CN102840249B - 离合器和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器和工程机械。该离合器包括：与输入轴同轴联动的主动盘；主动盘设有柱塞腔，柱塞腔内设有柱塞；柱塞与柱塞腔的内壁密闭贴合；套设于主动盘外部的从动盘，从动盘设有柱塞槽，且柱塞槽与柱塞腔相对设置；与从动盘同轴联动的输出轴；液压控制机构，用于向柱塞腔内供油。该离合器利用主动盘上的柱塞与从动盘直接作用作为动力传递的方式，并通过液压控制机构控制柱塞和从动盘的联动关系，实现离合器的动力输入和切断的功能。该离合器具有动力结合平顺、柱塞与缸体的磨损小的优点。

Description

离合器和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种离合器和工程机械。

背景技术

离合器是设置在发动机与变速箱之间的一种用于传递或切断发动机动力的装置。离合器是汽车动力***的重要部件，它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作。

目前，机械领域动力传递过程所使用的离合装置大多为片式离合器。片式离合器的种类繁多，但其基本工作原理大致相同，具体为：不联动状态时，作用力推动分离叉，向膜片弹簧的中间部位按压分离轴承，膜片弹簧的中间部位被推入，弹簧外侧附近的一组销使得弹簧将压盘从离合器盘上拉开，由此离合器从旋转着的发动机上分离。联动状态时，弹簧会向离合器盘方向推动压盘，从而挤压飞轮，由此可将发动机锁定到变速器输入轴上，使它们以相同的速度旋转。此种离合器的缺陷主要在于：换挡时动力结合的平顺性不佳，离合器片易磨损，使用寿命较短。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种离合器和工程机械，以解决现有离合器动力结合的平顺性不佳，离合器片易磨损的问题。

本发明提供一种离合器，其包括：与输入轴同轴联动的主动盘；所述主动盘设有柱塞腔，所述柱塞腔内设有柱塞；所述柱塞与所述柱塞腔的内壁密闭贴合；套设于所述主动盘外部的从动盘，所述从动盘设有柱塞槽，且所述柱塞槽与所述柱塞腔相对设置；与所述从动盘同轴联动的输出轴；液压控制机构，用于向所述柱塞腔内供油。

进一步地，所述液压控制机构包括：油箱；与所述油箱相通的控制阀，所述控制阀与所述柱塞腔相通；单向阀，其进油口与所述油箱相通，出油口与所述柱塞腔相通。

进一步地，所述液压控制机构还包括：溢流阀，其进油口与所述柱塞腔相通，出油口与所述油箱相通。

进一步地，所述控制阀为电磁比例控制阀。

进一步地，所述离合器还包括用于支撑所述柱塞的弹性元件，所述弹性元件设置于所述柱塞腔内，其外端套设有所述柱塞。

进一步地，所述柱塞腔的个数为多个，且沿所述主动盘的周向均匀设置；所述从动盘的柱塞槽的个数为多个，且沿所述从动盘的内圆周向均匀设置。

进一步地，相邻所述柱塞槽间圆滑过渡。

进一步地，所述离合器还包括安装于所述从动盘外部的外壳，所述外壳包括：设置于所述输入轴一侧的前盖，和与所述前盖可拆卸连接的壳体。

进一步地，所述输入轴上设置有输入轴承；所述前盖上设有输入轴承槽，所述输入轴承安装于所述输入轴承槽内。

进一步地，所述液压控制机构安装于所述前盖的外侧，且所述前盖设有与所述控制阀和所述单向阀相通的第一油道，所述主动盘内设置与所述第一油道和所述柱塞腔相通的第三油道。

进一步地，所述离合器还包括设置于所述前盖和所述主动盘之间的密封环，所述密封环上设有第二油道，所述第二油道的两端分别与所述第一油道和所述第三油道相通。

本发明还提供一种工程机械，设置有上述任意一项所述的离合器。

本发明提供一种离合器，其利用主动盘上的柱塞与从动盘直接作用作为动力传递的方式，并通过液压控制机构控制柱塞和从动盘的联动关系，实现离合器的动力输入和切断的功能。相对于现有技术，本发明具有以下优势：

动力结合时，柱塞腔内的液压油逐渐增多，柱塞腔内的油压逐渐升高，柱塞也是逐渐被锁定在柱塞槽内，从动盘受到的扭矩也随之逐渐变大，因此动力结合较为平顺。

仅在动力结合时柱塞与从动盘才有相对运动，换挡结束后柱塞与从动盘同速转动，二者无相对运动，有效减少柱塞与缸体的磨损，提高离合器的可靠性，延长了离合器的使用寿命。

进一步地，若液压控制机构若还设置有溢流阀，当离合器输出端载荷过大时，溢流阀还可对发动机起到过载保护作用。

本发明实施例还提供了一种工程机械，该工程机械设有上述任一种离合器，由于上述任一种离合器具有上述技术效果，因此，设有该离合器的工程机械也应具备相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的离合器的示意图；

图2为图1所示离合器的***图；

图3为主动盘的结构示意图；

图4为从动盘的结构示意图。

附图标记说明：

1    控制阀            2    溢流阀

3    单向阀            4    油箱

5    前盖              6    输入轴

7    输入轴承          8    密封环

9    柱塞              112  第三油道

10   弹簧              11   主动盘

111  柱塞腔            12   从动盘

121  柱塞槽            13   输出轴

14   输出轴承          15    壳体

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的基本思想在于：利用主动盘上的柱塞与从动盘直接作用作为动力传递的方式，并通过液压控制机构控制柱塞和从动盘的联动关系，实现离合器的动力输入和切断的功能。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明。

图1示出了本发明实施例1提供的离合器的结构，该离合器的具体结构请参见图2，该离合器包括：

输入轴6，其套设有输入轴承7；

主动盘11，其与输入轴6同轴联动；其设置有柱塞腔111，柱塞腔111内设有弹簧10，弹簧10的外端套设有柱塞9，该柱塞9与柱塞腔111的内壁密闭贴合；主动盘11内设置有与柱塞腔111相通的第三油道112；

从动盘12，套设于主动盘11外部，该从动盘12设置有柱塞槽121，且柱塞槽121与柱塞腔111相对设置；

输出轴13，其与从动盘12同轴联动；

安装于从动盘12外部的外壳，该外壳包括：设置于输入轴6一侧的前盖5，与该前盖5可拆卸连接的壳体15；前盖5上设置有与上述第三油道112相通的第一油道；

液压控制机构，其用于向柱塞腔111内供油；液压控制机构安装于前盖5的外侧，具体包括：控制阀1、单向阀3和油箱4；其中，控制阀1与油箱4相通，控制阀1与第一油道相通（即与柱塞腔111相同）；单向阀3的进油口与油箱4相通，出油口与第一油道相通（即与柱塞腔111相同）。

本实施例提供的离合器的工作原理如下：

发动机带动输入轴6以及主动盘11转动，置于主动盘11柱塞腔111内的柱塞9也随之转动。柱塞9在弹簧10和从动盘12共同作用下，沿主动盘11的径向做往复运动，或有往复运动的趋势。

控制阀1开启时，油箱4内的液压油在液压差的作用下会依次经过控制阀1、前盖5上的第一油道、第三油道112进入柱塞腔111内，部分液压油还会通过单向阀3、第一油道、第三油道112进入柱塞腔111内；柱塞腔111内会逐渐充满液压油，同时液压油还可以通过第三油道112、第一油道和控制阀1流回油箱4，此时液压油不断被吸入和排出柱塞腔111，柱塞9***，依旧沿主动盘11的径向做往复运动，或有往复运动的趋势。此时柱塞9处于解除锁定状态，从动盘12处于静止状态，离合器为不联动状态。

控制阀1关闭时，油箱4内的液压油无法通过控制阀1进入或排出柱塞腔111，油箱4内的液压油在液压差的作用下通过单向阀3、第一油道和第三油道112流入柱塞腔111内，由于柱塞腔111内的液压油无法从控制阀1及单向阀3流回油箱4，因此柱塞腔111内的液压油逐渐增多，液压油111推动柱塞9向柱塞腔111外部运动，柱塞9被锁定到柱塞槽121内，此时柱塞9处于锁定状态，柱塞9推动从动盘12及输出轴同速转动，离合器为联动状态。

控制阀1按照一定比例打开时，控制阀1对主动盘11柱塞腔111内的液压油起到节流作用，一定量的液压油可以通过控制阀1流回油箱4，此时柱塞9处于半锁定状态，输出轴15与输入轴6有一定速差，离合器为半联动状态。

上述离合器中，输入轴6与发动机相连，其相当于离合器的动力输入端，用于带动主动盘11转动；输出轴13可以与变速箱相连，相当于离合器的动力输出端，其由从动盘15带动转动。在液压控制机构的作用下，通过控制主动盘11和从动盘12的联动关系，实现输出轴13的联动转动、半联动转动和不转动。

本实施例提供的离合器的主动盘11上设有柱塞腔111，用于设置弹簧11和柱塞9，柱塞9套设于弹簧10的外端，此处所述外端为背离柱塞腔111底部的一端。从动盘12套设于主动盘11的外部，且从动盘12在于柱塞腔111相对应的部位设置有柱塞槽121。柱塞槽121的形状优选与柱塞9的顶部形状相适配。本实施例提供的离合器中，柱塞9与柱塞槽121的配合实现主动盘11和从动盘12的联动、半联动和不联动。弹簧10的作用在于：对柱塞9起到支撑作用，在没有液压力（由液压控制机构提供）的作用下，其提供的支撑力不足以使柱塞9被锁定于柱塞槽121内，而在有液压力的作用下与液压油共同作用，为柱塞9提供足够的支撑力使其能锁定于柱塞槽121内。本领域技术人员可以理解，该弹簧10还可由其它弹性元件替代，同样可以起到上述作用。柱塞9与柱塞腔111的内壁是密闭贴合的，由此保证由液压控制机构送入的液压油不会外泄。本实施例中，柱塞9的底部设有支撑槽，弹簧10的外端设置于该支撑槽内，由此一方面可以减轻柱塞9重量，另一方面还可提供更多的储油空间。当然柱塞9也可不设支撑槽，直接与弹簧10抵压接触。

为了提高动力传递效率，柱塞腔111的个数优选为多个（详见图3），沿主动盘11的周向均匀设置。相应的，从动盘12（详见图4）上柱塞槽121的个数也应为多个，也沿从动盘12的内圆周向均匀设置。在离合器工作过程中，柱塞9与从动盘12的内圆接触最为频繁，为了避免柱塞9与从动盘12过渡摩擦，从动盘12的相邻柱塞槽121之间圆滑过渡。同样为了减少摩擦，柱塞9的顶面优选为圆弧面。此外，柱塞9和从动盘12还优选采用耐磨材料。

离合器中的外壳安装于从动盘12的外部，用于对主动盘11和从动盘12等构件起到保护作用，避免外界杂质进入影响上述构件的正常工作。该外壳具体的由前盖5和壳体15组成，二者可以通过螺钉等紧固件可拆卸连接。该前盖5可以设置于从动盘12的两侧（即主动盘11的两侧）中设有输入轴6的一侧。该前盖5上设有第一油道，该第一油道与主动盘11的第三油道112相通。由此，该第一油道与第三油道112构成了液压油的进油回油通道。

部分输入轴6是安装于前盖5内的，为了降低前盖5和输入轴6之间的摩擦，该输入轴6上优选设置有输入轴承7，前盖5设有输入轴承槽，输入轴承7安装于该输入轴承槽内。类似的，为了降低壳体15和输出轴13之间的膜材，该输出轴13上优选设置有输出轴承14，壳体设有输出轴承槽，输出轴承14安装于输出轴承槽内。

液压控制机构中的液压油通过前盖5上的第一油道和第三油道112进入柱塞腔111，为了防止液压油外泄，前盖5和主动盘11之间还优选设有密封环8，该密封环8上设有第二油道，且第二油道的两端分别与第一油道和第三油道112相通。由此，第一油道、第二油道与第三油道112共同构成了液压油的进油回油通道。相应的，当控制阀1开启时，油箱4内的液压油会依次通过控制阀1、第一油道、第二油道和第三油道112进入和排出柱塞腔111内；当控制阀1关闭时，油箱4内的液压油依次通过单向阀3、第一油道、第二油道和第三油道112进入柱塞腔111内。上述密封环8优选套设于输入轴承7外部，进而使得该离合器及的结构更为紧凑。此外，为了提高油液的传送速度，进而提高离合器的响应速度，上述第一油道、第二油道和第三油道112的个数均优选为多个。

本实施例提供的离合器中，液压控制机构用于为柱塞腔111供油，供入的液压油可以为柱塞9提供其沿柱塞腔111外部运动的推力，由此实现柱塞9在柱塞槽121内的锁定状态即半锁定状态。控制阀1不仅作为油箱4的供油开关，还作为柱塞腔111内液压油的回油开关。为了便于控制控制阀1的开启、关闭以及比例开启，提高控制精度，上述控制阀1优选为电磁比例控制阀。

进一步地，该液压控制机构还优选包括溢流阀2，该溢流阀2的进油口与第一油道相通（即间接的与柱塞腔111相通），出油口与油箱4相通，其能够对发动机起到过载保护的作用。具体而言，当输出端突然超载，从动盘12停止转动时，主动盘11的柱塞腔111内的油压突然升高，此时溢流阀2打开，液压油经过溢流阀2流回油箱4，由此动力以溢流的方式得到释放，实现对发动机的保护作用。

综上所述，本发明实施例提供的离合器是通过柱塞与从动盘的直接作用作为动力的传递方式，并通过液压控制机构实现柱塞的锁定、半锁定及解除锁定，由此实现离合器的联动、半联动和不联动。

具有以下优点：

1、动力结合时（即控制阀关闭时），柱塞腔内的液压油逐渐增多，柱塞腔内的油压逐渐升高，柱塞也是逐渐被锁定在柱塞槽内，从动盘受到的扭矩也随之变大，因此动力结合较为平顺。

2、仅在动力结合时柱塞与从动盘才有相对运动，换挡结束后柱塞与从动盘同速转动，二者无相对运动，有效减少柱塞与缸体的磨损，提高离合器的可靠性，延长了离合器的使用寿命。

3、动力结合时，柱塞的作用点沿径向距离较大，可传递较大的扭矩。

4、控制阀完全关闭时，离合器内流量为0，动力损失小，传递效率高。

5、液压控制机构若还设置有溢流阀，当离合器输出端载荷过大时，溢流阀还可对发动机起到过载保护作用。

本发明实施例还提供了一种工程机械，例如压路机、铣刨机、起重机等，该工程机械设有上述任一种离合器，由于上述任一种离合器具有上述技术效果，因此，设有该离合器的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种离合器，其特征在于，包括：

与输入轴（6）同轴联动的主动盘（11）；

所述主动盘（11）设有柱塞腔（111），所述柱塞腔（111）内设有柱塞（9）；所述柱塞（9）与所述柱塞腔（111）的内壁密闭贴合；

套设于所述主动盘（11）外部的从动盘（12），所述从动盘（12）设有柱塞槽（121），且所述柱塞槽（121）与所述柱塞腔（111）相对设置；

与所述从动盘（12）同轴联动的输出轴（13）；

液压控制机构，用于向所述柱塞腔（111）内供油。

2.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述液压控制机构包括：

油箱（4）；

与所述油箱（4）相通的控制阀（1），所述控制阀（1）与所述柱塞腔（111）相通；

单向阀（3），其进油口与所述油箱（4）相通，出油口与所述柱塞腔（111）相通。

3.根据权利要求2所述的离合器，其特征在于，所述液压控制机构还包括：

溢流阀（2），其进油口与所述柱塞腔（111）相通，出油口与所述油箱（4）相通。

4.根据权利要求2所述的离合器，其特征在于，所述控制阀（1）为电磁比例控制阀。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的离合器，其特征在于，所述离合器还包括用于支撑所述柱塞（9）的弹性元件，所述弹性元件设置于所述柱塞腔（111）内，其外端套设有所述柱塞（9）。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的离合器，其特征在于，所述柱塞腔（111）的个数为多个，且沿所述主动盘（11）的周向均匀设置；所述从动盘（12）的柱塞槽（121）的个数为多个，且沿所述从动盘（12）的内圆周向均匀设置。

7.根据权利要求6所述的离合器，其特征在于，相邻所述柱塞槽（121）间圆滑过渡。

8.根据权利要求2至4任意一项所述的离合器，其特征在于，所述离合器还包括安装于所述从动盘（12）外部的外壳，所述外壳包括：设置于所述输入轴（6）一侧的前盖（5），和与所述前盖（5）可拆卸连接的壳体（15）。

9.根据要求8所述的离合器，其特征在于，所述输入轴（6）上设置有输入轴承（7）；所述前盖（5）上设有输入轴承槽，所述输入轴承（7）安装于所述输入轴承槽内。

10.根据权利要求9所述的离合器，其特征在于，所述液压控制机构安装于所述前盖（5）的外侧，且所述前盖（5）设有与所述控制阀（1）和所述单向阀（3）相通的第一油道，所述主动盘（11）内设置与所述第一油道和所述柱塞腔（111）相通的第三油道（112）。

11.根据权利要求9所述的离合器，其特征在于，所述离合器还包括设置于所述前盖（5）和所述主动盘（11）之间的密封环（8），所述密封环（8）上设有第二油道，所述第二油道的两端分别与所述第一油道和所述第三油道（112）相通。

12.一种工程机械，其特征在于，设置有权利要求1至11任意一项所述的离合器。