一种手动离合装置和一种联动式手动离合装置的制作方法

1.本发明涉及离合器技术领域，更具体地是涉及一种手动离合装置和一种联动式手动离合装置。


背景技术：

2.离合装置是一种用于传递扭矩的装置，例如汽车离合器就是一种离合装置，但是汽车离合器需要在转动过程中实现啮合，即动态啮合，通常采用摩擦的方式实现动态啮合。这种方式由于结构复杂、传递不精确等原因不适用于工业领域中。在工业领域中通常采用花键式离合装置，在需要传动的两个同轴布置的转轴上分别套装内花键套和外花键套，内花键套或者外花键套只能相对于所在的转轴往复滑动，从而实现内花键套和外花键套在花键配合状态和分离状态之间进行切换。内花键套和外花键套处于花键配合状态时实现传递扭矩的目的，这种传递方式更加精确稳定，能够承受的扭矩更大，尤其适用于大型设备中。
3.现有的花键式离合装置通常是在往复滑动的零件（内花键套或者外花键套）上设置环周凹槽或环周凸缘等结构，然后利用拨叉卡住环周凹槽或环周凸缘，转动或移动拨叉来带动零件往复滑动，实现状态的切换。但是往复滑动的零件至少在处于花键配合状态时需要转动，而拨叉此时处于静止状态，即往复滑动的零件相对拨叉是转动的，所以拨叉和环周凸缘或环周凹槽的内壁容易产生摩擦，这就要考虑零件的耐磨等问题。往复滑动的零件本身需要加工出环周凹槽或环周凸缘，增加了结构的复杂性，考虑到耐磨问题，还需要进行表面硬化处理，这些无疑会增加产品的工艺程序和工艺成本。另外如果是环周凹槽或环周凸缘处出现严重磨损需要更换时，则需要将往复滑动的零件整体更换，此种零件整体更换就需要重新定制加工，既耗费维修和工艺时间，又会大大增加产品的维修成本。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种手动离合装置和一种联动式手动离合装置。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的。
6.一种手动离合装置，包括离合器座、拉伸弹簧、同轴布置的内花键套和外花键套，其中内花键套用于滑动套接在第一转轴外侧，且内花键套和第一转轴通过键连接的方式周向定位，外花键套用于固定套接在第二转轴外侧，内花键套外侧套接有深沟球轴承，内花键套和深沟球轴承的内圈轴向固定，离合器座上转动连接有拨板轴，拨板轴的轴心和内花键套的轴心垂直，拨板轴上固定有拨动板，拨动板上转动连接有夹爪，夹爪的两个夹臂分别挡在深沟球轴承的外圈的两侧，拨板轴上固定连接有拨动柄，扳动拨动柄，拨动柄带着拨板轴转动，拨板轴转动带着拨动板转动，拨动板转动带着夹爪移动，夹爪移动带着深沟球轴承轴向移动，深沟球轴承轴向移动带着内花键套轴向移动，内花键套通过轴向往复移动和外花键套实现分离状态和花键配合状态切换，拉伸弹簧的一端连接在离合器座上，拉伸弹簧的另一端连接在拨动板上，拉伸弹簧缩回时，内花键套和外花键套由分离状态进入花键配合
状态，克服拉伸弹簧的拉力扳动拨动柄，内花键套和外花键套由花键配合状态进入分离状态。
7.本方案主要用在工业领域中，布置在主动机构和从动机构之间，用于传递扭矩和断开扭矩传递，例如主动机构为齿轮箱，从动机构为负载机构，当负载机构需要检修停机，或其他情况需要先将负载机构停转时，则可以利用本方案的手动离合装置暂时断开扭矩传递，使负载机构先停转。本方案中的第一转轴和第二转轴分别属于主动机构和从动机构，即一个是主动轴，另一个是从动轴，也就是说内花键套滑动套接在主动轴上或者从动轴上都可以，并没有限制。从结构和原理上分析，本方案在进行状态切换时，夹爪绕着拨板轴的轴心沿着圆弧做平移运动，深沟球轴承沿着第一转轴的轴心做直线移动，这样通常会导致深沟球轴承的外圈产生一定的转动，夹爪无法随着深沟球轴承的外圈转动，所以夹爪和深沟球轴承的外圈会有一定的相对移动，但是夹爪不脱离深沟球轴承，即夹爪的两个夹臂始终分别挡在深沟球轴承的外圈的两侧，两个夹臂和深沟球轴承的外圈之间可以采用间隙配合，或者在两个夹臂和深沟球轴承的外圈的两侧之间留有小的间隙，这样既可以保证夹爪移动时能够稳定有效地带动深沟球轴承，又可以保证夹爪和深沟球轴承的外圈之间做一定的相对移动。深沟球轴承可以承受径向载荷和轴向载荷，具有自动调心功能，即便承受轴向载荷使轴承外圈和轴承内圈产生一定的轴向错位仍能正常工作，在轴向载荷消失之后，轴承外圈和轴承内圈会自动恢复到原始位置。本方案通过夹爪带动深沟球轴承的外圈，必然会对深沟球轴承产生一定的轴向力，利用深沟球轴承的自身特性可以进行很好地调和。在内花键套和外花键套由分离状态切换到花键配合状态（也称啮合状态）时，本方案中的拉伸弹簧可以起到助力作用，在内花键套和外花键套处于花键配合状态时，拉伸弹簧可以防止内花键套轴向移动，起到保持啮合的作用。
8.本方案采用深沟球轴承，无需在内花键套上设置环周凹槽或环周凸缘等结构，简化结构，深沟球轴承作为标准件价格低廉，易于选购，耐磨性能好，具有缓冲调和作用，避免轴向力直接作用于内花键套上，运转过程中不易产生磨损，夹爪和标准件深沟球轴承配合，这样作为机构中薄弱环节的夹爪即使损坏，更换起来也更加方便。另外本方案可以实现动态分离，虽然可能会造成较大磨损或分离装置中的个别零件损坏，但在紧急情况下可以将内花键套和外花键套脱开啮合，以避免主动机构或从动机构损坏或者其他事故，起到紧急防护作用。
9.作为进一步改进的结构形式，上述的离合器座为箱体，内花键套和外花键套都位于箱体内，拨板轴的两端外露于箱体，拨动柄为两个，两个拨动柄分别固定连接在拨板轴的两端处，两个拨动柄相互平行，两个拨动柄共同固定连接在同一横杆上，横杆的中心平行于拨板轴的轴心。该结构中的箱体起到保护和防护作用，箱体可以连接在主动机构或从动机构上，也可以固定在用于固定主动机构或从动机构的地基上。第一转轴和第二转轴可以分别从箱体的相对的两端伸入箱体内。两个拨动柄共同固定连接在同一横杆上，扳动横杆便可带动两个拨动柄，便于施力，两个拨动柄在拨板轴的两端同步带动拨板轴转动，对拨板轴的施力更加平衡。
10.作为一种具体的结构形式，上述的箱体上穿设有螺栓，拉伸弹簧的一端连接在螺栓位于箱体内的部分，拉伸弹簧的另一端连接在拨动板上。该结构便于拉伸弹簧的连接组装。
11.作为进一步改进的结构形式，上述的内花键套和第一转轴之间为花键式滑动配合。内花键套需要在第一转轴上往复滑动，同时需要周向转动并传递扭矩，如果采用平键式滑动配合，在运转一段时间后，内花键套、第一转轴或平键容易产生磨损，导致各个方向的间隙都会变大，尤其是周向间隙变大，降低配合效果，导致扭矩传递不稳定不精确。本方案采用花键式滑动配合，花键连接导向性好，内花键套在轴向滑动过程中不会产生径向转动，可有效避免上述问题，提高装置的可靠性和稳定性，降低因径向窜动而导致的拉伸弹簧及机构的受力方向改变而产生的阻力，使离合装置切换更加顺畅，操作更加便捷省力。
12.作为进一步改进的结构形式，上述的拨动柄上或者离合器座上活动连接有锁定构件，当内花键套和外花键套处于分离状态时，移动锁定构件卡住拨动柄使拨动柄处于固定状态，当恢复锁定构件至原始位置时，拨动柄恢复活动状态。该结构通过锁定构件卡住拨动柄，即使有拉伸弹簧的弹力作用，拨动板也无法转动，从而使内花键套和外花键套稳定保持在分离状态，结构简单有效，在内花键套和外花键套需要较长时间处于分离状态时，无需手动把持拨动柄，节省人力。
13.作为进一步改进的结构形式，上述的内花键套的齿牙在分离状态下靠近外花键套的一端设有倒角，或者外花键套的齿牙在分离状态下靠近内花键套的一端设有倒角，或者内花键套的齿牙在分离状态下靠近外花键套的一端设有倒角，外花键套的齿牙在分离状态下靠近内花键套的一端也设有倒角。经过实际应用发现，本发明的手动离合装置在内花键套和外花键套由分离状态切换为花键配合状态时，内花键套的齿牙和外花键套的齿槽开始对位配合有一定的难度，通俗地讲就是内花键套和外花键套对咬时有一定的难度。所以本结构在内花键套的齿牙和外花键套的齿牙需要对咬的至少一端设置了倒角，这样可以使内花键套和外花键套在对咬时更加顺利的进入花键配合状态。
14.本发明还介绍一种联动式手动离合装置，包括至少两套上述带有横杆的手动离合装置，所有手动离合装置并排布置，且所有手动离合装置中的内花键套的轴心相互平行，所有手动离合装置中的拨板轴的轴心相互平行，每套手动离合装置中的横杆共同连接于两根相互平行的纵杆，每根纵杆和横杆均为转动连接。重视批量生产的工业领域中，经常需要多套相同或相类似的设备同时运转和停转，本方案即是将多套手动离合装置分别安装在多套相同或相类似的设备中，并用纵杆将这些手动离合装置连接起来，这样只要移动纵杆或某一横杆就可以带动所有横杆，从而使这些设备同时实现状态切换，极大地方便了切换操作。
15.作为进一步改进的结构形式，上述的联动式手动离合装置中的纵杆上或者箱体上活动连接有锁定构件，当内花键套和外花键套处于分离状态时，移动锁定构件卡住纵杆使纵杆处于固定状态，当恢复锁定构件至原始位置时，纵杆恢复活动状态。该结构通过锁定构件卡住纵杆，纵杆处于固定状态，则拨动柄无法转动，继而即使有拉伸弹簧的弹力作用，拨动板也无法转动，从而使内花键套和外花键套稳定保持在分离状态，结构简单有效，在内花键套和外花键套需要较长时间处于分离状态时，无需手动把持横杆或纵杆，节省人力。
16.本发明与现有技术相比主要具有如下有益效果：采用深沟球轴承，无需在内花键套上设置环周凹槽或环周凸缘等结构，简化结构，深沟球轴承作为标准件价格低廉，易于选购，耐磨性能好，具有缓冲调和作用，避免轴向力直接作用于内花键套上，运转过程中不易产生磨损，夹爪和标准件深沟球轴承配合，这样作为机构中薄弱环节的夹爪即使损坏，更换起来也更加方便；扳动横杆便可带动两个拨动柄，两个拨动柄在拨板轴的两端同步带动拨
板轴转动，便于施力且对拨板轴的施力更加平衡；内花键套和第一转轴采用花键式滑动配合，花键连接导向性好，内花键套在轴向滑动过程中不会产生径向转动，提高装置的可靠性和稳定性，降低因径向窜动而导致的拉伸弹簧及机构的受力方向改变而产生的阻力，使离合装置切换更加顺畅，操作更加便捷省力；联动式手动离合装置采用纵杆将多套手动离合装置中的横杆连接起来，只要移动纵杆或某一横杆就可以对所有手动离合装置进行状态切换，极大地方便了切换操作；利用锁定构件使拨动板无法转动，从而使内花键套和外花键套稳定保持在分离状态，结构简单有效，在内花键套和外花键套需要较长时间处于分离状态时，无需手动把持拨动柄，节省人力。
附图说明
17.图1为本发明实施例一处于分离状态下局部剖开后的立体结构示意图。
18.图2为本发明实施例一处于花键配合状态下的剖面结构示意图。
19.图3为本发明实施例一处于分离状态下的剖面结构示意图。
20.图4为本发明实施例一中的拨板轴、拨动板和夹爪在组装状态下的立体结构示意图。
21.图5为本发明实施例二的立体结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明做进一步说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
23.为了更简洁的说明本实施例，附图或说明中某些本领域技术人员公知的、但与本发明的主要内容不相关的零部件会有所省略。另外为便于表述，附图中某些零部件会有所省略、放大或缩小，但并不代表实际产品的尺寸或全部结构。
24.实施例一，如图1、图2和图3所示，一种手动离合装置，本实施例的手动离合装置布置在主动机构和从动机构之间，其中主动机构为齿轮箱（图中未示出），齿轮箱的输出轴11即主动机构的输出轴，从动机构为负载机构（图中未示出），负载机构的输入轴12即从动机构的输入轴。从传递扭矩的角度看，齿轮箱的输出轴11为主动轴，负载机构的输入轴12为从动轴，输出轴11和输入轴12同轴布置，本实施例的手动离合装置将输出轴11和输入轴12连接在一起或者断开连接，以传递扭矩和断开扭矩传递。
25.本实施例的手动离合装置包括箱体21、内花键套41、外花键套51、拉伸弹簧61。其中箱体21的两端可以分别固定在齿轮箱和负载机构的机体上。在其他实施例中，箱体21也可以固定在地基上。输出轴11和输入轴12分别从箱体21的两端伸入箱体21内，输出轴11的端面和输入轴12的端面之间有一定距离。输出轴11的端部处为外花键段，本实施例中的内花键套41外侧基本呈一级台阶轴状并形成平面台肩，内花键套41内侧设有同轴的小径内花键段和大径内花键段，小径内花键段和输出轴11的外花键段啮合，且内花键套41和输出轴11可以相对滑动，即内花键套41和输出轴11之间为花键式滑动配合。外花键套51固定套接在输入轴12外侧，外花键套51和输入轴12之间可以通过多种方式固定，例如热装紧密连接、焊接、键连接并螺钉锁紧等。内花键套41和外花键套51都布置在箱体21内，通过往复滑动内花键套41实现内花键套41的大径内花键段和外花键套51的分离和啮合，箱体21起到保护和
防护作用。
26.内花键套41外侧套接有深沟球轴承42和定位环43，内花键套41外侧还卡接了一个卡簧44。深沟球轴承42的内圈一侧抵在内花键套41的台肩上，深沟球轴承42的内圈另一侧抵着定位环43的一端，定位环43的另一端利用卡簧44卡挡住，这样深沟球轴承42的内圈就相对内花键套41轴向固定。
27.如图1和图4所示，箱体21上转动连接有拨板轴31，拨板轴31的轴心和内花键套41的轴心垂直，拨板轴31的两端外露于箱体21。拨板轴31上固定有拨动板32，拨动板32上设有通孔，通孔的轴心和拨板轴31的轴心平行。拨动板32上转动连接有夹爪33，夹爪33的一端为销轴，销轴穿过拨动板32的通孔后套接有小卡簧，以实现夹爪33和拨动板32相对转动且夹爪33不能脱离拨动板32，夹爪33的转动轴心和拨板轴31的轴心平行。夹爪33的另一端为两个夹臂，两个夹臂分别挡在深沟球轴承42的外圈的两侧。从结构和原理上分析，本实施例在进行状态切换时，夹爪33绕着拨板轴31的轴心沿着圆弧做平移运动，深沟球轴承42整体沿着输出轴11的轴心做直线移动，这样通常会导致深沟球轴承42的外圈产生一定的转动，夹爪33无法随着深沟球轴承42的外圈转动，所以夹爪33和深沟球轴承42的外圈会有一定的相对移动，但是夹爪33不脱离深沟球轴承42，即夹爪33的两个夹臂始终分别挡在深沟球轴承42的外圈的两侧，两个夹臂和深沟球轴承42的外圈之间可以采用间隙配合，这样既可以保证夹爪33移动时能够稳定有效地带动深沟球轴承42，又可以保证夹爪33和深沟球轴承42的外圈之间做一定的相对移动。在其他实施例中，也可以在两个夹臂和深沟球轴承42的外圈的两侧之间留有小的间隙。为了增加夹臂和深沟球轴承42的外圈侧面的接触面积，夹臂的端部设置成圆弧形，且该圆弧形的半径和深沟球轴承42的外圈内径相等或者接近。
28.再如图1、图2和图3所示，拨板轴31上固定连接有两个拨动柄34，两个拨动柄34分别固定连接在拨板轴31的两端处。拨动柄34可以通过多种方式固定连接在拨板轴31上，例如本实施例在拨板轴31的靠近端部处加工出扁位，扁位的旁边加工出外螺纹，拨动柄34的端部加工出开口槽，利用开口槽夹住扁位，并在外螺纹上配合连接螺母，锁紧螺母来夹紧拨动柄34，这样拨动柄34和拨板轴31就无法相对移动，扳动拨动柄34就可以带动拨板轴31转动。本实施例中的两个拨动柄34都通过这种方式固定连接在拨板轴31上。两个拨动柄34相互平行，两个拨动柄34还共同固定连接在同一横杆35上，例如焊接在横杆35上，横杆35的中心平行于拨板轴31的轴心。
29.拨动柄34和横杆35用于手动操作来转动拨板轴31，扳动拨动柄34或者横杆35，拨动柄34则带着拨板轴31绕着拨板轴31的轴心转动，拨板轴31转动则带着拨动板32绕着拨板轴31的轴心转动，拨动板32转动则带着夹爪33移动，夹爪33移动则带着深沟球轴承42轴向移动，深沟球轴承42轴向移动则带着内花键套41轴向移动，从而实现内花键套41和外花键套51的手动分离和啮合。本实施例中的两个拨动柄34共同固定连接在同一横杆35上，扳动横杆35便可带动两个拨动柄34，便于施力，两个拨动柄34在拨板轴31的两端同步带动拨板轴31转动，对拨板轴31的施力更加平衡。
30.箱体21上穿设有螺栓36，拉伸弹簧61的一端连接在螺栓36位于箱体21内的部分，拉伸弹簧61的另一端连接在拨动板32上，本实施例分别在螺栓36和拨动板32上设置小径过孔，以方便拉伸弹簧61的两端进行钩连组装。
31.拉伸弹簧61的伸缩状态设置和手动离合装置的分离啮合状态具有对应关系，当拉
伸弹簧61呈相对收缩状态时，内花键套41和外花键套51处于啮合状态，当拉伸弹簧61呈相对伸长状态时，内花键套41和外花键套51处于分离状态。内花键套41和外花键套51由啮合状态手动切换至分离状态时需要克服拉伸弹簧61的拉力。
32.本实施例在拨动柄34上设置有滑孔，滑孔内滑动连接有锁销37，锁销37形成一个锁定构件。滑动锁销37可以使锁销37外露于拨动柄34和缩入拨动柄34内，箱体21上设有锁孔，当内花键套41和外花键套51处于分离状态时，滑动锁销37使锁销37外露于拨动柄34并插入箱体21的锁孔中，从而利用锁销37卡住拨动柄34，拨动柄34被卡住后无法转动，即拨动柄34处于固定状态。滑动锁销37使锁销37缩入拨动柄34内，拨动柄34恢复活动状态，此时扳动拨动柄34可以带动内花键套41滑动进行状态切换。本实施例通过锁销37卡住拨动柄34，即使有拉伸弹簧61的弹力作用，拨动板32也无法转动，从而使内花键套41和外花键套51稳定保持在分离状态，结构简单有效，在内花键套41和外花键套51需要较长时间处于分离状态时，无需手动把持拨动柄34，节省人力。
33.另外，本实施例中的内花键套41的齿牙在分离状态下靠近外花键套51的一端设有倒角，外花键套51的齿牙在分离状态下靠近内花键套41的一端也设有倒角，通俗地讲就是在内花键套41的齿牙和外花键套51的齿牙需要相互对咬的一端分别设置了倒角，这样可以使内花键套41和外花键套51在对咬时能够更加顺利的进入花键配合状态。
34.本实施例中的内花键套41在输出轴11上往复滑动，同时需要周向转动并传递扭矩，所以采用花键式滑动配合，花键连接导向性好，内花键套41在轴向滑动过程中不会产生径向转动，提高装置的可靠性和稳定性，降低因径向窜动而导致的拉伸弹簧61及机构的受力方向改变而产生的阻力，使离合装置切换更加顺畅，操作更加便捷省力。深沟球轴承42可以承受径向载荷和轴向载荷，具有自动调心功能，即便承受轴向载荷使轴承外圈和轴承内圈产生一定的轴向错位仍能正常工作，在轴向载荷消失之后，轴承外圈和轴承内圈会自动恢复到原始位置。本实施例通过夹爪33带动深沟球轴承42的外圈，必然会对深沟球轴承42产生一定的轴向力，利用深沟球轴承42的自身特性可以进行很好地调和。在内花键套41和外花键套51由分离状态切换到花键配合状态时，本实施例中的拉伸弹簧61可以起到助力作用，在内花键套41和外花键套51处于花键配合状态时，拉伸弹簧61可以防止内花键套41轴向移动，起到保持啮合的作用。
35.本实施例采用深沟球轴承42，无需在内花键套41上设置用于和拨叉配合的环周凹槽或环周凸缘等结构，简化结构，深沟球轴承42作为标准件价格低廉，易于选购，耐磨性能好，具有缓冲调和作用，避免轴向力直接作用于内花键套41上，运转过程中不易产生磨损，夹爪33和标准件深沟球轴承42配合，这样作为机构中薄弱环节的夹爪33即使损坏，更换起来也更加方便。
36.实施例二，如图5和图1所示，本实施例是利用实施例一组成一种联动式手动离合装置。本实施例包括两套实施例一的手动离合装置，两套手动离合装置并排布置，且两套手动离合装置中的内花键套41的轴心相互平行，两套手动离合装置中的拨板轴31的轴心相互平行，每套手动离合装置中的横杆35共同连接于两根相互平行的纵杆71，每根纵杆71和横杆35均为转动连接，且横杆35的中心和纵杆71的中心垂直。本实施例用纵杆71将两套手动离合装置连接起来，这样只要移动任一根纵杆71或横杆35就可以带动所有横杆35，从而使两套手动离合装置同时实现状态切换，极大地方便了切换操作。
37.另外，为了便于锁定操作，本实施例取消了拨动柄34上的滑孔，并在纵杆71上设置滑孔，纵杆71的滑孔内滑动连接有联控锁销72，在临近的箱体21上设置锁孔，当内花键套41和外花键套51处于分离状态时，滑动联控锁销72使联控锁销72外露于纵杆71并插入箱体21的锁孔中，从而利用联控锁销72卡住纵杆71，纵杆71被卡住后无法移动，即纵杆71处于固定状态，则拨动柄34无法转动。滑动联控锁销72使联控锁销72缩入纵杆71内，纵杆71则恢复活动状态，此时移动纵杆71可以带动内花键套41滑动进行状态切换。本实施例通过联控锁销72卡住纵杆71，即使有拉伸弹簧61的弹力作用，纵杆71也无法移动，继而使拨动板32无法转动，从而使内花键套41和外花键套51稳定保持在分离状态，结构简单有效，在内花键套41和外花键套51需要较长时间处于分离状态时，无需手动把持横杆35或纵杆71，节省人力。
38.重视批量生产的工业领域中，经常需要多套相同或相类似的设备同时运转和停转，本实施例即是将多套手动离合装置分别安装在多套相同或相类似的设备中，并用纵杆将这些手动离合装置连接起来，从而使这些设备同时实现状态切换。此外，在一些特殊情况下，多套手动离合装置中的某一套手动离合装置可能不需要进行状态切换，而是需要一直保持连接传动状态，或者在一定时间内保持连接传动状态，但是需要保留横杆、箱体、拨板轴等结构，以保持纵杆连接的连贯性，拆除外花键套、内花键套以及套接于其上的深沟球轴承、定位环、卡簧等，并用联轴器直接将主动机构的输出轴和从动机构的输入轴直接传动连接。简单讲就是融入模块化设计思路，用联轴器取代手动离合装置中的啮合分离构件，提高手动离合装置的适应性。
39.以上仅为本发明的两个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用本发明的设计构思对本发明做出的非实质性修改，均落入本发明的保护范围之内。