CN110469595A - 同步离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步离合器(10)，其用于将辅助机组与发动机、特别是内燃机可切换地耦合。该离合器包括滑动套筒(12)、从动侧的离合器主体(14)以及同步单元，所述离合器主体具有离合器主体齿，这些离合器主体齿能够与滑动套筒(12)的内齿部啮合。预紧装置(128)在正常状态中将所述离合器压入闭合位置中。执行器可以将所述离合器断开。滑动套筒齿和/或离合器主体齿构造为楔形的。

Description

同步离合器

技术领域

本发明涉及一种同步离合器，其特别是用于将辅助机组与内燃机、特别是将压缩机与内燃机可切换地耦合。

背景技术

用于为载货车中的例如制动系统的压缩空气供应的空气压缩机出于效率原因通常设计为：它们能够借助离合单元符合需要地与内燃机分离。为了安全起见重要的是：离合单元在正常状态中是闭合的(常闭的，英文：“normally-closed”)，以便在故障情况中保证对制动系统的压缩空气供应。

用于断开与这样的空气压缩机的耦合的迄今为止的方案典型地是借助多个弹簧组预紧的常规摩擦离合器，这是因为由此在辅助机组事先已经分离或已经处于停止状态中时能够摩擦锁合地实现转速的同步。然而这些辅助机组通常具有高的转动不均匀性或变化无常的负荷，这可能导致动态负荷过高它们又可能导致摩擦离合器打滑(durchruschen)并且因此可能导致车辆非预期的、因此不稳定的运行状态。

纯形状锁合作业的离合器同样不适合，这是因为它们只在两个离合器侧的停止状态中或者在转速差很小的情况中才能闭合。

发明内容

所以本发明的目的是：实现一种离合器，经由该离合器能够选择地使车辆的辅助机组与驱动装置例如内燃机耦合和断开耦合。

所述目的通过同步离合器得以实现，该同步离合器特别是用于将辅助机组与内燃机可切换地耦合，该同步离合器包括：

滑动套筒，该滑动套筒具有带多个滑动套筒齿的内齿部并且围绕轴线可转动，

从动侧的离合器主体，该离合器主体具有带多个离合器主体齿的外齿部，滑动套筒的内齿部能够与该外齿部啮合，以及

同步单元，该同步单元能够锁定滑动套筒的轴向运动，

其中，离合器主体齿在其接近滑动套筒的轴向齿端上和/或滑动套筒齿中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体毗邻的轴向齿端上分别具有一个唯一的或分别具有多个钝形的(stumpf)凸形端面或者作为可方案具有平坦的端面，

其特征在于：设置有预紧装置以及可切换的执行器，所述预紧装置将离合器压入常闭状态，所述执行器使离合器反向于预紧装置移入断开状态，其中，在周边上直接邻接的滑动套筒齿具有彼此面对的侧壁，这些侧壁在径向视图中观察在轴向上向着远离离合器主体的方向楔形地相对聚拢地延伸，也就是说，在径向视图中向着离合器的断开方向楔形地相对延伸，并且这些侧壁构成楔形地聚拢延伸的间隙，并且在闭合状态中，配置的离合器主体齿沿着周向无间隙地夹紧在所述楔形的间隙中，

和/或

离合器主体齿中的至少一些离合器主体齿具有在径向视图中相应相反的侧壁，这些侧壁在径向视图中观察在轴向上向着滑动套筒齿并且向着其自由端部楔形地聚拢延伸并且在闭合状态中沿着周向无间隙地夹紧在两个沿着周向直接邻接的滑动套筒齿之间的相应配置的间隙中。

本发明是源于其它领域的离合器、即用于控制传动装置的同步设备的巧妙的继续开发。然而本发明规定了这样的同步设备的明显的改造和设计变更。首先经由预紧装置将离合器压入常闭状态中，其次实现可切换的执行器、优选能够逆着预紧装置将离合器断开的活塞-缸单元。然而在迄今的同步设备中齿具有所谓的内凹(Hinterlegung)，也就是说，齿距在前部的齿端之后变得越来越宽，使得滑动套筒的和离合器主体的在耦合状态中并排排列的齿能够反扣，而本发明规定了相反内容。在此，在邻接的滑动套筒齿之间构成楔形延伸的间隙和/或离合器主体齿沿着切换方向楔形延伸，使得滑动套筒和离合器主体在接合状态中在轴向上如下程度相互交织地移动，即，齿相互楔住并且沿着周向不再出现间隙。然后执行器再次断开齿的无间隙耦合。当然，预紧装置施加的力必须大得使得该力明显大于在扭矩传递时由于“楔子”的斜面之故而产生的轴向力。

优选地，所述间隙的楔角与离合器主体齿的楔角相同，因而离合器主体齿全面地贴合在滑动套筒齿的侧壁上。

如在实际中已经证实的那样，齿部的咬合是特别关键的。这个咬合在速度高的情况下得到可靠保证，这是因为根据本发明，离合器主体齿在其接近滑动套筒的轴向齿端上和/或滑动套筒齿中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体毗邻的轴向齿端上分别具有一个唯一的或分别具有多个钝形的凸形端面。“钝形的”意味着：不再使用呈尖角延伸的三角形状或屋顶形状(所谓的“尖锐部”)，如这在现有技术中常用的那样提供所谓的咬合坡度。相应的端面要么是平坦的要么是微微弧形弯曲的。由此能够缩短否则为了具有斜面和尖锐的齿端的咬合几何形状而使用的轴向结构长度。为了即使在没有啮合坡度的情况下同样实现将滑动套筒齿可靠地穿入离合器主体齿之间，在此在实现转速同步之后优选在滑动套筒与离合器主体之间重新建立转速差。滑动套筒齿的端面由此顺着离合器主体齿的端面滑动并且在到达齿槽时由于轴向切换力之故而咬合到离合器主体齿之间。用于控制传动装置的锁紧同步机构(Sperrsynchronisierung)迄今为止通常具有锁定几何结构，其用于在滑动套筒与需切换的从动轮的离合器主体之间产生转速差时锁紧滑动套筒。

优选地，预紧装置通过弹簧、特别是盘形弹簧组构成，该弹簧一端支撑在驱动齿轮上并且另一端支撑在滑动套筒上。

所述执行器例如经由滑动件机械地在居间连接有回转轴承的情况下沿着断开方向与滑动套筒轴向地机械式耦合。

滑动套筒例如能够可轴向滑移地配合在导向齿部中，该导向齿部与执行器沿着轴向方向耦合并且沿着周向优选相对所述执行器可转动地支承。所述执行器优选与辅助机组的壳体牢固连接，因此不随着旋转。由于这个原因，特别是在执行器与导向齿部之间设置有回转轴承，所述导向齿部可以是内齿轮的组成部分。导向齿部例如设置在所述滑动件上。

离合器主体例如与需驱动的辅助机组的驱动轴沿着周向不能相对转动地连接。

沿着径向方向观察，沿着周向直接邻接的滑动套筒齿可以在其彼此面对的侧壁上在其接近离合器主体的轴向端部上具有引导斜坡，这些引导斜坡共同构成进入锥，该进入锥转入所述间隙中。进入锥的轴向长度在此当然明显小于毗邻的锥形间隙的长度并且优选为所述间隙的轴向长度的最大六分之一。

为了节省轴向结构空间，滑动套筒齿在其接近离合器主体的轴向端部上拥有钝形端侧。

沿着周向直接邻接的两个滑动套筒齿的沿着周向彼此远离地指向的、也就是相反指向的侧壁沿着径向方向观察仅沿着轴向方向、亦即相对轴向方向不倾斜地延伸并且因此不形成楔子。

配置的滑动套筒齿对(这些滑动套筒齿对在其间分别限定楔形间隙)能够沿着周向相互间隔开，使得在闭合状态中至少一个离合器主体齿不传递扭矩地位于沿着周向直接邻接的滑动套筒齿对之间的中间空隙中。因此所具有的圆形离合器主体齿多于圆形的间隙。

所述一个唯一的凸形端面或所述多个凸形端面中的一个凸形端面沿着周向分别从与相应齿的一个齿面毗邻的第一足点起经由轴向凸起的顶部区段一直延伸到第二足点，该第二足点在一个唯一的凸形端面的情况中与所述齿的相反的齿面毗邻并且在多个凸形端面的情况中是邻接的凸形端面之间的凹入部的最低点，并且在顶部区段与足点中的每一个足点之间的轴向间距为所述齿的齿宽的最高18％、特别是最高10％。

特别是在多个凸形端面的情况中精确设置有两个端面，这两个端面相对彼此关于径向剖面对称。

就此而论，凸形端面是指从足点出发向外拱形地以及穿过顶部区段、特别是顶点延伸的面，其中，拱起沿着径向方向观察通过连续的曲线、多边形曲线或它们的混合形状构成。

在具有凸形构造的轴向齿端的离合器主体齿的情况中，凸形端面的至少第一足点直接与离合器主体齿的一个齿面毗邻。在通常设置在轴向齿端区域中的、具有凸形构造的齿端的滑动套筒齿的情况中，凸形端面的每个足点同样与滑动套筒齿的一个齿面、特别是该齿面的内凹区段(Hinterlegungsabschnitt)毗邻。在多个凸形端面的情况中(特别是在精确两个凸形端面的情况中)，第一端面从第一足点出发，以便然后结束在邻接的凸形端面之间的最低点处。该最低点在两个凸形端面的情况中精确地位于两个相反的齿面之间。

与平坦的且垂直于轴向方向延伸的端面相比，略微凸出的端面便于齿部咬合。此外还显著减少了端面与齿面之间的过渡区域中的材料应力以及磨损现象。特别是已经得到证实的是：在具有尖锐的滑动套筒齿和离合器主体齿的传统同步离合器的数量级中的圆周侧隙的情况中，通过凸形端面的微弱拱起、即在顶部区段与足点之间的、约为齿宽的10％的轴向间距就已经能够保证各齿部的可靠啮合。

根据同步离合器的一种实施方式，所述唯一的凸形端面沿着径向方向观察构造为关于轴向的齿中轴线镜像对称。通过这种方式，与在离合器主体与滑动套筒之间的相对转动方向无关地保证了可靠且安全的咬合。所述多个轴向端面沿着径向方向观察相对彼此关于所述轴向的齿中轴线(X)镜像对称。

滑动套筒齿的所述至少一个凸形端面优选设计为柱形的。

特别地，所述至少一个凸形端面沿着径向方向观察从足点到足点可以通过圆柱的周面区段构成，其中，圆柱的半径优选为至少2mm。为了阻止在端面与齿面之间的过渡区域中的过度磨损，足点区域中具有的角或边棱可以附加地倒圆或倒棱。

此外，所述唯一的凸形端面或所述多个凸形端面可分别具有一个端面区段，该端面区段垂直于所述轴线延伸或该端面的切线垂直于所述轴线延伸。

根据同步离合器的另一种实施方式，离合器主体齿的轴向尺寸为最大3mm。特别是离合器主体在此可构造为板厚为最大3mm的离合器片。在废除离合器主体齿的尖锐部的情况中能够缩短离合器主体齿的或整个离合器片的轴向尺寸，而在同步离合器的接合状态中在滑动套筒与离合器主体之间的扭矩传递能力并不减小。特别是在将离合器主体设计为离合器片的情况中，由于板厚较小之故不仅能够减小同步离合器的轴向结构长度，而且还能够节省材料，这对同步离合器的重量和成本产生有利影响。

根据同步离合器的另一种实施方式，滑动套筒齿中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体毗邻的齿端上具有端面，该端面是平坦的并且垂直于所述轴线延伸。由此能够显著降低滑动套筒的制造成本，在这种情况中优选所有离合器主体齿在其与滑动套筒接界的齿端上分别具有上述的凸形端面。

此外可能的是：同步离合器是力控的，其中，同步单元构造为：在超过事先确定的最大力时解除对滑动套筒轴向运动的锁定。在这样的结构中，与传统的同步单元相反，即使在通过同步单元的转速均衡还未结束时，也能够实现滑动套筒在离合器主体中的力控接合。在这种没有外齿部的情况中，同步环设计为用于使滑动套筒能够沿着轴向方向继续运动。

同步环具有带多个同步环齿的外齿部并且能够锁定滑动套筒的轴向运动。滑动套筒的内齿部优选具有锁定齿以及咬合齿，所述锁定齿具有沿着周向两侧尖锐的轴向齿端，所述咬合齿具有钝形的轴向齿端，其中，多个沿着周向紧邻地并排布置的锁定齿的锁定齿组以及多个沿着周向紧邻地并排布置的咬合齿的咬合齿组沿着周向交替设置。

在此，具有钝形的轴向齿端的咬合齿能够实现同步单元的在轴向上极其紧凑的结构以及滑动套筒在其中性位置与其接合位置之间的特别短的轴向切换行程。此外，锁定齿组与咬合齿组沿着周向的交替设置能够实现同步离合器的特别高的承载能力。在转速同步期间，通过分组(Gruppierung)特别是能够降低在同步环齿和锁定齿上出现的单位面积压力和齿根负荷。

根据同步离合器的一种实施方式，同步环沿着周向具有带同步环齿的有齿环形段以及不带同步环齿的无齿环形段，其中，滑动套筒的每个锁定齿组设置为与一个有齿环形段轴向毗邻，并且滑动套筒的每个咬合齿组设置为与一个无齿环形段轴向毗邻。为了避免转速同步时的应力集中，同步环包括尽可能多的同步环齿，然而通常还设置有不带同步环齿的无齿环形段，以便例如在同步环上成形索引凸耳(Indexlappen)或挡块。现在以有益的方式将这些无齿环形段用于在这个区域中设置滑动套筒的咬合齿组。同时，在同步环的有齿环形段的区域中设置有滑动套筒的锁定齿组，使得在同步环和滑动套筒的齿节相同时，每个同步环齿此外在转速同步期间贴靠在滑动套筒的一个锁定齿上。由于具有钝形的轴向齿端的咬合齿之故，因此同步离合器具有极小的轴向结构长度以及极短的轴向切换行程。同时通过锁定齿与咬合齿的巧妙分组避免了转速同步期间的不期望的应力集中。

优选地，锁定齿的齿端与咬合齿的齿端基本上位于一个共同的平面中，该平面垂直于所述轴线延伸。因此没有设置轴向凸起的尖齿，并且这些尖齿由于借助用于将滑动套筒齿咬合在各离合器主体齿之间的同步环的转速同步之故也是不需要的。

根据同步离合器的另一种实施方式，咬合齿的钝形齿端要么具有平坦的并且垂直于所述轴线延伸的端面，要么具有一个唯一的凸形端面或多个凸形端面，其中，所述唯一的凸形端面或所述多个凸形端面中的一个凸形端面分别沿着周向从与滑动套筒齿的一个齿面毗邻的第一足点起经由轴向凸起的顶部区段一直延伸到第二足点，该第二足点在一个唯一的凸形端面的情况中与齿(该“齿”是指滑动套筒齿或者离合器主体齿)的相反的齿面毗邻并且在多个凸形端面的情况中是邻接的凸形端面之间的凹入部的最低点，并且在顶部区段与足点中的每一个足点之间的轴向间距为滑动套筒齿的齿宽的最大18％、特别是最大10％。在此，齿宽相当于滑动套筒的沿着周向测量的、也就是说切向的尺寸。

此外，锁定齿的沿着周向两侧尖锐的轴向齿端具有锁定斜坡，这些锁定斜坡与所述轴线围成一个夹角，该夹角为最大70°。

根据同步离合器的另一种实施方式，滑动套筒的内齿部沿着周向在锁定齿组与咬合齿组之间分别具有一个过渡齿，其中，每个过渡齿的轴向齿端沿着周向在大约中心处分开并且在几何形状方面在与锁定齿组毗邻的那侧上与锁定齿的齿端相对应，以及在与咬合齿组毗邻的那侧上与咬合齿的齿端相对应。通过这种方式，滑动套筒的内齿部能够特别有效地用于相对同步环的外齿部锁紧以及用于与离合器主体的外齿部咬合，这是因为滑动套筒齿的每个中间空隙明确配置给一个同步环齿或者一个离合器主体齿。

优选地，滑动套筒是烧结构件。通过成形方法或切削加工方法只能非常昂贵地实现具有在几何形状上设计不同的齿端的锁定齿和咬合齿沿着周向的交替的分组设置。因此滑动套筒建议制造成烧结构件。

附图说明

由下文参照附图对优选实施方式的说明获得本发明的另外的特征和优点。附图中示出：

图1是控制传动装置的传统的同步离合器的纵剖视图；

图2是控制传动装置的传统的同步离合器的透视性分解图；

图3是控制传动装置的传统的同步离合器的另一纵剖视图；

图4是透视性分解图，其示出了根据本发明的同步离合器的部件和细部；

图5是图4所示的同步离合器的离合器主体；

图6是图5所示的离合器主体的部分细部；

图7a是沿径向方向观察的可应用在本发明中的离合器主体齿的变型方案；

图7b是沿径向方向观察的离合器主体齿的另一种变型方案；

图8是图4所示的同步离合器的滑动套筒；

图9是沿径向方向观察的图8所示的滑动套筒的锁定齿以及咬合齿的轴向端部区域，其可应用在本发明中；

图10是沿径向方向观察的可选的变型方案，其用于图8所示的滑动套筒的咬合齿的轴向端部区域；

图11是同步环，其可应用在本发明中；

图12是根据本发明的同步离合器的一种变型方案的示意性纵剖视图；

图13A至D是根据本发明的同步离合器中的切换流程的示意图。

在下面的说明中，彼此在功能上几乎相同的构件具有相同的附图标记，其中，现有技术中已知的构件的附图标记额外标注有撇号。

具体实施方式

图1至3示出了控制传动装置的众所周知的同步离合器10’，其具有沿着轴线A可运动的滑动套筒12’，该滑动套筒不能相对转动地与未详细示出的轴一起旋转。此外，同步离合器10’包括构造为离合器片的离合器主体14’，该离合器主体与控制传动装置的从动轮16’牢固连接。该从动轮16’作为活动轮(Losrad)可转动地配合在所述轴上并且能够经由滑动套筒12’与这根轴不能相对转动地连接。

滑动套筒12’具有带滑动套筒齿18’的内齿部，而离合器主体14’则拥有带离合器主体齿20’的外齿部。

为了实施转速同步和随后的咬合过程(在该咬合过程中滑动套筒齿18’咬合到离合器主体齿20’的中间空隙中)，设置有同步单元，该同步单元以众所周知的方式包括同步环22’，该同步环具有带多个同步环齿24’的外齿部。沿着径向方向被弹性加载的球体是压力件26’的组成部分，所述压力件用作预同步单元(Vorsynchroneinheit)。

这样的根据博格华纳原理(Borg-Warner-Prinzip)的同步离合器10’是众所周知的。在滑动套筒12’的轴向运动开始时，预同步单元在同步环22’上施加轴向力，其中，同步环22’与在图1中设计为两件式的离合器主体14’的摩擦面接触并且这样在转速差的情况下沿着周向移动。由此将同步环齿24’和滑动套筒齿18’彼此相对定位成，它们锁定滑动套筒12’的轴向运动直到转速均衡为止。在转速同步期间同步环齿24’锁定滑动套筒12’，从而防止滑动套筒齿18’咬合到各离合器主体齿20’之间。在转速同步之后同步环22’才能够沿着周向复位并且能够实现滑动套筒齿18’到离合器主体齿20’之间的咬合。

图4示出用于机动车的控制传动装置的同步离合器10，由下述根据本发明的同步离合器部分直到细部地采用其原理。

该同步离合器设置有滑动套筒12以及构造为离合器片的、从动侧的离合器主体14，所述滑动套筒具有带多个滑动套筒齿18的内齿部并且围绕轴线A可转动，其中，所述离合器主体具有带多个离合器主体齿20的外齿部，滑动套筒12的内齿部可与该外齿部啮合。同步离合器10此外包括具有同步环22的同步单元，所述同步环具有带多个同步环齿24的外齿部并且能够锁定滑动套筒12的轴向运动。

博格华纳的一般结构和工作原理在现有技术中已经是众所周知的。此外，与此相关地参阅上述对图1至3的说明，而下面主要探讨有益的不同之处。

为了能够实现具有短的轴向切换行程的同步离合器10的特别小的轴向结构长度，离合器主体齿20在其与滑动套筒12毗邻的轴向齿端上和/或滑动套筒齿18中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体14毗邻的轴向齿端上分别具有凸形端面，下面还将详细探讨该端面的形状。

图5示出了图4所示的同步离合器10的离合器主体14的透视性详细视图。在这个视图中已经清楚地看到：离合器主体齿20在其轴向齿端上没有传统的、尖锐的咬合几何形状。

离合器主体齿20的轴向尺寸由于没有尖锐部之故而可以减小并且典型地最大为3mm。必要的轴向尺寸当然取决于需通过离合器主体齿20传递的扭矩，其中，3mm的轴向齿长为通常的车辆控制传动装置提供充分的扭矩传递能力。

在当前实施例中，离合器主体14具体地设计为离合器片，在图11中离合器主体14在横截面中是L形。由于离合器主体齿20的轴向较小的尺寸，所以离合器片的总轴向尺寸自然也可以减小到最大3mm的板厚。因此以有益的方式不仅能够减小同步离合器10的轴向结构长度，而且还能够减少材料需求和重量。

图6示出图5所示的离合器主体14在离合器主体齿20的区域中的部分。借助这个视图能够看到：在当前实施例中每个离合器主体齿20在其与滑动套筒12毗邻的轴向齿端上具有凸形端面。

图7a和7b示出离合器主体齿20，其沿着径向方向观察具有钝形的凸形端面的不同变型方案，其中，在图7a所示的实施方式中一个唯一的凸形端面而在图7b中两个凸形端面限定整个端侧。在图7a中，单独的凸形端面沿着周向分别从与离合器主体齿20的侧齿面30(侧壁)毗邻的第一足点28起经由轴向凸起的顶部区段32(特别是顶点)(该顶部区段构成齿20的轴向最前面的点)一直延伸到与所述离合器主体齿20的对置的齿面36(侧壁)毗邻的第二足点34为止。此外，在顶部区段32(特别是顶点)与足点28、34中的每一个之间的轴向间距a为离合器主体齿20的齿宽b的最高18％、特别是最高10％。在此，齿宽相当于离合器主体20的沿着周向测量的，也就是说切向的尺寸并且优选在约2mm的数量级中。

凸形端面在本申请的范围内一般应该理解为从足点28、34出发、轴向向外凸出的、拱起的且通过顶部区段32(特别是顶点)延伸的面，其中，拱起沿着径向方向观察可以通过连续的曲线(参见图7，左侧插图)、多边形曲线(参见图7，右侧插图)或其混合形状(参见图7，中间插图)构成或者与它们近似。

所述凸形端面在所示出的实施例中分别设计为柱形的，更确切地说，设计为柱形的部分表面，然而也可考虑沿着径向方向的轻微的曲线，从而产生双曲面。

在图7a示出的离合器主体齿20的所有变型方案中，单独的凸形端面沿着径向方向观察分别构造为关于轴向的齿中轴线X镜像对称。由此获得沿着周向的对称性。

此外，所述凸形端面分别沿着周向在中心处具有端面区段38，该端面区段垂直于轴线A延伸(参见图7，中间和右侧插图)，或者其切线40垂直于轴线A延伸(参见图7，左侧插图)。

特别是所述凸形端面沿着径向方向观察从足点28到足点34可以通过圆柱的周面区段构成，其中，所述圆柱的半径为至少2mm。

在图7b所示的实施方式中具有两个并排布置的钝形的凸形端面32。第一(左侧的)端面起始于前面已经阐述的第一足点28并且作为圆弧一直延伸到第二足点34’，该第二足点例如精确地位于齿中轴线X中。这个足点38’是在各凸形端面之间的凹入部的最低点。第二端面32(右侧)从第二足点38’起延伸到相反齿面上的已经阐述的足点34，其中，齿面也称为侧壁。所述凹入部是连续弯曲的凹形面。

需要强调的是：针对前面结合图7a所示的实施方式列举的端面的不同形状和尺寸、特别是在顶部区段32(特别是顶点)与足点28、34中的每一个之间的轴向间距a也可以应用在图7b所示的变型方案中，或者图7b所示的实施方式可以相应地改变。根据相应的边缘条件，作为图7a和7b所示的变型方案以外的可选方案也可以考虑以下变型方案，在这些变型方案中，至少一个凸形端面沿着径向方向观察构造为关于轴向的齿中轴线X不对称。在这些情况中，所述一个凸形端面或所述两个凸形端面也可以具有端面区段38，该端面区段垂直于轴线A延伸或其切线40垂直于轴线A延伸，其中，这个端面区段38则针对齿中轴线X沿着周向优选设置为偏心的。前面介绍的齿形同下面阐述的齿形一样能够应用在根据本发明的同步离合器中。

图8示出图4所示的同步离合器10的滑动套筒12的透视性详细视图。需要强调的是：下面在图11中示出的滑动套筒可以具有在图8中示出的齿部或只有咬合齿44。

滑动套筒12的内齿部在此具有锁定齿42以及咬合齿44，所述锁定齿带有沿着周向两侧尖锐的轴向齿端，所述咬合齿带有钝形的轴向齿端。

此外，借助图8能够看到：分别具有多个沿着周向紧邻并排布置的锁定齿42的锁定齿组46以及分别具有多个沿着周向紧邻并排布置的咬合齿44的咬合齿组48沿着周向交替设置。

此外，滑动套筒12的内齿部在所示出的实施方式中沿着周向在锁定齿组46与咬合齿组48之间分别具有过渡齿50，每个过渡齿50的一个轴向齿端沿着周向在大约中心处分开并且在几何形状方面在与锁定齿组46毗邻的那侧上与锁定齿42的齿端相对应，以及在与咬合齿组48毗邻的那侧上与咬合齿44的齿端相对应。

由于具有在几何形状方面相应不同的齿端的锁定齿42、咬合齿44和过渡齿50的这种设置结构，通过切削或成形加工方法制造滑动套筒12成本相当高，因而滑动套筒12在当前实施例中设计为烧结构件。然而总的来说也可以考虑作为铣削件或成形件由钢板制造滑动套筒12。

锁定齿42的轴向齿端与咬合齿44的轴向齿端在此基本上位于一个共同的平面E中，该平面垂直于轴线A延伸。

这也在图9中示出，该图绘示出沿着径向方向观察图8所示的滑动套筒12的锁定齿42的轴向端部区域和咬合齿44的轴向端部区域。

锁定齿42的沿着周向两侧尖锐的轴向齿端根据图9具有锁定斜坡52，这些锁定斜坡与轴线A围成夹角α，该夹角最大为60°。两个锁定斜坡52于是构成一个具有屋顶角β的屋顶形状，其中，β＝2α。

此外，两个锁定斜坡52的交点与锁定斜坡52同毗邻的齿面36的交点之间的轴向间距在此比相应的滑动套筒齿18的齿宽b的18％大得多。

与锁定齿42不同，图9所示的咬合齿44的钝形齿端具有平坦的端面，该端面垂直于轴线A延伸。

滑动套筒12与离合器主体14之间的小的圆周侧隙在咬合齿44的这种简单的、完全平坦的端面实施方式中仅仅由于离合器主体齿20如上所述具有凸形端面才是可能的。

图10示出滑动套筒12的咬合齿44的可选的变型方案，在这些变型方案中，咬合齿44的钝形齿端具有一个凸形端面。在此，所述凸形端面沿着周向分别从一个与滑动套筒齿18的齿面30毗邻的足点28起经由一个轴向凸起的顶部区段32一直延伸到与所述滑动套筒齿18的相反的齿面36毗邻的足点34为止。在此，在顶部区段32与足点28、34中的每一个之间的轴向间距a为滑动套筒齿18的齿宽b的最大18％、特别是最大10％，其中，齿宽b相当于滑动套筒齿18的沿着周向测量的切向尺寸并且在约2mm的数量级中。

画出的咬合齿44的齿端的凸形轮廓因此与离合器主体齿20的齿端的凸形轮廓相符，如借助图7已经对其说明的那样，因而可以参阅上述详细说明。

因此作为图7a和7b所示的离合器主体齿20的凸形构造的端面以外的可选方案或补充方案，咬合齿44的端面也可以根据图10设计为凸形的。如果离合器主体齿20的齿端或者咬合齿44的齿端具有凸形端面，那么就已经能够实现滑动套筒12与离合器主体14之间所期望的、也就是说小的圆周侧隙。

另外，具有尖锐的齿端的同步离合器能够通过离合器主体齿20的和/或咬合齿44的凸形端面显著缩短同步离合器10的轴向结构长度。

在图4所示的实施例中，同步离合器10具有轮毂58，并且同步单元具有用于预同步的压力件26，其中，所述轮毂58包括轮毂凸缘60以及轮毂接桥(Nabensteg)62。具体示出的压力件26在此具有大的径向尺寸并且从轮毂凸缘60起一直延伸到轮毂接桥62中。当然在本发明的范围内也可以考虑使用沿着径向方向结构特别紧凑的压力件26，该压力件仅仅容纳在轮毂凸缘60中而不延伸到轮毂接桥62中。这样的压力件26例如由EP 1 715 210B1公知并且对轮毂58的轮毂接桥62造成较少削弱，因而可以减小其轴向尺寸。通过这种方式，在必要时还能够通过使用径向上特别紧凑的压力件26来进一步缩短同步离合器10的轴向结构长度。

图11示出了图4所示的同步离合器10的同步环22的透视性详细视图，该同步环如所示出的那样或者该同步环的齿可应用在根据本发明的同步离合器的同步环中。

沿着周向观察，同步环22具有带同步环齿24的有齿环形段54以及没有同步环齿24的无齿环形段56。根据图11，无齿环形段56设置在如下的位置上，在该位置上成形有用于确定同步环22的限定的相对扭转的所谓的索引凸耳或用于切换行程限制的轴向止挡或者说用于同步环22上的止挡元件57的凹部。

在同步离合器10的组装状态中，滑动套筒12与同步环22沿着周向如下地彼此对准，即，滑动套筒12的每个锁定齿组46设置为与有齿环形段54轴向毗邻，并且滑动套筒12的每个咬合齿组48设置为与同步环22的无齿环形段56轴向毗邻(参见图4)。

图12示出根据一种实施方式的同步的离合器，该同步的离合器作为可切换的离合器定位在辅助机组、例如压缩机与内燃机之间。需要强调的是：目前为止介绍的部件和这些部件的区段配置了已经介绍的附图标记。

这些已经介绍的部件的功能性与在前面的附图中阐述的部件的功能性相符，特别是齿形可以与之前阐述的齿形对应，因而不必再对这些齿形的、特别是齿端的详细的几何形状进行探讨。

辅助机组具有驱动轴100，该驱动轴可经由同步离合器与内燃机耦合。在内燃机的一侧上设置有形式为齿轮的驱动轮102，该驱动轮被驱动。

钵状的内齿轮104与驱动轮102耦合，然而该内齿轮也可以是驱动轮102的整体的组成部分。内齿轮104经由回转轴承106可转动地支承在驱动轴100上。

驱动轴100又经由回转轴承108可转动地支承在辅助机组的壳体110中。

在此形式为一个或多个气动驱动的活塞-缸单元的可切换的执行器112安装在壳体110中。形式为内齿轮116的滑动件配合在活塞114上，所述内齿轮经由回转轴承118可转动地支承在活塞114上。内齿轮116可选地在其径向内侧上具有轴向导向齿部120，滑动套筒12的齿部122容纳在该轴向导向齿部中。滑动套筒12包括径向凸缘124以及柱段126。

形式为盘形弹簧组的预紧装置128容纳在内齿轮104与柱段126之间的环形空间中。盘形弹簧组轴向夹紧在内齿轮104与凸缘124之间并且将离合器压入常闭状态中。

利用附图标记22示出同步环，该同步环在这种变型方案中拥有锥体130，该锥体可以碰在离合器主体14的锥体134的摩擦面132上。具有外齿部的环体136在径向外侧贴靠在同步环22的锥体130上，所述环体经由桥架140与内齿轮104和驱动轮102牢固连接。滑动套筒齿18永久地与环体136的外齿部啮合，从而永久地对滑动套筒12进行转动驱动。被径向向外弹性加载的压力件150负责保持滑动套筒12的稳定的初始位置并且能够嵌入滑动套筒12的内侧的缺口中。

离合器主体14可以选择地安装在中间件160上或构成该中间件的组成部分，该中间件经由齿部162而与驱动轴100持续地不能相对转动地耦合。

滑动套筒12在径向内侧具有例如在图9和10中示出的滑动套筒齿18或者如下面在图13中示出的齿。

根据图13，齿18的特别之处在于：在周边上直接邻接的滑动套筒齿18的彼此面对的侧壁30’、36’在径向视图中沿着方向O、即向着远离离合器主体的方向楔形地相对靠拢地延伸并且构成楔形聚拢地延伸的间隙200，并且在闭合状态中配置的离合器主体齿20沿着周向无间隙地夹紧在所述楔形间隙中(参见图13D)。

并排布置的滑动套筒齿18的沿着周向彼此远离地指向的侧壁30’”、36’”优选不是相对轴向方向(在径向视图中)倾斜地延伸、而是沿着轴向方向延伸。

作为补充方案或至少作为可选方案，离合器主体齿20中的至少一些在径向视图中具有相应相反的侧壁30”、36”，这些侧壁沿着方向O、在此向着滑动套筒向其自由端部楔形聚拢地延伸，并且在闭合状态中沿着周向无间隙地夹紧在两个沿着周向直接邻接的滑动套筒齿18之间的相应配置的楔形间隙200中(参见图13D)。

在周边上直接邻接的滑动套筒齿18的彼此面对的侧壁30’、36’在其接近离合器主体的(在图13中右侧的)端部上分别具有一个引导斜坡202，这些引导斜面只成形在这些侧壁30’、36’上并且这些引导斜坡共同构成一个进入锥206，该进入锥转入间隙200中。滑动套筒齿18的指向离合器主体的端侧的剩余部分构造为平面的和钝形的。

在图7a、b、9和10所示的齿中也具有侧壁30’、30”、36’、36”和可选地30’”和36’”的形状。

如在图13中可以看到的那样，具有的离合器主体齿20多于间隙200，使得在常闭状态中(图13D)，一个离合器主体齿20’不能传递扭矩地、也就是说具有周向侧隙地位于两对滑动套筒齿18之间的中间空隙210中。

滑动套筒12的齿部在闭合状态中与离合器主体14的齿部啮合。

在图12和13所示的实施例中，所有离合器主体齿20的端面优选构造为同样的并且要么是凸形的要么是平面的，如上面借助图7a、b已经说明的那样。

所有离合器主体齿20在此构造为沿着轴向方向长度相同并且特别是构造为一致的。

滑动套筒齿18构造为沿着轴向方向同样长度相同并且优选如在图13中示出的那样构造或构造为锁定齿42、咬合齿44或过渡齿50，其中，锁定齿42分别具有一个沿着周向两侧尖锐的轴向齿端。然而在滑动套筒齿18的相应其它齿形情况中重要的是：构成有楔形的间隙200。咬合齿44分别具有钝形的轴向齿端，其中，钝形齿端的端面在当前实施例中特别是平坦的并且垂直于轴线A延伸。

然而，作为可选方案也可以考虑：如上面借助图10已经说明的那样，咬合齿44的端面构造为凸形的。为了避免在端面与齿面30、36之间的尖棱的过渡，此处在足点28、34的区域中具有的边棱或角也可以在制造公差内倒圆或斜切。

图13A示出了当执行器112将滑动套筒压向左侧时同步离合器的断开状态。

滑动套筒齿18的轴向齿端既与同步环齿24也与离合器主体齿20轴向间隔开。

如在传统的同步离合器10’中那样，滑动套筒12转动，而驱动轴100(离合器主体14紧固在该驱动轴上)则具有与滑动套筒12不同的转速。

当执行器112的力被减小或被消除时，预紧装置128将滑动套筒12压向右侧(参见图13B)。若通过这个力F使滑动套筒12轴向向着离合器主体14的方向滑移，那么预同步单元作用在同步环22上并将这个同步环压到从动轮侧的摩擦面132上。

滑动套筒齿18在引导斜坡202上在图13B所示的锁紧位置中压到同步环齿24上并且实现在滑动套筒12与离合器主体之间的速度均衡。若转速已经同步，那么滑动套筒12可以向着离合器主体14的方向继续轴向滑移(图13C)。不是滑动套筒齿18立刻进入邻接的离合器主体齿20之间的中间空隙中就是它们在端侧相互碰接(图13C)。由于在输入侧和/或输出侧出现的转速波动之故，产生滑动套筒与离合器主体之间的相对转动，使得齿立刻滑入图13D所示的咬合位置中，在该位置中楔形的离合器主体齿20进入成互补角状的间隙200中并且沿着周向不存在向着两个转动方向的间隙。

Claims (20)

1.同步离合器，其特别是用于将辅助机组与内燃机可切换地耦合，该同步离合器包括：

滑动套筒(12)，该滑动套筒具有带多个滑动套筒齿(18)的内齿部并且能够围绕轴线(A)转动，

从动侧的离合器主体(14)，该离合器主体具有带多个离合器主体齿(20)的外齿部，所述滑动套筒(12)的内齿部能够与该外齿部啮合，以及

同步单元，该同步单元能够锁定滑动套筒(12)的轴向运动，

其中，离合器主体齿(20)在其接近滑动套筒(12)的轴向齿端上和/或滑动套筒齿(18)中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体(14)毗邻的轴向齿端上分别具有一个唯一的或分别具有多个钝形的或平坦的凸形端面，

其特征在于：设置有预紧装置(128)，该预紧装置将同步离合器压入常闭状态中；以及设置有可切换的执行器(112)，该执行器将同步离合器逆着预紧装置(128)移入断开状态中，其中，

在周边上直接邻接的滑动套筒齿(18)具有彼此面对的侧壁(30’，36’)，这些侧壁在径向视图中观察在轴向上向着远离所述离合器主体(14)的方向楔形地相对靠拢地延伸并且构成楔形地聚拢延伸的间隙(200)，并且配置的离合器主体齿(20)在闭合状态中沿着周向无间隙地夹紧在楔形的所述间隙(200)中，

和/或

离合器主体齿(20)中的至少一些离合器主体齿具有在径向视图中相应相反的侧壁(30”，36”)，这些侧壁在径向视图中观察在轴向上向着滑动套筒齿(18)向着其自由端部楔形地聚拢延伸并且在闭合状态中沿着周向无间隙地夹紧在两个沿着周向直接邻接的滑动套筒齿(18)之间的相应配置的间隙(200)中。

2.根据权利要求1所述的同步离合器，其特征在于：所述预紧装置(128)通过弹簧构成，该弹簧一端支撑在驱动轮上而另一端支撑在滑动套筒(12)上。

3.根据权利要求1或2所述的同步离合器，其特征在于：所述执行器(112)沿着断开方向(O)经由滑动件(116)与滑动套筒(12)在轴向上机械式耦合。

4.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：滑动套筒(12)可轴向滑移地配合在导向齿部(120)中，该导向齿部与所述执行器(112)沿着轴向方向耦合并且沿着周向相对所述执行器(112)优选可转动地支承。

5.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述离合器主体(14)与需驱动的辅助机组的驱动轴转动连接。

6.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：沿着周向直接邻接的滑动套筒齿(18)在其彼此面对的侧壁(30’，36’)上沿着径向方向观察在其接近离合器主体(14)的轴向端部上具有引导斜坡(202)，这些引导斜坡共同构成进入锥(206)，该进入锥转入到所述间隙(200)中。

7.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：滑动套筒齿(18)在其接近所述离合器主体(14)的轴向端部上拥有钝形端侧。

8.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：沿着周向直接邻接的滑动套筒齿(18)的沿着周向彼此远离地指向的侧壁(30’”，36’”)沿着径向方向观察仅仅沿着轴向方向延伸。

9.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：多个配置的滑动套筒齿(18)对沿着周向相互间隔开，使得在闭合状态中至少一个离合器主体齿(20’)不传递扭矩地定位在沿着周向直接邻接的滑动套筒齿(18)对之间的中间空隙(210)中，所述滑动套筒齿对在其间分别限定楔形的间隙(200)。

10.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述一个唯一的凸形端面或所述多个凸形端面中的一个凸形端面沿着周向分别从与相应齿(18，20)的齿面(30)毗邻的第一足点(28)起经由轴向凸起的顶部区段(32)一直延伸到第二足点(34)，该第二足点在一个唯一的凸形端面的情况中与所述齿(18，20)的相反的齿面(36)毗邻并且在多个凸形端面的情况中是邻接的凸形端面之间的凹入部的最低点，并且在顶部区段(32)与足点(28，34)中的每一个足点之间的轴向间距(a)为所述齿(18，20)的齿宽(b)的最高18％、特别是最高10％。

11.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述唯一的凸形端面沿着径向方向观察构造为关于轴向的齿中轴线(X)镜像对称，并且所述多个轴向端面沿着径向方向观察关于所述轴向的齿中轴线(X)相对彼此镜像对称。

12.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述至少一个凸形端面是柱形的。

13.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述至少一个凸形端面沿着径向方向观察从足点(28)到足点(34)通过圆柱的周面区段构成。

14.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述唯一的凸形端面或所述多个凸形端面分别具有端面区段(38)，该端面区段垂直于所述轴线(A)延伸或其切线(40)垂直于所述轴线(A)延伸。

15.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述离合器主体齿(20)的轴向尺寸为最大3mm，和/或在滑动套筒(12)与离合器主体(14)之间的圆周侧隙为最大1°、特别是最大0.25°。

16.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述滑动套筒齿(18)中的至少一些滑动套筒齿在其与离合器主体(14)毗邻的齿端上具有端面，该端面是平坦的并且垂直于所述轴线(A)延伸。

17.根据前述权利要求之任一项所述的同步离合器，其特征在于：设置有同步环(22)，该同步环具有带多个同步环齿(24)的外齿部并且能够锁定滑动套筒(12)沿着闭合方向的轴向运动。

18.根据权利要求16所述的同步离合器，其特征在于：多个沿着周向紧邻并排布置的锁定齿(42)的锁定齿组(46)以及多个沿着周向紧邻并排布置的咬合齿(44)的咬合齿组(48)沿着周向交替设置。

19.根据权利要求17或18所述的同步离合器，其特征在于：所述锁定齿(42)的齿端与所述咬合齿(44)的齿端基本上位于一个共同的平面(E)中，该平面垂直于所述轴线(A)延伸。

20.根据权利要求17至19之任一项所述的同步离合器，其特征在于：所述咬合齿(44)的钝形齿端要么具有平坦的并且垂直于所述轴线(A)延伸的端面，要么具有一个唯一的凸形端面或多个凸形端面，其中，所述唯一的凸形端面或所述多个凸形端面中的一个凸形端面分别沿着周向从与滑动套筒齿(18)的齿面(30)毗邻的第一足点(28)起经由轴向凸起的顶部区段(32)一直延伸到第二足点(34)，该第二足点在一个唯一的凸形端面的情况中与齿(18，20)的相反的齿面(36)毗邻并且在多个凸形端面的情况中是邻接的凸形端面之间的凹入部的最低点，并且在所述顶部区段(32)与所述足点(28，34)中的每一个足点之间的轴向间距(a)为所述滑动套筒齿(18)的齿宽(b)的最大18％、特别是最大10％。