CN110307269B - 电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构及设计方法 - Google Patents

电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构及设计方法，该削角结构为离合盘上在弹性扭杆组件的弹性扭杆摆动极限角度处设置的削角结构，削角结构包括削角切削角度、削角切削截面形状和尺寸，削角切削角度大于或等于扭杆摆动极限角度；该设计方法包括:(1)弹性扭杆摆动极限角度设计，(2)设计离合盘防干涉削角切削截面形状，(3)离合盘防干涉削角的切削角度，(4)设计离合盘防干涉削角截面尺寸。本发明的防干涉削角结构及设计方法，可避免扭杆摆动后与离合盘发生干涉，将离合盘上易发生干涉的部分移除。该切削角设计适用于新能源汽车电磁扭杆双离合器和电磁扭杆单离合器结构设计，具有实际工程意义。

Description

电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构及设计方法
技术领域
本发明涉及一种电磁扭杆离合器离合盘，具体涉及一种电磁扭杆离合器离合盘中防止干涉的削角结构。
背景技术
汽车动力传动系统中的变速箱通常需要双离合器来实现传动比的灵活变换功能，本发明所涉及的一种结构简单、效率较高、冲击振动较低的电磁驱动双离合器可以满足新能源汽车整车性能要求。该离合器传递扭矩的大小完全由弹性扭杆的强度和刚度特性决定，不但可以传递很高的扭矩，而且能够保证扭矩传递的稳定性、均匀性；传递扭矩过程中不存在摩擦，传递效率很高。
该电磁离合器中的弹性扭杆组件在电磁力作用下发生摆动，传力钢球与离合盘上工作沟槽接合，其中弹性扭杆与工作沟槽有发生干涉的可能性，为了避免扭杆摆动后与离合盘发生干涉而提出一种切削角设计方法，将离合盘上易发生干涉的部分移除。该切削角设计适用于新能源汽车电磁扭杆双离合器和电磁扭杆单离合器结构设计，具有实际工程意义。
发明内容
本发明是要解决电磁离合器中的弹性扭杆组件在电磁力作用下发生摆动，传力钢球与离合盘上工作沟槽接合，其中弹性扭杆与工作沟槽有发生干涉的技术问题，而提供一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构及设计方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构，用于防止弹性扭杆组件摆动至极限角度时与离合盘发生运动干涉，离合盘上在弹性扭杆组件的弹性扭杆摆动极限角度处设有削角结构，使扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉；削角结构包括削角切削角度、削角切削截面形状和尺寸，削角切削角度大于或等于扭杆摆动极限角度，削角切削截面形状为平面、凹面、凸面中的一种；削角截面尺寸包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度，削角的切削深度为削角的切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，削角的切削截面与干涉截面之间预留间隙以保障弹性扭杆摆动至极限角度时扭杆与离合盘之间不发生碰撞。
一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构的设计方法，包括：
(1)根据弹性扭杆摆动极限角度设计
扭杆摆动极限角度为扭杆组件上的传力钢球与离合盘上工作沟槽接合时的扭杆偏转的角度，其值大小受离合盘与主转盘端面之间的间隙、工作沟槽的深度、钢球直径以及传力钢球与固定钢球的球心之间的距离等因素影响；
扭弹性杆摆动极限角度由式(1)确定：
Figure BDA0002108086080000021
式中，α—扭杆摆动极限角度；
λ—离合盘与主转盘之间的间隙；
d—钢球直径；
△—传力钢球球心与离合盘端面之间的距离；
L12—两个钢球球心之间的最小距离。
为保障弹性扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉，将离合盘上发生干涉部分切削削角以避免碰撞磨损，削角的切削角度设计为大于或等于弹性扭杆摆动极限角度；
(2)设计离合盘防干涉削角切削截面形状
削角切削截面为切除削角的截面削角的切削截面采用平面、凹面、凸面中的一种；
(3)离合盘防干涉削角的切削角度
为保障弹性扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉，将离合盘上发生干涉部分切削削角以避免碰撞磨损，削角的切削角度设计为大于或等于弹性扭杆摆动极限角度；
(4)设计离合盘防干涉削角截面尺寸
削角截面尺寸设计包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度的参数，削角的切削深度为切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，当切削截面与干涉截面之间的夹角为0°，切削截面与干涉截面平行，则切削截面与干涉截之间的预留间隙由式(2)确定：
δ＝l1·sin(90°-α) (2)
式中，δ—干涉截面与切削截面之间的间隙；
l1—切削深度；
α—扭杆摆动极限角度。
本发明的有益效果是：本发明提出的一种防干涉削角结构及设计方法，可避免扭杆摆动后与离合盘发生干涉，将离合盘上易发生干涉的部分移除。该切削角设计适用于新能源汽车电磁扭杆双离合器和电磁扭杆单离合器结构设计，具有实际工程意义。
附图说明
图1为电磁扭杆双离合器与电磁扭杆单离合器结构示意图；
图2为离合盘干涉部位侧视图；
图3为弹性扭杆组件摆动示意图；
图4为削角切削示意图；
图5为削角侧视截面图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构，包括离合盘3、弹性扭杆组件2。离合盘3上在弹性扭杆组件2的弹性扭杆摆动极限角度处设有削角结构4，使弹性扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘3之间不发生干涉；削角结构4包括削角切削角度和削角切削截面，角切削角度大于或等于扭杆摆动极限角度，削角切削截面为切除削角的截面可以为平面、凹面、凸面中的一种。
削角截面尺寸包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度。干涉截面为扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆靠近离合盘的母线所在的截面，切削深度为切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，其值取弹性扭杆直径的二分之一，切削截面与干涉截面之间有预留间隙以保障弹性扭杆摆动至极限角度时扭杆与离合盘之间不发生碰撞。
实施例：一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构的设计方法：
本例以新能源汽车电磁扭杆离合器防止出现干涉的切削角为例，该离合器最大传递扭矩300Nm，钢球直径为16.669mm，扭杆直径设计为钢球直径的一半，扭杆总长为120mm,传力钢球和固定钢球球心之间的最小距离为32mm。具体为离合器离合盘上一种防干涉削角结构设计。离合器总成结构示意图如图1所示，1为主转盘，2为弹性扭杆组件，3为离合盘。弹性扭杆组件在电磁力作用下发生摆动，组件上的钢球进入工作沟槽实现接合。弹性扭杆与离合盘工作沟容易发生干涉部位如图2所示。
(1)弹性扭杆摆动极限角度设计；
如图3所示，在电磁力的作用下弹性扭杆组件发生偏转，当扭杆组件上的传力钢球与离合盘上工作沟槽接合后此时扭杆偏转的角度称为扭杆摆动极限角度。其值大小受离合盘与主转盘端面之间的间隙、工作沟槽的深度、钢球直径以及传力钢球与固定钢球的球心之间的距离等因素影响。离合盘与主转盘端面之间的间隙需要保障传力钢球在随扭杆组件摆动过程中不发生滑落或者脱离，同时满足主转盘和离合盘不发生碰撞。工作沟槽的深度为传力钢球与离合盘端面之间的距离，在保障力矩传递同时应尽可能小。扭杆组件上传力钢球与固定钢球之间的距离设计范围为28～34mm。离合盘与主转盘端面间的间隙设计范围介于最大间隙和最小间隙之间。扭杆摆动极限角度由式(1)确定。
Figure BDA0002108086080000041
式中，α——扭杆摆动极限角度；
λ——离合盘与主转盘之间的间隙；
d——钢球直径；
△——传力钢球球心与离合盘端面之间的距离；
L12——两个钢球球心之间的最小距离。
对于本例，在电磁力的作用下扭杆组件发生偏转，当扭杆组件上钢球与工作沟槽接合后扭杆偏转的角度称为扭杆摆动极限角度。离合盘与主转盘端面之间的间隙需要保障传力钢球在随扭杆组件摆动过程中不发生滑落或者脱离，同时满足主转盘和离合盘不发生碰撞设计为1mm。工作沟槽的深度为传力钢球与离合盘端面之间的距离，在保障力矩传递同时应尽可能小工作沟槽的深度设计为8.35mm。扭杆组件上传力钢球与固定钢球球心之间的距离设计为32mm。钢球直径为16.669mm，将数值代入式(1)中得到扭杆摆动极限角度为16.3°。
(2)离合盘防干涉削角切削截面设计；
削角切削截面为切除削角的截面。削角的切削截面一般可设计为平面、凹面、凸面等形式，从削角的侧视图看切削截面为一条线。在削角侧视图中：对于平面，切削截面为直线，如图4中线条B所示；对于凹面，切削截面为向内凹陷的曲线，如图4中线条C所示；对于凸面，切削截面为向外突出的曲线，如图4中线条D所示。
对于本例，削角切削截面为切除削角的截面。削角的切削截面设计为平面，从图5看切削截面为一条线。切削截面设计为平面，在削角的侧视图中如线条B所示。
(3)离合盘防干涉削角的切削角度设计；
离合盘防干涉削角的切削角度为切削截面与离合盘端面之间的夹角。为保障扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉，将离合盘上发生干涉部分切削削角以避免碰撞磨损，削角的切削角度一般设计为大于或等于扭杆摆动极限角度。
对于本例，离合盘防干涉削角的切削角度为切削截面与离合盘端面之间的夹角。为保障扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉，将离合盘上发生干涉部分切削削角以避免碰撞磨损，削角切削角度β设计为与扭杆摆动极限角度α相等，为16.3°。
(4)离合盘防干涉削角截面尺寸设计；
削角截面尺寸设计主要包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度等参数。干涉截面为扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆靠近离合盘的母线所在的截面，在侧视图中干涉截面如线条A所示。切削深度为切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，其值一般取大于或等于扭杆直径的二分之一。切削截面与干涉截面之间有预留间隙以保障弹性扭杆摆动至极限角度时扭杆与离合盘之间不发生碰撞。切削截面与干涉截面之间的夹角为0°，切削截面与干涉截面平行，则两截面之间的预留间隙由式(2)确定。
δ＝l1·sin(90°-α) (2)
式中，δ——干涉截面与切削截面之间的间隙；
l1——切削深度；
β——切削角度。
对于本例，削角截面尺寸设计主要包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度等参数。干涉截面为扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆靠近离合盘的母线所在的截面，切削深度为切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，其值取扭杆直径的二分之一，则切削深度设计为4.2mm。切削截面与干涉截面之间有预留间隙以保障弹性扭杆摆动至极限角度时扭杆与离合盘之间不发生碰撞。切削截面与干涉截面之间的夹角为0°，切削截面与干涉截面平行，将切削角度16.3°、切削深度4.2mm等值代入式(2)中求得两截面之间的预留间隙为4mm。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本领域的熟悉的技术人员来说，本发明可以有各种的更改和变化，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种电磁扭杆离合器离合盘的防干涉削角结构的设计方法，所设计的防干涉削角结构，用于防止弹性扭杆组件摆动至极限角度时与离合盘发生运动干涉，所述离合盘上在弹性扭杆组件的弹性扭杆摆动极限角度处设有削角结构，使扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉；所述削角结构包括削角切削角度、削角切削截面形状和尺寸，所述削角切削角度大于或等于弹性扭杆摆动极限角度，所述削角切削截面形状为平面、凹面、凸面中的一种；所述削角切削截面尺寸包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度，所述削角的切削深度为削角切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，所述削角切削截面与干涉截面之间预留间隙以保障弹性扭杆摆动至极限角度时扭杆与离合盘之间不发生碰撞，其特征在于：该设计方法包括以下步骤：
(1)弹性扭杆摆动极限角度设计
扭杆摆动极限角度为扭杆组件上的传力钢球与离合盘上工作沟槽接合时的扭杆偏转的角度，其值大小受离合盘与主转盘端面之间的间隙、工作沟槽的深度、钢球直径以及传力钢球与固定钢球的球心之间的距离等因素影响；
扭杆摆动极限角度由式(1)确定：
Figure FDA0002549968270000011
式中，α——扭杆摆动极限角度；
λ—离合盘与主转盘之间的间隙；
d——钢球直径；
△——传力钢球球心与离合盘端面之间的距离；
L12——两个钢球球心之间的最小距离；
(2)设计离合盘防干涉削角切削截面形状
削角切削截面为切除削角的截面，削角的切削截面采用平面、凹面、凸面中的一种；
(3)离合盘防干涉削角的切削角度
为保障弹性扭杆摆动至极限角度时弹性扭杆与离合盘之间不发生干涉，将离合盘上发生干涉部分切削削角以避免碰撞磨损，削角的切削角度设计为大于或等于弹性扭杆摆动极限角度；
(4)设计离合盘防干涉削角截面尺寸
削角切削截面尺寸设计包括削角切削截面与干涉截面之间的间隙、削角的切削深度的参数，削角的切削深度为切削截面与干涉截面两端之间的水平距离，当切削截面与干涉截面之间的夹角为0°，切削截面与干涉截面平行，则切削截面与干涉截之间的预留间隙由式(2)确定：
δ＝l1·sin(90°-β) (2)
式中，δ—干涉截面与切削截面之间的间隙；
l1—切削深度；
β—切削角度；
其中，离合盘防干涉削角的切削角度为切削截面与离合盘端面之间的夹角。
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