CN105864315A - 一种电磁齿嵌式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁齿嵌式离合器，包括进行啮合传动的活动齿套和固定齿套，所述活动齿套上设置有端面传动齿或齿槽，所述固定齿套上相应设置有端面齿槽或传动齿，所述传动齿沿齿长方向等厚，与所述传动齿啮合的齿槽沿槽长方向为扇形，所述齿槽两侧边沿着固定齿套的径向向外宽度逐渐增加，沿着固定齿套的径向向内宽度逐渐减小。由于采用了等厚传动齿和扇形齿槽的配合，传动齿更容易和齿槽啮合，而且更容易实现面接触，有利于传递力矩，有利于传动结构稳定。

Description

一种电磁齿嵌式离合器

技术领域

本发明涉及一种电磁齿嵌式离合器，具体涉及电磁齿嵌式离合器的传动齿结构，以及活动齿套的定心结构。

背景技术

新能源汽车由于部分车型同时有发动机、电机、变速器，导致整车布置时空间非常有限，为了降低油耗，提高系统效率，优化控制策略，实现不同工作模式间的切换，必然要用到动力通断机构。传统离合器由于包括压板、从动盘、膜片弹簧、分离轴承和摇臂及助力机构等，涉及的零部件多，重量大，失效点多，不便维护。

现有技术中有电磁齿嵌式离合器可以代替传统离合器，例如中国发明专利“一种电磁齿嵌式离合器和双电机混联系统”(申请号：201310741008.9)中公开了一种电磁齿嵌式离合器，设置有动端面齿轮和定端面齿轮(也可以称作活动齿套和固定齿套)，在电磁铁的吸附作用下动端面齿轮与定端面齿轮啮合，实现轴间传动，动端面齿轮的齿为矩形，定端面齿轮的齿槽也为矩形，齿槽的宽度大于齿，这样设计便于齿进入齿槽。采用矩形传动齿有利于提高系统在对中不好时的抗干扰性能，还可以提升端面齿轮之间传递转矩的能力。

但是矩形传动齿和齿槽存在不容易对正啮合到位的缺陷，造成离合不及时，或者离合器失效，同时由于齿槽的宽度大于齿，在啮合过程中存在齿和齿槽只是线接触，不能完全实现面接触的缺陷。

由于动端面齿轮要沿动力输出轴的轴线方向移动，与同轴线方向的定端面齿轮进行啮合，系统经过长时间的运行之后，受磨损或者装配关系的影响，容易出现动端面齿轮不能保证与定端面齿轮同轴线的问题，也会造成离合不及时，或者离合器失效。

在上述专利中，离合器还设置有弹性复位机构，用于对动端面齿轮复位，促使动端面齿轮和定端面齿轮分离，弹性复位机构包括定位板和弹簧，定位板固定在动力输出轴端部，弹簧位于定位板和动端面齿轮之间，当受到电磁铁的吸附时，动端面齿轮朝向定端面齿轮移动并且压缩弹簧，如果电磁铁的吸附作用消失，在弹簧恢复力的作用下，动端面齿轮则背向定端面齿轮移动。由于电磁铁的吸附力是瞬间产生的，动端面齿轮的移动速度往往比较快，此时就会与定位板发生激烈碰撞，产生显著的系统噪声。虽然它们之间的预压弹簧可以起到一定的缓冲作用，但是弹簧的弹性模量也不能过大，否则会影响动端面齿轮与定端面齿轮之间的啮合，所以弹簧的缓冲作用很微弱，并不能明显降低系统噪声。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电磁齿嵌式离合器，该离合器对端面传动齿结构做了改进，更有利于动端面齿轮与定端面齿轮的啮合和传动。该离合器同时对动端面齿轮的定心、系统降噪问题做了改进。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电磁齿嵌式离合器，包括进行啮合传动的活动齿套和固定齿套，所述活动齿套上设置有端面传动齿或齿槽，所述固定齿套上相应设置有端面齿槽或传动齿，所述传动齿沿齿长方向等厚，与所述传动齿啮合的齿槽沿槽长方向为扇形，所述齿槽两侧边沿着固定齿套的径向向外宽度逐渐增加，沿着固定齿套的径向向内宽度逐渐减小。

进一步，所述传动齿为矩形齿、倒锥形齿、梯形齿、三角形齿、或圆弧形齿；相应地，所述齿槽为矩形齿槽、倒锥形齿槽、梯形齿槽、三角形齿槽、或圆弧形齿槽。

进一步，所述传动齿为矩形齿、倒锥形齿或梯形齿时，齿顶两侧边设置为圆角，且沿活动齿套或固定齿套反向旋转方向的圆角半径大于正向旋转方向的圆角半径。

进一步，所述活动齿套穿套在动力输出轴上，两者通过花键组合传动，并且所述活动齿套在花键上沿动力输出轴的轴线方向往复移动。

进一步，在所述花键组合两端，所述活动齿套与动力输出轴之间设置有定心套，所述定心套采用铜合金材质，截面为矩形，与所述活动齿套过盈配合定位，与所述动力输出轴间隙配合，支撑所述活动齿套在动力输出轴上滑动。

进一步，所述动力输出轴在安装所述活动齿套的一端固定有限位板，所述限位板和活动齿套之间设置有减振机构，该减振机构在限位板和活动齿套碰撞时进行减震降噪。

进一步，所述活动齿套与所述限位板的配合面上设置有若干盲孔，所述盲孔中安装有橡胶柱，橡胶柱高出所述盲孔，所述橡胶柱构成所述减振机构。

进一步，所述活动齿套与所述限位板的配合面上设置有橡胶垫，所述橡胶垫构成所述减振机构。

进一步，所述固定齿套周向设置有电磁铁，相应地所述活动齿套周向设置有衔铁，所述衔铁与所述活动齿套一体制成，或者分体制成后组合到一起。

进一步，所述衔铁与所述活动齿套分体制成后通过焊接、或螺栓组合到一起，所述衔铁采用10号钢制成。

采用上述结构设置的电磁齿嵌式离合器具有以下优点：

由于采用了等厚传动齿和扇形齿槽的配合，传动齿更容易和齿槽啮合，而且更容易实现面接触，有利于传递力矩，有利于传动结构稳定。

该离合器针对往复移动的活动齿套(或者叫做动端面齿轮)设置有定心套，定心套能够长时间保持活动齿套与动力输出轴同心，同时长时间保持活动齿套与固定齿套同心。

定心套可以采用铜合金材质，例如锡青铜，或者黄铜套嵌石墨，耐磨性较好，不易变形。

该离合器针对限位板设置了减振机构，在限位板和活动齿套之间设置有橡胶柱或者橡胶垫，电磁力吸合以后，先压缩橡胶柱或者橡胶垫，起到缓冲作用，显著降低结合的噪声。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中固定齿套的结构示意图；

图3是本发明中活动齿套的结构示意图；

图4a是本发明中固定齿套和活动齿套的直齿齿形示意图之一；

图4b是本发明中固定齿套和活动齿套的直齿齿形示意图之二；

图5a是本发明中固定齿套和活动齿套的倒锥齿齿形示意图之一；

图5b是本发明中固定齿套和活动齿套的倒锥齿齿形示意图之二；

图6是本发明中固定齿套和活动齿套的圆弧齿齿形示意图；

图7是本发明中衔铁和活动齿套的整体结构示意图；

图8是本发明中衔铁和活动齿套的焊接结构示意图。

图中：1.动力输入轴；2.固定齿套；2-1.齿槽；3.电磁铁；4.衔铁；5.活动齿套；5-1.传动齿；5-2.内花键；5-3.卡槽；6.限位板；7.动力输出轴；8.橡胶柱；9.弹簧；10.定心套。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示为本发明实施例之一，在该实施例转，电磁齿嵌式离合器包括进行啮合传动的活动齿套5和固定齿套2，活动齿套5上设置有端面传动齿5-1，固定齿套2上相应设置有端面齿槽2-1，传动齿5-1沿齿长方向等厚，与传动齿5-1啮合的齿槽2-1沿槽长方向为扇形，即齿槽2-1两侧边具有预定的夹角，沿着固定齿套2的径向向外宽度逐渐增加，沿着固定齿套2的径向向内宽度逐渐减小。

由于采用了等厚传动齿和扇形齿槽的配合，传动齿更容易和齿槽啮合，而且更容易实现面接触，有利于传递力矩，有利于传动结构稳定。

还可以在活动齿套5上设置呈扇形的端面齿槽，固定齿套2上相应设置有端面传动齿，该结构是等同的。

传动齿5-1为矩形齿(图4a所示)、倒锥形齿(图5a所示)、梯形齿、三角形齿、或圆弧形齿(图6所示)；相应地，齿槽2-1为矩形齿槽(图4b所示)、倒锥形齿槽(图5b所示)、梯形齿槽、三角形齿槽、或圆弧形齿槽(图6所示)。

传动齿5-1为矩形齿、倒锥形齿或梯形齿时，齿顶两侧边设置为圆角，且沿活动齿套5或固定齿套2反向旋转方向的圆角半径大于正向旋转方向的圆角半径。如图4a、5a所示。

所说的正向旋转是指离合器通常的旋转方向，例如沿这个方向输出力矩车辆为行进状态，所说的反向旋转是指离合器较少的旋转方向，例如沿这个方向输出力矩车辆为倒退状态。

传动齿5-1的齿顶两侧边设置不等圆角，尤其是设置半径较大的圆角，主要是为了方便传动齿5-1更容易进入齿槽2-1，由于半径较大的圆角设置在离合器较少的旋转方向，所以对离合器传递力矩影响非常小。

如图1所示，活动齿套5穿套在动力输出轴7上，两者通过花键组合传动，如图3中所示活动齿套5中部设置有内花键5-2，相应地在动力输出轴7上设置有外花键，活动齿套5在花键上沿动力输出轴7的轴线方向往复移动。

活动齿套5可以通过花键组合定心，或者其它传扭矩的等效的结构定心，保持与动力输出轴7同轴。如果结构空间允许，还可以选择如下所述的定心套10的结构。

为了保证活动齿套5与动力输出轴7同轴，在花键组合两端，活动齿套5与动力输出轴7之间设置有定心套10，定心套10采用铜合金材质，截面为矩形，与活动齿套5过盈配合定位，与动力输出轴7间隙配合，支撑活动齿套5在动力输出轴7上滑动。

定心套10采用铜合金材质，例如锡青铜，或者黄铜套嵌石墨，耐磨性较好，不易变形。定心套10与活动齿套5过盈配合定位，具体可以采用热胀冷缩方式形成紧配合的关系，动力输出轴7也要相应设置台阶对定心套10限位。活动齿套5在内花键5-2两端设置有卡槽5-3与定心套10配合。

如图1所示，动力输出轴7在安装活动齿套5的一端固定有限位板6，限位板6和活动齿套5之间设置有减振机构，该减振机构在限位板6和活动齿套5碰撞时进行减震降噪。

如图3所示，活动齿套5与限位板6的配合面上设置有若干盲孔，盲孔中安装有橡胶柱8，橡胶柱8高出盲孔，橡胶柱8构成所述减振机构。

也可以在限位板6的配合面上设置若干盲孔和橡胶柱，橡胶柱高出盲孔即可。

还可以采用如下设计，活动齿套5与限位板6的配合面上设置有橡胶垫，橡胶垫构成减振机构。橡胶垫可以设置在活动齿套5或限位板6的配合面上均可。

固定齿套2周向设置有电磁铁3，相应地活动齿套5周向设置有衔铁4，衔铁4与活动齿套5可以一体制成。在活动齿套5和固定齿套2啮合后，电磁铁3和衔铁4不接触，两者之间存在间隙。

实施例2

如图8所示，为本发明实施例之二，在该实施例中，衔铁4与活动齿套5分体制成后组合到一起。

衔铁4与活动齿套5分体制成后可以通过焊接，或螺栓组合到一起，也可以同时采用螺栓加焊接的方式，衔铁4采用10号钢制成。10号钢对磁性反应较灵敏。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁齿嵌式离合器，包括进行啮合传动的活动齿套和固定齿套，所述活动齿套上设置有端面传动齿或齿槽，所述固定齿套上相应设置有端面齿槽或传动齿，其特征在于，所述传动齿沿齿长方向等厚，与所述传动齿啮合的齿槽沿槽长方向为扇形，所述齿槽两侧边沿着固定齿套的径向向外宽度逐渐增加，沿着固定齿套的径向向内宽度逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述传动齿为矩形齿、倒锥形齿、梯形齿、三角形齿、或圆弧形齿；相应地，所述齿槽为矩形齿槽、倒锥形齿槽、梯形齿槽、三角形齿槽、或圆弧形齿槽。

3.根据权利要求2所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述传动齿为矩形齿、倒锥形齿或梯形齿时，齿顶两侧边设置为圆角，且沿活动齿套或固定齿套反向旋转方向的圆角半径大于正向旋转方向的圆角半径。

4.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述活动齿套穿套在动力输出轴上，两者通过花键组合传动，并且所述活动齿套在花键上沿动力输出轴的轴线方向往复移动。

5.根据权利要求4所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，在所述花键组合两端，所述活动齿套与动力输出轴之间设置有定心套，所述定心套采用铜合金材质，截面为矩形，与所述活动齿套过盈配合定位，与所述动力输出轴间隙配合，支撑所述活动齿套在动力输出轴上滑动。

6.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述动力输出轴在安装所述活动齿套的一端固定有限位板，所述限位板和活动齿套之间设置有减振机构，该减振机构在限位板和活动齿套碰撞时进行减震降噪。

7.根据权利要求6所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述活动齿套与所述限位板的配合面上设置有若干盲孔，所述盲孔中安装有橡胶柱，橡胶柱高出所述盲孔，所述橡胶柱构成所述减振机构。

8.根据权利要求6所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述活动齿套与所述限位板的配合面上设置有橡胶垫，所述橡胶垫构成所述减振机构。

9.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述固定齿套周向设置有电磁铁，相应地所述活动齿套周向设置有衔铁，所述衔铁与所述活动齿套一体制成，或者分体制成后组合到一起。

10.根据权利要求9所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，所述衔铁与所述活动齿套分体制成后通过焊接、或螺栓组合到一起，所述衔铁采用10号钢制成。