CN1168911C - 离合器及离合器分离机构 - Google Patents

Abstract

一种离合器分离机构包括离合器分离套筒、离合器分离轴承和离合器分离叉。离合器分离套筒在第一端有一杠杆接合零件。离合器分离轴承接合离合器分离套筒的第二端，其内圈旋转固定于该第二端。离合器分离叉有滚柱位于两臂中的每一个上，以与离合器分离轴承的外圈接合。每个滚柱包括定位销，定位销第一端被各叉臂接纳，第二端被回转安装轮所环绕。轮有通孔和固定安装于通孔中的衬套。一止动器用于阻止轮自定位销的第二端作轴向位移。

Description

离合器及离合器分离机构

1997年7月1日提交的美国专利申请系列号为No.08/886,375、名为“带有滚柱分离叉的离合器”，本申请是根据37 CFR§1.53(b)的本申请的继续部分。

本发明涉及汽车离合器，尤其涉及在分离轴承和与离合器弹簧和/或离合器分离杆接合的套筒端部之间应用分离套筒的离合器，以及与这种离合器相关的用于置换分离轴承的装置。

设计用于重型和中型载重场合的离合器通常使用安放在变速器输入轴上。套筒连接分离轴承与离合器弹簧和/或离合器分离杆，该离合器分离杆提供加在压盘上的离合器接合力。套筒位于变速器输入轴上并与弹簧、离合器盖、飞轮和压盘一起旋转。与轴承轴向对齐的衬套压入配合(press fit)于套筒中与之一起旋转，该衬套直接安放于变速器输入轴上。在离合器部分和全部分离时，出现套筒与变速器输入轴之间的相对旋转。分离轴承的内圈接到套筒上与之一起运动。外圈连接到不旋转的轴承壳上，与离合器叉接合。轴承壳的耐磨垫层被叉臂端部接合。离合器叉可枢转地安装于连接发动机组和变速箱的离合器壳内。离合器叉与驾驶者控制的踏板相连，用于选择地轴向移动轴承和套筒从而分离离合器。

离合器叉的枢转运动，加上叉臂于耐磨垫层之间的摩擦力，产生了作用于轴承的“浮升力”，通过轴承传递到套筒和套筒内的衬套。浮升力约等于叉臂于垫层之间的摩擦系数乘以臂作用于垫层的正压力。浮升力在离合器分离过程中将套筒衬套压向输入轴，从而加速了套筒衬套的磨损。

目前原始设备制造商(OEMs)需要对离合器提供免费基本维护更长公里寿命。为了提高套筒衬套的寿命，亟需降低叉和分离套筒之间的摩擦从而降低浮升力。

已知的离合器叉使用滚柱接合离合器的分离轴承。然而，这些叉与离合器轴承一起使用，其不是安放在变速器输入轴上，而是放在一个从变速箱伸出且外接但不接触输入轴的静止套管轴上。另外，已知的滚柱分离叉没有将外形正确设计成能够被代入现有的在离合器壳内空间非常有限的离合器系统中。

希望为分离轴承接触面提供一种低摩擦离合器叉，其能降低套筒衬套的磨损。还希望提供这样一种离合器叉和分离轴承组合，其能装配于传统离合器叉和分离轴承组合可用的空间内。

离合器分离机构包括离合器分离套筒、离合器分离轴承和离合器分离叉。离合器分离套筒的第一端有一杠杆接合零件。离合器分离轴承接合离合器分离套筒的第二端，并且有一个内圈可旋转地固定于离合器分离套筒第二端。离合器分离叉的滚柱置于两个臂中的每一个上，用于与离合器分离轴承的外圈接合。

离合器包括飞轮、变速器输入轴、离合器盖、压盘、离合器驱动盘、离合器分离套筒、多个径向杠杆、弹簧、分离轴承、离合器壳、离合器分离轴、离合器分离叉、和滚柱。飞轮可旋转地置于旋转轴上。变速器输入轴位于旋转轴上，有一个花键部分。离合器盖固定于飞轮上。压盘位于离合器盖和飞轮之间，可在其间轴向移动，并可旋转地固定于离合器盖上。离合器驱动盘通过花键可旋转地固定于输入轴，并位于飞轮和压盘之间，可在其间轴向滑动。离合器分离套筒可滑动地位于输入轴上，其第一端位于压盘和盖之间，第二端位于与压盘相反的盖的另一侧。多个径向杠杆绕旋转轴分布。这些杠杆径向向内的端部与分离套筒的第一端接合。杠杆在分离套筒和压盘或弹簧之间延伸。弹簧位于压盘和盖之间，将压盘压向驱动盘。离合器壳位于离合器盖和分离轴承上。离合器分离轴可旋转地位于离合器壳内并可绕与旋转轴成90°的枢轴枢转。离合器分离叉固定于离合器分离轴并与之一起旋转，其具有第一臂和第二臂在分离轴承附近延伸。滚柱可旋转地位于离合器分离叉的第一和第二臂中的每一个上，并与分离轴承接合。每个滚柱包括一个定位销，销的第一端被各分离轴承所接纳。定位销的第二端被回转安装轮(rotatively mounted tire)所环绕。轮子具有一通孔，一衬套安装于其中。备有一止动器，用于阻止轮子自定位销第二端作轴向位移。

应用了带有滚柱的分离叉的创造性离合器和离合器分离机构，在减小叉和分离轴承之间的摩擦方面非常有效，从而有利地降低了套筒衬套的磨损。公开的叉和轴承组合有利地设计外形，使其能够装入空间非常小的离合器壳内。

图1是离合器分离轴承和离合器叉的后视图。

图2是图1所示的分离轴承和分离叉沿箭头2的侧视图。

图3是应用图2所示分离轴承和叉的离合器组件的侧剖视图，示出的是位于不接合位置时的状态。

图4是图3所示离合器组件在放松位置时的侧剖视图。

图5是图1所示分离轴承的侧剖视图。

图6是与图1-4所示的叉一起使用的滚柱的剖视图。

图7是与图8所示叉一起使用的滚柱沿箭头7的剖视图。

图8是离合器分离轴承和离合器叉的后视图。

图1示出了可枢转地支承离合器叉12的离合器壳10。离合器叉12用于通过移动离合器分离轴承15有选择地分离离合器组件14，如图3和4清楚所示。离合器操纵杆系16位于车辆驾驶者和离合器叉12之间，包括位于离合器壳10外部的操纵杆17。

离合器组件14包括固定在飞轮20上的离合器盖18。而飞轮20又固定在发动机曲轴(未示出)上，绕旋转轴22旋转。第一端上有花键的变速器输入轴24从变速箱(未示出)沿轴线22延伸。驱动盘26开滑动地位于输入轴24的花键部分，与其一起旋转。压盘28压紧位于它与飞轮20之间的驱动盘26。六个离合器压紧杠杆30沿周向绕轴线22分布，并自分离套筒32的第一端径向延伸。每个杠杆30的径向外端直接与盖18接合，或通过一调整机构间接接合。

分离轴承15的内圈36与分离套筒32接合，与其一起轴向移动。借助一开口环使内圈36保持在套筒32上。输入轴衬套37在套筒32内压入配合，并与轴承15轴向对齐。可旋转地固定于轴承壳39的外圈38，受阻止不能相对离合器壳10旋转。

产生离合器分离载荷的斜弹簧40位于离合器盖18和套筒32第一端之间。套筒32和盖18都分别具有相应的弹簧接合零件42和44。

离合器叉12跨装在轴承15上，并且固定于两个同轴叉轴46，以绕枢轴48枢转。叉12的横构件50在轴承15附近连接两个相对的臂52。臂52的每一个有滚柱54，该滚柱54位于从臂52端部附近向内侧延伸的销55上。滚柱54在轴承15前侧接合耐磨垫层56。

图6中详细示出了滚柱54。定位销58有第一端被臂52中的一个所接纳。销58的第二端支承滚针60，滚针60被杯罩62顶住。外壳64封闭杯罩62并用作滚柱表面。借助位于销58内的槽的定位环66止动壳64和杯罩62。图示滚柱54的所有零件都由钢制成。作为另一种选择的滚柱设计包括使用滚珠轴承件代替滚针，或使用涂有特氟隆(Teflon)的衬套直接安放于定位销上。

参见图7和8，示出了另一种滚柱结构。滚柱70有一定位销72。定位销72的第一端74被接纳并固定于各叉臂52内侧的通孔75内。销72和孔75的大小使其间提供压入配合。定位销72还有一第二端76。第二端76被回转安装轮78所环绕。轮78提供与耐磨垫层56接触的滚柱表面。轮78有一通孔80。两个衬套82固定安装于通孔80中。图示实施例中的衬套82被压入轮78的通孔80中并且其大小提供过盈配合(interference fit)。衬套82在其间限定环状槽83。

定位销72还有一个环状槽84，该槽84与槽83对齐。在实施例中，通过选择具有理想的销直径的未硬化过的滚针制成定位销72。槽84在销72中切出。然后硬化并抛光销72。止动环86位于环状槽83和84内。止动环86具有开口，使其能够径向弹性膨胀套到销72上，然后收缩卡入槽84内。通过衬套82、止动环86限制轮78在定位销72上的轴向位移。轮78的接触面88稍微隆起，在其中点90处有一峰值。轮78的冠状使轮能够补偿挠曲和不对中，而不会使轮78和衬套82产生过度的边缘载荷。在一个实施例中，半径3000mm的凸面置于宽度约12mm、直径约19mm的轮上。

图中止动环86在轮78装到销72上之前由轮78支承在衬套82之间的槽84中。在自由或不变形的状态下，环86的内径小于销72的外径，外径大于衬套82的内径。衬套82之间的槽有一径向深度至少等于环86的金属丝直径。槽83的深度使环86能够完全置于槽83中。通过将轮78与销72对齐，然后推压轮78将其装配到销72上。销72上的前倒角使环86张开从而使环86完全位于槽83中。当槽83和84对齐时，环86卡入到槽84中，使轮78保持在销72上。

作为另一种选择，止动环86可在轮78装到定位销72之前由销72支承。然而，槽84必须足够深，以容纳环86的整个金属丝横截面直径或截面厚度。环86的内径小于销72的外径，外径大于衬套82的内径。槽83比槽84浅，限制环86的向外径向扩张。当轮78被推到销72上，槽83和84对准时，环86陷入槽84并扩张进入槽83中，从而使轮78保持在销72上。

作为另一种选择，轮78还可以下述方式装到销72上。张开止动环86使其在销72上滑动直到与槽84对齐。环86可以卡入槽84中并保持在其中。槽84的深度大约等于环86的金属丝直径或厚度的一半。第一衬套82压入轮78中。第一衬套82被压入轮78中一预定深度，使其最外边稍低于轮78的第一侧。组装好的轮78和第一衬套82在止动环86的第一侧上滑过销72的第二端76。第一衬套82的最内边大约在孔80的中点。第二衬套在止动环86的第二侧上滑过销72的第一端74。轮78轴向受约束，第二衬套82被压入孔80至一预定深度，使得第二衬套82的最内边距第一衬套82的最内边一预定距离。第二衬套82的最外边低于轮78的第二侧。

使第一衬套位于轮78内的一预定轴向位置，例如使第一衬套的最内边距轮78的第二侧一预定距离，可有利地防止在环86和第一衬套82之间产生将轮78偏压向臂52的推力载荷。衬套82不是设计用来承受推力载荷，因而如果受到较大的推力载荷则会损坏。选择衬套82在轮78内的预定位置，以确保在轮78被压向臂52时，轮78的第二侧和叉12的相应臂52之间的接触。组装好的滚柱70中，销72的第二端轴向偏移于或稍稍凹陷低于轮78的外侧或第一侧。

上述在轮78和止动环86及叉臂52之间的位置关系要求销72插入到孔75内一预定深度。这通过使用图7所示的冲头(未示出)上的特殊冲压工具92来完成，其将滚柱70压入臂52中。

工具92在其端部呈杯状。工具92有一个盲孔94，盲孔的内径大小能够径向越过轮78。孔94的深度小于轮78的轴向长度。在孔94底部98的突出部96自底部98向上伸出，伸出的量仅稍大于销72的第二端76与轮78侧面之间的轴向偏移。突出部96的直径小于销72的外径。

为了安装滚柱70于臂52上，工具92如图7所示滑过轮78。突出部96接合第二端76。工具92被压向叉、臂52，从而将销72压入到孔95中。轮78接合叉臂52。在轮78靠到叉臂52后，继续的冲压力使工具92和销72相对轮78产生微量的移动。这种小量移动是由于工具的轴向偏移超过销对滚柱70轮的偏移的微小量的结果。这种超出偏移的微量有助于保证在将销72压入孔75中时，工具92作用于销72，而不作用于轮78。

滚柱70的好处在于其不要求初始的或维护的润滑。与滚针60相比，衬套82与定位销72有更大的接触面积，从而消除了销72的任何撞击磨损。由于其抗撞击磨损能力，滚柱70在振动、小角度位移环境下非常坚固。对本技术领域的普通技术人员来说很显然，止动环86可以有多种横截面，可以是金属环或扣环。轮78的固位也可以借助与定位销72一体的法兰环和并列衬套82来获得。轮78到定位销72的固位也可以借助在定位销72上具有一端头使得可以使用单个衬套来获得。

滚柱54、70和分离轴承15设计成配合副，使得套筒32的轴向位置按照杠杆17的旋转位置的函数而精确变化，因为在非滚柱系统套筒32的位置会随着杠杆17的位置而变化。这使得滚柱叉12可以安装在非直接为与滚柱叉相容设计的系统中。叉12的臂52加宽，使其更能抵抗悬臂滚柱54、70所产生的扭曲力。

本发明以下述方式工作。图3示出了处于接合状态的离合器14。离合器叉12和杠杆17的位置被分离轴承15的位置控制，而分离轴承15的位置又被杠杆30在弹簧40作用下向压盘运动的极限控制。当驾驶者通过操纵杆系16分离离合器时，操纵杆17使离合器叉12旋转到图4所示的位置，使分离轴承15克服弹簧40的力向后轴向移动，以卸载压盘28。压盘28的卸载得以松开驱动盘26，使得驱动盘26和压盘及飞轮28、20之间可以相对旋转。

当叉12枢转到分离位置，滚柱54、70沿耐磨垫层56向第一方向移动。当离合器被驾驶者重新接合，滚柱54、70沿耐磨垫层56向与第一方向相反的第二方向移动。滚柱54、70通过消除叉12对垫层56的几乎全部的摩擦阻力而防止套筒37的不需要有的磨损。

应当理解，对本离合器技术领域的普通技术人员来说，很容易得出许多种替换实施例。例如，可用膜片弹簧来替代斜弹簧40。而另一种选择，膜片弹簧可以替代斜弹簧40和杠杆30两者。在这种实施例中，膜片弹簧径向向内延伸的指可用作杠杆。杠杆径向向内的端部的位移，通过弹簧的环状径向外部有选择的使压盘卸载。弹簧的环状径向外部直接位于压盘28和盖18之间，而不是如图示优选实施例中间接方式，而弹簧40的一端作用于盖18，第二端作用于套筒32，而套筒作用于杠杆30，杠杆又作用于压盘28。然而，在两个实施例中，套筒的位移导致了弹簧或数个弹簧的变形。

鉴于本发明的这些或其他变型，如后附权利要求所限定的本发明范围不限于上述公开的优选实施例。

Claims (21)

1.一种可旋转地连接汽车发动机曲轴与变速器输入轴(24)的离合器(14)，该离合器(14)包括：

可旋转地位于旋转轴(22)上的飞轮(20)；

位于旋转轴(22)上并具有花键部分的变速器输入轴(24)；

固定于飞轮(20)上的离合器盖(18)；

位于离合器盖(18)与飞轮(20)之间的压盘(28)，可在其间移动并可旋转地固定于盖(18)上；

通过花键可旋转地固定于输入轴(24)上的离合器驱动盘(26)，其位于飞轮(20)与压盘(28)之间，可在其间滑动；

可滑动地位于输入轴(24)上的离合器分离套筒(32)，其第一端位于压盘(28)和盖(18)之间，第二端位于与压盘(28)相反的盖(18)的另一侧；

多个绕旋转轴(22)分布的径向指向的杠杆(30)，其径向向内的端部接合分离套筒(32)的第一端，杠杆(30)在分离套筒(32)和压盘(28)之间延伸；

位于压盘(28)和盖(18)之间的弹簧，将压盘(28)偏压向驱动盘(26)；

离合器分离轴承(15)，连接在分离套筒(32)第二端上并位于离合器盖(18)外部，轴承(15)也具有接合面(56)；

位于离合器盖(18)和分离轴承(15)上的离合器壳(10)；

离合器分离轴(46)，其可旋转地位于离合器壳(10)内并可绕与旋转轴(22)成90°的第二轴(48)枢转；

离合器分离叉(12)，其可旋转地固定于离合器分离轴(46)以与之一起旋转，并且其具有第一和第二臂(52)在分离轴承(15)附近延伸；

多个滚柱(70)，一个滚柱(70)可旋转地位于离合器分离叉(12)第一和第二臂(52)中的每一个的内侧，并与分离轴承(15)的接合面(56)接合，每个滚柱(70)包括一定位销(72)和一止动器(86)，定位销(72)的第一端被各叉臂(52)接纳，第二端被回转安装轮(78)所环绕，轮(78)有一通孔(80)和一固定安装于其中的衬套(82)，止动器(86)位于销(72)和轮(78)之间，用于阻止轮(78)自定位销(72)第二端(76)作轴向位移。

2.如权利要求1所述的离合器(14)，其特征在于衬套(82)与轮(78)过盈配合。

3.如权利要求2所述的离合器(14)，其特征在于衬套(82)压入配合于轮(78)内。

4.如权利要求1所述的离合器(14)，其特征在于定位销(72)有一个第一环状槽(84)，衬套(82)有一个第二环状槽(83)，第一环状槽(84)与位于两槽内的止动环(86)将轮(78)轴向约束在定位销(72)上。

5.如权利要求1所述的离合器(14)，其特征在于有两个衬套(82)固定在轮(78)内，限定了第一环状槽(83)，定位销(72)有一个与第一环状槽(83)对齐的第二环状槽(84)，止动器(86)位于对齐的第一和第二槽(83，84)内，从而将轮(78)保持在销(72)上。

6.如权利要求1所述的离合器(14)，其特征在于止动器(86)通过衬套(82)将轮(78)约束在定位销(72)上。

7.如权利要求1所述的离合器(14)，其特征在于分离轴承(15)和滚柱(70)构造为一副，以便在离合器分离轴(46)的旋转角和离合器分离套筒(32)的轴向位置之间提供预定的关系。

8.如权利要求5所述的离合器(14)，其特征在于：衬套(82)的第一个位于叉臂(52)的远端；

该第一个衬套(82)的最内边靠近止动器(86)；

轮(78)的第一侧紧挨叉臂(52)；

当轮(78)的第一侧与叉臂(52)接合时，第一个衬套(82)的最内边与止动器(86)有一定间隔。

9.一种离合器分离机构，包括：

离合器分离套筒(32)，其在第一端有一杠杆接合零件；

离合器分离轴承(15)，其接合套筒(32)的第二端，并且其内圈(36)可旋转地固定于离合器分离套筒(32)的第二端；

离合器分离叉(12)，其具有位于臂(52)中的每一个上的滚柱(70)，用以与离合器分离轴承(15)接合，滚柱(70)的每一个包括一定位销(72)和一止动器(86)，其中定位销(72)的第一端(74)被各叉臂(52)所接纳，第二端(76)被回转安装轮(78)环绕，轮(78)有一个通孔(80)和一个固定安装于其中的衬套(82)，止动器(86)位于轮(78)和销(72)之间，用以阻止轮(78)自定位销(72)第二端(76)作轴向位移。

10.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于滚柱(70)安装于臂(52)的内侧。

11.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于分离轴承(15)和滚柱(70)构造成一副，以在离合器分离轴(46)的旋转角和离合器分离套筒(32)的轴向位置之间提供预定的关系。

12.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于轮(78)有一圆顶部。

13.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于衬套(82)与轮(78)过盈配合。

14.如权利要求13所述的离合器分离机构(14)，其特征在于衬套(82)压入配合于轮(78)内。

15.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于轮(78)有一个第一环状槽(83)，定位销(72)有一个与第一环状槽(83)对齐的第二环状槽(84)，止动环(86)位于对齐的第一和第二槽(83，84)内以将轮(78)轴向约束在定位销(72)上。

16.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于有两个衬套(82)固定于轮(78)内，限定了第一环状槽(83)，定位销(72)有一个与第一环状槽(83)对齐的第二环状槽(84)，止动器(86)位于对齐的第一和第二槽(83，84)中。

17.如权利要求9所述的离合器分离机构(14)，其特征在于止动器(86)通过衬套(82)将轮(78)约束在定位销(72)上。

18.如权利要求16所述的离合器分离机构(14)，其特征在于衬套(82)的第一个位于叉臂(52)的远端；

该第一个衬套(82)的最内边靠近止动器(86)；

轮(78)的第一侧紧挨叉臂(52)；

当轮(78)的第一侧与叉臂(52)接合时，第一个衬套(82)的最内边与止动器(86)有一定间隔。

19.与离合器分离轴承(15)接合的离合器分离叉(12)，包括：一个横构件(50)；

通过横构件(50)相互连接的两个对置的臂(52)；

一个位于每个臂(52)上的滚柱(70)，用以与离合器轴承(15)接合，该滚柱(70)包括：

一定位销(72)，其有第一和第二端(74，76)，第一端(74)接纳在各叉臂(52)内；

一轮(78)，其具有一个通孔(80)，环绕定位销(72)的第二端(76)，轮(78)可回转安装于定位销第二端(76)上；

一衬套(82)，固定安装于轮(78)的通孔(80)中；以及

一止动器(86)，其构造成能够阻止轮(78)自定位销(72)作轴向位移。

20.如权利要求19所述的与离合器分离轴承(15)接合的离合器分离叉(12)，其特征在于定位销第二端(76)有第一环状槽(84)，轮(78)有两个衬套(82)限定与第一环状槽(84)对齐的第二环状槽(83)，止动器是定位销(72)上的定位环(86)。

21.如权利要求20所述的与离合器分离轴承(15)接合的离合器分离叉(12)，其特征在于：

衬套(82)的第一个位于叉臂(52)的远端；

该第一个衬套(82)的最内边靠近止动器(86)；

轮(78)的第一侧紧挨叉臂(52)；

当轮(78)的第一侧与叉臂(52)接合时，第一个衬套(82)的最内边与止动器(86)有一定间隔。

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