CN110199135A - 用于串联车轴组件的分离式离合器 - Google Patents

Abstract

一种离合器组件包括：离合器毂；离合器鼓，其围绕离合器毂设置；第一齿轮，其连接到离合器鼓，第一齿轮配置成与第一轴联接；离合器毂配置成与第二轴联接；离合器组，其设置在离合器毂和离合器鼓之间；和空气致动活塞组件，其用于选择性地致动离合器组以连接或断开串联车轴组件中的两个驱动车轴。离合器组件包括设置在活塞组件和离合器组之间的多个杠杆臂。每个杠杆臂延伸以接合活塞和离合器组。每个杠杆臂可以枢转地安装到杠杆承载板或活塞壳体的固定部分。

Description

用于串联车轴组件的分离式离合器

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月23日提交的美国临时专利申请第62/425,850号的优先权。

技术领域

本公开涉及一种离合器系统，用于将车辆中的一个从动车轴连接到另一个从动车轴并将该一个从动车轴与该另一个从动车轴断开，例如串联车轴组件中的一对从动车轴。

背景技术

诸如卡车和拖拉机拖车的重型车辆通常包括串联车轴组件，其中一个或两个车轴被选择性地驱动。车轴间差速器单元可以用于在第一和第二从动车轴之间分配动力。在前车轴上有两个车轮，并且在车辆的后部的串联车轴具有两个从动车轴的情况下，车辆处于6×4驱动配置。可以提供其他断开组件来锁定串联车轴组件的第二从动车轴。通过断开第二车轴，提供了6×2驱动配置，以减少寄生损耗并改善长距离行驶的燃油经济性。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种离合器组件，该离合器组件包括：离合器毂；离合器鼓，其围绕离合器毂设置；和第一齿轮，其连接到离合器鼓。第一齿轮配置成与第一轴连接，并且离合器毂配置成与第二轴连接。离合器组件包括设置在离合器毂和离合器鼓之间的离合器组和用于选择性地致动离合器组以接合离合器毂和离合器鼓的空气致动活塞组件。活塞组件包括活塞壳体和设置在壳体内的活塞。离合器组件包括设置在活塞组件和离合器组之间的多个杠杆臂，每个杠杆臂延伸以接合活塞和离合器组。

在一些实施例中，每个杠杆臂具有外枢转部分、趾部分以及在枢转部分和趾部分之间的膝部分。趾部分接合活塞，并且膝部分接合离合器组。

在一些实施例中，离合器组件包括邻近于离合器组安装并可与离合器鼓一起旋转的杠杆承载板。每个杠杆臂的枢转部分枢转地安装到杠杆承载板，并且每个杠杆臂趾部分径向向内延伸以接合活塞。趾部分可以通过诸如推力轴承的第一离合器轴承接合活塞。离合器组件可以是驱动车轴组件的一部分，该驱动车轴组件具有：输入轴，该输入轴具有联接到离合器组件的第一齿轮的第二齿轮；和动力传递轴，其联接到离合器毂。

在其他实施例中，离合器组件包括限定活塞壳体的固定框架，并且每个杠杆臂的枢转部分枢转地安装到活塞壳体的外部部分。杠杆臂的膝部分可以通过第二离合器轴承(诸如环形滚针推力轴承)接合离合器组件的离合器组。离合器组件可以是驱动车轴组件的一部分，驱动车轴组件具有联接到离合器毂的输入轴和具有联接到离合器组件的第一齿轮的第二齿轮的动力传递轴。

附图说明

现在将通过示例的方式对附图进行参考，附图示出了本申请的示例实施例，并且在其中：

图1示出了处于第一配置的车辆的离合器组件和两个从动车轴的动力流程图；

图2是根据本公开的一个实施例的离合器组件的透视图；

图3是安装到第一从动车轴且离合器处于脱离接合状态的离合器组件的剖视图；

图4是图3的离合器组件的一部分的放大图；

图5是安装到从动车轴且离合器处于接合状态的离合器组件的剖视图；

图6A和图6B是图2的离合器组件的分解图；

图7示出了处于第二配置的车辆的离合器组件和两个从动车轴的动力流程图；

图8是根据本公开的另一实施例的用于两个从动车轴的离合器组件的透视剖视图；和

图9A和图9B是分别处于接合位置和脱离接合位置的图8的离合器组件的一部分的放大图。

在不同的附图中，相似的附图标记可以用来表示相似的部件。

具体实施方式

本公开涉及一种用于车辆的串联车轴组件的第一从动车轴的离合器组件。离合器组件能够完全断开6×4车辆中的第二从动车轴，从而为车辆提供6×2驱动配置，该配置可能适合并用于大多数驾驶事件，因此改善了长距离燃油经济性。离合器组件的尺寸可以被设计成替换车轴间差速器单元，并且容纳在第一从动车轴组件内。离合器组件包括空气致动活塞组件和多个杠杆臂，其配置成使离合器接合并将扭矩传递到第二从动车轴。

图1示出了处于第一配置的车辆的串联车轴组件10的动力流程图。串联车轴组件10包括第一驱动车轴12和第二驱动车轴14。来自车辆的动力通过第一轴，特别是输入轴16被接收到第一差速器18，第一差速器18驱动用于第一组车轮22的两个输出轴20。在一个实施例中，根据本公开的离合器组件30通过一组齿轮32联接到输入轴16，以将扭矩传递到第二轴。具体地，在该实施例中，第二轴是连接到第二驱动车轴14的动力传递轴34。当离合器组件30接合或致动时，来自输入轴的扭矩由离合器组件30传递到动力传递轴，以驱动第二差速器36。第二差速器36驱动用于第二组车轮40的两个输出轴38。第二驱动车轴可以包括附加的分离单元或离合器42，以使每组左右车轮与第二差速器脱离。当离合器组件30未接合时，并且当第二驱动车轴14的左右车轮40中的每一个从第二差速器36断开时，第二差速器36中的齿轮不再旋转，并且能量损失减少。车辆控制器(未示出)通常与上述每个部件通信，以感测和控制车辆的连接状态和驱动配置。车辆控制器还从一个或更多个传感器(未示出)接收信息。

图2至图6B示出了离合器组件30的一个实施例。离合器组件30通过齿轮组32联接到用于串联车轴组件10的输入轴。齿轮组32包括主动齿轮48，主动齿轮48安装到输入轴，并且可操作地联接到从动齿轮，具体地，联接到离合器组件30的第一齿轮50。在一个实施例中，主动齿轮48和从动齿轮或第一齿轮50是斜齿轮。第一齿轮50连接到离合器鼓60，并且在一个实施例中，第一齿轮50焊接到离合器鼓60。因此，第一齿轮50和离合器鼓60与第一轴或输入轴16联接，并且在车辆的向输入轴16提供动力的任何操作期间旋转。

第一齿轮50和离合器鼓60围绕离合器毂62设置。离合器毂62配置成与第二轴(动力传递轴34)联接。动力传递轴34(图2至图6B中未示出)从离合器组件30延伸至串联车轴组件10的第二驱动车轴14。在一个实施例中，离合器毂62通过轴向花键64连接到第二轴。在一个实施例中，离合器毂62和第二轴34与输入轴16偏离并基本上平行。第一齿轮50和离合器鼓60可以围绕离合器毂62设置，并且离合器鼓60径向地邻近并固定到第一齿轮50。当离合器组件30未接合时，第一齿轮50和离合器鼓60围绕离合器毂62旋转。第一齿轮50和离合器鼓60由多个轴承围绕离合器毂62支撑。在一个实施例中，轴承包括两个轴向推力轴承66和径向滚柱轴承68。

离合器组70容纳在离合器鼓60和离合器毂62的外径74之间。离合器组70由连接到离合器毂62或由离合器毂62承载的一组环形摩擦板78和连接到离合器鼓60或集成到离合器鼓60中并与摩擦板78交错的一组环形隔板80组成。具体地，离合器鼓60的内径82通过花键接合环形隔板80的外径。离合器毂62的外径74通过花键接合环形摩擦板78的内径。当离合器组件30冲程运动到闭合状态时，摩擦板78在隔板80之间被压缩。压缩在一起的离合器组70迫使离合器毂62和连接到离合器毂62的动力传递轴34旋转。在这些闭合或接合状态下，串联车轴组件10处于6×4驱动配置。当离合器组70打开或脱离接合时，离合器毂62和第二驱动车轴14从第一驱动车轴12断开，并且串联车轴组件10处于6×2驱动配置。

离合器组70的闭合和打开通过活塞组件90和多个杠杆臂92的致动来实现，杠杆臂92与活塞组件90和离合器组70相互作用。活塞组件90由压缩空气致动，并且包括活塞壳体96和活塞98，活塞98配置成在壳体内轴向来回冲程运动。活塞壳体96安装到离合器组件30的框架100。在一个实施例中，活塞壳体96是环形壳体，其具有由环形活塞底板结合的外圆柱形壁102和内圆柱形壁104。外壁和内壁以及活塞底板限定了用于接纳和保持活塞98的空腔110。

在一个实施例中，活塞98是环形活塞98，其通过一个或多个成形的密封件密封到活塞壳体96中。在一个实施例中，活塞98包括第一密封件114，第一密封件114位于活塞98的外径和活塞壳体96的外壁的面向内的表面之间。第二密封件116位于活塞98的内径和活塞壳体96的内壁的面向外的表面之间。活塞98可以由第一部分118和第二部分120组成。第一部分118大体上从活塞壳体96的内壁延伸到活塞壳体96的外壁，并且限定了大体上平行于活塞壳体96的底板并且大体上面向离合器组70的第一活塞表面122。第二部分120从第一部分118朝向离合器组70径向地延伸，并且从活塞壳体96的内壁104仅延伸到空腔110的一部分中，使得第一部分118和第二部分120形成阶梯形横截面。

如图5所示，活塞98通过将压缩空气受控地引入限定在活塞98和活塞壳体96之间的腔室124而冲程运动或致动。压缩空气可以从车载空气源输送，并通过管126输送到离合器组件30。该管连接到限定在活塞壳体96中的端口128。在实施例中，端口128包括铰接接头。空气的控制和活塞组件90的致动由车辆控制器控制。

在一个实施例中，多个杠杆臂92设置在活塞组件90和离合器组70之间。每个杠杆臂92延伸以接合活塞98和离合器组70，以便传递和倍增由活塞98施加到离合器组70的力。具体地，在图2至图6B所示的实施例中，离合器组件30包括杠杆承载板130，杠杆承载板130邻近于离合器组70安装并可与离合器鼓60一起旋转。杠杆承载板130支撑多个杠杆臂92，杠杆臂92从承载板径向向内朝向活塞98延伸。

每个杠杆臂92包括在杠杆臂92的外端处的枢转部分132、在臂92的内端处的趾部分134以及在枢转部分132和趾部分134之间的膝部分136。趾部分接合活塞98，并且膝部分136接合离合器组70。具体地，枢转部分132例如通过车轴销138枢转地安装到杠杆承载板130。趾部分134延伸以接合第一活塞表面122。杠杆臂92的膝部分136配置成接合离合器组70。具体地，在一个实施例中，杠杆臂92的膝部分136具有凸轮廓，该凸轮廓配置成朝向离合器组70延伸并接合离合器组70。

在一个实施例中，杠杆臂92配置成使得枢转部分132到趾部分134之间的第一距离是每个杠杆臂92的枢转部分132到膝部分136之间的第二距离的三到四倍。离合器组70中摩擦板78和隔板80的数量和直径因此基于由杠杆臂92提供的力倍增、活塞施加的力(基于活塞面积和来自车辆空气源的空气压力)以及串联车轴组件10的扭矩需求来配置。

在一个实施例中，离合器组70包括离合器压板140，离合器压板140安装到离合器鼓60并设置在最外面的摩擦板和杠杆承载板130之间。当活塞98被致动时，杠杆的膝部分136向离合器压板140施加活塞力，以接合离合器组件30。在一个实施例中，轴承144设置在杠杆承载板130和活塞98之间。具体地，轴承144设置在杠杆臂92的趾部分134和第一活塞表面122之间。在一个实施例中，轴承144是轴向推力轴承。包括轴承150、垫片152、滚道154、垫圈156和间隔件158以及防旋转销钉160和销钉架或导向件162的其他部件可以包括在离合器组件30中，如图6A和图6B所示。随着离合器组件30接合并且杠杆臂92枢转，趾部分134因此沿着轴承144滑动，并且膝部分136沿着离合器压板140滑动。

为了断开或脱离接合离合器组70，空气通过端口被移除或释放，以将活塞98解除致动，并且活塞98通过诸如离合器复位弹簧170的偏压装置被迫回到其在活塞壳体96中的安置位置。具体地，在一个实施例中，离合器复位弹簧170容纳在离合器鼓60中，并由复位弹簧导向销172支撑。离合器复位弹簧被偏压以迫使离合器压板144、杠杆承载板130和杠杆臂92以及活塞98到达它们的脱离接合位置。

在一些实施例中，油用于向离合器组件30提供润滑和冷却两者。图1中齿轮48、50的啮合提供液压力并引导油。然后，油被允许流过离合器组件30，以润滑离合器组件30，并且也移除热量。随着油被引导至离合器鼓60，一些油流到离合器鼓60的外径并离开孔174。箱斗和管组件176可以收集这些油并将其向下引导至离合器毂62。

离合器组件30可以包括一个或更多个开关，这些开关作为传感器工作，以检测活塞98的位置或状态，从而检测离合器组70的状态。第一开关180可以被配置在常开位置，并用于检测活塞98被解除致动并安置在活塞壳体96中。第一开关可以是通过本领域已知的连接器182连接到车辆控制器的机械柱塞开关。

第二开关184被设置和配置成检测活塞98被激励或致动并朝向离合器组70移动处于完全冲程位置。第二开关184可以是改进的机械柱塞开关，其包括开关适配器本体186和安装到活塞壳体96背面的密封塞188，如图2和图6A所示。开关适配器本体186容纳柱塞销190和弹簧192。柱塞销190配置成沿其长度具有变化的直径，并且配置成与活塞98一起冲程运动。随着柱塞销190与活塞98一起移动并到达完全冲程位置，当第二开关184上的柱塞检测到柱塞销190的最小触发直径时，第二开关184被触发到闭合位置。当活塞98被解除致动并返回到活塞壳体96时，柱塞销190也被迫返回到其返回位置，从而将柱塞销190推入开关中并关掉或闭合第二开关184。

图7至图9B示出了根据本公开的第二实施例的离合器组件200。如图7的串联车轴组件210的动力流程图所示，在该实施例中，离合器组件200安装到第一驱动车轴212的输入轴或小齿轮16。当离合器组件200接合或致动时，来自输入轴16的扭矩由离合器组件200传递到动力输出轴214，动力输出轴214联接到中间轴216以驱动第二差速器36。

离合器组件200包括离合器毂220和围绕离合器毂220设置的离合器鼓222。第一齿轮226连接到离合器鼓222并配置成联接到动力输出轴214。离合器毂220配置成例如利用花键228联接到第二轴。具体地，在该实施例中，第二轴是第一驱动车轴的输入轴或小齿轮16。因此，离合器毂220在车辆的向输入轴16提供动力的任何操作期间旋转。

离合器组件200包括离合器组230，离合器组230具有连接或安装到离合器鼓222的隔板232和连接或安装到离合器毂220的摩擦板234，如上所述。随着离合器组件200冲程运动到闭合状态，压缩在一起的离合器组元件迫使离合器鼓222和第一齿轮226与离合器毂220一起旋转。在这些闭合或接合状态下，串联车轴组件210处于6×4驱动配置。当离合器组230打开或脱离接合时，离合器鼓222、第一齿轮226、动力输出轴214和第二驱动车轴14与第一驱动车轴212断开，并且串联车轴组件210处于6×2驱动配置。

在该实施例中，离合器组230的闭合和打开通过活塞组件240和杠杆臂242的替代实施例的致动来实现，杠杆臂242与活塞组件240和离合器组230相互作用。活塞组件240由压缩空气致动，并且包括活塞壳体250和活塞252，活塞252配置成在活塞壳体250内轴向来回冲程运动。在该实施例中，活塞壳体250是离合器组件200的框架256的一部分。框架256的一部分包括由环形活塞底板262结合的外圆柱形壁258和内圆柱形壁260，它们一起限定了用于保持活塞252的空腔266。活塞252和活塞壳体250径向地固定在框架256内。

在一个实施例中，活塞252是环形活塞，其通过一个或更多个成形的密封件密封到活塞壳体250中。在一个实施例中，活塞252包括第一密封件270，第一密封件270位于活塞252的外径和活塞壳体250的外壁的面向内的表面之间。第二密封件272位于活塞252的内径和活塞壳体250的内壁的面向外的表面之间。

活塞252通过将压缩空气受控地引入限定在活塞252和活塞壳体250之间的腔室276而冲程运动或致动，如上所述。多个杠杆臂242设置在活塞组件240和离合器组230之间。每个杠杆臂242包括在杠杆臂242的外端处的枢转部分280、在杠杆臂242的内端处的趾部分282以及在枢转部分和趾部分之间的膝部分284。趾部分282接合活塞252，并且膝部分接合离合器组230。

具体地，在该实施例中，枢转部分280枢转地安装到径向固定活塞壳体250的外部部分，并且可以配置成以一个自由度旋转。趾部分282径向向内延伸，以接合活塞252的面向离合器组230的第一表面288。杠杆臂242的膝部分284配置成接合离合器组230。膝部分284可以具有凸轮廓，该凸轮廓配置成朝向离合器组230延伸并接合离合器组230。同样在该实施例中，每个杠杆臂242配置成使得枢转部分280到趾部分282之间的第一距离是每个杠杆臂242的枢转部分280到膝部分284之间的第二距离的三到四倍。

在第二实施例中，离合器组230包括设置在最外侧摩擦板和杠杆臂242的膝部分284之间的离合器组压缩环290。离合器组件200还可以包括推力轴承292，推力轴承292设置在离合器组压缩环290和杠杆臂242的膝部分284之间。离合器轴承296设置在离合器组压缩环290和推力轴承292之间。在一个实施例中，离合器轴承296是环形滚针推力轴承。因此，即使在活塞252被完全冲程并且杠杆臂242被致动之后，离合器轴承296也允许离合器毂220、离合器鼓222和第一齿轮226连续旋转。推力轴承292将加杠杆的活塞力直接通过离合器轴承296施加到离合器组压缩环290中。随着离合器组件200接合并且杠杆臂242枢转，趾部分282因此沿着活塞252滑动，并且膝部分284沿着推力轴承292滑动。

当空气被抽空以使活塞252解除致动并脱离接合离合器组230时，嵌入的轴向复位弹簧298迫使推力轴承292朝向活塞壳体250返回，从而缩回杠杆臂242和活塞252。由活塞施加冲程产生的轴向载荷在轴承内解决，在一个实施例中，轴承包括在离合器毂220和离合器鼓222之间的两个锥形滚柱轴承300以及在离合器毂220和活塞壳体250之间的环形滚针轴承302。

在一个实施例中，离合器组件200的元件通过两个端螺母310保持在一起，端螺母310被扭转到离合器毂220的每一端上。每个端螺母的外径可以配置成凹槽形式，随着离合器毂220旋转，凹槽形式将第一从动车轴212的冷却和润滑油舀取和抛撒通过离合器组件200。

已经以说明性的方式描述了本发明，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性而不是限制性的词语的性质。根据上述教导，本发明的许多修改和变型是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式实施。本文和所述权利要求中描述的主题旨在覆盖和包含技术中所有合适的变化。

Claims (16)

1.一种离合器组件，包括：

离合器毂；

离合器鼓，其围绕所述离合器毂设置；

第一齿轮，其连接到所述离合器鼓，所述第一齿轮配置成与第一轴联接；

所述离合器毂配置成与第二轴联接；

离合器组，其设置在所述离合器毂和所述离合器鼓之间；

空气致动活塞组件，其用于选择性地致动所述离合器组以接合所述离合器毂和所述离合器鼓，所述活塞组件具有活塞壳体和设置在所述壳体内的活塞，以及

多个杠杆臂，其设置在所述活塞组件和所述离合器组之间，每个杠杆臂延伸以接合所述活塞和所述离合器组。

2.根据权利要求1所述的离合器组件，其中每个杠杆臂具有外枢转部分、趾部分和在所述枢转部分和所述趾部分之间的膝部分，所述趾部分接合所述活塞，并且所述膝部分接合所述离合器组。

3.根据权利要求2所述的离合器组件，其中从每个杠杆臂的所述枢转部分到所述趾部分的第一距离是从每个杠杆臂的所述枢转部分到所述膝部分的第二距离的三到四倍。

4.根据权利要求2或3所述的离合器组件，还包括：

杠杆承载板，其邻近于所述离合器组安装并能够与所述离合器鼓一起旋转，

其中每个杠杆臂的所述枢转部分枢转地安装到所述杠杆承载板，并且

其中每个杠杆臂趾部分径向向内延伸以接合所述活塞。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的离合器组件，其中所述杠杆臂的所述趾部分通过第一离合器轴承接合所述活塞。

6.根据权利要求5所述的离合器组件，其中所述第一离合器轴承包括环形滚针推力轴承。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的离合器组件，其中所述离合器组包括：

成组摩擦板，其连接到所述离合器毂，

成组隔板，其连接到所述离合器鼓并与所述摩擦板交错，以及

离合器压板，其设置在最外面的摩擦板和所述杠杆承载板之间，并且

其中所述杠杆臂的所述膝部分接合所述离合器压板。

8.根据权利要求2或3所述的离合器组件，还包括：

固定框架，其限定所述活塞壳体；并且

其中每个杠杆臂的所述枢转部分枢转地安装到所述活塞壳体的外部部分。

9.根据权利要求8所述的离合器组件，其中所述杠杆臂的所述膝部分通过第二离合器轴承接合所述离合器组。

10.根据权利要求9所述的离合器组件，其中所述第二离合器轴承包括环形滚针推力轴承。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的离合器组件，其中所述离合器组包括：

成组摩擦板，其连接到所述离合器毂，

成组隔板，其连接到所述离合器鼓并与所述摩擦板交错，以及

离合器组压缩环，其设置在最外面的摩擦板和所述杠杆臂的所述膝部分之间。

12.根据权利要求11所述的离合器组件，还包括设置在所述离合器组压缩环和所述杠杆臂的所述膝部分之间的止推环，并且其中，所述第二离合器轴承设置在所述离合器组压缩环和所述止推环之间。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的离合器组件，其中所述离合器毂的内表面通过花键接合所述第二轴。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的离合器组件，还包括活塞传感器，所述活塞传感器具有固定到所述活塞壳体的传感器壳体和连接到所述活塞的柱塞销，所述柱塞销沿其长度在直径上变化，并配置成在所述传感器壳体内轴向移动。

15.一种驱动车轴组件，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的离合器组件；

输入轴，其具有联接到所述离合器组件的所述第一齿轮的第二齿轮；和

动力传递轴，其联接到所述离合器毂。

16.一种驱动车轴组件，包括：

根据权利要求1至3或8至12中任一项所述的离合器组件；

输入轴，其联接到所述离合器毂；和

动力传递轴，其具有联接到所述离合器组件的所述第一齿轮的第二齿轮。