CN208816560U - 带有复位元件的形状配合的离合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可轴向致动的形状配合的离合器(10)，其包括带有输入齿部(14a)的输入轴(12)以及带有输出齿部(18a)的输出轴(16)，其中轴(12、16)相对于彼此以共同的轴线(A)同轴地布置。在此，还设有在轴向上沿着轴线(A)可在所述离合器(10)的闭合位置和打开位置之间移动的连接元件(22)，所述连接元件具有用于与所述输入轴(12)的输入齿部(14a)以及与所述输出轴(16)的输出齿部(18a)共同作用的同步齿部(22a)；并且其中所述连接元件(22)在所述离合器(10)的闭合位置中与所述输入轴(12)和所述输出轴(16)共同作用，并且实现输入轴和输出轴(12、16)的相对于彼此的同步转动；并且其中在所述离合器(10)的打开位置中，中断输入轴和输出轴(12、16)的相对于彼此的同步转动。所述连接元件(22)能够占据位于打开位置和闭合位置之间的致动行程(s)中的接合位置，在该接合位置中，所述同步齿部(22a)在从打开位置过渡到闭合位置时第一次与所述输入齿部(14a)或者所述输出齿部(18a)达成啮合。所述离合器(10)还包括致动装置(26)以及弹性的复位元件(32)，所述致动装置与所述连接元件(22)有效连接，并且构造成将所述连接元件(22)从闭合位置推移到打开位置；所述复位元件朝向闭合位置的方向以复位力加载所述连接元件(22)。在此，所述复位元件(32)具有带有局部的力最大值(F1)的力‑行程特性曲线，该力最大值在致动行程(s)上至少几乎与所述连接元件(22)的接合位置重合。

Description

带有复位元件的形状配合的离合器

技术领域

本实用新型涉及一种形状配合的离合器，即，能轴向致动的形状配合的离合器，其包括：带有输入齿部的输入轴；以及带有输出齿部的输出轴，其中所述轴相对于彼此以共同的轴线同轴地布置；在轴向上沿着所述轴线能在所述离合器的闭合位置和打开位置之间移动的连接元件，所述连接元件具有用于与所述输入轴的输入齿部以及与所述输出轴的输出齿部共同作用的同步齿部，并且其中，所述连接元件在所述离合器的闭合位置中与所述输入轴和所述输出轴共同作用，并且实现输入轴和输出轴的相对于彼此的同步转动，并且其中，在所述离合器的打开位置中，中断输入轴和输出轴的相对于彼此的同步转动，并且其中，所述连接元件能够占据在致动行程中位于所述打开位置和所述闭合位置之间的接合位置，在该接合位置中，所述同步齿部在从打开位置过渡到闭合位置时第一次与所述输入齿部或者所述输出齿部达成啮合；并且所述形状配合的离合器还包括致动装置，所述致动装置与所述连接元件有效连接，并且所述致动装置将所述连接元件从闭合位置推移到打开位置；以及弹性的复位元件，所述复位元件朝向闭合位置的方向以复位力加载所述连接元件。

背景技术

由文献DE 10 2013 205 174 A1已经给出了一种通用的形状配合的离合器，该离合器用于改变车辆的四轮驱动中的前轴或后轴的连接和断开。该形状配合的离合器构造为电磁的常闭爪式离合器。为了中断啮合的输入轴和输出轴之间的同步转动而给电磁体通电，由此两个轴的、可利用磁体电枢轴向移动的并且同样啮合的连接元件克服复位弹簧或者说接合弹簧的作用地移动，从而可中断所涉及的齿部所存在的形状配合连接进而中断所述轴的相对于彼此的同步转动。为了实现所述轴的同步转动仅仅通过接合弹簧的力使连接元件往回移动。

在这种形状配合的离合器中存在的问题是，电磁的致动装置基本上能够与导入的电流方向无关地仅仅沿两个运动方向其中之一实施轴向的提升作业，从而为了能够实现沿相反方向的运动而通常需要构造为弹簧元件的复位元件。弹簧元件通常具有近似线性的力特性曲线，该力特性曲线带有关于磁体电枢的升程的正的弹簧刚度。因此，复位弹簧的力从行程开始直到行程结束连续地、大多数情况下线性地增长。电磁的线性执行器的力特性曲线由此同样随着电磁体和磁体电枢之间保留的气隙的减小而尤其呈指数地增长。为了可靠地维持所提到的常闭离合器的闭合位置，复位弹簧以预先确定的预应力作用到连接元件上。为了达成离合器的尽可能高的动力性，该预应力相对于可产生的执行力应尽可能小。在离合器打开时，最小化气隙并且在该静止的状态中在磁力和弹力之间产生力平衡。

为了提高形状配合的离合器的效率，一方面在该位置中减小弹力是值得期望的，其中同时能够减小电磁体的激励电流。但是另一方面，在连接元件在连接元件和输出轴的齿部的接合位置处退回时，需要相对于打开位置相对较大的力，以便在较高的相对转速的情况下能够使可轴向移动的连接元件顺畅地接合到配对的齿隙中以及也能够克服限定的扭矩实现离合器的接通，并且克服所涉及的齿部的、在必要时存在的齿对齿位置。

实用新型内容

本实用新型的任务在于，提供一种形状配合的离合器，该形状配合的离合器解决了以上提到的问题。

该任务通过一种形状配合的离合器来解决。

本实用新型的有利的设计方案和改进方案能够由以下对附图的描述中得出。

因此，提供了一种可轴向致动的形状配合的离合器，其包括带有输入齿部的输入轴以及带有输出齿部的输出轴。所述轴相对于彼此以共同的轴线同轴地布置，也就是说，它们的轴线重合。所述离合器还包括在轴向上沿着轴线方向可在所述离合器的闭合位置和打开位置之间移动的连接元件，所述连接元件具有用于与所述输入轴的输入齿部以及与所述输出轴的输出齿部共同作用的同步齿部；其中所述连接元件在所述离合器的闭合位置中与所述输入轴和所述输出轴共同作用并且实现输入轴和输出轴的相对于彼此的同步转动；并且其中在所述离合器的打开位置中，中断输入轴和输出轴的相对于彼此的同步转动。所述连接元件能够占据位于打开位置和闭合位置之间的致动行程中的接合位置，在该接合位置中，所述同步齿部在从打开位置过渡到闭合位置时第一次与所述输入齿部或者所述输出齿部达成啮合。此外，所述形状配合的离合器还包含致动装置，所述致动装置与所述连接元件有效连接，并且所述致动装置构造成用于将所述连接元件从闭合位置推移到打开位置。此外，所述离合器设有弹性的复位元件，所述复位元件朝向闭合位置以复位力加载所述连接元件。

以上构造的形状配合的离合器的特征在于，所述复位元件具有带有局部的力最大值的力-行程特性曲线，其中该力最大值在致动行程上至少几乎与所述连接元件的接合位置重合。

通过设置这样地构造的复位元件，在离合器的打开位置中作用有相对于接合位置减小的弹力，从而减小了电磁体的激励电流，并且因此能够提高形状配合的离合器的效率。在经过接合位置过渡到闭合位置时，相对于打开位置相对较大的轴向力作用在连接元件上，以便促使所涉及的齿部顺畅地接合。

为了解决开始提到的任务，进一步有利的是，复位元件在打开位置中的力尤其能够相对于在接合位置处起作用的力减小。进一步有利的是，复位元件在闭合位置中的力能够相对于在打开位置中起作用的力减小。附加地，复位元件在闭合位置中的力尤其能够相对于在打开位置中起作用的力减小。以有利的方式，复位元件的力-行程特性曲线在闭合位置和打开位置之间能够仅仅具有一个局部的力最大值。

根据一种有利的实施方式，所述复位元件可以构造为具有之前描述的力-行程特性曲线的膜片弹簧。膜片弹簧以众多实施方式可获得地、成本低廉地、节省结构空间地并且能够通过专门具有期望的弹簧特性曲线的计算程序设计并且制造。这种膜片弹簧可以在引入期望的预应力的情况下安装到所述形状配合的离合器中，从而在致动执行器时连续经过其特性曲线的限定选出的区域。此外，所述膜片弹簧具有在圆周上闭合的边缘区域以及径向向内指向的或者径向向外指向的弹簧舌。可选地，为了进一步节省结构空间，所述膜片弹簧折弯地构造。

本实用新型的一种改进方案规定，致动装置构造成以电磁体进行电磁致动和具有可相对于该电磁体移动的电枢，所述电枢与连接元件有效连接或者形成连接元件。

优选地，所述形状配合的离合器可构造为在机动车的传动系中用于传递车辆驱动力矩的分离离合器并且得到应用。

附图说明

附图示出了：

图1是可电磁致动的形状配合的离合器的截面示图；

图2是膜片弹簧的力-行程特性曲线；

图3是具有径向向内指向的弹簧舌的膜片弹簧；

图4是具有径向向外指向的弹簧舌的膜片弹簧。

具体实施方式

图1示出了布置在混合动力汽车的传动系中的形状配合的离合器 10，该形状配合的离合器在两个在此未图示出的动力设备之间、尤其在内燃机和电机之间在功能上作为分离离合器起作用，并且通过该形状配合的离合器在闭合的状态中能将内燃机的驱动力矩导入到在此同样未示出的换挡变速箱中。为了启动内燃机，也可以在离合器10 闭合时将扭矩从电机传递到内燃机。所述形状配合的离合器10尤其能够节省结构空间地布置在电机内部。

所述形状配合的离合器10首先具有输入轴12，在其位于离合器的内部空间中的端部区域处布置有带有外部的输入齿部14a的齿盘 14。在此构造为空心轴的输出轴16与输入轴12同轴地支承，所述输出轴在朝向所述输入轴12的端部区域处在环绕所述输入轴12的轴向凸起16a处包括带有外部的输出齿部18a的齿盘18。上述轴的轴线A 重合在一起并且同时也形成了离合器轴线A。这里轴12、16轴向相邻地布置。替代地或者补充地，轴12、16也彼此同心地支承。

这两个齿盘14、18分别借助于另外的、构造在其内圆周上的齿部14b，18b相应不可相对转动地并且也不能轴向移动地借助于构造在轴12、16上的齿部12a、16b固定在轴上。所述输入齿部14a和所述输出齿部18a分别构造在齿盘14、18的共同的分度圆直径处。所述齿盘在轴向上通过缝隙20分隔开，并且能够以相对于它们在径向上位于外部的并且构造为连接套的连接元件22共同作用。为此，所述连接元件22具有内同步齿部22a，所述内同步齿部与输入轴12的输入齿部14a且与输出轴16的输出齿部18a相对应地构造，并且所述连接元件22借助于该内同步齿部在轴向上沿着轴线方向A能在所述离合器10的闭合位置与打开位置之间移动。

在所述离合器的闭合位置中，正如在图1中所示的那样，连接元件22通过齿盘14、18与输入轴12并且与输出轴16啮合，从而由此形成了输入轴和输出轴12、16的相对于彼此的同步转动。为了占据离合器10的打开位置，将图1中的连接元件22向左移动，其中所述同步齿部22a与输出齿部18a的啮合脱开，并且由此输入轴和输出轴 12、16的相对于彼此的同步转动脱开。

所述连接元件22为了实施该移动运动而以径向法兰22b固定在可轴向移动的、钵形的磁体电枢24的中间的容纳区域中，所述磁体电枢是电磁的致动装置26、准确地说是单稳态的电磁执行器26的组成部分。所述磁体电枢24为了该目的由铁磁性的材料、例如由钢材料制成。所述磁体电枢24可以通过在轴向上与其相邻的并且与壳体固定地布置的、环状的电磁体28的磁场沿轴向靠近所述电磁体运动。为了实现在电磁体28断电时所述磁体电枢24的复位运动，在磁体电枢24与在壳体部件30上形成的支撑区域30a之间安装有弹性的、作为膜片弹簧存在的、具有还有待进一步阐述的弹簧特性曲线(图2) 的复位元件32。所述复位元件32因此朝向离合器10的闭合位置的方向加载所述连接元件22。因此可以看出，形状配合的离合器10在此为常闭类型。

在图3、4中例如示出了两个在相应多个视图中作为复位弹簧使用的膜片弹簧32a、32b。所述膜片弹簧32a、32b分别具有一在圆周上闭合的边缘区域321a、321b和从该边缘区域上凸起的弹簧舌322a、 322b，所述弹簧舌根据图3所示能径向向内指向或者根据图4能径向向外指向。所述膜片弹簧还能够沿轴向方向折弯地构造。

用作复位元件32的膜片弹簧32在此构造为，其力-行程特性曲线在位置P1处具有一个局部的力最大值，正如在图2中示意性地示出的那样。那里示出的弹簧特性曲线因此具有所属的弹力F关于形变范围的或者说关于行程s的非线性的曲线。

所述弹簧特性曲线与在图1中示出的形状配合的离合器10的功能一致地示出了，在横坐标上的行程s与磁体电枢24的运动方向、也就是与其在电磁体28通电时的升程相一致。所述弹簧特性曲线因此具有带有正的弹簧刚度的第一分支或者说区段I，在其中，沿着行程s膜片弹簧32的增大的形变或者压缩伴随有同样非线性地升高直到P1中的最大值的力F；并且该弹簧特性曲线具有与第一分支紧邻的、带有负的弹簧刚度的第二分支或者说区段II，在该第二分支处膜片弹簧32的进一步形变或者压缩伴随有降低的力F。

所述膜片弹簧32在形状配合的离合器10的、在图1中示出的闭合位置中已经以轻微的预应力安装在其支撑区域30a和磁体电枢24 之间。该状态在弹簧特性曲线中相当于具有行程s0＝0和力F0的点 P0，该力由于所提到的预应力而具有大于零的值。所述膜片弹簧32 此外构造为，其在点P1中占据s1的力最大值F1时大致处于一位置，在该位置中同步元件22的同步齿部22a在从打开位置过渡到闭合位置时第一次与输出轴16的输出齿部18a达成啮合。膜片弹簧23的力最大值P1因此在致动行程上至少大约与连接元件22的啮合位置重合。

在电磁体28通电时，磁体电枢24连同连接元件22从P0出发向左移动，其中在P1中产生力最大值F1，并且其中最终到达离合器的、具有终端位置P2的打开位置。因为这里所配属的力F2相对于F1降低，所以起作用的磁力可以由于电磁体28的电激励的降低而相应地减小。此外可以看出，力F2明显比预应力F0更大。在该状态P2中，中断在输入轴和输出轴12、16之间的同步转动。

如果需要再次形成这种同步转动，那么电磁体28无电流地接通，由此所述磁体电枢24连同连接元件22从P2出发在复位弹簧32的作用下又可以向右运动。在此，所述复位弹簧32在同时力升高到P1中的最大值F1的情况下被卸载。通过膜片弹簧32的、之前提到的限定的安装，同步元件22可以改进相对于齿盘18的最大的力，从而在达到齿-隙位置时能够实现顺畅的接合，或者所涉及的齿部22a、18a的相互排斥相对顺畅地被抑制并且形状配合的离合器10可以相对较快地闭合。

附图标记列表：

10 形状配合的离合器

12 输入轴

14 齿盘

14a 输入齿部

14b 齿部

16 输出轴

16a 凸起

16b 齿部

18 齿盘

18a 输出齿部

18b 齿部

20 缝隙

22 连接元件

22a 同步齿部

22b 径向法兰

24 磁体电枢

26 致动装置

28 电磁体

30 壳体部件

30a 支撑区域

32 复位元件、膜片弹簧

32a、b 膜片弹簧

321a 边缘区域

321b 边缘区域

322a 弹簧舌

322b 弹簧舌

A 轴线

F 力

s 行程

Claims (10)

1.一种能轴向致动的形状配合的离合器(10)，其包括：

带有输入齿部(14a)的输入轴(12)；以及

带有输出齿部(18a)的输出轴(16)，其中所述轴(12、16)相对于彼此以共同的轴线(A)同轴地布置；

在轴向上沿着所述轴线(A)能在所述离合器(10)的闭合位置和打开位置之间移动的连接元件(22)，所述连接元件具有用于与所述输入轴(12)的输入齿部(14a)以及与所述输出轴(16)的输出齿部(18a)共同作用的同步齿部(22a)，并且其中

所述连接元件(22)在所述离合器(10)的闭合位置中与所述输入轴(12)和所述输出轴(16)共同作用，并且实现输入轴(12)和输出轴(16)的相对于彼此的同步转动，并且其中

在所述离合器(10)的打开位置中，中断输入轴(12)和输出轴(16)的相对于彼此的同步转动，并且其中

所述连接元件(22)能够占据在致动行程(s)中位于所述打开位置和所述闭合位置之间的接合位置，在该接合位置中，所述同步齿部(22a)在从打开位置过渡到闭合位置时第一次与所述输入齿部(14a)或者所述输出齿部(18a)达成啮合；并且所述形状配合的离合器还包括

致动装置(26)，所述致动装置与所述连接元件(22)有效连接，并且所述致动装置将所述连接元件(22)从闭合位置推移到打开位置；以及

弹性的复位元件(32)，所述复位元件朝向闭合位置的方向以复位力加载所述连接元件(22)，

其特征在于，所述复位元件(32)具有带有局部的力最大值(F1)的力-行程特性曲线，并且其中该力最大值(F1)在致动行程(s)上至少几乎与所述连接元件(22)的接合位置重合。

2.按照权利要求1所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述复位元件(32)在所述打开位置中的力(F2)相对于在所述接合位置(P1)处起作用的力(F1)减小。

3.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述复位元件(32)在所述闭合位置(P0)中的力(F0)相对于在所述接合位置(P1)处起作用的力(F1)减小。

4.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述复位元件(32)在所述闭合位置(P0)中的力(F0)相对于在所述打开位置(P2)中起作用的力(F2)减小。

5.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述复位元件的力-行程特性曲线在所述闭合位置和所述打开位置之间仅仅具有一个局部的力最大值。

6.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述复位元件(32)为膜片弹簧(32a、32b)。

7.按照权利要求6所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述膜片弹簧(32a、32b)具有在圆周上闭合的边缘区域(321a、321b)以及径向向内指向的或者径向向外指向的弹簧舌(322a、322b)。

8.按照权利要求6所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述膜片弹簧折弯。

9.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述致动装置(26)构造用于电磁致动，并且所述致动装置具有电磁体(28)和能相对于该电磁体移动的磁体电枢(24)，所述磁体电枢与所述连接元件(22)有效连接或者所述磁体电枢构成所述连接元件。

10.按照权利要求1或2所述的形状配合的离合器，其特征在于，所述形状配合的离合器(10)为在机动车的传动系中用于传递车辆驱动力矩的分离离合器。