CN101526109B - 离合片式自适应自动离合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离合片式自适应自动离合器，包括传动轴和箱体，传动轴与箱体转动配合，还包括设置在传动轴上的变速弹簧离合片式自适应离合器，本发明能使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行离合换挡变速，有利于车辆和机械动力设备高效节能，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用；本发明的变速器重量轻、结构紧凑、制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车或机械动力设备的离合器，特别涉及一种离合片式自适应自动离合器。
背景技术
离合器是机动车的主要构件，如果没有离合器，所有运动件将产生很大的惯性力矩，对传动系造成超过其承载能力的载荷，而使机件损坏。离合器可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。现有技术中，机动车通常所采用的离合器通常是摩擦片离合器和普通超越离合器，摩擦式离合器通过主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用来进行传动，通过主动部分和从动部分的分离而进行分离，操作者可以根据机动车行驶情况来自主将离合器分离或啮合，操作也比较简单。但是，这种离合器是通过摩擦进行传动，能量损失较大，丢失转数，并且，驾驶者根据经验进行操作，分离后采用换挡动作，由于离合器分离，切断驱动力后换挡，驾乘者会有明显的顿挫感，使机车运行不稳，降低安全性。普通超越离合器虽然在啮合传动时能量几乎没有损失，但是不能根据需要进行离合，更不能根据运动阻力和驱动力之间的关系来离合，并且，这种离合器结构复杂，造价高。现有的很多专利对以上两种离合器进行了不少的改进，但是对以上缺点都没有实质的消除。
因此，需要一种能够根据机车运行情况在不需要切断驱动力就能自适应自动离合的离合器，使机动车辆运行平稳，提高安全性和稳定性，并且结构紧凑简单，造价低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种离合片式自适应自动离合器，能根据行驶阻力检测驱动扭矩-转速以及行驶阻力-车速信号，使动力设备输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行离合变速，能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，车速变化稳缓；同时，本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于轮毂处安装。
本发明的离合片式自适应自动离合器，包括传动轴和箱体，所述传动轴与箱体转动配合，还包括设置在传动轴上的变速弹簧离合片式自适应离合器；
变速弹簧离合片式自适应离合器包括主动离合齿圈、至少一片主动摩擦片，从动传动套、与主动摩擦片构成摩擦副的从动摩擦片、传动轴和变速弹簧；
所述传动轴为外圆周上均布加工有至少一个螺旋凸轮槽的凸轮轴，螺旋凸轮槽的展开方向从左向右看与凸轮轴旋转方向相反；从动传动套圆周上均布加工有与螺旋凸轮槽数量相同的径向通孔，从动传动套间隙配合套在凸轮轴外圆周，柱销通过径向通孔插入凸轮轴的螺旋凸轮槽；主动离合齿圈套在从动传动套外圆周与其转动配合，主动离合齿圈和从动传动套端面分别加工有轴向花键槽，主动摩擦片通过外圆周加工的花键槽与主动离合齿圈相配合，从动摩擦片通过内圆周加工的花键槽与从动传动套相配合，主动摩擦片和从动摩擦片互相间隔交错安装，在变速弹簧作用下紧密贴合；
动力通过动力传递装置传至主动离合齿圈；从动传动套与其它挡位传动装置径向固定配合。
进一步，所述动力传递装置包括传动套和齿轮，所述传递装置的传动套套在凸轮轴外圆周与其转动配合，齿轮与传递装置的传动套相对固定配合，传递装置的传动套一侧端面与主动离合齿圈径向固定配合；
进一步，所述变速弹簧为蝶簧组；
进一步，所述主动离合齿圈右端部通过齿轮支撑套与从动传动套右侧花键外圆转动配合；
进一步，蝶簧组位于传递装置的传动套与凸轮轴之间形成的空腔内，右端面紧靠从动传动套左端面，左端面紧靠旋在凸轮轴上的定位螺母上；
进一步，所述螺旋凸轮槽为六个，六个螺旋凸轮槽在凸轮轴的圆周上均布，螺旋凸轮槽横截面为矩形；
进一步，所述齿轮与传递装置的传动套之间，从动传动套与其它挡位传动装置之间均通过花键啮合；
进一步，所述传递装置的传动套与主动离合齿圈分别设置有位置相对的柱销孔，二者之间通过径向传动柱销连接；
进一步，所述传递装置的传动套左端通过第一径向轴承与凸轮轴转动配合，右端与从动传动套外圆周之间通过第二径向轴承转动配合；所述凸轮轴通过第三径向轴承与箱体的端面配合；齿轮支撑套与从动传动套右侧花键外圆通过第四径向轴承转动配合。
本发明的有益效果是：本发明的离合片式自适应自动离合器能根据行驶阻力检测驱动扭矩-转速以及行驶阻力-车速信号，使动力装置输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行离合换挡变速，不但有利于车辆和机械动力设备高效节能，还能控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性；采用离合片式自适应两挡自动变速器，结构简单紧凑，体积小，节约制造成本；由于能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使动力装置负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性；本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于轮毂处安装，较适合电动自行车体积小轻便的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的轴向剖面结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图；
图3为图1沿B-B向剖视图；
图4为本发明凸轮轴结构示意图；
图5为图4沿C-C向剖视图；
图6为本发明主动离合齿圈结构示意图；
图7为本发明从动传动套结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的轴向剖面结构示意图，如图所示：本实施例的传动轴1工作时由左向右看逆时针旋转。
离合片式自适应自动离合器包括传动轴1和箱体16，传动轴1与箱体16转动配合，还包括设置在传动轴1上的变速弹簧离合片式自适应离合器；
变速弹簧离合片式自适应离合器包括主动离合齿圈11、六片主动摩擦片17，从动传动套13、六片与主动摩擦片构成摩擦副的从动摩擦片18、传动轴1和变速弹簧5；传动轴1通过第三径向轴承3与箱体16的端面2转动配合；变速弹簧5为蝶簧组。
传动轴1为外圆周上均布加工有六个横截面为矩形的螺旋凸轮槽1a的凸轮轴，螺旋凸轮槽1a的展开方向从左向右看与凸轮轴1旋转方向相反，也就是顺时针方向；从动传动套13圆周上均布加工有与螺旋凸轮槽1a六个径向通孔13a，从动传动套13间隙配合套在凸轮轴1外圆周，柱销14通过径向通孔13a插入凸轮轴1的螺旋凸轮槽1a；主动离合齿圈11套在从动传动套13外圆周通过第二径向轴承与其转动配合，主动离合齿圈11和从动传动套13端面分别加工有轴向花键槽，主动摩擦片17通过外圆周加工的花键槽与主动离合齿圈11相配合，从动摩擦片18通过内圆周加工的花键槽与从动传动套13相配合，主动摩擦片17和从动摩擦片18互相间隔交错安装，在变速弹簧5作用下紧密贴合；主动离合齿圈11右端部通过齿轮支撑套19与从动传动套13右侧花键外圆通过第四径向轴承20转动配合。
动力通过动力传递装置8传至主动离合齿圈11；从动传动套13与其它挡位传动装置12通过花键啮合径向固定配合。
动力传递装置8包括传动套7和齿轮6，传动套7左端通过第一径向轴承4与凸轮轴1转动配合，右端与从动传动套13外圆周之间通过第二径向轴承9转动配合；齿轮6与传动套7通过花键啮合相对固定配合，传动套7右端与主动离合齿圈11左端分别设置有位置相对的柱销孔，二者之间通过径向传动柱销10连接，达到径向固定配合的目的；动力通过齿轮6传入。
蝶簧组5位于传动套7与凸轮轴1之间形成的空腔内，右端面紧靠从动传动套13左端面，左端面紧靠旋在凸轮轴1上的定位螺母15上。
本实施例的动力传递路线：
动力设备→齿轮6→传动套7→主动离合齿圈11→主动摩擦片17→从动摩擦片18→从动传动套13→柱销14→凸轮轴1→输出。
本发明的阻力传递路线：
阻力→凸轮轴1→螺旋凸轮槽1a→柱销14→从动传动套13→从动摩擦片18→主动摩擦片17→主动离合齿圈11→传动套7→齿轮6→动力设备。
同时，阻力还经过下列路线：阻力→凸轮轴1→螺旋凸轮槽1a→柱销14→从动传动套13→压缩蝶簧组5。
本变速器在运行时，蝶簧组5使从动传动套13沿着凸轮轴1轴向向右直线运动，从动摩擦片18和主动摩擦片17紧密贴合，车辆正常行驶。
机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使凸轮轴1向与行进方向相反转动，螺旋凸轮槽1a迫使柱销14向左移动，带动从动传动套13向左移动，从动摩擦片18和主动摩擦片17分离，同步，动力由主动离合齿圈11传出，其它挡位啮合传动。
如果在阻力大或启动时，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力。与此同时，阻力通过从动传动套13压缩蝶簧组5，吸收运动阻力矩能量，为恢复正常行驶挡位传递动力蓄备势能。
行驶阻力减少时，当分力减少到小于变速蝶簧组5所产生的变速蝶簧自动变速机构中压力时，因被运动阻力压缩而产生蝶簧组5压力迅速释放推动下，完成从动摩擦片18和主动摩擦片17恢复紧密贴合状态，车辆正常行使。
行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动力的情况下实现离合变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗。
图2为图1沿A-A向剖视图，如图所示：凸轮轴1外圆周上均布加工有六个横截面为矩形的螺旋凸轮槽1a，从动传动套13圆周上均布加工有六个径向通孔13a，从动传动套13间隙配合套在凸轮轴1外圆周，柱销14通过径向通孔13a插入凸轮轴1的螺旋凸轮槽1a；主动离合齿圈11套在从动传动套13外圆周通过径向轴承9与其转动配合。
图3为图1沿B-B向剖视图，如图所示：从动传动套13间隙配合套在凸轮轴1外圆周，主动离合齿圈11和从动传动套13的右端面分别加工有轴向花键槽，主动摩擦片17通过外圆周加工的花键槽与主动离合齿圈11相配合，从动摩擦片18通过内圆周加工的花键槽与从动传动套13相配合，主动摩擦片17和从动摩擦片18互相间隔交错安装，构成摩擦副。
图4为本发明凸轮轴结构示意图，图5为图4沿C-C向剖视图，如图所示：传动轴1为外圆周上均布加工有六个横截面为矩形的螺旋凸轮槽1a的凸轮轴，螺旋凸轮槽1a的展开方向从左向右看与凸轮轴1旋转方向相反，为顺时针方向展开。
图6为本发明主动离合齿圈结构示意图，如图所示：结合图3，主动离合齿圈11右端面加工有与主动摩擦片17外圆周加工的花键槽相配合的轴向花键槽。
图7为本发明从动传动套结构示意图，如图所示：结合图3，从动传动套13圆周上均布加工有六个径向通孔13a，从动传动套13的右端面加工有与从动摩擦片18内圆周加工的花键槽相配合的轴向花键槽。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种离合片式自适应自动离合器，包括传动轴(1)和箱体(16)，所述传动轴(1)与箱体(16)转动配合，其特征在于：还包括设置在传动轴(1)上的变速弹簧离合片式自适应离合器；
变速弹簧离合片式自适应离合器包括主动离合齿圈(11)、至少一片主动摩擦片(17)、从动传动套(13)、与主动摩擦片构成摩擦副的从动摩擦片(18)、传动轴(1)和变速弹簧(5)；
所述传动轴(1)为外圆周上均布加工有至少一个螺旋凸轮槽(1a)的凸轮轴，螺旋凸轮槽(1a)的展开方向从左向右看与凸轮轴(1)旋转方向相反；从动传动套(13)圆周上均布加工有与螺旋凸轮槽(1a)数量相同的径向通孔(13a)，从动传动套(13)间隙配合套在凸轮轴(1)外圆周，柱销(35)通过径向通孔(13a)插入凸轮轴(1)的螺旋凸轮槽(1a)；主动离合齿圈(11)套在从动传动套(13)外圆周与其转动配合，主动离合齿圈(11)和从动传动套(13)端面分别加工有轴向花键槽，主动摩擦片(17)通过外圆周加工的花键槽与主动离合齿圈(11)相配合，从动摩擦片(18)通过内圆周加工的花键槽与从动传动套(13)相配合，主动摩擦片(17)和从动摩擦片(18)互相间隔交错安装，在变速弹簧(5)作用下紧密贴合；
动力通过动力传递装置(8)传至主动离合齿圈(11)；从动传动套(13)与其它挡位传动装置(12)径向固定配合。
2.根据权利要求1所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述动力传递装置(8)包括传动套(7)和齿轮(6)，所述传递装置(8)的传动套(7)套在凸轮轴(1)外圆周与其转动配合，齿轮(6)与传递装置(8)的传动套(7)相对固定配合，传递装置(8)的传动套(7)一侧端面与主动离合齿圈(11)径向固定配合。
3.根据权利要求2所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述变速弹簧(5)为蝶簧组。
4.根据权利要求3所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述主动离合齿圈(11)右端部通过齿轮支撑套(19)与从动传动套(13)右侧花键外圆转动配合。
5.根据权利要求4所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：蝶簧组(5)位于传递装置(8)的传动套(7)与凸轮轴(1)之间形成的空腔内，右端面紧靠从动传动套(13)左端面，蝶簧组(5)左端面紧靠旋在凸轮轴(1)上的定位螺母(15)上。
6.根据权利要求5所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述螺旋凸轮槽(1a)为六个，六个螺旋凸轮槽(1a)在凸轮轴(1)的圆周上均布，螺旋凸轮槽(1a)的横截面为矩形。
7.根据权利要求6所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述齿轮(6)与传递装置(8)的传动套(7)之间，从动传动套(13)与其它挡位传动装置(12)之间均通过花键啮合。
8.根据权利要求7所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述传递装置(8)的传动套(7)与主动离合齿圈(11)分别设置有位置相对的柱销孔，二者之间通过径向传动柱销(10)连接。
9.根据权利要求8所述的离合片式自适应自动离合器，其特征在于：所述传递装置(8)的传动套(7)左端通过第一径向轴承(4)与凸轮轴(1)转动配合，右端与从动传动套(13)外圆周之间通过第二径向轴承(9)转动配合；所述凸轮轴(1)通过第三径向轴承(3)与箱体(16)的端面(2)配合；齿轮支撑套(19)与从动传动套(13)右侧花键外圆通过第四径向轴承(20)转动配合。
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