CN102022448B - 具有弹性元件的摩擦片式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有弹性元件的摩擦片式离合器，具有由围绕着旋转轴线能够旋转的外摩擦片支架承载的外摩擦片和由围绕着所述旋转轴线能够旋转的内摩擦片支架承载的内摩擦片，其中所述外摩擦片和所述内摩擦片形成了具有内半径和外半径的环形的摩擦片组，并且所述摩擦片式离合器还具有能轴向运动的用于操作所述摩擦片组的执行器，其中所述执行器在操作时作用在所述摩擦片组的关于所述旋转轴线位于中间的半径区域内，并且其中所述摩擦片组包括弹性元件。

Description

具有弹性元件的摩擦片式离合器

技术领域

本发明涉及一种车辆传动系中的摩擦片式离合器。这样的摩擦片式离合器是众所周知的。该摩擦片式离合器通常由具有齿形轮廓的外摩擦片支架和具有齿形轮廓的内摩擦片支架构成，外摩擦片不可相对旋转地并且能够轴向移动地布置在外摩擦片支架上，内摩擦片不可相对旋转地并且能够轴向移动地布置在内摩擦片支架上。外摩擦片和内摩擦片交替地布置并且形成摩擦片组。为了传递扭矩，由执行器压缩摩擦片组，由此将摩擦片置于摩擦啮合之中。所述摩擦片可以构造成钢片和带有垫片的摩擦片，其中在操作时总是摩擦片的具有垫片的一侧与相邻的没有垫片的摩擦片进行摩擦啮合。

背景技术

执行器例如可以构造成液压操作的活塞。如果这种摩擦片式离合器用作起动离合器，那么尤其在低扭矩范围内开始扭矩传递时，离合器的扭矩传递性能对于扭矩波动非常敏感，该扭矩波动在滑动的离合器的转速随着其激励而碰到传动系的固有频率时在此超比例地强烈起作用。例如，各个摩擦片的厚度的波动会引起离合器的所传递的扭矩的扭矩波动，所述扭矩波动会传递到后面的整个传动系并且会导致起动时车辆的急冲或者震动。

由DE 102 55 537公开了在摩擦片组的内部布置弹性弹跳的盘。此外，由DE 195 30 443公开了在活塞和摩擦片组之间布置盘簧。此外，由EP 1 577 575公开了如此构造摩擦片组的端部摩擦片，从而在高压力时实现尽可能均匀的压力分布。

尤其总是在例如起动时两个离合器侧以不同的转速旋转时并且压力由于各个摩擦片的厚度波动而波动时，出现所传递的扭矩的扭矩波动。总是在一个摩擦片中的突起部分通过另一个以不同转速旋转的摩擦片中的突起部分时，或者在活塞或者摩擦片组的对置的支撑件具有倾斜位置并且一个摩擦片中的突起部分通过由活塞或者说对置的支撑位置确定的狭窄位置时，所述扭矩提高。摩擦片组中已知的弹跳的元件用于将弹性置于摩擦片组中，所述弹跳的元件能够缓冲由于各个摩擦片的厚度波动引起的扭矩不均匀性。

然而，已知的解决方案中的缺点是，弹跳的元件仅仅抵靠在相邻的摩擦片的边缘区域中并且由此将不均匀的压力分布引入摩擦片组中。该不均匀性虽然在传递较小的扭矩时例如滚动时还不是紧要的，但是也不可忽视。为了在压力较大时优化压力分布，将弹跳的元件设计得如此薄弱，从而在压力较大时弹性元件平坦地压在相邻的摩擦片上。在借助于执行器操作摩擦片组时，作用到与弹性元件相邻的摩擦片上的力作用半径逐渐地从边缘区域移动到摩擦片组的径向中间。

发明内容

本发明的任务是提出一种摩擦片式离合器，该摩擦片式离合器从所描述的现有技术出发具有改善的力导入并且由此具有改善的压力分布。

该任务通过权利要求1的特征得到解决。

按本发明如此构造所述弹性元件，从而在操作摩擦片组时将弹性元件在摩擦片组的对置于第一边缘区域的第二边缘区域上抵靠在相邻的摩擦片上，并且在中间的半径区域中所述弹性元件没有抵靠在相邻的摩擦片上。如果弹性元件以其第一边缘区域在径向外部抵靠在相邻的摩擦片上，那么在操作时所述第二边缘区域、也就是径向内部的区域抵靠，而径向中间的区域没有抵靠。如果弹性元件以其第一边缘区域在径向内部抵靠在相邻的摩擦片上，那么在操作时所述第二边缘区域、也就是径向外部的区域抵靠，而径向中间的区域没有抵靠。

在此有利的是，所述弹性元件在操作摩擦片式离合器时没有从抵靠的第一边缘区域出发连续地通过中间一直到对置的边缘区域都抵靠在相邻的摩擦片上，而是在操作摩擦片式离合器时首先将第二边缘区域抵靠在相邻的摩擦片上，其中在中间的半径区域中所述弹性元件没有抵靠在相邻的摩擦片上。在现有技术中只有在弹性元件完全抵靠在相邻的摩擦片上并且由此只有在弹性元件的弹簧行程的终点时才实现第二边缘区域上的力导入，而在本发明中已经非常提前地并且由此还在弹性元件的弹跳区域内实现第二边缘区域上的力导入。由此，作用到与弹性元件相邻的摩擦片上的中间的力作用半径没有连续地朝摩擦片组的径向中间移动并且只有在弹性元件的弹簧行程的终点时才基本达到执行器的力作用半径。根据本发明，中间的力作用半径已经在弹性元件抵靠在相邻的摩擦片的第二边缘区域上时达到了并且在剩余的弹簧行程上基本上保持恒定。

在此，弹性元件的特别有利的设计方案提出，力作用半径在弹性元件的弹跳区域内的变化具有突变，相反，力在弹跳区域中的变化基本上呈线性变化。在此有利的是，通过线性的力变化能够有利地调节摩擦片式离合器。此外，当弹性元件几乎平坦地抵靠时，实现了力变化从弹跳区域到非弹跳区域中的平缓过渡。

本发明的有利的改进方案提出，将弹性元件构造成外摩擦片并且以齿形轮廓承载在外摩擦片支架中。由此确保径向引导所述弹性元件，并且此外，弹性元件不会再相对于相邻的摩擦片进行扭转。在此前提是，不仅弹性元件而且相邻的摩擦片都构造成外摩擦片或者内摩擦片。

优选如此构造所述弹性元件，使得该弹性元件具有第一区域和与之轴向成阶梯形的第二区域，其中第一区域在没有操作摩擦片式离合器时抵靠在相邻的摩擦片上，并且第一区域与第二区域的比例在1/7和3/7之间。按本发明，所述第一区域对应于抵靠的第一边缘区域，相反所述第二边缘区域仅仅形成了第二区域的一部分。在弹性元件作为外摩擦片的优选的设计方案中，如此确定所述第一和第二区域，使得第一和第二区域合并地形成弹性元件的整个径向延伸部分，并且由此所述齿形区域要么配属于第一区域要么配属于第二区域。因为所述齿形区域在外摩擦片的情况下是径向外部的边缘区域，所以通过该边缘区域在抵靠在相邻的外摩擦片的齿形区域上时传递扭矩。第一与第二区域的按本发明的比例确保了在起动时操作摩擦片式离合器时所传递的比最大可传递的扭矩小得多的扭矩使得弹性元件的第一和第二边缘区域的抵靠在相邻的摩擦片上的面积基本上一样大。

本发明的另一优选的改进方案提出，轴向的阶梯相当于第一区域的材料厚度的10％和90％之间、优选10％和50％之间。在此有利的是，所述阶梯能够冲压在优选由钢板制成的外摩擦片中，并且第一区域没有以大于该区域中轴向材料厚度的程度与第二区域轴向错开。此外，阶梯的由制造引起的公差可以比盘簧中的更好掌控。优选弹性元件的第二区域处于与第一区域平行的以轴向阶梯错开的平面内。然而也可以有利地作为阶梯的补充，使得第二区域与第一区域之间还具有一个角度，该角度优选在1°和10°之间，最优选地在1°和5°之间，使得第二区域朝相邻的摩擦片倾斜，并且由此该第二边缘区域以比轴向阶梯的阶梯高度更大的程度与相邻的摩擦片隔开。在组合弹性元件的阶梯与盘形时有利的是，在制造时不仅能够通过阶梯而且能够通过盘形来调节和优化所述元件的弹性。

所述第一和第二区域的轴向材料厚度优选一样大，从而所述弹性元件可以由平坦的盘制成。然而也可以按本发明进行设置，即第一区域的材料厚度比后缩的第二区域厚所述轴向阶梯。

弹性元件在摩擦片组中的优选的布置提出，所述弹性元件布置在执行器和相邻的第一外摩擦片之间。

在此有利的是，减小摩擦片组的轴向的震动能力。由执行器传递到摩擦片组上的轴向震动由布置在执行器和摩擦片组之间的弹性元件进行缓和。由此，不仅滤去了由摩擦片的厚度波动引起的扭矩波动，而且滤去了由执行器的轴向震动或者压力波动引起的扭矩波动。摩擦片组的质量支撑在对置的固定的轴向止挡上，并且由此从有震动能力的系统中脱耦。

如果相反，摩擦片组直接抵靠在执行器上并且弹性元件布置在摩擦片组的对置的端部上，那么虽然滤去了由摩擦片的厚度波动引起的扭矩波动，但是摩擦片组的质量是有震动能力的系统，该系统会被执行器的轴向震动所激励。

所述执行器的特别优选的设计方案提出，该执行器以球形的接触面作用到弹性元件的中间的半径区域上。在此有利的是，该执行器作用到弹性元件的在第一和第二边缘区域抵靠时还没有抵靠在相邻的摩擦片上的区域上，并且由此还是弹跳地作用。

因为在操作摩擦片式离合器时所述弹性元件按本发明围绕执行器的接触点做倾翻运动，所以球形的接触面使得弹性元件的接触点能够在执行器上滚动，而不会通过边缘倾翻。所述执行器优选以端面作用在弹性的摩擦片上，该摩擦片沿其径向延伸方向大致相应于摩擦片的材料厚度。在此，所述执行器的端面是倒圆的或者顶蓬状的。

本发明的替代方案或者补充方案提出，所述弹性元件在摩擦片组的沿轴向反向于执行器的一侧布置在摩擦片组的最后的外摩擦片和轴向支撑弹性元件的轴向止挡之间。优选所述轴向止挡作用到弹性元件的中间的半径区域上。在此，如弹性元件在执行器侧的布置一样，所述力导入半径或者说力支撑半径处于中间的半径区域中，该半径区域在第一和第二边缘区域抵靠时还与相邻的摩擦片隔开，并且由此还弹跳地作用。

附图说明

下面借助于附图示出本发明。

其中：

图1是在非操作状态下的按本发明的第一摩擦片式离合器，

图2是在操作状态下的按本发明的第一摩擦片式离合器，

图3是在额定压力下的按本发明的第一摩擦片式离合器，

图4是具有两个按本发明的摩擦片式离合器的双离合器装置，

图5是作为替代方案的双离合器装置，

图6是在非操作状态下的按本发明的第二摩擦片式离合器，

图7是在操作状态下的按本发明的第二摩擦片式离合器，

图8上面是按现有技术的摩擦片式离合器的力作用半径的变化，

图8下面是按本发明的摩擦片式离合器的力作用半径的变化。

具体实施方式

在图1中示出了具有外摩擦片支架4的摩擦片式离合器2，该外摩擦片支架在内周面上具有齿形轮廓6，外摩擦片8不可相对旋转地却可轴向移动地布置在所述齿形轮廓6中。内摩擦片支架10在外周面上具有齿形轮廓12，内摩擦片14不可相对旋转地却可轴向移动地布置在所述齿形轮廓12中。在此，内摩擦片14构造成带有垫片的摩擦片，并且外摩擦片8构造成钢片。然而也可以考虑颠倒垫片摩擦片和钢片。执行器构造成可轴向移动的活塞。摩擦片组通过卡圈18形式的轴向保险装置得到轴向支撑，该卡圈保持在外摩擦片支架4的槽中。支撑在卡圈上的端部摩擦片构造得比其它外摩擦片更厚，从而避免弯曲。在执行器16和第一外摩擦片20之间布置了弹性元件22。该轴向弹性元件22如外摩擦片一样保持在外摩擦片支架4的齿形轮廓6中。为此，所述弹性元件22在外周上具有相对应的齿形轮廓。

弹性元件22仅仅在径向外部的边缘区域中抵靠在相邻的外摩擦片20上。所述执行器以球形的端面24抵靠在弹性元件22的中间的半径区域中。所述弹性元件22具有轴向阶梯26，该轴向阶梯界限了抵靠的第一边缘区域28。该阶梯将对应于第一边缘区域28的第一区域与相对于第一区域28设置的第二区域30分开。

在图2中示出了在操作状态下的图1的摩擦片式离合器。在此，操作状态对应于大约在20Nm到50Nm范围内的并且在起动时经过的扭矩传递量。弹性元件22通过执行器16克服其弹力挤压到相邻的摩擦片20上，使得径向内部的第二边缘区域32抵靠在摩擦片20上。现在，弹性元件22不仅在径向外部的区域中、也就是第一边缘区域28中，而且在径向内部的区域中、也就是第二边缘区域32中抵靠在相邻的摩擦片20上。弹性元件22的由执行器16作用的中间的半径区域没有抵靠在相邻的摩擦片20上，并且由此还能够相对于执行器的接触点弹跳。

在图3中示出了与图1和2相同的摩擦片式离合器，然而是在执行器16的额定压力下。抵靠在相邻的摩擦片20上的第二边缘区域32朝径向外部强烈变大，相反所述第一边缘区域28基本上保持恒定。在阶梯26的范围内，弹性元件22还一直没有抵靠在相邻的摩擦片20上。

在图4中示出了具有两个摩擦片式离合器2、102的湿运行的双离合器装置。径向内部的摩擦片式离合器2对应于图1到3的摩擦片式离合器。所述执行器26、126构造成液压操作的活塞。径向外部的摩擦片式离合器的轴向止挡118构造成推杆60中的环绕的凹处，该推杆与外摩擦片支架104进行焊接。

通过推杆60将扭矩从驱动单元传递到两个摩擦片式离合器102、2。

弹性元件122在摩擦片组的反向于活塞126的一侧上布置在轴向支撑件118和摩擦片组的最后的摩擦片之间。在此，该轴向支撑件118作用到弹性元件的中间的半径区域中，该半径区域在操作时首先没有抵靠在最后的摩擦片上。

除了弹性元件222之外，图5的双离合器装置相应于图4的双离合器装置。在此，弹性元件222同样构造成外摩擦片，然而抵靠的第一边缘区域28构造在径向内部，并且轴向错开的与相邻的摩擦片轴向隔开的第二区域径向向外延伸到齿形区域中。弹性元件222的工作方式与弹性元件22的工作方式一样，只是颠倒了而已。在操作摩擦片式离合器2时，将径向外部的边缘区域抵靠在相邻的摩擦片上。

图6示出了在非操作状态下的作为替代方案的摩擦片式离合器，该摩擦片式离合器除了弹性元件22之外还具有第二弹性元件322。该弹性元件322以径向内部的第一边缘区域328抵靠在最后的外摩擦片320上。与在整个径向延伸上基本上具有相同的材料厚度的弹性元件22相反，所述弹性元件322在第一边缘区域328中的材料厚度更厚。在非操作状态下，弹性元件22在径向外部抵靠在相邻的摩擦片上并且弹性元件322在径向内部抵靠在相邻的摩擦片320上。

图7示出了在操作状态下的图6的摩擦片式离合器。弹性元件22、322克服其弹力向左偏转。由此，两个弹性元件22、322的不仅第一边缘区域而且第二边缘区域都抵靠在相邻的摩擦片上。可以理解，图6和7的摩擦片式离合器也可以省去弹性元件22并且仅仅装备有弹性元件322。

在图8中示出了按现有技术和按本发明的力作用半径关于弹性元件的弹簧行程的定性的变化的对比。

在图8上面示出了如US 4 371 066所示的弹性元件的力作用半径的变化。

在此，力作用半径理解为线性的替代力作用到与弹性元件相邻的摩擦片上的半径范围。弹性元件将执行器的操作力传递到相邻的摩擦片上，并且由此传递到整个摩擦片组上。如果弹性元件完全抵靠在相邻的摩擦片上，那么力作用半径就处于弹性元件的中间的半径区域中。因为现有技术的弹性元件的抵靠的区域连续地从径向外部朝径向内部增加，所以力作用半径相应地连续地从径向外部延伸到中间的半径区域。由此，在弹性元件的弹簧行程的终点才到达径向中间的区域。

在图8下面示出了图1到3的弹性元件的力作用半径的变化。

按本发明的弹性元件的力作用半径的变化没有关于弹性元件的弹簧行程缓慢地过渡到弹性元件的中间的半径区域，而是从径向外部的区域阶梯状地过渡到中间的区域。因此，这使得随着弹性元件的径向内部的区域抵靠在相邻的摩擦片上所述力作用半径直接跑到中间的区域，尽管还没有到达弹簧行程的终点。

在图8中，在横坐标上示出了弹性元件的弹簧行程，并且在纵坐标上示出了力作用半径。在此，r_A相应于弹性元件的外半径，并且r_I相应于内半径。用S_E表示弹性元件的弹簧行程的终点。

Claims (1)

1.摩擦片式离合器，具有由围绕着旋转轴线能够旋转的外摩擦片支架承载的外摩擦片和由围绕着所述旋转轴线能够旋转的内摩擦片支架承载的内摩擦片，其中所述外摩擦片和所述内摩擦片形成了具有内半径和外半径的环形的摩擦片组，所述摩擦片式离合器还具有能轴向运动的用于操作所述摩擦片组的执行器，

其中所述摩擦片组包括弹性元件，所述弹性元件具有径向内部边缘区域、径向外部边缘区域、以及两者之间的中间区域，所述执行器在操作状态下作用在所述弹性元件的中间区域上，所述弹性元件在摩擦片式离合器的非操作状态下仅仅在所述径向内部边缘区域和所述径向外部边缘区域中的一者上抵靠在其相邻的摩擦片上，

其特征在于，

构造所述弹性元件，从而在操作所述摩擦片组时，所述弹性元件首先在所述径向内部边缘区域和所述径向外部边缘区域中的另一者上抵靠在相邻的摩擦片上，并且所述弹性元件在所述中间区域内没有抵靠在相邻的摩擦片上。

2．按权利要求1所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述弹性元件构造成外摩擦片并且以齿形轮廓承载在外摩擦片支架中。

3．按权利要求1所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述弹性元件具有第一区域以及与之轴向成阶梯形的第二区域，其中所述第二区域在没有操作所述摩擦片式离合器时抵靠在相邻的摩擦片上，并且所述第一区域与所述第二区域的比例在1/7和3/7之间。

4．按权利要求3所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，将所述第一区域与所述第二区域分开的轴向阶梯相应于所述第一区域的材料厚度的10%和90%之间。

5．按权利要求2所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述弹性元件布置在所述执行器和相邻的第一外摩擦片之间。

6．按权利要求5所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述执行器以球形的接触面作用到所述弹性元件的中间区域上。

7．按权利要求2所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述弹性元件在所述摩擦片组的沿轴向反向于所述执行器的一侧布置在所述摩擦片组的最后的外摩擦片和轴向支撑所述弹性元件的轴向止挡之间。

8．按权利要求7所述的摩擦片式离合器，

其特征在于，所述轴向止挡作用到所述弹性元件的中间区域上。