CN111577781A - 一种犬齿离合器及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种犬齿离合器及控制装置，所述犬齿离合器包括：齿毂、滑动齿套、输入轴和输出轴，所述齿毂通过传动键与所述输出轴固定连接，所述滑动齿套与所述齿毂滑动连接，所述齿毂与所述输入轴依次设置；所述齿毂上设置有外齿，所述滑动齿套设置有滑套齿，所述输入轴靠近所述齿毂的端部设置有犬齿，所述滑套齿与所述齿毂外齿啮合，所述滑套齿轴向滑动至输入轴，与所述犬齿啮合；具有结构简单、空间小、容易制造、成本低、效率高的优点。

Description

一种犬齿离合器及控制装置
技术领域
本发明涉及车辆离合器，尤其涉及一种犬齿离合器及控制装置。
背景技术
现有技术中混合动力汽车的变速器,如本田iMMD混合动力汽车变速器,常用一个离合器将发动机并入驱动系统,使车辆高速行驶时用发动机直接驱动,以提高车辆燃油经济性。这种离合器一般是多摩擦片湿式离合器,还要用液压油缸、液压泵、比例压力电磁阀和阀板来实现扭矩控制。这些零部件成本高、功耗大，加上多摩擦片湿式离合器本身制造成本高，占用空间大，使得整个变速器成本高，限制了该混动变速器的使用。
相较而言，犬齿式离合器具有结构简单、空间小等优点，近年来已被用于自动变速器(CN201380021767)；但是这些现有犬齿式离合器一般采用长短齿，具有接合速度差较大、易产生冲击噪音的等问题，本发明提供一种犬齿离合器及控制装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的多摩擦片湿式离合器存在需要的控制装置多，且本身制造成本高，而且现有的犬齿式离合器存在接合速度差大，易产生冲击噪音的问题，所以提供一种犬齿离合器及控制装置，所述犬齿离合器包括：
齿毂、滑动齿套、输入轴和输出轴，所述齿毂通过传动键与所述输出轴固定连接，所述滑动齿套与所述齿毂滑动连接，所述齿毂与所述输入轴依次设置；
所述齿毂上设置有外齿，所述滑动齿套设置有滑套齿，所述输入轴靠近所述齿毂的端部设置有犬齿，所述滑套齿与所述齿毂外齿啮合，所述滑套齿轴向滑动至输入轴，与所述犬齿啮合。
另一方面本发明还提供一种犬齿离合器的控制装置，用于上述的犬齿离合器，所述犬齿离合器的控制装置包括驱动电机、转鼓、壳体、第二电机、拨叉和弹簧系统，所述转鼓与所述壳体固定连接，所述驱动电机与所述转鼓通过一齿轮啮合，所述拨叉与所述转鼓固定连接，所述拨叉通过所述弹簧系统与所述犬齿离合器活动连接，所述第二电机与所述犬齿离合器活动连接。
进一步地，所述壳体包括盖板、第一壳体和第二壳体，所述盖板通过紧固件与所述第一壳体固定连接，所述第二壳体通过紧固件与所述第一壳体固定连接。
进一步地，所述驱动电机包括驱动电机输出轴，所述齿轮固定安装在所述驱动电机输出轴的端部。
进一步地，所述转鼓上设有齿弧，所述齿弧与所述齿轮相啮合；所述转鼓上设有两个角度定位槽，所述定位槽通过弹性定位器将转鼓锁定位置，所述转鼓上设有凸轮槽，所述凸轮槽与所述拨叉滑动连接，所述转鼓还包括回转轴，所述回转轴与所述第一壳体固定连接。
进一步地，所述拨叉包括控制端、导向轴和拨叉套，所述控制端与所述凸轮槽滑动连接，所述导向轴与所述第一壳体固定连接，所述拨叉套上设置有拨叉套凸台，所述拨叉套凸台与所述弹簧系统固定连接。
进一步地，所述弹簧系统包括预压弹簧、预压弹簧套、复位弹簧和复位弹簧座，复位弹簧座与所述滑动齿套压配安装；复位弹簧安装在所述复位弹簧座和齿毂之间，所述预压弹簧安装在所述齿毂与所述拨叉套之间，所述预压弹簧套套装在所述预压弹簧上，所述预压弹簧套在所述拨叉套上轴向滑动，所述预压弹簧套还包括折边。
进一步地，所述第二电机与所述第一壳体固定连接。
进一步地，还包括第一止推轴承和第二止推轴承，所述第一止推轴承安装在所述齿毂和复位弹簧座之间，所述第二止推轴承安装在所述拨叉套和所述预压弹簧之间。
进一步地，所述输出轴通过轴承与所述第一壳体固定连接，所述输入轴经轴承和盖板支撑在第一壳体上。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明提供了简化的犬齿离合器及其控制装置，节省工作功耗，提高了变速器的效率，使得犬齿离合器结构简单、占用空间小，制造成本低、工作效率高。
2.本发明中拨叉采用小型电动机来控制，控制电机控制电动机可驱动一个带有局部齿轮的转鼓，转鼓上有一凸轮槽。拨叉驱动端与凸轮槽啮合，将转鼓的回转运动转变为轴向线性运动，以控制离合器的开、合，替代了原有液压式致动器，节省了功耗。
3.本发明采用的犬齿式离合器控制力很小(小于摩擦片式离合器的十分之一)，离合器结合后不需给电机供电、从而节省了现有湿式离合器液压泵的功耗、提高了变速器效率。
附图说明
图1是本发明的机械结构横截面图；
图2是本发明适用混动汽车变速器原理示意图；
图3是本发明犬齿离合器及其控制装置端面示意图；
图4是本发明犬齿离合器接合原理图；
图5是本发明犬齿离合器接合速度控制示意图；
附图标记对应应为:11-输入轴、113-犬齿、2-第二电机、51-驱动电机、52-转鼓、521-齿弧、522-凸轮槽、53-回转轴、54-弹性定位器、55-拨叉、551-控制端、552-导向轴、553-拨叉套、554-拨叉套凸台、6-壳体、61-盖板、62-第一壳体、63-第二壳体、7-弹簧系统、72-滑动齿套、721-滑套齿、73-复位弹簧座、74-复位弹簧、75-预压弹簧、77-预压弹簧套、771-折边、82-齿毂和84-输出轴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例
本实施例中，本发明所要解决的技术问题在于现有的多摩擦片湿式离合器存在需要的控制装置多，且本身制造成本高，而且现有的犬齿式离合器存在接合速度差大，易产生冲击噪音等，提供一种犬齿离合器，所述犬齿离合器包括：
齿毂82、滑动齿套72、输入轴11和输出轴84，所述齿毂82通过传动键85与所述输出轴84固定连接，所述滑动齿套72与所述齿毂82滑动连接，所述齿毂82与所述输入轴11依次设置；
所述齿毂上设置有外齿，所述滑动齿套72设置有滑套齿721，所述输入轴11靠近所述齿毂82的端部设置有犬齿113，所述滑套齿721与所述齿毂外齿啮合，所述滑套齿721轴向滑动至输入轴11，与所述犬齿113啮合。
实施本实施例，具有如下有益效果：
1、本实施例简化的犬齿离合器及其控制装置，节省工作功耗，提高了变速器的效率，使得犬齿离合器结构简单、占用空间小，制造成本低、工作效率高。
实施例
本实施例中，本发明所要解决的技术问题在于现有的多摩擦片湿式离合器存在需要的控制装置多，且本身制造成本高，而且现有的犬齿式离合器存在接合速度差大，易产生冲击噪音等，提供一种犬齿离合器及控制装置，所述犬齿离合器包括：
齿毂82、滑动齿套72、输入轴11和输出轴84，所述齿毂82通过传动键85与所述输出轴84固定连接，所述滑动齿套72与所述齿毂82滑动连接，所述齿毂82与所述输入轴11依次设置；
所述齿毂上设置有外齿，所述滑动齿套72设置有滑套齿721，所述输入轴11靠近所述齿毂82的端部设置有犬齿113，所述滑套齿721与所述齿毂外齿啮合，所述滑套齿721轴向滑动至输入轴11，与所述犬齿113啮合。
另一方面，本实施例还提供一种犬齿离合器的控制装置，用于如上所述的犬齿离合器，所述犬齿离合器的控制装置包括驱动电机51、转鼓52、壳体6、第二电机2、拨叉55和弹簧系统7，所述转鼓52与所述壳体6固定连接，所述驱动电机51与所述转鼓52通过一齿轮511啮合，所述拨叉55与所述转鼓52固定连接，所述拨叉55通过所述弹簧系统7与所述犬齿离合器活动连接，所述第二电机2与所述犬齿离合器活动连接。
在一个具体的实施方式中，所述壳体6包括盖板61、第一壳体62和第二壳体63，所述盖板61通过紧固件与所述第一壳体62固定连接，所述第二壳体63通过紧固件与所述第一壳体62固定连接。
在一个具体的实施方式中，所述驱动电机51包括驱动电机输出轴，所述齿轮511固定安装在所述驱动电机输出轴的端部。
在一个具体的实施方式中，所述转鼓52上设有齿弧521，所述齿弧521与所述齿轮511相啮合；所述转鼓52上设有两个角度定位槽，所述定位槽通过弹性定位器54将转鼓锁定位置，所述转鼓52上设有凸轮槽522，所述凸轮槽522与所述拨叉55滑动连接，所述转鼓52还包括回转轴53，所述回转轴53与所述第一壳体62固定连接。
在一个具体的实施方式中，所述拨叉包括控制端551、导向轴552和拨叉套553，所述控制端551与所述凸轮槽522滑动连接，所述导向轴552与所述第一壳体62固定连接，所述拨叉套553上设置有拨叉套凸台554，所述拨叉套凸台554与所述弹簧系统7固定连接。
在一个具体的实施方式中，所述弹簧系统7包括预压弹簧75、预压弹簧套77、复位弹簧74和复位弹簧座73，复位弹簧座73与所述滑动齿套72压配安装；复位弹簧74安装在所述复位弹簧座73和齿毂82之间，所述预压弹簧75安装在所述齿毂82与所述拨叉套553之间，所述预压弹簧套77套装在所述预压弹簧75上，所述预压弹簧套77在所述拨叉套553上轴向滑动，所述预压弹簧套77还包括折边771。
在一个具体的实施方式中，所述第二电机2与所述第一壳体62固定连接。
在一个具体的实施方式中，还包括第一止推轴承43和第二止推轴承44，所述第一止推轴承43安装在所述齿毂82和复位弹簧座73之间，所述第二止推轴承44安装在所述拨叉套553和所述预压弹簧75之间。
在一个具体的实施方式中，所述输出轴84通过轴承与所述第一壳体62固定连接，所述输入轴11经轴承和盖板61支撑在第一壳体62上。
犬齿离合器及控制装置的工作原理：
参考附图1和附图3，离合器7由齿毂82、滑动齿套72、传动齿(犬齿)113组成。传动齿113可制在输入轴端，齿套72与齿毂82外齿81啮合，并可轴向滑动。齿毂82经传动键85与输出轴84相联。齿套72与其回程弹簧座73压配在一起。回程弹簧组74作用在弹簧座73和齿毂82之间，保证拨叉55左移时齿套72滑离传动齿113。齿毂82的前端和弹簧座73的控制端有止推轴承43、44，以减小齿毂82及轴84的旋转阻力。在轴承44与拨叉55之间有一预压弹簧75，其外套77可在定位套553上轴向滑动，外套77上有折边771或其它装置，防止外套77被弹簧力压离拨叉套553，并在拨叉55回程时将外套77回移。弹簧75的预压力应明显大于弹簧组74的最大弹簧力，保证齿套72总是试图跟随拨叉55的运动。拨叉55的控制端551在控制转鼓52的凸轮槽522内滑动。为了减少摩擦阻力，控制端551上也可加装轴套。拨叉55上导向轴552和的导向套553孔可防止拨叉转动。转鼓52上有一段齿弧521(图3)，与驱动电机输出轴上齿轮511相啮合。转鼓上还有两个角度定位槽524，该定位槽与弹性定位器54相互作用，将转鼓定在对应离合器脱开和接合的转角位置上。转鼓52的销轴53可固定在前壳体62上。
当需要发动机1直接驱动时,迅速用电机2将发动机输出轴11的转速Vi拖到与驱动轴82转速Vo相近的转速，如相差约50rpm(见图4和5)。轴82的转速Vo由车辆行驶速度确定。然后启动控制电机51，驱动转鼓52旋转约45°(见图1和3)。转鼓上凸轮槽522迫使拨叉55右移约6mm。弹簧75压缩力大于弹簧74压缩力，使滑套72右移；滑套齿721与输入轴驱动齿113端面接触(如图4b)。若转速差Vo-Vi大于设计接合转速差(一般为20-50rpm)，滑套会与输入轴一直在齿端打滑。此时滑套仅会克服轴向间隙、右移1-2mm。为了节省能耗，控制电机51可断电，转鼓52可由定位器54和定位槽524锁在接合位置(图3)。为了便于滑套齿721与传动齿113接合，可在滑套齿721的跟随侧倒角722，倒角大小取决于转速差控制精度。控制精度越高，倒角越小，离合器接合时冲击越小。当转鼓52转到结合位置后，继续控制电机2转速以减小转速差Vo-Vi。当转速差小于或等于设计接合转速差时，齿套齿721在弹簧压力下插入传动齿113齿隙(图4c)，并带动传动齿同速运转，完成离合器结合过程(图4c)。
当需要脱离发动机1直接驱动时,启动控制电机51，反向旋转转鼓52到脱开角度，转鼓上凸轮槽迫使拨叉55左移到脱开位置，定位器54将转鼓和拨叉55锁在脱开位置。拨叉套553上凸台554经弹簧套77上折边771将弹簧套77拖回。滑套72在复位弹簧74的作用下脱离传动齿113，完成离合器脱开过程。
本发明的离合器既没有湿式离合器的摩擦片，又没同步器的同步环，拨叉控制力很小(百牛级)。整个离合器控制装置结构简单、制造容易，占用空间小，便于布置；控制电机耗功极小，可望在混动汽车变速器中广为应用。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明提供了简化的犬齿离合器及其控制装置，节省工作功耗，提高了变速器的效率，使得犬齿离合器结构简单、占用空间小，制造成本低、工作效率高。
2.本发明中拨叉采用小型电动机来控制，控制电机控制电动机可驱动一个带有局部齿轮的转鼓，转鼓上有一凸轮槽。拨叉驱动端与凸轮槽啮合，将转鼓的回转运动转变为轴向线性运动，以控制离合器的开、合，替代了原有液压式致动器，节省了功耗。
3.本发明采用的犬齿式离合器控制力很小(小于摩擦片式离合器的十分之一)，离合器结合后不需给电机供电、从而节省了现有湿式离合器液压泵的功耗、提高了变速器效率。
实施例
图2显示是一种双电机混合动力变速器。离合器7在城市工况下断开，由电机3驱动以避免发动机阻力。发动机仅带动发电机2在高效转速下发电。在高速行驶时离合器7结合，发动机动力经离合器7传到轴84.发动机经离合器7、轴84、齿轮对83/93、95/96、差速器97、驱动车轮20、齿轮对83/93、95/96总速比在3左右，保证发动机高效直接驱动。
本发明并不限于采用平行轴机构的变速器。如果P3电机转子联到行星齿轮机构的太阳轮，行星架输出，轴84就可直接联到行星架.
对于转速差可控制的混合动力汽车离合器均可应用本发明的犬齿式离合器。
上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种犬齿离合器，其特征在于，包括：齿毂(82)、滑动齿套(72)、输入轴(11)和输出轴(84)，所述齿毂(82)通过传动键(85)与所述输出轴(84)固定连接，所述滑动齿套(72)与所述齿毂(82)滑动连接，所述齿毂(82)与所述输入轴(11)依次设置；
所述齿毂上设置有外齿，所述滑动齿套(72)设置有滑套齿(721)，所述输入轴(11)靠近所述齿毂(82)的端部设置有犬齿(113)，所述滑套齿(721)与所述齿毂外齿啮合，所述滑套齿(721)轴向滑动至输入轴(11)，与所述犬齿(113)啮合。
2.一种犬齿离合器的控制装置，用于如权利要求1所述的犬齿离合器，其特征在于，包括驱动电机(51)、转鼓(52)、壳体(6)、第二电机(2)、拨叉(55)和弹簧系统(7)，所述转鼓(52)与所述壳体(6)固定连接，所述驱动电机(51)与所述转鼓(52)通过一齿轮(511)啮合，所述拨叉(55)与所述转鼓(52)固定连接，所述拨叉(55)通过所述弹簧系统(7)与所述犬齿离合器活动连接，所述第二电机(2)与所述犬齿离合器活动连接。
3.根据权利要求2所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述壳体(6)包括盖板(61)、第一壳体(62)和第二壳体(63)，所述盖板(61)通过紧固件与所述第一壳体(62)固定连接，所述第二壳体(63)通过紧固件与所述第一壳体(62)固定连接。
4.根据权利要求3所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述驱动电机(51)包括驱动电机输出轴，所述齿轮(511)固定安装在所述驱动电机输出轴的端部。
5.根据权利要求3所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述转鼓(52)上设有齿弧(521)，所述齿弧(521)与所述齿轮(511)相啮合；所述转鼓(52)上设有两个角度定位槽，所述定位槽通过弹性定位器(54)将转鼓锁定位置，所述转鼓(52)上设有凸轮槽(522)，所述凸轮槽(522)与所述拨叉(55)滑动连接，所述转鼓(52)还包括回转轴(53)，所述回转轴(53)与所述第一壳体(62)固定连接。
6.根据权利要求5所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述拨叉包括控制端(551)、导向轴(552)和拨叉套(553)，所述控制端(551)与所述凸轮槽(522)滑动连接，所述导向轴(552)与所述第一壳体(62)固定连接，所述拨叉套(553)上设置有拨叉套凸台(554)，所述拨叉套凸台(554)与所述弹簧系统(7)固定连接。
7.根据权利要求6所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述弹簧系统(7)包括预压弹簧(75)、预压弹簧套(77)、复位弹簧(74)和复位弹簧座(73)，复位弹簧座(73)与所述滑动齿套(72)压配安装；复位弹簧(74)安装在所述复位弹簧座(73)和齿毂(82)之间，所述预压弹簧(75)安装在所述齿毂(82)与所述拨叉套(553)之间，所述预压弹簧套(77)套装在所述预压弹簧(75)上，所述预压弹簧套(77)在所述拨叉套(553)上轴向滑动，所述预压弹簧套(77)还包括折边(771)。
8.根据权利要求7所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述第二电机(2)与所述第一壳体(62)固定连接。
9.根据权利要求8所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，还包括第一止推轴承(43)和第二止推轴承(44)，所述第一止推轴承(43)安装在所述齿毂(82)和复位弹簧座(73)之间，所述第二止推轴承(44)安装在所述拨叉套(553)和所述预压弹簧(75)之间。
10.根据权利要求9所述的犬齿离合器的控制装置，其特征在于，所述输出轴(84)通过轴承与所述第一壳体(62)固定连接，所述输入轴(11)经轴承和盖板(61)支撑在第一壳体(62)上。
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