一种气动分离机构

技术领域

本发明涉及分离机构领域，尤其涉及一种气动分离机构。

背景技术

传统的混合动力车上广泛采用膜片弹簧离合器作为分离变速箱和电机的装置，而采用膜片弹簧离合器，则会使用配套的分离机构来推动膜片弹簧离合器的动作。目前的分离机构都是通过摆杆3的一端安装拨叉7，摆杆3的另一头连通外部，用气缸推动摆杆3，从而使分离轴承4得到推力，推动膜片弹簧离合器的分离动作。

请参阅图1，传统分离机构含有分离轴承4、拨叉7、摆杆3、摆杆支撑件(铜套)、助力气缸2、支架1、分离套管5等部件，因此，传统分离机构的安装操作复杂，占用空间较大，长期使用还会造成摆杆3的变形以及摆杆支撑件的磨损，或者摆杆3的卡滞等情况，致使离合器的分离不彻底，造成离合器损坏。

对于采用膜片弹簧离合器的车辆，自动换挡的过程是开环控制的，其换挡控制是使用时间控制，即给定一个通气时间，当通气时间到达设定值后，默认换挡完成，时间控制是开环控制，换挡需考虑各种外部因素，所以设定的换挡完成时间要大于实际换挡时间。这种控制方式没有具体的反馈信号来确定换挡是否完成，所以在换挡出故障时，如气缸漏气或者其它原因，导致气缸无法完全推开膜片弹簧离合器，膜片弹簧离合器的分离不彻底，会出现“半联动”状态，造成的直接后果就是离合器片磨损烧毁。

发明内容

为此，需要提供一种气动分离机构,以解决现有技术中膜片弹簧离合器的分离机构安装复杂、体积大，开环控制易导致离合器片磨损烧毁的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种气动分离机构，包括缸体、活塞及推动件；

所述缸体的前端面开设有缸口；缸体内设有轴通道，所述轴通道的前端口贯穿缸体的前端面的缸口，轴通道的后端口贯穿缸体的后端面；

所述活塞呈环状，活塞设于缸体内，并套设于轴通道外，且活塞的后端与缸体的内壁围成环形气腔；所述环形气腔密闭，且于环形气腔内泵入气体时，活塞被推动朝轴通道的前端口所在方向移动，且环形气腔的体积变大，于活塞被朝轴通道的后端口所在方向推动，且气体从环形气腔内被泵出时，环形气腔的体积变小；

所述推动件呈环状，推动件设于缸体的缸口处，并与活塞连接，随活塞移动时伸入缸体内或伸出缸体外。

作为本发明的一种优选结构，所述活塞的中段的外圈壁向外凸出形成第一环形凸出部，所述缸体的后端的内侧壁向内凸出形成第二环形凸出部；所述活塞的后端套设有第一密封圈，活塞的后端穿于第二环形凸出部内，且第一密封圈抵靠着第二环形凸出部的内圈壁，所述第一环形凸出部套设有第二密封圈，且第二密封圈抵靠着缸体的中段，以围成所述环形气腔。

作为本发明的一种优选结构，还包括轴承，所述轴承设于推动件及活塞之间，且轴承的外圈与活塞连接，轴承的内圈与推动件连接。

作为本发明的一种优选结构，还包括定位柱；所述定位柱设于环形气腔内，定位柱与活塞连接，且定位柱的轴向与活塞的移动方向一致；所述缸体的内壁开设有盲孔，所述盲孔供定位柱穿入；定位柱于活塞移动时，在盲孔内轴向移动，并限制活塞旋转。

作为本发明的一种优选结构，所述环形气腔开设有气口及放水口，所述放水口于缸体安装于电机及变速箱之间时，朝下设置，用于排水；所述气口用于供气泵向环形气腔内泵入气体或供环形气腔内气体排出。

作为本发明的一种优选结构，还包括接近传感器，所述接近传感器设于缸体处，以检测活塞是否移动到位。

作为本发明的一种优选结构，所述接近传感器为电感式传感器。

作为本发明的一种优选结构，所述缸体的缸口处设有限位挡圈，所述限位挡圈用于供活塞的前端穿过缸口，以及限制活塞的后端穿出缸口。

作为本发明的一种优选结构，所述限位挡圈及活塞之间还套设有第三密封圈，限位挡圈、第三密封圈、缸体的内壁、活塞的前端围成密闭的让位腔，所述让位腔设有透气阀。

作为本发明的一种优选结构，所述缸体的缸口还设有孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈与缸体的内壁连接，且抵靠着限位挡圈。

区别于现有技术，上述技术方案所述的气动分离机构，采用的是环形内气缸结构，因此，在安装时，可以直接安装在电机及变速箱之间时，且电机位于缸体的后端面处，变速箱位于缸体的前端面处，电机轴和变速箱的输入轴均可以穿入缸体内，并在缸体内同轴传动连接，在向环形气腔内泵入气体时，推动件则可以在活塞的推动下，朝靠近变速箱的方向移动，对膜片弹簧施加压力，使压紧在一起的压盘和离合器从动盘分离，完成换挡控制。无需设置支架则能直接对膜片弹簧施加压力，整体结构简单体积小，缩减了安装所需的径向空间，能良好适应空间受限的安装场合。

附图说明

图1为本发明背景技术涉及的分离机构的使用状态图；

图2为本发明一实施例涉及的气动分离机构的泵入气体前的剖面图；

图3为本发明一实施例涉及的气动分离机构的泵入气体后的剖面图；

图4为本发明一实施例涉及的气动分离机构的端面图；

图5为本发明一实施例涉及的气动分离机构的局部图；

图6为本发明一实施例涉及的气动分离机构安装至电机处的状态图一；

图7为本发明一实施例涉及的气动分离机构安装至电机处的状态图二。

附图标记说明：

1、支架；

2、助力气缸；

3、摆杆；

4、分离轴承；

5、分离套管；

6、电机前端盖；

7、拨叉；

8、电机轴；

9、变速箱；

10、变速箱输入轴；

11、压盘；

12、膜片弹簧；

13、离合器从动盘；

14、制动鼓；

15、缸体；150、轴通道；151、环形气腔；152、第二环形凸出部；153、盲孔；

16、活塞；160、第一环形凸出部；161、气口；162、放水口；163、让位腔；164、透气阀；

17、第一密封圈；

18、第二密封圈；

19、轴承；

20、推动件；

21、定位柱；

22、接近传感器；

23、限位挡圈；

24、第三密封圈；

25、孔用弹性挡圈；

26、螺栓。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图2及图3，本发明提供了一种气动分离机构，主要是作为膜片弹簧离合器的分离装置，来推动膜片弹簧离合器的分离动作，对制动鼓14后的压盘11上的膜片弹簧12施加压力，使原本压紧的压盘11和离合器从动盘13分离，从而改变挡位状态。适用于有轴穿过中心的场合，尤其是没有复杂的外部结构，结构简单、体积较小，可直接安装于膜片分离器的膜片弹簧12的正对处，安装必须的径向空间小，能良好适应外部空间受限的安装场合。

在具体的实施例中，所述气动分离机构包括缸体15、活塞16及推动件20；所述缸体15为气动分离机构的外壳，具体地，缸体15设置成横向的柱状，缸体15的一端面为前端面，缸体15的另一端面为后端面其内部具有容纳活塞16、推动件20及轴(如电机轴8、变速箱输入轴10)的空间，在使用时，缸体15的前端面与膜片弹簧离合器的膜片弹簧12正对；所述活塞16用于在缸体15内泵入气体时，推动推动件20移动；所述推动件20则为推动膜片弹簧12的直接部件，推动件20在推动膜片弹簧12时，与膜片弹簧12直接接触。

所述缸体15的前端面开设有缸口，在生产安装时，活塞16由缸口处放入缸体15内，因此，所述缸口的尺寸应不小于活塞16的尺寸，在活塞16远离缸口移动时，推动件20则随着活塞16的移动，由缸口穿至缸体15内，在活塞16靠近缸口移动时，推动件20则随着活塞16的移动，由缸口穿出缸体15外，因此，缸口的尺寸不应不小于活塞16的尺寸及推动件20的尺寸。

缸体15内设有轴通道150，所述轴通道150的前端口贯穿缸体15的前端面的缸口，轴通道150的后端口贯穿缸体15的后端面，且轴通道150的前端口与缸体15的前端面齐平，通道的后端口与缸体15的后端面齐平，另外，所述缸口的口径大于轴通道150的前端口，轴通道150的前端口位于缸口内，所述轴通道150与缸体15同轴线设置，在使用时，电机轴8由轴通道150的后端口穿至轴通道150内，变速箱输入轴10由轴通道150的前端口穿至轴通道150内，由于轴通道150是供轴，如电机轴8、变速箱输入轴10通过的，因此，所述轴通道150的内径应大于所述轴的直径，即大于电机轴8的直径、变速箱输入轴10的直径，使得电机轴8、变速箱输入轴10可穿至轴通道150内，电机轴8、变速箱输入轴10的旋转又不受影响。

所述活塞16及推动件20均呈环状，活塞16设于缸体15内，并套设于轴通道150外，且活塞16的后端与缸体15的内壁围成环形气腔151；所述环形气腔151密闭，且于环形气腔151内泵入气体时，活塞16被推动朝轴通道150的前端口所在方向移动，且环形气腔151的体积变大，于活塞16被朝轴通道150的后端口所在方向推动，且气体从环形气腔151内被泵出时，环形气腔151的体积变小；推动件20设于缸体15的缸口处，并与活塞16连接，随活塞16移动时伸入缸体15内或伸出缸体15外。

由于活塞16及推动件20均呈环状，且活塞16位于轴通道150的外圈处，推动件20位于轴通道150的外圈的轴向投影处，因此，不影响电机轴8、变速箱输入轴10穿至轴通道150内，

为了设置出密闭且体积可变化，以推动活塞16移动的环形气腔151，在某一实施例中，所述缸体15的后端的内侧壁向轴心凸出并弯折，以围成环形凹槽，且环形凹槽的槽口与缸体15的槽口朝向一致，活塞16的后端穿至环形凹槽内，活塞16的后端与环形凹槽围成所述环形气腔151。

活塞16的前端和活塞16的后端之间为活塞16的中段，在另一实施例中，所述活塞16的中段的外圈壁向外凸出形成第一环形凸出部160，所述缸体15的后端的内侧壁向内凸出形成第二环形凸出部152；所述活塞16的后端套设有第一密封圈17，活塞16的后端穿于第二环形凸出部152内，且第一密封圈17抵靠着第二环形凸出部152的内圈壁，所述第一环形凸出部160套设有第二密封圈18，且第二密封圈18抵靠着缸体15的中段，这样则可以以围成所述环形气腔151。

为了增大活塞16移动的移动行程，在进一步的实施例中，所述第二环形凸出部152沿着轴向方向的尺寸(即为厚度)应足够大，或所述第二环形凸出部152的内圈壁朝缸口的方向延伸，使得当环形气腔151内气体被完全泵出时，所述活塞16的后端与缸体15的后端面齐平，当环形气腔151内泵入气体，且推动件20推动膜片弹簧12，至压盘11和离合器从动盘13分离时，所述活塞16的后端未与第一环形凸出部160分离。

在进一步的实施例中，所述第一密封圈17可以是Y型密封圈，所述第二密封圈18也可以是Y型密封圈。

所述气动分离机构作为膜片弹簧离合器的分离机构，可以安装于电机及变速箱9之间，且气动分离机构的缸体15的缸口朝向变速箱9，缸体15的后端面与电机前端盖6连接，变速箱输入轴10由缸口处穿过轴通道150的前端口，进入轴通道150内，电机轴8由轴通道150的后端口穿进周通道内，且电机轴8和变速箱输入轴10在轴通道150内同轴连接，电机轴8和变速箱输入轴10的连接不影响活塞16的移动，气动分离机构可以直接安装在电机前端盖6处，无需设置支架1，结构简单，缩减了安装所需的径向空间。

另外，气动分离机构的通道外有环形气腔151及活塞16，因此，请参阅图7，在需要分离电机和变速箱9时，向环形气腔151内泵入气体，活塞16则会被推动朝轴通道150的前端口所在方向移动，此过程中，环形气腔151的体积变大，同时，推动件20随活塞16移动而伸出缸体15外，则能对膜片弹簧12施加压力，使压紧在一起的压盘11和离合器从动盘13分离；请参阅图6，在需要使电机和变速箱9传动连接时，则将气体从环形气腔151内被泵出，推动件20对膜片弹簧12的压力逐步减小，与此同时，膜片弹簧12逐步释放弹性势能，对推动件20施压弹力，使活塞16被朝轴通道150的后端口所在方向推动，环形气腔151的体积逐步变小，直至膜片弹簧12完全释放弹性势能，压盘11和离合器从动盘13压紧在一起。

所述气动分离机构采用的是环形内气缸结构，与传统气缸相比，环形气腔151的中心是通孔(即为轴通道150)，可供传输动力的电机轴8和变速箱输入轴10通过，而传统气缸活塞16是柱形实体，无法安装在有轴穿过中心的场合，而且气动分离机构可以直接安装在驱动电机的前端盖外表面，传统气缸安装还需要单独的支架1，气动分离机构没有复杂的外部结构，无需外部的助力气缸2以及支架1，缩减了总成安装所需的径向空间，又因电机前端盖6有较大的径向空间，所以可以根据需求，调整气动分离机构的环形气缸受力面积大小，从而输出更大的推力。

气动分离机构的环形气腔151的大小确定方法：

根据压强P与力F的关系公式：P＝F/s，得到变式：F＝P×s；

由公式可知，气压产生的推力跟气压的大小和受力面积s有关，整车的气压是有范围的，所以应以整车的最低气压作为气压值进行设计，所需的推力可以由膜片弹簧离合器的规格书得知，考虑到机械各个部件间的摩擦力，需要对推力增加一定余量，所以引入一个安全系数η，η≥1.05。

最后得出公式：推力F＝P×s×η；

所以由上式可知，气动分离机构的径向大小由膜片弹簧离合器所需推力决定，所需推力越大，则气动分离轴承所需的受力面积越大，所以气动分离机构的径向大小越大。

若压盘11和离合器从动盘13在分离状态下，压盘11会转动，膜片弹簧12也会随着压盘11转动，为了避免活塞16随膜片弹簧12转动而造成磨损，以及避免膜片弹簧12受制于活塞16，导致压盘11难以转动而磨损，在进一步的实施例中，还包括轴承19，所述轴承19可以为深沟球轴承，所述轴承19设于推动件20及活塞16之间，且轴承19的外圈与活塞16连接，轴承19的内圈与推动件20连接。当膜片弹簧12也会随着压盘11转动时，推动件20也同步转动，而活塞16则无需随着推动件20转动，避免了活塞16与缸体15之间的摩擦，在安装有上述第一密封圈17、第二密封圈18时，则是避免了第一密封圈17、第二密封圈18与缸体15之间的摩擦，从而避免的活塞16、第一密封圈17、第二密封圈18的跟转造成的磨损，延长了机构使用寿命。

为了进一步地避免活塞16跟着推动件20旋转，在进一步的实施例中，还包括定位柱21；所述定位柱21设于环形气腔151内，定位柱21与活塞16连接，且定位柱21的轴向与活塞16的移动方向一致；所述缸体15的内壁开设有盲孔153，所述盲孔153供定位柱21穿入；定位柱21于活塞16移动时，在盲孔153内轴向移动，并限制活塞16旋转。在设置有第一环形凸出部160、第二环形凸出部152时，所述盲孔153开设于第二环形凸出部152朝向缸口的一面处，所述定位柱21设置于第一环形凸出部160背对缸口的一面处，即定位柱21与盲孔153正对设置。

依靠定位柱21则可以限制活塞16的转动，膜片弹簧12也会随着压盘11转动时，仅深沟球轴承的内圈转动，在实际安装时，气动分离机构与膜片弹簧12之间预留一定的间隙，防止随着离合器片的磨损，膜片弹簧12后退，导致与气动分离机构顶死，造成压紧力的下降以及气动分离机构的各部件的磨损。

另外，定位柱21也可以是与缸体15连接，且定位柱21的轴向与活塞16的移动方向一致；所述活塞16的后端开设有盲孔153，所述盲孔153供定位柱21穿入；定位柱21于活塞16移动时，在盲孔153内轴向移动，并限制活塞16旋转。在设置有第一环形凸出部160、第二环形凸出部152时，所述盲孔153则开设于第一环形凸出部160背对缸口的一面处，所述定位柱21设置于第二环形凸出部152朝向缸口的一面处，即定位柱21与盲孔153正对设置。

为了避免活塞16从缸口处脱离缸体15，在进一步的实施例中，所述缸体15的缸口处设有限位挡圈23，所述限位挡圈23用于供活塞16的前端穿过缸口，以及限制活塞16的后端穿出缸口，具体地，为了限位挡圈23不影响活塞16的移动，所述活塞16的前端的尺寸小于缸体15的内部尺寸，即活塞16的前端与缸体15的内壁之间留有间隙，具体的间隙尺寸为大于限位挡圈23的宽度，使得活塞16的前端可以穿过限位挡圈23，穿出缸体15的缸口，即活塞16前端与缸体15的内壁之间的间隙为活塞16的后端移动的让位空间，另外，活塞16除前端之外的部分的尺寸应大于限位挡圈23的内圈尺寸，只有活塞16的前端能穿过限位挡圈23。

由于活塞16的前端与为了避免杂质由缸口处进入缸体15内的让位空间处，影响活塞16的移动，在进一步的实施例中，所述限位挡圈23及活塞16之间还套设有第三密封圈24，这样的设置使得所述让位空间由限位挡圈23、第三密封圈24、缸体15的内壁、活塞16的前端围成密闭的让位腔163，可以有效地防止杂质进入让位空间内。由于活塞16需要朝靠近缸口的方向移动，因此，所述让位腔163设有透气阀164，所述透气阀164在启动分离轴承机构安装使用时保持开启的状态，保证让位腔163与外界空气流通，以不影响活塞16的移动。

在进一步的实施例中，所述缸体15的缸口还设有孔用弹性挡圈25，所述孔用弹性挡圈25与缸体15的内壁连接，且抵靠着限位挡圈23。

为了能向环形气腔151内泵入气体或将环形气腔151内的气体泵出，在进一步的实施例中，所述环形气腔151开设有气口161，所述气口161可以安装有宝塔接头，所述气口161用于供气泵向环形气腔151内泵入气体或供环形气腔151内气体排出。气泵可以通过外部辅件电磁阀连接到宝塔接头的气口161处，从而气体(压缩空气)泵入所述环形气腔151内，以推动活塞16沿靠近轴通道150的前端口的方向移动，直到活塞16到达指定位置处(即被下述限位挡圈23挡住处)，此时推动件20则将弹簧压到固定行程。

由于在环形气腔151内通入气体(压缩空气)中有油气杂质时，凝结的油气会积聚于环形气腔151内，因此，在进一步的实施例中，所述环形气腔151开设有放水口162，所述放水口162也可以是安装有宝塔接头，所述放水口162用于排水。气动分离机构安装到电机前端盖6上，具体地，通过螺栓26安装至电机前端盖6处，且位于缸体15安装于变速箱9及电机之间时，放水口162朝下设置，放水口162是处于常闭状态，在需要放出内部液体时打开放水口162，将沉积在环形气腔151底部的凝结液体排出，保证环形气腔151的清洁，延长使用寿命，放完后关闭放水口162。

请参阅图4，在进一步的实施例中，所述放水口162和气口161对称安装于缸体15处，具体地，当放水口162朝向时，气口161朝上设置。

请参阅图2及图5，在进一步的实施例中，还包括接近传感器22，所述接近传感器22设于缸体15处，以检测活塞16是否移动到位。通过接近传感器22能准确判断通气后离合器的行程是否到位，不仅能缩短换挡时间，而且能实现闭环控制，确保每次分离动作的有效性，接近传感器22优选电感式传感器，此电感式传感器安装简单，无需与被测物体机械接触，具有传感性能，且动作可靠，性能稳定。

所述接近传感器22设置于活塞16行程尽头处，即推动件20挤压膜片弹簧12至压盘11和离合器从动盘13时，活塞16的所处位置，这样的设置使得启动分离轴承机构在使用过程中，当推动活塞16朝靠近缸口的方向移动，直到活塞16被限位挡圈23挡住时，此时推动件20将膜片弹簧12压到固定行程，与此同时，位于活塞16行程尽头的接近传感器22反馈活塞16到位信号，随即判断压盘11和离合器从动盘13分离。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。