一种带有齿轮齿条及行星机构的离合器的制作方法

本实用新型涉及一种用于机械式自动变速器的离合器，特别涉及一种带有齿轮齿条及行星机构的离合器压盘，以及包含该离合器压盘的离合器，所述装置可以通过齿轮齿条间的啮合转动推动压盘轴向移动实现离合器的接合与分离。

背景技术：

在车辆的动力系统中，离合器是连接发动机和变速箱的关键零部件。目前，应用于汽车机械式自动变速器的离合器基本都采用传统的膜片弹簧离合器。这种类型的离合器存在以下不足：1）由于膜片弹簧分离指的作用力与分离轴承的位移并不是线性关系，在离合器操纵机构作动使离合器接合的过程中，就容易产生压紧力不均匀的现象，进而使离合器产生自激振动，严重影响汽车NVH(N指Noise, V指Vibration，H指Harshness)性能。2）当离合器发生磨损膜片弹簧工作点位置变化，离合器分离指分离力增加，压紧力明显变化。而自动换挡机构却不能及时做出相对应的调整，进而会导致分离困难，接合不到位，传递扭矩能力下降等问题。3）为了让离合器实现分离-接合的功能，离合器操纵机构的动力元件需要反复推动膜片弹簧。因为膜片弹簧的轴向刚度非常大，因此需要动力元件提供较大的轴向力，同时也消耗大量能量，不利于汽车的燃油经济性。4）传统的膜片弹簧离合器中，由于工作环境恶劣，离合器压盘结构特性，极易受热断裂；同时，膜片弹簧也会出现疲劳断裂，严重影响离合器使用可靠性。本实用新型突破传动离合器结构局限，采用齿轮齿条配合行性机构实现离合器接合与分离，以解决传动膜片弹簧离合器存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提出一种新型结构形式的离合器，至少部分克服目前使用的离合器的已知缺点，该目的通过独立权利要求的特征实现。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

本实用新型采用如下技术方案实现上述目的：

一种带有齿轮齿条及行星机构的离合器，包括离合器盖总成机构、离合器接合-分离操纵机构，所述的离合器盖总成机构包括固定连接的飞轮和离合器盖、设置在所述离合器盖内的传动装置输入轴、沿远离飞轮方向依次设置在所述传动装置输入轴上的从动盘、压盘，所述从动盘边缘设置有摩擦衬片，所述压盘与所述离合器盖之间连接设置有回位弹簧，所述离合器盖远离飞轮的一端固定设置有空心沟槽凸轮，所述传动装置输入轴上转动设置有推力套筒，所述推力套筒外周通过花键滑动地连接驱动颈，所述驱动颈的一端与压盘固定连接，另一端设置有与所述沟槽凸轮的沟槽滑动配合的定位滑块，所述压盘与离合器盖的内端面之间设置有行星齿轮机构，所述压盘和离合器盖上沿周向均匀设置有至少三段与所述行星齿轮机构同时啮合的弧形齿条，其中，位于压盘上的每段弧形齿条的齿顶所在平面与垂直传动装置输入轴的平面呈一定夹角；所述的离合器接合-分离操纵机构包括伺服电机、丝杆螺母副、杠杆式拨叉机构、轴向推动装置，所述伺服电机的输出轴连接丝杆螺母副，所述杠杆式拨叉机构的一端连接丝杆螺母副，另一端连接轴向推动装置，所述轴向推动装置与驱动颈常接触，实现将旋转运动转化为直线运动的功能，用于推动压盘同时旋转和轴向移动，实现离合的接合功能。

进一步地，所述的推力套筒与传动装置输入轴之间对称设置有圆锥滚子轴承，所述传动装置输入轴上设置有限制圆锥滚子轴承轴向位置的第一卡簧，所述推力套筒内设置有限制圆锥滚子轴承轴向位置的轴肩，所述推力套筒两端设置有限制圆锥滚子轴承轴向位置的轴承盖。

进一步地，位于压盘上的每段弧形齿条的分度线所在平面与垂直传动装置输入轴的平面的夹角为5°~10°。

进一步地，所述行星齿轮机构包行星架、分别与对应的弧形齿条相啮合的行星齿轮。

进一步地，所述沟槽凸轮的沟槽的轴线与垂直传动装置输入轴的平面的夹角为15°~30°。

进一步地，所述压盘与离合器盖上都安装有弹簧柱，在两个回位柱之间安装回位弹簧，所述回位弹簧的轴线与所述传动装置输入轴的垂直面呈15°~40°夹角，所述的离合器盖边缘沿周向均匀设置有若干方便拆卸回位弹簧的缺口。在离合器接合时，回位弹簧处于拉伸状态，当操纵机构的动力驱动元件驱动力减小，回位弹簧将压盘拉回，实现离合器分离的功能。

进一步地，所述的丝杆螺母副包括丝杆、与所述丝杆螺纹配合的连接件，所述丝杆通过联轴器与伺服电机驱动连接。

进一步地，所述的杠杆式拨叉机构包括驱动连杆、固定在变速箱壳体上的固定法兰,所述的驱动连杆一端与连接件固定连接，另一端呈叉状活动嵌入在轴向推动装置的滑槽内，所述的驱动连杆的中部与固定法兰相铰接，形成以固定法兰为支点的杠杆装置。

进一步地，所述轴向推动装置包括通过螺栓固接在变速箱壳体上的连接法兰、活动地轴向套嵌在连接法兰上的筒状推力机构，所述推力机构内孔中转动地设置有随所述推力机构同步移动的接合-分离机构。

进一步地，所述推力机构内孔与接合-分离机构之间对称设置有角接触球轴承，所述接合-分离机构上设置有限制所述角接触球轴承轴向位置的轴肩和第二卡簧，所述推力机构的一端设置有限制所述角接触球轴承轴向位置的第二轴承盖。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1）用行星齿轮机构代替膜片弹簧作为压紧力提供机构。整个压盘压紧机构中不存在非线性元件，压紧力随着分离轴承位移线性增加，在方便操纵机构动力驱动元件控制的同时，有效的抑制了由于压紧力波动产生的振动。

2）当离合器磨损之后，操纵系统动力元件需要提供的压盘压紧力不会改变，避免了离-接合不到位，离合器传动转矩能力下降的现象的出现。提高了离合器的使用可靠性。

3）操纵系统中，动力元件伺服电机是通过转动带动分离杠杆带动离合器接合。通过丝杆机构可以将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，伺服电机需要提供的驱动力矩较小，降低了其使用过程中的功率。因此该操纵机构具有节约能源的优点，可以一定程度上提高汽车的燃油经济性。

4）由于没有了膜片弹簧。离合器盖在离合器分离-接合过程中，受力均匀，相比于传动膜片弹簧离合器，不易发生疲劳断裂。此外，压盘外缘厚度一致，并且不会出现因为结构避让的缺口。因此，不会发生接合中产生因受热而引起的应力集中而产生的断裂现象。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

图1示出本实用新型实施例的结构总装图。

图2 示出本实用新型实施例的部分离合器盖总成机构剖视图。

图3 示出本实用新型实施例的部分离合器盖总成机构轴测图。

图4 示出本实用新型实施例的离合器主动部分的剖视图。

图5 示出本实用新型实施例的行星齿轮机构结构示意图。

图6示出本实用新型实施例的离合器主动部分接合时的运动原理示意图。

图7示出本实用新型实施例的离合器主动部分分离时的运动原理示意图。

图8 示出本实用新型实施例的离合器接合-分离操纵机构的剖视图。

图9 示出本实用新型实施例的离合器接合-分离操纵机构的轴测图。

图10示出本实用新型实施例的离合器主动部分的轴测图。

图中标号说明：

1-飞轮；2-离合器盖；3-摩擦衬片；4-从动盘；5-传动装置输入轴；6-压盘；7-行星齿轮；8-行星架；9-沟槽凸轮；10-定位滑块；11-推力套筒；12-圆锥滚子轴承；13-驱动颈；14-回位弹簧；15-第一轴承盖；16-第一卡簧；101-伺服电机；102-联轴器；103-连接件；104-驱动连杆；105-丝杆；106-固定法兰；107-连接法兰；108-推力机构；109-第二轴承盖；110-接合-分离机构；111-第二卡簧；112-角接触球轴承。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。

图1示出实用新型的结构总装图。其中，离合器盖总成机构为剖视图，径向方向为Ax，轴向方向为Rx，周向旋转方向为Ux。

一种带有齿轮齿条及行星机构的离合器，包括离合器盖总成机构、离合器接合-分离操纵机构，所述的离合器盖总成机构包括固定连接的飞轮1和离合器盖2、设置在所述离合器盖2内的传动装置输入轴5、沿远离飞轮1方向依次设置在所述传动装置输入轴5上的从动盘4、压盘6，所述从动盘4边缘设置有摩擦衬片3，所述压盘6与所述离合器盖2之间连接设置有回位弹簧14，所述离合器盖2远离飞轮1的一端固定设置有空心沟槽凸轮9，所述传动装置输入轴5上转动设置有推力套筒11，所述推力套筒11外周通过花键滑动地连接驱动颈13，所述驱动颈13的一端与压盘6固定连接，另一端设置有与所述沟槽凸轮9的沟槽滑动配合的定位滑块10，所述压盘6与离合器盖2的内端面之间设置有行星齿轮机构，所述压盘6和离合器盖2上沿周向均匀设置有至少三段与所述行星齿轮机构同时啮合的弧形齿条，其中，位于压盘6上的每段弧形齿条的齿顶所在平面与垂直传动装置输入轴5的平面呈一定夹角；所述的离合器接合-分离操纵机构包括伺服电机101、丝杆螺母副、杠杆式拨叉机构、轴向推动装置，所述伺服电机101的输出轴连接丝杆螺母副，所述杠杆式拨叉机构的一端连接丝杆螺母副，另一端连接轴向推动装置，所述轴向推动装置与驱动颈13常接触，实现将旋转运动转化为直线运动的功能，用于推动压盘6同时旋转和轴向移动，实现离合的接合功能。

离合器盖2可以通过螺栓与发动机飞轮1连接，可以与飞轮1同步绕轴线方向Rx转动。优选的离合器盖2需要在周向Ux，加工缺口，方便拆卸压盘回位弹簧14。沟槽凸轮9通过螺栓与离合器盖2连接，保证与其同步转动。连接方法也可以选择焊接等能保证结构强度的方法。

图2、图3分别示出由沟槽凸轮9，定位滑块10，推力套筒11，圆锥滚子轴承12，驱动颈13，轴承盖15，卡簧16组成的离合器接合-分离机构的剖视图和轴测图。圆锥滚子轴承12安装在传动装置输入轴5上，由于该轴承需要承受双向的轴向力，需要对其两端全部进行轴向定位。传动装置输入轴5上安装有卡簧16，与第一轴承盖15共同用于轴承的定位；同时，第一轴承盖15还起到密封作用。圆锥滚子轴承12外圈安装在推力套筒11上；使推力套筒11可以相对于传动装置输入轴5独立转动。推力套筒11加工有轴肩用于圆锥滚子轴承12另一侧的轴向定位。在推力套筒11和传动装置输入轴5之间填充有润滑酯，保证轴承的润滑。驱动颈13通过螺柱安装有定位滑块10。沟槽凸轮9加工有沟槽，所述沟槽凸轮9的沟槽的轴线与垂直传动装置输入轴5的平面的夹角为15°~30°，定位滑块10嵌入在沟槽内。推力套筒11安装在驱动颈13内。推力套筒11外缘加工有外花键与驱动颈13内花键配合。驱动颈13与推力套筒11仅仅在轴向Rx可以产生相对移动。与在受到来自离合器操纵系统的驱动力推动（Rx方向）时，驱动颈13相对于推力套筒11轴向产生了移动（Rx方向）。驱动颈13与沟槽凸轮9之间通过定位滑块10连接，驱动颈13与沟槽凸轮9之间的相对运动只能沿着沟槽方向。因此，在驱动颈13轴向移动时，也必然相对沟槽凸轮9产生周向旋转方向的移动（Ux方向）。沟槽凸轮9与离合器盖2是固接的，两者之间无法相对移动；所以，驱动颈13与离合器盖2之间的相对运动只能沿着沟槽方向。

图4至图7分别示出压盘6，离合器盖2，行星齿轮7和行星架8构成的离合器主动部分的剖视图和离合器接合分离压盘6，行星齿轮7和行星架8的运动原理示意图。驱动颈13与压盘6是固接的，两者之间无法相对移动。当驱动颈13沿着沟槽方向相对于离合器盖2产生相对移动时，带动压盘6在轴向（Rx方向）移动的同时相对于离合器盖2产生了转动。行星齿轮7和行星架8安装在压盘6和离合器盖2之间。行星齿轮7与压盘6和离合器盖2上的齿条相啮合。压盘6相对于离合器盖2产生相对转动时，行星齿轮7和行星架8在绕传动装置输入轴5公转的同时，还绕自己的轴心自转。位于压盘6上的每段弧形齿条的分度线所在平面与垂直传动装置输入轴5的平面的夹角为5°~10°，行星齿轮7在旋转的同时也推动压盘6在轴向（Rx方向）移动。行星齿轮7和驱动颈13共同作用推动压盘6接合。

图8、图9分别示出离合器接合-分离操纵机构的剖视图和轴测图。伺服电机101与联轴器102连接，优选的使用梅花式联轴器。联轴器102另一端与丝杆105连接。连接件103通过螺纹与丝杆连接。伺服电机101底座固定在变速箱壳体上，在轴向（Rx方向）无法移动。当伺服电机101在周向上（Ux方向）转动时，带动联轴器102和丝杆105同步转动。丝杆105在转动时通过螺纹旋转推动连接件103在在轴向（Rx方向）移动。驱动连杆104与连接件103焊接在一起，同时与固定法兰106固接。固定法兰106另一端与变速箱壳体固接。驱动连杆104以固定法兰106为支点形成杠杆。驱动连杆104的另一端在轴向（Rx方向）反方向移动。驱动连杆104另一端呈叉状嵌入在推力机构108的滑槽内，以转动脱耦的方式与推力机构108相连接。当驱动连杆104的一端与连接件103一起在轴向（Rx方向）移动时，驱动连杆104与推力机构108在轴向上（Rx方向）反方向移动。推力机构108套嵌在连接法兰107上，连接法兰107起到对推力机构108支撑以及径向位移约束的作用（Ax方向）。连接法兰107通过螺栓固接在变速箱壳体上，轴向（Rx方向）固定。推力机构108与连接法兰107之间涂有润滑脂以减小轴向移动时产生的滑动摩擦。推力机构108内安装有角接触球轴承112。由于该轴承需要承受双向的轴向力，需要对其两端全部进行轴向定位。角接触球轴承112内圈套嵌有接合-分离机构110。推力机构108在轴向移动时通过角接触球轴承112带动接合-分离机构110同步移动（Rx方向）。因为接合-分离机构110与驱动颈13常接触，需要周向旋转（Ux方向），通过角接触球轴承112可以实现接合-分离机构110周向旋转独立的功能。推力机构108上安装有第二轴承盖109，以达到角接触球轴承112轴向定位以及防尘的作用。角接触球轴承112另一端通过卡簧111和推力机构108的轴肩定位。

图10是离合器主动部分的轴测图。回位弹簧14的两端分别安装在压盘6和离合器盖2上。当离合器接合时，回位弹簧14处于拉伸状态。离合器需要分离，伺服电机反转，接合-分离机构110反向运动，与驱动颈13产生间隙，驱动颈13轴向上不再受接合-分离机构110的推力。压盘6在回位弹簧14的作用下与离合器盖2在周向上（Ux方向）发生转动。驱动颈13与离合器盖2之间沿着沟槽方向产生相对运动，带动压盘6轴向移动与摩擦衬片3分离，完成离合器分离动作。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。