专利名称：具有改进的磨损期限及脱开接合特性的离心式离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用传动系的离心式主离合器，特别是，涉及一种具有改进的磨损期限及脱开接合特性的离心式主离合器。
背景技术：
离心式摩擦离合器在车用传动系领域是公知的，典型地包括由原动机驱动的输入件，该原动机通常是电动机或内燃机，和可随输入件转动的配重，当驱动件转动时，配重将在离心力的作用下径向向外移动，使输入件通过摩擦与从动输出件接合。用于重型机电长途公路运输卡车变速箱的自动操作离心式离合器包括所谓的离心式操作模块，其中包括离心式致动配重。离心式模块驱动连接到发动机飞轮上，每个离心式致动配重适于在关于固定到模块装放结构上的枢轴连接的弧内摆动。同样地，位于模块内的所谓的摆动配重克服弹簧阻力径向向外移动，该弹簧阻力是根据发动机转速的函数的-发动机转速越大，在边界之间向外移动的越多。与配重连接的滚子适于在斜坡段的顶部滚动，该斜坡段由凸轮操作进行离合器的接合和脱开接合。
摆动配重受到多个力的作用，从而就有必要讨论在离合器的整个使用期限内根据模块的良好操作而进行工作的情况。例如，在一个已知的离心式离合器中，每个摆动配重均受到其自身压缩弹簧的偏压。在这种设计中，由其压缩弹簧施加到摆动配重上的偏压力依赖于摆动配重的位置-通常摆动配重向外移动的越多，施加到摆动配重上的弹簧力越大。随着离合器中的摩擦材料的磨损，摆动配重移动到斜坡段更靠上的位置以得到特定的夹持载荷，而且由于摆动配重弹簧的额外的压缩力会使离合器的接合器发生不良的改变。
上述现有技术中的离心式离合器的另一个特点是使用斜坡段中的两个不同的斜面。第一斜面是一相对陡峭的斜坡，而第二斜面是更平缓的斜坡。这些斜面与摆动配重的滚子接合，并且当作用在各摆动配重上的离心力增加时，用于产生夹持载荷。特别是，当离心力增加时，摆动配重将从相对陡峭的斜坡的第一夹持面上的原始位置移到更平缓的斜坡的第二夹持面上。由于离心式离合器是根据力的平衡工作的，所在离心式模块组件(如摆动配重、弹簧、斜坡段等)中的任何偏差都可能引起“交错脱开接合”，其中一个或多个摆动配重先于其它摆动配重从第二斜面移动到第一斜面。由于各单独摆动配重其本质上均是独立于其它摆动配重的，所以在摆动配重型离心式离合器中这种情况会更加严重。
因此，就需要一种改进的离心式离合器，其能够保持离合器的接合点并且避免离心式配重的交错脱开接合的情况。
发明内容
提供一种离心式离合器组件，它包括固定的用于与输入件一起转动的输入部分和固定的用于与输出件一起转动的输出部分。该输出部分包括至少一个固定的用于与输出件一起转动的摩擦盘，而输入部分包括固定的用于与输入件一起转动的壳体模块。在一个实施例中，该壳体模块包括适于将夹持力施加到至少一个摩擦盘上的压力盘，和适于与壳体模块一起转动但可相对于壳体模块轴向位移以通过预加载的盘弹簧将轴向力施加到压力盘上的可动盘。固定盘是固定的用于以与壳体模块一起转动，而多个配重定位于可动盘和固定盘之间。配重适于在离心力的作用下向外移动，以使可动盘与压力盘轴向移动以将夹持力施加到摩擦盘上。壳体模块还包括至少一个回复弹簧，其构形成通过可动盘将回复力施加到配重上，回复力通常平行于壳体模块的转动轴线。
在本发明的离合器组件中，通过回复弹簧的操作，使现有技术中的一个或多个限制最小化，回复弹簧在不依赖于配重的位置而作用在离心式操作的配重上施加回复力。
下面以示例的方式结合附图描述本发明的实施例，其中图1是根据本发明包括一个离心式离合器的车用传动系的示意图；图2是现有技术中的离心式离合器的示意性的局部剖视图；图3是图2的现有技术的离合器的壳体模块的局部顶视图；图4是根据本发明的实施例的离心式离合器的局部剖视图，所示的离合器处于脱开接合状态；图5是图4的离合器的局部剖视图，示出的是组装期间的离合器的顶部及安装完毕后离合器的底部，与脱开接合状态进行比较；图6是图4的离合器的局部横断面视图，示出的是接合状态的离合器的顶部及与其做比较的脱开接合状态的离合器的底部；图7是图4-6中的离合器的壳体模块的局部顶部剖视图；图8是根据本发明实施例的滚子配重的侧视图；图9是图8的滚子配重的剖视图；图10是根据本发明的实施例的斜坡的详细断面视图；图11是根据本发明的另一个实施例的斜坡的详细断面视图；图12是根据本发明的实施例的离心式离合器的示意性局部剖视图；图13以图表的方式示意性地描述了在不同的发动机转速中根据本发明的实施例的新型离心式离合器的夹持力的特性；图14以图表的方式示意性地描述了当摩擦面磨损时，图13的离心式离合器的夹持力的特性；图15以图表的方式示意性地描述了在不同的发动机转速中根据本发明的另一实施例的离心式离合器的夹持力的特性；图16是根据本发明的另一实施例的离心式离合器的示意性局部剖视图；图17是根据本发明的另一实施例的离心式离合器的局部剖视图，所示的离合器处于脱开接合状态；和图18是图17的离合器的壳体模块的局部顶视图。
具体实施例方式
图1示意性地描述了使用本发明的离心操作式主摩擦离合器的车用传动系20。作为示例，系统20可以是全自动的、部分自动的或者由控制器辅助进行手动操作的。
在系统20中，变速齿轮变速箱22包括通过本发明的离心式主摩擦离合器30驱动连接到内燃机28上的主变速箱部分24，该主变速箱部分24与分离型副变速箱部分26连接，如该内燃机是已知的汽油机或柴油机。作为示例，变速箱22可以是本领域已知的并且是以商标为“Super-10”和“Lightning”的，本申请的受让人EATONCORPORATION出售的类型，更多的细节可以参考美国专利Nos.4754665、6015366、5370013、5974906和5974354，在这里引用其全文。
发动机28包括曲轴32，该曲轴接附于离心式主离合器30的驱动件34，该驱动件与从动件36摩擦接合及脱开接合，该从动件36接附于变速箱22的输入轴38。变速箱输出轴40从副变速箱部分26延伸出来，用于通过驱动轴41或分动箱驱动连接到车用驱动轮上。
用于与主摩擦离合器连接的术语“接合”和“脱开接合”是指离合器具有或者缺乏传递相当数量扭矩的能力。当缺乏至少是最小的夹持力时，只是摩擦表面的随意接触，而不能认为是接合。
从图1中可以看出，离心式离合器30不需要任何外部离合器致动器，并且根据发动机28的转速(ES)的函数进行操作。离心式离合器30也不需要连接到操作连杆、命令信号输入、大功率电子设备和/或压缩空气和/或液压管道上。本发明最经济的应用是干式(或摩擦)离合器；但是，本发明也可用于浸油离合器。
如已知的，输入件34的转动将使离合器30接合并且将发动机输出驱动连接到变速箱输入轴38，该发动机输出通常是发动机飞轮等。因此，离合器30的夹持力且因而扭矩传递能力是发动机28的转速(ES)及离合器输入件34的函数。在发动机转速稍大于发动机怠速时离合器30应当形成初始接合，而当发动机转速低于第一次换高速档所需要的发动机转速时应当完全接合。与通常接合的典型的应用弹簧的主摩擦离合器，离合器30在较低的发动机转速时脱开接合。
为了能够利用接合的主离合器适当地使车辆能够起动和动态换档，则当发动机转速大于(i)最初调低速档时最大期望的转速以及(ii)换高速档后最小期望的发动机转速时，一旦离合器30完全接合就要保持该完全接合。离合器30的最初的接合是离合器摩擦面的初始扭矩传递接触，可以参考美国专利Nos.4646891和6022295，在本文全文引用其公开的内容。
为了完全了解本发明的特征，参考如图2和3所示的现有技术的离心式离合器50。图2是以局部片段的方式的离合器50的工作部件的示意图，表示该离合器围绕输入轴38的转轴52转动。离合器50包括壳体模块54(见图3)、第一摩擦盘组件56、中间压力盘58、第二摩擦盘组件60。如众所周知的传统离合器一样，壳体模块54和中间压力盘58安装到发动机飞轮62上以随其转动，而且其构成离合器50的驱动部分。摩擦盘组件56和60通常用花键连接到变速箱输入轴38上，而且其构成离合器50的从动部分。
如图3所示，壳体模块54包括四个摆动配重66，其通过枢轴销68可动地连接到壳体模块54上。回复弹簧70将摆动配重66径向向内偏压，以座靠在第一止动件72上。第二止动件74限制摆动配重66的径向向外移动。当发动机28和壳体模块54转动时，离心力的作用会使摆动配重66克服弹簧70的偏压力从接靠近止块72的位置向止块74移动。摆动配重66的每一个载装有一个或多个滚子76，其在反作用面和斜坡之间起作用，以提供用于接合离合器50的轴向夹持力。
如图2所示，滚子76被接纳于固定的反作用盘80的基本平坦的表面78和轴向可动斜板84的斜面82之间。斜板84通过预加载弹簧件88作用在轴向可动的主压力盘86上，通过斜板84限制施加到主压力盘86上的轴向力。主压力盘86将夹持力CF施加到摩擦盘的摩擦片90上，摩擦片位于主压力盘86的表面92和中间压力盘58之间及中间压力盘58和发机飞轮62的表面94之间。摩擦盘56和60的轮毂部分96适于用花键连接到输入轴38上，以在盘80、84、86和58随发动机飞轮62转动时随其一起转动。离合器50还包括调节机构97，用于调整反作用盘80的轴向位置，以适应摩擦片90的磨损，从而保持一致的接合点。
滚子76静止与斜面82的凹入部分98接合并且将不在摩擦片90上施加向左的轴向夹持力。当滚子76运行得足够径向向外并且到达斜面82的斜部100上时，施加增大的轴向夹持力。当滚子76进一步径向向外移动到斜面82的平坦的延伸部分102时，夹持力保持为一个上限值，该上限值是由预加载的弹簧件88限制的。在弹簧70完全压缩之前，摆动配重66将碰到止动件74。
当摩擦盘90发生磨损时，需要滚子76进一步沿斜部100向上运行，以在离合器接合期间施加给定的夹持负载。由于偏压弹簧70的压缩量增加，摆动配重66的这种磨损及相应增加的向外的移动会使离合器50的接合点改变。
随着离心力的增加及克服弹簧件88的预加载，摆动配重66将从斜部100移动到表面82的相对平坦的延伸部分102上。一旦位于平坦的延伸部分102上，离合器50就能够在较低的发动机转速下传递给定的扭矩而不需要使摆动配重66向下运行回到斜部100。由于能够在较低的发动机转速下得到较高的扭矩，所以这一特点在商用车辆中是需要的。由于离合器50基于力的平衡进行操作，所以，弹簧的任何偏差，如弹簧的压缩量或者表面100、102的尺寸都可能引起一个或多个摆动配重66过早地从平坦的延伸部分102移动到斜面100上，导致摆动配重66的交错的脱开接合。下表描述了交错脱开接合对包括4个摆动配重的现有技术的离心式离合器的示例性实施方式的影响表1
如表1所示，当接合摆动配重66时，在所有摆动配重66上的负载总共大约3820Lbf。在上述实施例中，由于有四个摆动配重，所以在每个接合的摆动配重66上的负载大约955Lbf(3820Lbf/4个接合的摆动配重)。如果其中一个摆动配重66提前从斜面82的大致平坦表面102上脱开接合并且移动到斜面82的斜部100上，则由于仍然有部分离心力作用在位于斜部100上的摆动配重上，所以脱开接合的摆动配重66承受必接合的摆动配重的较少的负载(如，292Lbf)。由于回复弹簧70单独作用在各摆动配重66上，所以通常不会在每个保持接合的摆动配重上施加额外的回复力。换句话说，在每个接合的摆动配重上的负载维持在大约955Lbf(3157Lbf-292Lbf/3个接合的摆动配重)。因此，在离合器50中，当一个或多个摆动配重提前脱开接合时，也不会有额外的回复力施加在保持接合的摆动配重上。
图4-12中描述的是根据本发明的改进的离心式离合器30。在一个实施例中，离合器30包括壳体模块110、第一摩擦盘组件112、中间压力盘114和第二摩擦盘组件116。壳体模块110和中间压力盘114安装在发动机飞轮上并随之转动，并一起构成离合器30的驱动部分34。摩擦盘组件112和116用花键连接在输入轴38上，并且构成离合器30的从动部分。
如图4-7所示，壳体模块110包括多个可移动的滚子配重118，其定位于固定的反作用盘120和斜盘122之间。在一个实施例中，壳体模块110包括7个围绕输入轴38周向布置的滚子配重118；但是，应用在离合器30中的滚子配重118的数量并不限于此。实际上，应用在离合器30这滚子配重118的数目可以根据多个因素来确定，例如包括离合器30的大小、所希望的夹持力和每个滚子配重118的负载能力。
为了尽可能地减少由于滚子配重118的接合而对反作用盘120的损害，在滚子配重118和反作用盘120之间可设置一个可选的衬板，该衬板是由硬化钢或其它耐磨材料制成的。在图8和9所示的实施例中，每个滚子配重118包括轴状内滚子部分126、圆柱状外滚子部分128和位于内外滚子部分126、128之间的轴承部分130。轴承130由一对止推垫圈132和134保持在内外滚子部分126、128之间，如TeflonTM或者钢制的止推垫圈，每个垫圈均由固定件136保持在固定在所图示的位置，该固定件如可是卡环。一旦组装完成，滚子配重均具有预定的、而且几乎相似的质量。
在所述实施例中，轴承130包括第一滚针轴承部分，如由Torrington Company生产的部件号为101816的密封重载笼式滚针轴承，和第二滚针轴承部分，如由Torrington Company生产的部件号为101816的密封完全互补轴承。在本发明的特定实施例中，第一滚针轴承部分的工作载荷可以是大约2560Lbf，且静载荷大约4150Lbf，而第二滚针轴承部分的工作载荷可以是大约5780Lbf，且静载荷大约10300Lbf。虽然在所述实施例中已表示和描述特定的离心式滚子配重118的特定构形，但是将会理解，其它离心件也包括在本发明的范围中。
如图4-6所示，每个滚子配重118的外滚子部分128与反作用盘120(或可选择的衬板124)接合，同时内滚子部分与斜盘122上的斜道138接合。每个斜道138可与斜盘122形成一体，或者可选择地，分别形成并且连接在一起。在一个实施例中，每个内滚子部分126与一对邻接的斜道138接合(见图7)，该对斜道共同支撑内滚子部分126，从而使外滚子部分128可以在它们之间自动滚动。每个斜道138径向向外地且远离斜盘122地形成坡度。在一种特定构形中，斜道138包括一单个的斜面140，其径向向外地且远离斜盘122地形成坡度并且对应于斜盘增加角度(或斜度)。例如，如图10中所示的实施例，每个斜道138的表面140从邻近其径向最内点的约7度逐渐变为邻近其径向最外点的约13度。在另一种构形中，斜道138包括第一斜面142和第二斜面144。在图11所示的实施例中，第一斜面142从邻近其径向最内点的约10.5度逐渐变为邻近其径向最外点的约14度。第二斜面144的坡度大约5度，所以相对于第一斜面142来说更平坦一些。
与图2和3中所示的现有技术的离合器50不同，离合器30并没有使用螺旋回复弹簧70将滚子配重118偏压到如图4所示的它们的原始位置或者“脱开接合”位置。相反地，离合器30包括回复弹簧件146，如膜片弹簧，其安装在壳体模块110的顶部并且与反作用盘120的外表面148接合。在一个实施例中，回复弹簧件146的高厚比(H/T)大约是1.5。这个比率可以在弹簧件的较长的行程中保持相对一致的弹簧力。通过反作用件150将回复弹簧件146保持在适当的位置，如该反作用件通常是围绕输入轴38的圆柱形套筒。反作用件150的第一端包括保持件152，用以与回复弹簧件146的径向内边缘接合，该固定件如是一个保持环。反作用件150的第二端包括与斜盘122接合的唇部154。在操作中，当离合器30接合和脱开接合时，反作用件150适于随着斜盘122轴向移动。
回复弹簧件146的弹簧力将反作用在反作用盘120上并且通过反作用件150拉动斜盘122，以使各部件返回到脱开接合的位置。在没有离心力作用的时候，通过斜道138施加“回复力”并且迫使滚子配重118保持在斜道的底部(见图4)。但是，当发动机转速增加时，离心力将使滚子配重118径向向外在斜道138上移动并且克服了回复弹簧件146的预加载。当发动机转速进一步增加时，滚子配重118在斜道138上继续向上并且将迫使斜盘122向第一摩擦盘组件112移动(见图6的上部)。
离合器30还包括安装装置，以方便将离合器30安装到传动系20中。在一个实施例中，离合器安装装置包括通常圆柱形安装件156，其可转动地和/或轴向地设置于壳体模块110中，在滚子配重118的径向内侧。安装件156包括凸轮凸角158，使得在安装件156相对于壳体模块110转动和/或轴向移动期间，凸轮凸角158与至少一个滚子配重118接合。凸轮凸角158的移动迫使接合的滚子配重118向外滚动，从而调整压力盘的位置，以使得当壳体模块110固定到发动机飞轮上时，压力盘在摩擦盘组112和116上施加夹持力以阻止其移动。安装装置与美国专利No.6609602中表示和描述的相似，其也属于本发明的受让人所拥有的并且在这里以全文引用的方式参考。
图12是当绕输入轴38的转轴160转动时离合器30的操作部件的局部示意图。如图12所示，滚子配重118被接纳于固定的反作用盘120的几乎平坦的表面162和轴向可动的斜盘122的斜道138之间。斜盘122通过预加载的盘弹簧件166作用在轴向可动主压力盘164上，如预加载的盘弹簧件是膜片弹簧，其限制由斜盘122施加在主压力盘164上的轴向力。主压力盘164将夹持力CF施加到摩擦盘组件112和116的摩擦片168上，摩擦片位于主压力盘164和中间压力盘114之间及中间压力盘114和发动机飞轮170之间。摩擦组件112和116的轮毂部分172和174分别适于花键连接到输入轴38上以随其转动，同时盘120、122、164和114随发动机飞轮170转动。
在脱开接合状态，滚子配重118将与斜道138的径向最内侧部分接合，并且并不向摩擦片168施加向左的轴向夹持力。弹簧件146、166将滚子配重118径向向内偏压置于安装件156上(见图4)。通过反作用件150施加回复弹簧件146的偏压力，该反作用件将斜盘122向固定的反作用盘120方向拉动。当发动机飞轮170和壳体模块110转动时，离心力的作用使滚子配重118克服回复弹簧件146的偏压力从图6的下部所示的脱开接合的位置移动到如图6的上部所示的接合位置。当发动机速度增加时，滚子配重118径向向外运行并且施加不断增加的轴向夹持力(见图15中的线175)。反作用盘120的径向面向内的表面176限制滚子配重118的径向向外移动(见图6)。
弹簧件146、166所施加的回复弹簧力与滚子配重位置无关。同现有技术的离合器50相同，本发明的离合器30也是基于力的平衡起作用。但是，与现有技术的离合器50不同，通过所有的滚子配重118使离合器30中的弹簧件146、166所施加的回复弹簧力发挥作用。如果一个或多个滚子配重118早于其它滚子配重脱开接合，施加到提前接合的滚子配重上的回复力将被传递到保持接合的滚子配重上。该结构可以提供额外的回复力，以使保持接合的滚子配重118沿斜道138向下移动，其能够使离合器30以较少的各个滚子配重118的交错脱开接合。在现有技术的离合器50中，由于每个摆动配重是由其自身的回复弹簧偏压的，所以提前脱开接合的摆动配重66上的回复弹簧力不会被施加到保持接合的摆动配重上。
在其他有益效果当中，离合器30固有地构形成延长磨损期限并且不需要调节系统就能够具有相对一致的接合点。通过适当地构形斜道角度和回复弹簧件146的弹簧载荷可以实现这些有益效果。特别是，通过斜道138将回复弹簧件146产生的回复弹簧力作用到斜盘122上。随着由于摩擦片168的磨损而使滚子配重118朝向反作用盘120的表面176逐渐向外移动，滚子配重118将产生额外的夹持力。为了补偿增加的夹持从而得实现一致的接合点，可以逐渐增加回复弹簧件146的弹簧载荷或逐渐增加斜道138的角度--其中任意一个都将增加滚子配重118上的回复力并且阻止滚子配重118的径向向外移动。如可理解的，如图10所示，逐渐增加斜道138渐斜的角度将会延长离合器组件的磨损期限，并提供相对一致的接合点，而是不需要现有技术中所使用的调节装置。
图13和14描述了磨损对由构形有图10所示的斜道138的离合器30所产生的夹持力的影响。图13示意性地示出了当发动机转速增加时新的离合器30所产生的夹持力，而图14示意性地图示了带有磨损的摩擦片168(大约是0.250英寸量级的磨损)的离合器30所产生的夹持力。带有磨损的摩擦片的离合器30所产生的夹持力与新的离合器30所产生的夹持力实质上是相同的。
除了上述图10所示的斜道38的实施例的有益效果之外，图11所示的斜道138的实施例能够实现其它有益效果。当发动机转速增加时，滚子配重118产生径向力，随着滚子配重沿斜道138的第一斜面142向上移动，该径向力被转换为斜道138上的夹持力。当夹持力达到盘弹簧件166的预加载时，因滚子配重118的向外移动而作用在斜盘122上的轴向力将克服盘弹簧件166的预加载并且压缩盘弹簧件166。当盘弹簧件166被压缩时，滚子配重188将继续径向向外移动到斜道138的第二斜面144上，该第二斜面144比第一斜面142更平坦。使滚子配重118沿斜道138的第一斜面142向上移动和在第二斜面144上所需要的离心力大于在第二斜面142上克服由弹簧件146、166所施加的弹簧力保持滚子配重118所需要的离心力。这考虑了初始最大夹持力发动机转速值，如图15的点177所示，和松开发动机转速值，如图15的点179所示，之间的不同。
一旦离合器30被接合，滚子配重118被定位于斜道138的第二表面144上并且弹簧件146、166被压缩，由弹簧件146、166产生的回复弹簧力大致平行于轴线160作用在斜道138和滚子配重118上。在脱开接合期间，这些弹簧力将作用在滚子配重118上，以形成组合的回复弹簧力。在离合器30脱开接合期间，发动机转速下降并且滚子配重118将从斜道138的第二斜面138移动到第一斜面142。如果一个或多个滚子配重118在保持接合的滚子配重118之前脱开接合(即从第二斜面144移动到第一斜面142上)，则在脱开接合之前作用在所有滚子配重上的回复弹簧力将被传递到保持接合的滚子配重118上。由于存在有几个保持在第二斜面144上的滚子配重，所以有更大的回复力作用在各个接合的滚子配重118上，使保持接合的滚子配重118从第二斜面144移动到第一斜面142。一旦滚子配重118从第二斜面144移动到第一斜面142，作用在滚子配重上的回复弹簧力就会有明显的减少。由于不再有明显的回复弹簧力作用在脱开接合的滚子配重上迫使滚子配重撞击安装件156，所以这一特点可以提供更安静的离合器30的脱开接合。与现有技术的摆动配重66相比，当摆动配重从斜盘82的表面102移动到表面98上并且撞击止动件72时，这一特点通过螺旋弹簧70的回复弹簧力将持续发挥作用。
在本发明的特定实施例中，斜道138的第一斜面142在离轴线160大约3.3英寸的距离出斜度为10.5度，而在离轴线160大约4.5英寸的距离处斜度为14度。斜道138的第二斜面144在离轴线160大于4.5英寸的距离处斜度为5度。回复弹簧件146的弹簧载荷大约为2300Lbf，而盘弹簧件166的弹簧载荷大约为3500Lbf。另外，各种回复带(未示出)的组合的弹簧载荷大约是175Lbf，这些回复带用于将中间盘压力盘114朝向脱开接合位置偏压。这些角度和力只是近似值，且将会理解，对于给定的本发明的特征来说这些值是允许有些微的改变。因此，部件中的误差并不象在现有技术中的离合器50中那样严格。
在所述的实施例中，当离合器30在不同操作状态中转换时，滚子配重118上的大约负载如下表2
在所述实施例中，系统20是载重卡车的传动系，发动机28是电控的柴油机，怠速为约600RPM到700RPM，最大速度为约1800RPM到2000RPM。离合器30在约800RPM、点181(ESIE)时移动到初始接合，稍微大于怠速，并且当发动机转速增加时夹持载荷增加，如线175所示。在最大夹持力5975磅或者之下、大约1400RPM，如点177时离合器30完全接合。一旦位于最大夹持载荷处，则在极限条件下将选择锁定离合器30(即，在合理的大于预想的扭矩载荷时几乎为零滑动)，离合器30将保持锁定，如线183和185所示，直到发动机转速变得小于970RPM，如点179所示。在释放点，离合器30迅速脱开接合，同时降低发动机转速，如线187所示，以防止发动机失速。
在上述实施例中的离合器30的完全接合状态中，当发动机转速大约为967RPM(其在离合器30的接合和脱开接合之间限定一条线)时作用在每个滚子配重118上的离心力至少为151Lbf。当发动机转速下降到967RPM以下时，滚子配重118从斜道138的第二斜面144移动到第一斜面142上。由于在离合器部件中存在制造公差，所以在保持接合的滚子配重进行过渡之前一个或多个滚子配重可能早期从第二斜面144移动到第一斜面142移动，导致离合器30的交错脱开接合。如上所述，对于载荷的再分配来说，部件中的公差在包括离合器30的特征的本发明中并不是很严格的。下面的表3表示了在离合器脱开接合期间，当一个或多个滚子配重118提前从第二斜面144过渡到第一斜面142时，施加在滚子配重118上的不同的力。
表3
如表3所示，由于弹簧件146、166所产生的回复滚子恢复力以及回复带的力，作用在全部滚子配重118上的载荷是相同的，而不用考虑是否有一个或多个滚子配重118提前脱开接合。在一个实施例中，由于存在有七个滚子配重，所以当所有滚子配重118接合时，作用在每个接合的滚子配重上的载荷大约为854Lbf(5975Lbf/7个接合的滚子配重)。如果其中一个滚子配重118提前脱开接合且移动到第一斜面142上，则由于仍然存在有一些离心力作用在位于第一斜面142上的滚子配重上，所以脱开接合的滚子配重承受的载荷要比接合的滚子配重小一点(如607Lbf)。由于弹簧件146、166所产生的回复弹簧力和回复带的载荷共同作用在接合的滚子配重上，而不是象现有技术的离合器50那样单独地作用，所以就会存在有额外的回复力作用在每个保持接合的滚子配重118上。换句话说，作用在每个保持接合的滚子配重118上的载荷从大约854Lbf增加到大约894Lbf(5975Lbf-607Lbf/6个接合的滚子配重)。因此，在上述实施例中，将存在有额外的40Lbf作用在每个滚子配重118上，起到迫使保持接合的滚子配重离开第二斜面144的作用。
在现有技术的摆动配重离合器50中，即使是一个或多个其相邻的摆动配重66提前分离，作用在每个接合的摆动配重66上的载荷也保持一致(见表1)。但是，在本发明的离合器30中，当一个或多个其相邻的摆动配重118提前脱开接合时，作用在每个滚子配重118上的载荷将增加(见表3)。因此，与现有技术不同，作用在每个接合的滚子配重118上的额外的载荷将迫使保持接合的滚子配重118从第二斜面144移动到第一斜面142，从而得到更一致的离合器30的脱开接合。
如也将可以理解的，在本发明的离合器中可以使用更多的滚子配重118，特别是与现有技术的离合器50相比。这一特点部分由于滚子配重118比摆动配重66更紧凑。在图7所示的本发明的实施例中，共使用了七个滚子配重，而在现有技术离合器50中只使用了四个摆动配重，其大小与本发明的离合器30具有可比性。由于额外的滚子配重，与现有技术的离合器50相比离合器30具有更大的可利用的盘载荷。
参考图16，示出了本发明的另一个实施例。在所述实施例中，轴向可动盘122(在图12的实施例中为斜盘122)包括多个相对平坦的支撑件190，它们定位成能够以与斜道138相似的方式支撑滚子配重118的内滚子部分126。另外，固定盘120(在图12的实施例中为反作用盘120)包括多个定位成与滚子配重118的外滚子部分128接合的斜道192。斜道192可与固定盘120形成一体或者是分开形成并连接于其上。
斜道192可构造有一个单独的斜面或者一对斜面，每一个斜面与图10和11中所描述的斜面的构形相似。特别是，斜道192可包括径向向外并且远离固定盘120形成坡度的单独斜面，其相对于固定盘的角度增加。可选择地，斜道192可以包括第一和第二斜面，它们径向向外并且远离固定盘120地形成坡度，相对于固定盘的角度不同。与图12所示的离合器30的实施例相反，固定盘120起固定斜盘作用，而轴向可动盘122作为轴向可动反作用盘。因此，当滚子配重118在离心力作用下向外移动时，滚子配重118的外滚子部分128在斜道192上滚动，使内滚子部分126反作用于支撑件190从而移动盘122。除了本文描述的不同之外，图16中所示的离合器30的实施例的其它操作以及起部件的功能基本上与参考图12描述的上述实施例相似，在这里就不再进一步详细描述了。
参考图17和18，表示了离合器30的另一个实施例。在所示的实施例中，图4-6和12中所示的膜片回复弹簧件146和反作用件150由多个弹簧偏压回复件194来代替，该弹簧偏压回复件定位于滚子配重118之间并且构形成在可动盘122和固定盘120之间轴向延伸。在一个实施例中，各回复件194均包括回复弹簧196，如螺旋弹簧，弹簧套197和反作用件198，如螺栓。弹簧套197固定到固定盘120上，而反作用件198固定到轴向可动盘122上。回复弹簧196定位于弹簧套197的内表面和反作用件198上的肩部之间，并且预加载以提供在如图17所示的脱开接合位置的偏压力。止动件199可以定位于滚子配重118的径向内侧，处于图17和18所示的脱开接合位置，代替反作用件150支撑滚子配重118。
当滚子配重118在离心力的作用下向外移动时，轴向盘122和反作用件198的移动将使回复弹簧196压缩并且通过反作用件198大致平行于与轴线160在盘122上施加回复力作用。图17和18所示的离合器30的实施例中的其它操作基本上与参考图2-4和12所述的实施例相似，这里就不再进一步详细描述了。
虽然参考前述实施例具体示出和描述了本发明，但是这只是对实现本发明的最佳方式的描述。本领域技术人员可以理解，在不背离由附加权利要求限定的本发明的原理和范围的情况下，可以使用替代本文所述的本发明的实施例的不同的实施例实现本发明。附加权利要求限定了本发明的范围并且也涵盖了在这些权利要的范围及其相当范围中的方法和装置。对本发明的描述可以理解为其包括了本文描述的元件的所有新的、非显而易见的组合，并且在本文或稍后的关于这些元件的任何的、非显而易见的组合将包括在权利要求中。而且，虽然描述了前述实施例，但是并没有一个单独的特征或元件是本文或其后的申请中提出的所有可能的组合所必不可少的。
权利要求
1.一种离心式离合器组件，它包括固定的用于与输入件(34)一起转动的输入部分和固定的用于与输出件(40)一起转动的输出部分，所述输出部分包括至少一个固定的用于与所述输出件(40)一起转动的摩擦盘(56、60)，输入部分包括固定的与所述输入件(34)一起转动的壳体模块(110)；和其中，所述壳体模块(110)包括用将夹持力施加到至少一个所述摩擦盘(56、60)上的压力盘(86、164)，适于与所述壳体模块(110)一起转动且可相对其轴向移动的可动盘(122)，以将轴向力施加到所示压力盘(86、164)上，固定的用以与所示壳体模块(110)一起转动的固定盘(120)，以及多个定位于所示可动盘(122)和所示固定盘(120)之间的配重(118)，所述配重(118)在离心力的作用下向外移动，以使所述可动盘(122)与所述压力盘(86、164)轴向移动，将夹持力作用到所述摩擦盘(56、60)上，所述壳体模块(110)还包括至少一个回复弹簧(146)，所述回复弹簧(146)构形成通过所述可动盘(122)将回复力施加到所述配重(118)上，所述回复力大致平行于所述壳体模块(110)的转动轴线。
2.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)适于将所述回复力施加到全部所述配重(118)上。
3.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(46)定位于所述固定盘(120)和所述反作用件(150)之间，所述反作用件(150)连接到所述可动盘(122)上用以随之转动。
4.如权利要求3所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)和所述反作用件(150)适于通过拉动所述可动盘(122)施加所述回复力。
5.如权利要求3所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)是膜片弹簧。
6.如权利要求5所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述膜片弹簧的高厚比大约是1.5。
7.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)定位于所述固定盘(120)和连接到所述可动盘(122)的螺栓之间。
8.如权利要求7所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)为螺旋弹簧。
9.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，其还包括多个回复弹簧(146)。
10.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复力与配重位置无关。
11.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述可动盘(122)和所述固定盘(120)中的一个包括多个与所述配重(118)接合的斜道(138)。
12.如权利要求11所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)以增加的角度逐渐倾斜。
13.如权利要求11所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)从靠近所述斜道(138)径向最内部分约7度的角度逐渐倾斜为靠近所述斜道(138)的径向最外部分约13度的角度。
14.如权利要求11所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)包括第一和第二斜面(142、144)。
15.如权利要求14所述的离心式离合器组件，其特征在于，在所述离合器脱开接合期间，所述壳体模块(110)适于将施加在与所述第一斜面(142)接合的所述配重(118)上的所述回复力传递到与所述第二斜面(144)接合的所述配重(118)上。
16.如权利要求14所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一和第二斜面(142、144)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)以不同的角度逐渐倾斜。
17.如权利要求14所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)以增加的角度逐渐倾斜。
18.如权利要求14所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)从靠近所述第一斜面(142)的径向最内部分约10.5度的角度逐渐倾斜为靠近所述第一斜面(142)的径向最外部分约14度的角度。
19.如权利要求14所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第二斜面(144)径向向外地且远离对应的所述可动盘(122)或所述固定盘(120)以约5度的角度逐渐倾斜。
20.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，每个所述滚子配重(118)包括轴状内滚子部分(126)、大致圆柱状外滚子部分(128)和定位于所述内、外滚子部分(126、128)之间的轴承。
21.如权利要求1所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述可动盘(122)适于通过预加载的盘板簧(166)将轴向力施加到所述压力盘(86、164)上，所述预加载的盘弹簧(166)限制由所述可动盘(122)施加到所述压力盘(86、164)上的轴向力。
22.一种用于车用传动系的离心式离合器组件，它包括固定的用于与发动机飞轮(170)一起转动的输入部分和固定的用于与变速箱输入轴(38)一起转动的输出部分，所述输出部分包括至少一个固定到所述变速箱输入轴(38)上用以随之一起转动的摩擦盘(56、60)，所述输入部分包括固定到所述发动机飞轮(170)上用以随之一起转动的壳体模块(110)；和其中，所述壳体模块(110)包括用于将夹持力施加到至少一个所述摩擦盘(56、60)上的轴向可动压力盘(86、164)，斜盘(84)和反作用盘(80)，其中所述斜盘(84)和所述反作用盘(80)中的一个适于与所述壳体模块(110)一起转动，但可相对其轴向位移，以在所述轴向可动压力盘(86、164)上施加力，所述斜盘(84)和所述反作用盘(80)中的另一个是固定的，用于与所述壳体模块(110)一起转动，所述壳体模块(110)还包括多个定位于所述斜盘(84)和所述反作用盘(80)之间的滚子配重(118)，所述滚子配重(118)适于在离心力的作用下向外移动，以使所述可动斜盘(84)或所述可动反作用盘(80)轴向移动将夹持力施加到所述摩擦盘(56、60)上，所述斜盘(84)包括多个斜道(138)，其径向向外地且远离所述斜盘(84)相对于所述斜盘(84)以增加的角度逐渐倾斜，所述壳体模块(110)还包括回复弹簧(146)，其构形成将回复力作用在所述可动斜盘(84)或所述可动反作用盘(80)上，以将每个所述滚子配重(118)向预移动的位置偏压。
23.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧件(146)是膜片弹簧。
24.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧件(146)是螺旋弹簧。
25.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)径向向外地且远离斜盘(84)从靠近所述斜道(138)的径向最内部分约7度的角度逐渐倾斜靠近所述斜道(138)的径向最外部分约13度的角度。
26.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)包括第一和第二斜面(142、144)。
27.如权利要求26所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一和第二斜面(142、144)径向向外地且远离所述斜盘(84)相对于所述斜盘(84)以不同的角度逐渐倾斜。
28.如权利要求26所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离所述斜盘(84)相对于所述斜盘(84)以增加的角度逐渐倾斜。
29.如权利要求26所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离所述斜盘(84)从靠近所述第一斜面(142)的径向最内部分约10.5度的角度逐渐倾斜为靠近所述第一斜面(142)的径向最外部分约14度的角度。
30.如权利要求26所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第二斜面(144)径向向外地且远离所述斜盘(84)地相对于所述斜盘(84)以约5度的角度逐渐倾斜。
31.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，每个所述滚子配重(118)包括轴状内滚子部分(126)、大致圆柱状外滚子部分(128)和定位于所述内、外滚子部分(126、128)之间的轴承。
32.如权利要求31所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)与所述内、外滚子部分(126、128)中的一个接合。
33.如权利要求22所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述可动盘(122)适于通过预加载的盘弹簧簧(166)将轴向力施加到所述压力盘(86、164)上，所述预加载的盘弹簧(166)限制由所述可动盘(122)施加到所述压力盘(86、164)上的轴向力。
34.一种用于车用传动系的离心式离合器组件，它包括固定的用于与发动机飞轮(170)一起转动的输入部分和固定的用于与变速箱输入轴(38)一起转动的输出部分，所述输出部分包括至少一个固定到所述变速箱输入轴(38)上用于随之一起转动的摩擦盘(56、60)，所述输入部分包括固定到所述发动机飞轮(170)上用以随之一起转动的壳体模块(110)；和其中，所述壳体模块(110)包括用于将夹持力施加到至少一个所述摩擦盘(56、60)上的轴向可动压力盘(86、164)，适于与所述壳体模块(110)一起转动，但可相对其轴向位移以将轴向力施加到所述轴向可动压力盘(86、164)上的第一配重接合盘(122)，固定的用于与所述壳体模块(110)一起转动的第二配重接合盘(120)，多个定位于所述第一配重接合盘(122)和所述第二配重接合盘(120)之间的滚子配重(118)，所述滚子配重(118)适于在离心力的作用下向外移动，以使所述第一配重接合盘(122)和所述压力盘(86、164)轴向移动，将夹持力施加到所述摩擦盘(56、60)上，所述壳体模块(110)还包括与所述第一配重接合盘(122)接合用于轴向移动的反作用件(150)和至少一个定位于所述反作用件(150)和所述第二配重接合盘(120)之间的回复弹簧(146)，所述回复弹簧(146)通过所述反作用件(150)将回复力施加在所述第一配重接合盘(122)上，以在离心力的作用下将每个所述滚子配重(118)朝预移动的位置偏压。
35.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧件(146)是膜片弹簧。
36.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述回复弹簧(146)的高厚比大约是1.5。
37.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一和第二配重接合盘(120)中的一个包括多个与所述滚子配重(118)接合的斜道(138)。
38.如权利要求37所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘以增加的角度逐渐倾斜。
39.如权利要求37所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘从靠近所述斜道(138)的径向最内部分约7度的角度逐渐倾斜为靠近所述斜道(138)的径向最外部分约13度的角度。
40.如权利要求37所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)包括第一和第二斜面(142、144)。
41.如权利要求40所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一和第二斜面(142、144)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘以不同的角度逐渐倾斜。
42.如权利要求40所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘以增加的角度逐渐倾斜。
43.如权利要求40所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第一斜面(142)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘从靠近所述第一斜面(142)的径向最内部分约10.5度的角度逐渐倾斜为靠近所述第一斜面(142)的径向最外部分约14度的角度。
44.如权利要求40所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述第二斜面(144)径向向外地且远离对应的所述配重接合盘相对于对应的所述配重接合盘以约5度的角度逐渐倾斜。
45.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，每个所述滚子配重(118)包括轴状内滚子部分(126)、大致圆柱状外滚子部分(128)和定位于所述内、外滚子部分(126、128)之间的轴承。
46.如权利要求45所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述斜道(138)与所述内、外滚子部分(126、128)中的一个接合。
47.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述反作用件(150)是套筒和螺栓中的一个。
48.如权利要求34所述的离心式离合器组件，其特征在于，所述可动盘(122)适于通过预加载的盘弹簧(166)将轴向力施加到所述压力盘(86、164)上，所述预加载的盘弹簧(166)限制由所述可动盘(122)施加到所述压力盘(86、164)上的轴向力。
全文摘要
一种离心式离合器组件，它包括壳体模块(110)，其具有用于将夹持力施加到摩擦盘(56、60)上的压力盘(86、164)，适于与壳体模块(110)一起转动，但可相对于其轴向位移以将通过预加载的盘弹簧(166)将轴向力施加到压力盘(86、164)上的可动盘(122)，固定的用以与壳体模块(110)一起转动的固定盘(120)，以及多个定位于可动盘(122)和固定盘(120)之间的配重(118)，配重(118)适于在离心力的作用下向外移动，使可动盘(122)轴向移动并将夹持力施加到摩擦盘(56、60)上。壳体模块(110)还包括至少一个回复弹簧(146)，其构形成通过可动盘(122)将回复力施加到配重(118)上，回复力通常平行于壳体模块(110)的转动轴线并且与配重的位置无关。
文档编号F16D43/00GK1930403SQ200580007672
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年3月11日
发明者D·V·戈亨诺尔, J·A·申克尔 申请人:易通公司