弧形；所述的中间输入轴(1)的轮齿数为32个，中间输入轴(1)与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮(2)的齿数为51个，外环齿轮(2)与主动输入一级齿轮的减速比为2.43，所述的中间输入轴(1)和外环齿轮(2)的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴(1)和外环齿轮(2)的表面硬度为58～64HRC，芯部硬度为33～45HRC，有效硬化层深度为1.0～1.3mm。

2.根据权利要求1所述的节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，其特征在于：所述的内环凸轮(3)的左端设有左挡圈(9)，所述的左挡圈(9)的一端与滚柱(4)的端部相触接，所述的左挡圈(9)的另一端与中间输入轴(1)相触接；所述的内环凸轮(3)的右端设有右挡圈(10)，所述的右挡圈(10)的一端与滚柱(4)的另一端部相触接。

3.根据权利要求1或2所述的节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，其特征在于：

所述的内环凸轮中设有20个滚道壁(8)和20个滚道平面(11)，弹簧复位孔(5)的轴线与内环凸轮(3)的滚道平面（11）夹角角度为32度。

4.根据权利要求1或2所述的节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，其特征在于：

所述的复位弹簧(6)的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧(6)的直径为0.32mm，复位弹簧(6)压缩至10mm时的抗力为2.88N。

说明书

节能型装载机用弹簧复位式超越离合器

技术领域

[0001] 本发明专利涉及工程机械传动技术领域，尤其涉及一种适用于低转速节能型装载机的弹簧复位式超越离合器。

背景技术

[0002] 目前传统的弹簧复位式超越离合器的轮齿齿数、材质和技术参数等方面存在不足。中国专利CN200620140960.9，公开一种改进型传动超越离合器，它主要包括中间输入轴、凸轮和外环齿轮。弹簧座中心孔由Φ0.8mm改为Φ1.0－Φ1.2mm，增强了工作介质和污物的流动能力，可以减少垃圾在弹簧座内腔的沉积。但是，此结构所述的传动超越离合器不能适应低转速节能型装载机的大扭矩传递的要求，超越离合器内部结构受到很大的损害，导致其使用寿命的下降。

发明内容

[0003] 本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种对轮齿齿数，材质、制造工艺与结构参数进行优化设计，为5吨节能型装载机提供一种安全可靠，超负荷性能好的弹簧复位式超越离合器。

[0004] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： [0005] 一种节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，包括中间输入轴、外环齿轮、内环凸轮和滚柱，所述的内环凸轮与外环齿轮间设有滚柱，所述的中间输入轴的一端设在内环凸轮上，所述的内环凸轮中设有滚柱复位机构，所述的滚柱复位机构包括弹簧复位孔、复位弹簧、弹簧座和滚道壁，所述的内环凸轮的边缘设有均匀分布的滚道壁，所述的滚道壁中设有弹簧复位孔，所述的弹簧复位孔中设有弹簧座，所述的弹簧座的底部设有复位弹簧，所述的弹簧座的上端与滚柱相接触，所述的弹簧复位孔与内环凸轮的夹角角度为30度～34度，所述的弹簧复位孔的直径为4.49mm～4.538mm，所述的弹簧复位孔的孔深为15mm～15.1mm，所述的滚道壁的横截面为圆弧形。

[0006] 运用现代计算技术，将超越离合器传递的额定功率设计为162kW，传递的额定扭矩设计为2000Nm；中间输入轴与外环齿轮的最大转速差设计为1450r/min；中间输入轴的齿数设计为32个，与主动输入二级齿轮的减速比设计为0.80；外环齿轮的齿数设计为51个，与主动输入一级齿轮的减速比设计为2.43；中间输入轴和外环齿轮的材质优选为
20CrMnTiH3,经渗碳淬火后的表面硬度为58～64HRC，芯部硬度为33～45HRC，有效硬化层深度为1.0～1.3mm；弹簧采用65Mn钢丝，其直径优化为Ф0.32mm，提高抗压强度20%以上，弹簧压缩至10mm时抗力达到2.88N；内环凸轮的滚道平面与弹簧复位孔的夹角优化为
32°±2°, 弹簧复位孔尺寸精度优化为：直径Ф4.5+0.038 -0.01mm，孔深15+0.1 0mm，改善了弹簧的受力状态，减少弹簧座和弹簧卡孔机率;关键零件的加工精度和热处理质量采用数控机床和程控连续渗碳淬火设备予以保证。其中，20CrMnTiH3的中文解释为：碳含量为0.2%铬锰钛高三级淬透性的合金钢。

[0007] 中间输入轴和外环齿轮的材质优选为20CrMnTiH3, 经程控连续炉渗碳淬火后的表面硬度为58～64HRC，芯部硬度为33～45HRC，有效硬化层深度为1.0～1.3mm，提高了齿轮的工作强度和使用寿命。

[0008] 作为优选，所述的中间输入轴的轮齿数为32个，中间输入轴与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮的齿数为51个，外环齿轮与主动输入一级齿轮的减速比为2.43。外环齿轮齿数51个,与主动输入一级齿轮的减速比为2.43,中间输入轴的轮齿齿数为32个, 与主动输入二级齿轮的减速比为0.80。优化后中间输入轴与外环齿轮的最大转速差仍能维持为1450r/min，能够安全可靠的传递额定功率。

[0009] 作为优选，所述的内环凸轮的左端设有左挡圈，所述的左挡圈的一端与滚柱的端部相触接，所述的左挡圈的另一端与中间输入轴相触接；所述的内环凸轮的右端设有右挡圈，所述的右挡圈的一端与滚柱的另一端部相触接。

[0010] 作为优选，所述的中间输入轴和外环齿轮的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴和外环齿轮的表面硬度为58～64HRC，芯部硬度为33～45HRC，有效硬化层深度为1.0～1.3mm，所述的滚道壁的一端向外延伸设有滚道平面，所述的内环凸轮中设有20对滚道壁和滚道平面，弹簧复位孔与内环凸轮的夹角角度为32度。

[0011] 作为优选，所述的复位弹簧的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧的直径为0.32mm，复位弹簧压缩至10mm时的抗力为2.88N。复位弹簧选用直径为Ф0.32mm的65Mn优质弹簧钢丝后, 提高抗压强度20%以上, 复位弹簧压缩至10mm时抗力达到2.88N，有助于弹簧抗疲劳强度和使用寿命的提高

[0012] 运用此弹簧复位式超越离合器，选用的发动机转速由原2200r/min下降为2000r/min，可节约13～15%油耗，同时减少13～15%的二氧化碳废气排放，超越离合器传递的扭矩相应加大,由4500Nm提高到6000Nm,提高了装载机的承载能力和超负荷性能。

[0013] 可以推广应用到4吨、5吨、6吨等多种吨位的轮式装载机中，传递扭矩较大。除改变中间输入轴和外环齿轮的材质、齿数和与主动啮合齿轮的减速比外，保留了原有技术的弹簧复位结构和形体尺寸，生产成本几乎没有增加，但其承载能力可以提高30%以上，并能协助实现装载机节油减排13～15%，使用寿命可以达到6000小时，提高2倍，具有较高的性价比。

[0014] 因此，本发明的节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，结构简单，减速比低，传递扭矩大，具有良好的超负荷性能，工作平稳，安全可靠，使用寿命长，有助于国产装载机实现节能减排和整机性能的提高。

附图说明

[0015] 图1是本发明的结构示意图；

[0016] 图2是本发明中滚柱复位机构的放大结构示意图；

[0017] 图3是本发明中内环齿轮的放大结构示意图。

具体实施方式

[0018] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

[0019] 实施例1：如图1、图2和图3所示，一种节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，包括中间输入轴1、外环齿轮2、内环凸轮3和滚柱4，所述的内环凸轮3与外环齿轮2间设有滚柱4，所述的中间输入轴1的一端设在内环凸轮3上，所述的内环凸轮3中设有滚柱复位机构，所述的滚柱复位机构包括弹簧复位孔5、复位弹簧6、弹簧座7和滚道壁8，所述的内环凸轮3的边缘设有均匀分布的滚道壁8，所述的滚道壁8中设有弹簧复位孔5，所述的弹簧复位孔5中设有弹簧座7，所述的弹簧座7的底部设有复位弹簧6，所述的弹簧座7的上端与滚柱4相接触，所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为30度，所述的弹簧复位孔5的直径为4.49mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15mm，所述的滚道壁8的横截面为圆弧形，所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43，所述的内环凸轮3的左端设有左挡圈9，所述的左挡圈9的一端与滚柱4的端部相触接，所述的左挡圈9的另一端与中间输入轴1相触接；所述的内环凸轮3的右端设有右挡圈10，所述的右挡圈10的一端与滚柱4的另一端部相触接，所述的中间输入轴1和外环齿轮2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为59HRC，芯部硬度为35HRC，有效硬化层深度为1.1mm，所述的滚道壁8的一端向外延伸设有滚道平面11，所述的内环凸轮中设有20对滚道壁8和滚道平面11，弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为32度，所述的复位弹簧6的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧6的直径为0.32mm，复位弹簧6的压缩至10mm时的抗力为2.88N。

[0020] 效果：所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43后，能与低转速节能型装载机相匹配，可靠传递额定功率162kW、传递额定扭矩2000Nm。所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为30度,所述的弹簧复位孔5的直径为4.49mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15mm后，改善了弹簧的受力状态, 减少弹簧座7和复位弹簧6卡孔机率25%；所述的中间输入轴1和外环齿轮2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为59HRC，芯部硬度为35HRC，有效硬化层深度为1.1mm后，增加了齿轮的工作强度和耐磨性，提高使用寿命1.5倍。所述的复位弹簧6的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧的直径为0.32mm，复位弹簧压缩至10mm时的抗力为2.88N。复位弹簧选用直径为Ф0.32mm的65Mn优质弹簧钢丝后, 提高抗压强度20%以上, 复位弹簧压缩至10mm时抗力达到2.88N，有助于弹簧抗疲劳强度和使用寿命的提高。

[0021] 实施例2：如图1、图2和图3所示，一种节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，包括中间输入轴1、外环齿轮2、内环凸轮3和滚柱4，所述的内环凸轮3与外环齿轮2间设有滚柱4，所述的中间输入轴1的一端设在内环凸轮3上，所述的内环凸轮3中设有滚柱复位机构，所述的滚柱复位机构包括弹簧复位孔5、复位弹簧6、弹簧座7和滚道壁8，所述的内环凸轮3的边缘设有均匀分布的滚道壁8，所述的滚道壁8中设有弹簧复位孔5，所述的弹簧复位孔5中设有弹簧座7，所述的弹簧座7的底部设有复位弹簧6，所述的弹簧座7的上端与滚柱4相接触，所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为32度，所述的弹簧复位孔5的直径为4.515mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15.05mm，所述的滚道壁8的横截面为圆弧形，所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43，所述的内环凸轮3的左端设有左挡圈9，所述的左挡圈9的一端与滚柱4的端部相触接，所述的左挡圈9的另一端与中间输入轴1相触接；所述的内环凸轮3的右端设有右挡圈10，所述的右挡圈10的一端与滚柱4的另一端部相触接，所述的中间输入轴1和外环齿轮2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为61HRC，芯部硬度为39HRC，有效硬化层深度为1.2mm，所述的复位弹簧6的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧6的直径为0.32mm，复位弹簧6的压缩至10mm时的抗力为2.88N。

[0022] 效果：所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43后，能与低转速节能型装载机相匹配，可靠传递额定功率162kW、传递额定扭矩2000Nm。所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为32度,所述的弹簧复位孔5的直径为4.515mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15.05mm后，改善了弹簧的受力状态, 减少弹簧座和弹簧卡孔机率45%；所述的中间输入轴1和外环齿轮2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为61HRC，芯部硬度为39HRC，有效硬化层深度为1.2mm后，进一步增加了齿轮的工作强度和耐磨性，提高使用寿命2倍左右。所述的复位弹簧的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧的直径为0.32mm，复位弹簧压缩至10mm时的抗力为2.88N。复位弹簧选用直径为Ф0.32mm的65Mn优质弹簧钢丝后, 提高抗压强度20%以上, 复位弹簧压缩至10mm时抗力达到2.88N，有助于弹簧抗疲劳强度和使用寿命的提高。

[0023] 实施例3：如图1、图2和图3所示，一种节能型装载机用弹簧复位式超越离合器，包括中间输入轴1、外环齿轮2、内环凸轮3和滚柱4，所述的内环凸轮3与外环齿轮2间设有滚柱4，所述的中间输入轴1的一端设在内环凸轮3上，所述的内环凸轮3中设有滚柱复位机构，所述的滚柱复位机构包括弹簧复位孔5、复位弹簧6、弹簧座7和滚道壁8，所述的内环凸轮3的边缘设有均匀分布的滚道壁8，所述的滚道壁8中设有弹簧复位孔5，所述的弹簧复位孔5中设有弹簧座7，所述的弹簧座7的底部设有复位弹簧6，所述的弹簧座7的上端与滚柱4相接触，所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为34度，所述的弹簧复位孔5的直径为4.538mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15.1mm，所述的滚道壁8的横截面为圆弧形，所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43，所述的内环凸轮3的左端设有左挡圈9，所述的左挡圈9的一端与滚柱4的端部相触接，所述的左挡圈9的另一端与中间输入轴1相触接；所述的内环凸轮3的右端设有右挡圈
10，所述的右挡圈10的一端与滚柱4的另一端部相触接，所述的中间输入轴1和外环齿轮
2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为64HRC，芯部硬度为45HRC，有效硬化层深度为1.3mm，所述的复位弹簧6的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧6的直径为0.32mm，复位弹簧6的压缩至10mm时的抗力为2.88N。

[0024] 效果：所述的中间输入轴1的轮齿数为32个，中间输入轴1与主动输入二级齿轮的减速比为0.8，所述的外环齿轮2的齿数为51个，外环齿轮2与主动输入一级齿轮的减速比为2.43后,能与低转速节能型装载机相匹配，可靠传递额定功率162kW、传递额定扭矩2000Nm。所述的弹簧复位孔5与内环凸轮3的夹角角度为34度,所述的弹簧复位孔5的直径为4.538mm，所述的弹簧复位孔5的孔深为15.1mm后，改善了弹簧的受力状态, 减少弹簧座和弹簧卡孔机率35%；所述的中间输入轴1和外环齿轮2的材质为20CrMnTiH3，经热处理后中间输入轴1和外环齿轮2的表面硬度为64HRC，芯部硬度为45HRC，有效硬化层深度为1.3mm后，进一步增加了齿轮的工作强度和耐磨性，提高使用寿命2倍以上。所述的复位弹簧的材质为65Mn弹簧钢丝，复位弹簧的直径为0.32mm，复位弹簧压缩至10mm时的抗力为2.88N。复位弹簧选用直径为Ф0.32mm的65Mn优质弹簧钢丝后, 提高抗压强度20%以上, 复位弹簧压缩至10mm时抗力达到2.88N，有助于弹簧抗疲劳强度和使用寿命的提高。