一种双驱减速离合器的开发设计

一种双驱减速离合器的开发设计

濮玲华

无锡小天鹅电器股份有限公司

214000

摘要：随着国内经济的发展，波轮洗衣机市场发展面临巨大机遇和挑战。在市场竞争方面，波轮洗衣机企业数量越来越多，市场正面临着供给与需求的不对称，波轮洗衣机行业有进一步洗牌的强烈要求，但是在一些波轮洗衣机细分市场仍有较大的发展空间，新品类亮点技术将成为核心竞争力，其中离合器是新品类波轮洗衣机的关键核心点。本文详细的介绍了一种新开发的双驱减速离合器的开发设计、工作原理以及与普通双驱离合器的对比、不足与缺陷的解决。

关键词：双驱减速离合器；方案结构；工作原理；不足与缺陷；解决问题

引言：洗衣机作为普及率极高的家电之一，已经逐步从普及期开始步入更新换代期，人们已不满足于现有洗衣机的常规洗涤形式，对衣物的洗涤洁净度要求越来越高。其中减速离合器是全自动波轮洗衣机的关键部件，其技术亮点直接决定波轮洗衣机在市场上的竞争力。现有市面上的双驱减速离合器存在很多不足与缺陷，以及技术壁垒，现新开发了一款双驱离合器来解决现有的问题。以下就是此离合器的详细介绍，以及解决常规双驱离合器存在的问题。

一、常规双驱减速离合器

1、常规双驱减速离合器的结构

现有双向驱动的减速离合器减速机构与普通离合器减速机构相同，内部只有一个行星齿轮组件，制动装置与现有普通的结构一致。改变了离合结构、壳体内单向轴承以及牵引器行程模式，离合结构由原先的单棘轮、单棘爪改为双棘轮、双棘爪；壳体内的轴承由单向轴承改为普通的双向轴承；牵引器由原先的单行程改为双行程。

2、常规双驱减速离合器的工作原理

洗涤时，牵引器启动第一行程，刹车盘被刹车带初步松开，双棘爪不离开双棘轮，电机双向转动，带动洗涤轴双向转动并带动波轮双向转动，由于刹车盘未被制动，而受波轮旋转时的水流反作用使得脱水轴相应反向旋转，脱水轴带动脱水桶相应反向转动，从而形成对搓现象。

脱水时，牵引器启动第二行程，刹车盘完全被刹车带松开，双棘轮离开双棘轮，抱簧抱紧离合轴和离合套，电机旋转，带动传动轴、离合套和离合轴一起同向高速转动，最终带动波轮和脱水轴同向高速转动实现脱水[1]。

3、常规双驱减速离合器的不足与缺陷

（1）波轮和脱水桶的双向旋转是由于波轮旋转时的水流反作用而使得脱水轴相应反向旋转，并不是动力驱动导致的双向转动。并且其相对转角很小，且受衣物的阻力变化，脱水轴的转速及摆幅随时变化，是不稳定的，并不能达到理想的洗涤效果。    

（2）此结构刹车带和双棘爪的操纵机构是联动的，洗涤时，双棘爪不允许离开棘轮，所以刹车带仅为初步松开，如果分离不彻底，会导致刹车带与刹车盘的相对摩擦与磨损，因此这次提高了对刹车带的整形及调整要求，以及操纵机构的精准性。

（3）此结构必须要配有双棘轮、双棘爪这套离合操作机构以及双行程牵引器才能实现双向洗涤与脱水转换作用，本身结构不具备自动离合转换功能，使得其电控系统以及离合操纵系统均较复杂，增大了零部件的磨损、制动杆的开启作用力，以及精准离合转换的难度[2]。

剖视图三维图

二、新型双驱减速离合器

1、新型双驱减速离合器方案附图

2、新型双驱减速离合器的结构描述

此双向驱动减速离合器的减速机构是由传动轴1、离合轴2、主行星齿轮组件、副行星齿轮组件、刹车盘8、中心齿轮14、脱水轴15、衬套16、洗涤轴17、滚动轴承18组成。 

此减速离合器还设有洗涤时将刹车盘8制动以使得洗涤轴17与脱水轴15互为相反方向且同速或不同速的转动的制动装置（如刹车带、拨杆等制动组件机构），以及脱水时将刹车盘8与传动轴1和离合轴2离合为一整体结构的以使得刹车盘8、传动轴1、离合轴2、洗涤轴17与脱水轴15同速同向转动的离合装置（如抱簧棘轮、棘爪等离合组件机构）。

（1）减速机构

减速机构主要结构如下：离合轴2空套在传动轴1上，并同轴设置，传动轴1与离合轴2之间沿轴向两端各设置了一个粉末冶金衬套16用来支撑。传动轴的一端设有齿轮101与主行星齿轮5啮合。在离合轴2一端设有法兰盘201，法兰盘2外侧端面沿圆周设有均布的若干个圆销，此圆销与对应的主齿圈6外侧端面沿圆周设有均布的若干个圆销孔匹配。主盖板7的内圆设有内齿轮701，中心齿轮14是双联齿轮，主盖板7的内齿轮701与中心齿轮14外圆上设置的第一外齿轮141啮合，中心齿轮14上的第二外齿轮142与副行星齿轮10啮合。主齿圈6的另一外侧端面沿圆周设有均布的若干个锁销，此锁销与副行星架9外侧端部沿圆周设置的均布若干个锁销槽配合形成为一体。副齿圈12一端内圆设有内花键121，内花键121与脱水轴15上设置的外花键151啮合。脱水轴15空套在洗涤轴17上，并同轴设置，脱水轴15与洗涤轴17之间沿轴向两端各设置了一个粉末冶金衬套16用来支撑。洗涤轴17的一端外圆设置了外花键171，与中心齿轮14的内圆上设置的内花键143啮合。刹车盘8大端通过滚铆工艺与离合轴2的法兰盘201端部铆扣为一体，刹车盘的小端内圆沿轴向设有用于支撑脱水轴15的滚动轴承18。轴承18与衬套16的设置都是为了使轴具有可靠的支撑和相互间的润滑。其中主行星齿轮组件、副行星齿轮组件和中心齿轮14都设置在刹车盘8的内腔。具体见图一。

（2）主行星齿轮组件

主行星齿轮组件是由四个主行星齿轮5、主行星架3、四根主行星齿轮轴4、主齿圈6以及主盖板7组成。主要结构如下：四个主行星齿轮5围绕传动轴齿轮101圆周均布分布，主行星齿轮轴4用于支撑主行星齿轮5。主盖板7与主行星架3相对应侧面均设有圆周均布分布的四个带中心孔槽圆柱凸台，此带中心孔槽圆柱凸台用于安装主行星齿轮轴4。主行星架3相对主盖板7的一侧设有四个圆周均布分布的异形支撑柱，支撑柱端面上设有内孔或凸台，从而抵接盖板7，使主行星架3与主盖板7之间具有四个安装行星齿轮的空间。主行星架3与主盖板7可通过行星架3上的异形支撑柱上的内孔用螺钉连接或者凸台铆接工艺等制成一个独立的部件。主齿圈6内圆设有内齿轮601与四个主行星齿轮5啮合。主盖板7内圆设有内齿轮701与中心齿轮14的第一外齿轮141啮合。具体见图二。

（3）副行星齿轮组件

副行星齿轮组件是由四个副行星齿轮10、副盖板13、副行星齿轮轴11、副齿圈12以及副行星架9组成。主要结构如下：四个副行星齿轮10围绕中心齿轮14圆周均布分布，副行星齿轮轴11用于支撑副行星齿轮10。副行星架9与副盖板13相对应侧面均设有圆周均布分布的四个带中心孔槽圆柱凸台，此带中心孔槽圆柱凸台用于安装副行星齿轮轴11。副行星架9相对副盖板13的一侧设有四个圆周均布分布的异形支撑柱，支撑柱端面上设有内孔或凸台，从而抵接盖板13，使副行星架9与副盖板13之间具有四个安装行星齿轮的空间。副行星架9与副盖板13可通过行星架上的异形支撑柱上的内孔用螺钉连接或者凸台铆接工艺等制成一个独立的部件。副行星架9外侧端部沿圆周设有均布的若干个锁销槽，与主齿圈6外侧端面沿圆周设有均布的若干个锁销相嵌配合形成一体。副齿圈12一端内圆设有内齿轮122，与四个副行星齿轮10啮合，另一端内圆设有内花键121，与脱水轴15上设置的外花键151啮合。具体见图三。

3、新型双驱减速离合器的工作原理

（1）洗涤状态

在洗涤工作时，刹车盘8被现有技术中的制动装置制动，如刹车带、拨杆等制动组件机构。刹车盘8与离合轴2滚铆为一体，离合轴2与主齿圈6通过圆销锁为一体，主齿圈6与副行星架9通过锁销锁为一体，副行星架9与副盖板13通过螺钉或凸台铆接为一体，因此刹车盘8、离合轴2、主齿圈6、副行星架9与副盖板13都被制动。电机转动通过传动轴1把动力传递给主行星齿轮5，四个主行星齿轮5再驱动主行星架3与主盖板7转动，主盖板7的内齿轮701驱动中心齿轮14转动，中心齿轮14的内花键143一方面驱动洗涤轴17转动，洗涤轴17驱动洗衣机波轮转动。同时另一方面中心齿轮外齿轮142驱动副行星齿轮10反向转动，四个副行星齿轮10从而驱动副齿圈12反向转动，副齿圈12一侧的内花键121最终驱动脱水轴15反向转动，脱水轴15驱动洗衣机脱水桶转动。从而实现了洗涤过程中波轮与脱水桶互为相反方向且同速或不同速的转动。

（2）脱水状态

在脱水工作时，刹车盘8被制动装置完全松开，离合轴2与传动轴1通过现有技术的离合装置相联锁死，如抱簧棘轮、棘爪等离合组件机构，使本减速机构所有部件自动结合为一个整体。电机按需单方向连续旋转，带动洗涤轴17和脱水轴15同速同向转动，进而使得波轮与脱水桶一起同速同向转动，完成脱水动作。

三、新型双驱减速离合器所能解决的问题

1、此双向驱动的减速离合器是真正意义上的通过电机动力驱动波轮与脱水桶的互为相反方向的转动，相对转角根据电机正反向时间而定，转速及摆幅稳定，能达到理想的洗涤效果，最终实现高洗净度。

2、同样实现双向转动的效果，此结构的制动装置、离合装置和牵引器与普通离合器的一致，制动装置就是常规的刹车带、拨杆组件机构，离合装置为单棘轮、单棘爪组件机构，牵引器为普通的单行程牵引器[3]。技术成熟稳定且价格便宜，不存在分离不彻底导致的刹车带与刹车盘的磨损，以及刹车带整形与离合操纵机构的高精度要求。也不存在因电控系统和离合操纵机构的复杂造成零部件之间的磨损、制动杆的开启力的增大和精准离合转换的高难度。

结束语：总而言之，随着人们生活质量的不断提高和经济的快速发展，现代人对洗衣机已不是单单的洗衣需求，而是提出了更高的要求，比如洗净度、健康、节能、品种多样化等等。波轮洗衣机的减速离合器结构直接影响波轮洗衣机的整体结构以及功能的多样化，开发新品类的离合器直接决定着波轮洗衣机的市场竞争力。本文涉及的新型双驱减速离合器，希望能为今后相关的新品类波轮洗衣机的亮点技术的创新提供一定的参考与帮助。

参考文献：

[1]任强军，叶芳芳.一种多功能波轮式全自动洗衣机与离合器[J].设计与研发，2015(9):17-20.

[2]刘军，薛华林.洗衣机全自动减速离合器[P].中国专利:03239381.4，2004-12-08.

[3]刘军，薛华林.洗衣机全自动减速离合器[P].中国专利:02116376.6，2004-7-21.