CN115443385A - 紧凑型高容量长寿命离合器 - Google Patents

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Abstract

一种紧凑型长寿命离合器总成采用轴承和轴系统，所述轴承和轴系统具有预加载荷的锥形滚子轴承，从而适应高径向载荷和轴向载荷两者，同时适应由输入/输出装置的此类载荷、偏转和结构特性造成的系统失准。整合为单一铸件的钟形壳体和端盖降低了成本，同时波形弹簧的利用适应了尺寸的减小以及制造和维修费用的减少。

Description

紧凑型高容量长寿命离合器
技术领域
在此的本发明属于动力传动装置领域，并且更具体地是紧凑型离合器。具体地说，本发明涉及可适用于横向和直接应用两者，适应高径向和轴向载荷两者并且采用可容易地维修的片组的流体致动型离合器。
背景技术
当今的动力源和载荷要求离合器的实现方式必须在物理尺寸上有所限制，同时单独地适应或连同来自皮带传动装置或类似物的高径向载荷一起适应来自片组接合的高轴向载荷。此外，由于片堆叠体磨损寿命，当今的离合器必须适应简易的维修和修理。同样地，最期望的是，片组磨损寿命不会因为离合器壳体的尺寸的减小和复杂性质而受到影响。
成本是机械设计中始终存在的考虑因素，并且在该方面，最期望的是，离合器和类似物展现出优于现有技术的成本节省。在不牺牲性能的情况下，使用多个铸件所产生的时间和费用、复杂的密封件和机加工特征往往压制了对系统经济性的渴望。
事实上，本领域中需要适应系统经济性、简易的维修、修理和整修的紧凑型高容量长寿命、成本有效的离合器。
发明内容
鉴于前述内容，本发明的第一方面是提供一种采用带花键的片组界面以适应紧密的轴向封装的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的另一个方面是提供一种用诸如锥形滚子轴承的推力轴承替换过去的角面接触滚珠轴承以进行轴向接合的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的另一方面是提供一种采用轴承和轴系统的紧凑型高容量长寿命离合器，所述轴承和轴系统包括处于预加载荷状态的一对间隔开的锥形滚子轴承以适应较高的径向和轴向载荷两者，或者在没有径向载荷的情况下(诸如在直接驱动应用中)适应轴向载荷。
本发明的又一方面是提供一种适应由安装有离合器的系统的载荷、偏转和结构特性造成的系统失准的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的仍再一方面是提供一种使用同一轴承布置适应横向和直接应用两者的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的附加表面是提供一种防止轴承座圈相对于轴旋转的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的仍再一方面是提供一种采用嵌套的波形弹簧来对内轴承预加载荷以防止旋转并允许简易的安装和改造的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的又一方面是提供一种采用油位传感器以在油位下降到低于阈值时使离合器脱开的紧凑型高容量长寿命离合器。
本发明的另一个方面是提供一种用于低功率应用的采用一体整合铸件，而不需要辅助壳体的紧凑型成本有效的离合器。
本发明的附加方面是提供一种用于低功率应用的所有液压腔都构建于壳体内的紧凑型成本有效的离合器。
本发明的另一方面是提供一种用于低功率应用的具有简化的密封机构的紧凑型成本有效的离合器。
本发明的又一方面是提供一种用于低功率应用的在片组中采用定制的对顶波形弹簧以减少使用其他力引发构件时机加工所产生的时间和费用的紧凑型成本有效的离合器。
本发明的前述和其他方面通过一种紧凑型长寿命离合器来达成，所述紧凑型长寿命离合器包括：轴；端板和压力板，所述端板和压力板操作性地安装到所述轴的一端；至少一个摩擦片(或称为摩擦盘)，所述至少一个摩擦片插置在所述端板与所述压力板之间；驱动环，所述驱动环适于由动力源进行驱动接合并且接纳所述至少一个摩擦片；钟形壳体，所述钟形壳体适于安装到所述动力源的壳体并且封闭所述端板、所述压力板和所述摩擦片；并且其中所述轴通过第一锥形滚子轴承和第二锥形滚子轴承可旋转地安装在端盖内。
随着详细描述的进行而将变得显而易见的本发明的附加方面通过一种紧凑型长寿命离合器来实现，所述紧凑型长寿命离合器包括：轴，所述轴通过第一锥形滚子轴承和第二锥形滚子轴承可旋转地安装在端盖内；端板和压力板，所述端板和压力板操作性地安装到所述轴的一端；至少一个摩擦片，所述至少一个摩擦片插置在所述端板与所述压力板之间；驱动环，所述驱动环适于由动力源进行驱动接合并且接纳所述至少一个摩擦片；钟形壳体，所述钟形壳体适于安装到所述动力源的壳体并且封闭所述端板、所述压力板和所述摩擦片；以及接合所述压力板的液压活塞和用于所述压力板的推力轴承，所述推力轴承插置在所述压力板与所述液压活塞之间。
附图说明
为了完全理解本发明的各个方面，应当参考以下具体实施方式和附图，在附图中：
图1是根据本发明制造的紧凑型高容量长寿命离合器的横截面图；并且
图2是本发明的类似于图1的实施方案的第二实施方案的横截面图，其示出了用于低功率应用的紧凑型成本有效的离合器。
具体实施方式
现在参考图1，可获得关于本发明的大体上由数字10表示的离合器的一个实施方案的结构和操作的认识。如图所示，轴12适于由其第一端处的动力源(未示出)驱动。如下文将显而易见的，轴12在其第一端处具有花键以接纳并接合离合器的端板和压力板，其中分离片通过肩螺栓等连接到所述端板。摩擦片通过花键连接到由诸如马达或发动机等动力源驱动的环形齿轮。诸如滑轮等适配器可键连到或以其他方式连接到轴12的第二端以用于输出驱动力。
在轴12的第一端处的是端板14，所述端板在端板14的凹陷中心区域中通过有头螺钉固定到夹板18。压力板20由轴12接纳并且适于以液压驱动。夹在端板14与压力板20之间的是片堆叠体，所述片堆叠体包括交替性地交织的分离片22和摩擦片(或称为摩擦盘)24，这在多片离合器等中是惯有的。一言以蔽之，分离片22和摩擦片24可通过向压力板20施加液压力而轴向地滑入和滑出接合状态，从而将片堆叠体的片驱动成抵靠端板14接合。
环形齿轮26设有有头螺钉28和锁紧垫圈30以将环形齿轮26连接到动力源，其中环形齿轮的内周边与片堆叠体的摩擦片24的外周边进行花键互连。类似地，通过弹簧偏置的肩螺栓连接到触底端板(grounded endplate)14的分离片22可在肩螺栓上轴向移动，这是轴12与触底端板14和轴向可移动的压力板20的花键互连的结果。这允许以最小内置间隙进行紧密的轴向封装并且还促成了简易的修理和更换。
钟形壳体32适于螺栓互连到动力源。钟形壳体32包住并封闭离合器总成，从而保护所述离合器总成免于环境、碎屑等影响。
多个分离弹簧34插置在端板14与压力板20之间以确保离合器正常是脱开的并且只有通过在活塞36上施加液压压力来接合以驱动压力板20。均匀地环绕轴12的端部的弹簧34确保在离合器脱开时在压力板与端板之间存在间隔，从而为摩擦片24和分离片22提供间隔。
为了提供本发明的紧凑型高容量长寿命离合器的进一步的紧凑性，锥形滚子轴承38插置在压力板20与液压活塞36之间以充当压力板20的推力轴承。这消除了对传统滚子轴承的需求，并且允许轴承38用作推力轴承，从而适应激活离合器时的旋转运动以适应增加的载荷容量。
一对锥形滚子轴承40、42插置在轴12与端盖44之间。轴承螺母46被拧到轴12上以对传动轴承40、42预加载荷。另外地，锥形滚子轴承40的内座圈利用嵌套的波形弹簧52预加载荷以抑制该轴承的内座圈随着轴12一起旋转并且进一步允许简易的安装和改造。本领域技术人员应当了解，嵌套的波形弹簧通常是具有平行盘绕的多个线匝以产生与线匝的数量成比例的力的扁线波形弹簧。在本申请中，嵌套的波形弹簧适应物理上紧凑的封装中的大量载荷。
应当了解，采用处于预加载荷状态的间接安装的锥形滚子轴承总成的这种轴承和轴系统诸如在采用皮带传动装置时允许较高的径向载荷，而在离合器被致动并且锥形滚子轴承38、40、42被强行接合时允许较高的轴向载荷。这种轴承和轴系统进一步提供了对由输入和输出装置的载荷、偏转和结构特性造成的系统失准的适应。所述系统还允许诸如皮带传动装置的横向传动装置，或诸如直接轴接合的直接应用，这些全部都是在使用同一轴承布置时实现。这可通过使用轴承螺母以使传动轴承进入预加载荷状态来实现。
本发明的另一个特征是如果油位不够-即使在极端角度操作条件下也能阻止离合器的操作的能力。为此目的，本发明采用了油监测器。油盘48接收系统的液压油并且设有油位传感器50，诸如浮动开关等，所述油位传感器在盘中的油不足时下降。这种下降致动了传感器50的浮动开关，从而触发或激活警示灯或其他适当的信号以警示操作者或者在倒计时计时器到期之后自动脱开。这种特征适应了本发明的紧凑型高容量长寿命离合器的使用，所述离合器经常被暴露于需要确保有足够的油的严苛的操作条件和环境。
现在参考图2，本发明的特别适于实现低功率紧凑型液压离合器应用的显著的成本节省的第二实施方案大体上由数字60表示。应当容易了解，图2的离合器60采用了与图1的离合器10相似的结构和操作布局，但是实现了显著的成本节省，对于低功率应用而言尤其如此。
首先，图1的离合器10的钟形壳体32和端盖44被统一的主壳体62替换，所述统一的主壳体特别适于通过有头螺钉64与诸如马达或发动机等动力源互连。主壳体62被整合为单一的一件式完整铸件，而不存在辅助壳体。此外，离合器的接合和脱开所需的液压腔被构建到单一壳体62中。
由壳体62接纳的轴66借助于轴密封件68与壳体62进行操作上的密封接合，所述轴密封件特别被配置为形成内置有组合式单唇密封件和封隔器的定制密封件。单个唇在壳体62内向内延伸并且消除了对现有技术中常见的密封盖和O形环的需求。
与图1的实施方案一样，轴66由锥形滚子轴承70、72支撑。在轴66的第一端处，存在离合器机构，所述离合器机构包括夹置有摩擦片78的端板74和压力板76，所述离合器机构具有围绕其外周边的驱动环80以由诸如发动机或马达等适当的动力源驱动。通过液压压力激活的活塞82接合压力板76以强行使摩擦片78接合在压力板76与端板74之间，以实现轴66的动力驱动的旋转。
离合器的激活对抗着对顶波形弹簧84进行操作，从而在压力板76与端板74之间成一定间隔偏置，这通过活塞82的激活来克服。
根据本发明的优选实施方案，对顶波形弹簧用于降低对机加工特征的要求并且减少片组部件所需的机加工时间。对顶波形弹簧被配置为使得它们串联地堆叠，其中弹性比率与线匝的数量成比例地减小。它们的设计消除了保持波顶对准的需求并且消除了在各个弹簧之间使用键式定位装置或垫片的需求。由于弹簧是一体形成的，因此波峰会保持其配置。对于此处的应用而言最重要的是，此类弹簧是轴向紧凑的，从而要求螺旋压缩弹簧大约一半的空间，而在载荷规格上适应相同的力。
如图2所示和如上文所描述的用于低功率应用的紧凑型液压离合器60通过以下方式来提供显著的成本节省：将钟形壳体和端盖整合为单一完整铸件，从而在壳体自身之内提供液压腔；采用内置有组合式单唇密封件和封隔器的定制密封件；以及在片组中采用对顶波形弹簧以减少机加工特征以及花费在片组部件上的时间和费用。所有这些都是在不牺牲可靠性、耐用性和响应性的情况下达成的。
因此，可看到，已经通过上文呈现和描述的结构实现了本发明的各个方面。虽然根据专利法规，仅详细地呈现和描述了本发明的最佳模式和优选实施方案，但是本发明不限于此。因此，为了认识本发明的范围和广度，应当对所附权利要求进行参考。

Claims (20)

1.一种紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器包括：
轴；
端板和压力板，所述端板和所述压力板操作性地安装到所述轴的一端；
至少一个摩擦盘，所述至少一个摩擦盘插置在所述端板与所述压力板之间；
驱动环，所述驱动环适于由动力源进行驱动接合并且接纳所述至少一个摩擦片；
钟形壳体，所述钟形壳体适于安装到所述动力源的壳体并且封闭所述端板、所述压力板和所述摩擦盘；并且
其中所述轴通过第一锥形滚子轴承和第二锥形滚子轴承可旋转地安装在端盖内。
2.根据权利要求1所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述至少一个摩擦盘安装到所述驱动环。
3.根据权利要求2所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述驱动环是所述至少一个摩擦盘能够在上面轴向移动的环形齿轮。
4.根据权利要求3所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括插置在所述压力板与所述端板之间的弹簧。
5.根据权利要求4所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述弹簧包括对顶波形弹簧。
6.根据权利要求3所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括接合所述压力板的液压活塞和用于所述压力板的推力轴承，所述推力轴承插置在所述压力板与所述液压活塞之间。
7.根据权利要求6所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述推力轴承构成第三锥形滚子轴承。
8.根据权利要求7所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括被拧到所述轴上以与所述第一锥形滚子轴承和所述第二锥形滚子轴承进行预加载荷的接合的螺母。
9.根据权利要求8所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述第一锥形滚子轴承和所述第二锥形滚子轴承中的一者的内座圈利用波形弹簧来预加载荷，从而抑制所述内座圈在所述轴上旋转。
10.根据权利要求9所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述波形弹簧是嵌套的波形弹簧。
11.根据权利要求3所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括具有相关联的油位传感器的油盘，所述油位传感器在所述油盘内的油位下降到设定油位以下时发出信号。
12.根据权利要求6所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述钟形壳体和所述端盖被整合为单一铸件。
13.根据权利要求12所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述单一铸件包括用于离合器操作的液压腔和通道。
14.根据权利要求13所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括插置在所述轴与所述单一铸件之间的轴密封件，所述轴密封件包括单唇密封件与内置封隔器。
15.一种紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器包括：
轴，所述轴通过第一锥形滚子轴承和第二锥形滚子轴承可旋转地安装在端盖内；
端板和压力板，所述端板和所述压力板操作性地安装到所述轴的一端；
至少一个摩擦盘，所述至少一个摩擦盘插置在所述端板与所述压力板之间；
驱动环，所述驱动环适于由动力源进行驱动接合并且接纳所述至少一个摩擦盘；
钟形壳体，所述钟形壳体适于安装到所述动力源的壳体并且封闭所述端板、所述压力板和所述摩擦盘；以及
接合所述压力板的液压活塞和用于所述压力板的推力轴承，所述推力轴承插置在所述压力板与所述液压活塞之间。
16.如权利要求15所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述推力轴承构成第三锥形滚子轴承。
17.如权利要求16所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述第一锥形滚子轴承由被拧到所述轴上的螺母预加载荷。
18.如权利要求17所述的紧凑型长寿命离合器，其中所述第一锥形滚子轴承还由波形弹簧预加载荷。
19.如权利要求18所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括多个摩擦盘，所述多个摩擦盘与分离片交织，能够在所述端板与所述压力板之间轴向滑动地接合。
20.如权利要求20所述的紧凑型长寿命离合器，所述紧凑型长寿命离合器还包括在所述端板与所述压力板之间进行分离接合的波形弹簧。
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