本发明涉及一种摩擦啮合混合式动力输出机构及方法，包括：一内圈；一外圈，可转动地安装在内圈的外侧；一传动盘，可轴向移动地安装在内圈的外侧，用于将内圈的旋转运动传递给外圈，所述传动盘的前部与外圈的中部之间设置有可分离和接合的啮合机构，所述传动盘的后部与外圈的后部之间设置有可分离和接合的摩擦机构；以及一压盘，可轴向移动地安装在内圈的外侧，用于向前移动使传动盘与外圈相接合所述压盘与传动盘的后部之间设置有可使压盘推动传动盘向前移动与外圈接合的弹性传力机构，所述传动盘的前部设置有可使传动盘自动向后移动与外圈分离的弹性复位机构。本发明通过压力大小来实现摩擦式结合和啮合式结合，解决了啮合式不能高速结合的问题。
1.一种摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，包括：
一外圈，用于连接动力输出端，所述外圈的前部可转动地安装在所述内圈的外侧；
一传动盘，用于将所述内圈的旋转运动传递给所述外圈，所述传动盘可轴向移动地安装在所述内圈的外侧，所述传动盘与所述内圈同步旋转，所述传动盘的前部与所述外圈的中部之间设置有可分离和接合的啮合机构，所述传动盘的后部与所述外圈的后部之间设置有可分离和接合的摩擦机构；以及一压盘，用于向前移动使所述传动盘与所述外圈相接合，所述压盘可轴向移动地安装在所述内圈的外侧，所述压盘与所述内圈同步旋转，所述压盘与所述传动盘的后部之间设置有可使所述压盘推动所述传动盘向前移动与所述外圈接合的弹性传力机构，所述传动盘的前部设置有可使所述传动盘自动向后移动与所述外圈分离的弹性复位机构。
2.根据权利要求1所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，还包括：
一进气环，用于输入气体，所述进气环设置有进气孔及与所述进气孔相连通的环形腔体；和
一过渡环，用于推动所述压盘向前移动，所述过渡环的后部与所述环形腔体的内壁轴向滑动密封配合，所述过渡环的前部可转动地安装在所述压盘上。
3.根据权利要求2所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述外圈的前端内侧通过第一轴承安装在所述内圈的前端外侧，所述进气环的内侧通过第二轴承安装在所述内圈的后端外侧，所述过渡环的前端内侧通过第三轴承安装在所述压盘的后端外侧，所述压盘和所述传动盘的内侧分别通过第一滑动连接机构和第二滑动连接机构安装在所述内圈的中部外侧。
4.根据权利要求3所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述第一轴承通过第一轴卡和第一孔卡固定在所述内圈和所述外圈之间，所述第二轴承通过第二轴卡和第二孔卡固定在所述内圈和所述进气环之间。
5.根据权利要求3所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述第一滑动连接机构和所述第二滑动连接机构均为花键连接机构，所述花键连接机构包含设置于所述内圈中部外侧的至少一外花键、设置于所述压盘内侧的第一内花键和设置于所述传动盘内侧的第二内花键，所述第一内花键、第二内花键分别与相应的所述外花键滑动配合。
6.根据权利要求1所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述啮合机构包括均匀分布于所述传动盘前端外侧的外齿和均匀分布于所述外圈中部内侧的内齿，所述外齿与所述内齿能够相啮合。
7.根据权利要求1所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述摩擦机构包括设置于所述传动盘后端外侧的至少一对偶钢片和设置于所述外圈后端内侧的至少一摩擦片，所述摩擦片与所述对偶钢片能够相贴合。
8.根据权利要求1或7所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述外圈的后端连接有散热片。
9.根据权利要求1所述的摩擦啮合混合式动力输出机构，其特征在于，所述弹性传力机构为第一弹簧，所述弹性复位机构为第二弹簧。
10.一种摩擦啮合混合式动力输出方法，其特征在于，采用权利要求1的摩擦啮合混合式动力输出机构，通过外力向压盘施加压力，当压力小于或等于弹性复位机构的弹力时，弹性复位机构产生的反作用力推动传动盘向后移动，使传动盘与外圈之间的摩擦机构接合，内圈通过摩擦机构带动外圈旋转，输出小扭矩；当压力大于弹性复位机构的弹力时，压盘通过弹性传力机构推动传动盘向前移动，使传动盘与外圈之间的啮合机构接合，内圈通过啮合机构带动外圈旋转，输出大扭矩；当外力撤销时，弹性复位机构推动传动盘离开外圈，使传动盘与外圈之间的啮合机构分离、摩擦机构分离，同时传动盘通过弹性传力机构推动压盘向后移动复位。
摩擦啮合混合式动力输出机构及方法
技术领域
[0001] 本发明属于离合器技术领域，具体涉及一种摩擦啮合混合式动力输出机构及方法。
背景技术
[0002] 现有的摩擦式离合器体积大、传递扭矩小，现有的啮合式离合器虽然传递扭矩大，但是不能高速结合，二者均存在应用上的局限性。因此，有必要设计一种不仅能够传递不同大小的扭矩，而且能够高速结合的动力输出装置及方法。
发明内容
[0003] 为了克服现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种设计巧妙、结构紧凑的摩擦啮合混合式动力输出机构及方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一技术方案是：一种摩擦啮合混合式动力输出机构，其包括：
[0005] 一内圈，用于连接动力输入端；
[0006] 一外圈，用于连接动力输出端，所述外圈的前部可转动地安装在所述内圈的外侧；
[0007] 一传动盘，用于将所述内圈的旋转运动传递给所述外圈，所述传动盘可轴向移动地安装在所述内圈的外侧，所述传动盘与所述内圈同步旋转，所述传动盘的前部与所述外圈的中部之间设置有可分离和接合的啮合机构，所述传动盘的后部与所述外圈的后部之间设置有可分离和接合的摩擦机构；以及
[0008] 一压盘，用于向前移动使所述传动盘与所述外圈相接合，所述压盘可轴向移动地安装在所述内圈的外侧，所述压盘与所述内圈同步旋转，所述压盘与所述传动盘的后部之间设置有可使所述压盘推动所述传动盘向前移动与所述外圈接合的弹性传力机构，所述传动盘的前部设置有可使所述传动盘自动向后移动与所述外圈分离的弹性复位机构。
[0009] 在进一步的优选技术方案中，所述离合器为气动离合器，它还包括：
[0010] 一进气环，用于输入气体，所述进气环设置有进气孔及与所述进气孔相连通的环形腔体；和
[0011] 一过渡环，用于推动所述压盘向前移动，所述过渡环的后部与所述环形腔体的内壁轴向滑动密封配合，所述过渡环的前部可转动地安装在所述压盘上。
[0012] 优选的，所述外圈的前端内侧通过第一轴承安装在所述内圈的前端外侧，所述进气环的内侧通过第二轴承安装在所述内圈的后端外侧，所述过渡环的前端内侧通过第三轴承安装在所述压盘的后端外侧，所述压盘和所述传动盘的内侧分别通过第一滑动连接机构和第二滑动连接机构安装在所述内圈的中部外侧。
[0013] 优选的，所述第一轴承通过第一轴卡和第一孔卡固定在所述内圈和所述外圈之间，所述第二轴承通过第二轴卡和第二孔卡固定在所述内圈和所述进气环之间。
[0014] 优选的，所述第一滑动连接机构和所述第二滑动连接机构均为花键连接机构，所述花键连接机构包含设置于所述内圈中部外侧的至少一外花键、设置于所述压盘内侧的第一内花键和设置于所述传动盘内侧的第二内花键，所述第一内花键、第二内花键分别与相应的所述外花键滑动配合。
[0015] 优选的，所述啮合机构包括均匀分布于所述传动盘前端外侧的外齿和均匀分布于所述外圈中部内侧的内齿，所述外齿与所述内齿能够相啮合。
[0016] 优选的，所述摩擦机构包括设置于所述传动盘后端外侧的至少一对偶钢片和设置于所述外圈后端内侧的至少一摩擦片，所述摩擦片与所述对偶钢片能够相贴合。
[0017] 优选的，所述外圈的后端连接有散热片。
[0018] 优选的，所述弹性传力机构为第一弹簧，所述弹性复位机构为第二弹簧。
[0019] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案是：一种摩擦啮合混合式动力输出机构的离合方法，通过外力向压盘施加压力，当压力小于或等于弹性复位机构的弹力时，弹性复位机构产生的反作用力推动传动盘向后移动，使传动盘与外圈之间的摩擦机构接合，内圈通过摩擦机构带动外圈旋转，输出小扭矩；当压力大于弹性复位机构的弹力时，压盘通过弹性传力机构推动传动盘向前移动，使传动盘与外圈之间的啮合机构接合，内圈通过啮合机构带动外圈旋转，输出大扭矩；当外力撤销时，弹性复位机构推动传动盘离开外圈，使传动盘与外圈之间的啮合机构分离、摩擦机构分离，同时传动盘通过弹性传力机构推动压盘向后移动复位。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过施加在压盘上的压力首先实现摩擦式结合，主动件(即内圈)通过摩擦机构(其中，摩擦片固定在从动件上)带动从动件(即外圈)工作，施加在压盘的压力大于弹性复位机构(即第二弹簧)的反作用力时，这时压盘和从动件同步运动，压盘推动传动盘与从动件结合，通过啮合机构输出大扭矩，解决了啮合式离合器不能高速结合的问题。
附图说明
[0021] 图1为本发明实施例的结构示意图。
[0022] 附图标记说明如下：1-内圈；2-外圈；3-传动盘；4-压盘；5-弹性传力机构；6-弹性复位机构；7-进气环；71-进气孔；72-环形腔体；73-扁位；8-过渡环；9、10-密封圈；11-第一轴承；12-第二轴承；13-第三轴承；14-散热片；15-挡圈；30-啮合机构；31-外齿；32-内齿；40-摩擦机构；41-对偶钢片；42-摩擦片；50-第一滑动连接机构；60-第二滑动连接机构；70-导向机构。
具体实施方式
[0023] 为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0024] 如图1所示，一种摩擦啮合混合式动力输出机构，其包括：一内圈1，用于连接动力输入端；一外圈2，用于连接动力输出端，所述外圈2的前部可转动地安装在所述内圈1的外侧；一传动盘3，用于将所述内圈1的旋转运动传递给所述外圈2，所述传动盘3可轴向移动地安装在所述内圈1的外侧，所述传动盘3与所述内圈1同步旋转，所述传动盘3的前部与所述外圈2的中部之间设置有可分离和接合的啮合机构30，所述传动盘3的后部与所述外圈2的后部之间设置有可分离和接合的摩擦机构40；以及一压盘4，用于向前移动使所述传动盘3与所述外圈2相接合，所述压盘4可轴向移动地安装在所述内圈1的外侧，所述压盘4与所述内圈1同步旋转，所述压盘4与所述传动盘3的后部之间设置有可使所述压盘4推动所述传动盘3向前移动与所述外圈2接合的弹性传力机构5，所述传动盘3的前部设置有可使所述传动盘3自动向后移动与所述外圈2分离的弹性复位机构6。
[0025] 在本发明实施例中，所述离合器优选但不局限于气动离合器(当然，还可以是液动离合器、电动离合器)，它还包括：一进气环7，用于输入气体，所述进气环7设置有进气孔71及与所述进气孔71相连通的环形腔体72；和一过渡环8，用于推动所述压盘4向前移动，所述过渡环8的后部与所述环形腔体72的内壁轴向滑动密封配合，所述过渡环8的前部可转动地安装在所述压盘4上。使用时，向进气环7通气，通气后过渡环8推动压盘4向前滑动，放气后弹性复位机构6使传动盘3、压盘4以及过渡环8自动复位。
[0026] 在本发明实施例中，所述过渡环8的后端内外两侧分别通过密封圈9、10与环形腔体72的内壁密封配合，例如过渡环8的后端外侧通过两个密封圈9与环形腔体72的内壁密封配合，过渡环8的后端内侧通过一个密封圈10与环形腔体72的内壁密封配合。其中，所述密封圈9、10优选但不局限于氟胶O型圈。所述过渡环8的滑动类似于活塞运动，所述进气环7相当于缸体，所述进气环7边缘可设置有多个均匀分布的扁位73，以方便拆装。
[0027] 在本发明实施例中，所述外圈2的前端内侧通过第一轴承11安装在所述内圈1的前端外侧，所述进气环7的内侧通过第二轴承12安装在所述内圈1的后端外侧，所述过渡环8的前端内侧通过第三轴承13安装在所述压盘4的后端外侧，所述压盘4和所述传动盘3的内侧分别通过第一滑动连接机构50和第二滑动连接机构60安装在所述内圈1的中部外侧。
[0028] 在本发明实施例中，所述第一轴承11可以通过第一轴卡和第一孔卡固定在所述内圈1和所述外圈2之间，所述第二轴承12可以通过第二轴卡和第二孔卡固定在所述内圈1和所述进气环7之间。当然，所述第一轴承11和第二轴承12的限位方式并不局限于此，还可以通过台阶等工艺结构来定位。
[0029] 在本发明实施例中，所述第一轴承11和第三轴承13优选但不局限于深沟球轴承，所述第二轴承12优选但不局限于N型圆柱滚子轴承，可以使产品适合承受轴向力，并且承受重载，可延长轴承使用寿命以及减少相对滑动的摩擦，进而延长整个产品的使用寿命，改变了现有离合器不能承受轴向力的现状，避免了采用深沟球轴承容易坏掉的后果，解决了因深沟球轴承无法承受轴向力而导致离合器坏的缺陷。
[0030] 在本发明实施例中，所述第一滑动连接机构50和所述第二滑动连接机构60均为花键连接机构，所述花键连接机构包含设置于所述内圈1中部外侧的至少一外花键、设置于所述压盘4内侧的第一内花键和设置于所述传动盘3内侧的第二内花键，所述第一内花键、第二内花键分别与相应的所述外花键滑动配合，使得压盘4和传动盘3均能够沿内圈1外侧进行轴向滑动。
[0031] 在本发明实施例中，所述啮合机构30包括均匀分布于所述传动盘3前端外侧的外齿31和均匀分布于所述外圈2中部内侧的内齿32，所述外齿31与所述内齿32能够相啮合。其中，所述外圈2上可设置有对啮合机构30进行润滑的加油孔(图中省略)，所述加油孔安装有油杯(图中省略)，方便定期添加润滑油脂，减少啮合机构30的磨损，减少压盘4、传动盘3与内圈1之间的相对磨损，减少轴承的磨损，延长产品寿命。
[0032] 在本实施例中，所述外齿31和内齿32的模数优选但不局限于2，压力角优选但不局限于20°，增大齿的模数，从而克服了齿易磨损的问题、输出扭矩小以及寿命短的技术缺陷，具有齿厚耐磨、输出扭矩大、延长离合器使用寿命的优点，改变了现有离合器由于齿模数太小、齿太薄而在载荷重量较大以后外齿和内齿容易损坏的现状，进而避免因此导致整个离合器内部结构全部损坏。
[0033] 在本发明实施例中，所述摩擦机构40包括设置于所述传动盘3后端外侧的至少一对偶钢片41和设置于所述外圈2后端内侧的至少一摩擦片42，所述摩擦片42与所述对偶钢片41能够相贴合。也就是说，所述摩擦机构40既可以是单片式结构，也可以是多片式结构。当然，所述摩擦片42和对偶钢片41的位置可以互换。
[0034] 在本实施例中，所述过渡环8的后端与进气环7之间可以设置有导向机构70，所述导向机构70包括固定在进气环7上的导向柱销和设置于过渡环8后端的导向槽孔，所述导向柱销与导向槽孔滑动配合。当然，所述导向柱销和导向槽孔的位置可以互换。
[0035] 在本发明实施例中，所述外圈2的后端连接有散热片14。其中，所述散热片14可以通过螺栓等方式固定在外圈2的后端面上。
[0036] 在本发明实施例中，所述弹性复位机构6的后端抵住传动盘3，所述弹性复位机构6的前端抵住挡圈15，所述挡圈15套设在内圈1外侧，所述挡圈15的前侧抵靠在第一轴承11端面上，所述挡圈15的后侧抵靠在内圈1的台阶端面上。
[0037] 在本发明实施例中，所述弹性传力机构5为第一弹簧，所述压盘4的前端可以设置有多个第一弹簧座孔，分别用于安装第一弹簧；所述弹性复位机构6为第二弹簧，所述传动盘3的前端可以设置有多个均匀分布的第二弹簧座孔，分别用于安装第二弹簧。其中，所述第一弹簧优选但不局限于模具弹簧，所述第二弹簧优选但不局限于模具弹簧。另外，所述弹性传力机构5的弹力一般小于弹性复位机构6的弹力，使压盘4被施加压力时弹性传力机构5先变形、弹性复位机构6后变形。
[0038] 如图1所示，一种摩擦啮合混合式动力输出方法，通过外力向压盘4施加压力，当压力小于或等于弹性复位机构6的弹力时，弹性复位机构6产生的反作用力推动传动盘3向后移动，使传动盘3与外圈2之间的摩擦机构40接合，内圈1通过摩擦机构40带动外圈2旋转，输出小扭矩；当压力大于弹性复位机构6的弹力时，压盘4通过弹性传力机构5推动传动盘3向前移动，使传动盘3与外圈2之间的啮合机构30接合，内圈1通过啮合机构30带动外圈2旋转，输出大扭矩；当外力撤销时，弹性复位机构6推动传动盘3离开外圈2，使传动盘3与外圈2之间的啮合机构30分离、摩擦机构40分离，同时传动盘3通过弹性传力机构5推动压盘4向后移动复位。
[0039] 在本发明实施例中，所述外力优选但不局限于气压动力，例如气压达到5公斤时摩擦机构40接合，内圈1通过摩擦带动外圈2，输出小扭矩；气压达到5公斤以上时啮合机构30接合，内圈1通过啮合带动外圈2，输出大扭矩。
[0040] 在本发明实施例中，所述摩擦机构40优选多片式结构，其包括设置于所述传动盘3后端外侧的两个对偶钢片41和设置于所述外圈2后端内侧的三个摩擦片42，两个对偶钢片41与三个摩擦片42交错配合。当施加在压盘4上的压力大于弹性复位机构6的弹力时，不仅啮合机构30接合，而且摩擦机构40也接合，即摩擦片42与对偶钢片41结合。
[0041] 在本发明实施例中，所述弹性复位机构6为第二弹簧，例如超过第二弹簧的压缩行程3mm时，压力大于第二弹簧的反作用力。
[0042] 该摩擦啮合混合式动力输出机构可应用于各种不同的车辆等需要离合装置的产品上，例如应用于环卫车时，内圈1用于连接副发动机输出轴，并接受副发动机输出轴的扭矩。
[0043] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做任何简单的修改、均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
