CN107208704A - 爪式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爪式离合器，该爪式离合器包括第一驱动轴(160)和第二驱动轴(170)，所述驱动轴能通过双花键连接器(150)彼此连接。所述双花键连接器能够沿所述第一驱动轴(160)和第二驱动轴(160)的纵向轴线移动，并设置有与所述第一驱动轴的外花键配合的内花键。所述双花键连接器还设置有在轴向移动时能与所述第二驱动轴的内花键连接或断开的外花键。所述双花键连接器的外花键和/或所述第二驱动轴的内花键中的任何一个或两者设置有用于允许所述内花键和所述外花键部分连接的装置。

Description

爪式离合器

技术领域

本发明涉及一种包括第一驱动轴和第二驱动轴的爪式离合器，所述驱动轴可通过双花键(dual spline)连接器彼此连接，所述双花键连接器可沿所述第一驱动轴和第二驱动轴的纵向轴线移动。所述双花键连接器设置有与所述第一驱动轴的外花键配合的内花键，所述双花键连接器还设置有在轴向移动时可与所述第二驱动轴的内花键连接或断开的外花键。

背景技术

离合器用于将驱动源(例如，发动机)与驱动装置(例如，车辆的驱动轴)连接或断开。有两种主要类型的离合器，即摩擦离合器和爪式离合器，所述摩擦离合器允许所述驱动源和所述驱动装置之间的滑动，所述爪式离合器被连接或者断开。大多数爪式离合器设计有通常形式为轴上的花键的某种爪件，该爪件可与另一个轴上的相应结构接合。爪式离合器的一个问题是它们要求驱动源和驱动装置的转速完全相等；否则，爪件可能不会与另一个轴的相应结构接合，因为该爪件将在本应接合的相应结构上“弹起”，而不是正确接合以传递要所要传递的转矩。

爪式离合器的一个常见使用领域是四轮驱动应用，在所述应用中，如果可以在两轮驱动和四轮驱动之间切换，则是有益的。这是通过使发动机与驱动前轮或后轮相接合或分离来执行的。

如果要连接的轴的转速不相等，那么对于接合问题的一个解决方案是为爪式离合器设计“松弛度”(slack)，即增加相应结构的间隙。该解决方案的一个问题是，爪式离合器可能是“有响声的”(clonky)，即在从负转矩到正转矩(反之亦然)的转矩转换期间有转矩传递中断。

在DE102012216988中，其中爪件最大为它们应该配合的开口的一半尺寸的爪式离合器设置有将爪件推到延伸位置的弹簧。如果要连接的轴的转速不同，则连接将由一个爪件进入其应该配合的开口开始，之后相邻的爪件也将进入开口，从而形成无“响声”(clonk)的连接。

然而，根据DE102012216988的解决方案复杂且制造成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种如果待连接的轴的转速不同也可以接合，同时实现无“响声”连接的爪式离合器。

本发明通过提供一种爪式离合器来解决或至少减轻现有技术的问题，其中双花键连接器的外花键和/或第二驱动轴的内花键中的任何一个或两者设置有用于允许所述内花键和外花键部分连接的装置。

在本发明的一个实施例中，用于允许所述内花键和外花键部分连接的所述装置是凹槽，所述凹槽设置在布置成与配合花键接触的花键的端部，其中所述凹槽包括转矩传递表面和底面。

为了实现最佳转矩传递，所述转矩传递表面可以具有与和其接触的花键相对应的形状。

为了在所述内花键和外花键完全接触时不降低爪式离合器的转矩传递能力，所述凹槽可以设置在与沿主方向传递转矩的花键侧面相反的花键侧面上。

为了减少连接/断开爪式离合器必要的行程，所述内花键和外花键都可以分成至少两排。在该实施例中，一个花键排可以比其它花键排更早地连接至其配合花键排。

为实现部分连接，比所述其它花键排更早地连接至其配合花键排的所述花键排的花键具有比所述其它花键排更细的花键。

附图说明

下面参考附图对本发明进行描述，其中：

图1是根据本发明的处于断开状态的爪式离合器的一部分的剖面侧视图；

图2是与图1的视图相同的剖面侧视图，但是其显示爪式离合器处于连接状态；

图3a-3g是示意性俯视图，示出了花键连接顺序的第一实施例，该花键连接是在要连接的轴中的一个轴以比另一个轴转速更高的情况下；

图4a-4h是示意性俯视图，示出了花键连接顺序的第一实施例，该花键连接是在轴的转速分别相反的情况下；

图5a-5g是花键连接顺序的第二实施例的示意图，其中转速差与图3a-3g的转速差相同；以及

图6a-5i是花键连接顺序的第二实施例的示意图，其中轴的转速分别相反，即与图4a-4h的速度差相同。

具体实施方式

参照图1和图2，以剖视图示出了爪式离合器的连接/断开装置100。连接/断开装置100包括控制单元110，其可操作为围绕中心轴线130旋转偏心设置的控制销120。控制销进一步连接至双花键连接器150的周向轨道140，该双花键连接器150纵向可滑动地安装在中心花键驱动轴160上。双花键连接器150的内表面设置有与花键驱动轴160的花键配合的内花键，使得双花键连接器始终与花键驱动轴同步旋转，但是如上所述，它可以在纵向方向上滑动，即沿着花键驱动轴的长度轴线滑动。

此外，双花键连接器可与第二驱动轴170连接。第二驱动轴设置有内花键175，并且双花键连接器150设置有与第二驱动轴170的内花键175配合的外花键155。

在图1中，爪式离合器处于断开状态。这是通过旋转控制单元110以使销120到达其在图1右侧的位置而实现的。由于销120和轨道140之间的协作，双花键连接器将被迫向图1中的右侧移动，远离第二驱动轴170的内花键175。

为了将花键驱动轴和第二驱动轴彼此连接，控制单元被控制为旋转，使得销120(且由此使得双花键连接器150)向左移动。然后，第二驱动轴的内花键175和双花键连接器的外花键将接合，花键驱动轴和第二驱动轴的旋转将相同。

但是，如果花键驱动轴和第二驱动轴的转速存在初始差异，则双花键连接器150的外花键155和第二驱动轴170的内花键175的接合可能是困难的，只是因为可用于连接的时间是内花键和外花键完全对齐的时候。

根据本发明，通过使连接操作过程中首先彼此接触的外花键和/或内花键中的一者或二者的端部不对称来解决该问题。

图3a-3g示出了用于促进内花键175和外花键155之间连接的花键设计的示例性第一实施例。可以看出，外花键具有凹槽157，其允许花键部分接合而不完全对齐。凹槽提供转矩传递表面158和底面159，转矩传递表面158的形状适于提供与内花键175接触的尽可能大的表面积。应当注意，凹槽157优选位于花键的不将力传递至其配合花键的花键侧面上。此外，如果底面158相当平坦，则是优选的。图3a-3g示出了花键155的转速最初就高于内花键175的转速的情况下的连接顺序。

在图3a中，花键完全断开。

在图3b中，控制单元被控制为旋转，使得花键开始接触。可以看出，花键不会彼此锁定，因为它们不对齐。

在图3c中，示出了花键155是如何相对于花键175移动，以使花键175与凹槽157对齐的。

在图3d中，花键之间的连接已经由花键175进入凹槽157而开始。

在图3e中，花键完全对齐，并且花键155在一个方向上被锁定至花键175。花键的转速现在是相同的，并且花键对齐。

在图3f和3g中，花键155和175的对齐允许花键完全接合。

应当注意，凹槽157允许花键的初始接合-如果不存在，则花键之间的对齐时间将太短，花键不能正确地接合。

在图4a-4c中，示出了花键155和175的相反转速差的连接顺序，即当花键155的转速较低时。图4a-4c的事件顺序与图3a-3c的事件顺序相同，但是稍有不同：

在图4d中，花键已经对齐，但是代替花键155和花键175之间的接合，在凹槽157和花键175之间将形成接合。该接合将使花键以相同的速度同步旋转，但是由于花键不对齐，连接不会完成，如图3f和3g所示。请注意，在该位置上，优选的是，凹槽的与花键175有转矩传递接触的区域所具有的形状与不和花键175有转矩传递接触的花键155相对应。

然而，迟早，花键之间的转矩传递会发生变化。这在图4e中示出，并且导致与根据图3a-3d的转速差相同的转速差。所得到的完全接合在图4f-4h中显示，与图3e-3g所示的顺序相同。

优选地，该位置被限制为在爪式离合器传递的转矩受限制(例如，在发动机制动而不是发动机驱动的方向上)的情况下使用。

在图5a-5g中，示出了花键排列的另一实施例。不是在首先与其应连接的花键接触的花键的末端中设置凹槽157，而是设置有两排花键180，185和190，195，其中，花键排195执行与图3和图4所示的具有凹槽157的花键末端相同的任务。下面将给出对功能的描述。

首先，花键排190和195以比花键排180和185更高的转速旋转的功能。

在图5a中，爪式离合器完全断开。

在图5b中，控制单元已经开始致动双花键连接器，但是花键排195与花键排185接合，使得花键排之间不会发生旋转连接(比较图3b和4b的情况)。

在图5c中，花键排185的花键已经与花键排195的花键对准，这意味着花键185的端部进入花键195之间的空间是可能的。这在图5d中完成。在图5e中，花键排195的花键的端部与花键185接触，因此迫使花键排185与花键排185同步旋转。这将允许花键排180的花键与花键排190的花键配合(图5f和5g)。

在花键排180，185和190，195各自的转速相反的情况下，连接顺序将等同于联合图4a-4h公开的连接顺序，即需要传送的转矩相反以使花键完全接触。对于第二实施例，这在图6a至6i中示出。

根据本发明，提供了一种爪式离合器，其在爪式离合器的驱动轴存在转速差时允许无“响声”的连接以及爪式离合器的连接。

Claims (9)

1.一种爪式离合器，包括第一驱动轴(160)和第二驱动轴(170)，所述驱动轴能通过双花键连接器(150)彼此连接，所述双花键连接器能够沿所述第一驱动轴(160)和第二驱动轴(160)的纵向轴线移动，并设置有与所述第一驱动轴的外花键配合的内花键，所述双花键连接器还设置有在轴向移动时能与所述第二驱动轴的内花键连接或断开的外花键，其特征在于，所述双花键连接器的外花键和/或所述第二驱动轴的内花键中的任何一个或两者设置有用于允许所述内花键和所述外花键部分连接的装置。

2.根据权利要求1所述的爪式离合器，其中用于允许所述内花键和所述外花键部分连接的所述装置是凹槽，所述凹槽设置在布置成与配合花键接触的花键的端部。

3.根据权利要求2所述的爪式离合器，其中所述凹槽包括转矩传递表面(158)和底面(159)。

4.根据权利要求3所述的爪式离合器，其中所述转矩传递表面(158)具有与和其接触的花键相对应的形状。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的爪式离合器，其中所述凹槽设置在与沿主方向传递转矩的花键侧面相反的花键侧面上。

6.根据权利要求1所述的爪式离合器，其中所述内花键和所述外花键都分成至少两排。

7.根据权利要求6所述的爪式离合器，其中一个花键排将比其它花键排更早地连接至其配合花键排。

8.根据权利要求7所述的爪式离合器，其中比所述其它花键排更早地连接至其配合花键排的所述花键排的花键具有比所述其它花键排更细的花键。

9.根据权利要求8所述的爪式离合器，其中更早地连接至其配合花键排的所述花键排的花键定位成在所述爪式离合器沿主方向传递转矩时将帮助转矩传递。