爪式离合器组件、传动系以及机动车的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车的爪式离合器组件，所述爪式离合器组件具有离合器主体以及可轴向运动的滑动套筒组件，其中，所述离合器主体在第一齿部中具有多个第一齿，所述滑动套筒组件在第二齿部中具有多个第二齿。


背景技术：

2.爪式离合器是形状配合的离合器。在该离合器中，两个齿部啮合，从而可以传递扭矩。
3.在混合动力车辆和电动车辆中，需要使电驱动的车桥、更确切地说将作为接入驱动器(zuschaltantrieb)的电动机从传动系的其余部分脱开耦合。由此可以防止所述电动机的拖曳力矩作为损耗功率出现。在此，尤其需要在行驶期间闭合爪式离合器并且允许电动机在运行中耦合。
4.对于爪式离合器来说，在接合时可能发生两个离合元件的齿彼此重叠放置并且起初彼此不啮合。该姿态称为齿对齿姿态(zahn-auf-zahn-stellung)。为了即使在这种齿对齿姿态的情况下还能够通过致动器进行接合，已知的是，利用弹簧来支撑实际上沿轴向位置固定的元件，该元件在此称为离合器主体。于是，已接合的滑动套筒在接合期间在齿对齿姿态中持续地运动，从而简化了致动器的控制。在此，在离合器主体的一侧上设有传感器，以便检测离合器主体的位置。


技术实现要素：

5.由此出发，本发明的目的是提供一种相比之下简化地构建的爪式离合器组件。
6.为了解决这个问题提出，滑动套筒组件在驱动侧具有切换环并且在从动侧具有带有第二齿部的套筒，其中，切换环和套筒通过脱耦元件沿预先给定的路径脱开耦合。换而言之，所述切换环和/或所述套筒可以针对特定的路径、即预先给定的路径而运动，而其他部分不必一起运动。另一方面，它们并不完全脱开耦合，因为否则它们不可能接合在一起。但对于预先给定的路径来说它们可以脱开耦合。
7.优选地，所述切换环和套筒仅仅在接合方向上针对预先给定的路径是脱开耦合的。例如，所述切换环和所述套筒在脱离方向上可以连续地或从特定位置开始连续地耦合。
8.作为本发明的核心还提出，将脱耦元件、特别是弹簧元件布置在滑动套筒组件上。由此可以避免在离合器主体的一侧上设置附加的传感器。特别地，使用所描述的组件还可以简化地执行操纵方法。
9.由此，所述爪式离合器由两部分组成。第一部分称为离合器主体并且基本上位置固定。所述位置固定意味着，在该部位处，其仅可略微运动，以至于其轴向的可运动性不会造成无意地接合爪式离合器。所述离合器主体优选无间隙地布置。
10.所述爪式离合器组件具有滑动套筒组件作为用于接合的可轴向运动的部分。所述滑动套筒组件两部分地构造，其中，两个部分通过弹簧元件彼此耦合。所述套筒在此具有齿
部，而在切换叉的一侧上设有切换环。所述切换环优选环形地设计，但也可以具有不同的形状。在功能中，所述切换环仅将来自致动器的力传递到将切换环与套筒相连接的弹簧元件上。
11.优选地，所述弹簧元件可以具有小于套筒的覆盖部的行程路径。所述覆盖部是已经咬合的齿在轴向方向上彼此重叠的最大路径距离。所述行程路径因此大到足以在释放齿对齿姿态之后使齿部啮合，但又不大到使得在齿对齿姿态中达到致动器的咬合位置(einkuppel-position)。
12.优选地，所述套筒可以具有止挡件，该止挡件在脱离方向上桥接弹簧组件。于是所述弹簧元件仅在接合方向上起作用。
13.优选地，所述爪式离合器组件可以具有带有电动机的致动器。该电动机可以具有位置传感器。该位置传感器可以优选地设计为旋转角度传感器。然后通过旋转角度传感器和几何设计也可以求取切换环的位置。如下文将更详细地描述的那样，在考虑所描述的爪式离合器组件中的边界条件的情况下还可以得出套筒的位置。由此可以省去在离合器主体的一侧上的位置传感器。
14.所述致动器可以优选地构造为电动机械式的或电动液压式的。因此致动器还可以具有液压区段来桥接更长的路径距离。
15.替代地，可以使用具有液压控制单元的液压致动器。另外替代地能够进行磁性的操纵。
16.所述弹簧元件可以优选地构造为盘形弹簧。此外，所述爪式离合器组件可以具有切换叉。该切换叉有利地接合在切换环中并沿轴向方向移动所述切换环。
17.所述弹簧元件可以替代地构造为波形弹簧。所述波形弹簧尤其是在较大的弹簧行程中为优选。
18.更一般地表达，所述弹簧元件优选为环形。由此可以实现将力均匀地传递到套筒上。
19.所述离合器主体和所述滑动套筒的切换齿部可以沿轴向方向或径向方向延伸。可运动的滑动套筒此外还具有轴向的或径向的滑动齿部。
20.多个第一齿和/或多个第二齿可以有利地沿径向方向延伸。到目前为止，所述齿部仅涉及所述离合器主体和所述套筒的齿部。然而所述套筒也可以通过齿部与驱动轴相连接。所述齿部优选地可以构造为配合齿部。替代地，所述齿部可以构造为端面齿部。此外还可以使用一配合齿部和一端面齿部。特别地，在驱动轴和套筒之间可以设有配合齿部，并且在所述套筒和所述离合器主体之间可以设有端面齿部。
21.本发明还涉及一种用于机动车的、具有第一车桥和第二车桥的传动系，其中，在每个车桥的每一侧上布置有至少一个车轮，并且在所述车桥中的至少一个车桥上布置有差速传动装置。所述传动系的特征在于，在所述差速传动装置和所述车轮其中之一之间布置有如所描述的方式构造的爪式离合器组件。
22.本发明还涉及一种用于机动车的、具有第一车桥和第二车桥的传动系，其中，在每个车桥的每一侧上布置有至少一个车轮，并且两个车桥通过万向轴(kardanwelle)连接。所述传动系的特征在于，在所述万向轴上布置有如所描述的爪式离合器组件。
23.本发明还涉及一种用于机动车的、具有第一车桥和第二车桥的传动系，其中，在每
个车桥的每一侧上布置有至少一个车轮。在转子和差速器之间存在变速级。被称为中间轴的轴是该变速级的一部分。该轴有利地承载有至少两个圆柱齿轮。所述传动系的特征在于，在中间轴上布置有如所描述的爪式离合器组件。
24.每种所描述的传动系配备有至少一个电动机、特别是牵引电动机。该牵引电动机可以使用爪式离合器组件与传动系的其余部分脱离。牵引电动机如此命名是为了将其与传动系的其他电动机、例如与爪式离合器组件的致动器的电动机区分开。当然，所述牵引电动机提供多种功率，因为该牵引电动机应当驱动机动车。
25.本发明还涉及一种用于机动车的传动系，该传动系具有第一车桥和第二车桥，其中，在每个车桥的每一侧上布置有至少一个车轮，并且在所述车桥中的至少一个车桥上布置有差速传动装置。所述传动系的特征在于，在差速传动装置中布置有所描述的爪式离合器组件。
26.本发明还涉及一种具有爪式离合器组件和/或传动系的机动车。所述机动车的特征在于，所述爪式离合器组件和/或所述传动系以所描述的方式进行构造。
附图说明
27.本发明的另外的优点、特征和细节由对实施例和附图的以下描述给出。其中：
28.图1示出了机动车；
29.图2示出了爪式离合器的操纵过程的路径曲线；
30.图3示出了处于第一位置中的爪式离合器组件；
31.图4示出了处于第二位置中的爪式离合器组件；
32.图5示出了处于第三位置中的爪式离合器组件；以及
33.图6示出了处于第四位置中的爪式离合器组件。
具体实施方式
34.图1示出了具有两个车桥2、3的机动车1。在所述车桥中的至少一个车桥上布置有差速器4。这两个车桥可以通过中间轴5连接。所谓的半轴7位于差速器和车桥的车轮6之间。图1还示出了爪式离合器组件8。该爪式离合器组件纯示例性地绘制在万向轴5上。然而该爪式离合器组件同样可以布置在半轴7上或差速器4中。
35.图2示出了操纵路径的路径距离9。该路径距离以毫米给出，但所给出的路径长度原则上是任意的。下面呈现的重要的点的顺序并不限于所给出的路径长度，而是可以在个别情况中进行调整。
36.所述爪式离合器组件8的滑动套筒在脱离状态中位于位置10处。该位置也可以被称为脱离位置。如果此后沿接合方向推动套筒，则套筒在一定路径之后到达齿对齿位置12。由于爪式离合器组件8的电动机具有旋转角度传感器，所以知道何时到达该位置。如下文将进一步解释的那样，由于弹簧元件布置在切换环和套筒之间，所以该弹簧元件的行程路径15可以没有问题地继续行进到阻挡位置14。一旦克服了齿对齿姿态，则套筒也可以沿离合器主体的方向继续运动，直到该套筒到达终点位置16。在终点位置16处建立了切换齿部的完全的覆盖部。在此要么在切换齿部的齿根处进行行程限制要么在离合器主体中的任意止挡件处进行行程限制。在终点位置16处可以传递整个传动系力矩/扭矩。
37.在此，行程路径15小于接合路径17。接合路径17是接合时套筒或切换环从位置10到位置16经过的路径。
38.图3示出了处于第一位置、也即脱离位置中的爪式离合器组件8。可以看到接合到切换环22中的切换叉20的一部分。所述切换环通过作为弹簧元件26的盘形弹簧24与套筒28相连接。切换环22、盘形弹簧24和套筒28共同地形成滑动套筒组件30。
39.多个第二齿34作为第二齿部32位于套筒28上。
40.这些第二齿34与离合器主体40的第一齿部38的多个第一齿36啮合。
41.所述离合器主体在此沿轴向位置固定。也就是说，离合器主体的可轴向运动性不足以接合爪式离合器组件8。
42.在图3中，爪式离合器组件8处于脱离位置10中。
43.在切换环22和套筒28之间还布置有密封件42。该密封件可以与隔板44共同用于缓冲滑动套筒组件30的运动。
44.图4示出了处于齿对齿位置12中的爪式离合器组件8。在此，多个第一齿36和多个第二齿34可以彼此重叠。在此位置中，不必整个齿面直接彼此重叠，而更确切地说只要一小部分重叠就足够了。于是这些齿无法移动到相应的空隙中。致动器则仍然可以继续行进，因为弹簧元件26起初跟随切换环22。如果存在齿对齿姿态，则起初可以将其忽略，因为随后就对弹簧元件26进行预加载。在多个第一齿36和多个第二齿34之间的齿对齿姿态也就是指，至少只要有一定的转速差，就在某个时刻释放。然后齿部可以彼此啮合，特别是在弹簧元件26经预加载时加速地发生该啮合。然而，从齿对齿位置12开始，切换环22优选以预先给定的最大速度行进。计算该速度，从而在弹簧元件26的行程路径15耗尽之前就释放齿对齿姿态。在此当然要考虑套筒28和离合器主体40之间的转速差。该转速差越大，就越快地克服齿对齿姿态。在此出于安全原因可以设置上阈值，该上阈值例如可以被称为排除极限转速(abweisgrenzdrehzahl)。在该排除极限转速之上不会发生咬合过程。
45.图5示出了处于阻挡位置14的爪式离合器组件8。可以通过附加地测量或限制离合器组件的致动器的电动机上的力来确定这里是否存在阻挡。在转速差足够大时可以避免其上的阻挡或对于其的阻挡。然而，特别是当机动车静止时、例如在红灯处，可能发生的是，直到阻挡点14都没有克服齿对齿姿态。然而，这并不自动意味着弹簧元件26被阻挡。如果转速差降到给定的阈值以下，则可以在该情况下检查由电动机传递的扭矩是否大于另外的阈值或者力受限的致动器是否停止。如果是这种情况，则可以假定弹簧元件处于暂时的受阻挡位置。随后减小致动器电流，从而可以避免损坏爪式离合器组件。
46.在其他情况下，弹簧元件26的该受阻挡位置已经被克服，因为随着套筒28和离合器主体40之间的转速差的增加，齿的啮合变为可能。
47.图6示出了处于终点位置16中的爪式离合器组件8。齿部处于啮合之中，换而言之，啮合并且在一定长度上重叠，从而可以传递传动系的电动机的全部扭矩。
48.附图标记列表：
49.1 机动车
50.2 车桥
51.3 车桥
52.4 差速器
53.5 中间轴
54.6 车轮
55.7 万向轴
56.8 爪式离合器组件
57.9 路径距离
58.10 脱离位置
59.12 齿对齿位置
60.14 阻挡位置
61.15 行程路径
62.16 终点位置
63.17 接合路径
64.20 切换叉
65.22 切换环
66.24 盘形弹簧
67.26 弹簧元件
68.28 套筒
69.30 滑动套筒组件
70.32 第二齿部
71.34 第二齿
72.36 第一齿
73.38 第一齿部
74.40 离合器主体
75.42 密封元件
76.44 凹部

技术特征：
1.一种用于机动车(1)的爪式离合器组件(8)，所述爪式离合器组件具有离合器主体(40)和可轴向运动的滑动套筒组件(30)，其中，所述离合器主体在第一齿部(38)中具有多个第一齿(36)，所述滑动套筒组件在第二齿部(32)中具有多个第二齿(34)，其特征在于，所述滑动套筒组件(30)具有切换环(22)和带有所述第二齿部(32)的套筒(28)，其中，所述切换环(22)和所述套筒(28)通过脱耦元件(26)沿预先给定的路径脱开耦合。2.根据权利要求1所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述脱耦元件是具有行程路径(15)的弹簧元件(26)。3.根据权利要求2所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述行程路径(15)小于所述套筒(28)的接合路径(17)。4.根据前述权利要求中任一项所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述套筒(28)具有止挡件，所述止挡件沿脱离方向桥接所述弹簧元件(26)。5.根据前述权利要求中任一项所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述爪式离合器组件具有带有电动机的致动器。6.根据权利要求5所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述电动机具有位置传感器、特别是旋转角度传感器。7.根据前述权利要求中任一项所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述爪式离合器组件在所述离合器主体(40)的一侧上并未设有传感器。8.根据前述权利要求中任一项所述的爪式离合器组件，其特征在于，所述弹簧元件(26)是盘形弹簧(24)。9.一种用于机动车的传动系，该传动系具有第一车桥(2)和第二车桥(3)，其中，在每个车桥(2、3)的每一侧上布置有至少一个车轮(6)，并且在所述车桥中的至少一个车桥(2)上布置有差速传动装置(4)，其特征在于，在所述差速传动装置(4)和所述车轮(6)其中之一之间布置有带有爪式离合器组件(8)的半轴(7)，其中，所述爪式离合器组件(8)根据前述权利要求中任一项进行构造。10.一种用于机动车的传动系，该传动系具有第一车桥(2)和第二车桥(3)，其中，在每个车桥(2、3)的每一侧上布置有至少一个车轮(6)，并且两个车桥(2、3)通过万向轴(5)连接，其特征在于，在所述万向轴(5)上布置有爪式离合器组件(8)，所述爪式离合器组件根据权利要求1至7中任一项进行构造。11.一种用于机动车的传动系，该传动系具有第一车桥(2)和第二车桥(3)，其中，在每个车桥(2、3)的每一侧上布置有至少一个车轮(6)，并且在所述车桥(2、3)中的至少一个车桥上布置有差速传动装置，其特征在于，在所述差速传动装置中布置有爪式离合器组件(8)，所述爪式离合器组件根据权利要求1至7中任一项进行构造。12.一种用于机动车的传动系，该传动系具有第一车桥(2)和第二车桥(3)，其中，在每个车桥(2、3)的每一侧上布置有至少一个车轮(6)，并且至少一个车桥配备有牵引电动机，并且在该车桥上布置有差速传动装置，其中，在所述牵引电动机的转子和所述差速传动装置之间存在变速级，并且所述变速级的一部分是中间轴，其特征在于，在所述中间轴上布置有根据权利要求1至7中任一项所述的爪式离合器组件。13.一种具有爪式离合器组件和/或传动系的机动车，其特征在于，所述爪式离合器组件(8)根据权利要求1至7中任一项进行构造，并且/或者所述传动系根据权利要求8至12中
任一项进行构造。

技术总结
本发明涉及一种用于机动车的爪式离合器组件，所述爪式离合器组件具有离合器主体和可轴向运动的滑动套筒组件，其中，所述离合器主体在第一齿部中具有多个第一齿，所述滑动套筒组件在第二齿部中具有多个第二齿，其特征在于，所述滑动套筒组件具有切换环和带有所述第二齿部的套筒，其中，所述切换环和所述套筒通过脱耦元件(26)沿预先给定的路径脱开耦合。本发明还涉及一种传动系。本发明还涉及一种机动车。车。车。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：ZF腓特烈斯哈芬股份公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2023/9/22