CN110397684B - 一种发动机及其离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器，包括用以与主轴连接的中心套以及与中心套配合连接、用以将曲轴的运动与动力传递至中心套实现带动主轴运转的摩擦片组件，还包括与中心套配合连接、用以调节摩擦片组件的分离力及摩擦片组件磨损后的压紧力的碟形弹簧。本发明还公开了一种包括上述离合器的发动机。上述离合器可以解决传统离合器分离力相对较大、摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小及离合器受离心力作用存在变形而导致实际压紧力偏低的问题，通过中心套、摩擦片组件和碟形弹簧的组合结构，从而可以提升离合器分离的舒适性和可靠性。

Description

一种发动机及其离合器

技术领域

本发明涉及汽车装配技术领域，特别涉及一种离合器。本发明还涉及一种具有该离合器的发动机。

背景技术

摩擦离合器是应用最广的一类离合器，它基本上是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传动动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。

现有技术中，在保证发动机最大转矩的前提下，需要满足两个基本性能要求，即分离彻底和接合柔和；发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动毂借滑动花键与从动轴(即变速器的主动轴)相连；压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上，发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮，压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。然而，目前摩擦离合器仍然存在一系列的问题：分离力相对较大；摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小；离合器压紧弹簧受离心力作用存在变形而导致实际压紧力偏低。

因此，如何避免离合器难以满足安全系数要求是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种离合器，该离合器可以解决分离力相对较大及摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小的问题，从而可以提升离合器分离的舒适性和可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述离合器的发动机。

为实现上述目的，本发明提供一种离合器，包括用以与主轴连接的中心套以及与所述中心套配合连接、用以将曲轴的运动与动力传递至所述中心套实现带动主轴运转的摩擦片组件，还包括与所述中心套配合连接、用以调节所述摩擦片组件的分离力及所述摩擦片组件磨损后的压紧力的碟形弹簧。

可选地，还包括与所述碟形弹簧同轴设置、用以沿所述碟形弹簧的径向限位所述碟形弹簧的升板。

可选地，所述碟形弹簧的中心设有沿其径向开设、用以与所述升板接触配合的限位槽，所述升板设有若干个沿其外周均匀分布、用以与所述限位槽的内壁接触相抵的限位凸台。

可选地，所述限位槽包括位于中心的基孔以及若干个沿所述基孔的外周均匀分布、用以供所述限位凸台伸入实现限位的方孔，全部所述方孔与所述基孔连通。

可选地，还包括设于所述碟形弹簧的上方、用以支撑所述碟形弹簧的支撑板。

可选地，所述支撑板靠近所述碟形弹簧的端面设有若干个沿所述支撑板的周向均匀分布、用以与所述碟形弹簧靠近所述支撑板的端面接触相抵的内支撑筋；所述中心套靠近所述碟形弹簧的端面设有沿所述中心套的周向设置、用以与所述碟形弹簧靠近所述中心套的端面接触相抵的外支撑筋。

可选地，任意相邻两个所述内支撑筋之间设有用以防止产生干涉作用的预设间隙。

可选地，还包括与所述支撑板固接、用以与所述中心套夹紧所述摩擦片组件的压板。

可选地，所述压板和所述支撑板通过若干个六角螺栓紧固连接，所述支撑板设有若干个沿其周向均匀分布、用以供所述六角螺栓穿设的第一过孔，所述六角螺栓与所述第一过孔一一对应设置；

所述压板上设有若干个沿靠近所述支撑板的方向凸起、用以与所述六角螺栓配合连接的凸轴，所述中心套的内部设有若干个沿其周向均匀分布、用以供所述凸轴穿设的第二过孔，所述凸轴与所述第二过孔一一对应设置。

本发明还提供一种发动机，包括上述任一项所述的离合器。

相对于上述背景技术，本发明针对发动机离合器运行的不同要求，设计了一种离合器，具体来说，上述离合器包括中心套、摩擦片组件和碟形弹簧，其中，中心套套设于主轴的外部并与主轴连接，摩擦片组件与中心套配合连接，摩擦片组件用于将曲轴的运动与动力传递至中心套，从而可以实现带动主轴运转的目的，进一步地，离合器还包括与中心套配合连接的碟形弹簧，该碟形弹簧能够降低摩擦片组件的分离力，从而可以提升离合器操纵的舒适性，且碟形弹簧还能够提升摩擦片组件磨损后的压紧力，进而提升摩擦片组件磨损后离合器的安全系数，同时相对于传统压缩弹簧，碟形弹簧呈圆周布置可以使离合器受离心力影响较小。上述设置方式可以解决传统离合器分离力相对较大、摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小及离合器受离心力作用存在变形而导致实际压紧力偏低的问题，通过中心套、摩擦片组件和碟形弹簧的组合结构，从而可以提升离合器分离的舒适性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种离合器的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种离合器与曲轴的装配结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种离合器的安装状态、分离状态和摩擦片组件磨损后状态的对比图；

图4为本发明实施例公开的一种离合器的***图；

图5为图1中碟形弹簧的结构示意图；

图6为碟形弹簧处于自由状态的结构示意图；

图7为碟形弹簧处于安装状态的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种离合器的碟形弹簧与压缩弹簧二者的负荷特性曲线的对比图；

图9为图1中支撑板的主视图；

图10为图1中支撑板的侧视图；

图11为图1中升板的主视图；

图12为图11中升板F-F面的剖面结构示意图；

图13为图1中中心套的结构示意图；

图14为图1中离合器外罩的结构示意图；

图15为图1中压板的结构示意图；

图16为图1中离合器盖板的结构示意图。

其中：

1-中心套、101-外支撑筋、2-碟形弹簧、3-支撑板、31-内支撑筋、4-六角螺栓、5-升板、51-限位凸台、6-滚动轴承、7-推杆、8-六角螺母、9-第一平垫圈、10-主动摩擦片、11-从动摩擦片、12-压板、121-凸轴、13-离合器外罩、14-从动齿、15-离合器盖板、16-铆钉、17-第一减震弹簧、18-第二平垫圈、19-第三平垫圈、20-第二减震弹簧、21-曲轴、22-主轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种离合器，该离合器可以解决分离力相对较大及摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小的问题，从而可以提升离合器分离的舒适性和可靠性。本发明的另一核心是提供一种包括上述离合器的发动机。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至和图16，图1为本发明实施例公开的一种离合器的剖面结构示意图；图2为本发明实施例公开的一种离合器与曲轴的装配结构示意图；图3为本发明实施例公开的一种离合器的安装状态、分离状态和摩擦片组件磨损后状态的对比图；图4为本发明实施例公开的一种离合器的***图；图5为图1中碟形弹簧的结构示意图；图6为碟形弹簧处于自由状态的结构示意图；图7为碟形弹簧处于安装状态的结构示意图；图8为本发明实施例公开的一种离合器的碟形弹簧与压缩弹簧二者的负荷特性曲线的对比图；图9为图1中支撑板的主视图；图10为图1中支撑板的侧视图；图11为图1中升板的主视图；图12为图11中升板F-F面的剖面结构示意图；图13为图1中中心套的结构示意图；图14为图1中离合器外罩的结构示意图；图15为图1中压板的结构示意图；图16为图1中离合器盖板的结构示意图。

本发明实施例所提供的离合器，安装于动力输入端和动力输出端之间，起到动力连接与断开的作用；该离合器包括中心套1、摩擦片组件和碟形弹簧2，其中，中心套1套设于主轴22的外部并与主轴22连接，可以通过设置六角螺母8和第一平垫圈9与主轴22连接，从而可以起到紧固中心套1的作用；摩擦片组件与中心套1配合连接，摩擦片组件用于将曲轴21的运动与动力传递至中心套1，从而可以实现带动主轴22运转的目的。

当然，根据实际需要，中心套1具体可以设置为一压铸铝合金件，该中心套1的中心可以设置花键孔，这样一来，主轴22外侧壁的花键可以与花键孔实现固接，从而实现中心套1和主轴22二者的之间运动与动力的传递；同时，可以在中心套1的圆周外侧壁设置花键槽，摩擦片组件具体包括主动摩擦片10和从动摩擦片11，其中，从动摩擦片11的内花键可以通过与中心套1的花键槽配合连接实现二者的固接，这样一来，主动摩擦片10通过摩擦力传递运动和动力至从动摩擦片11，从动摩擦片11通过内花键与中心套1的花键槽配合传递运动和动力至中心套1，中心套1通过花键孔传递运动和动力至主轴22，进而输出运动与动力。当然，中心套1与摩擦片组件也可以有其他不同的设置方式，前提是能够实现上述运动与动力的传递作用，本文将不再一一展开。

离合器还包括与中心套1配合连接的碟形弹簧2，该碟形弹簧2能够降低摩擦片组件的分离力，从而可以提升离合器操纵的舒适性，且碟形弹簧2还能够提升摩擦片组件磨损后的压紧力，进而提升摩擦片组件磨损后离合器的安全系数，同时相对于传统压缩弹簧，碟形弹簧2呈圆周布置可以使离合器受离心力影响较小。

碟形弹簧2具体可以设置为采用50CrV4或60Si2Mn或其他材料的高精度钢板制得，碟形弹簧2可以采用热成形工艺制得，碟形弹簧2具体可以设置为圆盘状，比如可以将上端面设置为压缩面，将下端面设置为凹面，并设置倒圆角，以避免应力集中，从而提升可靠性，碟形弹簧2整体板厚可以根据实际需要进行调整，一般控制在0.8～3.0mm之间的范围内。

为了提高离合器的可靠性和操作舒适性，根据碟形弹簧2的固有特性，可以将碟形弹簧2的安装点设计在碟形弹簧2负荷特性曲线的拐点处，这样一来，可以选择合适的力值点来给定安装点b的安装点力值、分离点c的分离点力值、磨损点a的磨损点力值，如图8所示。具体地，可通过保证分离点力值不大于安装点力值，进而降低分离力，这样即可增加操纵离合器的舒适性；可通过保证磨损点力值不小于安装点力值，这样即可使摩擦片磨损后离合器压紧力无降低，进而相对螺旋弹簧提升了离合器的安全系数；同时相对螺旋弹簧离合器，碟形弹簧2的离合器初期安全系数可适当降低，以提升离合器初期操纵的舒适性。当然，碟形弹簧2的设置可以参照现有技术，只要能够满足降低离合器分离力并提高磨损后离合器的压紧力设置方式均在本申请的保护范围内。

上述设置方式可以解决传统离合器分离力相对较大、摩擦片磨损后压紧力相对较低而引起安全系数变小以及离合器受离心力作用存在变形而导致实际压紧力偏低的问题。

为了实现碟形弹簧2安装的稳定性，离合器还包括升板5，升板5与碟形弹簧2同轴设置，升板5用于沿碟形弹簧2的径向限位碟形弹簧2，升板5具体可以设置为压铸铝合金件。具体地，可以在碟形弹簧2的中心设置沿其径向开设的限位槽，当升板5与碟形弹簧2完成安装时，该限位槽用于与升板5接触配合；相应地，升板5可以在外周设有若干个限位凸台51，全部限位凸台51可以沿升板5的外周均匀分布，限位凸台51能够与限位槽的内壁接触相抵，从而实现对于碟形弹簧2的径向限位。

进一步地，为了与升板5的限位凸台51实现配合，限位槽具体可以设置为包括基孔和若干个方孔的结构，其中，基孔位于限位槽的中心，基孔可以设置为能够供升板5装入的圆孔，全部的方孔可以设置为沿基孔的外周均匀分布，全部方孔与基孔连通，即限位槽可以设置为类似放射状的槽体，方孔的数量与限位凸台51的数量一一对应，方孔的数量与限位凸台51的数量均可以设置为2～8个，任一方孔用于供一个限位凸台51伸入，这样一来，待升板5装入限位槽内，全部的限位凸台51均可以伸入方孔中以实现限位。

为了优化上述实施例，离合器还包括支撑板3，支撑板3可以作为碟形弹簧2的内支撑点，支撑板3设于碟形弹簧2的上方，支撑板3用于沿碟形弹簧2的上侧方向支撑碟形弹簧2，支撑板3具体可以通过采用冷轧钢板冲压加工制得，并通过渗碳淬火的方式进行热处理，热处理后再采用校平机校正。

更加具体地说，为了实现对于碟形弹簧2的稳定支撑，可以在支撑板3靠近碟形弹簧2的端面设置若干个内支撑筋31，全部的内支撑筋31均沿支撑板3的周向均匀分布，内支撑筋31用于与碟形弹簧2靠近支撑板3的端面接触相抵；相应地，可以在中心套1靠近碟形弹簧2的端面设置外支撑筋101，同样的，外支撑筋101沿中心套1的周向设置，外支撑筋101具体为圆环状，外支撑筋101用于与碟形弹簧2靠近中心套1的端面接触相抵；这样一来，支撑板3的内支撑筋31和中心套1的外支撑筋101分别沿碟形弹簧2的上、下两侧支撑碟形弹簧2，且相对于内支撑筋31的支撑点，外支撑筋101的支撑点沿碟形弹簧2的径向更靠外侧，这样即可保证支撑的稳定性；也就是说，碟形弹簧2安装于支撑板3的内支撑筋31和中心套1的外支撑筋101之间，从而可以实现对于碟形弹簧2的轴向限位，以提高离合器运行的稳定性。

当然，根据实际需要，支撑板3的内支撑筋31的数量具体可以设置为2～8个，且任意相邻两个内支撑筋31之间设有预设间隙，该预设间隙用于防止支撑板3与离合器的其他相关件产生干涉。

在上述基础上，离合器还包括压板12，压板12与支撑板3固接，压板12用于与中心套1夹紧摩擦片组件，以实现动力连接；具体地说，支撑板3、升板5和压板12通过若干个六角螺栓4紧固连接，支撑板3设有若干个沿其周向均匀分布的第一过孔，第一过孔用于供六角螺栓4由上至下穿设，六角螺栓4与第一过孔一一对应设置，且六角螺栓4的六角头部紧贴于支撑板3的上侧端面；相应地，升板5的预设位置上也设有若干个与第一过孔一一对应的通孔，中心套1的内部设有若干个与第一过孔一一对应的第二过孔，第二过孔沿中心套1的周向均匀分布，压板12上也设有若干个与第二过孔一一对应的凸轴121，凸轴121沿靠近支撑板3的方向凸起，凸轴121的内部设置有能够与六角螺栓4的外螺纹配合连接的内螺纹孔；这样一来，压板12的凸轴121自下而上由中心套1的第二过孔穿入，六角螺栓4自上而下相继穿过支撑板3的第一过孔和升板5的通孔，进而与凸轴121的内螺纹孔螺纹连接。

此外，离合器还包括推杆7，推杆7设于升板5的中心位置，推杆7可以通过滚动轴承6与升板5连接，比如，该滚动轴承6具体可以设置为一标准通用角接触球轴承，这样一来，推杆7的外侧端面与滚动轴承6的内圈接触连接。

为了保证离合器的稳定运行，离合器还包括离合器外罩13、从动齿14和离合器盖板15，主动摩擦片10可以通过凸耳与离合器外罩13的开槽连接，以实现动力传递；主动摩擦片10的端面与从动摩擦片11、中心套1的端面或离合器外罩13的端面接触，从而可以在压紧力作用下产生摩擦力；从动齿14用于与外部曲轴21的齿轮啮合配合；离合器盖板15可以为冲压件，离合器盖板15可以设置有若干个减震窗口以及连接孔。

其中，离合器外罩13与离合器盖板15可以通过铆钉16实现连接，从动齿14可以安装在离合器外罩13和离合器盖板15之间，并通过在从动齿14和离合器外罩13之间设置第一减震弹簧17和第二平垫圈18，起到产生阻尼进而起到怠速减震和减震中吸能的作用；同时进一步在离合器盖板15、离合器外罩13及从动齿14的减震窗口中设置第二减震弹簧20来起减震作用；此外，离合器外罩13和中心套1之间还设有第三平垫圈19，第三平垫圈19安装在主轴22的端面，起限位离合器外罩13的作用，从而可以保证离合器外罩13的轴向移动量及保证离合器外罩13径向转动灵活，以保证离合器正常分离。

这样一来，离合器的运动与动力传递过程即为：

曲轴21的运动与动力通过曲轴21上的齿轮与从动齿14啮合传递至从动齿14；从动齿14通过减震窗口传递到第二减震弹簧20；第二减震弹簧20通过离合器外罩13和离合器盖板15传递至离合器外罩13；离合器外罩13通过与主动摩擦片10的凸耳接触传递运动与动力至主动摩擦片10；主动摩擦片10通过摩擦力传递运动和动力至从动摩擦片11，从动摩擦片11通过内花键与中心套1的花键槽配合传递运动和动力至中心套1，中心套1通过花键孔传递运动和动力至主轴22，进而输出运动与动力。

离合器工作状态包括结合状态和分离状态。

结合状态：主动摩擦片10与从动摩擦片11处于压紧状态，中心套1与压板12间形成的距离等于主动摩擦片10和从动摩擦片11的总距离，此时主动摩擦片10与从动摩擦片11产生摩擦力，进而正常传递运动与动力；此时碟形弹簧2约处于压平状态，即碟形弹簧2压缩在负荷特性曲线的拐点位置。

分离状态：离合器分离机构推动推杆7向下移动，进而推动滚动轴承6、升板5、六角螺栓4、支撑板3和压板12向下移动，这样即可使主动摩擦片10和从动摩擦片11分离，即主动摩擦片10和从动摩擦片11二者不产生摩擦力，动力处于切断状态，此时碟形弹簧2压缩在负荷特性曲线的凹点的右侧位置。

本发明所提供的一种发动机，包括上述具体实施例所描述的离合器；发动机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的发动机及其离合器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种离合器，其特征在于，包括用以与主轴(22)连接的中心套(1)以及与所述中心套(1)配合连接、用以将曲轴(21)的运动与动力传递至所述中心套(1)实现带动主轴(22)运转的摩擦片组件，还包括与所述中心套(1)配合连接的碟形弹簧(2)，所述碟形弹簧(2)的安装点位于所述碟形弹簧(2)负荷特性曲线的拐点处，以调节所述摩擦片组件的分离力及所述摩擦片组件磨损后的压紧力；

还包括与所述碟形弹簧(2)同轴设置、用以沿所述碟形弹簧(2)的径向限位所述碟形弹簧(2)的升板(5)；

所述碟形弹簧(2)的中心设有沿其径向开设、用以与所述升板(5)接触配合的限位槽，所述升板(5)设有若干个沿其外周均匀分布、用以与所述限位槽的内壁接触相抵的限位凸台(51)；

所述限位槽包括位于中心的基孔以及若干个沿所述基孔的外周均匀分布、用以供所述限位凸台(51)伸入实现限位的方孔，全部所述方孔与所述基孔连通。

2.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，还包括设于所述碟形弹簧(2)的上方、用以支撑所述碟形弹簧(2)的支撑板(3)。

3.根据权利要求2所述的离合器，其特征在于，所述支撑板(3)靠近所述碟形弹簧(2)的端面设有若干个沿所述支撑板(3)的周向均匀分布、用以与所述碟形弹簧(2)靠近所述支撑板(3)的端面接触相抵的内支撑筋(31)；所述中心套(1)靠近所述碟形弹簧(2)的端面设有沿所述中心套(1)的周向设置、用以与所述碟形弹簧(2)靠近所述中心套(1)的端面接触相抵的外支撑筋(101)。

4.根据权利要求3所述的离合器，其特征在于，任意相邻两个所述内支撑筋(31)之间设有用以防止产生干涉作用的预设间隙。

5.根据权利要求4所述的离合器，其特征在于，还包括与所述支撑板(3)固接、用以与所述中心套(1)夹紧所述摩擦片组件的压板(12)。

6.根据权利要求5所述的离合器，其特征在于，所述压板(12)和所述支撑板(3)通过若干个六角螺栓(4)紧固连接，所述支撑板(3)设有若干个沿其周向均匀分布、用以供所述六角螺栓(4)穿设的第一过孔，所述六角螺栓(4)与所述第一过孔一一对应设置；

所述压板(12)上设有若干个沿靠近所述支撑板(3)的方向凸起、用以与所述六角螺栓(4)配合连接的凸轴(121)，所述中心套(1)的内部设有若干个沿其周向均匀分布、用以供所述凸轴(121)穿设的第二过孔，所述凸轴(121)与所述第二过孔一一对应设置。

7.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的离合器。

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