摩擦离合器和离合器系统的制作方法

1.本发明涉及摩擦离合器，尤其涉及带有自补偿调节机构的摩擦离合器。本发明还涉及具有上述摩擦离合器的离合器系统。


背景技术：

2.常规离合器在磨损时会改变其特性。因此可以有利地在自动化的摩擦离合器中设置自补偿调节机构。离合器的自补偿调节通常指离合器会在摩擦衬片磨损的整个寿命过程中以某种方式自我补偿，使得离合器特性尽可能少地变化甚至保持离合器特性不变。
3.一种可能的设计方案为负载调节离合器。这种类型的自补偿调节通过破坏和重建其负载平衡系统来进行补偿，其关键点主要在于保持负载平衡系统“尽可能稳定”。建立负载平衡系统的所有负载均由离合器中的不同类型的弹簧产生，例如各种膜片弹簧(杠杆弹簧、传感器弹簧)、板簧、缓冲弹簧等。然而，弹簧力可能会不如预期地那样稳定。弹簧力在一定程度上容易受到弹簧的机械特性、单个零件的几何偏差、车辆动力学等因素的影响。另外，负载调节离合器可能还有其他问题，例如自补偿调节机构的灵敏度。
4.另一种可能的设计方案为行程调节离合器。这种类型的离合器在检测到摩擦衬片厚度减小、即磨损时进行补偿调节，其目的是在离合器的整个使用寿命期间保持离合器间隙相同。例如在专利文件cn 101230881 b中公开了一种具有行程调节类型的磨损补偿机制的摩擦离合器。又例如在cn 101270781 b中也公开了一种带有行程调节类型的自补偿机制的摩擦离合器。然而在这上述两种摩擦离合器中，对摩擦衬片厚度的自动检测均依赖于检测弹簧杠杆的移动，这种间接检测的方式会受到弹簧杠杆、板簧以及离合器盖等部件的机械特性的影响，存在不可靠的风险。


技术实现要素：

5.因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种摩擦离合器和离合器系统，其具有工作可靠的自补偿调节机构。
6.上述技术问题通过一种摩擦离合器解决，该摩擦离合器包括压板、配对板、弹簧杠杆和自补偿调节机构，其中，压板与配对板同轴线布置并且能够共同地围绕旋转轴线转动，弹簧杠杆能够作用于压板，使得压板沿轴向朝向配对板或远离配对板地移动。根据本发明的设计，自补偿调节机构包括：调节环、棘轮、旋转换向组件和驱动部件，其中驱动部件优选地构造为弹性的驱动弹簧，其中，弹簧杠杆借助调节环抵靠压板，调节环能够围绕旋转轴线旋转并且通过相对压板和弹簧杠杆的转动来调节弹簧杠杆和压板之间的轴向距离，其中，棘轮安装在压板上，并且棘轮能围绕与上述旋转轴线、即离合器旋转轴线相交的另外的轴线旋转，其中，旋转换向组件可以将棘轮的旋转运动转变为调节环的旋转运动，其中，驱动弹簧一端固定在配对板上且另一端形成接合到棘轮的棘齿中的棘爪，其中，当摩擦离合器接合时，若配对板和压板的间距减小量超过阈值，则棘爪能够在摩擦离合器接合或重新断开时带动棘轮旋转，使得调节环相对压板和弹簧杠杆转动。
7.在此，摩擦离合器还可以包括与配对板固定连接离合器盖，离合器盖至少部分包围摩擦离合器中的构件。压板在轴向上位于配对板和离合器盖之间。压板可以相对离合器盖无相对转动地、但能够沿轴向受限运动地固定在离合器盖上。摩擦离合器还包括在轴向上布置在压板和配对板之间的摩擦盘。摩擦盘的至少一个轴向侧面设有摩擦衬片。当摩擦离合器接合时，扭矩可以从压板和配对板传递至摩擦盘，或从摩擦盘传递至压板和配对板。
8.在自补偿调节机构中，棘轮安装在压板上，棘轮在此相对压板无平移运动，棘轮仅能围绕与离合器旋转轴线相交的另外的轴线旋转。优选地，棘轮的旋转轴线与离合器旋转轴线相互垂直。棘轮的棘齿可以如此设计，使得驱动弹簧的棘爪可以沿棘轮的一个周向方向滑过棘齿，但在与该周向方向相反的周向方向上与棘齿形状锁合。旋转换向组件可以参照现有方案构造，其可以在棘轮和调节环之间传递围绕交错的轴线进行的旋转运动。
9.当摩擦衬片磨损时，摩擦衬片厚度减小，离合器间隙增大。此时可以借助根据本发明的自补偿调节机构进行间隙自补偿调节。补偿调节机构可以在摩擦离合器的接合-断开循环中检测到离合器间隙的几何变化。具体地，当摩擦离合器接合时，若配对板和压板的间距减小量超过阈值，即在接合过程中压板相比摩擦衬片未磨损时或上一次自补偿调节刚完成时多移动的路程超过阈值，则驱动弹簧可以根据其棘爪和棘轮的棘齿的结构设计通过两种实施方式带动棘轮转动。在一种实施方式中，当压板多移动的路程超过阈值，驱动弹簧的棘爪能够越过或者说滑过棘齿。在摩擦离合器重新断开时，棘轮随压板一同朝远离配对板的方向移动。当超过驱动弹簧极限位置时，棘爪和棘爪刚刚滑过的棘齿实现形状锁合，棘爪由此带动棘轮旋转。在另一种实施方式中，当压板多移动的路程超过阈值，驱动弹簧的棘爪在继续接合的过程中无法越过或者说滑过棘齿，即棘爪和棘齿实现形状锁合。由此驱动弹簧的棘爪可以抵靠着棘轮的棘齿并且在继续接合过程中推动所抵靠的棘齿，从而带动棘轮旋转。通过旋转换向组件可带动调节环相对压板和弹簧杠杆进行相对转动，进而减小压板和配对板的轴向距离，自动地补偿了由于摩擦衬片磨损而增大的离合器间隙。在摩擦离合器的整个使用寿命中，上述自补偿调节过程可以重复地进行。由此，即使摩擦衬片逐渐磨损、厚度逐渐减小，自补偿调节机构也能够使得摩擦离合器在整个使用寿命中尽可能保持离合器间隙不变。在此不会改变摩擦离合器中的负载平衡系统。
10.由于驱动弹簧(也称作感应弹簧)的固定端设置在配对板上且棘轮设置在压板上，因此驱动弹簧直接检测配对板和压板之间的间隙，也就是说可以直接检测离合器间隙的变化，可靠性高。此外，现有的配对板常用作减少扭矩波动的飞轮，在此情况下配对板实施为铸件。相比于将驱动弹簧设置于例如通过冲压等工艺制造的离合器盖的方案，将驱动弹簧设置在铸件上需要较少的设计耗费和制造成本。
11.在一种有利的实施方式中，摩擦离合器设计为常开式离合器。备选地，摩擦离合器设计为常闭式离合器。根据摩擦离合器的常开式或常闭式设计方案，特别根据相应离合器操纵装置的设计方案，可以有针对性地利用摩擦离合器中的结构空间布置自补偿调节机构。
12.在一种优选的实施方式中，旋转换向组件构造为蜗轮蜗杆组件，蜗轮蜗杆组件包括蜗杆和与蜗杆的螺旋部啮合的蜗轮齿，其中，蜗杆沿上述另外的轴线、即棘轮的旋转轴线延伸并且能相对转动地安装在压板上，蜗轮齿设置在调节环的外周上，其中，棘轮抗旋转地固定在蜗杆上。在此，蜗杆与棘轮可以一同旋转。当蜗杆旋转时，啮合到蜗杆的螺旋部中蜗
轮齿带动调节环相对压板和弹簧杠杆转动。由此可以简便地在棘轮和调节环之间传递围绕交错的轴线进行的旋转运动。
13.在此，有利地，调节环的外周一体式地构造有蜗轮齿。由此可以简化装配步骤。
14.在此，备选地且有利地，蜗轮蜗杆组件还包括固定在调节环的外周区段的齿环，齿环的外周构造有蜗轮齿。调节环和齿环可以铆接、螺纹连接或焊接。在这种情况下，可以在设计上将调节环的轴向作用机制与蜗轮齿结构相分离，二者可以单独设计并且单独制造，最后通过组装实现联结。
15.在此，优选地，蜗杆通过支架安装在压板上。由此简便且可靠地实现棘轮和蜗杆的可转动的安装。此外，可以通过支架调整蜗杆和棘轮相对压板的位置。
16.在一种优选的实施方式中，调节环的至少一个轴向端面设置有与弹簧杠杆和/或压板配合作用的斜坡。也就是说，调节环的轴向作用机制通过调节环的斜坡结构与弹簧杠杆和/或压板的面向该斜坡的轴向侧面的配对结构的相对位移实现。配对结构可以是弹簧杠杆和/或压板上至少局部的非平面结构。当调节环相对弹簧杠杆和压板转动时，斜坡相对配对结构位移。由此可以在基本保持弹簧杠杆负载不变的情况下，保持离合器间隙不变。
17.在一种优选的实施方式中，驱动弹簧布置在配对板和压板的径向外侧。由此可以利用配对板和压板的径向外侧的空间。此外，驱动弹簧可以借助简单的结构和较小的尺寸实施。
18.在此，有利地，驱动弹簧固定在配对板的背离压板的轴向侧面上。由此驱动弹簧可以稳定地安装，并且有利于高效地驱动棘轮转动。
19.上述技术问题还通过一种离合器系统，离合器系统包括至少一个如上所述的摩擦离合器。离合器系统可以用于混合动力车辆、纯电动车辆或由内燃机驱动的车辆。离合器系统可以是双离合器系统或三重离合器系统。
附图说明
20.下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。
21.图1示出根据一种优选实施方式的摩擦离合器的示意性半剖视图。
具体实施方式
22.图1示出根据一种优选实施方式的摩擦离合器的示意性半剖视图。
23.摩擦离合器例如用于在车辆中将由内燃机输出的扭矩可控地传递至变速器。根据本实施方式的摩擦离合器设计为常开式离合器。摩擦离合器具有沿相同旋转轴线x依次布置的配对板1、摩擦盘3和压板2。摩擦离合器还具有离合器盖4，离合器盖4与配对板1在径向外端通过螺栓连接。离合器盖4呈钟罩形，由此离合器盖4与配对板1共同构成用于容纳摩擦盘3和压板2的空间。
24.配对板1能够与未示出的内燃机曲轴连接，以将内燃机的扭矩传递到摩擦离合器中。配对板1在此构造为铸件，其在此也作为飞轮，以减少内燃机运行中形成的转速波动。压板2和配对板1能够共同地围绕旋转轴线x转动。摩擦盘3的轴向两侧分别设置有摩擦衬片。当通过离合器操纵装置致动压板2时，压板2沿轴向朝向配对板1移动，直至摩擦盘3被压紧在配对板1和压板2之间，从而实现摩擦离合器的摩擦接合。配对板1和压板2的扭矩由此传
递至摩擦盘3。摩擦盘3又与变速器输入轴15抗旋转连接，扭矩由此进一步传递至变速器。
25.离合器操纵装置包括弹簧杠杆5和未示出的例如液压式的致动器。弹簧杠杆5可以设计为常规的膜片弹簧。弹簧杠杆5通过定心螺栓6可沿轴向相对运动地安装在离合器盖4上。弹簧杠杆5在径向外侧区段通过用作杠杆支点的支承环7抵靠在离合器盖4上，并且膜片弹簧5以其背离支承环7的轴向侧面在相对支承环7的径向内侧处抵靠在调节环8上。调节环8又以其背离弹簧杠杆5的轴向侧面抵靠在压板2上。由此当液压式的致动器致动弹簧杠杆5的径向内侧区段时，弹簧杠杆5通过杠杆作用推动调节环8并且由此推动压板2朝向配对板1移动。
26.摩擦离合器还包括自补偿调节机构。自补偿调节机构也布置在由离合器盖4与配对板1形成的容纳空间中。自补偿调节机构包括调节环8、齿环、蜗杆9、棘轮10和驱动弹簧11。如上所述，调节环8在轴向上布置在压板2和弹簧杠杆5之间。调节环8在朝向压板2的轴向侧面设有斜坡。当调节环8相对压板2转动时，该斜坡可以配合压板2在朝向调节环8的轴向侧面的例如凸起部来调节压板2和弹簧杠杆5之间的轴向距离。调节环8在其外周区段与齿环铆接。齿环的外周构造有蜗轮齿13。蜗杆9在垂直于旋转轴线x的方向上延伸，并且蜗杆9通过支架14可相对转动地安装在压板2上。在此，蜗杆9布置在压板2的背向配对板1的轴向侧面上并且位于压板2的沿径向靠近外侧的位置上。在此，蜗杆9的螺旋部12与蜗轮齿13啮合。棘轮10抗旋转地固定在蜗杆9上。驱动弹簧11一端固定在配对板1的背向压板2的轴向侧面上。驱动弹簧11的另一端形成接合到棘轮10的棘齿中的棘爪。棘轮10的棘齿在此可以如此设计，使得驱动弹簧11的棘爪可以沿参考图1所示的棘轮10的顺时针方向滑过棘齿，但不可以沿逆时针反向滑过棘齿。
27.当摩擦盘3两侧的摩擦衬片磨损，即变薄时，离合器间隙增大。自补偿调节机构可以在摩擦离合器的接合-断开循环中检测到离合器间隙的几何变化。具体地，对于本实施方式的常开式摩擦离合器，在接合过程中，压板2需要移动经过更远的行程才能够接合摩擦离合器。在摩擦离合器接合的情况下，若配对板1和压板2的间距减小量超过阈值，即压板2多移动的路程超过阈值，驱动弹簧11的棘爪在继续接合的过程中无法越过或者说滑过棘齿，即棘爪和棘齿实现形状锁合。由此驱动弹簧11的棘爪可以抵靠着棘轮10的棘齿并且在继续接合过程中推动抵靠着的棘齿，从而带动棘轮10沿参考图1所示棘轮10的顺时针方向旋转。在另外的实施方式中，也可以与图1所示的棘轮不同地构造棘齿结构，在此驱动弹簧11的棘爪能够在压板2多移动的路程超过阈值时越过棘齿，即滑过沿参考图1所示棘轮10的顺时针方向的相邻棘齿。在摩擦离合器重新断开时，棘轮10随同压板2朝远离配对板1的方向移动。在超过驱动弹簧11极限位置时，棘爪刚刚滑过的棘齿向棘爪施加作用力，由此棘爪通过反作用力驱动棘轮10旋转。当棘轮10转动时，蜗杆9随同棘轮10转动。当蜗杆9旋转时，啮合到蜗杆9的螺旋部12中蜗轮齿13带动齿环和调节环8相对压板2转动。调节环8通过其斜坡结构与压板2的凸出部的配合作用增大压板2和弹簧杠杆5之间的轴向间距，由此减小压板2和配对板1的轴向距离，补偿了由于摩擦衬片磨损而增大的离合器间隙。
28.在摩擦离合器的整个使用寿命中，上述自补偿调节过程可以相对初始状态或上一次自补偿调节重复地进行。由此，即使摩擦衬片逐渐磨损、厚度逐渐减小，自补偿调节机构也能够使得摩擦离合器在整个使用寿命中尽可能保持离合器间隙不变。
29.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所
有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
30.附图标记列表
[0031]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
配对板
[0032]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
压板
[0033]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
摩擦盘
[0034]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
离合器盖
[0035]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
膜片弹簧
[0036]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
定心螺栓
[0037]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
支承环
[0038]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
调节环
[0039]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
蜗杆
[0040]
10
ꢀꢀꢀꢀ
棘轮
[0041]
11
ꢀꢀꢀꢀ
驱动弹簧
[0042]
12
ꢀꢀꢀꢀ
螺旋部
[0043]
13
ꢀꢀꢀꢀ
齿环
[0044]
14
ꢀꢀꢀꢀ
支架
[0045]
15
ꢀꢀꢀꢀ
变速器输入轴
[0046]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转轴线