CN107002774B - 用于识别闭合状态的传感器的爪形离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种爪形离合器(1)，具有两个带有爪或齿(17)的离合元件(5、6)，其中一个离合元件(6)能够运动，以及具有调整设备，该调整设备用于通过所述能运动的离合元件(6)的调整运动来使离合器(1)接合和分离。为了确定爪形离合器(1)是否正常接合，沿能运动的离合元件(6)的运动路径设置传感器(23)，该传感器检测能运动的离合元件(6)进入接合状态中的运动，并且离合元件设有操作轮廓(28)，该操作轮廓在离合器(1)接合时运动经过传感器(23)旁，传感器(23)优选是电磁执行器(23)，该电磁执行器用于在离合器(1)的分离状态下固定能运动的离合元件(6)。

Description

用于识别闭合状态的传感器的爪形离合器

技术领域

本发明涉及一种爪形离合器，具有两个设有爪或齿的离合元件，其中一个能够运动，以及该爪形离合器具有调整设备，其用于通过所述能运动的离合元件的调整运动来接合和分离或者说闭合和打开离合器。

背景技术

爪形离合器通常具有两个能够绕转轴转动的离合元件，该离合元件在其相对置的端侧上具有互补的啮合轮廓或齿部。该啮合轮廓或齿部分别由一排或多排的爪或齿构成，这些爪或齿与相邻的齿通过齿槽分开并且这样彼此配合，使得在离合器接合时，每个离合元件的齿都啮合到相应另一离合元件的齿之间的齿槽中并且在驱动的离合元件与被驱动的离合元件之间建立形锁合的、不可相对转动的连接。这两个离合元件之一通常在转轴的轴向方向上是位置固定的，而调整设备能够使另一离合元件沿转轴的轴向方向来回运动，从而为使离合器接合，使该离合元件与另一离合元件形锁合地啮合；而为了使离合器分离，使该离合元件如此远地与另一离合元件远离，使得进行驱动的离合元件的齿可以在与被驱动的离合元件的齿无接触的情况下在其旁边转过。

但在接合或闭合爪形离合器时会发生两个离合元件的齿成对地对置或碰撞，从而这些齿不进入相应另一离合元件的齿槽中。这结果是，两个离合元件的相对置的齿仅摩擦连接地压向彼此，却不建立形锁合连接并因此不会在两个离合元件之间出现完整的力流。

在机动车的动力传动系中，通常通过同步设备保证爪形离合器的可靠接合或闭合，该同步设备在接合离合器之前使得被驱动的离合元件的转速如此与进行驱动的离合元件的转速匹配，使得这两个转速略微不同。由此在这两个离合元件接近彼此时实现：这两个离合元件的齿缓慢地在彼此旁边转动，并且在进一步接近时进入到相应另一离合元件的齿之间的齿槽中。

但由于同步设备会导致非常大的额外成本，所以要寻找避免该成本的可行方案，同时必须在无同步设备时确保离合器被真正接合或闭合，以及离合元件没有“齿对齿”。

在本申请人的具有可断开的全轮驱动的机动车中，在动力传动中使用无同步设备的爪形离合器来通过爪形离合器的接合接通可接入的轴或通过爪式离合器的分离使可接入的轴被分离。但由于不使用同步设备，在机动车停止时离合元件的齿或者与齿槽、或者与另一离合元件的齿对置，所以在机动车停止时接合离合器一方面可以不供给太多转矩，这是因为这可能会由于两个离合元件仍处于“齿对齿”的状态而导致磨损；另一方面却要提供足够的转矩，以便在“齿对齿”的状态下实现这两个离合元件相对于彼此的转动并且早在开动时就要向两个轴上分配转矩。该折中匹配被视作是不利的。

发明内容

以此出发，本发明的目的是，在机动车的动力传动系中这样改进开头所述类型的爪形离合器、尤其是不设置有同步设备的爪形离合器，使得能够确定爪形离合器的正常的接合。

该任务根据本发明由此实现：沿能运动的离合元件的运动路径设置传感器，该传感器检测离合元件进入到接合状态中的运动。

在本申请人的机动车中，该机动车具有可断开的全轮驱动且在两个轴之间在动力传动系中具有爪形离合器，通过根据本发明的措施，即使在机动车停止时，如果借助于传感器确定了能运动的离合元件已经正常地运动至与另一离合元件形锁合地啮合并且爪形离合器因此处于可靠的接合状态中，则也能够早在开动时就为爪形离合器提供足够的转矩来驱动两个轴或全部车轮。

本发明的一优选实施方案提出，离合元件具有操作轮廓/致动轮廓，该操作轮廓在离合器接合时运动经过传感器旁。在此，通过操作轮廓的运动经过，在传感器中产生信号，该信号能够被分析处理，以便以该方式检测离合元件进入到接合状态中的运动。操作轮廓适合这样布置，使得当爪形离合器未正常闭合，两个离合元件仍处于“齿对齿”状态时，则操作轮廓不运动经过传感器旁。

有利的是，传感器是电磁传感器，该电磁传感器具有线圈和衔铁，其中后者由于操作轮廓运动经过传感器旁而被移动并由此在线圈中感生出可测量的电压。

如果爪形离合器已经设有电磁执行器来在分离状态下固定能运动的离合元件，并且如果执行器具有线圈、衔铁和与衔铁连接的销，则在执行器操作/致动时该销与能运动的离合元件的锁止轮廓啮合(如在本申请人的具有可断开的全轮驱动的机动车的动力传动系中的爪齿离合中的情况那样)，那么根据本发明的一特别优选的实施方案，执行器可以同时作为传感器用于检测能运动的离合元件进入到接合状态中的运动。为此目的，设置在能运动的离合元件上的操作轮廓在离合元件接合时的运动方向上有利地这样位于锁止轮廓之后，使得在离合器接合的情况下，操作轮廓在解锁之后运动经过销时或在销下方运动通过时向销上施加力并由此使衔铁在线圈中移动。通过衔铁的运动在执行器的线圈中感生出电压，该电压能够被分析评估，以便探测离合器的正常的接合。

也就是说，执行器同时也被用作探测器，而销既能够被用作是用于固定离合元件的止动件、也能够被用作是检测离合元件运动的传感元件。由此无需使用除执行器外的单独的传感器。

在离合器分离时销有利地与能运动的离合元件的锁止轮廓啮合，在使用组合式执行器/传感器作为执行器时，由于在线圈上施加电压，销能够与衔铁共同移动，从而该销与锁止轮廓脱离啮合并且释放能运动的离合元件。

在使用组合式执行器/传感器作为传感器时，相反，在离合器接合时在离合元件的运动方向上布置在锁止轮廓后方的操作轮廓当在离合器接合时运动经过销旁时使销并进而使衔铁移动，在此在线圈中感生出电压。

操作轮廓适合在离合元件的运动方向上具有抬升的坡面，该坡面在操作轮廓运动经过执行器/传感器期间向销和衔铁上施加力，从而衔铁在线圈中移动。在此在线圈中感生的电压被输入到具有A/D模块的评估电路中并且产生触发信号，该触发信号表明爪形离合器被正常接合。

本发明优选应用在爪形离合器中，其中调整设备包括弹簧且尤其是压力弹簧，以便使能运动的离合元件为了使离合器接合而运动至与另一离合元件的啮合中，这是因为与仅具有液压或电的调整设备的离合器不同，在这种离合器中不能够或难以能够检查离合器是否被接合或闭合。

附图说明

下面借助附图所示实施例详述本发明。

图1示出在分离状态中的根据本发明的爪形离合器的侧视图的示意性的局部剖视图；

图2示出在接合状态下的爪形离合器的相应视图；

图3示出图1中的局部III的放大视图；

图4示出图2中的局部IV的放大视图；

图5示出电流/时间图表。

具体实施方式

附图中示意性示出的爪形离合器1用于，在具有可断开的全轮驱动的机动车的动力传动系中，使具有对准的转轴4的第一轴2和第二轴3以不可相对转动的方式相互连接用于在全轮驱动中行驶，或在其他情况下彼此分开。轴2例如是进行驱动的轴，轴3是被驱动的轴，其在离合器1接合或闭合时被轴2驱动。

爪形离合器1具有第一离合元件5，其以不可相对转动的方式并且不可沿转轴4的轴向方向移动的方式与第一轴2连接，爪形离合器1还具有能运动的第二离合元件6，其以不可相对转动的方式与第二轴3连接并且能够沿转轴4的轴向方向在轴3上移动。

这两个离合元件5、6通常设计为与轴2、3同轴，并且分别具有起到与轴2或3连接作用的毂部件7或8以及径向靠外的环形的离合器部件9或10。

第一离合元件5的毂部件7以不可相对转动的方式与第一轴2连接。第一轴2为此设有槽11，超出于离合元件5的轴孔的内圆周的键(未示出)伸入到所述槽中。

在第二离合元件6的毂部件8与第二轴3之间存在轴套13，其设有轴向的外齿部12，轴套与第二轴3以不可相对转动的方式连接并且不能够相对于轴3轴向移动。在第二离合元件6的毂部件8的内圆周上的互补的内齿部14与轴套13的外齿部12啮合，由此第二离合元件6能够相对于轴套13并且相对于第二轴3轴向移动。

这两个离合器部件9、10在其相对置的端面上设有互补的齿部15、16。这些齿部15、16分别由多个齿17和齿槽18组成，该齿和齿槽在离合器部件9、10的周向方向上可以实施为交替的以及对称或不对称的。在离合器1接合或闭合时(图2)，齿部15、16形锁合地啮合，其中，第一离合元件的齿17完全伸入到第二离合元件6的齿槽18中，第二离合元件6的齿17完全伸入到第一离合元件5的齿槽18中，并且齿17的两个齿面19、20贴靠在齿槽18的相对置的边界部上。在驱动的轴2上的第一离合元件5的齿17的在转动方向上指向的齿面19和在被驱动的轴3上的第二离合元件6的齿槽18的相对置的边界部通常垂直于转动方向取向，而第一离合元件5的齿17的其他齿面20和第二离合元件6的齿槽18的相对置的边界部则倾斜走向，以便方便齿17接合到齿槽18中。

被例如液压操作或通过主轴驱动操作的调整设备的调整部件(未示出)起到分离或打开爪形离合器1的作用，该调整部件作用在能运动的第二离合元件6上，以便使该离合元件运动到分离位置中，在该分离位置上，两个齿部15、16的齿17的齿顶端部如图1所示彼此间具有小的轴向间距A。

为接合或闭合离合器1，在轴套13和第二离合元件6之间布置以螺旋压力弹簧形式的回位弹簧21，其一方面位置固定地支承在轴套13上、另一方面支承在能移动的离合元件6上。在分离或打开离合器1时通过调整部件使该离合元件6运动远离离合元件5，则弹簧21被张紧。

为了将第二离合元件6固定在分离的或打开的位置上，设有锁止机构22，其具有带有线圈24和衔铁25的电磁执行器/传感器23以及具有销26，该销在衔铁25的延长部中超出于执行器/传感器23并且与衔铁25刚性连接。在执行器运行中，在线圈24上施加电压，以便使衔铁25在线圈24中来回运动并由此使销26移出或移入。在传感器运行中，如果衔铁25由于施加在销26上力而在线圈24内部来回运动，则在线圈24中感生出电压。

与执行器/传感器23相对，第二离合元件6在离合器部件10的外周部上设有锁止轮廓27和操作轮廓28，该轮廓与执行器/传感器23的沿第二离合元件6的运动路径布置的销26共同作用。

如图4中最优示出的，锁止轮廓27主要包括槽29，该槽在其远离第一离合元件5的端部上设有平行于销26的运动方向取向的阶梯30。在离合器1分离或打开时，阶梯30被弹簧21压向之前移出的销26，如图1所示。在该位置上，销26将离合元件6固定在分离状态下并且阻止离合器1接合或闭合。

当在执行器/传感器23的线圈24上施加解锁电压时，该解锁电压使得衔铁25运动远离离合器1，由此销26被移入，在此，该销从锁止轮廓27的槽29运动出来并且释放离合元件6，其然后被弹簧21压向第一离合元件5的方向。

如果在该状态下，离合元件6的齿17与离合元件5的齿槽18对置，或者相反，如图1所示，则离合元件6被弹簧21推动，直至两个离合元件5、6的齿17完全啮合到相应另一离合元件5、6的齿槽18中，如图2所示。由此建立起在这两个离合元件5、6之间的正常的形锁合连接。

操作轮廓28具有朝向第一离合元件5的抬升的坡面31，该坡面在离合元件6的外周部上以离合元件6在离合器1接合时的运动方向上位于阶梯30后方的距离A处为起点。坡面31的坡度例如逐渐变大、然后再减小。距离A相当于在离合器1分离或打开时(图1)两个离合元件5、6的齿17的齿顶的轴向距离，从而只有当两个离合元件5、6的齿部9、10相互啮合时，抬升的坡面31才在轴向方向上在部分移出的销26的下方运动通过。操作轮廓28的长度L相当于齿17的高度。在操作轮廓28向着第一离合元件5的方向在销26下方运动通过的期间，该操作轮廓向销26上施加力，该力使得衔铁25在线圈24内部移动远离爪形离合器1，如图4所示。通过衔铁25的移动，在线圈中感生出电压，这导致电流流动通过线圈24，如图5所示。在线圈24中感生的电压和/或流动通过线圈24的电流被与线圈24连接的评估电路(未示出)测量和分析评估，该评估电路具有A/D模块并且当电压或电流超出规定阈值S时产生触发信号——这表明离合器1的正常闭合。

如果相反第一离合元件5的齿17与第二离合元件6的齿17以“齿对齿”状态相互对置，则第二离合元件6的齿17被弹簧21摩擦连接地压向第一离合元件5的齿17。在此情况下，操作轮廓28不在销26下方运动通过，从而衔铁25在线圈24内不移动并且在线圈24中既不感生出电压、也没有电流流过。因此评估电路不产生触发信号。也就是说，离合器1并没有正常接合或闭合。

Claims (8)

1.一种爪形离合器(1)，具有两个带有爪或齿(17)的离合元件(5、6)，其中一个离合元件(6)能够运动，以及具有调整设备，该调整设备用于通过能运动的离合元件(6)的线性调整运动来使爪形离合器(1)接合和分离，其特征在于，沿能运动的离合元件(6)的运动路径设置传感器(23)，该传感器检测能运动的离合元件(6)进入到接合状态中的运动，能运动的离合元件设有操作轮廓(28)，该操作轮廓在爪形离合器(1)接合时运动经过传感器(23)旁，并且该操作轮廓具有朝向另一离合元件(5)的抬升的坡面(31)，其中，传感器(23)是电磁执行器(23)，该电磁执行器用于在爪形离合器(1)的分离状态下固定能运动的离合元件(6)。

2.根据权利要求1所述的爪形离合器(1)，其特征在于，操作轮廓(28)使衔铁(25)在传感器(23)的线圈(24)中移动并由此在线圈(24)中感生出电压。

3.根据权利要求1所述的爪形离合器(1)，其特征在于，所述执行器/传感器(23)具有销(26)，在爪形离合器(1)分离时，该销能够与能运动的离合元件(6)的锁止轮廓(27)啮合并且能够为了释放能运动的离合元件(6)而与锁止轮廓(27)脱离啮合。

4.根据权利要求3所述的爪形离合器(1)，其特征在于，操作轮廓(28)在能运动的离合元件(6)的当爪形离合器(1)接合时的运动方向上布置在锁止轮廓(27)后方。

5.根据权利要求4所述的爪形离合器(1)，其特征在于，操作轮廓(28)具有距锁止轮廓(27)的轴向距离(A)，该轴向距离相当于在爪形离合器(1)分离状态下的齿(17)的轴向距离(A)。

6.根据权利要求4或5所述的爪形离合器(1)，其特征在于，操作轮廓(28)的轴向长度(L)相当于齿(17)的高度。

7.根据权利要求1或2所述的爪形离合器(1)，其特征在于，设有与传感器(23)连接的、具有A/D模块的评估电路。

8.根据权利要求1或2所述的爪形离合器(1)，其特征在于，调整设备具有压力弹簧(21)，该压力弹簧压向能运动的离合元件(6)使其与另一离合元件(5)啮合以便使爪形离合器(1)接合。