CN103573842B - 舒适爪齿离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于变速箱的爪齿离合器发射机，其具有发射机机体、至少一个以抗扭矩的方式与发射机机体相连并且在变速器轴上在轴向上能够被移位的转矩传递元件和至少一个以抗扭矩的方式与发射机机体相连并且可与从动轮的互补的从动轮离合器构型处于啮合的离合器构型，设置有可与配属给从动轮的摩擦面处于啮合的至少一个被切缝的摩擦环。本发明此外涉及变速箱，其具有至少一个变速器轴、至少一个可移位地被布置在变速器轴上的爪齿离合器发射机和至少一个被配备有从动轮离合器构型的从动轮，所述从动轮离合器构型与发射机上的离合器构型能达到啮合，由此从动轮以抗扭矩的方式与变速器轴相耦合，其中从动轮被配备有能与发射机的摩擦环共同作用的摩擦面。

Description

舒适爪齿离合器

技术领域

本发明涉及一种用于变速箱的爪齿离合器发射机，其具有发射机机体、至少一个转矩传递元件和至少一个离合器构型（Kupplungsgestaltung），所述至少一个转矩传递元件以抗扭矩的方式（drehfest）与发射机机体相连并且在变速器轴上在轴向方向上可移位，所述至少一个离合器构型以抗扭矩的方式与发射机机体相连并且可与从动轮的互补的从动轮离合器构型处于啮合。本发明此外还涉及一种具有这种爪齿离合器发射机的变速箱。

背景技术

爪齿离合器是两个构件之间的可拆卸的连接，所述构件中的一个（爪）大多在轴向上是可调整的并且可与第二构件（对动爪）处于啮合。以这种方式可能通过彼此形状配合地啮合两个构件进行转矩传递。原则上存在如下问题：只有当在彼此处于啮合的构件之间没有或者仅存在小的转速差时，爪齿离合器才可被换档。不同于尤其是在摩擦离合器的情况下，爪齿离合器不能使不同的转速彼此相适应。

也公知的是，在汽车的变速箱中使用爪齿离合器，以便将从动轮与变速器轴相连接。除了上面提到的由转速差而产生的问题以外，在使用爪齿离合器的变速箱中也出现舒适问题。对于爪齿离合器的功能决定性的是爪袋间隙（Klaue-Tasche-Spiel）。对于良好的接合需要大间隙。而在换档的状态下需要小间隙，以便减小负载变换冲击。在汽车、尤其是载客汽车中的变速箱的情况下，但是不仅接通噪声而且负载变换冲击都是不期望的。因而需要将出现的转速差保持得非常小。为此目的可使用电动机或者中央同步装置，利用所述电动机或者中央同步装置可使要换档的从动轮的转速与相对应的变速器轴的转速同步。爪齿离合器的其他问题在于，在停止运转时发生过长的换档时间和嵌入问题，并且对于控制用于同步的电动机或者中央同步装置需要高开销。

作为爪齿离合器的替换方案通常公知的是，使用同步组件，在所述同步组件中使用配属给每个从动轮的同步装置，利用所述同步装置使从动轮的转速与变速器轴的转速匹配。只有当所述转速彼此同步时，才可“接通”，即在从动轮与变速器轴之间建立转矩固定的连接。同步组件的缺点在于结构上的开销以及必须在传动装置之内被创建的轴向结构空间，以便在从动轮之间布置同步组件。

发明内容

本发明的任务在于提供一种换档组，所述换档组在轴向上基本上比公知的同步换档组更短地构造，并且此外避免爪齿离合器的缺点。

为了解决该任务，根据本发明在开头所述类型的爪齿离合器发射机中设置有至少一个被切缝的摩擦环，该摩擦环可以与配属给从动轮的摩擦面处于啮合。在具有至少一个变速器轴和至少一个这种爪齿离合器发射机的变速箱中，该爪齿离合器发射机可移位地被布置在变速器轴上，设置有至少一个从动轮，所述至少一个从动轮被配备有从动轮离合器构型，所述从动轮离合器构型可与发射机上的离合器构型达到啮合，由此从动轮以抗扭矩的方式与变速器轴耦合，其中从动轮被配备有可以与发射机的摩擦环共同作用的摩擦面。本发明基于如下基本构思：利用摩擦环设置小的摩擦式离合器，利用所述摩擦式离合器可能可（不管怎样在一定程度上）消除在变速器轴的转速与要同其耦合的从动轮的转速之间的差。摩擦环在轴向上非常紧凑地被实施，使得需要比在同步换档组中少得多的结构空间。由于摩擦环被切缝，所以对于其可以以小开销实现在换档时被扩开。

优选地，摩擦环被加载有弹簧（federbeaufschlagt）。通过适当确定弹簧的大小可调节针对爪齿离合器的换档必须被施加的换档力。

优选地在此设置，摩擦环具有环形弹簧被布置在其中的槽。环形弹簧特别适于将期望的在径向方向上向内部作用的弹簧力施加到摩擦环上，其中针对本身集中在槽中的环形弹簧只需非常小的结构空间。

根据本发明的优选实施形式设置，转矩传递元件被实施为啮合部（Verzahnung）。啮合部是紧凑的并且同时能够实现高转矩的传递的构型。

优选地也设置的是，离合器构型被实施为离合器啮合部。此处也适用的是，在结构空间小的情况下可传递大的转矩。啮合部的其他优点在于，存在数目对应于齿的数目的角位置，在所述角位置中，离合器啮合部可被啮入到从动轮的对向啮合部。因此，当使用具有小的齿距的啮合部时，也可以在传动装置停止运转时可靠地使发射机换档。

啮合部和离合器啮合部优选地被布置在片上，其中啮合部优选地被实施在内边缘上，并且离合器啮合部优选地被实施在外边缘上。这使得能够将可廉价制造的构件、例如被冲压的垫片用于转矩传递。此外还得到如下优点：转矩不必通过发射机机体从变速器轴被传递到从动轮，而是可直接从变速器轴通过啮合部、片和离合器啮合而被传递到从动轮。

优选地在摩擦环上设置支撑元件，所述支撑元件可在发射机机体上被支撑。支撑元件用于将在换档时所需的压紧力传递到摩擦环上。在此，可通过构造支撑元件结合摩擦环的弹簧力调节：可施加什么样的作用力，以便可使发射机接通。

优选地设置，支撑元件具有倾斜于发射机的中轴走向的支撑面。通过支撑面在其下被对准的角度可以特别简单地调节作用力。

根据本发明的优选的实施形式设置，分别在发射机的一侧上设置一个摩擦环，其中这两个摩擦环彼此通过连接压板（Verbindungslaschen）相连接。以这种方式得到特别紧凑的构型，因为利用一个发射机机体可给两个从动轮换档。

根据本发明的发射机的特别的特征在于，该发射机没有止动面（sperrflaechenfrei）。“没有止动面”在此意味着，如在同步换档组中那样提供止动力的止动面既不在发射机机体上存在又不在摩擦环上存在，其中只要在从动轮与变速器轴之间还存在转速差，所述止动力就抵制发射机的接通。

根据本发明的扩展方案设置，在如下环的外表面上构造摩擦面：在所述环的内侧上构造从动轮离合器构型。这种环可以以小开销被制造为与从动轮分开的构件并且才紧接着与从动轮相连。

优选地设置，从动轮具有用于摩擦环的在轴向上起作用的接触面（Anlageflaeche），该接触面通过从动轮的外表面形成。以这种方式，摩擦环的在被接通的状态下的轴向位置可靠地并且没有其他结构性开销地被确定。

附图说明

随后依据在所附的附图中示出的实施形式描述本发明。在所述附图中：

-图1示意性地示出传动装置；

-图2以分解图用示意性的被切割的截面示出了具有两个从动轮和发射机的变速器轴；

-图3以分解图示出了根据本发明的发射机和附加地示出了具有摩擦面的配属给从动轮的环；

-图4以透视图示出了具有两个安置在其上的啮合部片的发射机机体；

-图5以透视图示出了发射机的两个摩擦环；

-图6以透视图示出了在已装配的状态下的图3的组件；

-图7以透视截面图示出了图6的组件；

-图8以截面图示出了图6的组件，其中该截面穿过支撑元件走向；以及

-图9示出了类似于图8的截面图，其中该截面平面穿过连接元件走向。

具体实施方式

在图1中示出了变速箱的变速器轴10，在该变速器轴10上布置两个从动轮12、14。从动轮12、14在圆周方向上可转动地被安置在变速器轴10上。与从动轮12、14啮合的其他从动轮（这些其他从动轮被布置在第二变速器轴上）此处为了清楚起见被示为与其他从动轮对和变速箱的其余组成部分一样少。

在两个从动轮12、14之间布置发射机16，该发射机16借助换档拨叉18可在一个或另一方向（参见箭头P）上被换档，以便使所述两个从动轮12、14中的一个或另一个以抗扭矩的方式与变速器轴10相耦合。

此外，在图1中还示意性地绘出电动机20，利用该电动机20可将第二变速器轴11的转速置于确定的值上。在第二变速器轴上，对向从动轮与从动轮12、14以抗扭矩的方式被安置。借助电动机20可实现中央同步。

在图2中详细示出了具有从动轮12、14和发射机16的变速器轴10。

发射机16具有发射机机体24（尤其是参见图3至9），其被实施为具有中间开口的平坦的片。金属板可被用作材料。原则上也可考虑使用适当的塑料。

在发射机机体的两侧上分别布置一个环形的片26，所述环形的片26的内边缘被实施为啮合部28。该啮合部28形成啮入变速器轴10的互补的变速器轴啮合部30（参见图2）的转矩传递元件。啮合部28、30在此被量定为使得片26在轴向上可移位地被布置在变速器轴10上，但是在圆周方向上以抗扭矩的方式被耦合。

片26的外边缘被实施为离合器啮合部32，该离合器啮合部32是用于与相对应的从动轮以抗扭矩的方式连接的离合器构型。为此目的，设置从动轮离合器啮合部34形式的互补的从动轮离合器构型，其被构造在从动轮环36的内轮上。这两个从动轮环36与所述两个片26一样优选地由金属制造。可以使用烧结部分或者板材落料模部分。

从动轮环36在其外侧上被配备有摩擦面38，所述摩擦面38略微锥状地被实施。相对应的圆锥体在此朝向发射机机体24会聚。每个从动轮环36以抗扭矩的方式被安置在相对应的从动轮12、14的侧面上（参见图2），其中从动轮环36可以与从动轮12、14例如焊接。

在发射机机体24的每侧上布置有摩擦环40，该摩擦环40被切缝（参见缝隙42）。每个摩擦环40在其内侧上被配备有摩擦面44，该摩擦面44与从动轮环36的摩擦面38可共同作用。在每个摩擦环40的外表面上设置槽46，在该槽46中布置环形弹簧48（也称为被切缝的弹簧环）。

每个摩擦环40都被配备有支撑压板50形式的多个支撑元件，所述支撑元件朝着发射机机体24，因此在轴向方向上延伸。在每个支撑压板50的自由端部上，在径向向内对准的侧上构造支撑面52（尤其是参见图5），所述支撑面52可与设置在发射机机体24中的支撑开口54的边缘共同作用。

此外还给每个摩擦环40配备有连接压板60、62形式的两个连接元件，所述连接压板中的一个、即连接压板60具有在最宽泛的意义上匙孔装的留空部并且另一连接压板被实施为与其匹配的凸出部（Vorsprung）。以这种方式，这两个摩擦环40可在轴向上彼此固定。在该状态下，支撑压板50的端面彼此直接对置或者彼此靠近（参见图5）。支撑压板50的彼此对置的支撑面52在此在截面中限定“V”。

在所示出的实施形式中，使用彼此在直径上对置的连接压板60、62，而在连接压板60、62的每侧上均匀分布地分别布置两对支撑压板50。当连接压板60、62被假设为在12点钟位置和6点钟位置上时，所述两对支撑压板50因此位于2点钟位置、4点钟位置、8点钟位置和10点钟位置上。

如尤其是要在图6和9中看到的那样，当两个摩擦环40被装配在发射机机体24的相反侧上时，连接压板60、62延伸穿过发射机机体中的连接开口64。在此，支撑压板50的支撑面52位于支撑开口54的相对应成斜面的内边缘55上（尤其是参见图7和8）。

在起始状态下，即当两个从动轮12、14中的任何一个都没有与变速器轴10耦合时，发射机位于中间部位，在该中间部位，没有片26与从动轮环36之一相耦合。为了对档进行换档，发射机必须通过换档拨叉18朝向相对应的从动轮运动。事先通过相对应的电机尽可能使相对应的从动轮的速度与变速器轴10的转速接近相适应。

当换档拨叉18将发射机机体24朝向相对应的从动轮挤压时，发射机机体在相对应的方向上携带摩擦环40。在此，“活动的”摩擦环通过支撑压板50的支撑面52在支撑开口54的倾斜实施的内边缘55上被支撑。只要在摩擦环40的摩擦面44与从动轮环36的摩擦面38之间发生摩擦接触，要换档的从动轮的转速最终就与变速器轴10的转速相适应。摩擦环在此能够适应直至每分钟200转的剩余转速差。

原则上可考虑的是，在摩擦环的相对应的设计方案中也适应较大的转速差或者甚至完全省去通过电动机20进行预同步。

活动的摩擦环停留在其在支撑开口54的内边缘上被支撑的位置，只要发射机的作用力小于如下力：所述力是为了将由摩擦环40和环形弹簧48构成的弹簧系统扩开来使得活动的摩擦环40的支撑压板50滑入到支撑开口54中所需的力。为此所需的用于扩开摩擦环的力一方面由抵制扩开的弹簧力而另一方面由支撑面52的对准来确定，所述支撑面52通过在发射机机体24的支撑开口54的倾斜的内边缘55上的接触产生展开力（Aufspreizkraft）。当发射机机体的作用力足够大时，发射机机体24可扩开活动的摩擦环40，使得可被接通并且片26的离合器啮合部42可被接合到从动轮环36的从动轮离合器啮合部34中。由此，相对应的从动轮以抗扭矩的方式与变速器轴10相连。

在接通的状态下，活动的摩擦环40位于相对应的从动轮12、14的朝向该摩擦环40的外表面上，所述外表面接着表示轴向作用的接触面。由此限定活动的摩擦环的位置（和通过连接压板60、62也限定不活动的摩擦环的位置）。

由摩擦环和环形弹簧构成的弹簧系统产生的抵制摩擦环的展开的力和在换档作用时的通过发射机机体24提供的扩张力（Spreizkraft）被设计为使得：当发射机与相对应的从动轮耦合时，推断出从动轮与变速器轴之间的剩余的转速差的平衡。由于必须适应的非常小的剩余转速差，所以可以非常窄地实施摩擦环。通过省去如其在同步换档组中存在的阻动几何形状，防止了双重啮入的危险。此外还可能明显减小换档路径。相对于常规的同步装置的轴向结构空间可以被显著减小。换档到停止运转安全和可靠地如在被同步的传动装置中那样进行。

由于通过径向展开而将被切缝的摩擦环与圆锥体拆开，所以可以以在摩擦系统的自动联锁的范围中的圆锥角来实施圆锥摩擦式离合器。这使得能够提高在相同作用力下的摩擦力矩。

发射机的换档也可通过制动器来调节，使得只有在达到转速均衡之后才这样提高作用力并且因此使得能够使摩擦环展开和能够接通。

Claims (15)

1.一种用于变速箱的爪齿离合器发射机(16)，其具有发射机机体(24)、至少一个转矩传递元件(28)和至少一个离合器构型(32)，所述至少一个转矩传递元件(28)以抗扭矩的方式与发射机机体(24)相连并且在变速器轴(10)上在轴向上能够被移位，所述至少一个离合器构型(32)以抗扭矩的方式与发射机机体(24)相连并且能够与从动轮(12,14)的互补的从动轮离合器构型(34)处于啮合，其特征在于，设置至少一个被切缝的摩擦环(40)，所述至少一个被切缝的摩擦环(40)能够与配属给从动轮的摩擦面(38)处于啮合。

2.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，摩擦环(40)被加载有弹簧。

3.根据权利要求2所述的发射机，其特征在于，摩擦环具有槽(46)，在所述槽(46)中布置环形弹簧(48)。

4.根据上述权利要求之一所述的发射机，其特征在于，转矩传递元件被实施为啮合部(28)。

5.根据权利要求4所述的发射机，其特征在于，啮合部(28)被布置在片(26)的内边缘上。

6.根据权利要求1-3之一所述的发射机，其特征在于，离合器构型被实施为离合器啮合部(32)。

7.根据权利要求6所述的发射机，其特征在于，离合器啮合部(32)被实施在片(26)的外边缘上。

8.根据权利要求5或7所述的发射机，其特征在于，啮合部(28)和离合器啮合部(32)被实施在同一片上。

9.根据权利要求1-3之一所述的发射机，其特征在于，摩擦环(40)被配备有能在发射机机体(24)上被支撑的支撑元件(50)。

10.根据权利要求9所述的发射机，其特征在于，支撑元件(50)具有倾斜于发射机(16)的中轴走向的支撑面(52)。

11.根据权利要求1-3之一所述的发射机，其特征在于，在发射机机体(24)的一侧上分别设置一个摩擦环(40)，其中两个所述摩擦环(40)相互通过连接压板(60,62)相连。

12.根据权利要求1-3之一所述的发射机，其特征在于，所述发射机没有止动面。

13.一种变速箱，其具有至少一个变速器轴(10)、至少一个根据上述权利要求之一所述的爪齿离合器发射机(16)和至少一个从动轮(12,14)，所述爪齿离合器发射机(16)可移位地被布置在变速器轴(10)上，所述至少一个从动轮(12,14)被配备有从动轮离合器构型(34)，所述从动轮离合器构型(34)能与发射机(16)上的离合器构型(32)处于啮合，由此从动轮(12,14)以抗扭矩的方式与变速器轴(10)相耦合，其中从动轮(12,14)被配备有摩擦面(38)，所述摩擦面(38)能与发射机(16)的摩擦环(40)共同作用。

14.根据权利要求13所述的变速箱，其特征在于，摩擦面(38)被构造在环(36)的外表面上，在所述外表面的内侧上构造从动轮离合器构型(34)。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的变速箱，其特征在于，从动轮(12,14)具有用于摩擦环(40)的轴向起作用的接触面，所述接触面通过从动轮的外表面来形成。