專利名稱：一種自動離合器及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械傳動部件，特別涉及一種自動離合器及其應用。
背景技術：
離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內，用螺釘將離合器總成固定在 飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中， 駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發動機與變速箱暫時分離和逐漸 接合，以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的動力。
傳統的離合器多為平面摩擦，摩擦力是由彈簧壓力和摩擦材料的摩擦系數 來決定的，分離離合器所需的操縱力也很大，結構比較復雜，操作和維護也不 方便。
中國實用新型專利(專利號為ZL03274900.
公開日為2005年2月9日) 公開了一種自動離合器，如圖1所示，在離合器的主動盤1上固定有兩個搖臂 2-1、 2-2，傳動索3的兩端分別固定在兩個搖臂2-l、 2-2的端部，傳動索3圍 繞在從動盤4上，在兩個搖臂2-1、 2-2的端頭用復位彈簧5連接。這種離合 器的操縱力較小，但其仍存在如下缺點和不足傳動索3的兩端分別與搖臂 2-1、 2-2的端部連接，當傳動索3對從動盤4的包角小于180度時，由于它們 之間的接觸面小，此時從動盤4傳遞到輸出軸上的扭矩也就小；當傳動索3 對從動盤的包角大于360度時，傳動索的兩個端部必定會重合形成交叉，此時 則需相應減小傳動索的寬度，寬度較小的傳動索，不僅傳動扭矩小、磨損快， 嚴重時還會出現斷裂現象。其次，這種離合器的結構布局為非中心對稱形式， 使離合器在旋轉時不能實現動平衡，從而引起振動、噪音、離合器打滑、部件 之間磨損加劇等現象，最終導致離合器不能平穩運行。另外，這種離合器采用 鋼絲繩作為傳動索，在本身自重的作用下，鋼絲繩會自然下垂，導致發動機在 怠速旋轉時仍會與從動盤接觸，使主動盤和從動盤不能實現完全徹底自動分 離。
發明內容
本發明的首要目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種不僅運 行平穩，輸出扭矩大，而且結構簡單，操作輕便，安全可靠的自動離合器。 本發明的另一 目的在于提供上述自動離合器的應用。
本發明的目的通過下述技術方案來實現 一種自動離合器，包括主動盤、 從動盤、擺臂和摩擦元件，所述主動盤上至少中心對稱設置有兩個擺臂，每個 擺臂分別設置有固定端和擺動端，各固定端分別與主動盤直接連接，各擺動端 分別通過彈簧與主動盤連接，所述摩擦元件的一端與主動盤固定連接，另一端 繞過從動盤再與所述擺動端或接近擺動端的擺臂部位相連接；所述彈簧的收縮
力大于或者等于主動盤怠速旋轉時擺臂擺動端的離心力。
所述摩擦元件可圍繞從動盤180 360度；優選240 360度。
所述摩擦元件為剛性摩擦帶，剛性摩擦帶在自然狀態下可保證較好的剛 度，不會自然下垂、彎曲，這樣可保證在自然狀態下不與從動盤相接觸。
所述剛性摩擦帶可由剛性帶體和間隔設置在剛性帶體上的多塊摩擦片構 成，各摩擦片之間的間距相同；所述摩擦片的數量根據剛性帶體的長度和摩擦 片的長度來確定；為了提高摩擦效果，亦可采用整條摩擦片(不分段)的形式。
所述摩擦片與剛性帶體的連接方式可為鉚接、螺釘連接、粘接或其它固定 連接形式；為便于安裝，所述剛性帶體與摩擦片亦可采用一體式成型結構。
所述摩擦片可采用石棉摩擦板、無石棉摩擦板、半金屬摩擦片、銅基摩擦 片或者紙基摩擦片等。
為了避免擺臂在自然狀態下靠近從動盤，所述主動盤上、擺臂的擺動端內 側固定設置有限位柱。
所述固定端與主動盤的連接方式是，所述固定端通過固定在主動盤上的轉 軸與主動盤轉動連接。
所述擺臂及摩擦元件的數量優選2 6個。
上述自動離合器的應用，可用于機動車輛，或作為巻揚機耦合器應用于巻 揚機中。
本發明的工作原理及過程是當主動盤高速旋轉時，擺臂的擺動端在慣性 離心力作用下克服彈簧的拉力向外擺動，帶動摩擦元件壓緊從動盤，實現動力 傳輸；當主動盤處于怠速轉速時(由于彈簧的收縮力矩大于主動盤怠速旋轉時 擺臂擺動端的離心力矩)，彈簧拉回擺臂的擺動端，此時，摩擦元件與從動盤 脫開，切斷動力傳輸。離合器的接合與分離完全通過發動機油門操作。
4本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果
(1) 由于本自動離合器的兩個擺臂為中心對稱設置，并且摩擦元件的一 端是與主動盤固定連接，其另一端是繞過從動盤再與擺動端連接，這樣不僅實 現了離合器在靜止狀態的靜平衡，更重要的是實現了離合器在旋轉時的動平 衡；而且采用這種中心對稱結構，可以任意調整摩擦元件包圍從動盤的角度， 不會出現摩擦元件的兩個端部交叉重合的不對稱現象，保證了離合器的平穩運 行。
(2) 由于本發明的摩擦元件由剛性帶體內襯摩擦片制作而成，剛性帶體 本身具有一定的剛度和彈性，在兩端都固定的情況下，不會出現自然彎曲、下 垂的現象，保證了發動機在怠速旋轉時摩擦片不與從動盤接觸，實現了主動盤 與從動盤之間的徹底分離。由于剛性帶體不會與從動盤直接接觸，所以即使摩 擦片受到嚴重磨損時，也不會影響剛性帶體的剛度和彈性，因此不會出現摩擦 片受到磨損而使摩擦元件斷裂的現象。而現有技術中的摩擦元件即為傳動索， 它由鋼絲繩制作而成，由于鋼絲繩的表面直接與從動盤摩擦接觸，當鋼絲繩磨 損嚴重直徑變小時，極易出現斷裂現象。
(3) 由于本發明的摩擦元件的一端是與主動盤固定連接，其另一端是繞 過從動盤再與擺動端連接，摩擦元件的兩個端部不會交叉重合，所以在保證離 合器動、靜平衡的情況下，如果本發明的從動盤與現有技術中的從動盤的寬度 相同時，顯然本發明的摩擦元件比現有技術中所述的傳動索可以做的更寬，較 寬的摩擦元件接合平穩不易出現離合器打滑的現象，保證了轉矩的正常傳遞， 而且耐磨損性能也較鋼絲繩有很大的提高。
(4) 由于本發明采用了上述簡便易行的技術手段，不僅克服了現有離合 器存在的問題，并且，在保證離合器的動、靜平衡的情況下，達到了主動盤與 從動盤在分離時徹底、接合時柔和的技術效果。
(5) 本發明的自動離合器工作穩定，結構簡單、造價低，工作時的振動 小、噪音小，操縱省力，維修保養方便，有利于推廣應用。
圖1是現有自動離合器的結構示意圖。 圖2是本發明自動離合器的結構示意圖。
圖3是圖2所示自動離合器的摩擦元件與擺臂之間的受力分析示意圖。圖4是圖2所示自動離合器的俯視圖。
上述圖2 圖4中1、主動盤；2、摩擦元件；21、剛性帶體；22、摩擦 片；3、從動盤；4、輸出軸；5、彈簧；6、擺臂；61、擺動端；62、固定端； 7、固定軸；8、轉軸；9、變速箱；10、發動機；11、限位柱。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式 不限于此。
實施例
如圖2 圖4所示，木發明的自動離合器包括主動盤l、從動盤3、摩擦元件 2，在主動盤1上中心對稱設置有兩個擺臂6，每個擺臂6分別設置有固定端62 和擺動端61，每個擺臂6的固定端62通過固定在主動盤1上的轉軸8，與主動盤l 以可轉動的方式活動連接，每個擺臂6的擺動端61，都可通過彈簧5等彈性部件 與主動盤l連接，所述摩擦元件2的一端可通過固定軸7等固定件與主動盤固定 連接，所述摩擦元件2的另一端圍繞從動盤3約240 360度(或者180 360度) 再與接近擺臂6的擺動端61的部位連接。 上述擺臂6并不限于兩個，在此基礎上還可作出多種變化，例如，再增加1 4個，但是在實際制造中，根據離合器的具體要求還可增加更多個；所述摩擦 元件2的數量與擺臂6的數量對應。
所述摩擦元件2采用剛性摩擦帶，所述剛性摩擦帶由剛性帶體21和設置在 剛性帶體21內側的摩擦片22構成，為便于安裝，所述摩擦片22可采用整一條的 形式，也可分成2 6塊間隔設置的形式，為了使剛性帶體21具有較高彈性和強 度，所述剛性帶體21可采用彈簧鋼片或其他類似性質的金屬材料制成，所述摩 擦片22可通過鉚釘、螺釘或粘接的方式與剛性帶體21固定連接，也可采用其他 工藝與剛性帶體21—次成型；所述摩擦片22可供選擇的材料較多，例如可釆用 石棉摩擦板、無石棉摩擦板、半金屬摩擦片、銅基摩擦片或者紙基摩擦片等。
為了固定擺臂6的擺動端61在主動盤1怠速旋轉時的位置，可在主動盤1上、 擺臂6的擺動端61內側設置限位柱11，這樣通過作用在擺動端61的彈簧5拉力使 擺臂6緊靠在限位柱11上，以阻止擺動端61在彈簧5的拉力作用下繼續向內移 動，所述彈簧5的收縮力矩可大于或者等于主動盤1怠速旋轉時擺臂6的離心力 矩。所述固定端62與主動盤1的活動連接可以這樣來實現轉軸8的一端與主動
盤1固定，在擺臂6的固定端62設置安裝孔，轉軸8的另一端伸入安裝孔內，所 述安裝孔的直徑稍大于轉軸8的直徑，以形成一定的間隙，在離心力的作用下， 擺臂6的擺動端61可圍繞轉軸8自由靈活擺動。當然在滿足擺臂6自由靈活擺動 的情況下，也可通過其他方法來實現。
本發明的自動離合器應用領域廣，比如可用于機動車輛的傳動，作為車用 離合器；用于動力機械的傳動，例如吊機，作為耦合器；用于工程機械的傳動， 例如軋鋼機，作為耦合器；作為巻揚機耦合器應用于巻揚機中。
本發明的工作原理及過程如下
當主動盤1高速旋轉時，兩個擺臂6的擺動端61在慣性離心力矩作用下克服 彈簧5的拉力矩向外擺動，帶動摩擦元件2壓緊從動盤3，實現動力傳輸；當主 動盤l處于怠速轉速時(由于彈簧5的收縮力矩大于主動盤1怠速旋轉時擺臂6 的離心力矩)，彈簧5拉回擺臂6的擺動端61，此時，摩擦元件2與從動盤3脫開，
切斷動力傳輸。離合器的接合與分離完全通過發動機io油門操作。
當摩擦元件2壓緊從動盤3時，離合器的最大可傳遞扭矩與摩擦元件2的拉 力關系是
m = / j;(i —e，)
其中i 為從動盤3的半徑；^為摩擦元件2與從動盤3間的摩擦系數；^為
摩擦元件2包圍從動盤3的角度；7;為摩擦元件2的拉力，它與擺臂6的慣性離 心力的關系如圖3所示，圖3中F為擺臂6相對于從動盤3圓心的慣性離心力，z" 為F相對于擺臂6上轉軸8的力臂；^為摩擦元件活動端的拉力，A為^相對 于擺臂6上轉軸8的力臂。^與F的關系是
r —&
乙6
輸出扭矩與擺臂6的擺動端61離心力成正比，離心力與(主動盤l)轉速平 方成正比，因此輸出扭矩隨轉速增大而急劇增大。
輸出扭矩與摩擦元件2包角成指數倍增長，因此輸出扭矩隨包角增大而急 劇增大，通過控制發動機10的油門大小可方便實現離合器的分離與接合。
更具體地說在起步時，發動機10的轉速(也就是主動盤1的轉速)為
怠速轉速，擺臂6的慣性離心力較小，彈簧5的預緊力矩大于擺臂6的離心力 矩，此時摩擦元件2與從動盤3分離，離合器處于分離狀態，沒有動力傳輸；踩下油門逐步提高發動機10的轉速，主動盤l高速旋轉，擺臂6的擺動
端61在慣性離心力矩的作用下克服彈簧5的拉力矩，繞著轉軸8向外擺動， 并拉動摩擦元件2，使摩擦元件2壓緊從動盤3，此時摩擦元件2與從動盤3 之間產生切向摩擦力，這個摩擦力產生的扭矩即為離合器的輸出扭矩，通過輸 出軸4傳遞至變速箱9，實現動力傳輸；
換檔時，首先松開油門(圖中未示出)使發動機10轉速降低，當發動機IO 轉速(也就是主動盤l的轉速)降至怠速轉速時，擺臂6的慣性離心力矩較小， 彈簧5拉回擺臂6的擺動端61，使摩擦元件2不再壓緊從動盤3，直至兩者完全脫 開之后，擺動端61依靠彈簧5的拉力緊靠在限位柱11上，此時離合器處于分離 狀態，便可順利換檔。
上述實施例為木發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種自動離合器，包括主動盤、從動盤、擺臂和摩擦元件，其特征在于所述主動盤上至少中心對稱設置有兩個擺臂，每個擺臂分別設置有固定端和擺動端，各固定端分別與主動盤直接連接，各擺動端分別通過彈簧與主動盤連接，所述摩擦元件的一端與主動盤固定連接，另一端繞過從動盤再與所述擺臂的擺動端或接近擺動端的部位相連接；所述彈簧的收縮力矩大于或者等于主動盤怠速旋轉時擺臂擺動端的離心力矩。
2、 根據權利要求l所述的fi動離合器，其特征在于所述摩擦元件圍繞從動盤180 360度。
3、 根據權利要求l所述的自動離合器，其特征在于所述摩擦元件圍繞從動盤240 360度。
4、 根據權利要求l所述的自動離合器，其特征在于所述摩擦元件為剛性摩擦帶。
5、 根據權利要求4所述的自動離合器，其特征在于所述剛性摩擦帶由剛性帶體和間隔設置在剛性帶體上的多塊摩擦片構成；或由剛性帶體和不分段的整條摩擦片構成；所述摩擦片與剛性帶體的連接方式為鉚接、螺釘連接或粘接方式；或為一體式成型結構形式。
6、 根據權利要求5所述的自動離合器，其特征在于剛性摩擦帶為彈簧鋼帶；所述摩擦片為石棉摩擦板、無石棉摩擦板、半金屬摩擦片、銅基摩擦片或者紙基摩擦片。
7、 根據權利要求l所述的自動離合器，其特征在于所述主動盤上、擺臂的擺動端內側固定設置有限位柱。
8、 根據權利要求l所述的自動離合器，其特征在于所述固定端與主動盤的連接方式是，所述固定端通過固定在主動盤上的轉軸與主動盤轉動連接。
9、 根據權利要求1 8任一項所述的自動離合器，其特征在于所述擺臂及摩擦元件的數量為2 6個。
10、 根據權利要求1 9任一項所述的自動離合器的應用，其特征在于用于機動車輛，或作為巻揚機耦合器應用于巻揚機中。
全文摘要
本發明公開了一種自動離合器，包括主動盤、從動盤、擺臂和摩擦元件，所述主動盤上至少中心對稱設置有兩個擺臂，每個擺臂分別設置有固定端和擺動端，各固定端分別與主動盤直接連接，各擺動端分別通過彈簧與主動盤連接，所述摩擦元件的一端與主動盤固定連接，另一端繞過從動盤再與所述擺臂的擺動端或接近擺動端的部位相連接；所述彈簧的收縮力矩大于或者等于主動盤怠速旋轉時擺臂擺動端的離心力矩。本發明在保證離合器的動、靜平衡的情況下，達到了主動盤與從動盤在分離時徹底、接合時柔和的技術效果；本發明工作穩定，結構簡單、造價低，工作時的振動及噪音小，操縱省力，維修保養方便，有利于推廣應用。
文檔編號F16D43/00GK101482153SQ200910036799
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者劉鐵兒, 黃向東 申請人:廣州汽車集團股份有限公司;廣州鐵兒實業有限公司