CN117128258A - 一种凸轮式离合器及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种凸轮式离合器及监测方法，包括焊接套、两个凸轮盘和凸轮销；还包括降噪件，所述降噪件至少位于所述焊接套与所述凸轮销的接触面之间、所述凸轮盘与所述凸轮销的接触面之间，以及两个相对的所述凸轮盘的接触面之间；还包括用于监测和判断离合器工况的监测装置；其中，降噪件能够有效降低离合器运行过程中，因为钢性结构碰撞或摩擦而产生的噪音，与此同时，还能增加离合器各结构的使用寿命；监测装置能够实时监测和判断离合器的工况，进而便于操作人员在产品达到设计寿命或出现使用异常时，能够及时发现并维修或更换。

Description

一种凸轮式离合器及监测方法

技术领域

本发明涉及机械传动装置的技术领域，特别是涉及一种凸轮式离合器及监测方法。

背景技术

离合器作为传动轴的一部分，在用于机械设备时，能够在离合器在传动轴的扭矩达到一定数值时打滑，进而起到保护传动轴的作用。

现有的离合器通常包括有焊接叉、两个凸轮盘、焊接套、凸轮销、轮毂支座等部件，工作时，通过凸轮销与焊接套内壁面接触位置的不同，控制两个凸轮盘的抵紧或分离。

但上述的离合器，由于凸轮盘、凸轮销、焊接套等均采用钢材料制成，其在相对运动的过程中会产生碰撞和摩擦，尤其是凸轮销与凸轮盘之间、凸轮销与焊接套之间、两个凸轮盘之间，进而会导致离合器在使用的过程中会有较大的噪音。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种凸轮式离合器及监测方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种凸轮式离合器，包括焊接套、两个凸轮盘和凸轮销；

所述焊接套的内壁面上开设有若干第一槽；

两个所述凸轮盘相对设置，并在外边缘处形成第二槽；

所述凸轮销具有一端嵌入所述第一槽，另一端嵌入所述第二槽的局部区域，以使两个所述凸轮盘相互抵接的第一状态；

所述凸轮销还具有一端脱离所述第一槽并与所述焊接套的内壁面相对滑移，以驱动所述凸轮销另一端沿所述第二槽朝所述凸轮盘圆心方向移动以推动两个所述凸轮盘分离的第二状态；

还包括降噪件，所述降噪件至少位于所述焊接套与所述凸轮销的接触面之间、所述凸轮盘与所述凸轮销的接触面之间，以及两个相对的所述凸轮盘的接触面之间；

还包括用于监测和判断离合器工况的监测装置。

优选地，所述第一槽自外向内宽度逐渐增大，以形成第一倾斜导向面；

所述凸轮销包括第一部，所述第一部自外向内宽度逐渐增大，以形成所述倾斜导向面相互配合，进而使所述第一部能够脱离所述第一槽的第二倾斜导向面。

优选地，所述第二槽包括位于所述凸轮盘上的第一面和第二面，且两个所述凸轮盘上的第一面之间的间距大于两个凸轮盘上的第二面之间的间距；

所述凸轮销包括第二部，所述第二部自外向内宽度逐渐减小，以使所述凸轮销处于所述第一状态时，所述第二部位于两个所述第一面之间，所述凸轮销处于所述第二状态时，所述第二部位于两个所述第二面之间。

优选地，所述降噪件包括尼龙；

所述尼龙覆于所述凸轮盘的外壁面和所述焊接套的内壁面。

优选地，还包括轮毂支架；

所述监测装置包括用于检测离合器振动频率的振动检测***，所述振动检测***安装于所述轮毂支架上。

优选地，所述监测装置还包括车载控制***和屏幕显示器；

所述车载控制***与所述振动检测***通过无线传输；所述车载控制***与屏幕显示器连接。

一种适用于上述凸轮式离合器的监测方法，包括，

设定工况判断标准，其中，所述工况包括正常工作不打滑工况、低扭矩打滑工况、正常打滑工况、高扭矩打滑工况、卡死工况；

获取离合器的实时频率值；

根据所述工况判断标准和所述实时频率值，获取第一比对结果，并根据所述第一比对结果确定实时工况。

优选地，所述设定工况判断标准，包括；

基于不同规格的凸轮离合器的设计限扭扭矩设定不同工况下的传动轴扭矩区间；

基于凸轮离合器设计参数确定标准频率值；

构建不同工况下的传动轴扭矩区间与标准频率值的关系数据。

优选地，还包括：判断所述正常打滑工况的出现次数是否大于离合器的设计寿命,并获取第二比对结果。

优选地，还包括：通过屏幕显示器（63）显示所述第一比对结果和/或所述第二比对结果。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请所公开的一种凸轮式离合器及监测方法，通过在焊接套与凸轮销的接触面之间、凸轮盘与凸轮销的接触面之间，以及两个相对的凸轮盘的接触面之间设置降噪件，能够有效降低离合器运行过程中，因为钢性结构碰撞或摩擦而产生的噪音，与此同时，还能增加离合器各结构的使用寿命；此外，通过监测装置的设置，可实时监测和判断离合器的工况，进而便于操作人员在产品达到设计寿命或出现使用异常时，能够及时发现并维修或更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实例一的结构示意图。

图2为本发明实例一的剖切示意图。

图3为图2沿A-A’方向的剖切示意图。

图4为本发明实例一凸轮销与弹簧座总成处于第一状态时的位置示意图。

图5为图4中B位置的放大示意图。

图6为本发明实例一凸轮销与弹簧座总成处于第二状态时的位置示意图。

图7为图6中凸轮销与弹簧座总成另一角度示意图。

图8为图7中B位置的放大示意图。

图9为本发明实例一中焊接套的结构示意图。

图10为本发明实例一凸轮销结构示意图。

图11为图10沿D方向的侧视示意图。

图12为本发明实例一凸轮盘的结构示意图。

图13为本发明实例一监测装置的连接示意图。

图14为本发明实例二的结构示意图。

图15为图14中E位置的放大示意图。

图16为本发明实例二凸轮盘的结构示意图。

图17为图16中F位置的放大示意图。

图18为本发明实例三的步骤示意图。

图19为扭矩与频率关系示意图。

附图标记：

1、焊接套；11、第一槽；111、第一倾斜导向面；112、导入面；2、凸轮盘；21、第二槽；211、第一面；212、第二面；3、凸轮销；31、第一部；311、第二倾斜导向面；32、第二部；321、第三倾斜导向面；4、降噪件；5、轮毂支架；51、容纳腔；52、连通腔；6、监测装置；61、振动检测***；62、车载控制***；621、第一比对模块；622、工况判断标准设定模块；623、统计模块；624、第二比对模块；63、屏幕显示器；631、结果显示模块；7、附加构件；71、堵盖；72、粉末冶金衬套；73、焊接叉；74、端盖；75、卡簧；76、油封件；77、O形圈；78、第一尼龙套；79、第二尼龙套。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实例一

参见图1至图12，本发明实施例提供了一种凸轮式离合器，包括焊接套1、弹簧座总成、凸轮盘2、凸轮销3、降噪件、轮毂支架5、监测装置6和附加构件7。其中，降噪件可设置为设置在轮毂支架5上的吸音棉、吸音孔等结构，图中未示出。当然，在其他实施例中，监测装置6也可不设置，降噪件也可设置为其他能够起到降噪效果的结构。

参见图1和图2，在本实施例中，附加构件7包括堵盖71、粉末冶金衬套72、焊接叉73、端盖74和卡簧75。轮毂支架5内设有容纳弹簧座总成的容纳腔51，且弹簧座总成在凸轮盘2、凸轮销3的力作用下悬空设置在容纳腔51内，容纳腔51通过三个连通腔52与焊接套1内壁面相连通，且每个连通腔52内均对应设置的粉末冶金衬套72，以使得凸轮销3能够在粉末冶金衬套72内自由滑动。当然，在其他实施例中连通腔52也可设置为一个、两个或多个，适配的，凸轮销3、粉末冶金衬套72也可对应设置为一个、两个或多个。焊接叉73位于弹簧座总成远离轮毂支架5的一侧，且与焊接套1焊接成一体。端盖74套设于轮毂支架5远离焊接叉73的一侧，且端盖74端面局部和焊接套1端面局部通过卡簧75抵接。

进一步地说，为了实现端盖74与轮毂支架5之间的润滑和密封，轮毂支架5的与端盖74之间有润滑油，附加构件7还包括油封件76和O形圈77，油封件76位于轮毂支架5与端盖74之间，O形圈77位于端盖74与焊接套之间。

更进一步地说，为了降低焊接叉73与轮毂支架5、端盖74与轮毂支架5之间的磨损和噪音，在本实施例中，附加构件7还包括第一尼龙套78和第二尼龙套79，第一尼龙套78位于焊接叉73与轮毂支架5的接触面之间，第二尼龙套79位于端盖74与轮毂支架5的接触面之间。

在本实施例中，焊接套1的内壁面上开设有若干第一槽11；两个凸轮盘2相对设置，并在外边缘处形成第二槽21。参见图3至图5，当设备正常工作时，凸轮销3具有一端嵌入第一槽11，另一端嵌入第二槽21的局部区域，以使两个凸轮盘2相互抵接的第一状态；参见图6至图8，当设备过载时，传动轴扭矩变大，会导致第一槽11与凸轮销3之间作用力变大，即焊接套1沿图中Z方向旋转，以凸轮销3一端脱离第一槽11并与焊接套1的内壁面相对滑移，进而驱动凸轮销3另一端沿第二槽21朝凸轮盘2圆心方向移动以推动两个凸轮盘2分离（第二状态），直至旋转至凸轮销3旋转至下一个第一槽11内时（恢复第一状态），离合器再继续工作。

进一步地说，参见图9和图10，第一槽11自外向内宽度逐渐增大，以形成第一倾斜导向面111，具体地，在本实施例中，第一倾斜导向面111为第一槽11的其中一侧侧壁面；第一槽11的另一侧侧壁面略微倾斜形成导入面112，导入面112相对于第一槽11的中心平面的倾斜角度小于第一倾斜导向面111，一方面倾斜能够起到缓冲效果，使得凸轮销3一端正常打滑后能够再次平稳地嵌入第一槽11内，另一方面能够防止凸轮销3从导入面112脱离第一槽11。凸轮销3包括第一部31，具体地，第一部31自外向内宽度逐渐增大，以形成第一倾斜导向面111相互配合，进而使第一部31能够脱离第一槽11的第二倾斜导向面311。值得说明的是，本申请中所指的自外向内是指自离合器外部向离合器内部。

更进一步地说，参见图11和图12，第二槽21包括位于凸轮盘2上的第一面211和第二面212，具体地，第一面211和第二面212平滑过渡，以便于凸轮销3滑移，两个凸轮盘2上的第一面211之间的最小间距大于两个凸轮盘2上的第二面212之间的最大间距；即第一面211和第二面212形成的第二槽21为自外向内宽度逐渐减小，第二槽21可设置为由圆弧段连接的两个倒梯形结构，具体可根据实际使用情况进行设置，能够是凸轮销3滑移并顶开两个相对的凸轮盘2即可。凸轮销3包括第二部32，第二部32自外向内宽度逐渐减小以形成第三倾斜导向面321，以使凸轮销3处于第一状态时，第二部32位于第一面211之间，凸轮销3处于第二状态时，第二部32位于两个第二面212之间。

参见图13，在本实施例中，监测装置6包括用于检测离合器振动频率的振动检测***61，振动检测***61安装于轮毂支架5上，振动检测***61包括有振动检测传感器和无线传输模块。监测装置6还包括车载控制***62和屏幕显示器63；其中，车载控制***62与振动检测***61通过无线传输，车载控制***62与屏幕显示器63连接。车载控制***62和屏幕显示器63可由车载电池进行供电。

具体地说，振动检测***61用于检测离合器使用过程中的实时频率值。车载控制***62包括有第一比对模块621、工况判断标准设定模块622、统计模块623和第二比对模块624。其中，工况判断标准设定模块622用于设定工况判断标准，并向第一比对模块621提供判断依据，第一比对模块621获取振动检测***61检测的实时频率值，并与工况判断标准设定模块622的比对标准进行比对，并获取第一比对结果，第一比对结果包括正常工作不打滑工况、低扭矩打滑工况、正常打滑工况、高扭矩打滑工况、卡死工况，屏幕显示器63的结果显示模块631可显示第一比对结果，以提示操作人员进行下一步操作，如继续使用、更换离合器或检修离合器；统计模块623用于获取第一比对结果，并统计第一结果中正常打滑工况的次数；第二比对模块624用于获取统计模块623统计的正常打滑工况的次数，并判断正常打滑工况与设计寿命的大小，并生成第二比对结果，屏幕显示器63的结果显示模块631可显示第二比对结果，以提示操作人员进行下一部操作，如继续使用或更换离合器。

实例二

参见图14至图17，基于上述实例一，本实施例的区别在于：降噪件4包括尼龙，降噪件4至少位于焊接套1与凸轮销3的接触面之间、凸轮盘2与凸轮销3的接触面之间，以及两个相对的凸轮盘2的接触面之间。

具体地，在本实施例中，降噪件4覆于凸轮盘2的外壁面和焊接套1的内壁面，能够在降噪的同时，防止凸轮盘2和焊接套1磨损，延长凸轮盘2和焊接套1的使用寿命，且覆于凸轮盘2的外壁面和焊接套1的内壁面，能够增加降噪件4的覆盖区域，增加降噪件4安装的稳定性，避免凸轮销3与降噪件4长期滑移导致降噪件4剥落，影响离合器的使用。当然，在其他实施例中，降噪件4也可不设置在焊接套1的内壁面，而设置在凸轮盘2的外壁面和凸轮销3的外壁面上；降噪件4还可在凸轮盘2、焊接套和凸轮销3外壁面或外壁面局部设置。

可以知道的是，降噪件4（尼龙）只是沿焊接套1和凸轮盘2外壁面覆盖一层（各位置覆盖厚度相同），进而并不会影响焊接套1上第一槽11及其第一倾斜导向面111的结构，不会影响凸轮盘2的第一面211、第二面212的结构，进而不会影响各个面之间的配合关系，进而并不会影响离合器的运行。

实例三

参见图18，基于上述实例一或实例二，本实施例还公开了一种凸轮式离合器的监测方法，包括，

S1：设定工况判断标准。其中，工况包括正常工作不打滑工况、低扭矩打滑工况、正常打滑工况、高扭矩打滑工况、卡死工况。

判断标准可基于不同规格的凸轮离合器的设计限扭扭矩T,在车载控制***62上设置不同工况下的传动轴扭矩。再根据不同工况下的传动轴扭矩的范围内是否出现凸轮离合器振动打滑时产生的频率(此处所指频率根据凸轮离合器在出厂前检测的数据来确定)来判断离合器出现哪种工况。

具体地，包括根据离合器的设计参数获取设计限扭扭矩T，设定不同工况下对应的传动轴扭矩区间值或确定值，并根据凸轮离合器在出厂前检测的数据确定的频率。

例如，参见图19，其中，Y1传动轴运转不打滑的频率；Y2是传动轴打滑时的频率（打滑产生的频率和扭矩无关），值得说明的是，Y1、Y2的数值是根据凸轮离合器在出厂前检测的数据而确定的频率。

在区间X1～X2之间的扭矩是低扭矩打滑，说明内部零件磨损，导致离合器处于低扭矩打滑工况，其中，X1=80%T,X2=95%T。

在区间X2～X3之间是正常设计的打滑扭矩，此时则可判断离合器处于正常打滑工况，其中，X2=95%T,X3=105%T。

在区间X3～X4之间是高扭矩打滑，说明内部零件有卡滞，此时则可判断离合器处于高扭矩打滑工况，其中，X3=105%T,X4=120%T。

在区间X4～X5之间是离合器卡死，说明内部零件卡死，离合器不再打滑，此时则可判断离合器处于卡死工况，其中，X4=120%T,X5=200%T。

值得说明的是，此处的X1、X2、X3、X4、X5是基于不同规格的凸轮离合器的设计限扭扭矩T来设定不同工况下的传动轴扭矩，Y1、Y2是根据凸轮离合器在出厂前检测的数据而确定的频率。

S2：获取离合器的实时频率值。

S3：根据工况判断标准和实时频率值，获取第一比对结果，并根据第一比对结果确定实时工况。

进一步地说，还包括：判断正常打滑工况的出现次数是否大于离合器的设计寿命,并获取第二比对结果。

更进一步地说，还包括：通过屏幕显示器63显示第一比对结果和第二比对结果，当然，在其他实施例中，第一比对结果和第二比对结果也可通过不同的显示屏进行显示，还可通过其他方式提示操作人员，如通过不同声音对应不同工况进行报警。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种凸轮式离合器，其特征在于，包括焊接套（1）、两个凸轮盘（2）和凸轮销（3）；

所述焊接套（1）的内壁面上开设有若干第一槽（11）；

两个所述凸轮盘（2）相对设置，并在外边缘处形成第二槽（21）；

所述凸轮销（3）具有一端嵌入所述第一槽（11），另一端嵌入所述第二槽（21）的局部区域，以使两个所述凸轮盘（2）相互抵接的第一状态；

所述凸轮销（3）还具有一端脱离所述第一槽（11）并与所述焊接套（1）的内壁面相对滑移，以驱动所述凸轮销（3）另一端沿所述第二槽（21）朝所述凸轮盘（2）圆心方向移动以推动两个所述凸轮盘（2）分离的第二状态；

还包括降噪件（4），所述降噪件（4）至少位于所述焊接套（1）与所述凸轮销（3）的接触面之间、所述凸轮盘（2）与所述凸轮销（3）的接触面之间，以及两个相对的所述凸轮盘（2）的接触面之间；

还包括用于监测和判断离合器工况的监测装置（6）。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮式离合器，其特征在于，所述第一槽（11）自外向内宽度逐渐增大，以形成第一倾斜导向面（111）；

所述凸轮销（3）包括第一部（31），所述第一部（31）自外向内宽度逐渐增大，以形成所述倾斜导向面（111）相互配合，进而使所述第一部（31）能够脱离所述第一槽（11）的第二倾斜导向面（311）。

3.根据权利要求1或2所述的一种凸轮式离合器，其特征在于，所述第二槽（21）包括位于所述凸轮盘（2）上的第一面（211）和第二面（212），且两个所述凸轮盘（2）上的第一面（211）之间的间距大于两个凸轮盘（2）上的第二面（212）之间的间距；

所述凸轮销（3）包括第二部（32），所述第二部（32）自外向内宽度逐渐减小，以使所述凸轮销（3）处于所述第一状态时，所述第二部（32）位于两个所述第一面（211）之间，所述凸轮销（3）处于所述第二状态时，所述第二部（32）位于两个所述第二面（212）之间。

4.根据权利要求1所述的一种凸轮式离合器，其特征在于，所述降噪件（4）包括尼龙；

所述尼龙覆于所述凸轮盘（2）的外壁面和所述焊接套（1）的内壁面。

5.根据权利要求1所述的一种凸轮式离合器，其特征在于，还包括轮毂支架（5）；

所述监测装置（6）包括用于检测离合器振动频率的振动检测***（61），所述振动检测***（61）安装于所述轮毂支架（5）上。

6.根据权利要求5所述的一种凸轮式离合器，其特征在于，所述监测装置（6）还包括车载控制***（62）和屏幕显示器（63）；

所述车载控制***（62）与所述振动检测***（61）通过无线传输；所述车载控制***（62）与屏幕显示器（63）连接。

7.一种适用于上述权利要求1至6任意一项所述的凸轮式离合器的监测方法，其特征在于：包括，

设定工况判断标准，其中，所述工况包括正常工作不打滑工况、低扭矩打滑工况、正常打滑工况、高扭矩打滑工况、卡死工况；

获取离合器的实时频率值；

根据所述工况判断标准和所述实时频率值，获取第一比对结果，并根据所述第一比对结果确定实时工况。

8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述设定工况判断标准，包括；

基于不同规格的凸轮离合器的设计限扭扭矩设定不同工况下的传动轴扭矩区间；

基于凸轮离合器设计参数确定标准频率值；

构建不同工况下的传动轴扭矩区间与标准频率值的关系数据。

9.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，还包括：判断所述正常打滑工况的出现次数是否大于离合器的设计寿命,并获取第二比对结果。

10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，还包括：通过屏幕显示器（63）显示所述第一比对结果和/或所述第二比对结果。