CN114458709A - 一种新型零输出的离合机构及其工作方法、变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型零输出的离合机构，包括离合部分和液压控制部分，离合部分包括湿式离合器和制动离合器，湿式离合器与制动离合器可配置在同一轴系或不同轴系上；液压控制部分包括第一液压控制单元及第二液压控制单元；湿式离合器为常开式，制动离合器为常闭式，控制部分分别通过第一液压控制单元和第二液压控制单元接入湿式离合器和制动离合器；控制部分可集成设计为单独的阀块结构或集成在壳体或操纵系统中。该离合机构可实现在湿式离合器脱开工况时，动力输出端无输出，并且在制动过程中，制动平稳，无冲击，在解除制动状态时，响应及时无干涉，可用于需湿式离合器脱开后无动力输出及存在较大负载惯量的工况。

Description

一种新型零输出的离合机构及其工作方法、变速箱

技术领域

本发明涉及一种湿式离合器脱开后输出端无动力输出的离合机构，属于工程机械变速箱湿式离合器结构及液压传动领域的变速箱湿式离合器用操纵阀技术领域。

背景技术

动力换档变速箱在工程车辆中广范应用，而动力换档变速箱的档位功能主要通过湿式摩擦离合器的结合和断开来实现。常规的湿式摩擦离合器在动力断开时存在由带排扭矩引起的动力输出，当输出端连接的是电机、油泵、水泵等启动扭矩小的部件，输出带排扭矩大时被带动，此时将处于异常工作状态，造成异常升温、零部件损伤及特定工况不能实现等情况，严重时造成财产损失、人员伤亡等后果，存在极大的安全隐患。目前实现湿式摩擦离合器在动力断开时动力零输出结构方式包括但不限于如下二种。第一种在湿式离合器输出端再设置一套普通离合器结构，用于对带排扭矩的制动；第二种是在湿式离合器结构上集成设计另一离合器结构，通过离合器结合时压紧在固定的壳体上制动。

在上述提及的现有技术中，第一种方案需提供两路工作油单独控制，当控制工作油的操纵系统出现故障时，产生制动失效，且操纵系统复杂成本高；第二种方案如公开号为CN205173420U的中国专利文献提供了一种拖拉机用防带排输出装置，工作油切断后，防带排离合器在弹簧作用下快速动作并制动，若输出端负载惯量大，此时在惯量作用下产生冲击，冲击使制动离合器摩损严重，易烧毁，存在较大安全隐患，不适用于负载有较大惯量的工况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种新型零输出的离合机构，该离合机构可实现在湿式离合器脱开工况时，动力输出端无输出，并且在制动过程中，制动平稳，无冲击，在解除制动状态时，响应及时无干涉，可用于需湿式离合器脱开后无动力输出及存在较大负载惯量的工况。

本发明的第二目的是提供一种基于上述新型零输出的离合机构的工作方法，该方法可在上述机构进行快速压紧制动时，避免负载产生的冲击造成零部件损伤，消除安全隐患，可用于负载有惯量的工况。

本发明的第三目的是提供一种配置有上述新型零输出的离合机构的变速箱。

基于上述目的，本发明的一个方面，提供一种新型零输出的离合机构，该离合机构包括离合部分和液压控制部分，所述离合部分包括湿式离合器和制动离合器，所述湿式离合器与制动离合器可配置在同一轴系或不同轴系上；所述液压控制部分包括用于开启或制动湿式离合器的第一液压控制单元及用于开启或制动所述制动离合器的第二液压控制单元；

所述湿式离合器为常开式，所述制动离合器为常闭式，所述控制部分分别通过第一液压控制单元和第二液压控制单元接入湿式离合器和制动离合器；

所述控制部分可集成设计为单独的阀块结构或集成在壳体或操纵系统中。

作为优选，当湿式离合器与制动离合器配置在不同轴系上时，其具体结构包括：湿式离合器、制动离合器、第一齿轮、传动齿轮及输出轴；其中，所述第一齿轮支撑在湿式离合器上，所述传动齿轮与第一齿轮啮合，所述传动齿轮支撑在制动离合器上，同时，所述传送齿轮与输出轴同轴设置。

作为优选，当湿式离合器与制动离合器配置在同一轴系上时，其具体结构包括：第二齿轮、湿式离合器、制动离合器及输出轴，所述的湿式离合器与输出轴连接为一体，所述第二齿轮支撑在输出轴上，所述的第二齿轮和湿式离合器上设计有花键结构。

作为优选，所述第一液压控制单元包括第一单向阀和第一节流孔，所述的工作油通过第一节流孔和第一单向阀流动；

所述第二液压控制单元包括活塞杆及用于压紧活塞杆的弹簧，所述活塞杆内限定有油道，油道的出口处限定有第二节流孔，第二节流孔处配置第二单向阀，工作油通过活塞杆上的第二节流孔和第二单向阀流动。

本发明的另一个方面，提供一种基于上述新型零输出的离合机构的工作方法，该方法包括如下步骤：

湿式离合器结合时，第二液压控制单元控制制动离合器解锁，动力经湿式离合器输出；

工作油中断时，湿式离合器脱开，此时湿式离合器油缸内的油在返回弹簧及油缸作用下，返回至湿式离合器液压控制单元，液压控制单元内的第一单向阀被打开，工作油通过第一节流孔和第一单向阀快速流出；同时，制动离合器油缸内的工作油快速返回至第二液压控制单元，在工作油的作用下第二单向阀关闭，工作油通过第二节流孔流出，返回的工作油在活塞挤压作用下形成压力作用于活塞杆，该压力通过活塞杆与第二液压控制单元内弹簧的相互作用不断缓冲抵消，保证返回油稳定流出，避免制动离合器被快速压紧制动时负载产生的冲击造成零部件损伤。

本发明的再一个方面，提供一种变速箱，该变速箱内配置有如上所述的新型零输出的离合机构，通过该离合机构实现工作油压中断后离合器油缸内油液排空所需时间可调的工况。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可实现在湿式离合器脱开工况时，动力输出端无输出，并且在制动过程中，制动平稳，无冲击，在解除制动状态时，响应及时无干涉，可用于需湿式离合器脱开后无动力输出及存在较大负载惯量的工况。

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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是湿式离合器和制动离合器被配置为不同轴系的结构示意图；

图2是湿式离合器和制动离合器被配置为同一轴系的结构示意图；

图3是图1所示结构的原理示意图；

图4是图2所示结构的原理示意图；

图5、图6是本发明的控制单元原理和结构示意图；

图7、图8是本发明的单向阀结构及局部示意图；

图9是本发明的湿式离合器结构示意图。

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。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

基于背景技术中的问题及本发明的技术方案，本实施例首先提供一种新型零输出的离合机构，该离合机构包括离合部分和液压控制部分，所述离合部分包括湿式离合器和制动离合器，所述湿式离合器与制动离合器可配置在同一轴系或不同轴系上；所述液压控制部分包括用于开启或制动湿式离合器的第一液压控制单元及用于开启或制动所述制动离合器的第二液压控制单元；

所述湿式离合器为常开式，所述制动离合器为常闭式，所述控制部分分别通过第一液压控制单元和第二液压控制单元接入湿式离合器和制动离合器；

所述控制部分可集成设计为单独的阀块结构，结构简单紧凑，操纵方便，也可集成在壳体或操纵系统中，工作过程舒适性高、可靠性好。这样，湿式离合器在常开状态下存在带排扭矩，带排扭矩通过制动离合器后无动力输出。

作为一种较优的实施方式，当湿式离合器与制动离合器配置在不同轴系上时，其具体结构包括：湿式离合器、制动离合器、第一齿轮、传动齿轮及输出轴；其中，所述第一齿轮支撑在湿式离合器上，所述传动齿轮与第一齿轮啮合，所述传动齿轮支撑在制动离合器上，同时，所述传送齿轮与输出轴同轴设置。所述的不同轴系上新型零输出湿式离合器结构主要包含有湿式离合器和支撑在湿式离合器上的第一齿轮，与第一齿轮常啮合的传动齿轮，制动离合器，压紧制动离合器的活塞，提供制动离合器结合时作用力的弹簧，控制制动离合器的油缸及输出轴。所述的湿式离合器为动力输入端，所述的齿轮和传动齿轮上均设计有花键结构，湿式离合器结合时通过齿轮上的花键将动力输出，制动离合器通过传动齿轮上花键结构实现制动。所述的传动齿轮与输出轴设计为一体，制动离合器在制动工况时输出轴无动力输出。

作为一种较优的实施方式，当湿式离合器与制动离合器配置在同一轴系上时，其具体结构包括：第二齿轮、湿式离合器、制动离合器及输出轴，所述的湿式离合器与输出轴连接为一体，所述第二齿轮支撑在输出轴上，所述的第二齿轮和湿式离合器上设计有花键结构。再具体地，所述的同轴上新型零输出湿式离合器结构主要包含有第一齿轮，湿式离合器，制动离合器，压紧制动离合器的活塞，提供制动离合器结合时作用力的弹簧，控制制动离合器的油缸及输出轴；所述的第一齿轮为动力输入端，第一齿轮支撑在输出轴上，第一齿轮上设计有花键结构，湿式离合器结合时通过第一齿轮上的花键将动力输出，同时，所述的湿式离合器上设计有花键结构，制动离合器通过湿式离合器上花键结构实现制动。所述的湿式离合器与输出轴设计为一体，制动离合器在制动工况时输出轴无动力输出。

作为一种较优的实施方式，所述第一液压控制单元包括第一单向阀和第一节流孔，所述的工作油通过第一节流孔和第一单向阀流动；

所述第二液压控制单元包括活塞杆及用于压紧活塞杆的弹簧，所述活塞杆内限定有油道，油道的出口处限定有第二节流孔，第二节流孔处配置第二单向阀，工作油通过活塞杆上的第二节流孔和第二单向阀流动。具体地，所述的第二液压控制单元主要包含压紧活塞杆的弹簧，活塞杆，集成在活塞杆上的节流孔和安装在活塞杆上的单向阀。如图6所示，所述的活塞杆上设置有油路，工作油只能通过活塞杆上的节流孔和单向阀流至油口C；所述的工作油从油口A流至油口C时，单向阀打开。所述的湿式离合器液压控制单元主要包含单向阀和节流孔，所述的工作油从油口B流至油口D时，单向阀关闭；所述的油口A和油口B工作油为同一工作油提供。

具体地，如附图1、图2所示，本实施例主要包含湿式离合器Ⅰ、制动离合器Ⅱ，同时也包含湿式离合器Ⅰ的油缸Ⅲ及制动离合器Ⅱ的油缸Ⅳ。图1、图2两种离合器结构型式根据实际需求选择不同的型式，其中所述的湿式离合器Ⅰ为常开式，所述的制动离合器Ⅱ为常闭式，所述的油缸Ⅲ、油缸Ⅳ均无工作油进入。湿式离合器Ⅰ在常开状态下存在带排扭矩，输出扭矩通过制动离合器Ⅱ后无动力输出。

如图1、图3所示：图3结构型式包含有湿式离合器Ⅰ和支撑在湿式离合器Ⅰ上的齿轮1，与齿轮1常啮合的传动齿轮2，制动离合器Ⅱ，压紧制动离合器Ⅱ的活塞3，提供压紧制动离合器Ⅱ作用力的弹簧4，控制制动离合器Ⅱ的油缸5及输出轴6。所述的湿式离合器Ⅰ为动力输入端，所述的齿轮1和传动齿轮2上均设计有花键结构，湿式离合器Ⅰ结合时通过齿轮1上的花键将动力输出，制动离合器Ⅱ通过传动齿轮2上花键结构实现传动齿轮2制动。所述的传动齿轮2与输出轴6设计为一体，制动离合器Ⅱ在制动工况时输出轴6无动力输出。

如图2、图4所示：此结构型式包含有齿轮1，湿式离合器Ⅰ，制动离合器Ⅱ，压紧制动离合器Ⅱ的活塞3，提供压紧制动离合器Ⅱ作用力的弹簧4，控制制动离合器Ⅱ的油缸5及输出轴6。所述的齿轮1为动力输入端，齿轮1支撑在输出轴6上，齿轮1上设计有花键结构，湿式离合器Ⅰ结合时通过齿轮1上的花键将动力传至湿式离合器Ⅰ。所述的湿式离合器Ⅰ上设计有花键结构，制动离合器Ⅱ通过湿式离合器Ⅰ上花键结构实现制动。所述的湿式离合器Ⅰ与输出轴6设计为一体，制动离合器Ⅱ在制动工况时输出轴6无动力输出。

如图5所示：此结构为本发明新型离合器结构的液压控制部分，其包括第二液压控制单元Ⅴ和第一液压控制单元Ⅵ；液压控制单元Ⅴ和Ⅵ的工作油P通过液压控制模块油路后分别接入制动离合器Ⅱ的油缸Ⅳ和湿式离合器Ⅰ的油缸Ⅲ。

如图6所示：所述的制动离合器Ⅱ液压控制单元Ⅴ主要包含压紧活塞杆2的弹簧1，活塞杆2，集成在活塞杆2上的节流孔3和安装在活塞杆2上的单向阀4；所述的活塞杆2上设置有油道，工作油只能通过活塞杆2上的油道，经节流孔3和单向阀4流至油口C；所述的工作油从油口A流至油口C时，单向阀4打开。所述的湿式离合器Ⅰ液压控制单元Ⅵ主要包含单向阀5和节流孔6，所述的工作油从油口B流至油口D时，单向阀5关闭；所述的油口A和油口B工作油为同一工作油提供。

如图7、图8所示：所述的液压控制单元Ⅴ和液压控制单元Ⅵ中的节流孔3和节流孔6结构设计相似，单向阀4和单向阀5结构相同。所述的单向阀4和单向阀5上，工艺塞上设置有弹簧定位孔4-1，进油槽4-2和油孔4-3。所述的弹簧定位孔4-1保证弹簧准确的安装；所述的进油槽4-2保证在弹簧压紧状态下油液可快速流入油孔4-3。

如图９所示：所述的湿式离合器Ⅰ主要包含有外壳轴Ⅰ-1，安装在外壳轴Ⅰ-1上的活塞Ⅰ-2，外壳轴Ⅰ-1与活塞Ⅰ-2组成密封油腔即湿式离合器Ⅰ的油缸Ⅲ，可在外壳轴Ⅰ-1内花键平移的主动片Ⅰ-4，可在支撑在外壳轴Ⅰ-1上齿轮花键平移的从动片Ⅰ-5。所述的湿式离合器Ⅰ结合即油缸Ⅲ冲油后推动活塞Ⅰ-2压紧主动片Ⅰ-4和从动片Ⅰ-5，通过外壳轴Ⅰ-1内花键和齿轮上外花键，湿式离合器Ⅰ与齿轮1为一体，动力经湿式离合器Ⅰ传递至齿轮1输出。

本实施例还提供一种基于上述新型零输出的离合机构的工作方法，该方法包括如下步骤：

湿式离合器结合时，第二液压控制单元控制制动离合器解锁，动力经湿式离合器输出；

工作油中断时，湿式离合器脱开，此时湿式离合器油缸内的油在返回弹簧及油缸作用下，返回至湿式离合器液压控制单元，液压控制单元内的第一单向阀被打开，工作油通过第一节流孔和第一单向阀快速流出；同时，制动离合器油缸内的工作油快速返回至第二液压控制单元，在工作油的作用下第二单向阀关闭，工作油通过第二节流孔流出，返回的工作油在活塞挤压作用下形成压力作用于活塞杆，该压力通过活塞杆与第二液压控制单元内弹簧的相互作用不断缓冲抵消，保证返回油稳定流出，避免制动离合器被快速压紧制动时负载产生的冲击造成零部件损伤。进一步具体地：湿式离合器结合时，工作油进入新型离合器结构液压控制模块，分别进入制动离合器液压控制单元和湿式离合器液压控制单元。进入制动离合器液压控制单元的工作油通过活塞杆上开启的单向阀和节流孔，进入制动离合器油缸，推动活塞克服弹簧力后制动离合器解锁。而进入湿式离合器液压控制单元的工作油，压紧单向阀，单向阀关闭，只能通过节流孔流向湿式离合器油缸，油缸充满建立压力后湿式离合器结合，动力经离合器输出。在此过程中通过湿式离合器液压控制单元节流孔直径的调节保证在制动离合器完全解锁后湿式离合器结合，避免功能干涉。所述的液压控制模块当工作油中断，湿式离合器脱开，此时湿式离合器油缸内的油在返回弹簧及油缸作用下，返回至湿式离合器液压控制单元，液压控制单元内的单向阀被打开，工作油通过节流孔和单向阀快速流出。而制动离合器油缸内的油也在弹簧及活塞作用下快速返回至制动离合器液压控制单元，在油的作用下单向阀关闭，工作油通过小孔流出。如图6所示，返回的工作油在活塞挤压作用下将在油口C处形成压力作用于活塞杆，通过与液压控制单元内弹簧作用在活塞杆上力相互作用，不断缓冲抵消，保证返回油稳定流出，避免制动离合器被快速压紧制动时负载产生的冲击造成零部件损伤，消除安全隐患，可用于负载有惯量的工况。

本实施例还提供一种变速箱，该变速箱内配置有如上所述的新型零输出的离合机构，通过该离合机构实现工作油压中断后离合器油缸内油液排空所需时间可调的工况。

本发明可实现在湿式离合器脱开工况时，动力输出端无输出，并且在制动过程中，制动平稳，无冲击，在解除制动状态时，响应及时无干涉，可用于需湿式离合器脱开后无动力输出及存在较大负载惯量的工况。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种新型零输出的离合机构，其特征在于，包括离合部分和液压控制部分，所述离合部分包括湿式离合器和制动离合器，所述湿式离合器与制动离合器可配置在同一轴系或不同轴系上；所述液压控制部分包括用于开启或制动湿式离合器的第一液压控制单元及用于开启或制动所述制动离合器的第二液压控制单元；

所述湿式离合器为常开式，所述制动离合器为常闭式，所述控制部分分别通过第一液压控制单元和第二液压控制单元接入湿式离合器和制动离合器；

所述控制部分可集成设计为单独的阀块结构或集成在壳体或操纵系统中。

2.根据权利要求1所述的一种新型零输出的离合机构，其特征在于，当湿式离合器与制动离合器配置在不同轴系上时，其具体结构包括：湿式离合器、制动离合器、第一齿轮、传动齿轮及输出轴；其中，所述第一齿轮支撑在湿式离合器上，所述传动齿轮与第一齿轮啮合，所述传动齿轮支撑在制动离合器上，同时，所述传送齿轮与输出轴同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种新型零输出的离合机构，其特征在于，当湿式离合器与制动离合器配置在同一轴系上时，其具体结构包括：第二齿轮、湿式离合器、制动离合器及输出轴，所述的湿式离合器与输出轴连接为一体，所述第二齿轮支撑在输出轴上，所述的第二齿轮和湿式离合器上设计有花键结构。

4.根据权利要求1所述的一种新型零输出的离合机构，其特征在于，所述第一液压控制单元包括第一单向阀和第一节流孔，所述的工作油通过第一节流孔和第一单向阀流动；

所述第二液压控制单元包括活塞杆及用于压紧活塞杆的弹簧，所述活塞杆内限定有油道，油道的出口处限定有第二节流孔，第二节流孔处配置第二单向阀，工作油通过活塞杆上的第二节流孔和第二单向阀流动。

5.一种基于权利要求1-4中任一项所述的新型零输出的离合机构的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

湿式离合器结合时，第二液压控制单元控制制动离合器解锁，动力经湿式离合器输出；

工作油中断时，湿式离合器脱开，此时湿式离合器油缸内的油在返回弹簧及油缸作用下，返回至湿式离合器液压控制单元，液压控制单元内的第一单向阀被打开，工作油通过第一节流孔和第一单向阀快速流出；同时，制动离合器油缸内的工作油快速返回至第二液压控制单元，在工作油的作用下第二单向阀关闭，工作油通过第二节流孔流出，返回的工作油在活塞挤压作用下形成压力作用于活塞杆，该压力通过活塞杆与第二液压控制单元内弹簧的相互作用不断缓冲抵消，保证返回油稳定流出，避免制动离合器被快速压紧制动时负载产生的冲击造成零部件损伤。

6.一种变速箱，其特征在于，其内配置有如权利要求1-4中任一项所述的新型零输出的离合机构，通过该离合机构实现工作油压中断后离合器油缸内油液排空所需时间可调的工况。

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