CN109812512A - 一种农用复合式离合器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农用复合式离合器装置，包括：离合器输入轴，离合器输入轴与飞轮连接，飞轮与发动机的曲轴连接；离合器输出轴，离合器输出轴与的输入端连接；主动牙嵌盘，主动牙嵌盘与离合器输入轴连接；从动牙嵌盘，从动牙嵌盘滑动设置在离合器输出轴上，且与主动牙嵌盘相啮合；从动盘，从动盘设置在飞轮上；摩擦片，摩擦片与从动盘相对设置，摩擦片通过一连接装置与从动牙嵌盘固定连接；离合驱动机构，离合驱动机构用于驱动从动牙嵌盘相对于离合器输出轴滑动，以使主动牙嵌盘与从动牙嵌盘啮合或分开，并使摩擦片与从动盘接触或分离。该农用复合式离合器装置有效降低了采用大尺寸干式摩擦离合器时的温升、磨损等情况，不会出现打滑现象。

Description

一种农用复合式离合器装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体而言，涉及一种农用大功率拖拉机换档用复合式离合器装置。

背景技术

离合器在车辆发动机工作过程中，可随时将发动机和传动系统之间的动力进行分离和接合。农业机械因实际作业情况复杂，现农业机械大部分使用干式摩擦片离合器，因为其结构简单、维护方便。

农业机械作业不同于一般公路运输车辆，其行驶速度明显低于一般公路运输车辆片；同时，农业机械作业过程中，因农田地质、耕种管收的季节性差异大，其配套作业机具也不相同。传统的农业机械用干式摩擦片离合器因为需要传递大转矩而导致其外形尺寸较大，因工作强度大，大尺寸干式摩擦离合器在接合过程中出现容易发热、磨损等问题，甚至容易出现离合器打滑现象，导致动力不足，油耗增加，经济性低；离合器接合后仍然需要保持接合力才能保证扭矩稳定传递。

因此，有必要开发一种新型的农用机械用离合器装置，以克服传统的农业机械用干式摩擦片离合器摩擦片外形尺寸大，工作时容易出现发热、打滑等方面的不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种农用复合式离合器装置，以解决现有技术中的干式摩擦片离合器需要使用大尺寸摩擦片，工作时容易出现发热、打滑的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种农用复合式离合器装置，包括：离合器输入轴，离合器输入轴与飞轮连接，飞轮与发动机的曲轴连接；离合器输出轴，离合器输出轴与变速箱的输入端连接；主动牙嵌盘，主动牙嵌盘与离合器输入轴连接；从动牙嵌盘，从动牙嵌盘滑动设置在离合器输出轴上，且与主动牙嵌盘相啮合；从动盘，从动盘设置在飞轮上；摩擦片，摩擦片与从动盘相对设置，摩擦片通过一连接装置与从动牙嵌盘固定连接；离合驱动机构，离合驱动机构用于驱动从动牙嵌盘相对于离合器输出轴滑动，以使主动牙嵌盘与从动牙嵌盘啮合或分开，并使摩擦片与从动盘接触或分离。

进一步地，主动牙嵌盘和从动牙嵌盘上的齿均为梯形齿。

进一步地，连接装置包括一连接臂，连接臂的一端与从动牙嵌盘连接，连接臂的另一端安装一压盘，摩擦片安装在压盘上。

进一步地，离合驱动机构包括：膜片弹簧，膜片弹簧活动套设在离合器输出轴上，膜片弹簧与一离合器盖固定连接，离合器盖安装在飞轮上，膜片弹簧的外周与连接臂相连接；分离轴承，分离轴承活动套设在离合器输出轴上，且位于膜片弹簧的外侧；离合器拉杆，离合器拉杆的一端与分离轴承上的分离叉连接，离合器拉杆的另一端连接一离合器踏板，离合器拉杆用于驱动分离轴承相对于离合器输出轴滑动。

进一步地，还包括一紧急分离装置，紧急分离装置包括：限位装置，限位装置设置在离合器输出轴上，用于在从动牙嵌盘与限位装置接触时发出离合器紧急脱开信号；紧急分离驱动机构，紧急分离驱动机构与分离轴承上的另一个分离叉连接；可编程控制器，可编程控制器的输入端与限位装置连接，可编程控制器的输出端与紧急分离驱动机构连接，可编程控制器用于接收离合器紧急脱开信号，并根据离合器紧急脱开信号控制紧急分离驱动机构使离合器分离。

进一步地，紧急分离驱动机构包括一气源，气源通过管道连接一两位两通电磁换向阀，两位两通电磁换向阀通过管道与一气缸连接，可编程控制器的输出端与两位两通电磁换向阀连接，气缸的活塞杆与分离轴承上的分离叉连接，气缸中于靠近活塞杆的一侧设有一回位弹簧，气源与两位两通电磁换向阀连接的管道上安装一油水分离器和一气压表。

进一步地，离合器输出轴上沿其轴向设有一花键，从动牙嵌盘上开设有与花键相匹配的槽，从动牙嵌盘通过花键与离合器输出轴滑动连接。

应用本发明的技术方案，通过设置相互配合的从动盘和摩擦片以及相啮合的主动牙嵌盘和从动牙嵌盘，采用摩擦-牙嵌式复合装置，只需采用小尺寸的摩擦片结合主动牙嵌盘和从动牙嵌盘即可实现离合器输入轴和离合器输出轴的转速同步；而且，主动牙嵌盘和从动牙嵌盘啮合后，不需要较大的啮合力，牙嵌盘接合时冲击较小。本发明的农用复合式离合器装置有效降低了采用大尺寸干式摩擦离合器时的温升、磨损等情况，扭矩传递非常稳定，不会出现打滑现象，该农用复合式离合器装置可以很好地满足农用大功率拖拉机低高速扭矩传递需要。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的农用复合式离合器装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、离合器输入轴；20、离合器输出轴；21、花键；30、主动牙嵌盘；40、从动牙嵌盘；50、从动盘；60、摩擦片；70、连接装置；71、连接臂；72、压盘；80、离合驱动机构；81、膜片弹簧；82、分离轴承；83、离合器拉杆；84、离合器踏板；91、限位装置；92、紧急分离驱动机构；100、飞轮；110、发动机；120、变速箱；130、离合器盖；921、气源；922、两位两通电磁换向阀；923、气缸；924、回位弹簧；925、油水分离器；926、气压表；927、阻尼孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

一种本发明实施例的农用复合式离合器装置，该农用复合式离合器装置主要适用于农用大功率拖拉机，设置在发动机110与变速箱120之间用于换挡。该农用复合式离合器装置的结构示意图参见图1，由图可见，其主要包括离合器输入轴10、离合器输出轴20、主动牙嵌盘30、从动牙嵌盘40、从动盘50、摩擦片60和离合驱动机构80。其中，离合器输入轴10与一个飞轮100的后端固定连接，飞轮100与发动机110的曲轴后端连接，通过发动机110的曲轴带动飞轮100旋转；离合器输出轴20与变速箱120的输入端连接；主动牙嵌盘30与离合器输入轴10固定连接；从动牙嵌盘40滑动设置在离合器输出轴20上，且与主动牙嵌盘30相啮合；从动盘50固定设置在飞轮100的一侧；摩擦片60与从动盘50相对设置，摩擦片60通过一个连接装置70与从动牙嵌盘40固定连接；离合驱动机构80用于驱动从动牙嵌盘40相对于离合器输出轴20滑动，从而使得主动牙嵌盘30与从动牙嵌盘40啮合或分开，并使得摩擦片60与从动盘50接触或分离，实现整个离合器的连接或分离。

传统的农用干式摩擦离合器因为需要传递大转矩而导致其外形尺寸大，大尺寸干式摩擦离合器在接合过程中存在温升、磨损等现象，且接合后仍然需要保持接合力才能保证扭矩稳定传递。本发明通过设置相互配合的从动盘50和摩擦片60以及相啮合的主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40，采用摩擦-牙嵌式复合装置，只需采用小尺寸的摩擦片60结合主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40即可实现离合器输入轴10和离合器输出轴20的转速同步；而且，主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40啮合后，不需要较大的啮合力，牙嵌盘接合时冲击较小。本发明的农用复合式离合器装置有效降低了采用大尺寸干式摩擦离合器时的温升、磨损等情况，扭矩传递非常稳定，不会出现打滑现象，该农用复合式离合器装置可以很好地满足农用大功率拖拉机低高速扭矩传递需要。

进一步地，在本实施例中，主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40上的齿形优选为梯形齿。主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40采用梯形齿啮合，使得其具有过载保护作用。

具体来说，参见图1，在本实施例中，连接装置70包括一个连接臂71，该连接臂71的一端与从动牙嵌盘40固定连接，该连接臂71的另一端固定安装有一个压盘72，摩擦片60固定安装在该压盘72上。这样，将摩擦片60和从动牙嵌盘40连为一体，在离合器工作时摩擦片60和从动牙嵌盘40同步进行移动。

参见图1，在本实施例中，离合驱动机构80具体包括一个膜片弹簧81、一个分离轴承82和一根离合器拉杆83。其中，膜片弹簧81活动套设在离合器输出轴20上，膜片弹簧81与一个离合器盖130通过铆钉连接，主动牙嵌盘30、从动牙嵌盘40、从动盘50和摩擦片60均设置在离合器盖130内，离合器盖130固定安装在飞轮100上，膜片弹簧81的外周与连接臂71相连接；分离轴承82活动套设在离合器输出轴20上，且位于膜片弹簧81的外侧；离合器拉杆83的一端与分离轴承82上的一个分离叉连接，离合器拉杆83的另一端连接一个离合器踏板84。通过上述的离合驱动机构80可以很好地实现主动牙嵌盘30与从动牙嵌盘40之间以及从动盘50与摩擦片60之间的接合和分离。

若农用拖拉机工作时间比较长，或者摩擦片60磨损过度，在膜片弹簧81的作用力下，摩擦片60的位移损耗变形与膜片弹簧81的末端弹簧变形会相互抵消。此时，膜片弹簧81末端因为弹力作用消失，无法继续往飞轮100的方向推动前移。因此，当摩擦片60损耗过度时，从动盘50和摩擦片60之间的摩擦作用消失，飞轮100和从动盘50、摩擦片60、压盘72之间的速度无法同步，出现摩擦打滑现象。

为避免上述情况的发生，参见图1，在本实施例中，该农用复合式离合器装置还包括一个紧急分离装置，该紧急分离装置具体包括限位装置91、紧急分离驱动机构92和可编程控制器。其中，限位装置91设置在离合器输出轴20上，限位装置91用于在从动牙嵌盘40与限位装置91接触时发出离合器紧急脱开信号；紧急分离驱动机构92与分离轴承82上的另一个分离叉连接；可编程控制器的输入端与限位装置91连接，可编程控制器的输出端与紧急分离驱动机构92连接，该可编程控制器用于接收离合器紧急脱开信号，并根据离合器紧急脱开信号控制紧急分离驱动机构92使离合器分离。

通过设置上述的紧急分离装置，本发明的农用复合式离合器装置在摩擦片60磨损过多导致主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40之间转速差过大时，可编程控制器接收离合器紧急脱开信号并控制紧急分离驱动机构92促使离合器装置自动分离。如此设置，有效提高了离合器的可靠性和灵活性，起到安全保护作用，防止主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的嵌齿被打齿而损坏，有利于保证离合器装置的正常工作。

限位装置91设置在离合器输出轴20连接从动牙嵌盘40一端的下方，限位装置91与从动牙嵌盘40之间的距离可根据实际情况进行设置。

具体来说，参见图1，在本实施例中，紧急分离驱动机构92包括一个气源921，该气源921通过管道连接一个两位两通电磁换向阀922，该两位两通电磁换向阀922通过管道与一个气缸923连接，可编程控制器的输出端与两位两通电磁换向阀922连接，气缸923的活塞杆与分离轴承82上的分离叉连接，气缸923中于靠近活塞杆的一侧设置有一根回位弹簧924。

当限位装置91与从动牙嵌盘40接触时，说明摩擦片60磨损以达到设定程度，限位装置91发出离合器紧急脱开信号，可编程控制器接收该离合器紧急脱开信号，并根据该离合器紧急脱开信号控制两位两通电磁换向阀922向气缸923内充气，气缸923的活塞杆伸出，推动分离轴承82前移，进而使离合器处于分离状态，防止主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的齿被打齿而损坏。

在气源921与两位两通电磁换向阀922连接的管道上还安装有一个油水分离器925和一个气压表926。用于分出气体中的水分和方便检测管道气压高低。在两位两通电磁换向阀922与气缸923连接的管道上开设有阻尼孔927，起到稳定气压的作用。

具体来说，参见图1，在本实施例中，离合器输出轴20上沿其轴向设置有一根花键21，从动牙嵌盘40上开设有与该花键21相匹配的槽，从动牙嵌盘40通过花键21与离合器输出轴20滑动连接。通过上述设置，不仅可以很好地将从动牙嵌盘40滑动设置在离合器输出轴20上，而且可以很好地将动力传递到离合器输出轴20上。

参见图1，该农用复合式离合器装置的工作原理和使用方法如下：

离合器分离时，踩下离合器踏板84，通过离合器拉杆83连接分离叉，推动分离轴承82往膜片弹簧81方向前移，膜片弹簧81往飞轮100方向前移，膜片弹簧81外周在铆钉的作用下向相反方向往离合器输出轴20一侧移动，从而拉动连接臂71往同样方向后移，连接臂71上端连接有压盘72和摩擦片60，连接臂71下端连接有从动牙嵌盘40，从动牙嵌盘40可通过花键21在离合器输出轴20上后移；因此，踩下离合器踏板84，从动牙嵌盘40、连接臂71、压盘72、摩擦片60作为整体在膜片弹簧81的作用力下整体后移，动力传递处于分离状态；

当需要接合发动机110的动力时，先急后缓抬起离合器踏板84，离合器踏板84连接离合器拉杆83，离合器拉杆83连接分离叉带动分离轴承82后移，膜片弹簧81在自身作用力下复位后移，膜片弹簧81的外周在铆钉的限位作用下往飞轮100的方向前移，推动连接臂71带动压盘72和摩擦片60一起往飞轮100的方向移动，连接臂71下端与从动牙嵌盘40固定连接，同时推动从动牙嵌盘40在离合器输出轴20上依靠花键21往主动牙嵌盘30方向靠近，先急后缓，压盘72和摩擦片60与飞轮100一侧的从动盘50缓慢接触，二者速度缓慢同步，在膜片弹簧81的作用力下，压盘72、摩擦片60和从动盘50缓慢压紧，在摩擦力矩作用下，压盘72、摩擦片60和从动盘50三者迅速达到同步效果；在同样的作用力下，连接臂71促使从动牙嵌盘40与主动牙嵌盘30的速度接近一致，从动牙嵌盘40一方面顺着花键21在离合器输出轴20上往主动牙嵌盘30方向移动，一方面通过连接臂71和压盘72、摩擦片60、从动盘50、飞轮100迅速达到速度一致，而主动牙嵌盘30和飞轮100是同轴相连的，因此主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40二者速度通过摩擦缓慢结合，速度协调一致，实现很好地啮合，有效避免主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的牙嵌齿齿顶相互顶紧的情况；完全抬离离合器踏板84后，发动机110通过飞轮100，飞轮100同轴连接主动牙嵌盘30实现动力摩擦-牙嵌式复合传输，保证了扭矩传输，防止了摩擦片打滑、动力不足的情况。

当从动牙嵌盘40触碰到限位装置91时，表明摩擦片60磨损过度，若不及时使离合器分离，可能出现打滑现象，飞轮100和从动盘50、摩擦片60、压盘72之间速度将不能同步，当主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40之间超过啮合所能承受的转速范围差时，可能会打坏主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40之间的牙嵌齿，出现打滑现象；当从动牙嵌盘40在膜片弹簧81推动连接臂71前移的作用力下移动到限位装置91时，限位装置91发出离合器紧急脱开信号，可编程控制器(PLC)在接收到离合器紧急脱开信号后控制两位两通电磁换向阀922打开，气源921中的压缩空气经油水分离器925、两位两通电磁换向阀922进入气缸923，推动气缸923中的活塞杆前移，气缸923中的活塞杆推动分离轴承82前移，从而实现离合器的紧急分离；当两位两通电磁换向阀922工作时，驾驶室显示警报灯，提醒驾驶员需要检查摩擦片60，排除故障警报，保证农用拖拉机换档正常进行，以免损坏主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的牙嵌齿。

总体而言，本发明的农用复合式离合器装置至少具有以下优点：

本发明针对农用大功率拖拉机低高速扭矩传递，采用摩擦-牙嵌式复合装置，只需采用小尺寸的干式摩擦片60即可满足主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的速度同步，而且，主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40啮合后，不需要较大的啮合力，牙嵌盘接合时，冲击较小，有效降低了采用大尺寸干式摩擦离合器时的温升、磨损、打滑等情况；

本发明采用主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40作为扭矩传递的主要部件，采用摩擦-牙嵌复合式离合器，整个装置结构尺寸缩小很多，扭矩传递大，且主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40接合，扭矩传递非常稳定，不会出现打滑现象，采用梯形齿啮合，具有过载保护作用；

本发明的装置在摩擦片60磨损过多导致主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40之间转速差过大时，可编程控制器可控制气缸923促使离合器装置自动分离，可靠性高、控制速度快、灵活性强，起到安全保护作用，防止主动牙嵌盘30和从动牙嵌盘40的牙嵌齿被打齿而损坏，有利于保证离合器装置的正常工作。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种农用复合式离合器装置，其特征在于，包括：

离合器输入轴(10)，所述离合器输入轴(10)与飞轮(100)连接，所述飞轮(100)与发动机(110)的曲轴连接；

离合器输出轴(20)，所述离合器输出轴(20)与(120)的输入端连接；

主动牙嵌盘(30)，所述主动牙嵌盘(30)与所述离合器输入轴(10)连接；

从动牙嵌盘(40)，所述从动牙嵌盘(40)滑动设置在所述离合器输出轴(20)上，且与所述主动牙嵌盘(30)相啮合；

从动盘(50)，所述从动盘(50)设置在所述飞轮(100)上；

摩擦片(60)，所述摩擦片(60)与所述从动盘(50)相对设置，所述摩擦片(60)通过一连接装置(70)与所述从动牙嵌盘(40)固定连接；

离合驱动机构(80)，所述离合驱动机构(80)用于驱动所述从动牙嵌盘(40)相对于所述离合器输出轴(20)滑动，以使所述主动牙嵌盘(30)与所述从动牙嵌盘(40)啮合或分开，并使所述摩擦片(60)与所述从动盘(50)接触或分离。

2.根据权利要求1所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，所述主动牙嵌盘(30)和所述从动牙嵌盘(40)上的齿均为梯形齿。

3.根据权利要求1所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，所述连接装置(70)包括一连接臂(71)，所述连接臂(71)的一端与所述从动牙嵌盘(40)连接，所述连接臂(71)的另一端安装一压盘(72)，所述摩擦片(60)安装在所述压盘(72)上。

4.根据权利要求3所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，所述离合驱动机构(80)包括：

膜片弹簧(81)，所述膜片弹簧(81)活动套设在所述离合器输出轴(20)上，所述膜片弹簧(81)与一离合器盖(130)固定连接，所述离合器盖(130)安装在所述飞轮(100)上，所述膜片弹簧(81)的外周与所述连接臂(71)相连接；

分离轴承(82)，所述分离轴承(82)活动套设在所述离合器输出轴(20)上，且位于所述膜片弹簧(81)的外侧；

离合器拉杆(83)，所述离合器拉杆(83)的一端与所述分离轴承(82)上的分离叉连接，所述离合器拉杆(83)的另一端连接一离合器踏板(84)，所述离合器拉杆(83)用于驱动所述分离轴承(82)相对于所述离合器输出轴(20)滑动。

5.根据权利要求4所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，还包括一紧急分离装置，所述紧急分离装置包括：

限位装置(91)，所述限位装置(91)设置在所述离合器输出轴(20)上，用于在所述从动牙嵌盘(40)与所述限位装置(91)接触时发出离合器紧急脱开信号；

紧急分离驱动机构(92)，所述紧急分离驱动机构(92)与所述分离轴承(82)上的另一个分离叉连接；

可编程控制器，所述可编程控制器的输入端与所述限位装置(91)连接，所述可编程控制器的输出端与所述紧急分离驱动机构(92)连接，所述可编程控制器用于接收所述离合器紧急脱开信号，并根据所述离合器紧急脱开信号控制所述紧急分离驱动机构(92)使离合器分离。

6.根据权利要求5所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，所述紧急分离驱动机构(92)包括一气源(921)，所述气源(921)通过管道连接一两位两通电磁换向阀(922)，所述两位两通电磁换向阀(922)通过管道与一气缸(923)连接，所述可编程控制器的输出端与所述两位两通电磁换向阀(922)连接，所述气缸(923)的活塞杆与所述分离轴承(82)上的分离叉连接，所述气缸(923)中于靠近活塞杆的一侧设有一回位弹簧(924)，所述气源(921)与所述两位两通电磁换向阀(922)连接的管道上安装一油水分离器(925)和一气压表(926)。

7.根据权利要求1所述的农用复合式离合器装置，其特征在于，所述离合器输出轴(20)上沿其轴向设有一花键(21)，所述从动牙嵌盘(40)上开设有与所述花键(21)相匹配的槽，所述从动牙嵌盘(40)通过所述花键(21)与所述离合器输出轴(20)滑动连接。