CN116164051A - 用于平稳且可靠地致动爪式离合器的方法和爪式离合器装置 - Google Patents

用于平稳且可靠地致动爪式离合器的方法和爪式离合器装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于操作爪式离合器以便将第一可旋转部件1与第二可旋转部件2形状配合地连接的方法，并且涉及一种爪式离合器装置。根据本发明实现了找到致动用于具有电传动系的机动车的爪式离合器10的新途径的目的，在齿对齿位置被释放时该途径允许爪式离合器10的可靠连接，并且同时减少滑动套筒3上的运动元件的数量，其方式是，布置在第一可旋转部件1上以便与其共同旋转的离合器本体4具有第一齿部系统4a，并且以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在第二可旋转部件2上的滑动套筒3具有一个第二齿部系统3a，并且借助于致动器系统20经由换档拨叉5可轴向运动，以便在齿对齿位置的情况下借助于致动器系统20来加载弹簧元件6，其中，有待加载的弹簧元件6布置在配备有滑动套筒3的第二可旋转部件2的外部。

Description

用于平稳且可靠地致动爪式离合器的方法和爪式离合器装置
技术领域
本发明涉及一种用于致动爪式离合器以将第一可旋转部件形状配合地与第二可旋转部件相连接的方法，并且涉及一种爪式离合器装置，其中，布置在第一可旋转部件上的用于与第一可旋转部件共同旋转的离合器本体具有第一齿部系统，并且以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在第二可旋转部件上的滑动套筒具有第二齿部系统。
本发明的应用领域优选地在汽车工业中，特别是应用在具有电驱动装置的机动车的传动装置中。
背景技术
在混动动力车辆和电动车辆中，需要将作为可选驱动装置的电驱动车轴或电动机与传动系的其余部分脱开联接。这例如可以避免电动机的拖曳转矩是功率损耗的形式的情况。爪式离合器，即具有形状配合地锁合的齿部系统的离合器，通常用作离合器。为了接合电动机，因而有必要在车辆静止或行驶时闭合爪式离合器，并且在本申请中，两个离合器元件的齿部系统的接合应尽可能平稳地进行，并且有必要确保在电动机的驱动转矩被传递之前就到达爪部的接合状态。
特别是在车辆静止以及因而输出轴静止的情况下，将要闭合的爪式离合器的将要接合的部件的两个齿或爪部的端面以其各自的凸起部分彼此抵靠，并且因此不能选择所希望的挡位。该位置称为齿对齿(tooth-on-tooth)位置。为了借助于致动器系统允许平稳地接合而尽管这样的齿对齿位置，已知的实践是借助于弹簧元件将实际上轴向地固定在位置上的离合器本体支撑在两个可旋转部件其中之一上，也就是说轴向地使离合器本体脱开联接。
从专利文献DE 10 2019 203 255 A1中已知这种技术方案，在该技术方案中，用于形状配合地连接两个可旋转部件的爪式离合器具有滑动套筒，该滑动套筒以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在一个部件上，并且离合器本体布置在另一部件上以便与其共同旋转。在这种情况下，可相对于滑动套筒轴向运动的可旋转换挡环被用于在齿对齿位置的情况下通过轴向相对运动来加载位于换挡环和滑动套筒之间的弹簧，并且在齿对齿位置被释放(在匹配接合的情况下)之后，轴向相对运动由于弹簧载荷、由弹簧阻尼的轴向运动和由此额外形成的阻尼空间而被反向，从而阻滞轴向运动进而降低噪声水平。
在联接过程的整个运动序列中，尽管初始的齿对齿位置，滑动套筒可以时间延迟地接合，同时用于滑动套筒的接合的致动器连续地向前运动，由此简化了致动器的控制。
在这种情况下，滑动套筒的运动序列和用于滑动套筒的运动的致动器系统的运动序列的轴向脱开联接通过附加的弹簧加载的换挡环来实现，该换挡环可在滑动套筒上轴向运动，并且致动器系统的换挡拨叉作用在该滑动套筒上。以这样的方式，换挡环和/或滑动套筒可以运动特定的预定行程，而另一部分不必随其一起运动。另一方面，换挡环和滑动套筒没有完全脱开联接，因为否则它们在没有齿对齿位置时不能接合在一起。
为了在滑动套筒和致动器系统的运动被轴向脱开联接时检测处于可靠接合状态的滑动套筒和固定的离合器本体的齿部系统的接合，在致动器系统的传动系中通常还存在检测和控制致动器行程的传感器，并且在与离合器本体相同的一侧上设置了其他传感器以检测滑动套筒的位置或可轴向运动的离合器本体的位置。
发明内容
本发明的根本目的在于，找到一种用于操作用于机动车的电传动系的爪式离合器的简化可行方案，该可行方案通过在离合器本体和滑动套筒的齿对齿位置的释放期间将致动器的运动与滑动套筒的运动脱开联接来允许爪式离合器的可靠地形状配合的连接，并且同时减少承载滑动套筒的可运动部件上的可运动元件的数量。本发明的另一目的是确保可靠地检测换挡位置，而无需在与离合器本体相同一侧上的其他传感器。
该目的是在致动爪式离合器以便将第一可旋转部件形状配合地与第二可旋转部件相连接的方法的情况下实现的，其中，布置在第一可旋转部件上以便与其共同旋转的离合器本体具有第一齿部系统，并且以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在第二可旋转部件上的滑动套筒具有第二齿部系统，通过以下步骤实现该目的：
a)轴向地移动第二可旋转部件的滑动套筒，以借助于致动器系统通过换挡拨叉与第一可旋转部件的离合器本体形状配合地连接，
b)当滑动套筒相对于第一可旋转部件的离合器本体的齿对齿位置发生时，借助于致动器系统经由换挡拨叉对位于配备有滑动套筒的第二可旋转部件外部的弹簧元件进行加载，
c)将弹簧元件加载到该弹簧元件的最大加载行程，该最大加载行程足以允许在齿对齿位置已经被释放之后将滑动套筒的第二齿部系统可靠地接合到离合器本体的第一齿部系统中，
d)当齿对齿位置已经通过爪式离合器的第一可运动部件和第二可运动部件之间的相对旋转而被释放时，松开弹簧元件以致动滑动套筒。
对位于配备有滑动套筒的第二可旋转部件外部的弹簧元件进行的加载应当优选地理解为意为该弹簧元件不在可旋转部件的区域中，因为该弹簧元件例如径向地围绕该可旋转部件，并且特别地该弹簧元件不位于滑动套筒与该可旋转部件的离合器本体之间。
弹簧元件有利地可旋转地加载在驱动换挡拨叉的致动器元件上。在这种情况下，弹簧元件优选地可旋转地加载在致动器系统的驱动器和驱动轴之间。然而，弹簧元件也可以可旋转地加载在换挡拨叉上，该换挡拨叉以作为换档摇杆的枢转方式运行，以使滑动套筒运行。
替代地，弹簧元件有利地线性地加载在驱动换挡拨叉的致动器元件上。在这种情况下，滑动套筒可以通过带有横向刚性连接的换档拨叉的致动器元件借助于该致动器元件的平行运动而轴向运动。
另一种权宜的构造被证明是，当在滑动套筒的运动期间出现齿对齿位置时，弹簧元件逆着第一可旋转部件轴向地加载在与滑动套筒对置的离合器本体上。
在另一种优选实施例中，所述方法补充如下：
-在步骤c)中，弹簧元件被加载至该弹簧元件的最大加载行程，该最大加载行程选为小于在通过将滑动套筒的第二齿部系统到离合器本体的第一齿部系统中的可靠接合释放齿对齿位置时抵靠离合器本体的滑动套筒的行程的情况下的最大加载行程，以及
-在步骤e)中，通过测量致动器系统的选定的致动器元件的位置，来检测用于滑动套筒的第二齿部系统进入离合器本体的第一齿部系统的可靠接合的换挡位置，其中，所述致动器元件在被致动的滑动套筒的方向上位于弹簧元件的前方，其中，在选定的致动器元件的预定最终端部位置仅在该先前的齿对齿位置已经被释放并且已经由被加载的弹簧元件的最大加载行程实现接合之后才能到达时，识别用于齿部系统的可靠接合的位置。
在这种情况下，爪式离合器的换挡位置优选地通过在旋转运行的致动器元件上的角度测量来确定。为此目的，可以通过在配备有弹簧摇杆的可枢转的换档拨叉的驱动臂上的角度测量来确定换挡位置。
替代地，爪式离合器的换挡位置可以通过在致动器系统的驱动器上的角度测量来确定。作为特别优选项，通过增量式旋转编码器来确定换挡位置。
此外，爪式离合器的换挡位置可以有利地通过可线性运动的致动器元件上的长度测量来确定，该致动器元件经由换挡拨叉使滑动套筒轴向地移动。在这种情况下，爪式离合器的换挡位置权宜地通过可线性运动的致动器元件上的长度测量来确定，该致动器元件经由换挡拨叉使滑动套筒轴向地移动，其中，换挡位置可以优选地通过线性运行的致动器元件上的增量式位移换能器来确定。
此外，在爪式离合器装置用于将第一可旋转部件与第二可旋转部件形状配合地连接的情况下，问题得到了解决，其中，离合器本体布置在第一可旋转部件上以便与其共同旋转并且具有第一齿部系统，以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在第二可旋转部件上的滑动套筒具有第二齿部系统，用于与第一部件的离合器本体形状配合地连接的滑动套筒借助于致动器系统通过换档拨叉可轴向运动，以在齿对齿位置的情况下借助致动器系统加载弹簧元件，其中，待加载的弹簧元件布置在配备有滑动套筒的第二可旋转部件的外部。
有利的是，离合器本体在第一可旋转部件上是可轴向运动的并且配备有弹簧元件。
然而，致动器系统还可以具有安装在换挡拨叉前方的致动器元件上的弹簧元件。在这种情况下，弹簧元件可以权宜地作为换挡拨叉的枢转点处的支腿弹簧附接至换档摇杆。
在一种替代的实施例中，弹簧元件可以作为在环形法兰与换档拨叉之间的筒形弹簧布置在线性引导件上，换档拨叉在该线性引导件上横向地伸出并且可轴向运动。在这种情况下，优选地存在借助于齿条和小齿轮机构或螺旋驱动件使线性引导件运动的旋转驱动器。
在另一种优选的实施例中，弹簧元件可以作为扭转弹簧附接到致动器系统的驱动轴并且可以通过旋转驱动器在限定的加载行程上加载。
在弹簧元件的所有以上实施例中，可能有利的是，弹簧元件具有有限的最大加载行程，该最大加载行程小于在通过滑动套筒的第二齿部系统到离合器本体的第一齿部系统中的限定的可靠接合释放齿对齿位置时抵靠离合器本体的滑动套筒的行程的情况下的最大加载行程。
为此目的，致动器系统优选地具有用于检测爪式离合器的换挡位置的传感器，该传感器形成在致动器系统的驱动器与弹簧元件之间的选定的致动器元件上，使得该选定的致动器元件的其他致动运动可以被该传感器检测到，该其他致动运动仅在滑动套筒和离合器本体的齿对齿位置已经被释放之后、有限的最大加载行程通过弹簧元件的释放而复位并且有限的最大加载行程允许滑动套筒和离合器本体的齿部系统的进一步接合的情况下才可以执行。
为此目的，传感器优选地作为旋转编码器附接到处于旋转运动中的致动器元件上，或者附接到致动器系统的驱动器上，或者作为位移换能器布置在致动器系统的线性运动的致动器元件上。作为特别优选项，旋转编码器或位移换能器设计为增量式编码器。
本发明的核心思路是，在用于平稳且可靠地形状配合地连接齿部系统的爪式离合器的情况下，重要的是，滑动套筒的轴向接合经由所谓的致动器系统的换档拨叉至少部分地脱开联接，并且为此目的所需的弹簧元件和辅助部件被简化并且不被布置在爪式离合器的滑动套筒上。因此，根据本发明，换档拨叉表现为滑动套筒上的直接运动元件，并且因此带有可轴向运动的滑动套筒的第二可旋转部件保持没有其它可运动部件。为了额外要求的将滑动套筒的轴向接合从致动器系统的驱动器的致动运动中脱开联接，弹簧元件要么附接到换挡拨叉前方的致动器系统的运动元件上要么附接到爪式离合器的第一可移动部件的离合器本体上。
此外，对滑动套筒和离合器本体的齿部系统的可靠接合的检测还可以在检测点处进一步简化或减少，其中，仅需要一个传感器来检测滑动套筒的齿部系统在位于离合器外部的致动器系统的元件上的可靠接合。为此目的，弹簧元件具有有限的最大加载行程，该最大加载行程小于在通过滑动套筒的第二齿部系统到离合器本体的第一齿部系统中的限定的可靠(即完全)接合释放齿对齿位置时抵靠离合器本体的滑动套筒的行程的情况下的最大加载行程。由此可以清除通常位于离合器本体上的传感器，这所基于的事实是：在释放齿对齿位置的情况下，弹簧元件由于其有限的最大加载行程可以仅部分地进行滑动套筒的接合。
本发明提供了用于操作用于机动车的电传动系的爪式离合器的新的简化的可行方案，该可行方案允许通过在释放离合器本体和滑动套筒的齿对齿位置期间使致动器的运动与滑动套筒的运动脱开联接来可靠地形状配合地连接爪式离合器，并且同时减少承载滑动套筒的可运动部件上的可运动元件的数量。此外，在与离合器本体相同的一侧上无需其他传感器就可以可靠地检测换挡位置。
附图说明
下面参考示例性实施例和附图更详细地解释本发明。在附图中：
图1a示出了爪式离合器的示意图，在该爪式离合器中，对立的齿部系统的连接被齿对齿位置阻止，并且位于换挡拨叉前方的弹簧元件被致动器系统的驱动器加载以使滑动套筒运动脱开联接，
图1b示出了图1a的爪式离合器的示意图，在该爪式离合器中齿对齿位置被释放并且松弛的弹簧元件确保了离合器本体中的滑动套筒的齿部系统的接合，
图2示出了根据本发明的爪式离合器的另一实施例的图示，该爪式离合器带有滑动套筒的换档拨叉的直接驱动器以及以轴向弹簧加载的方式安装在第一可旋转部件上的离合器本体，
图3示出了根据本发明的爪式离合器的另一实施例的图示，该爪式离合器在滑动套筒的换挡拨叉上带有弹簧摇杆，
图4a示出了根据图3的爪式离合器在打开状态下的示意图，
图4b示出了图4a的爪式离合器在齿对齿位置发生时致动器系统的运动开始后的示意图，
图4c示出了延续根据图4b的致动器运动的爪式离合器的示意图，其中，支腿弹簧被旋转地加载，
图4d示出了当齿对齿位置被释放时延续图4c的爪式离合器的示意图，
图5a示出了相较于图3和图4a至图4d修改的爪式离合器的示意图，该爪式离合器的支腿弹簧具有有限的加载行程并且该爪式离合器是打开的，
图5b示出了图5a的爪式离合器在随着持续的致动器运动而发生齿对齿位置的期间的示意图，通过该致动器运动支腿弹簧被旋转地加载直至停止，
图5c示出了延续图5b的爪式离合器的示意图，其中，致动器运动停止并且齿对齿位置被释放直到支腿弹簧被松弛，
图5d示出了延续图5c的爪式离合器的示意图，其中，致动器继续运动直到滑动套筒的限定的接合状态，
图6a示出了相较于图1a和图1b修改的爪式离合器的示意图，其中，换挡拨叉由膜片弹簧引导在线性引导件上并且可以线性地运动，
图6b示出了图6a的爪式离合器在随着持续的致动器运动而发生齿对齿位置的期间的示意图，
图6c示出了图5b的爪式离合器的示意图，该爪式离合器具有连续的致动器运动，膜片弹簧借助于该致动器运动被线性地压缩直至停止，
图6d示出了延续图6d的爪式离合器的示意图，其中，致动器运动停止并且齿对齿位置被释放，其中，滑动套筒通过膜片弹簧的松弛而被运动至限定的接合状态，
图7a示出了相较于图6a至图6d修改的爪式离合器的示意图，该爪式离合器在致动器系统的驱动器上具有扭转弹簧的有限的加载行程，
图7b示出了图7a的爪式离合器在随着持续的致动器运动而发生齿对齿位置的期间的示意图，扭转弹簧借助于致动器运动被旋转地加载直至停止，
图7C示出了延续图7b的爪式离合器的示意图，其中，致动器运动停止并且齿对齿位置被释放直到扭转弹簧被松弛，
图7d示出了延续图7c的爪式离合器的示意图，其中，致动器继续运动直到滑动套筒的限定的接合状态，
图8a示出了相较于图2和图6a至图6d修改的爪式离合器的示意图，其中，膜片弹簧在可轴向运动的离合器本体和第一可旋转部件之间具有有限的加载行程，
图8b示出了图8a的爪式离合器在随着致动器和滑动套筒持续的致动器运动而发生齿对齿位置的期间的示意图，借助于制动运动，膜片弹簧被平移地加载至有限程度直至停止，
图8c示出了延续图8b的爪式离合器的示意图，其中，致动器运动停止并且齿对齿位置被释放，其中，离合器本体逆着滑动套筒向后运动直到膜片弹簧被松弛，
图8d示出了延续图8c的爪式离合器的示意图，其中，致动器继续运动直到滑动套筒的限定的接合状态。
具体实施方式
图1示出了用于将传动系与电驱动装置(在此未示出)相连接的爪式离合器10的示意图，该爪式离合器通过致动器系统20从打开状态运动至关闭状态，其中，由于爪式离合器10的齿对齿位置，致动器系统20被阻止到达联接状态。为了主要最小化换档过程的噪音，具有出于共同旋转而固定的离合器本体4的第一可旋转部件1通过滑动套筒3接触，该滑动套筒出于共同旋转而固定但可在第二可旋转部件2上轴向运动。为了将第二部件2与第一部件1形状配合地相连接，滑动套筒3设有齿部系统3a，该齿部系统与离合器本体4的互补齿部系统4a相互接合。
在两个齿部系统3a、4a的齿对齿位置中(这经常发生)，致动器系统20的力作用由于弹簧元件6而从轴向爪部运动部分地脱开联接，该力作用经由换挡拨叉5被引入到滑动套筒3上。其中，弹簧元件6将不再能够执行的驱动运动转换成弹簧负载。
为了监测和/或控制致动器系统20的驱动器8的所执行的运动，通常存在传感器9，该传感器优选为增量式地要么检测驱动器8的旋转角度要么检测(在这种情况下：线性地)运动的致动器元件7的行程。
加载弹簧元件6直到驱动器8最终停机，即到达驱动器8的预定致动位置(取决于负载或取决于位置)时，这确保了滑动套筒3和离合器本体4的齿部系统上的压力不超过预定值。在图1a中示出了这种状态，其中，线性运动的致动器元件7(在此作为示例示出)已经引起弹簧元件6逆着换挡拨叉5的加载。
为此目的，图1b示出了通过向可旋转部件1、2其中之一施加微小转矩来释放齿对齿位置时的后续状态。在这种情况下，储存在弹簧元件6中的能量使换档拨叉5向前运动，换档拨叉5在此经由枢转点5a作为杠杆而运行，并且进一步驱动滑动套筒3并且使该滑动套筒的齿部系统3a接合在离合器本体4的齿部系统4a中。
为了执行换档运动或为了将爪式离合器10的可旋转部件1、2形状配合地连接，能够以很多种方式执行对于滑动套筒3的轴向运动所需的致动。该致动可机械地、电地、液压地等进行。不受致动类型的影响，致动器系统20可以通过换档拨叉5以非常广泛的多种方式联接，以便在轴向方向上线性地致动滑动套筒3，如在以下图2至图8中仅示意性可见的，作为可行设计方案的说明性的、非穷举性的选出项。
图2示出了爪式离合器10的另一种实施例，该爪式离合器的致动器系统20的相互作用完全不同，当要缓和齿对齿位置时两个齿部系统3a、4a的滑动运动的彼此轴向的脱开联接也不同。
与根据图1a和图1b所示的变体(其中，弹簧元件6布置在致动器系统20中的滑动套筒3的运动空间之外)相比，在根据图2的实施例中，在爪式离合器10的齿对齿位置的情况下产生的运动是通过以下事实来实现的：以其他方式绝对固定的离合器本体4在第一可运动部件1上具有轻微的轴向活动性。该轴向活动性仅被动地作用，并通过筒形弹簧6a形式的弹簧元件6设计成与由滑动套筒3在齿对齿位置施加的压力向对立，使得不再能够执行的致动器系统20的驱动运动被转换成筒形弹簧6a的压缩应力。由于需要短的弹簧行程，筒形弹簧6a也可以由一个或多个膜片弹簧6b代替。
通过将驱动器8的运动从齿部系统3a、4a的接合运动以这种类型轴向地脱开联接，致动器系统20能够以特别简单和直接的方式实施，其中，能够作为杠杆围绕枢转点5a枢转的换档拨叉5一方面接合在滑动套筒3上，并且另一方面沿着与换档拨叉5的枢转范围相匹配的带齿部的扇形区段7f与驱动器8的小齿轮啮合。
在图3中示意性地示出了滑动套筒3的运动与致动器系统20的驱动器8的运动脱开联接的另一种变体。在此，弹簧元件6再次布置在致动器系统20中，其中，弹簧元件6被设计成支腿弹簧6a(仅在图4和图5中标示)，并且换档拨叉5因此由弹簧摇杆驱动以便以轴向脱开联接的方式使滑动套筒3运动。如图2所示，致动器系统20的驱动器8可以与直接在弹簧摇杆7a上的带齿部的扇形区段7f接合。此外，弹簧摇杆7a具有与换挡拨叉5对立的止动件7c，该止动件用于在支腿弹簧6a的加载和松弛期间限制弹簧行程，以确保当齿对齿位置被释放时滑动套筒3进入离合器本体4的有限的接合运动。下面参照图5、图7和图8更详细地描述用于此目的的用单个传感器检测爪式离合器10的可靠接合状态。
在以下的附图中针对致动滑动套筒的运动的不同实施例示出了与使用多个致动器元件7在多个步骤中进行联接的换挡过程相对应的顺序。
图4a至图4d示意性地说明了致动装置的实施例，其中，驱动器8经由带齿部的扇形区段7f驱动弹簧摇杆7a，其中，到弹簧拨叉5的连接由作为弹簧元件6的支腿弹簧6a实现。图4a示出了去接合的爪式离合器10的状态(仅在图1至图3中标示)。
在图4b中，驱动器8已经开始运动并且换档拨叉5已经借助于弹簧摇杆7a围绕枢转点枢转。作为结果，换档拨叉5沿离合器本体4的方向推动滑动套筒3并到达导致齿对齿位置的轴向位置。
当到达齿对齿位置时，弹簧摇杆7a已经被驱动器8进一步运动，如图4c所示，尽管换档拨叉5不能再随该弹簧摇杆运动，这导致支腿弹簧6被加载直到驱动器8停止，因为支腿弹簧要么以负载相关的方式断开要么已经到达预定位置。
图4d示出了在通过两个可旋转部件1、2其中之一的旋转已经释放齿对齿位置并且滑动套筒3已经能够以其齿部系统3a接合进离合器本体4的齿部系统4a中之后的状态。在这种情况下，发生接合运动而驱动器8静止，因为支腿弹簧6a能够松弛。
图5a至图5d示出了图4的致动器系统20的修改的实施例，其中，特别的特征是仅通过一个传感器9来检测爪式离合器10的可靠的接合，而为此目的在滑动套筒3或离合器本体4上不存在其他距离传感器。
图5a示出了如图4a所示的爪式离合器10的去接合状态，但是弹簧摇杆7a附加地具有止动件7c。止动件7c(在该示例中为附接到弹簧摇杆7a上的楔形件)的放大的细节视图示出，具有相对于换档拨叉5的楔形间隙，如图5b所示，如果在爪式离合器10的闭合运动期间出现齿对齿位置，则该间隙限制支腿弹簧6a的加载行程。在根据图5a的致动器系统20的驱动器8开始运动时，弹簧摇杆7a经由支腿弹簧6a和换档拨叉5在第一可旋转部件1的离合器本体4的方向上轴向地驱动滑动套筒3。当出现齿对齿位置(图5b)时，随着驱动器8的驱动运动继续，支腿弹簧6a经由弹簧摇杆7a加载，直到止动件7c已经闭合相对于换挡拨叉5的楔形间隙。由于与负载相关的停机，驱动器8的驱动运动停止并保持在所到达的位置。
如果随后以已知的方式释放齿对齿位置，则支腿弹簧6a的弹簧负载能够开始滑动套筒3的轴向运动，如图5c所示。然而，由于支腿弹簧6a的有限的加载行程，滑动套筒3的齿部系统3a进入离合器本体4的齿部系统4a的接合没有完全实现，其结果是取消了驱动器8由负载引起的停机，并且驱动器8使弹簧摇杆7a继续运动直到齿部系统3a、4a的接合的端部位置。
如图5d所示，由传感器9检测驱动器8的驱动运动的继续，在该示例中，该传感器作为增量式旋转编码器设置在驱动器8的驱动小齿轮上，因为驱动器8只能在齿对齿位置(根据图5c所示)被释放之后才能继续运动直到预定的端部位置。因此，如果传感器9检测到已经到达预定的端部位置，则爪式离合器10的联接状态确实已经发生，并且在滑动套筒3或离合器本体4上不需要其他传感器来检测接合接触状态。
用于致动爪式离合器10的致动器系统20的另一种示例性实施例在图6a至图6d中示出为闭合过程中的一系列步骤。
首先，图6a示出了打开状态。在该变体实施例中，滑动套筒3通过换档拨叉5轴向运动，该换档拨叉在平行于两个可旋转部件1、2的轴线布置的线性引导件7b上横向地突出，并且可以通过线性引导件的运动轴向地致动滑动套筒3。在图6a中，存在着用于线性引导件7b的齿条和小齿轮机构7e，驱动器8接合在该齿条和小齿轮机构中。但是，齿条和小齿轮机构7e也可以由螺旋驱动件来代替。
在图6b中，驱动器8已经通过齿条和小齿轮7e使线性引导件7b在其滑动轴承7d中线性地运动，并且由此已经通过夹带的换挡拨叉5使滑动套筒3运动进入齿对齿位置，该换档拨叉在该示例中正交地突出。随着这种状态的出现，线性引导件7b随着驱动器8的继续运行而进一步线性地运动，并且膜片弹簧6c被压缩在环形法兰7g和被卡住的换档拨叉5之间。
在根据图6d所示的齿对齿位置被释放之后，滑动套筒3的齿部系统3a随后借助于膜片弹簧6c所储存的弹簧应力接合进离合器本体4的齿部系统4a中。
图7a至图7d示出了图6a至图6d的致动器系统20的修改变体的操作模式。
与此相比，线性引导件7b如图7a至图7d中示意性示出的那样配备有刚性紧固的侧向突出的换档拨叉5。在该示例中，弹簧元件6是扭转弹簧，该扭转弹簧可以由于小齿轮8a的有限滑动被相对于小齿轮8a加载在驱动轴8b上。如在先前的示例中，小齿轮8a接合在齿条和小齿轮机构7e中，并且随着驱动器8的激活，启动爪式离合器10的闭合，如图7a所示。
在这种情况下，整个线性引导件7b被卡住在根据图7b的齿对齿位置，并且仍然在运行的驱动器8致使弹簧元件6的加载，直到小齿轮8a的滑动通过呈切向槽形式的内置止动件7c限制加载状态，并且驱动器8通过负载过冲而停止。
一旦根据图7c所示的齿对齿位置被释放，则弹簧元件6通过小齿轮8a的滑动而松弛，其中，该小齿轮由止动件7c限制，并且驱动线性引导件7b而不到达齿部系统3a、4a的接合的端部位置。
负载过冲(load overshoot)的消失导致驱动器8再次被激活并且执行刚性连接有换挡拨叉5的线性引导件7b的运动和滑动套筒3的运动进入预定的端部位置。在致动器系统20的该设计变体中安装在驱动器8的驱动轴8b上并且在此设计为增量式旋转编码器的传感器9因此检测驱动器8到达的预定的端部位置。由于在齿对齿位置中不能到达驱动器8的预定的端部位置，因此这被看作是爪式离合器10的可靠的关闭状态，而不需要通过其他传感器来确认。
爪式离合器10的另一种实施例在图8a至图8d中示出。如在根据图7a至图7d所示的先前示例中，带有被刚性引导的换挡拨叉5的线性引导件7b再次可在滑动轴承7d中线性运动，因为驱动器8以其小齿轮8a接合在齿条和小齿轮机构7e中。在这种情况下，用于检测齿部系统3a、4a的可靠的接合的传感器9布置在线性引导件7b上，并被设计成线性位移传感器。在这种连接中，图8a示出了爪式离合器10的打开状态，其中，驱动器8刚刚被激活。
在图8b中，再次达到了齿对齿位置。参见图2，在该示例中，离合器本体4以可弹性轴向运动的方式安装在第一可旋转部件1上，其结果是，随着驱动器8和刚性紧固有换档拨叉5的线性引导件7b的继续运动，滑动套筒3根据该直接驱动传动装置加载弹簧元件6。
与图2相比，弹簧元件6的加载行程由止动件7c(仅在图8a和8d中可见)限制，并且因此，当根据图8c释放齿对齿位置时，齿部系统4a仅部分地接合到滑动套筒3的齿部系统3a中。
一直到预定的端部位置，齿部系统3a、4a的接合的剩余自由运动通过重新激活驱动器8来实现，其中，安装在线性引导件7b上的传感器9检测端部位置的到达，进而检测爪式离合器10的可靠的闭合连接而无需其他传感器。
应注意的是，以上说明仅代表本发明的所选定的具体示例，并且致动器元件7与爪式离合器10的致动装置的不同变体以及具有或不具有用于检测离合器齿部系统3a、4a的可靠连接的传感器的任何其他组合同样属于根据本发明所教导的内容。
附图标记
1第一可旋转部件(轴)
2第二可旋转部件(轴)
3滑动套筒
3a(第二)齿部系统
4离合器本体
4a(第一)齿部系统
4b可轴向运动的离合器本体
5 换挡拨叉
5a 枢轴点
6 弹簧元件
6a 支腿弹簧
6b 筒形弹簧
6c 膜片弹簧
6d 扭转弹簧
7 致动器元件
7a 弹簧摇杆
7b 线性引导件
7c 止动件
7d 滑动轴承
7e 齿条和小齿轮机构
7f 带齿部的扇形区段
7g 环形法兰
8 驱动器
8a 小齿轮
8b 驱动轴
9 传感器
10 爪式离合器
20 致动器系统。

Claims (25)

1.一种用于致动爪式离合器(10)以便将第一可旋转部件(1)形状配合地与第二可旋转部件(2)相连接的方法，其中，布置在所述第一可旋转部件(1)上以便与其共同旋转的离合器本体(4)具有第一齿部系统(4a)，并且以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在所述第二可旋转部件(2)上的滑动套筒(3)具有第二齿部系统(3a)，所述方法包括以下步骤：
a)轴向地移动所述第二可旋转部件(2)的滑动套筒(3)，以便借助于致动器系统(20)通过换挡拨叉(5)与所述第一可旋转部件(1)的离合器本体(4)形状配合地连接，
b)当所述滑动套筒(3)相对于所述第一可旋转部件(1)的离合器本体(4)的齿对齿位置发生时，借助于所述致动器系统(20)经由所述换挡拨叉(5)对位于配备有所述滑动套筒(3)的所述第二可旋转部件(2)外部的弹簧元件(6)进行加载，
c)将所述弹簧元件(6)加载到所述弹簧元件(6)的最大加载行程，该最大加载行程足以允许在齿对齿位置已经被释放之后将所述滑动套筒(3)的第二齿部系统(3a)可靠地接合到所述离合器本体(4)的第一齿部系统(4a)中，
d)当齿对齿位置已经通过所述爪式离合器(10)的第一可运动部件(1)和第二可运动部件(2)之间的相对旋转而被释放时，松开所述弹簧元件(6)以致动所述滑动套筒(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述弹簧元件(6)旋转地加载在驱动所述换档拨叉(5)的致动器元件(7)上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述弹簧元件(6)旋转地加载在所述致动器系统(20)的驱动器(8)和驱动轴(8b)之间。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述弹簧元件(6)旋转地加载在换档拨叉(5)上，所述换档拨叉作为换档摇杆(7a)以枢转的方式运行，以便运行所述滑动套筒(3)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述弹簧元件(6)线性地加载在驱动所述换档拨叉(5)的致动器元件(7)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述滑动套筒(3)的轴向运动由带有横向刚性连接的换档拨叉(5)的致动器元件(7)通过所述致动器元件(7)的平行运动来实现。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，当在所述滑动套筒(3)的运动期间出现齿对齿位置时，所述弹簧元件(6)抵靠所述第一可旋转部件(1)轴向地加载在与所述滑动套筒(3)对置的所述离合器本体(4)上。
8.根据权利要求1的方法，其中，
-在步骤c)中，所述弹簧元件(6)被加载至所述弹簧元件(6)的最大加载行程，该最大加载行程选为小于在通过将所述滑动套筒(3)的第二齿部系统(3a)确定地可靠接合到所述离合器本体(4)的第一齿部系统(4a)中而释放齿对齿位置时抵靠所述离合器本体(4)的所述滑动套筒(3)的行程的情况下的最大加载行程，以及
-在步骤e)中，通过测量所述致动器系统(20)的选定的致动器元件(7)的位置，来检测用于所述滑动套筒(3)的第二齿部系统(3a)进入所述离合器本体(4)的第一齿部系统(4a)的可靠接合的换挡位置，其中，所述致动器元件在被致动的所述滑动套筒(3)的方向上位于所述弹簧元件(6)的前方，其中，在选定的所述致动器元件(7)的预定最终端部位置仅在该先前的齿对齿位置已经被释放并且已经由被加载的所述弹簧元件(6)的最大加载行程实现接合之后才能到达时，识别用于所述齿部系统(3a、4a)的可靠接合的位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述爪式离合器(10)的换挡位置通过在旋转运行的致动器元件(7)上的角度测量来确定。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述换挡位置通过在能够枢转的所述换档拨叉(5)的驱动臂上的角度测量来确定，其中，所述换挡拨叉配备有弹簧摇杆(7a)。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述爪式离合器(10)的换挡位置通过在所述致动器系统(20)的驱动器(8)上的角度测量来确定。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，通过增量式旋转编码器来确定所述换挡位置。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述爪式离合器(10)的换挡位置通过在能够线性运动的致动器元件(7、7b)上的长度测量来确定，所述致动器元件(7、7b)经由所述换挡拨叉(5)使所述滑动套筒(3)轴向地移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述爪式离合器(10)的换挡位置由在线性运行的所述致动器元件(7、7b)上的增量式位移传感器确定。
15.一种用于将第一可旋转部件(1)与第二可旋转部件(2)形状配合地连接的爪式离合器装置，其中，
-离合器本体(4)布置在第一可旋转部件(1)上以便与其共同旋转，并且所述离合器本体(4)具有第一齿部系统(4a)，
-滑动套筒(3)，所述滑动套筒以允许共同旋转和轴向运动的方式布置在第二可旋转部件(2)上，所述滑动套筒具有第二齿部系统(3a)，
-用于与所述第一部件(1)的离合器本体(4)形状配合地连接的所述滑动套筒(3)借助于致动器系统(20)通过换挡拨叉(5)能够轴向地移动，以便在齿对齿位置的情况下借助于所述致动器系统(20)加载弹簧元件(6)，
其特征在于，
-有待加载的所述弹簧元件(6)布置在配备有所述滑动套筒(3)的第二可旋转部件(2)之外。
16.根据权利要求15所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述离合器本体(4)能够在所述第一可旋转部件(1)上轴向运动，并且配备有所述弹簧元件(6)。
17.根据权利要求15所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述致动器系统(20)在安装在所述换档拨叉(5)前方的致动器元件(7)上具有所述弹簧元件(6)。
18.根据权利要求17所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述弹簧元件(6)在所述换档拨叉(5)的枢转点(5a)处作为支腿弹簧(6a)被附接到换档摇杆(7a)。
19.根据权利要求17所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述弹簧元件(6)作为环形法兰(7g)和所述换档拨叉(5)之间的筒形弹簧(6b)布置在线性引导件(7b)上，所述换档拨叉(5)在所述线性引导件(7b)上横向突出并且能够轴向运动。
20.根据权利要求19所述的爪式离合器装置，其特征在于，存在旋转驱动器(8)，所述旋转驱动器用于通过齿条和小齿轮机构(7e)或螺旋驱动件来使所述线性引导件(7b)运动。
21.根据权利要求17所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述弹簧元件(6)作为扭转弹簧(6d)被附接到所述致动器系统(20)的驱动轴(8b)上并且能够借助于所述旋转驱动器(8)在限定的加载行程上被加载。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述弹簧元件(6)具有有限的最大加载行程，所述最大加载行程小于在通过将所述滑动套筒(3)的第二齿部系统(3a)确定地可靠接合到所述离合器本体(4)的第一齿部系统(4a)中而释放齿对齿位置时抵靠所述离合器本体(4)的所述滑动套筒(3)的行程的情况下的最大加载行程。
23.根据权利要求22所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述致动器系统(20)具有用于检测所述爪式离合器(10)的换挡位置的传感器(9)，所述传感器形成在位于所述致动器系统(20)的驱动器(8)和所述弹簧元件(6)之间的选定的致动器元件(7)上，使得选定的所述致动器元件(7)的进一步致动运动能够被所述传感器(9)检测到，所述进一步致动运动只有在所述滑动套筒(3)和所述离合器本体(4)的齿对齿位置已经被释放之后，所述有限的最大加载行程通过所述弹簧元件(6)的松弛而复位并且允许所述滑动套筒(3)和所述离合器本体(4)的所述齿部系统(3a、4a)的进一步接合的情况下才能进行。
24.根据权利要求23所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述传感器(9)作为旋转编码器附接到处于旋转运动中的致动器元件(7)上或附接到所述致动器系统(20)的驱动器(8)上。
25.根据权利要求23所述的爪式离合器装置，其特征在于，所述传感器(9)作为位移换能器附接到所述致动器系统(20)的线性运动的致动器元件(7)上。
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