本发明涉及自对准离合器分离轴承。更具体地，本发明涉及自对准离合器分离轴承，其中，所述离合器分离轴承在单个机构中具有自对准特征和自定心特征。
背景技术：
大多数机动车辆配备有手动或自动的手动传动系统，用于在不同的驾驶条件下为车辆提供对速度和扭矩的控制。通过变更传动装置的齿轮来实现对速度和扭矩的所述控制。齿轮的这种变更改变了车辆的速度和扭矩，但是发动机输出保持不变。为了补偿发动机与车辆之间的速度和扭矩的这种变化，使用离合器来促进传动系统中的齿轮的平稳变更。根据车辆的类型，所述离合器可以是以下类型：
·摩擦离合器
·离心离合器
·液压离合器
·爪形离合器
主要用于助力车或小型踏板车的离心离合器、在配备有自动传动装置的车辆中使用的液压离合器以及爪形离合器是非常古老类型的离合器，这些离合器由于其寿命短和磨损问题而被淘汰。
当考虑乘用车辆和货物运载时，所使用的离合器类型为摩擦离合器。存在两种类型的摩擦离合器：i)推动式和ii)拉动式。这两种类型的离合器之间的主要区别在于离合器释放力的方向。推动式和拉动式的选择取决于离合器的设计以及其封装尺寸。本发明涉及推动式的摩擦离合器。图1中示出了典型的推动式的摩擦离合器组件的示意性线条图。
如图1中所示，典型的推动式的摩擦离合器组件100包括飞轮60、发动机输出轴70、离合器40、离合器轴承20、拨叉30和从动轴50。所述飞轮60被刚性地连接到发动机输出轴70，以存储发动机在惯性方面的能量。所述离合器40被同心地安装在飞轮60上，以提供输出轴70和从动轴50的脱离和接合，以使得换挡平稳。所述从动轴50被设置成与离合器40同心。所述离合器轴承20被设置在离合器40与拨叉30之间并且被同心且可滑动地安装在从动轴50上。
所述离合器40包括预加载的膜片弹簧41或弹簧加载的杆(未示出)、离合器盖42、离合器片43和压板44。所述预加载的弹簧41通过枢轴点45与离合器盖42进行连接，从而通过点46保持所述压板44。所述压板44与离合器片43摩擦地接触，该离合器片进一步与飞轮60摩擦地接触。所述离合器片43借助于花键51与从动轴50进行连接。所述花键51允许离合器片43和从动轴50的轴向相对移动。
图1示出了发动机输出轴70和从动轴50的接合状态，其中，预加载的膜片弹簧41通过推动压板44抵靠离合器片43而在该离合器片上施加力。在换挡期间，需要通过释放来自离合器片43的压力来实现使从动轴50从输出轴70上脱离。为了释放来自离合器片43的所述压力，必须在膜片弹簧41上施加一些轴向力。释放离合器片43所需的轴向力被称为离合器释放力。如图1中所示，在膜片弹簧上施加力使该膜片弹簧从枢轴点45偏转，并且通过点46拉动压板44，以释放离合器片43，从而使从动轴50从发动机输出轴70上脱离。
从动轴50从发动机输出轴70上的所述脱离过程通过离合器轴承20和拨叉30或液压操作的致动机构(未示出)来实现。所述拨叉30由从动缸(未示出)或机械联动装置致动，该机械联动装置进一步通过踏板作用力来运作，以将离合器释放力施加在离合器轴承20上，该离合器轴承进一步将轴向力传递到离合器指状部41，以便使离合器片43从飞轮60上脱离，从而使从动轴50从发动机输出轴70上脱离并且提供平稳的换挡。
所述典型的离合器40由于其部件的制造公差而具有几何误差。由于制造公差，离合器旋转轴线47与从动轴轴线52之间存在偏心。为了补偿这种偏心，在常规的离合器轴承20中提供了自定心特征。如图2中所示，为了提供这种自定心特征，轴承的静环212通过弹簧23进行预加载，并且在离合器轴承20的静环212与套筒22之间存在间隙c。由于该间隙c，轴承21在施加径向力的情况下具有移位的趋势并且与离合器轴线47定心。
此外，离合器组件100中还存在两个几何误差，
i.图1和图2中示出了作为离合器指状部41的几何误差之一的偏摆(run-out)r。这种误差是由于膜片弹簧41与离合器盖42的不精确装配以及与该膜片弹簧连接的所有部件的累积公差所导致的。
ii.同样由于离合器40和飞轮60的安装误差，如图1和图2中所示，在离合器旋转轴线47与从动轴轴线52之间存在未对准θ。
如上所述，离合器轴承20具有总共三种几何误差，
1.离合器的旋转轴线47和从动轴的旋转轴线57的偏心
2.弹簧41的偏摆r
3.离合器和从动轴的旋转轴线的未对准θ，
在常规的离合器轴承20中通过自定心特征对由于这种未对准引起的偏心误差进行补偿。由于仍然存在两个误差，离合器轴承20承受膜片弹簧41的不平衡力。所述不平衡力在离合器轴承中产生振动，该振动通过拨叉及其致动机构传递到离合器踏板。所述振动降低了驾驶员在踩离合器时的舒适度。此外，所述不平衡力产生噪声、旋转环的磨损以及滚动元件的磨损，这导致了过度的温升以及离合器轴承20的过早损坏。
现有技术及其缺点：
为了补偿所述未对准θ和偏摆r，已经进行了许多尝试，例如：
·德国专利de102009055659a1描述了一种制造离合器分离轴承的方法，该方法通过在环和支撑结构上提供球形面而在单个机构中具有自定心特征和自对准特征。然而，该设备需要修改轴承环，该经修改的轴承环包括额外的材料和复杂的加工，从而增加了离合器分离轴承20的封装尺寸d、成本和重量。
·德国专利de102007053180a1描述了一种制造离合器分离轴承的方法，该方法通过提供球形环而具有自对准特征。然而，该设备包括松动的球形环，这导致了噪声、振动以及轴承环的磨损。
因此，可用的现有技术教导了关于离合器分离轴承，该离合器分离轴承具有部件松动、额外的材料以及额外的加工的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的：
本发明的主要目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；该自对准离合器分离轴承通过自对准特征对膜片弹簧的偏摆误差以及离合器组件中的从动轴的未对准误差进行补偿。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；该自对准离合器分离轴承在单个机构中具有自定心和自对准特征。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；其中，所述离合器分离轴承具有更长的寿命以及较小的温升，因为其部件没有磨损。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；其中，本发明的自对准离合器轴承具有与常规的离合器轴承相同的封装尺寸。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；其中，本发明的自对准离合器轴承不会使套筒倾斜，因此，消除了离合器轴承在从动轴上的剧烈滑动，这减小了离合器踏板作用力以及轴承套筒的磨损。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；其中，本发明的自对准离合器轴承吸收由膜片弹簧的不平衡力所引起的振动，并且提高了驾驶员在踩离合器时的舒适度。
本发明的另一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；该自对准离合器分离轴承不具有任何松动的部件，从而减少了轴承的磨损和振动。
本发明的又一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；其中，不需要对轴承环进行显著的修改，从而减少了对额外材料的需求以及加工的复杂性。
本发明的又一目的在于提供一种自对准离合器分离轴承；该自对准离合器分离轴承具有自对准和自定心特征，而无需对轴承环提供任何显著的修改，从而消除了轴承的磨损和过早损坏。
本发明的技术方案
本公开的多个方面涉及一种用于离合器中的离合器分离轴承应用的自对准轴承，该自对准轴承调节其位置以补偿离合器指状部/膜片弹簧的偏摆误差以及离合器组件中的从动轴的未对准误差。
在一方面，所公开的自对准轴承包括旋转环、静环和球形杯状部。
在一方面，旋转环具有面，该面与离合器的指状部接合以传递轴向力，以使离合器片从飞轮上脱离。
在一方面，静环通过被定位在旋转环与静环之间的多个滚珠与旋转环接合，以使旋转环相对于静环围绕轴承的旋转轴线无摩擦地旋转。
在一方面，球形杯状部的尺寸被设置成将静环容纳在球形杯状部的内部空腔内。
在一方面，球形杯状部包含内部球形表面，使得静环通过球形杯状部上的球形表面与球形杯状部接合。
在一方面，球形杯状部上的球形表面具有半径，该半径的中心与中心点重合，该中心点由轴承的旋转轴线与下述平面的交点所限定：该平面由该旋转环的与离合器的指状部接合的面限定。
在一方面，静环与球形杯状部的接合使得静环以及旋转环和被定位在旋转环与静环之间的多个滚珠能够围绕中心点倾斜，以适应离合器的指状部与旋转环之间的任何角度未对准。
在一方面，静环在与球形杯状部上的球形表面接合的区域中包含等于或小于球形杯状部上的球形表面的半径的半径。
在一方面，自对准轴承进一步包括位于静环的内径内的球形环。球形环在其外径上包含球形端面，并且静环在其内径上包含球形端面。静环和球形环上的两个球形端面具有相同的半径，其中，这两个球形端面的中心与中心点重合。
在一方面，球形环通过弹簧被预加载抵靠静环的球形端面。
在一方面，弹簧被定位在安装有轴承的套筒上的止挡件与球形环之间。
在一方面，静环和球形环上的两个球形端面被构造成使得球形环与静环通过各自的球形端面进行的接合与通过弹簧对球形环进行的预加载相结合以防止轴向移位的方式将轴承与套筒保持在一起。
在一方面，球形环和球形杯状部的内径大于套筒的外径，从而产生间隙，该间隙用于球形环和球形杯状部进行径向向内移动，从而允许轴承相对于离合器进行自定心。
在一方面，球形环被热处理。
附图说明
图1示出了具有常规的离合器分离轴承的离合器组件的截面视图。
图2示出了具有偏摆误差和未对准误差的常规的离合器分离轴承的放大截面视图。
图3示出了所提出的自对准离合器分离轴承的截面视图，该自对准离合器分离轴承补偿了偏摆误差和未对准误差。
图4示出了所提出的自对准离合器分离轴承的放大截面视图，示出了该自对准离合器分离轴承的自对准特征。
图5公开了所提出的自对准离合器分离轴承的第二实施例的截面视图，示出了将常规的离合器分离轴承转换成根据本公开的自对准离合器分离轴承的设置。
图6公开了所提出的自对准离合器分离轴承的第三实施例的截面视图，示出了将液压操作的致动机构的常规离合器轴承转换成根据本公开的自对准离合器轴承的设置。
用于本发明的各种部件的附图标记：
1：本发明的自对准离合器分离轴承
1a：自对准离合器分离轴承的第二实施例
1b：自对准离合器分离轴承的第三实施例
100：离合器组件
10：轴承的中心点
11：轴承
11a：第二实施例的轴承
11b：第三实施例的轴承
111：轴承的旋转轴线
112：轴承的静环
113：静环的球形面
114：轴承的旋转环
115：轴承的滚动元件
116：静环的内部球形面
12：套筒
12a：第二实施例的套筒
12b：第三实施例的套筒
121：套筒的衬套
122：支架支撑件
123：支架
124：弹簧止挡件
13：球形杯状部
131：杯状部的球形面
14：球形环
141：环的球形面
15：弹簧
16：盖
161：盖的外部球形面
162：盖的内部球形面
17：第三实施例的盖
171：盖的球形面
20：常规的离合器轴承
21：常规的轴承
211：常规轴承的旋转轴线
212：常规轴承的静环
22：常规的套筒
23：常规的离合器轴承的弹簧
30：拨叉
40：离合器
41：膜片弹簧
42：离合器盖
43：离合器片
44：压板
45：盖上的枢轴点
46：压板上的枢轴点
47：离合器的旋转轴线
50：从动轴
51：从动轴的花键
52：从动轴的旋转轴线
60：飞轮
70：发动机输出轴
具体实施方式
本发明提供了一种自对准离合器分离轴承1，其中，所述自对准离合器分离轴承在单个机构中进一步提供了自定心和自对准特征。
参考图3、图4和图5；这些图示出了本发明的主要实施例，其中，所述自对准离合器分离轴承1主要包括：
·轴承11
·套筒12
·球形杯状部13
·球形环14
·弹簧15
所述轴承11包括旋转环114和静环112，在该旋转环与静环的轨道之间容纳有多个滚珠115，并且允许该多个滚珠在旋转环114与静环112之间滚动。旋转环114和静环112优选地由轴承钢制成并且被硬化。
所述套筒12被设置在致动拨叉30或液压致动机构(未示出)的活塞与轴承11之间，以为拨叉30或液压致动机构的活塞提供坐置面。
与没有任何球形面的现有技术不同，所述静环112在其内径处包含球形端面113(也简称为面，并且两个术语在下文中可互换使用)。所述球形环14被热处理。另外，所述球形环14在其外径上包含球形端面141(也简称为面，并且两个术语在下文中可互换使用)，球形面141与静环112的球形端面113匹配。球形面113和球形面141具有相同的球半径r2，以允许轴承11在由于未对准引起的不平衡力的作用下倾斜。如图4中所示，所述球半径的中心点10由轴承11的旋转轴线111与下述平面的交点所限定：该平面由该旋转环的与离合器的指状部接合的面限定。所述弹簧15被设置在套筒12的止挡件124与球形环14之间并且处于预加载状态，从而将力施加到球形环14上。如图4和图5中所示，在球形环13与衬套121之间存在间隙c，以在运作时提供自定心的手段。
所述轴承11被置于球形杯状部13中，该球形杯状部被置于所述套筒12上。球形杯状部13包含具有半径r1的内部球形表面131。所述球形杯状部13被热处理。该球形表面131还具有与球形环14的球形面141相同的中心点10。
如图4中所示，静环112在与球形杯状部13上的球形表面131接合的区域中包含小于球形杯状部13上的球形表面131的半径的半径。这通过使静环112与球形杯状部13之间的接触表面最小化来确保该静环与球形杯状部之间的平滑接合。
存在三个部件：
i)球形环14，
ii)静环112以及
iii)球形杯状部13，
这三个部件借助于弹簧15被预加载抵靠套筒12，这将轴承1以及球形杯状部13与套筒12保持在一起，而通过允许轴承11如图5中所示的那样进行移动来提供自定心功能。
另外，这三个部件具有球形面113、131和141，这三个球形面具有相同的中心点10，这允许轴承11围绕中心点10倾斜角度α。如图3中所示，该机构在不平衡力的作用下补偿了膜片弹簧41的偏摆r和轴50的未对准θ并且使离合器40和离合器轴承1的旋转轴线(47和111)匹配，如图3中所示，该机构还使力平均地分布在轴承11上，从而减少了环的磨损、振动、噪声以及离合器分离轴承1的过早损坏。
如图3中所示，使所述轴承11倾斜角度β，该角度是在施加不平衡力的情况下偏摆r和未对准θ的累加。这种倾斜使离合器旋转轴线47和轴承旋转轴线111匹配，这使轴承11与膜片弹簧41对准并且使释放力平均地分布在轴承11上。
如图4中所示，所述轴承11由于由预加载弹簧15、轴承11和球形杯状部13构成的自对准特征而被允许倾斜角度α。所述轴承11由于由偏摆r和未对准θ的几何精度引起的来自膜片弹簧的不平衡力而倾斜。轴承11的倾斜使释放力平均地分布在轴承环上，这有助于减少磨损和温度的升高。
另外，所述轴承11被允许在套筒12上径向地移动到图4中所示的间隙c的程度。由于轴承11在弹簧15下方被预加载，这种移动需要在轴承环114上施加一定量的径向力。为使轴承11移动而在轴承环114上施加的所需量的径向力被称为移动力。由于偏心的几何误差，所述移动力来自膜片弹簧41。
本发明的其他实施例：
i)本发明的第二实施例：
本发明的第二实施例提供了本发明的自对准离合器分离轴承1a，作为对常规轴承11a的改进。
如图5中所示，所述改进包括盖16。所述轴承11a被压入配合在盖16中。所述盖16包括外部球形面161和内部球形面162。所述球形面161具有与球形杯状部13的半径相同的半径r1。另外，所述球形面162具有与球形环14的半径相同的半径r2。所述盖16通过弹簧15被预加载在球形杯状部13与球形环14之间。所述球形面的中心点在点10上的相同位置处。在该实施例中，盖16和轴承11a可以围绕点10倾斜并且补偿偏摆r和未对准θ。因此，本发明允许将常规的离合器轴承转换成本发明的自对准离合器轴承1。
ii)本发明的第三实施例：
本发明的第三实施例提供了本发明的自对准离合器分离轴承1b，作为对液压致动机构的常规轴承11b的改进。
如图6中所示，轴承11b包括具有球形面113的静环112。如图5中所示，该实施例的盖17包括球形面171。所述盖17被预加载在弹簧15与球形环14之间。所述球形面171、113、116和114的中心点在点10上的相同位置处。在该实施例中，轴承11b可以围绕点10倾斜并且补偿偏摆r和未对准θ的误差。因此，本发明允许将常规的离合器轴承转换在成本发明的自对准离合器轴承。
前述特定实施例的描述将如此充分地揭示本文中的实施例的总体性质，使得其他人能够通过应用当前知识容易地修改和/或调整这样的特定实施例的各种应用，而不脱离通用的概念，并且因此，这样的调整和修改应当并且意欲在所公开的实施例的等同物的含义和范围之内进行理解。应当理解，本文中所采用的短语和术语用于描述而不是限制的目的。因此，尽管已经用优选的实施例描述了本文中的实施例，但是本领域技术人员将认识到在本文中所描述的实施例的精神和范围内的修改能够实施本文中的实施例。
本发明的运作：
1.随着机动车辆的启动，发动机的输出轴70开始旋转，该输出轴进一步使飞轮60旋转，因为该飞轮与输出轴70刚性地连接。离合器40也以与飞轮相同的速度旋转，因为该离合器与飞轮通过离合器盖42刚性且同心地连接。从动轴50借助于花键51与离合器片43连接，这意味着从动轴也旋转。另外，离合器轴承1的旋转环114在一定预加载的情况下与离合器40的膜片弹簧41接触。在此，旋转环114旋转，而静环112保持静止，因为存在在该旋转环与静环之间滚动的滚珠115。所述静环112使得离合器轴承1的套筒12保持静止，因为套筒12借助于预加载弹簧15与静环112连接。拨叉30被设置在套筒12上并且与从动缸(未示出)连接。因此，此处的拨叉30、套筒12和静环112是静止的。
2.在车辆启动时，齿轮处于空挡状态，使得齿轮未与输出轴连接并且车速为零。为了达到一定的车速，需要从空挡改变齿轮状态。从动轴50被连接到齿轮。
3.摩擦离合器的所述组件100具有偏心、偏摆r以及未对准θ的误差。由于这种误差，离合器轴承1的所述旋转环114承受来自膜片弹簧41的不平衡力。
4.通过由从动缸或机械连杆(未示出)操作的拨叉30在离合器轴承1上施加释放力，所述膜片弹簧41偏转并且从飞轮60上释放离合器片43。
5.在车辆的启动状态下，离合器40和离合器轴承1以发动机的速度旋转。因此，当存在偏心的误差时，离合器40在旋转环114上施加径向负载。通过旋转环114，力经由滚珠15传递到静环112。当静环112获得所需的移动力时，该静环由于被弹簧115预加载而在套筒12上摩擦地滑动。由于轴承11在套筒12上滑动，轴承和离合器的旋转轴线变得相同。
6.为了使车辆以一定速度行进，驾驶员在离合器踏板上施加一些作用力，该作用力由从动缸(未示出)转换成离合器释放力。所述从动缸致动拨叉30，该拨叉将力施加在离合器分离轴承1上。随着离合器轴承1上的力的量的增加，轴承11由于偏摆r和未对准θ的几何误差而受到更多的不平衡力。由于接触面131、113和141具有球形面，因此所述不平衡力使轴承11围绕中心点10倾斜。
7.在倾斜之后，释放力平均地分布在轴承环上，这减少了噪声、振动和磨损。另外，由于不存在轴承环的摩损，因此温升较小。
对比表：
从表和说明中可以看出，通过向静环121、球形杯状部13和球形环14提供球形面，所述轴承11被允许通过中心点10倾斜。所述倾斜使膜片弹簧41的不平衡力平均地分布，这增加了轴承11的寿命并且减少了轴承环的磨损。另外，由于不存在轴承环的摩损，因此温升小于常规轴承20的温升。此外，由于自对准特征，因此本发明的轴承1吸收膜片弹簧41的振动，这改进了驾驶员踩离合器的舒适度。另外，与现有技术相比，本发明不包括任何额外的材料或复杂的加工，相反，本发明需要对常规轴承20进行非常微小的修改。此外，与具有较大的轴承封装尺寸的现有技术不同，本发明具有与常规轴承20相同的封装尺寸d。因此，本发明描述了向离合器轴承提供自对准和自定心特征的最佳方式，该最佳方式是非常可靠的，因此提高了寿命以及驾驶员踩离合器的舒适度。
本发明的优点：
与现有技术相比，本发明具有各种优点。所述优点在本文中列明如下：
i.本发明提供了自对准离合器分离轴承；其中，在单个机构中提供了自定心特征和自对准特征。
ii.本发明补偿了偏摆r和未对准θ的误差，这意味着轴承不会承受不平衡力。这就是为何不存在过早损坏的风险的原因。
iii.本发明减少了离合器轴承在从动轴50上的剧烈滑动，从而减小了踏板作用力。
iv.另外，本发明吸收了来自膜片弹簧的不平衡力，这增加了驾驶员踩离合器的舒适度。
v.由于自对准特征，因此轴承寿命增加了25-30％，并且温升降低了10-15％。
vi.本发明提供了自对准离合器分离轴承；该自对准离合器分离轴承不具有任何松动的部件。
vii.该自对准离合器分离轴承减少了轴承中的噪声和振动。
1.一种用于离合器中的离合器分离轴承应用的自对准轴承，所述自对准轴承包括：
旋转环，所述旋转环具有面，所述面用于与所述离合器的指状部接合以传递轴向力，以使离合器片从飞轮上脱离；
静环，所述静环通过被定位在所述旋转环与所述静环之间的多个滚珠与所述旋转环接合，以使所述旋转环相对于所述静环围绕所述轴承的旋转轴线无摩擦地旋转；
球形杯状部，所述球形杯状部的尺寸被设置成将所述静环容纳在所述球形杯状部的内部空腔内；
其中，所述球形杯状部包含内部球形表面，使得所述静环通过所述球形杯状部上的球形表面与所述球形杯状部接合；其中，所述球形杯状部上的所述球形表面具有半径，该半径的中心与中心点重合，所述中心点由所述轴承的旋转轴线与下述平面的交点所限定：该平面由所述旋转环的与所述离合器的指状部接合的面限定；并且
其中，所述静环与所述球形杯状部的接合使得所述静环以及所述旋转环和被定位在所述旋转环与所述静环之间的所述多个滚珠能够围绕所述中心点倾斜，以适应所述离合器的所述指状部与所述旋转环之间的任何角度未对准。
2.根据权利要求1所述的自对准轴承，其中，所述静环在与所述球形杯状部上的所述球形表面接合的区域中包含等于或小于所述球形杯状部上的所述球形表面的半径的半径。
3.根据权利要求1所述的自对准轴承，其中，所述自对准轴承进一步包括位于所述静环的内径内的球形环；其中，所述球形环在其外径上包含球形端面，并且所述静环在其内径上包含球形端面；并且其中，所述静环和所述球形环上的两个球形端面具有相同的半径，其中，所述两个球形端面的中心与所述中心点重合。
4.根据权利要求3所述的自对准轴承，其中，所述球形环通过弹簧被预加载抵靠所述静环的所述球形端面。
5.根据权利要求4所述的自对准轴承，其中，所述弹簧被定位在安装有所述轴承的套筒上的止挡件与所述球形环之间。
6.根据权利要求5所述的自对准轴承，其中，所述静环和所述球形环上的所述两个球形端面被构造成使得所述球形环与所述静环通过各自的球形端面进行的接合与通过所述弹簧对所述球形环进行的预加载相结合以防止轴向移位的方式将所述轴承与所述套筒保持在一起。
7.根据权利要求5所述的自对准轴承，其中，所述球形环和所述球形杯状部的内径大于所述套筒的外径，从而产生间隙，所述间隙用于所述球形环和所述球形杯状部进行径向向内移动，从而允许所述轴承相对于所述离合器进行自定心。
8.根据权利要求1所述的自对准轴承，其中，所述球形环被热处理。
技术总结