CN101076678A - 离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一离合器(2)，尤其是，用于机动车辆的离合器，其用来对围绕一转动轴线(4)转动的至少两个驱动部分实施扭矩连接，离合器包括至少一个离合器装置(6)，该装置具有带有至少一个第一离合表面(12)的第一离合本体(8)以及带有至少一个第二离合表面(14)的第二离合本体(10)，借助于一致动装置(24)使所述第一和第二离合本体(8、10)相对于彼此同轴地移位，所述第一和第二离合表面(12、24)以非正向方式彼此连接在至少一个离合器接合位置内，致动装置(24)包括至少一个环形齿轮(26)，该环形齿轮包括一坡道机构(28)并通过一致动器(40)围绕转动轴线(4)扭转，处于离合器接合位置中的该机构压迫第一离合本体(8)抵靠第二离合本体(10)。致动器(40)通过一线性电机(46)、一蜗轮(54)或一变速排挡杆(58)基本上沿一切向方向作用在环形齿轮(26)上。

Description

离合器
技术领域
本发明涉及一离合器，尤其是，用于机动车辆的离合器，其用来对围绕一转动轴线转动的至少两个驱动部分实施扭矩连接，离合器包括至少一个离合器装置，该装置具有带有至少一个第一离合表面的第一离合本体以及带有至少一个第二离合表面的第二离合本体，借助于一致动装置使所述第一和第二离合本体相对于彼此同轴地移位，所述第一和第二离合表面以非正向方式(in non-positive way)可彼此连接在至少一个离合器接合位置内，致动装置包括至少一个环形齿轮，该环形齿轮包括一坡道机构并通过一致动器围绕转动轴线扭转，处于离合器接合位置中的该机构压迫第一离合本体抵靠第二离合本体。
背景技术
从美国专利No.6,676,555 B2中可了解一种摩擦离合器，其可通过一电子控制单元进行控制。为了致动离合器，一锥形离合器本体相对于第二离合器本体沿轴向方向移位。借助于一通过坡道机构作用于两个离合器本体之一上的环形齿轮实施该位移。通过一被电机驱动的齿轮，环形齿轮发生转动。尽管相对高的离合力可通过坡道机构传递，但电机和圆柱齿轮的附连需要一大量的空间，因为电机(为了将轴向延伸减到最小)需要径向地附连在最大离合器直径外面，且一带有一相对大直径的驱动圆柱齿轮需要被使用。如果为了避免该缺点电机应定位在最大离合器直径内，则其结果是沿轴向方向对于空间有一极不可接受的高需求。对于如此结构的足够的空间不总是容易得到。该缺点还在于，只在电机供电期间才可保持该接合的状态。
从美国专利Nos.4,416,359 A和4,258,836 A中可了解的电磁致动的离合器经常伴随发生只作用相对低的离合力的缺点。此外，敏感控制的关和开时间不能实现或只能很困难地实现。电磁离合器也可从日本专利说明书JP 61-241533 A和JP61-241270 A中得以了解。
当需要高的离合力时，经常使用液压致动的致动器。液压致动的致动器技术上相对复杂并需要大量的空间，因为需要提供诸如液压泵、调压阀、控制阀、油过滤器、油管和油孔之类的液压元件。这导致部件数量、重量和对空间需求的增加。此外，超出车辆在役寿期的功能可靠性由于高度的复杂性而受到威胁。在系列生产的已知齿轮的情形中，例如，在60,000km行驶后必须更换高污染的自动齿轮油。
发明内容
本发明的目的是提供一离合器，其允许有高的离合力、伴随有快速和精确的齿轮变换特性并需要较少的总空间。
根据本发明的第一实施例，该目的这样来实现：致动器构造成一线性电机并基本上沿切向方向作用在环形齿轮上。该线性电机直接作用在环形齿轮上，并围绕一预定的角度区域在离合器的打开和关闭位置之间转动环形齿轮，也可在中间位置上转动。线性电机可直接集成在离合器外壳内，因此允许有一特别紧凑的结构。
本发明的一第二实施例提供致动器，其通过一蜗轮作用在环形齿轮上。通过一电机而被致动的蜗轮作用在环形齿轮上的一外齿轮上。蜗轮的转动轴线横向于离合器的转动轴线布置并近似切向地布置在环形齿轮上。蜗轮伴随而来的优点是，由于自锁效应，离合器可以固定在任何要求的位置内，无需一单独的锁定机构。此外，可实现非常高效的齿轮变换力。
根据本发明的一第三实施例提供致动器，其借助于一变速排挡杆切向地作用在环形齿轮上。原则上，可采用液压或气动方法致动变速排挡杆。一电动感应的致动提供了最佳的优点，该优点涉及紧凑性和减少部件的数量。可以提供一电机，其通过一齿轮作用在变速排挡杆上，利用齿轮将电机的转动运动转换为变速排挡杆的线性运动。
借助于致动器而转动的环形齿轮包括位于一面侧上的坡道机构的至少一个变换坡道，其通过一扭转上呈刚性但可沿轴向移位布置的接合环，轴向地作用在第一离合本体上。滚动体(最好是球体)可布置在环形齿轮和接合环之间，通过滚动体环形齿轮作用在接合环上。替代地或添加地，可提供环形齿轮，其通过至少一个移转坡道作用在接合环的至少一个斜面上。环形齿轮的移转坡道和接合环的斜面最好设置有一相对定向的构造并可具有相同的上升坡度。
在本发明另一实施例中，环形齿轮的移转坡道和/或接合环的斜面可各布置成至少一个盘旋，最好是一梯形的螺纹。为了将离合器固定在一端或中间位置内，可提供环形齿轮，其可通过一锁定机构固定在至少一个离合位置内。该锁定机构可以用电气、液压或气动方法进行致动。当致动器通过一线性电机或变速排挡杆作用在环形齿轮上时，该锁定机构特别有利。
在本发明一特别优选的实施例中，提供一离合器，其构造成带有两个离合单元的双离合器，各个离合器单元包括一通过一致动装置而致动的离合器装置，并对每个离合器装置提供一带有一坡道机构的环形齿轮。其结果，个别离合器单元的齿轮变换过程可相对于彼此个别地进行控制。例如，一个离合器单元可开始关闭，而另一个离合器单元仍然关闭。另一个离合器单元的打开过程只在精确规定的时间点处开始。可以实现一齿轮变换过程，它似乎没有牵拉力的中断。当两个离合器单元的离合器装置的坡道机构构造成相对于彼此呈交互方式时，则这特别地有利。尤其是可提供离合器单元的环形齿轮的移转坡道，其形状相对于彼此呈交互方式，即，它们精确地相反。这允许通过沿相同方向转动环形齿轮来接合一个离合器单元而脱离另一个离合器单元。
为了能实现离合器的两个离合器装置交替地接合或脱离，有利地可提供带有一彼此固定连接的环形齿轮，最好带有一体的结构。两个环形齿轮可通过一单一致动器而被致动。
为了能使离合器装置实现非常顺利的接合，环形齿轮可以是没有一固定连接的结构，其中，各个环形齿轮可通过一单独的致动器致动。
为了减小所需要的压力，已经证实将离合器布置成一锥形的离合器最好是多锥形的离合器是有利的。所需要的轴向压力由此可大大地减小。
为了能传递高的扭矩，如果离合器构造成一较佳的湿运行的圆盘离合器，尤其是较佳地构造成一湿的多盘离合器，则其特别地有利。
根据本发明的结构允许通过在接合和脱离位置之间的滑动过渡对离合器实施一特别精细量的致动。这可在传统离合器中实现，这些离合器只用极其高的控制技术含量液压地或气动地进行致动(如果在任何程度上的话)。
附图说明
下面参照附图，解释本发明，其中：
图1示出第一实施例中的根据本发明的一离合器的斜视截面图；
图1a示出所述离合器的侧视图；
图2示出第二实施例中的根据本发明的一离合器的斜视截面图；
图3示出第三实施例中的根据本发明的一离合器的斜视截面图；
图4示出离合器的环形齿轮的斜视图；
图5示出环形齿轮的侧视图，以及
图6示出第四实施例中的根据本发明的一离合器的斜视截面图。
具体实施方式
具有相同功能的零件在实施例中显示为具有相同的标号。
离合器2用于围绕一转动轴线4转动的至少两个驱动部分的转动连接。离合器2包括至少一个离合器装置6，其带有一第一离合本体8和一第二离合本体10，使第一离合本体8形成至少一个第一离合表面12，第二离合本体10形成至少一个第二离合表面14。在各实施例中，离合器装置6布置成多锥圆盘离合器，使互相面对的第一和第二离合表面12、14具有一锥形形状。盘本体16、18布置在第一和第二离合表面12、14之间，交替地使各第一盘本体16可转动地连接到第一离合本体8，而第二盘本体18连接到第二离合本体10，但保持成轴向可移动的方式。多锥圆盘离合器具有的优点在于，只需相当低的离合力就可传递相当高的扭矩。
第一离合本体8可轴向地位移，并可扭转地刚性地连接到一第一驱动部分(未示出)，例如，第一驱动部分由一轴形成。可提供一内齿轮20用来可转动地连接到第一驱动部分。第二离合本体10刚性地连接到第二驱动部分22，在各实施例中第二驱动部分22由带有外轮齿的齿轮形成。或者，第二驱动部分22可由一轴形成。这样，可实现单或双的离合器，例如，以便替代车辆传动机构的主离合器。
通过一致动装置24可发生接合和脱离。为了接合的目的，第一离合本体8压靠在第二离合本体10上。该致动装置24包括一可围绕转动轴线4转动的环形齿轮26，并还包括一坡道机构28，其压迫一扭转上刚性但保持轴向可移动的接合环30抵靠第一离合本体8，因此，起动离合器的接合过程。在诸实施例中，坡道机构28包括至少一个移转坡道34，其位于面向接合环的环形齿轮26的面侧32上，该移转坡道作用在接合环30的压力部分36上，或通过诸如布置成球的滚子体38那样的压力本体。至少三个移转坡道34和压力部分36或压力本体对于一均匀致动是有利的。压力部分36也可布置成如图5所示斜面37。环形齿轮26的移转坡道34和接合环30的斜面37设置有一相对定向的结构并可具有相同的上升坡度。
对于致动离合器装置6的目的，环形齿轮26借助于作用圆周上的致动器40以精密的角度方式转动。通过一外齿轮31可阻止接合环30转动，所述外齿轮31固定到外壳，并与接合环30的对应内齿轮合作。一固定的角撑架用标号60表示。
附图示出了诸实施例，其中，离合器2布置成一双离合器，各带有两个离合单元42、44，各个离合单元42、44包括一离合器装置6。各个离合器装置6包括一第一和一第二离合本体8、10，使第一离合本体8被一致动装置24压迫各抵靠在第二离合本体10上。对每一离合器装置6提供一可轴向地位移的接合环30，该环通过各环形齿轮26的坡道机构28沿轴向位移。特别地如图4所示，环形齿轮26的坡道机构28或移转坡道34相对于彼此以交互的方式布置，这样，在两个离合器装置6的环形齿轮26同时转动的情形中，一个离合器单元42的一个离合器装置6将被接合，而另一个离合器单元44的离合器装置6将脱离。两个离合器装置6的环形齿轮26有利地彼此刚性连接，并还可设置有一体的结构。这允许使用作用在环形齿轮26上的一单致动器40就可致动两个离合器装置6。由于两个环形齿轮26的移转坡道34彼此相对地对齐，当另一离合器单元44的离合器装置6被致动时，一个离合器单元42的离合器装置6停止被致动，而且反之亦然。两个离合器单元42、44的接合环30相对于环形齿轮26布置，而移转坡道34这样定尺寸使一中性位置到达环形齿轮26的中间转动位置中，其中本体离合器单元42、44停止致动，此时状态是特别有利。
在图1和1a所示的实施例中，通过一电力致动的线性电机46，致动器40作用在环形齿轮26上。为了能在对应的端部位置处使线性电机46与电源切断，环形齿轮26可通过一锁定机构48固定在至少一个离合位置内。锁定机构48的一锁定销50闩入到环形齿轮26的一相应形状的闩定部分52内。锁定机构48可用感应的、液压的或气动的方式驱动。
图2示出一实施例，其中，致动器40通过环形齿轮26上的一蜗轮蜗杆54作用，蜗轮蜗杆54被一电机56驱动。由于蜗轮蜗杆54的自锁作用，在此结构中可省略一锁定机构。
图3示出另一实施例，其中，致动器40通过一连接杆58切向地接合在环形齿轮26的圆周上。连接杆58可以感应的、液压的或气动的方式驱动。
图1至3示出诸实施例，其中，两个离合器装置42、44通过单致动器40致动。作为一替代方案，各个离合器单元42、44的环形齿轮26也可不是刚性地连接和各由分离的致动器40转动。该实施例示于图6中。每个环形齿轮26使用一个致动器40，可实现离合器装置42、44非常光滑的接合。
环形齿轮26的轴向运动允许对离合器2以纯机电的方式形成压迫的压力。如圆盘离合器那样的结构和如锥形离合器那样的结构需要基本上低于圆盘或平圆盘离合器的压紧压力。电气激发的致动器40可设置有一非常紧凑的结构。
由于避免需要液压致动的离合器2，所以对诸如液压泵、调压阀、控制阀、油过滤器、油管和油孔之类的液压部件没有附加的需要。电气致动器可以简单的方式用随车电源供电。这容易地允许在一电机-齿轮管理系统中包括齿轮的变换，而不必提供一与带有用于该目的所需的所有元件的液压系统的接口。
除了减少所需零件，根据本发明的离合器2还提供离合器装置6在役寿期的提高、提高操作安全性、减小重量、降低部件成本，以及提高车辆的效率，可实现齿轮变换时间的最优化。
所述离合器2可特别有利地用于内燃机和车辆传动机构之间的驱动系中。

Claims (20)

1.一种离合器(2)，尤其是用于机动车辆的离合器，用来扭转连接围绕一转动轴线(4)可转动的至少两个驱动部分，该离合器包括至少一个离合器装置(6)，该装置具有带有至少一个第一离合表面(12)的第一离合本体(8)以及带有至少一个第二离合表面(14)的第二离合本体(10)，所述第一和第二离合本体(8、10)借助于一致动装置(24)可相对于彼此同轴地移位，且所述第一和第二离合表面(12、24)以非正向方式可彼此连接在至少一个离合器接合位置内，致动装置(24)包括至少一个环形齿轮(26)，该环形齿轮包括一坡道机构(28)并通过一致动器(40)可围绕转动轴线(4)扭转，在所述离合器接合位置中，该机构压迫第一离合本体(8)抵靠第二离合本体(10)，其特征在于，致动器(40)由一线性电机(46)构造成并基本上沿一切向方向作用在环形齿轮(26)上。
2.一种离合器(2)，尤其是用于机动车辆的离合器，用来扭矩连接围绕一转动轴线(4)可转动的至少两个驱动部分，该离合器包括至少一个离合器装置(6)，该装置具有带有至少一个第一离合表面(12)的第一离合本体(8)以及带有至少一个第二离合表面(14)的第二离合本体(10)，所述第一和第二离合本体(8、10)借助于一致动装置(24)可相对于彼此同轴地移位，且所述第一和第二离合表面(12、24)以非正向方式彼此连接在至少一个离合器接合位置内，致动装置(24)包括至少一个环形齿轮(26)，该环形齿轮包括一坡道机构(28)并通过一致动器(40)可围绕转动轴线(4)扭转，在离合器接合位置中，该机构压迫第一离合本体(8)抵靠第二离合本体(10)，其特征在于，致动器(40)通过一蜗轮(54)以大致切向方式作用在环形齿轮(26)上。
3.一种离合器(2)，尤其是用于机动车辆的离合器，用来扭转连接围绕一转动轴线(4)可转动的至少两个驱动部分，该离合器包括至少一个离合器装置(6)，该装置具有带有至少一个第一离合表面(12)的第一离合本体(8)以及带有至少一个第二离合表面(14)的第二离合本体(10)，所述第一和第二离合本体(8、10)借助于一致动装置(24)可相对于彼此同轴地移位，所述第一和第二离合表面(12、24)以非正向方式彼此连接在至少一个离合器接合位置内，致动装置(24)包括至少一个环形齿轮(26)，该环形齿轮包括一坡道机构(28)并通过一致动器(40)可围绕转动轴线(4)扭转，在所述离合器接合位置中，该机构压迫第一离合本体(8)抵靠第二离合本体(10)，其特征在于，致动器(40)借助于一变速排挡杆(58)以大致切向方式作用在环形齿轮(26)上。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，可借助于致动器(40)而转动的环形齿轮(26)包括位于至少一个面侧(32)上的至少一个移转坡道(34)，所述转移坡道(34)通过一扭转上呈刚性但可沿轴向移位布置的接合环(30)，轴向地作用在第一离合本体(8)上。
5.如权利要求4所述的离合器(2)，其特征在于，环形齿轮(26)通过至少一个移转坡道(34)作用在接合环(30)的至少一个斜面(37)上。
6.如权利要求5所述的离合器(2)，其特征在于，环形齿轮(26)的移转坡道(34)和接合环(30)的斜面(37)设置有相对定向的结构并可较佳地具有相同的上升坡度。
7.如权利要求4至6中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，环形齿轮(26)的移转坡道(34)和/或接合环(30)的斜面(37)可各布置成至少一个盘旋，最好是梯形的螺纹。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，环形齿轮(26)借助于滚动体(38)、最好是球体作用在接合环(30)上。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，环形齿轮(26)可通过一锁定机构(48)固定在至少一个离合器接合位置内。
10.如权利要求6所述的离合器(2)，其特征在于，锁定机构(48)可以用电气感应、液压或气动方式进行致动。
11.如权利要求1至7中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，致动器(40)可用电气、气动或液压方式驱动。
12.如权利要求3至11中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，变速排挡杆(58)可借助于一电机(56)、最好借助于一齿轮进行驱动。
13.如权利要求1至12中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，离合器(2)构造成带有两个离合器单元(42、44)的双离合器，各个离合器单元(42、44)包括一通过一致动装置(24)可致动的离合器装置(6)，并且每个离合器装置(6)设有一带有一坡道机构(28)的环形齿轮(26)。
14.如权利要求13所述的离合器(2)，其特征在于，两个离合器装置(42、44)的坡道机构(28)以相对于彼此的交互方式布置。
15.如权利要求13或14中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，离合器单元(42、44)的环形齿轮(26)的移转坡道(34)的形状呈相对于彼此的交互形式。
16.如权利要求13至15中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，诸环形齿轮(26)布置成彼此刚性地连接，最好形成一体的结构。
17.如权利要求13至16中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，两个离合器单元(42、44)的两个离合器装置(6)可通过一单一致动器(40)致动。
18.如权利要求1至17中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，离合器(2)布置成一锥形离合器、最好是一多锥离合器。
19.如权利要求1至18中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，离合器(2)构造成一较佳为湿运行的圆盘离合器，尤其是较佳地构造成一多盘离合器。
20.如权利要求13至18中任何一项所述的离合器(2)，其特征在于，两个离合器单元(42、44)的各个离合器装置(6)可通过一单独的致动器(40)进行致动。
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