一种制动式离合器及汽车传动系统.pdf

本发明涉及一种制动式离合器，可应用于汽车传动系统中，安装在发动机和变速箱之间。该离合器包括固定设置的外壳、可转动地安装在所述外壳上的基座、转动安装在所述基座内的行星轮组、分别从所述基座两侧伸出并与所述行星轮组啮合的引入动力的输入太阳轮和连接负载的输出太阳轮、设置在所述输入太阳轮的一侧的制动片、以及安装在所述外壳上的制动系统；所述制动片与所述基座固定连接，并由所述制动系统制动控制所述制动片的转动状态。通过制动系统对制动片进行制动或松开，来控制基座的转动与否，从而控制输出太阳轮的转动与否，无需使用现有技术的摩擦片、压盘等机构，从而避免了现有技术的易磨损、可靠性差的缺点，具有摩擦小、可靠性高的优点。

1、  一种制动式离合器，其特征在于，包括固定设置的外壳、可转动地安装在所述外壳上的基座、转动安装在所述基座内的行星轮组、分别从所述基座两侧伸出并与所述行星轮组啮合的输入太阳轮和输出太阳轮、设置在所述输入太阳轮的一侧的制动片、以及安装在所述外壳上的制动系统；所述制动片与所述基座固定连接，并由所述制动系统制动控制所述制动片的转动状态。

2、  根据权利要求1所述的制动式离合器，其特征在于，所述制动式离合器包括全连动状态、半联动状态以及分离状态；
所述全连动状态为：当所述制动系统完全制动所述制动片时，所述基座同时被完全制动，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述输出太阳轮转动，输出动力；
所述半联动状态为：当所述制动系统未完全制动所述制动片，所述基座未被完全制动，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述输出太阳轮以及基座同时转动，实现半联动；
所述分离状态为：当所述制动系统松开所述制动片时，所述基座同时被松开，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述基座相对于所述外壳转动，而所述输出太阳轮在负载的限制下无法转动。

3、  根据权利要求1所述的制动式离合器，其特征在于，所述制动片与基座分别设置在所述外壳的两侧；
在所述外壳上设有安装孔，所述基座上设有安装部；所述安装部插入并通过轴承安装在所述安装孔上；所述制动片通过紧固件固定安装在所述安装部上。

4、  根据权利要求3所述的制动式离合器，其特征在于，所述外壳为开口圆筒状，其圆周上设有至少一个供所述制动系统安装的安装孔位；
所述制动系统为可拆除安装在所述安装孔位上的液压制动系统，所述液压制动系统包括提供工作压力工作液的液压源、与所述液压源连接的液压分泵、以及由所述液压分泵带动对所述制动片进行制动的刹车卡钳。

5、  根据权利要求3所述的制动式离合器，其特征在于，所述基座包括通过紧固件结合的前基座和后基座；
所述输入太阳轮和输出太阳轮分别包括齿轮部和光轴部；
所述前基座上和制动片上设有供所述输入太阳轮的光轴部穿过的轴孔，所述输入太阳轮的光轴部通过轴承安装在所述前基座的轴孔上；
所述后基座上设有供所述输出太阳轮的光轴部穿出的轴孔，并且所述输出太阳轮的光轴部通过轴承安装在所述后基座的轴孔上。

6、  根据权利要求5所述的制动式离合器，其特征在于，所述基座内固定设有多个支撑轴，所述行星轮组通过轴承安装在所述支撑轴上；所述基座的侧壁设有供所述行星轮组部分伸出的缺口。

7、  根据权利要求5所述的制动式离合器，其特征在于，所述行星轮组的每一行星齿轮的厚度大于或等于所述输入太阳轮和输出太阳轮的齿轮部的厚度之和。

8、  根据权利要求1-7任一项所述的制动时离合器，其特征在于，所述输入太阳轮与输出太阳轮的轴线在同一轴线上，并位于所述行星轮组的轴芯位置；所述输入太阳轮和输出太阳轮的尺寸不同，对应的，所述行星轮组包括联动的两组尺寸不同的行星轮组，并且所述两组行星轮组的尺寸分别于输入太阳轮和输出太阳轮的尺寸匹配；或者，所述行星轮组为两段式，两段的尺寸分别与所述输入太阳轮和输出太阳轮匹配。

9、  一种汽车传动系统，包括发动机以及变速箱，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的制动式离合器；所述制动式离合器的输入太阳轮与所述发动机连接，接入所述发动机的动力；所述输出太阳轮与所述变速箱连接，驱动所述变速箱。

10、  根据权利要求9所述的汽车传动系统，其特征在于，所述制动式离合器的外壳固定安装在所述发动机上，并且所述制动片设置在所述外壳内侧，所述基座设置在所述外壳远离所述发动机的一侧。

一种制动式离合器及汽车传动系统
技术领域
本发明涉及离合装置，更具体地说，涉及一种制动式离合器及采用该制动式离合器的汽车传动系统。
背景技术
在一些传动系统中，如汽车传动系统、变速机械系统等，通常需要使用离合器进行动力分离，利用“离”与“合”来传递适量的动力。以现有的汽车离合器为例，通常由摩擦片、弹簧片、压盘以及动力输出轴组成，布置在发动机与变速箱之间，用来将发动机飞轮上储存的力矩传递给变速箱，保证车辆在不同的行驶状况下传递给驱动轮适量的驱动力和扭矩。
离合器分为三个工作状态，即不踩下离合器的全连动，部分踩下离合器的半连动，以及踩下离合器的不连动。当车辆在正常行驶时，压盘是紧紧挤靠在飞轮的摩擦片上的，此时压盘与摩擦片之间的摩擦力最大，输入轴和输出轴之间保持相对静摩擦，二者转速相同。当车辆起步时，司机踩下离合器，离合器踏板的运动拉动压盘向后靠，也就是压盘与摩擦片分离，此时压盘与飞轮完全不接触，也就不存在相对摩擦。
最后一种，也就是离合器的半联动状态。此时，压盘与摩擦片的摩擦力小于全连动状态。离合器压盘与飞轮上的摩擦片之间是滑动摩擦状态。飞轮的转速大于输出轴的转速，从飞轮传输出来的动力部分传递给变速箱。此时发动机与驱动轮之间相当于一种软连接状态。
由于离合器在使用过程中经常会处于半联动状态，这就会造成压盘与摩擦片经常处于滑动摩擦状态，造成摩擦片容易磨损，影响使用寿命。而且，传动依靠压盘与摩擦片的滑动摩擦连接，可靠性差，容易造成熄火等。其他传动机械的离合器同样存在这些问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的离合器的摩擦片容易磨损、传动可靠性差的缺陷，提供一种摩擦小、传动可靠的制动式离合器。
本发明所要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的汽车传动系统的离合器的摩擦片容易磨损、传动可靠性差的缺陷，提供一种摩擦小、传动可靠的汽车传动系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种制动式离合器，包括固定设置的外壳、可转动地安装在所述外壳上的基座、转动安装在所述基座内的行星轮组、分别从所述基座两侧伸出并与所述行星轮组啮合的输入太阳轮和输出太阳轮、设置在所述输入太阳轮的一侧的制动片、以及安装在所述外壳上的制动系统；所述制动片与所述基座固定连接，并由所述制动系统制动控制所述制动片的转动状态。
本发明的制动式离合器包括全连动状态、半联动状态以及分离状态；
所述全连动状态为：当所述制动系统完全制动所述制动片时，所述基座同时被完全制动，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述输出太阳轮转动，输出动力；
所述半联动状态为：当所述制动系统未完全制动所述制动片，所述基座未被完全制动，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述输出太阳轮以及基座同时转动，实现半联动；
所述分离状态为：当所述制动系统松开所述制动片时，所述基座同时被松开，所述输入太阳轮带动所述行星轮组转动，由所述行星轮组带动所述基座相对于所述外壳转动，而所述输出太阳轮在负载的限制下无法转动。
在本发明的制动式离合器中，所述制动片与基座分别设置在所述外壳的两侧；
在所述外壳上设有安装孔，所述基座上设有安装部；所述安装部插入并通过轴承安装在所述安装孔上；所述制动片通过紧固件固定安装在所述安装部上。
在本发明的制动式离合器中，所述外壳为开口圆筒状，其圆周上设有至少一个供所述制动系统安装的安装孔位；
所述制动系统为可拆除安装在所述安装孔位上的液压制动系统，所述液压制动系统包括提供工作压力工作液的液压源、与所述液压源连接的液压分泵、以及由所述液压分泵带动对所述制动片进行制动的刹车卡钳。
在本发明的制动式离合器中，所述基座包括通过紧固件结合的前基座和后基座；
所述输入太阳轮和输出太阳轮分别包括齿轮部和光轴部；
所述前基座上和制动片上设有供所述输入太阳轮的光轴部穿过的轴孔，所述输入太阳轮的光轴部通过轴承安装在所述前基座的轴孔上；
所述后基座上设有供所述输出太阳轮的光轴部穿出的轴孔，并且所述输出太阳轮的光轴部通过轴承安装在所述后基座的轴孔上。
在本发明的制动式离合器中，所述基座内固定设有多个支撑轴，所述行星轮组通过轴承安装在所述支撑轴上；所述基座的侧壁设有供所述行星轮组部分伸出的缺口。
在本发明的制动式离合器中，所述行星轮组的每一行星齿轮的厚度大于或等于所述输入太阳轮和输出太阳轮的齿轮部的厚度之和。
在本发明的制动式离合器中，所述输入太阳轮与输出太阳轮的轴线在同一轴线上，并位于所述行星轮组的轴芯位置；所述输入太阳轮和输出太阳轮的尺寸不同，对应的，所述行星轮组包括联动的两组尺寸不同的行星轮组，并且所述两组行星轮组的尺寸分别于输入太阳轮和输出太阳轮的尺寸匹配；或者，所述行星轮组为两段式，两段的尺寸分别与所述输入太阳轮和输出太阳轮匹配。
本发明解决其另一技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车传动系统，包括发动机以及变速箱，其特征在于，还包括上述任一项所述的制动式离合器；所述制动式离合器的输入太阳轮与所述发动机连接，接入所述发动机的动力；所述输出太阳轮与所述变速箱连接，驱动所述变速箱。
在本发明的汽车传动系统中，所述制动式离合器的外壳固定安装在所述发动机上，并且所述制动片设置在所述外壳内侧，所述基座设置在所述外壳远离所述发动机的一侧。
实施本发明具有以下有益效果：通过制动系统对制动片进行制动或松开，来控制基座的转动与否，从而控制输出太阳轮的转动与否，无需使用现有技术的摩擦片、压盘等机构，从而避免了现有技术的易磨损、可靠性差的缺点，具有摩擦小、可靠性高的优点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明制动式离合器的分解示意图；
图2是本发明制动式离合器的组装示意图；
图3是本发明制动式离合器的输入太阳轮、输出太阳轮和行星轮组的配合示意图；
图4是本发明制动式离合器的省略外壳、制动片、制动系统等的示意图；
图5是本发明制动式离合器的外壳、制动片、制动系统等的示意图；
图6是本发明制动式离合器的剖视示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示，是本发明的制动式离合器的一个具体实施例，包括外壳10、基座20、行星轮组30、输入太阳轮40、输出太阳轮50、制动片60以及制动系统70等。在该制动式离合器应用到汽车传动系统中时，连接在发动机和变速箱(图未示)之间，作为动力传递离合使用。可以理解的，该制动式离合器也可以应用到其他的动力传递机械机构中，例如机床、罗拉机等的变速系统，只要存在动力传递的离合场合均能使用。下面以应用到汽车传动系统为例进行说明。
该外壳10大致为一侧开口的圆筒状，开口边缘形成安装边缘，从而将整个外壳10固定安装在发动机的外壳10上。该外壳10中心位置开设有安装孔11，供基座20插入安装，并且输入太阳轮40插入外壳10内，与发动机的动力输出轴固定连接。该外壳10的圆周处设有安装孔位，用于安装制动系统70于其中。在本实施例中，该安装孔位为两个，在两个安装孔位上分别安装有一套制动系统70，从而可以通过两套制动系统70同时对制动片60进行制动；并且，在一套制动系统70失效时，另一套制动系统70仍然可以工作，从而保证了工作的可靠性。
该制动系统70可以采用液压系统，该液压系统和制动片60构成了液压盘式制动系统70。该液压系统包括液压源(图未示)、液压分泵71以及刹车卡钳72。刹车卡钳72分别位于制动片60的两侧，由通过液压源提供具有压力的工作液体，由液压分泵71带动刹车卡钳72来对制动片60产生摩擦制动。当然，还可以通过控制液压分泵71内的液体压力来控制刹车卡钳72的夹紧力，实现对制动片60的制动力度的控制，从而实现对后段离合状态的控制，详后述。可以理解的，该液压系统还可以采用气压系统、或者直接的机械制动系统70等。该制动系统70可通过紧固件80(例如螺栓、螺钉等)安装在外壳10上，从而在刹车卡钳72磨损或失效时，可以将制动系统70拆卸下来，即可进行更换、检修，而无须将整个外壳10拆下，方便更换、检修。
该制动片60为圆盘状，中间位置开设有轴孔61，供输入太阳轮40穿出。该制动片60可以安装在外壳10的内侧，可以避免灰尘的污染。该制动片60可以选用现有的各种刹车片，与刹车卡钳72等配合使用。
如图所示，该基座20包括前基座21和后基座22，两者可以通过紧固件80(例如紧固螺钉、螺栓、铆钉、焊接等)紧固结合。该前基座21靠近外壳10的一侧设有安装部23，该安装部23插入并通过轴承90安装在外壳10的安装孔11上。并且制动片60通过紧固件80(例如紧固螺钉、螺栓、铆钉、焊接等)固定安装在安装部23上，使得制动片60与基座20成为一整体。在安装部23和制动片60上同时开设有轴孔24、61，供输入太阳轮40的光轴部穿出。同样的，在后基座22上也设有轴孔25，以便于输出太阳轮50的光轴部的穿出。
在基座20内固定设置有多个支撑轴26，行星轮组30的每一个行星齿轮31通过轴承90安装在支撑轴26上。如图所示，支撑轴26为三个，固定设置在后基座22上。可以理解的，支撑轴26的数量与行星轮组30的行星齿轮31的数量对应，并可以设置在前基座21和/或后基座22上。进一步的，在基座20的侧壁还设有缺口27，行星轮组30的行星齿轮31部分通过该缺口27伸出，从而可以避免行星齿轮31完全密封在基座20内，有利于散热及润滑。而且，能够有效的降低基座20的重量，减小整个离合器的体积。
输入太阳轮40和输出太阳轮50均包括齿轮部41、51和光轴部42、52，齿轮部41、51与行星齿轮31啮合传动，而光轴部42、52则用于安装。具体的，输入太阳轮40的光轴部42穿出前基座21的轴孔24，并通过轴承90安装在其上；而输出太阳轮50的光轴部52穿出后基座22的轴孔25，并通过轴承90安装在其上。输入太阳轮40和输出太阳轮50的轴线在同一直线上，均与行星轮组30啮合。进一步的，该输入太阳轮40的光轴部42的末端还可以设置连轴部43，用于与发动机的输出轴连接。
为了使得行星轮组30与输入太阳轮40和输出太阳轮50更好地啮合传动，每一行星齿轮31的厚度大于或等于输入太阳轮40和输出太阳轮50的齿轮部的厚度之和。可以理解的，行星轮组30可以为一组，也可以为两组或更多组同步转动的行星轮组30。如图所示，本实施例输入太阳轮40、输出太阳轮50和行星齿轮31均采用斜齿圆柱齿轮，并且输入太阳轮40和输出太阳轮50的旋向相同，并与行星齿轮31的旋向相反，以获得较好的传动性能和承载能力。可以理解的，输入太阳轮40、输出太阳轮50和行星齿轮31也可以采用其他形式的齿轮，例如直齿圆柱齿轮。
进一步的，在需要进行变速时，可以调整输入太阳轮和输出太阳轮的齿轮部分的尺寸，对应的，行星轮组可以采用联动的两组尺寸不同的行星轮组，并且两组行星轮组的尺寸分别于输入太阳轮和输出太阳轮的尺寸匹配，从而可以实现变速传动。或者，行星轮组为两段式，两段的尺寸分别与输入太阳轮和输出太阳轮匹配。
进一步的，输出太阳轮50还可以为输出太阳轮齿圈，该输出太阳轮齿圈啮合安装在行星轮组的外围，并同样通过光轴部输出动力。此时，基座的尺寸可以增加，将输出太阳轮齿圈封盖在基座内，而光轴部穿出后基座；或者，基座尺寸保持不变，而增加固定件，直接将输出太阳轮齿圈安装在基座外围，并保持与伸出基座的行星齿轮的部分啮合，并增加安装件，起到支撑输出太阳轮齿圈转动的作用。组装时，将每一行星齿轮31通过轴承90安装在基座20内的支撑柱上；然后将输入太阳轮40和输出太阳轮50的齿轮部与行星齿轮31啮合，并将两者的光轴部分别通过前基座21和后基座22上的轴孔穿出，并装上轴承90；然后将前基座21和后基座22通过紧固件80固定连接；再将基座20的安装部23插入到外壳10的安装孔，并通过轴承90安装在安装孔上，并将制动片60从外壳10的内侧套在输入太阳轮40的光轴部上，通过紧固件80将该制动片60紧固安装在基座20的安装部23上；最后将制动系统70安装到外壳10的安装孔位上，并对应与制动片60配合，完成整个制动式离合器的组装。
当该制动式离合器用于汽车传动系统时，将外壳10固定安装在发动机的外壳10上，并且将输入太阳轮40与发动机的输出轴固定连接，接入发动机的动力；而输出太阳轮50则与变速箱连接，由输出太阳轮50带动变速箱转动输出动力。
该制动式离合器包括三种工作状态，通过制动系统70的制动控制制动片60的转动状态来实现，分别是：全连动状态、半联动状态以及分离状态。当然，在一些场合下，也可以只包含两种工作状态，全连动状态以及分离状态。
全连动状态为：当制动系统70完全制动制动片60时，由于基座20与制动片60是固定连接的，基座20同时被完全制动；此时，输入的动力带动输入太阳轮40转动，由输入太阳轮40带动行星轮组30转动，由于基座20是固定不动的，行星轮组30必然会带动输出太阳轮50转动，进而输出动力。
半联动状态为：当制动系统70未完全制动制动片60，也就是说通过控制制动系统70的制动压力，来控制对制动片60的制动力的大小，使得制动片60未完全刹住，此时，基座20未被完全制动，输入的动力带动输入太阳轮40转动，由输入太阳轮40带动行星轮组30转动，此时由于基座20未被完全制动，仍然可以相对于外壳10转动，行星轮组30会带动基座20转动，而且，同时在行星齿轮31仍然由足够的力量带动输出太阳轮50转动，输出动力，实现半联动。在半联动状态下，可以通过调整制动系统70的制动力量的大小，来控制联动状态，进而控制输出太阳轮50的力矩输出的大小，来满足一些场合的要求，例如汽车起步等。
分离状态为：当制动系统70不产生制动，松开制动片60时，基座20同时被松开，此时，输入太阳轮40带动行星轮组30转动，由于基座20未被制动，可以在行星轮组30带动下，相对于外壳10转动；而输出太阳轮50通常是与负载连接，而负载(如车身)的重量会比基座20的重量大得多，那么在负载的限制下输出太阳轮50就无法转动，实现了输入动力与输出的分离。