CN108779821A - 具有离合器坡道单元的离合器组件和控制离合器组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的离合器装置，包括：用于分离传动系的分离离合器（3）；弹簧元件（27），其将分离离合器（3）加载成为闭合位置；滚珠坡道单元（4），用于将分离离合器（3）加载成为断开位置，其中滚珠坡道单元（4）包括具有外部滚珠轨道（20）的外环（15）、具有内部滚珠轨道（21）的内环（17）和多个滚珠（19）；用于致动滚珠坡道单元（4）的驱动单元（5）；其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）以这样的方式构造成坡道形设计：通过驱动单元（5）实现的环（15,17）中的一个的旋转导致环（15,17）之间的轴向运动，导致分离离合器（3）断开；其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）在各种情况下在周向方向上延伸穿过小于120°，并且其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）被以这样的方式构造：在纵向剖面中延伸穿过外部和内部滚珠接触点的作用线（L）与旋转轴线（A）围成角（α），该角（α）大于0°且小于90°。

Description

具有离合器坡道单元的离合器组件和控制离合器组件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于具有多个驱动轴的机动车辆的离合器组件。特别地，离合器组件可用于传动系组件，该传动系组件包括用于永久地驱动第一驱动轴的第一传动系，以及用于可选地驱动第二驱动轴的第二传动系。具有可选择地可连接和可分离的驱动轴的这种驱动概念也被称为“按需”“挂上”或“分离”系统。

背景技术

特别地，在以下驱动概念之间进行差异区分。在具有前置发动机的机动车辆的情况下，前轴被永久地驱动并且后轴被可选地驱动地可连接。而且，存在具有前置发动机的机动车辆，在该情况下，后轴被永久地驱动并且前轴被可选地驱动地可连接。最后，存在具有后置发动机的机动车辆，在该情况下，后轴被永久地驱动，前轴通过挂上式离合器可选地连接。

从WO2015120909A1获知一种用于机动车辆的传动系的离合器组件。离合器组件包括离合器，该离合器可以驱动地连接或分离第一轴和第二轴；制动器，第二轴通过制动器可相对于固定部件被制动，以及操作装置，通过该操作装置可操作离合器和制动器，使得制动器不操作直到离合器至少部分断开。操作装置包括电动机和坡道组件。

DE 10 2005 007 651 A1提出了一种分动箱，其具有用于机动车辆的可控离合器装置，该机动车辆具有可切换的四轮驱动装置。离合器组件可经由电动机和驱动转换器操作。驱动转换器包括主轴螺母组件，该主轴螺母组件将电动机的旋转运动转换成平移运动，以操作离合器装置。电动机构造为异步电动机。

从DE 203 14 141 U1获知一种轴向设置装置，用于操作机动车辆的传动系中的多板式离合器。轴向调节装置包括具有支撑盘的滚珠坡道组件，该支撑盘以轴向、径向和旋转固定的方式固定在壳体中，以及相对于其轴向可移动并且可由电动机旋转地驱动的设置盘。支撑盘和设置盘包括具有可变的深度的周向分布的滚珠凹槽，滚珠接收在每个滚珠凹槽之间。设置盘轴向支撑在多板离合器上，并由保持在滚珠凹槽中的滚珠轴向和径向支撑。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有滚珠坡道单元的离合器组件，该滚珠坡道单元包括紧凑的构造，允许可选地可驱动的驱动轴的可靠切换并且在用于操作和保持切换位置的能量需求优选地低的情况下，其可以有效地操作。目的还在于提出一种控制这种离合器组件的有效方法。此外，目的是提出一种具有这种离合器组件的传动系组件，该离合器组件允许传动系部分被停止。

一种解决方案是一种用于机动车辆的传动系的离合器组件，包括：用于分离传动系的分离离合器，其中，分离离合器至少包括第一离合器部件和第二离合器部件；弹簧元件，其将分离离合器加载成为闭合位置，在闭合位置，扭矩能在第一离合器部件和第二离合器部件之间传递；用于将分离离合器加载成为断开位置的滚珠坡道单元，其中滚珠坡道单元包括具有多个周向分布的外部滚珠轨道的外环，具有多个周向分布的内部滚珠轨道的内环和各自设置在外部滚珠轨道和内部滚珠轨道之间的多个滚珠；用于操作滚珠坡道单元的驱动单元，其中，驱动单元构造成围绕旋转轴线旋转地驱动外环和内环中的一个；其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道构造成坡道形，使得通过由驱动单元旋转地驱动可旋转驱动的环，实现外环和内环之间的相对轴向运动，使得分离离合器被断开；其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道在周向方向上延伸穿过小于120°，并且其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道被构造使得在纵向剖面中延伸穿过外部滚珠接触点和内部滚珠接触点的力线与旋转轴线围成大于0°并小于90°的角。

创造性的滚珠坡道单元的优点在于，外环和内环经由滚珠在轴向和径向方向上相对于彼此支撑。这意味着，当驱动单元操作时，滚珠将轴向力以及特别是当驱动单元操作时在两个环之间有效的径向力从轴向支撑的环传递到轴向可移动的环。由于相应地延伸通过滚珠接触区域的力线与旋转轴线围成锐角（在纵向剖面中观看的情况下），所以实现了角接触轴承型组件。这导致外环相对于内环的特别有效的径向支撑状态。因此，与滚珠轨道的轴向梯度一起实现滚珠坡道单元的双重功能，即旋转平移转换器和径向轴承的功能。

根据优选实施例，外部滚珠轨道和内部滚珠轨道被设置使得至少部分地轴向重叠。特别地，提出外部滚珠轨道包括比内部滚珠轨道更大的平均直径。以这种方式，内环能够轴向延伸到外环中，其中径向相对的外环滚珠轨道和内环滚珠轨道至少部分地轴向重叠。根据一个具体实施例，提出外环滚珠轨道的最小内径大于内环滚珠轨道的最大外径。因此，可以提出外环包括比内环更大的直径。两个环中的至少一个可以是套筒形的。外环和内环的轴向长度取决于离合器的行程要求，并且特别地可以小于滚珠的滚珠直径的三倍，优选小于滚珠的滚珠直径的两倍。以这种方式实现了轴向紧凑的设计。

外环支撑表面和内环支撑表面形成在其每个中引导滚珠的相应的一对轨道或一对支撑表面，其中外环和内环的滚珠轨道相对于彼此轴向和径向支撑。滚珠接触点意指滚珠与外部支撑表面接触并且相应地与内部支撑表面面接触的区域。对于如果在纵向剖面中观察接触区域是线性而言，例如因为滚珠在滚珠的周向部分上与相应的支撑表面接触，则纵向剖面中的滚珠接触点指的是接触区域的中心接触区域。

当沿着外部和内部滚珠轨道滚动时，滚珠相应地限定外部接触曲线和内部接触曲线，其中外部和内部滚珠轨道被构造使得外部和内部接触曲线具有相等的长度。以这种方式，以有利的方式实现，当在一个环相对于另一个环相对旋转时滚珠在相应轨道中的其相应的接触曲线上滚动时，同时达到内部轨道和外部轨道中的梯度变化的位置。在几何形状方面，这意味着内部轨道和外部轨道的旋转角度的条件是根据行星驱动器与滚珠半径、外部轨道的接触半径和内部轨道的接触半径的相应参数的转换来计算的。对于在纵向剖面中的滚珠包括与相应的支撑表面的平面接触区域而言，相应地形成宽的接触曲线。

至少一组外部滚珠轨道和内部滚珠轨道，即外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道包括轴向梯度部件。 通过“轴向梯度”意指滚珠轨道的至少局部部分相应地围成不等于零的梯度角，其中径向平面垂直于旋转轴线延伸。由于轴向梯度，当一个环相对于另一个环旋转时，产生一个环相对于另一个环的相对轴向运动。

根据一个可能的实施例，外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道可以包括凹槽，在每个凹槽中引导滚珠。替代地或附加地，外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道还可包括周向延伸的腹板，该腹板形成滚珠的侧向接触表面。不用说，所述实施例的组合也是可能的，即其中一个环包括凹槽，而另一个环包括周向延伸的腹板。

在优选实施例中，外环和/或内环设置有至少三个坡道形周向分布的滚珠轨道，在每个滚珠轨道上轴向和径向地支撑滚珠。这导致外环和内环之间的良好人相对引导条件。至少三个滚珠轨道围绕旋转轴线沿小于120°延伸。然而，也可以提供三个以上的滚珠轨道，诸如四个、五个或更多个。随着滚珠的数量增加，并且因此滚珠轨道的数量增加，单个表面负载减小。单个滚珠轨道的周向延伸也缩短了。

驱动单元被构造用于旋转地驱动两个环中的一个，使得一个环相对于两个环中的另一个旋转。关于两个环的哪一个，外环或内环由驱动单元驱动的分配是可自由选择的，并且可以分别根据技术要求和空间条件来构造。关于轴向支撑的两个环的分配也是可自由选择的，即外环被轴向支撑并且内环是轴向可移动的，或者反之亦然。总的来说，存在以下可能性：外环旋转地可驱动并被轴向支撑，并且内环旋转固定并轴向可移动；外环被保持以使被旋转固定和被轴向支撑，并且内环旋转地可驱动并轴向可移动；外环旋转地可驱动并且轴向可移动，并且内环被旋转固定并且轴向可移动；以及外环被保持以旋转固定并且轴向可移动，并且内环旋转地可驱动并且被轴向支撑。根据一个具体实施例，提出外环被轴向支撑在固定部件上并且由驱动单元旋转地可驱动，并且内环相对于外环轴向可移动并且以相对于固定部件旋转固定的方式保持。固定部件可以例如是驱动单元的壳体，特别是离合器组件或驱动器组件的壳体。

根据一个可能的实施例，至少一个环，即外环和/或内环被构造使得在轴向方向上没有底切。轴向无底切的轮廓意味着通过使用成形过程（例如压制、冲压或烧结过程）可以容易且成本有效地制造相应的环。

根据优选实施例，外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道被构造使得限定端部位置，在端部位置外环和内环轴向接近彼此，即移入彼此内，并且限定第二端部位置，在第二端部位置外环和内环被设置使得彼此进一步分开，即移出彼此。两个端部位置中的至少一个，即第一端部位置和/或第二端部位置可以通过适当地构造外部和/或内部支撑表面的滚珠轨道轮廓，例如通过其中相关联的滚珠呈现限定位置的接合轮廓来实现。

在通过操作驱动单元而到达的区域中，外部滚珠轨道和内部滚珠轨道的轮廓可包括上升的偏摆部。上升的偏摆部（有限的升高）允许环相对于彼此进一步旋转超过端部位置，使得驱动单元的整个旋转质量在摆动穿过端部位置时是弹簧悬置的。

特别地，外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道可以被构造使得在第一端部位置和第二端部位置之间沿着相对旋转路径设置有中间接合位置。该接合位置使得两个环可以相对于彼此以限定的距离保持，该距离设置在完全移入位置和完全移出位置之间。特别的，这适用于驱动单元停用时的情况。在优选实施例中，外部滚珠轨道和/或内部滚珠轨道包括具有第一梯度的第一部分和具有第二梯度的第二部分，其中特别提出在第一部分和第二部分之间形成限定接合位置的台阶式中间部分。原则上，第一部分和第二部分的梯度是可自由选择的，并且可以根据技术要求进行构造。特别地，第一部分的梯度可以小于、大于或等于第二部分的梯度。第一部分和第二部分中的至少一个，即第一部分和/或第二部分，也可以包括围绕周向的可变梯度。

根据一个可能的实施例，保持架可以设置有周向分布的开口，滚珠保持在该开口中。保持架壁区域被优选地构造使得防止滚珠脱落。为此，开口的轴向相对的壁区域可各自包括径向延伸的突起。保持架可以在轴向方向上无底切，这意味着保持架可以在两件式工具中在一个单一压制过程中制造，其中工具部件与保持架的轮廓一致地无底切。

根据可能的实施例，动力传递装置包括驱动部件，为了扭矩传递的目的，该驱动部件与旋转地可驱动的环上的外齿啮合接合。旋转地可驱动的环可以是外环或内环。驱动部件的旋转轴线可以特别平行于可驱动的环的旋转轴线设置。动力传递装置的驱动部件可以例如是小齿轮、齿轮、摩擦辊、齿条、齿形带、V形带或平带。由于通过驱动部件传递动力，因此径向力作用在可驱动的环上。在从动环是外环的情况下，所述径向力 - 由于两个环彼此设置在内部中 - 可以以有利的方式径向支撑在内环上。

提供至少一个弹簧元件，其与由驱动部件产生的轴向运动方向相反地起作用。就此而言，弹簧元件也可称为复位弹簧。弹簧元件的第一端部可轴向支撑在第二离合器部件上。弹簧元件的第二端部可轴向支撑在驱动轴上，第二离合器部件以旋转固定且轴向可移动的方式连接到该驱动轴。驱动轴可以可旋转地和轴向地支撑在固定壳体中。至少一个弹簧元件可以例如以螺旋弹簧的形式提供，并且应当理解，也可以使用用于存储势能的任何其他弹簧装置，例如至少一个波形弹簧或板簧。

由驱动单元引入到从动环中的扭矩使得滚珠坡道单元克服存储势能的弹簧元件的力而移动分开。换句话说，当驱动单元操作时，轴向可移动的环向第一轴向方向移动，而弹簧装置将轴向可移动的环向相反的第二轴向方向加载。

根据可能的实施例，可以提供一个或多个预张紧弹簧，其在与弹簧元件相同的方向上起作用。 至少一个预张紧弹簧被设置使得外环和内环相对于彼此预张紧，使得滚珠始终被与外部滚珠轨道和内部滚珠轨道表面接触地保持，以实现滚动运动。 因此，即使没有经由滚珠支撑复位弹簧的弹簧力，但是例如经由形状锁合离合器的接触齿，滚珠的位置也始终被限定。至少一个预张紧弹簧可以具有任何构造，例如它可以是金属丝弹簧、金属片弹簧、螺旋弹簧、板簧和/或具有弹性钩环的弹簧盘。

根据第一种构造，离合器可以形状锁合离合器的形式提供。这涉及其中通过至少两个离合器部件的形状锁合接合实现扭矩传递的离合器。这意味着，为了传递扭矩，第一离合器部件和第二离合器部件可以通过相互接合的形状锁合元件形状锁合地彼此联接。形状锁合离合器的示例是爪式离合器、滑动套筒离合器或齿形离合器。通过闭合离合器，确保连接到第一离合器部件的输入部件和连接到第二离合器部件的输出部件共同旋转，而在断开状态下，它们可相对于彼此自由旋转。

根据第二种构造，离合器可以以摩擦离合器的形式提供，为了传递扭矩，该摩擦离合器包括在第一和第二离合器部件之间起作用的至少一对摩擦表面。作为摩擦离合器的示例，特别是被命名为多板摩擦离合器，其包括以旋转固定且轴向可移动的方式连接到第一离合器部件的第一摩擦板和以旋转固定和轴向可移动的方式连接到第二离合器部件的第二摩擦板。通过轴向加载由第一和第二摩擦板形成的板组件，调节两个离合器部件之间的旋转运动。摩擦离合器可使得可传递的扭矩可以根据现有要求可变地设置，因为还可以设置两个离合器部件共同旋转的闭合位置和两个离合器部件相对于彼此自由旋转的断开位置之间的任何即时位置。

适用于两种构造的是离合器通常在闭合状态下被加载并且离合器由于外部操作而断开。就此而言，离合器也可以称为分离离合器。此外，提出滚珠坡道组件的轴向可移动的环与离合器有效连接，使得当驱动单元操作时离合器断开。根据可能的实施例，第一离合器部件可以被支撑在壳体中以便可绕旋转轴线旋转，第二离合器部件是轴向可移动的，其中轴向可移动的环由复位弹簧在第一方向上加载，在第一方向，第一离合器部件和第二离合器部件彼此接合以传递扭矩；并且其中，在驱动单元操作后，轴向可移动的环在第二方向上被轴向加载，在第二方向，第一离合器部件和第二离合器部件脱离。

根据另一实施例，可以提供制动单元，用于制动连接到第一或第二离合器部件的传动系部分。制动单元优选地通过滚珠坡道组件操作，特别是相应地通过外环和内环的第二梯度部分操作。制动单元可包括牢固地连接到可移动离合器部件的制动部件和连接到第二制动部件的第二制动部件。两个制动部件通过移动分开滚珠坡道单元而形成摩擦接触，并且可选地，一个或多个摩擦板可设置在制动部件之间。由于制动部件之间的摩擦接触，轴向可移动的离合器部件被延缓直到其静止。这意味着驱动连接到离合器部件的所有传动系部件静止。

控制离合器组件的创造性方法可包括以下步骤：通过将驱动单元操作到第一操作方向来断开形状锁合离合器，其中轴向可移动的环至少移动到中间接合位置；当通过使轴向可移动的环移动超过中间接合位置远离轴向支撑的环而使第一离合器部件和第二离合器部件脱离时，制动连接到第二离合器部件的驱动轴；停用驱动单元，其中轴向可移动的环被保持在相对于轴向支撑的环一定距离的中间接合位置，使得形状锁合离合器保持断开；通过将驱动单元操作到相反的第二操作方向来闭合形状锁合离合器，其中轴向可移动的环移出中间接合位置并且通过复位弹簧朝向轴向支撑的环加载。

所描述的具有滚珠坡道单元的离合器组件在操作时仅产生低摩擦力并且包括低迟滞。结果，离合器组件非常容易通过相对小型电动机控制，该电动机仅需要低驱动扭矩来提供相当的轴向力。仅具有一个单独组的滚动构件的所述紧凑系统可以代替仅仅轴向设置的滚动接触构件的滚珠坡道装置，该滚珠坡道装置与用于径向滚动地支撑电动机的齿轮传动的驱动器的齿力的附加的滚子轴承组合。总之，因此实现了紧凑、结构简单且因此成本有效的构造。

所述离合器组件特别可以用在机动车辆的传动系中，用于在需要时中断至可选择驱动的驱动轴的扭矩传递（“分离”原理）。根据可能的实施例，离合器组件可以集成到动力输出单元（PTU）或分动箱中。特别地，动力输出单元包括输入轴、环形齿轮、与环形齿轮接合的小齿轮和输出轴，其中特别提出离合器组件设置在输入轴和环形齿轮之间的动力路径中。根据这种创造性的动力输出单元，实现了离合器的简单操作的上述优点，同时保持操作和保持力低。应当理解，离合器组件也可以设置在机动车辆的传动系中的另一个位置，例如设置在差速齿轮装置中。

附图说明

下面将参考附图说明优选实施例，其中：

图1以透视分解图示出了第一实施例的创造性的离合器组件。

图2以透视剖视图示出了离合器组件。

图3以纵向剖面示出了闭合位置的根据图1的离合器组件。

图4以纵向剖面示出了断开位置的根据图1的离合器组件。

图5以纵向剖面示出了制动位置的根据图1的离合器组件。

图6以纵向剖面示出了闭合位置的根据图1的离合器组件，具有进一步的细节。

图7以径向视图示出了闭合位置的根据图1的离合器组件。

图8以透视分解图示出了根据图1的离合器组件的滚珠坡道单元。

图9以纵向剖面示出了根据图1的离合器组件的滚珠坡道单元。

图10以纵向剖面示出了根据图8的滚珠坡道单元的外环。

图11以纵向剖面示出了根据图8的滚珠坡道单元的滚珠保持架。

图12以纵向剖面示出了根据图8的滚珠坡道单元的内环。

图13以纵向剖面示出了第二实施例的创造性的离合器组件。

图14以纵向剖面示出了第三实施例的创造性的离合器组件。

具体实施方式

下面将结合地描述图1至图12。它们示出了离合器组件2，其具有离合器3，用于操作离合器3的滚珠坡道单元4和用于操作滚珠坡道单元4的驱动单元5。离合器3包括第一离合器部件6，第二离合器部件7，其设置成使得可绕旋转轴线A相对于彼此旋转，并且其可至少转移到闭合位置和断开位置。

离合器3以力锁合离合器的形式设置，其中在端部表面上的第一离合器部件6包括第一接合轮廓9，在离合器3的闭合位置，第一接合轮廓接合第二离合器部件6的对应的第二接合轮廓10，用于传递扭矩。第一和第二离合器部件6,7的接合轮廓9,10分别以面齿的形式设置。图3示出了处于闭合位置的离合器3，其中第二离合器部件7接近第一离合器部件6，使得离合器部件的接合轮廓彼此接合以用于扭矩传递目的。在图4中，第二离合器部件7向第二轴向方向B2移动并且处于断开位置，在断开位置，两个离合器部件6,7之间的齿啮合被中断。在该位置，第二离合器部件7相对于第一离合器部件6轴向移位，使得离合器部件6,7相对于彼此自由旋转，即扭矩的传递被中断。

第一离合器部件6被构造使得与驱动轴12成一体，驱动轴12包括用于引入扭矩的轴式花键13。第二离合器部件7被构造使得为环形或套筒形并且包括内轴式花键14，内轴式花键14可以通过附接部件接合以传递扭矩。然而，应当理解，第一离合器部件6和第二离合器部件7也可以根据附接部件的技术要求包括不同的构造，并且特别地，它们还可以包括用于传递扭矩的不同的附接装置。

滚珠坡道单元4包括具有多个周向分布的坡道形外部滚珠轨道20的外环15，具有多个周向分布的坡道形内部滚珠轨道21的内环17，滚珠保持架16以及多个滚珠。滚珠19各自设置在由外部滚珠轨道20和内部滚珠轨道21构成的一对轨道中和在其中被引导。外部滚珠轨道20和内部滚珠轨道21基本上沿周向方向延伸并且包括具有轴向梯度部件的至少一部分。由于轴向梯度，当外环相对于内环17旋转时，滚珠19在滚珠轨道20,21中滚动，使得内环17相对于外环15轴向移动。

滚珠19保持在保持架16中，保持架16具有在限定的周向位置的周向分布的开口18。特别是如在图11中可见的，围绕开口18的壁区域被构造使得防止滚珠19脱落。为此目的，开口的轴向相对的壁区域各自包括适于滚珠轮廓的突起，使得滚珠径向和轴向地保持在突起之间。此外，提出了保持架16构造成在轴向方向上没有底切。结果，可以通过简单的成形操作在一个单独的压制过程中制造保持架。

在本实施例中，外环15由止推轴承22相对于固定部件35旋转地和轴向地支撑，特别如在图6中可见的。然而，应当理解，关于哪个环被轴向支撑以及哪个环轴向可移动的不同构造也是可能的，这也适用于哪个环旋转地可驱动以及哪个环被保持以便旋转地固定。

内环17由弹簧装置27在朝向外环15的方向上加载，该方向也可以称为第一方向B1并且其对应于离合器3的闭合位置。弹簧装置27与驱动单元5的轴向设置方向相反地起作用并且就此而言，它们可称为复位弹簧。原则上，弹簧装置27可以具有任何构造，其特别包括提供一个或多个弹簧的可能性。在本实施例中，弹簧装置包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧相对于旋转轴线A同轴地设置。螺旋弹簧的第一端部轴向支撑在驱动轴（未示出）上，该驱动轴经由内花键14以旋转固定的方式连接到第二离合器部件7。螺旋弹簧27的第二端部轴向支撑在第二离合器部件7的支撑部分28上。具体地，第二离合器部件7在背离第一离合器部件的一侧上包括环形腔室29，螺旋弹簧27的第二端部延伸进入到环形腔室29中。

外环15包括内表面25，滚珠轨道20结合到内表面25中。内环17包括外表面26，外表面26包括与外环15的内表面25相对的径向间隙。内环17相对于外环15并且相应地相对于旋转轴线A同轴地设置，并且以轴向可移动的方式被引导。外环15和内环17的相对表面25,26至少部分地在轴向方向上重叠，即内环17至少部分地轴向延伸到外环15中。外部滚珠轨道20包括比内部滚珠轨道21更大的平均直径。外部滚珠轨道20的最小内径大于内部滚珠轨道12的最大外径。

提出外部滚珠轨道20和内部滚珠轨道21在周向方向上延伸穿过小于120°。如特别在图8中可见的，在本实施例中，外环15和内环17各自包含五个滚珠轨道20,21，它们沿周向方向延伸小于90°且大于60°。外部和内部滚珠轨道20,21被构造使得在纵向剖面中延伸穿过外部和内部滚珠接触区域的力线L与旋转轴线A围成角α，该角α大于0°并且小于90°。以这种方式，如果在纵向剖面中观察，滚珠坡道装置4构造成角接触滚珠轴承的类型，使得除了轴向支撑之外，还实现了外环相对于内环的特别好的径向支撑。因此，在传递扭矩期间由驱动单元5引入外环的任何径向力可以得到特别好地支撑。

滚珠道轨20,21各自包括沿周向的可变深度，这特别可以在图8,10和12中见到。特别地，提出外部滚珠轨道20和内部滚珠轨道21被构造成彼此对应，即共同容纳滚珠19的外部滚珠轨道20和相关的内部滚珠轨道21的轮廓至少基本上彼此对应。当滚珠19沿外部和内部滚珠轨道20,21滚动时，滚珠19限定外部和内部接触曲线。为了确保同步到达两个环15,17的端部位置和中间位置，外部和内部滚珠轨道20,21被构造使得外部和内部接触曲线具有相等的长度。外部和内部滚珠轨道20,21被构造使得限定第一端部位置，在第一端部位置，外环15和内环17完全移入彼此并且包括相对于彼此的最短轴向距离，以及限定第二端部位置，在第二端部位置，外环和内环17完全抽离彼此并且包括距离彼此的最大的轴向距离。

从限定第一端部位置的最深点开始，外部和内部滚珠轨道20,21包括具有第一梯度的第一部分31,31'以及具有第二梯度的第二部分32,32'。第二部分31的梯度略小于第一部分31的梯度，其中应当理解，梯度取决于技术要求并且也可以构造为不同的。在第一部分31,31'和第二部分32,32'之间设置中间部分33,33'，其限定了接合位置。在接合位置，即当滚珠19位于相对的中间部分33,33'中时，两个环15,17相对于彼此以限定的轴向距离保持。具有接合中间部分33,33'的所述实施例使得离合器3可以呈现在完全闭合位置和完全断开位置之间的在限定的轴向距离处的中间位置。中间部分33,33'的轮廓被构造使得两个环15,17自持地保持在中间位置，即使驱动单元5被停用并且尽管内环17由弹簧27加载力。

此外，可以看出，在第一端部位置的区域中，即在接近的位置，外部和内部滚珠轨道20,21包括上升的偏摆部34,34'。上升的偏摆部34,34'实现了环15,17相对于彼此的进一步旋转，超过端部位置到有限的程度，使得当其过冲超过端部位置时驱动单元的整个旋转质量是弹簧悬置的。偏摆部34,34'的梯度和周向长度被构造使得即使滚珠进入该区域并且如果两个环15,17再次稍微移离彼此，离合器3仍保持在闭合位置。

设置用于操作滚珠坡道单元4的驱动单元5构造成旋转地驱动两个环15,17中的一个，使得该环相对于两个环17,15中的另一个旋转。具体地，提出在本实施例中，外环15由驱动单元5旋转驱动，而内环17相对于固定壳体部件23以旋转固定和轴向可移位的方式保持。为此目的，内环17包括与壳体部件23的对应的纵向凹槽30接合的多个周向分布的径向突起24，使得内环17以旋转固定但轴向可移动的方式保持在壳体部件23中。

提出驱动单元5包括可控制的驱动源36和用于将力传递到滚珠坡道单元4的力传递装置37，该力由驱动源36产生。驱动源36以电动机的形式设置，特别是以DC电动机的形式设置。电动机是可控制的，为电子控制单元（ECU）（未示出）。

力传递装置37包括驱动部件38，在本实施例中，驱动部件38构造为驱动小齿轮并且与外环15的外齿39啮合接合以传递扭矩。驱动外环15产生相对于以旋转固定方式保持的内环17的相对旋转，使得滚珠19沿着滚珠轨道20,21移动到更深的区域中，其中内环17朝向第二离合器部件7在方向B2上轴向移动。由于从驱动部件38到外环15的动力传递，径向力相应地作用在后者上。由于滚珠坡道单元4的交错设置，可以特别有效地支撑径向力。

如上已提到的，为了断开离合器3，驱动单元5在弹簧27的相反方向上起作用，在接合位置弹簧27将两个离合器部件6,7轴向加载。内环17包括支撑表面40，第二离合器部件7通过接触表面41轴向支撑在支撑表面40上。为此目的，第二离合器部件包括轴环或径向突起47，内环17轴向支撑在该轴环或径向突起47上。从离合器3的闭合位置开始，通过操作驱动单元5使内环17轴向移动远离外环15。因此，内环17加载第二离合器部件，克服离合器弹簧27的预张紧力，远离第一离合器部件6，使得离合器3断开。通过停用驱动单元5和/或通过至少短暂地沿相反方向操作驱动单元5，离开中间位置，离合器3再次闭合。由此，离合器3通过离合器弹簧27闭合，离合器弹簧27再次朝向第一离合器部件6加载第二离合器部件7。

设置多个预张紧弹簧42，其将内环17朝向外环15轴向加载。预张紧弹簧42确保两个环15,17总是相对于彼此略微预张紧，使得滚珠19在滚动运动的情况下总是与外部和内部滚珠轨道20,21接触。特别地，这适用于两个离合器部件6,7在闭合离合器3时处于旋转位置的情况，在该旋转位置两个齿被彼此相对地定位，即如果存在齿在齿上的位置而不是齿隙位置。在所述齿在齿上的位置，离合器仍然是部分断开的。为了在所述离合器位置滚珠坡道单元4也可以通过滚珠的滚动接触有效地操作，预张紧弹簧42在闭合意义上加载滚珠坡道单元。在本实施例中，预张紧弹簧42以螺旋弹簧的形式设置，其定位在壳体部件23的周向分布的孔43中。实际上，相应地设置有三个孔43和三个预张紧弹簧42，它们设置在壳体部件23的周向分布的凹槽30的区域中。同样地，该功能可以由其他类型的弹簧承担，诸如金属丝弹簧、金属片弹簧、板簧、波式弹簧和/或带有弹性钩环的弹簧盘。

除了通过离合器3联接和分离传动系的功能之外，本发明的离合器组件2还包括另一功能，即制动连接到第二离合器部件7的传动系部分。为此，设置具有第一制动部件44和第二制动部件45的制动单元8，第一制动部件44固定到第二离合器，第二制动部件45固定到固定壳体。通过将第二离合器部件7轴向加载远离第一离合器部件6，连接到第二离合器部件7并与其共同旋转的制动部件44被加载抵靠在固定制动部件45上。由于在制动部件44,45之间的摩擦锁合作用，第一制动部件44被延缓直到其停止。因此，驱动地连接到制动部件44的所有传动系部件静止。在本实施例中，两个制动部件44,45之间的摩擦锁合效果是经由中间摩擦盘46间接实现的。摩擦盘包括多个周向分布的突起48，突起48与固定壳体部件23的凹槽30接合，使得摩擦盘46以旋转固定且轴向可移动的方式保持。

第一制动部件44制造成使得与第二离合器部件8成一体，并且特别地构成离合器部件8的环形部分的一部分。特别地，第二制动部件45被制造成使得与壳体23成一体。当制动器8闭合时，离合器3断开，使得驱动地连接到第二离合器部件7的传动系部分与第一离合器部件6分离。在离合器3的闭合状态下，制动器8被释放，使得第二离合器部件7和与其驱动地连接的所有部件可以自由旋转。制动器8由驱动单元5操作。下面，描述各种操作模式。

外环15的每个设置轮廓与内环17的设置轮廓相关联。在驱动单元5的第一端部位置，滚珠19相应地处于设置轮廓以及滚珠轨道20的第一部分31,31'的最深位置，使得两个环15,19轴向彼此接近。在图2、3和6中所示的这种切换状态下，离合器3闭合（处于连接模式）。通过在第一旋转方向R1上相对旋转外环17，滚珠19沿着梯度部分31移动，使得内环17被轴向地加载远离外环15。在该过程中，内环17轴向支撑在其上的第二离合器部件7被加载远离第一离合器部件6，使得离合器3断开。当滚珠19各自到达中间部分33,33'时，实现完全断开状态。该状态在图4中示出。可以见到离合器3和制动器8断开。这种情况也可以称为空转（分离模式）。通过继续使外环15在第一旋转方向R1上旋转超越空转状态，内环17与第二离合器部件7一起以及第一制动部件44被朝向第二制动部件45（B2）加载。这被实现，原因在于滚珠19沿着并在第二梯度部分32,32'中滚动。由此，两个制动部件44,45彼此形成摩擦接触，使得旋转制动部件44与所述驱动连接的部件一起相对于固定壳体23被制动。该制动模式在图5中示出。在此模式中，连接到第二离合器部件7的驱动轴（未示出）静止并且不传递任何扭矩。通过以这种形式构造坡道组件，确保了制动器8不闭合直到离合器3完全断开。

图13示出了第二实施例的创造性的离合器组件2，其大部分对应于根据图1至12的实施例，在此参考对其的描述。相同细节和/或对应于彼此的细节已经被赋予与图1至12中相同的附图标记。为了避免任何重复，特别参考本实施例的不同之处。

在根据图13的本实施例中，外环15以旋转固定的方式保持，而内环17由驱动单元5旋转地可驱动。具体地，提出将外环17固定在固定壳体部件35中，即以旋转固定、轴向固定和径向固定的方式。通过将外环15压在壳体部件35的对应凹槽中可以实现固定。内环17通过滑动轴承可旋转地支撑在第二离合器部件7上。内环17在其外周向表面上包括接合驱动小齿轮38的齿部分39。通过操作驱动源36，内环17相对于外环15旋转，使得离合器3断开。离合器组件2的本实施例以制动模式示出，即示出了离合器3完全断开并且第二离合器部件7被制动。另外，关于构造和功能模式，本实施例对应于根据图1至12的那些方面，因此，为了避免任何重复，参考上面的描述。

图14示出了第三实施例的创造性的离合器组件2，其大部分对应于根据图1至12的实施例，在此参考对其的描述。相同细节和/或对应于彼此的细节已经被赋予与图1至12中相同的附图标记。为了避免任何重复，特别参考本实施例的不同之处。

根据图14的本实施例的不同之处在于离合器3的构造，在本实施例中，离合器3示出为齿形离合器。为此，第一离合器部件6包括外齿9，外齿9可以接合第二离合器部件7的对应内齿10。另外，关于构造和功能，本实施例对应于根据图1至12的那些方面，因此，为了避免任何重复，参考上面的描述。

参考标记列表

2离合器组件

3离合器

4滚珠坡道单元

5驱动单元

6第一离合器部件

7第二离合器部件

8制动单元

9接合轮廓

10接合轮廓

11

12驱动轴

13轴式花键

14轴式花键

15外环

16保持架

17内环

18开口

19滚珠

20滚珠轨道

21滚珠轨道

22止推轴承

23固定壳体部件

24突起

25内表面

26外表面

27弹簧装置

28支撑部分

29环形腔室

30凹槽

31第一部分

32第二部分

33中间部分

34偏摆部

35固定部件

36驱动源

37力传递装置

38输出部件

39外齿

40支撑表面

41接触表面

42预张紧弹簧

43孔

44第一制动部件

45第二制动部件

46摩擦盘

47轴环

48突起

A旋转轴线

B轴向方向

L力线

R旋转方向

α角。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的传动系的离合器组件，包括：

用于分离传动系的分离离合器（3），其中分离离合器（3）至少包括第一离合器部件（6）和第二离合器部件（7）；

弹簧元件（27），其将分离离合器（3）加载成为闭合位置，在所述闭合位置，能将扭矩在第一离合器部件（6）和第二离合器部件（7）之间传递；

用于将分离离合器（3）加载成为断开位置的滚珠坡道单元（4），其中滚珠坡道单元（4）包括具有多个周向分布的外部滚珠轨道（20）的外环（15），具有多个周向分布的内部滚珠轨道（21）的内环（17），以及各自设置在外部滚珠轨道（20）和内部滚珠轨道（21）之间的多个滚珠（19）；

用于操作滚珠坡道单元（4）的驱动单元（5），其中驱动单元（5）构造成围绕旋转轴线（A）旋转地驱动外环（15）和内环（17）中的一个；其中外部滚珠轨道（20）和内部滚珠轨道构造成坡道状，使得通过驱动单元（5）旋转地驱动可旋转驱动的环实现外环（15）和内环（17）之间的相对轴向运动，使得分离离合器（3）断开；

其中外部滚珠轨道（20）和内部滚珠轨道（21）在周向方向上延伸穿过小于120°，并且其中外部滚珠轨道（20）和内部滚珠轨道（21）被构造使得在纵向剖面中延伸穿过外部滚珠接触区域和内部滚珠接触区域的力线（L）与旋转轴线（A）围成大于0°且小于90°的角（α）。

2.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述外部滚珠轨道（20）和内部滚珠轨道（21）被构造使得由力线（L）和旋转轴线（A）围成的角（α）大于20°且小于70°。

3.根据权利要求1或2所述的离合器组件，其特征在于，所述内环（17）被构造成套筒状并延伸到外环（15）中，使得内环（17）和外环（15）至少部分地轴向重叠。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述外部滚珠轨道（20）和/或内部滚珠轨道（21）被构造使得限定第一端部位置，在第一端部位置，外环（15）和内环（17）轴向地彼此接近，其中分离离合器（3）处于闭合位置，

并且限定第二端部位置，在第二端部位置，外环（15）和内环（17）被设置使得彼此远离，其中分离离合器（3）处于断开位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述外部滚珠轨道（20）和/或内部滚珠轨道（21）被构造使得沿着相对旋转路径在第一端部位置和第二端部位置之间设置接合位置，使得在接合位置，当驱动单元（5）停用时，外环（15）和内环（17）彼此保持限定的轴向距离。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述外部滚珠轨道（20）和/或内部滚珠轨道（21）包括具有第一梯度的第一部分（31,31'）和具有第二梯度的第二部分（32,32'），其中特别提出，在第一部分（31,31'）和第二部分（32,32'）之间形成限定接合位置的加深的中间部分（33,33'）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述外环（15）和内环（17）中的至少一个构造成在轴向方向上没有底切。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的离合器组件，其特征在于，设置有具有周向开口（18）的保持架（16），滚珠（19）被保持在所述开口中，其中围绕开口（18）的保持架（16）的壁区域被构造使得防止滚珠（19）脱落。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述滚珠（19）在沿着外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）滚动时各自限定外部接触线和内部接触线，其中外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）被构造使得外部接触线和内部接触线具有相等的长度。

10.根据权利要求1和9中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述外环（15）轴向支撑在固定部件（25）上并且能由驱动单元（5）旋转驱动，并且

内环（17）能相对于外环（15）轴向运动，并相对于壳体（23）以旋转固定的方式保持。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述驱动单元（5）包括可控驱动源（36）和用于将驱动源（36）产生的力传递到滚珠坡道单元（4）的力传递装置（37），

其中力传递装置（37）包括驱动部件（38），所述驱动部件（38）啮合地接合外环（15）上的外齿（39）以传递扭矩。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述弹簧（27）被安装和构造使得其与由驱动单元（5）产生的轴向运动方向（B2）相反地起作用并将分离离合器（3）加载成为闭合位置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的离合器组件，其特征在于，设置至少一个预张紧弹簧（42），其在与弹簧（27）相同的方向（B1）上起作用，并且使外环（15）和内环（17）相对于彼此预张紧，使得为了实现滚动运动，滚珠（19）始终保持与外部滚珠轨道和内部滚珠轨道（20,21）接触。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的离合器组件，其特征在于，设置了制动装置（8），用于制动第一离合器部件和第二离合器部件（6,7）中的一个，其中制动装置（8）能通过驱动单元（5）经由滚珠坡道组件（4）操作。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的离合器组件，其特征在于，所述分离离合器（3）构造为形状锁合离合器，其中，在闭合位置，第一离合器部件（6）和第二离合器部件（7）以力配合方式彼此接合，并且在断开位置彼此分离，使得第一离合器部件（6）和第二离合器部件（7）能相对于彼此自由旋转；

其中，滚珠坡道单元（4）有效地连接到第一离合器部件和第二离合器部件（6,7）中的一个，使得当操作滚珠坡道单元时，通过驱动单元（5）将第一离合器部件和第二离合器部件（6,7）彼此移开。

16.控制根据权利要求1至15中任一项所述的离合器组件（2）的方法，其中，外环和内环（15,17）中的一个轴向支撑在固定部件（23,35）上，并且外环和内环（17,15）中的另一个能通过操作驱动单元（5）而轴向运动，包括步骤：

通过在第一操作方向（R1）上操作驱动单元（5）来断开分离离合器（3），其中轴向可移动的环（15,17）至少移动到接合位置；

当第一离合器部件（6）和第二离合器部件（7）通过将轴向可移动的环（15,17）移动超过接合位置远离轴向支撑的环（17,15）而彼此分离时，制动连接到第二离合器部件（7）的驱动轴，使得第二离合器部件（7）至少间接地与固定部件形成接触；

停用驱动单元（5），其中轴向可移动的环（15,17）保持在接合位置、与轴向支撑的环（17,15）相距一定距离，使得分离离合器（3）保持断开；

通过在相反的第二操作方向（R2）上操作驱动单元（5）来闭合分离离合器（3），其中轴向可移动的环（15,17）移出中间接合位置并由弹簧（27）朝向轴向支撑的环（17,15）加载。