螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)、變速軸及自動變速系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種離合器，特別涉及一種螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)、變速軸及自動變速系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在自動換擋變速裝置中，常用單向超越離合器亦稱單向器、螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)、可控超越離合器等。單向超越離合器的主動件可帶動從動件朝設(shè)定方向單向轉(zhuǎn)動，同理，從動件可帶動主動件反向轉(zhuǎn)動；螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)的主動件可帶動從動件正反向轉(zhuǎn)動，而從動件卻不能帶動主動件轉(zhuǎn)動。對于內(nèi)外套裝的傳動結(jié)構(gòu)的單向和螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)，其通過滾珠、滾柱或楔塊與凸輪工作面形成高副傳動，其制造精度要求高、機械效率低，使用壽命低，同時，還存在截面尺寸大的缺陷，應用場所受到較大限制。為此，本申請人于2015年4月24日向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交了申請?zhí)枮镃N201510198365.4，發(fā)明創(chuàng)造名稱為一種雙向超越離合器、變速裝置和自動變速系統(tǒng)的發(fā)明專利申請，該申請已于2015年7月29日公開，其公開號為CN 104806656A。該申請公開了一種螺旋雙向超越離合器，該離合器通過螺旋套和端面齒的嚙合方式形成雙向超越離合結(jié)構(gòu)，其中，螺旋套通過一外加摩擦阻力裝置作用，使花鍵套形成離合運動。這種結(jié)構(gòu)雖然簡單、緊湊，且扭矩傳遞效率高，使用壽命長。但其一直作用的摩擦阻力對于動力形成一定的消耗，特別是對于電驅(qū)動而言，其無功消耗占比較大，存在不經(jīng)濟的缺陷。另外，螺旋花鍵結(jié)構(gòu)離合器具有嚙合后，在斷動力前保持自鎖的特性，沒有得到充分利用。為此，需要進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型目的第一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)，該離合器利用螺旋花鍵配合結(jié)構(gòu)及彈性元件使用于正轉(zhuǎn)的第一端面嚙合離合器常嚙合，僅在用于反轉(zhuǎn)的第二端面嚙合離合器需要通過摩擦阻力形成嚙合。對于用于車輛傳動系統(tǒng)的本離合器而言，可有顯著減少動力消耗，降低使用成本。本實用新型的第二目的是提供一種具有螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)的變速軸，其負載能力強，適用于安裝空間狹小的場所。本實用新型的第三目的是提供一種自動變速系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有前述變速軸，可實現(xiàn)兩擋自動變速。
[0004]為實現(xiàn)第一目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。
[0005]—種螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)，包括可轉(zhuǎn)動的套裝在動力軸上的盤狀主動件，主動件通過螺旋花鍵結(jié)構(gòu)配合有螺旋花鍵套，螺旋花鍵套兩側(cè)分別設(shè)有第一端面盤和第二端面盤，第一端面盤和第二端面盤均與所述動力軸固定連接，螺旋花鍵套分別通過第一端面盤和第二端面盤，以及相互嚙合的端面單向齒，分別形成第一單向離合結(jié)構(gòu)和第二單向離合結(jié)構(gòu)，第一單向離合結(jié)構(gòu)和第二單向離合結(jié)構(gòu)分別用于由螺旋花鍵套帶動動力軸同步正轉(zhuǎn)和同步反轉(zhuǎn);螺旋花鍵套與主動件之間的螺旋花鍵結(jié)構(gòu)，具有在主動件正向旋轉(zhuǎn)時推動螺旋花鍵套朝第一端面盤移動的螺旋方向；螺旋花鍵套與所述第二端面盤之間設(shè)有一彈性元件，以使第一單向離合結(jié)構(gòu)和第二單向離合結(jié)構(gòu)分別形成常閉和常開狀態(tài);螺旋花鍵套外部通過一靜止構(gòu)件設(shè)有一僅在螺旋花鍵套反向旋轉(zhuǎn)時，向螺旋花鍵套施加阻力的單向阻擋裝置。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，螺旋花鍵配合結(jié)構(gòu)具有如下基本特性，其主要用于傳遞扭矩，同時具有小角度轉(zhuǎn)動對應大范圍移動的特性，因此，用于螺旋花鍵的螺旋升角都必然較大，可通過推動配合在花鍵軸的花鍵套移動實現(xiàn)花鍵套或花鍵軸轉(zhuǎn)動。
[0007]采用前述技術(shù)方案的本實用新型，利用螺紋花鍵套的前述基本特性，主動件在外力驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，螺旋花鍵套在制動裝置施加的摩擦阻力作用下與主動件形成一定的相對轉(zhuǎn)動和軸線移動的綜合運動，其移動方向由螺旋方向和主動件的轉(zhuǎn)動方向確定，其旋轉(zhuǎn)方向與主動件相同。由于第一單向離合結(jié)構(gòu)和第二單向離合結(jié)構(gòu)僅分別用于螺旋花鍵套帶動從動件同步正轉(zhuǎn)和同步反轉(zhuǎn)。因此，在主動件與動力軸均正轉(zhuǎn)時，第二單向離合結(jié)構(gòu)在彈性元件和螺旋花鍵配合作用線處于分離狀態(tài)，此時，在動力軸轉(zhuǎn)速大于主動件及螺旋花鍵套轉(zhuǎn)速時，第一單向離合結(jié)構(gòu)通過單向齒及彈性元件處于超越狀態(tài)，而形成第一單向超越離合器。在主動件反轉(zhuǎn)時，主動件帶動螺旋花鍵套反轉(zhuǎn)，螺旋花鍵套的轉(zhuǎn)動受單向阻擋裝置的作用而被限制，螺旋花鍵套在螺旋花鍵作用下形成軸向移動，使第一單向離合結(jié)構(gòu)分離，繼而第二單向離合結(jié)構(gòu)結(jié)合，實現(xiàn)反向帶動動力軸反轉(zhuǎn)功能。在主動件無動力輸入時，由于主動件空套在動力軸上，因此，無論動力輸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)均不能帶動主動件轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)螺旋雙向超越離合器結(jié)構(gòu)的功能。本方案就是利用螺紋花鍵套的前述基本特性，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為軸向移動實現(xiàn)端面嚙合的離合器結(jié)構(gòu)。通過端面嚙合單向齒相互咬合形成可靠的動力傳動結(jié)構(gòu)。而單向阻擋裝置僅在主動件反轉(zhuǎn)時向螺旋花鍵套施加阻力，對于應用于車輛類交通工具的該離合器，其反向旋轉(zhuǎn)僅在倒車時適用，在車輛前行狀態(tài)下而不施加阻力。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，大大降低了無功消耗，能源利用率高。其中，彈性元件可以是圓柱螺旋壓縮彈簧、碟簧，或由彈性體材料制成的彈性套等中的任一種。
[0008]優(yōu)選的，所述螺旋花鍵套上通過摩擦連接方式套裝有具有阻擋柄的一C形卡環(huán)，所述單向阻擋裝置包括一活動擋塊，活動擋塊鉸接擋塊座上，擋塊座固定連接在靜止構(gòu)件上，活動擋塊與擋塊座之間設(shè)有擋塊扭簧;在所述螺旋花鍵套正轉(zhuǎn)時，C形卡環(huán)通過阻擋克服擋塊扭簧彈性力，并壓迫活動擋塊偏擺而形成對C形卡環(huán)的避讓空間。單向阻擋裝置通過C形卡環(huán)阻擋，限制螺旋花鍵套轉(zhuǎn)動，并通過C形卡環(huán)向螺旋花鍵套施加一摩擦阻力。其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，且單向功能可靠。使用時，在變速箱箱體類靜止構(gòu)件上的方便位置設(shè)置擋塊座。
[0009]進一步優(yōu)選的，所述活動擋塊的鉸接軸軸線平行于螺旋花鍵套的旋轉(zhuǎn)軸線，活動擋塊在C形卡環(huán)反轉(zhuǎn)的迎面呈卡槽結(jié)構(gòu)，且沿所述螺旋花鍵套移動的軸向具有設(shè)定長度的阻擋面。以適應螺旋花鍵套移動距離所需長度，并形成穩(wěn)定施加摩擦阻力的結(jié)構(gòu)。
[0010]更進一步優(yōu)選的，所述活動擋塊的鉸接部位于后端，活動擋塊上側(cè)面由鉸接部到卡槽結(jié)構(gòu)部，沿所述螺旋花鍵套移動的軸向按尺寸逐漸增大的方向延伸。以在螺旋花鍵套正轉(zhuǎn)時，順利壓迫活動擋塊。
[0011 ]優(yōu)選的，所述活動擋塊的鉸接軸軸線垂直于螺旋花鍵套的旋轉(zhuǎn)軸線，活動擋塊在C形卡環(huán)正轉(zhuǎn)的迎面呈傾斜狀。以提供另一種阻擋結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)可更加簡單化。
[0012]優(yōu)選的，所述單向阻擋裝置包括設(shè)在靜止構(gòu)件上并套在所述螺旋花鍵套外部的電磁線圈。利用由鐵磁材料制成的螺旋花鍵套，或螺旋花鍵套上設(shè)有磁環(huán)或鐵磁材料制成的套環(huán)，使螺旋花鍵套與電磁線圈形成電磁鐵結(jié)構(gòu)，螺旋花鍵套構(gòu)成電磁鐵的鐵芯。以在螺旋花鍵套反轉(zhuǎn)時，其在電磁場環(huán)境下被施加一電磁阻力，達到軸向移動換向的目的，其結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，制造成本低。適用于設(shè)在軸端部位置的螺旋雙向離合器結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述螺旋花鍵套配合在所述主動件位于第二端面盤的一側(cè);螺旋花鍵套另一端設(shè)有多個圓周均布，且可由主動件上腹板部的鏤空處穿出的連接爪，螺旋花鍵套通過該連接爪與所述第一端面盤形成所述第一端面嚙合離