CN105980725A - 减轻边缘负载的离合器 - Google Patents

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Abstract

一种离合器，与绕轴旋转的旋转装置组合，其具备：具备绕上述轴在周向上排列的多个第一离合齿的第一离合部件；以及具备绕上述轴在周向上排列且能够与上述第一离合齿卡合的多个第二离合齿的第二离合部件，其中，多个上述第二离合齿分别具备：相对于上述轴在径向的内方或外方的端部；以及在卡合时任一方与上述第一离合齿抵接的夹着上述端部的一对侧面，上述一对侧面分别具备：平坦的第一面；以及与上述第一面及上述端部连续且相对于上述第一面具有倾斜的第二平面，上述第一离合部件和上述第二离合部件中的一方相对于另一方能够在轴向上相对运动。

Description

减轻边缘负载的离合器
技术领域
本发明涉及用于差动器装置、动力输出单元等旋转装置的离合器，特别涉及减轻离合齿的边缘负载的爪型离合器。
背景技术
汽车使用差动器装置、动力输出单元等各种旋转装置。在这些旋转装置的一些中，常常装入离合器。例如，在锁定差动器中，以限制其差动齿轮的差动的目的而装入离合器。或者，有时以控制向动力输出单元、空转差动器传递的扭矩的目的而装入离合器。
在爪型离合器的情况下，离合器具备分别具有离合齿的一对离合部件，通过其一方接近另一方而离合器连结，一旦彼此分离，则离合器解除连结。为了离合部件的移动，使用如液压装置、螺线管一样的驱动器。
专利文献1公开了相关的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国专利公开2007-92990号
发明内容
离合部件为了避免偏心运动，应当分别相对于旋转轴精密地进行轴结合，但是，因为在轴方向上能够活动，或者因为其它要因，不可避免地存在稍微的游动。由于该游动，离合齿彼此常常不能均匀地抵接，尤其是在离合齿的边缘，很有可能产生大的集中应力。这必然会影响离合器的耐久力，成为其寿命降低的主要原因。本发明鉴于该问题而完成。
根据本发明的一方案，一种与绕轴旋转的旋转装置组合的离合器，具备：具备绕上述轴在周向上排列的多个第一离合齿的第一离合部件；以及具备绕上述轴在周向上排列且能够与上述第一离合齿卡合的多个第二离合齿的第二离合部件，其中，多个上述第二离合齿分别具备：相对于上述轴在径向的内方或外方的端部；以及在卡合时任一方与上述第一离合齿抵接的夹着上述端部的一对侧面，上述一对侧面分别具备：平坦的第一面；以及与上述第一面及上述端部连续且相对于上述第一面具有倾斜的第二平面，上述第一离合部件和上述第二离合部件中的一方相对于另一方能够在轴向上相对运动。
附图说明
图1是装入有本发明的一实施方式的离合器的差动器装置的剖视图。
图2是离合部件的立体图，是主要观察具有离合齿的一侧的图。
图3是离合部件的其它立体图，是主要观察具有凸轮凸部的一侧的图。
图4是离合部件的离合齿的放大俯视图。
图5是侧面齿轮的离合齿的放大俯视图。
具体实施方式
以下参照图1～5对本发明的几个例示性的实施方式进行说明。
基于在锥齿轮式锁定差动器装置中应用爪型离合器的例子对实施方式进行说明，但本发明的实施方式并不一定限于此。本实施方式能够挪用于如例如空转差动器装置、动力输出单元一样的其它旋转装置。另外，虽然列举将差动器装置应用于车轴的例，但是也可以应用于传动轴等其它轴。另外，在以下的说明中，右及左只不过是便于区分，本实施方式不依赖于方向。而且，对于几个结构，也能够为更换了内外的方式。
参照图1，差动器装置1具备：能够绕轴旋转的差动器壳3；在此所收纳的差动齿轮组5；离合器7；以及操作离合器7的柱塞9及驱动器11的组合。离合器7由差动齿轮组5的右侧面齿轮(第一离合部件)53与离合部件(第二离合部件)71的组合构成。
差动器壳3由壳主体和覆盖其一端的盖体构成，在其之中收纳差动齿轮组5和离合部件71。壳主体和盖体分别具备在轴方向上突出的凸起部31，凸起部31经轴承而能够旋转地支撑于托架，从而差动器壳3能够绕该轴旋转。通常，差动器壳3从车辆的发动机/电动机接收扭矩而进行旋转，收纳于此的差动齿轮组5和离合部件71随着差动器壳3一同旋转。
作为一例，在差动齿轮组5为锥齿轮式的情况下，其由多个小齿轮51、以及与它们啮合的第一侧面齿轮53及第二侧面齿轮55构成。小齿轮51是从差动器壳3接收扭矩的输入齿轮。侧面齿轮53、55分别与右车轴、左车轴结合，从而向它们差动地分配所接收到的扭矩。
在差动器壳3内，以与右侧面齿轮53对置的方式收纳离合部件71。结合图1，参照图2、3，离合部件71为环状，环的内周面83能够滑动地嵌合于例如右侧面齿轮53的凸起部81上，从而能够在轴方向上活动。
右侧面齿轮53具备多个第一离合齿73，多个第一离合齿73在面向离合部件71的面上排列在周向上。与之相对应地，离合部件71具备多个第二离合齿75，多个第二离合齿75在面向右侧面齿轮53的面上在周向上排列。离合齿73、75彼此能够卡合，即，右侧面齿轮53与离合部件71的组合构成离合器7。对于离合齿73、75，后面详细进行叙述。
主要参照图1、3，离合部件71具备在轴向上从与第二离合齿75相反的面突出的多个凸部77。差动器壳3与之对应地具备贯通孔33，凸部77与之卡合，从而离合部件71和差动器壳3一同旋转。
另外，凸部77通过贯通孔33使其前端露出在外部。柱塞9以与凸部77对应的方式具备多个爪，分别与凸部77的前端抵接。当驱动器11朝向离合部件71在沿轴的方向上驱动柱塞9时，爪按压凸部77，从而离合器7连结。当柱塞9向相反方向移动时，离合器7解除连结。为了解除连结，也可以在右侧面齿轮53与离合部件71之间、或者其他合适的地方插入对离合部件71向右方施力的如弹簧一样的弹性体。
主要参照图1，作为驱动器11，能够使用例如螺线管13。或者取代螺线管13而使用液压装置、气压装置、电动机和齿轮的组合等其它合适的驱动器。
螺线管13大体上包括电磁线圈15和引导电磁线圈15所产生的磁通量的铁芯17，该螺线管13关于轴对称且为绕轴的环状。铁芯17相对于收纳差动器装置1的托架(静止部件)被防转。即，差动器壳3相对于被防转的螺线管13而相对旋转。
就铁芯17、或者铁芯17和差动器壳3的右壁部的组合而言，留下缝隙而构成包围电磁线圈15的磁路。缝隙在图示的例中在电磁线圈15的径向上为内侧，但是也可以为外侧。
柱塞9以面向螺线管13的方式而与之能够滑动地嵌合，并配置成横跨缝隙。另外，柱塞11优选能够滑动地与差动器壳3的凸起部31嵌合，并被其支撑。柱塞9至少在面向缝隙的一侧由磁性材料构成。电磁线圈15产生的磁通量并不跨过专门的磁路的间隙，而是绕行并流过柱塞9，该磁通量在沿着轴的方向上驱动柱塞9。
如上所述，柱塞9抵接于离合部件71的凸部77，因此通过电磁线圈15的励磁，驱动器11能够操作离合部件71而连结离合器7。一旦离合器7连结，则离合部件71必然与差动器壳3一同旋转，所以右侧面齿轮53也能够相对于差动器壳3相对地旋转，其结果，限制侧面齿轮53、55间的差动。此时，差动器装置1成为被锁定的状态。
结合图1并参照图3，为了辅助将离合部件71朝向右侧面齿轮53按压的轴力，凸部77的侧面77S也可以分别相对于周向倾斜。另外，贯通孔33的侧面也可以与凸部77的侧面77S对应地分别相对于周向倾斜。彼此抵接的这些侧面起到将差动器壳3的扭矩的一部分变换成轴力的凸轮的功能，从而将离合部件71朝向右侧面齿轮53按压。因此，即使驱动器11的输出比较小，也能够以充分的按压力来维持离合器7的连结。
接下来，对离合齿73、75更详细地进行说明。
结合图1、2并参照图4，在离合部件71(第二离合部件)中，与右侧面齿轮53相向的面与离合部件71的轴正交。在该面中，在周向上等间隔地形成有多个槽，各槽是用于将右侧面齿轮(第一离合部件)53的第一离合齿73的分别容纳的构造。槽的形成可以通过利用机械加工而得到的的切槽，也可以通过其它合适的方法而获得。
在邻接的槽之间，从各槽的底面(齿根)75B在轴向上突出的部分构成多个第二离合齿75。比第二离合齿75靠外的外周侧未被进行切槽而留下，形成一个外周壁79。外周壁79将第二离合齿75的各外周端彼此连结，从而加固第二离合齿75。第二离合齿75的齿尖面75T和外周壁79可以存在高度差，也能够如图4所示地使其在同一面。
各第二离合齿75朝向轴心前端变细，且沿着绕轴心的圆周面的内方的端部75E结束。夹着端部75E的一对侧面75S的各自的大部分为平坦面。该平坦面平行于合适的平面L，平面L为例如平行于轴心的平面或通过轴心的辐射面。在离合齿73、75卡合时，一对侧面75S的某个与第一离合齿73抵接，从而限制右侧面齿轮(第一离合部件)53的旋转。
各侧面75S除了具备平坦面的部分，在平坦面和端部75E之间具备相对于平坦面具有倾斜的冕状面75C。倾斜是使第二离合齿75朝向端部75E前端变细的朝向，虽然必然超过0，但是，若过大，则很可能平坦面的负载变得过的。因此，倾斜为例如1/2至1/10000、或者1/100至1/10000。另外，冕状面75C可以不平坦，也可以是与平坦面连续然后从平坦面分离的曲面。
各槽虽然在外周侧通过外周壁79而闭合，但是朝向内周开放。这促进流入齿底75B的润滑油的排出，从而有利于防止离合器7的粘着。
结合图1并参照图5，在右侧面齿轮(第一离合部件)53，与离合部件(第二离合部件)71相向的面与右侧面齿轮53的轴正交。从该面在轴向上后退而成的多个槽在周向上等间隔地形成，各槽是用于将第二离合齿75容纳的构造。该槽也能够通过机械加工或其它合适的方法而形成。
在邻接的槽之间，从各槽的齿底在轴向上突出的部分构成多个第一离合齿73。
各第一离合齿73朝向与轴心相反的方向前端变粗，且沿着绕轴心的圆周面的外方的端部73E终止。夹着端部73E的一对侧面73S的分别的大部分为平坦面。该平坦面平行于合适的平面L，平面L为例如平行于轴心的平面或通过轴心的辐射面。一对侧面73S的某个与第二离合齿75的侧面75S抵接。
各侧面75S也可以具备相对于平坦面具有倾斜的冕状面73C。倾斜为例如1/2至1/10000、或者1/100至1/10000。另外，冕状面73C也可以是与平坦面连续然后从平坦面分离的曲面。
各槽朝向外周开放，即促进润滑油的排出，有利于防止离合器7的粘着。
一对离合部件在径向上彼此存在稍微的游动，因此离合齿彼此不能均匀地抵接，在离合齿的边缘产生大的集中应力。根据本发明者的探讨，游动带来的应力在离合齿的全长不均匀，在离合齿的内端或外端附近尤为显著。在本实施方式中，通过将该部分形成为冕状面，从而缓解应力。冕状面的倾斜非常小，因此也不会在离合齿的中央附近产生过大的应力。在离合部件之间不管怎样错位，都能使在离合齿产生的应力在其全长均匀化。即，该构造有利于延长离合齿73、75的寿命，以及有利于提高对严酷的使用环境的耐久力。
第一离合齿和第二离合齿分别通过周壁进行了加固。这进一步有利于延长离合齿73、75的寿命，以及进一步有利于提高对严酷的使用环境的耐久力。
离合部件是在差动器装置中损坏的可能性比较高的部件，另一方面，一旦将其装入差动器装置中，拆卸就需要费很大的力。实际使用中，多在离合部件损坏时对差动器装置整体进行更换，因此，离合部件的寿命及耐久性决定差动器装置整体的寿命及耐久性。本实施方式通过延长该部件的寿命，提高耐久力，有助于延长差动器装置整体的寿命，提高耐久性。
在上述的说明中列举了锁定差动器装置的例子，但是在其他旋转装置中也能够得到同样的效果。
利用优选的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式。基于上述公开内容，具有本技术领域的常识的人员能够通过对实施方式的修正或变形来实施本发明。
工业上的可利用性
提供耐久性提高了的离合器。

Claims (5)

1.一种离合器，与绕轴旋转的旋转装置组合，上述离合器的特征在于，具备：
具备绕上述轴在周向上排列的多个第一离合齿的第一离合部件；以及
具备绕上述轴在周向上排列且能够与上述第一离合齿卡合的多个第二离合齿的第二离合部件，
其中，多个上述第二离合齿分别具备：相对于上述轴在径向的内方或外方的端部；以及在卡合时任一方与上述第一离合齿抵接的夹着上述端部的一对侧面，
上述一对侧面分别具备：平坦的第一面；以及与上述第一面及上述端部连续且相对于上述第一面具有倾斜的第二平面，
上述第一离合部件和上述第二离合部件中的一方相对于另一方能够在轴向上相对运动。
2.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，
上述倾斜是使上述第二离合齿向上述端部前端变细的朝向。
3.根据权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，
上述第二面是曲面。
4.根据权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，
上述第一面平行于以上述轴为中心的辐射面。
5.根据权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，
周壁在多个上述第二离合齿中将与上述端部相反的一端彼此连结。
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