CN106090051B - 爪式离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种爪式离合器，其中爪面(9，10)的第一圆形轨道的半径(R1)和与该爪面(9，10)啮合的耐压体面(13)的第二轨道的半径(R2)分别在爪面(9，10)的径向最内侧的点(17)处相切，并且爪面(9，10)的该径向最内侧的点(17)布置在具有第一圆形轨道的中心点(M1)和第二圆形轨道的中心点(M2)的共同直线(18)上。

Description

爪式离合器
技术领域
本发明涉及一种爪式离合器，包括：两个轴向上彼此相对布置的离合器元件，该离合器元件具有彼此面对的端面，分别交替地彼此啮合的爪从端面上凸出，爪布置在相应的圆环上并且具有彼此面对的凹进弯曲的爪面，其中爪面的弯曲部分别遵循具有第一半径的第一圆形轨道；以及在离合器元件之间布置的、由弹性材料制成的耐压体装置，其具有环形元件以及径向向外地从环形元件上凸出的耐压体，耐压体分别容纳在第一离合器元件的爪和第二离合器元件的爪之间，并且具有凸出地弯曲的耐压体面，耐压体面在转矩传递期间与爪的爪面啮合，其中耐压体面的弯曲部分别遵循具有第二半径的第二圆形轨道，第二半径小于第一轨道的第一半径。
背景技术
开头所述类型的爪式离合器在现有技术中以不同的设计方案公开。其用于在彼此对齐的轴之间传递转矩，例如像在马达轴和变速箱轴之间。在运行期间两个离合器元件相对彼此相应于施加的转矩和耐压体环的弹性材料的刚性旋转。在此，离合器元件的每个爪都执行旋转运动，其中凹进弯曲的爪面的径向上较外侧布置的点与凹进弯曲的爪面的径向较内侧的点相比在更大的圆形轨道上运动进而经过较大的路程。这在其中具有彼此相应的拱起结构的爪式离合器中导致：每个耐压体的外侧比内侧受到更多的压缩，这导致不均匀的压力分布，其中径向外部产生较高的边缘挤压力。相应地，耐压体在爪式离合器的运行期间被径向向内挤压，这经常导致耐压体装置的巨大的变形，其中尤其涉及耐压体环。
为了阻止耐压体装置的这种类型的变形，一方面已知的是对爪式离合器的最大可靠转矩进行限制。通过这种方式阻止了不可靠的高径向向内指向的力作用在耐压体上，由此能够有效地对耐压体环的环形元件的变形起到反作用。然而最大可靠转矩在此多数被设定得非常低，这在许多情况中并不是所希望的。另一方面已知的是，通过环形盘代替耐压体装置的环形元件，从而给予耐压体装置更高的刚性。在耐压体装置的这种类型的设计方案中，然而轴不再能伸入到离合器中，这表现出结构上的限制。另外的措施在于，这样地选择爪面和耐压体面的弯曲部，即两个弯曲部遵循各一个圆形轨道，其中耐压体面的弯曲部的圆形轨道的半径小于爪面的半径。这导致，即在耐压体面和对应的爪面之间的接触面的尺寸取决于由爪式离合器传递的转矩发生变化。相应地，在耐压体上作用的边缘挤压力能够通过参考爪式离合器的待传递的额定转矩合适地选择爪面和耐压体面的弯曲半径来这样调节，即在额定转矩时相对较小的径向向内指向的力作用在环形元件上。然而该措施的问题在于，合适地选择相应的弯曲半径一直伴随着一系列独立的计算和/或尝试，这带来非常高的复杂性和成本。
发明内容
由现有技术出发，本发明的目的在于提出一种具有可替换的构造的开头所述类型的爪式离合器。
为了实现该目的，本发明提出一种开头所述类型的爪式离合器，其特征在于，一个爪面的第一圆形轨道的半径和与该爪面啮合的耐压体面的第二轨道的半径分别在爪面的径向最内侧的点处相切，并且爪面的径向最内侧的点布置在具有第一圆形轨道的中心点和第二圆形轨道的中心点的共同直线上。实验得出，即该特定的几何参数持续地导致在爪式离合器的额定转矩范围中在耐压体装置的各个耐压体上的优化的力分布，其中在耐压体装置的环形元件上径向向内和向外地作用的径向力的大部分彼此抵消，由此避免了在额定转矩范围内的耐压体装置的环形元件的变形。此外，为了设计离合器元件和耐压体布置根据该特定的几何参数不必进行大量的计算和/或实验，因此根据本发明的爪式离合器能够简单和成本低廉地结构化和制造。
根据本发明的一个设计方案，第二圆形轨道的中心点布置在环形元件的径向中线上，尤其是布置在环形元件的径向中线和爪的中心节圆的交叉点中。爪的中心节圆的半径在此被定义为爪内半径和爪外半径之和的一半。通过这样地选择第二圆形轨道的中心点实现了特别良好的结果。
优选的是，相邻耐压体的彼此背离的耐压体面的弯曲部布置在共同的圆形轨道上。相应地，耐压体面能够简单和成本低廉地制造。
有利的是，至少一些耐压体配备有至少一个径向凸出的间隔件，其中每个间隔件都具有支承面，支承面在传递转矩时与离合器元件的端面啮合。在转矩从一个离合器元件传递到另外的离合器元件期间，耐压体环的耐压体这样地变形，即相应的耐压体的端面利用在其上布置的间隔件鼓起，直至间隔件的支承面在超过预定的转矩时与离合器元件的端面的啮合。在进一步提高转矩时，支承面然后向着接触面区域挤压，由此产生附着力，其同样对径向向内地作用到耐压体装置的环形元件上的力产生反作用。
优选的是，每个耐压体都配备有至少一个间隔件。这如下是有利的，即出现的力均匀地分布在耐压体环上。
根据本发明的一个设计方案，相邻的耐压体的间隔件轴向地在相反的方向上突出。该设计方案也有利于均匀的力分布。
有利的是，每个耐压体都配备有至少两个间隔件，这些间隔件在相反的方向上突出。
根据本发明的一个设计方案，爪面是浇注技术制成的面。换句话说，爪面不是机械加工的。这一方面具有优点，即离合器元件的制造伴随着较小的成本。此外，在耐压体与浇注的爪面接触时实现了比与加工的爪面接触时更大的附着力，这对于抵消径向向内作用的力是有利的。
附图说明
本发明的另外的特征和优点根据接下来参考附图对根据本发明的设计方案的爪式离合器的描述变得清晰。图中示出
图1是根据本发明的一个设计方案的爪式离合器的部分装配状态中的透视图；
图2在图1中示出的爪式离合器的离合器元件的侧视图，耐压体环保持在其上，
图3是图2示出的布置的透视部分视图；
图4是在图2中示出的布置的部分区域的前视图；以及
图5是一个图表，其示出了在图1中示出的爪式离合器的运行期间在耐压体面上的压力比。
具体实施方式
在图1至4中示出了根据本发明的一个设计方案的爪式离合器1或者其组件。爪式离合器1用于在两个彼此对齐的轴之间传递转矩，并且包括作为主要组件的两个在符合规定安装的状态中的轴向上彼此相对地布置的离合器元件2，3，其具有彼此对齐的纵向轴线A1，A2，以及在二者之间布置的耐压体装置4。
是铸造体的两个离合器元件2，3具有彼此面对的端面5和6，交替地彼此啮合的爪7和8从该端面上凸出，爪分别布置在彼此相应的圆环上，其中每个离合器元件2，3当前都具有四个爪7，8。在此，离合器元件2和3的分别相邻地布置的爪7和8定义了在其之间的轴向延伸的容纳空间，其由离合器元件2和3的爪7和8的彼此面对的凹进弯曲的端面9和10在周向方向上限定。爪面9和19是浇注的面，其没有被机械加工。
耐压体装置4由弹性材料制成并且包括环形元件11以及八个在径向向外从环形元件11上凸出的耐压体12，其中环形元件11和耐压体12当前一体地设计。耐压体12包括耐压体面13，其凸出地弯曲。每个耐压体12都在其相对的端侧14上配备有轴向凸起的间隔件15，其限定了支承面16，其中相邻的耐压体12的间隔件15分别轴向在相反的方向上凸起。
离合器元件2和3的爪7和8的凹进弯曲的爪面10和11分别具有弯曲部，该弯曲部遵循具有第一半径R1的第一圆形轨道。凸出弯曲的耐压体面具有弯曲部，该弯曲部遵循具有第二半径R2的第二圆形轨道，其中第二圆形轨道的第二半径R2小于第一轨道的第一半径R1。在此爪面9的第一轨道的半径R1和与该爪面9啮合的耐压体面13的第二轨道的半径R2分别在爪面9的径向最内侧的点17处相切。此外，爪面9的径向最内侧的点17布置在具有第一圆形轨道的中心点M1和第二圆形轨道的中心点M2的共同直线18上。第二圆形轨道的中心点M2在此定位在环形元件11的径向中线19上，更确切地说布置在环形元件11的径向中线19和爪8的中心节圆20的交叉点中。中心节圆的半径Rt在此定义为爪内半径Ri和爪外半径Ra之和的一半，也就是说Rt＝0.5(Ra+Ri)。此外，相邻耐压体12的彼此背离的耐压体面13的弯曲部布置在共同的圆形轨道上。
在爪式离合器1的运行期间，在离合器元件2和3之间通过耐压体装置4传递转矩。在较小的转矩时由于爪7，8的爪面9，10以及耐压体面13的之前描述的特定的几何设计方案，保留出了具有径向向外恒定变大的缝隙尺寸的镰刀形的缝隙，耐压体面13在达到额定转矩的大约5％之后完全地抵靠在所对应的爪面9，10上，从而使在相应的耐压体面的径向外部的点A和径向内部的点I之间的绝对压力比A/I跳跃式地上升，参见在图5中的曲线21的与此相应的部段a，其代表了相关于利用根据本发明的爪式离合器1传递的转矩的绝对压力比的走向。随着增大的转矩，该绝对压力比在部段b中以较小的斜率进一步上升，因为在爪面9，10和耐压体面13之间的力径向向外地增大，这通过这样事实来支持，即在浇注技术中制造的爪面9，10和耐压体面13之间存在非常良好的附着摩擦。此外，耐压体12随着增大的转矩这样地变形，即其端面14鼓起，从而使间隔件15的支承面16在产生增大的附着力的情况下向着离合器元件2，3的端面5，6挤压。在达到额定转矩DNenn之后，压力比DNenn然后大约为1，其通过直线22标注。换句话说，在到达额定转矩DNenn时径向向内地和径向向外地作用到环形元件11上的力彼此抵消，从而使环形元件不变形。
曲线23示出了在常规的爪式离合器的增大的转矩时的压力比的曲线。在对比曲线21和23时，爪式离合器1的根据本发明的设计方案的优点相对于常规的爪式离合器是明显的，这绝大部分都归功于爪面和耐压体面的布置和弯曲部的之前描述的特定的几何参数。
尽管本发明在细节上通过优选的实施例进一步被描述和说明，然而本发明并不受公开的实例的限制并且本领域技术人员能够由此推导出其他的变体方案，而不会脱离本发明的保护范围。因此，爪和耐压体的数量时可变化的，从而仅仅称为一个实例。间隔件的数量和位置也是可变的。

Claims (10)

1.一种爪式离合器(1)，包括：两个轴向上彼此相对布置的离合器元件(2，3)，所述离合器元件具有彼此面对的端面(5，6)，分别交替地彼此啮合的爪(7，8)从所述端面上凸出，所述爪布置在相应的圆环上并且具有彼此面对的凹进弯曲的爪面(9，10)，其中所述爪面(9，10)的弯曲部分别遵循具有第一半径(R1)的第一圆形轨道；以及在所述离合器元件(2，3)之间布置的、由弹性材料制成的耐压体装置(4)，所述耐压体装置具有环形元件(11)以及径向向外地从所述环形元件(11)上凸出的耐压体(12)，所述耐压体分别容纳在第一离合器元件(2)的爪和第二离合器元件(3)的爪之间并且具有凸出地弯曲的耐压体面(13)，所述耐压体面在转矩传递期间与所述爪(7，8)的所述爪面(9，10)啮合，其中所述耐压体面(13)的弯曲部分别遵循具有第二半径(R2)的第二圆形轨道，所述第二半径小于所述第一圆形轨道的所述第一半径(R1)，其特征在于，一个爪面(9，10)的所述第一圆形轨道的第一半径(R1)和与该爪面(9，10)啮合的耐压体面(13)的所述第二圆形轨道的第二半径(R2)分别在所述爪面(9，10)的径向最内侧的点(17)处相切，并且所述爪面(9，10)的所述径向最内侧的点(17)布置在具有所述第一圆形轨道的中心点(M1)和所述第二圆形轨道的中心点(M2)的共同直线(18)上。
2.根据权利要求1所述的爪式离合器(1)，其特征在于，所述第二圆形轨道的中心点(M2)布置在所述环形元件(11)的径向中线(19)上。
3.根据权利要求2所述的爪式离合器(1)，其特征在于，所述第二圆形轨道的中心点(M2)布置在所述环形元件(11)的所述径向中线(19)和所述爪(7，8)的中心节圆(20)的交叉点中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的爪式离合器(1)，其特征在于，相邻的耐压体(12)的彼此背离的所述耐压体面(13)的弯曲部布置在共同的圆形轨道上。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的爪式离合器(1)，其特征在于，至少一些所述耐压体(12)配备有至少一个径向凸出的间隔件(15)，其中每个间隔件(15)都具有支承面(16)，所述支承面在传递转矩时与一个离合器元件(2，3)的端面(5，6)啮合。
6.根据权利要求5所述的爪式离合器(1)，其特征在于，每个耐压体(12)都配备有至少一个间隔件(15)。
7.根据权利要求6所述的爪式离合器(1)，其特征在于，相邻的耐压体(12)的所述间隔件(15)轴向上在相反的方向上凸出。
8.根据权利要求6所述的爪式离合器(1)，其特征在于，每个耐压体(12)都配备有至少两个所述间隔件(15)，所述间隔件在相反的方向上凸出。
9.根据权利要求7所述的爪式离合器(1)，其特征在于，每个耐压体(12)都配备有至少两个所述间隔件(15)，所述间隔件在相反的方向上凸出。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的爪式离合器(1)，其特征在于，所述爪面(9，10)是浇注技术制成的面。
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