制造过程对商用车辆膜片弹簧的影响及在设计阶段的考虑

　1　前言/目的

　　商用车辆离合器中的膜片弹簧是一高应力部件,被用来产生一个生成摩擦力所必要的夹紧力,将发动机转矩传递给变速器。

　　从历史上看,由ZF Sachs设计的,并在美国制造的商用车辆膜片弹簧拥有大量供应商。作为零部件标准化(零部件可互换战略)成果和降低成本,这些膜片弹簧将被性价比更高的内部膜片弹簧所替代。因此ZF Sachs已经设计出新一代膜片弹簧,用于美国市场的商用车辆离合器上。另外ZF Sachs还开发出用于计算机设计的膜片弹簧结构耐久性疲劳试验方法,这些膜片弹簧用于欧洲市场的商用车辆。当把这些方法应用于美国市场商用车辆离合器膜片弹簧时,在疲劳寿命预测值和疲劳寿命试验值之间却出现了意想不到的矛盾。和先前的膜片弹簧系列产品相比,除了在计算机设计阶段中新的内部膜片弹簧存在很小的切口应力外,但原有产品在该部位从未出现问题,结果是在试验台耐久性试验中却出现早期断裂。本文的目的是解释这种差异的原因所在。

　　2　新旧大陆-在膜片弹簧设计中的差异

　　常规商用车辆离合器由离合器盖组件、从动盘、扭转减振器和分离机构等组成。从动盘安装在变速器输入轴上,有两个摩擦衬片;扭转减振器则集成在从动盘上;分离机构通过一个自身不旋转的球轴承将分离行程传输给离合器盖组件。通常飞轮也作为离合器的一部分,但是在过去,飞轮不作为离合器制造商交付物中的一个部件。由于双质量飞轮正在替代扭转减振器,因而飞轮已成为离合器制造商产品的一部分[1]。

　　在这里,下面将详细论述的膜片弹簧就成为离合器盖组件中一个非常重要的部件,离合器盖组件包括壳体(钢材深冲压成型)和灰铸铁的压盘,而膜片弹簧则把两者连接起来。

　　膜片弹簧通过板簧结构的弹簧盘产生传递转矩所需的夹紧力。膜片弹簧最重要的特征是非线性特性曲线。它可以确保在整个离合器疲劳寿命内,或者说在摩擦片许可磨损范围内夹紧力最小。进一步而言,膜片弹簧也是离合器分离系统的一个重要部件,因为分离行程是通过分离指施加给弹簧盘的。

　　为方便理解离合器功能和膜片弹簧载荷特点,下面将对欧洲式和美国式离合器工作原理的差别做一简述。

　　2.1　欧洲式离合器

　　在欧洲的绝大部分商用车辆离合器采用拉式离合器,离合器分离机构背离发动机移动,而推式离合器在分离时其分离结构是面向发动机移动的。选择使用拉式离合器的原因之一是在夹紧力相同的条件下分离力较小,因此对膜片弹簧的传动比更有利。另外,通过设计可减少由于壳体变形而造成的离合器分离机构行程的损失。