用于常开式离合器的膜片弹簧.pdf

一种汽车自动离合器技术领域的用于常开式离合器的膜片弹簧，该膜片弹簧为圆盘形结构，包括：碟簧部分、接合指部分和应力释放孔，其中：若干个结构相同的接合指部分以膜片弹簧圆心中心对称，接合指部分的外端与碟簧部分固定连接，在碟簧部分上沿圆周方向设有若干应力释放孔。本发明不仅保留了其能降低回弹力和在摩擦片磨损行程具有零刚度特性这一优点，还克服了其预压力过大这一问题，从而使止推片和罩壳的弹性变形减小，执行机构的启动工作变得轻松且执行机构工作过程中所承担的负荷得到明显减小。

1、  一种用于常开式离合器的膜片弹簧，该膜片弹簧为圆盘形结构，其特征在于，包括：碟簧部分、接合指部分和应力释放孔，其中：若干个结构相同的接合指部分以膜片弹簧圆心中心对称，接合指部分的外端与碟簧部分固定连接，在碟簧部分上沿圆周方向设有若干应力释放孔。

2、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的应力释放孔的位置与接合指部分的位置一一对应。

3、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的碟簧部分的侧剖面形状为矩形，该碟簧部分的厚度为2.0～2.4mm。

4、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的接合指部分为s状结构，其剖面为凹字形，该接合指部分包括接合指和冲压加强槽，其中：冲压加强槽位于接合指的中部。

5、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的冲压加强槽为内外双层结构，其中：冲压加强槽的内轮廓半径为0.3～0.7mm，外轮廓半径为2.5～2.9mm，该冲压加强槽的深度为3.0～3.4mm。

6、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的应力释放孔的半径为1.5～4.5mm。

7、  根据权利要求1所述的用于常开式离合器的膜片弹簧，其特征是，所述的膜片弹簧由硅锰弹簧钢60Si2MnA和铬钒弹簧钢50CrVA制成。

用于常开式离合器的膜片弹簧
技术领域
本发明涉及的是一种汽车工程技术领域的离合器装置结构件，具体是一种用于常开式离合器的膜片弹簧。
背景技术
根据目前膜片弹簧在离合器中的布置方式，可将离合器分为常闭式与常开式两种类型，其分类依据是执行机构未工作时压盘是压紧摩擦片还是未接触摩擦片。常闭式离合器虽具有汽车行驶时执行机构无能耗的优点，但当离合器完全接合而执行机构无法正常工作时，离合器无法按驾驶员的要求及时分离这一缺点是显而易见的。这不仅加大了停车难度，还增加了交通安全隐患。常开式离合器能有效解决这一问题，其装配示意图参见图，但其碟簧部分所的复位储能也不宜过大，以免增加执行机构不必要的工作负担。此外，由于接合指部分直接承受离合器轴承作用的轴向载荷，所以接合指部分的弹性变形应控制在不影响控制精度和离合器彻底分离的容许范围内。
因为离合器的最优接合规律是确定不变的，而摩擦片的磨损会导致弹簧小端载荷出现明显波动，从而使控制效果明显偏离设计要求。为此，必须使执行机构控制系统能根据传感器所获取的与摩擦片磨损量相关的信息来实时调整接合轴承作用在膜片弹簧小端的载荷。为了简化执行机构控制系统的设计，应使弹簧小端位移在摩擦片的磨损行程内变化时碟簧部分产生的径向内弯矩几乎不发生变化。
基于上述分析，必须分别设计碟簧部分和接合指部分的结构尺寸以获取综合最优的使用性能。经文献检索发现，在提高分离指部分弯曲刚度方面，法国专利号FR5875，名称为：复合膜片弹簧，该技术自述为“将一个形状相似而外径较小的辅助膜片弹簧叠合在主膜片弹簧的凸面上并将两簧由支承铆钉固定在一起，膜片弹簧分离指部分厚度得以增加，从而刚度得到提高。”虽然该技术能提高弹簧刚度，但是由于增加了新的辅助膜片弹簧并采用铆钉固定，所以其结构复杂且使用寿命较短。
英国专利号GB2133483，名称为：膜片弹簧上冲制加强筋的结构，该技术自述为“在膜片弹簧凸面上冲制径向加强筋，加强筋从分离指中部凸面开始伸展到碟簧部分以便有效提高从分离指到碟簧过渡部分的刚度，加强筋的形状有短加强筋、长斜加强筋和长加强筋三种，以满足工程人员对刚度的不同需求。”该技术未充分利用分离指部分的材料进行冲压而是选择了从分离指中部到碟簧部分外缘进行冲压。所以虽然它提高了分离指到碟簧过渡部分的刚度，但仍未提高整个分离指部分的刚度，而这恰恰是减小分离指部分的弹性变形的关键。由于碟簧部分外缘也被冲压，所以碟簧部分的弯曲刚度得以增强，这就有可能使碟簧部分产生较期望值大的回弹力。此外，由于与碟簧冲压部分接触的弹簧支承环也必须制成拱形，所以该方案也带来了工艺复杂这一问题。
在调整碟簧部分的弯曲刚度和薄膜力方面，针对总体结构尺寸不能改变的碟簧，论文G.Schremmer.The Slotted Conical Disk Spring.ASME Journal ofEngineering for Industry，1973，8，765-770(开槽的圆锥碟形弹簧。ASMEJournal of Engineering for Industry 1973年8月刊第765-770页。).G.Schremmer.Slotted Conical Disk Spring.Industrie-Anzeiger，1972(开槽的圆锥碟形弹簧。Industrie-Anzeiger 1972年发表。).提出了在碟簧内缘开槽这一设计思路。根据其研究结果，如果采用该设计思路，则槽开得越深，在相同接合指轴向变形下接合指所承受的轴向载荷也越小，但发生大挠度变形时弹簧的刚度也越大。而且，通过分析可以发现若要保持弹簧的零刚度特性，则其碟簧部分的初始锥角应随着槽深的增加而增加。由于弹簧装配后的锥角是不变的，所以碟簧部分的初始锥角增加后弹簧的装配预压角和接合指的预压位移也会增加。虽然在相同的接合指轴向变形下接合指所承受的轴向载荷会随着槽深的增加而减小，但由于预压阶段接合指所承受的载荷会随着其预压位移的增加而增加，所以槽深的增加并不一定意味着预压力的减小。利用以上两篇文献所提供的开槽碟形弹簧载荷变形特性的计算公式，结合接合指部分所起的杠杆效应，通过计算可以确定预压力会随着槽深的增加而明显增加。因此，开槽设计不仅会增加止推片和罩壳的轴向变形，还会使执行机构在刚开始工作的时刻就需要承担额外的负荷，从而使执行机构无法正常工作。因此，在以上两种特性不能出现的场合，该方案不能被采用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于常开式离合器的膜片弹簧，以克服复位储能和接合指部分弹性变形过大，保证在摩擦片磨损行程内碟簧部分产生的径向内弯矩几乎不发生变化，有效降低碟簧部分所产生的预压力，从而提高执行机构的控制精度，防止发生分离不彻底现象，减小止推片与罩壳的轴向变形并降低执行机构开始工作时所承担的负载。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及的膜片弹簧为圆盘形结构，包括：碟簧部分、接合指部分和应力释放孔，其中：若干个结构相同的接合指部分以膜片弹簧圆心中心对称，接合指部分的外端与碟簧部分固定连接，在碟簧部分上沿圆周方向设有若干应力释放孔。
所述的应力释放孔的位置与接合指部分的位置一一对应。
所述的碟簧部分的侧剖面形状为矩形，该碟簧部分的厚度为2.0～2.4mm。
所述的接合指部分为s状结构，其剖面为凹字形，该接合指部分包括接合指和冲压加强槽，其中：冲压加强槽位于接合指的中部。
所述的冲压加强槽为内外双层结构，其中：冲压加强槽的内轮廓半径为0.3～0.7mm，外轮廓半径为2.5～2.9mm，该冲压加强槽的深度为3.0～3.4mm。
所述的应力释放孔的半径为1.5～4.5mm。
所述的膜片弹簧由硅锰弹簧钢60Si2MnA和铬钒弹簧钢50CrVA制成。
本发明通过在碟簧部分开孔不仅保留了其能降低回弹力和在摩擦片磨损行程具有零刚度特性这一优点，还克服了其预压力过大这一问题，从而使止推片和罩壳的弹性变形减小，执行机构的启动工作变得轻松且执行机构工作过程中所承担的负荷得到明显减小。对整个接合指部分进行冲压以后，使其截面的惯性矩得以明显增加，故能获取更好的弯曲刚度，从而提高执行机构的控制精度并防止离合器分离不彻底的发生。由于常开式单离合器与常开式双离合器的任一离合器的工作原理与设计要求相同，所以本发明能在这两种离合器上得到广泛应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为实施例安装示意图。
图3为接合指部分结构示意图；
其中：a为接合指部分正视图；b为A-A面剖视图，c为B-B面剖视图，d为C-C面剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示，本实施例所述的膜片弹簧为圆盘形结构，包括：碟簧部分1、接合指部分2和应力释放孔3，其中：若干个结构相同的接合指部分2以膜片弹簧圆心4中心对称，接合指部分2的外端与碟簧部分1固定连接，在碟簧部分1上沿圆周方向设有若干应力释放孔3。
所述的应力释放孔3的位置与接合指部分2的位置一一对应。
所述的碟簧部分1的侧剖面形状为矩形，该碟簧部分1的厚度为2.2mm。
如图3所示，所述的接合指部分2为s状结构，其剖面为凹字形，该接合指部分2包括接合指5和冲压加强槽6，其中：冲压加强槽6位于接合指5的中部。
所述的冲压加强槽6为内外双层结构，其中：冲压加强槽6的内轮廓7半径为0.5mm，外轮廓8半径为2.7mm，该冲压加强槽的深度为3.2mm。
所述的应力释放孔3的半径为3mm。
所述的膜片弹簧由硅锰弹簧钢60Si2MnA和铬钒弹簧钢50CrVA制成。
如图2所示，膜片弹簧的接合指部分1与压盘9接触，罩壳10上安装的止推片11与罩壳10上加工出的压印部位12起到了轴向止推膜片弹簧的作用。膜片弹簧的预压通过设计止推片11与罩壳10上压印部位12之间的位置关系来实现。
在离合器未接合时，摩擦片13与压盘9和飞轮14间有一定间隙。此时膜片弹簧的碟簧部分1的左侧支承在止推片11上，接合指部分2的右侧支承在罩壳10上以保证碟簧部分1能按设计要求被预压一定的角度。在克服空行程阶段，接合轴承在执行机构的推动下沿轴向压膜片弹簧接合指部分2的小端，压盘9在杠杆力的作用下做轴向运动直至摩擦片13与压盘9和飞轮14间的间隙被克服为止。由于碟簧部分1始终被支承在止推片11和罩壳10上，所以整个膜片弹簧将绕支承点做旋转运动直至压盘9接触摩擦片13为止。该阶段执行机构的输出功主要转化为碟簧部分1的弹性势能，随着其锥角的不断减小，其弹性变形和弹性势能会不断增加。在接合阶段，接合轴承继续推动膜片弹簧，压盘9在膜片弹簧的推动下逐渐压紧摩擦片13。由于支承与压盘9的存在，膜片弹簧不再发生转动，因此该阶段碟簧部分1的弹性变形量与弹性势能保持不变。随着摩擦片13磨损量的增加，膜片弹簧停止转动后对应的小端位移、碟簧部分1的弹性变形量与弹性势能也随之增加，但其径向内弯矩的变化状况取决于碟簧部分1的结构设计。由于该阶段压盘9作用在摩擦片13上的法向载荷的取值取决于接合轴承作用在膜片弹簧小端的载荷与碟簧部分1产生的径向内弯矩，而离合器的最优接合规律是确定不变的，所以为避免弹簧4小端载荷出现较大波动并简化控制系统设计，应该使碟簧部分1的结构保证其产生的径向内弯矩不随磨损量的变化而变化。