CN108105274B - 离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离合器，包括：轮毂，被配置成被限制到旋转轴；套筒，被配置成可直线滑动地布置在轮毂的外周面上；离合器齿轮，被配置成相对于旋转轴可旋转地布置；第一摩擦环，其被配置成安装在离合器齿轮与轮毂之间，并朝向离合器齿轮加压，以便在离合器齿轮与轮毂之间形成摩擦力来传递扭矩；键部件，其被配置成安装在套筒和轮毂之间，并且在套筒朝向离合器齿轮直线滑动以接触第一摩擦环之前，将套筒的线性位移传递到第一摩擦环；以及位移转换部，其被配置成将第一摩擦环相对于轮毂的相对旋转位移转换成第一摩擦环的轴向线性位移。

Description

离合器

技术领域

本发明涉及一种离合器，更具体涉及一种能够使用在车辆变速器等中的离合器技术。

背景技术

车辆变速器等使用多个离合器，以便能够对在彼此相对旋转的旋转本体之间的动力传输进行控制。

上述离合器优选地，在占据尽可能小的容积的同时，必要时，具有较大的扭矩传递能力，但是，为了确保较大的扭矩传递能力，离合器的容积被增大。

此外，为了使离合器传递大扭矩，操作离合器的力增大，因此用于操作离合器的装置，例如致动器等的尺寸需要相对增大。

此外，在离合器被使用在车辆变速器中的情况下，离合器传递扭矩的控制对车辆的动力传递质量具有较大的影响，因此，优选地，通过致动器对离合器传递扭矩进行精确地控制。

本发明的背景部分中公开的信息仅为了增强对本发明的一般背景的理解，并且不应该视为此信息形成已经为本领域的技术人员所知的现有技术的确认或任何形式的建议。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种离合器，其被配置成，由于具有简单且紧凑的结构，占据较小的容积且实施较大的扭矩传递容量，相对减小扭矩传递所需的离合器的致动力，以减小致动器的尺寸和容量(capacity)，从而可以使离合器***的尺寸尽可能小，传递较大的扭矩，并可通过致动器对离合器传递扭矩进行非常精确地控制。

根据本发明的示例性实施例，提供一种离合器，包括：轮毂，被配置成被限制到旋转轴；套筒，被配置成可直线滑动地布置在轮毂的外周面上；离合器齿轮，被配置成相对于旋转轴可旋转地布置；第一摩擦环，其被配置成布置在所述离合器齿轮与轮毂之间，并朝向离合器齿轮加压，以便在离合器齿轮与轮毂之间形成摩擦力来传递扭矩；键部件(key)，其被配置成布置在套筒和轮毂之间，并且在套筒朝向离合器齿轮直线滑动以接触第一摩擦环之前，将套筒的线性位移传递到第一摩擦环；以及位移转换部，其被配置成将第一摩擦环相对于轮毂的相对旋转位移转换成第一摩擦环的轴向线性位移。

轮毂可包括轮毂槽，该轮毂槽在与键部件相适配的同时形成位移转换部，第一摩擦环可包括第一环突起部，该第一环突起部在被***到轮毂槽中的同时形成位移转换部，并且套筒的内侧可包括***到轮毂槽中以轴向按压第一环突起部的套筒突起部。

位移转换部可包括：第一倾斜面，其以在宽度上沿轮毂槽的周向逐渐扩展的形状，朝向轮毂槽的第一摩擦环形成在位移转换部的端部；以及第二倾斜面，其与第一倾斜面平行地形成在第一摩擦环的第一环突起部上。

键部件可包括：支撑球，其朝向套筒的套筒突起部而被弹性支撑；和键部件弹簧，其被嵌入以便向支撑球提供弹力，其中套筒突起部的内部可设有套筒槽，其中键部件的支撑球的一部分被***到套筒槽中。

离合器齿轮可包括离合器锥体，该离合器锥体的外径在朝向轮毂突出的同时逐渐减小，并且多个中间摩擦部件可位于第一摩擦环与离合器锥体之间，使得多个摩擦面被形成为彼此重叠。

多个中间摩擦部件可包括：第二摩擦环，其被配置成具有相对于轮毂的有限旋转，并具有与离合器锥体的外侧相接触的内侧；以及中间锥体，其被配置成具有相对于离合器齿轮的有限旋转，并具有被形成为与第二摩擦环的外侧相接触的内侧以及被形成为与第一摩擦环的内侧相接触的外侧。

第二摩擦环可包括朝向轮毂突出的多个第二环突起部，并且轮毂可包括供第二环突起部***的多个轮毂孔。

离合器齿轮可具有以下这种结构：离合器齿轮的中心设有凸缘部，轮毂的另一侧设有基于凸缘部的齿轮部，并且轮毂设有基于凸缘部的离合器锥体。

中间锥体可包括朝向凸缘部突出的多个中间锥体突起，并且凸缘部可设有供中间锥体突起***的多个凸缘孔。

本发明的方法和装置具有的其他特征和优点，通过并入本文的附图和下面的具体实施方式而变得显而易见，或者在并入本文的附图和下列具体实施方式中更详细地进行阐述，其中并入本文的附图和下面的具体实施方式共用解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的离合器的示意图；

图2是沿轴向方向截取的图1的离合器的剖视图；

图3是图1的离合器的分解立体图；

图4是示出基于轮毂和套筒之间的接口，从图1所示的离合器去除外套筒的状态的示意图；

图5是示出从离合器齿轮的相反侧观察的图1所示的轮毂和套筒的示意图；

图6是用于描述本发明的动作的示意图；

图7是用于描述从本发明的示例性实施方式中去除键部件的实施例的示意图。

应该理解的是，附图不必按比例绘制，以呈现说明本发明的基本原理的各个特征的某种程度上简化的表示。包括例如具体尺寸、取向、位置和形状的如本文公开的本发明的具体设计特征将部分地由特定应用和使用环境确定。

在附图中，附图标记是指贯穿附图的所有图的本发明的相同或等同部分。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

参照图1至图5，根据本发明示例性实施例的离合器可以包括轮毂1，其被配置成被限制到旋转轴；套筒5，被配置成可直线滑动地设置在轮毂1的外周面上；离合器齿轮5，被配置成布置成可相对于旋转轴旋转；第一摩擦环7，其被配置成位于离合器齿轮5和轮毂1之间，并朝向离合器齿轮5加压以便在离合器齿轮5和轮毂1之间形成摩擦力来传递扭矩；键部件(key)9，其被配置成位于套筒3和轮毂1之间，并在套筒3朝向离合器齿轮5直线滑动以接触第一摩擦环7之前，将套筒3的线性位移传递到第一摩擦环7；以及位移转换部，其被配置成将第一摩擦环7相对于轮毂1的相对旋转位移转换成第一摩擦环7的轴向线性位移。

在这里，通过穿过轮毂和离合器齿轮5来紧固旋转轴，并且轴向是指旋转轴的长度方向，也就是，轮毂1和离合器齿轮5的旋转中心轴的方向。

根据本发明示例性实施例的离合器11，被配置成通过依赖于轴向的套筒3的操作，对在轮毂1和离合器齿轮5之间传递的扭矩进行控制，并且在套筒3对第一摩擦环7直接加压以响应于当套筒3直接按压第一摩擦环7时来自于施加于套筒3的致动器的力，通过离合器11产生大量摩擦力来确定传递扭矩的大小之前，键部件9去除第一摩擦环7和离合器齿轮5之间的间隙、油膜等等，通过致动器的控制精确地控制离合器传递扭矩。

轮毂1包括在与键部件9相适配的同时形成位移转换部的轮毂槽13，第一摩擦环7包括在***到轮毂槽13中的同时形成位移转换部的第一环突起部15，并且套筒3的内侧包括被***到轮毂槽13中以轴向地按压第一环突起部15的套筒突起部17。

键部件包括朝向套筒3的套筒突起部17弹性支撑的支撑球19、以及被嵌入以便向支撑球19提供弹力的键部件弹簧(key spring)21，并且套筒突起部17的内侧包括套筒槽23，使得键部件9的支撑球19的一部分被***到套筒槽23中。

也就是说，键部件9的支撑球19，在通过键部件弹簧21而被***到套筒突起部17的套筒槽23中的状态下，弹性地支撑在轮毂槽13内，并且如图2所示，可以理解，在套筒3根本不朝向离合器齿轮5移动的预定位置，键部件9和第一摩擦环7之间的间隙A小于套筒3与第一摩擦环7之间的间隙B，在套筒3朝向离合器齿轮5移动的初始阶段，键部件9开始首先按压第一摩擦环7，随着从第一摩擦环7施加于键部件9的斥力增大，套筒3在朝向键部件9的内侧推压支撑球19的同时移动，以便直接地按压第一摩擦环7。

因此，当致动器被致动以便直线移动套筒3时，键部件9比套筒3更早地按压第一摩擦环7，以去除存在于第一摩擦环7和离合器齿轮5之间的间隙、油膜等，然后当套筒3直接地按压第一摩擦环7时，通过离合器11的传递扭矩的大小，可以响应于排除了因间隙、油膜等影响的状态下从致动器施加于套筒的力而准确地确定。

位移转换部被配置成包括：第一倾斜面25，其以在宽度上沿着轮毂槽13的周向逐渐扩展的形状，朝向轮毂槽13的第一摩擦环7形成在位移转换部的端部；以及第二倾斜面27，其与第一倾斜面25平行地形成在第一摩擦环7的第一环突起部15处。

因此，当第一摩擦环7朝向离合器齿轮5按压，以便在第一摩擦环7与离合器齿轮5之间开始产生摩擦力时，相对于轮毂1产生旋转位移，并且当轮毂槽13的第一倾斜面25通过旋转位移而接触第一环突起部15的第二倾斜面27时，旋转位移产生第一摩擦环7的轴向位移，以便朝向离合器齿轮5更多地按压第一摩擦环7，从而在第一摩擦环7和离合器齿轮5之间产生更大摩擦力。因此，基于通过离合器11的传递扭矩的相同大小进行描述，即使在使用较小致动器力时，也能够形成相同水平的离合器传递扭矩。

因此，在轮毂1和第一摩擦环7处形成的位移转换部，被配置成使需要为套筒3提供直线移动的致动器的容量较小，并确保通过离合器11的较大扭矩传递容量。

离合器齿轮5包括：离合器锥体29，其具有在朝向轮毂1突出的同时逐渐减小的外径；多个中间摩擦部件，设置在第一摩擦环7和离合器锥体29之间，使得多个摩擦面被形成为彼此重叠，其中离合器在占据相对较小空间的同时形成整个宽度的摩擦面，确保通过离合器11的较大的扭矩传递能力。

根据本示例性实施例，多个中间摩擦部件被配置成包括：第二摩擦环31，其具有相对于轮毂1的有限旋转，并具有接触离合器锥体29的外侧的内侧；以及中间锥体33，其具有相对于离合器齿轮5的有限旋转，并具有被形成为接触第二摩擦环31的外侧的内侧，和被形成为接触第一摩擦环7的内侧的外侧。

第二摩擦环31包括朝向轮毂1突出的多个第二环突起部35，并且轮毂1包括供第二环突起部35***的多个轮毂孔，其中第二摩擦环31的第二环突起部35被***到轮毂1的轮毂孔37中，从而限制相对于轮毂1的相对旋转。

离合器齿轮5具有这样的结构，该结构的中心包括凸缘部39，轮毂1的两侧包括基于凸缘39的齿轮部41，并且轮毂1包括基于凸缘部39的离合器锥体29，并且具有这样的结构，即齿轮部41与其他齿轮啮合以传递通过离合器11传递的扭矩。

中间锥体33设有朝向凸缘部39突出的多个中间锥体突起43，并且凸缘部39包括供中间锥体突起43***的多个凸缘孔45，以使中间锥体33的中间锥体突起43能够***到凸缘孔45中，其中中间锥体33的旋转受到离合器齿轮5限制。

因此，通过由离合器锥体29和第二摩擦环31形成的第一摩擦面47、由第二摩擦环31和离合器锥体29形成的第二摩擦环表面49、以及由离合器锥体29和第一摩擦环7形成的第三摩擦面51，用于离合器11的扭矩传递的所有摩擦面都形成在轮毂1和离合器齿轮5之间，用以在轮毂1和离合器齿轮5之间传递扭矩。

图6示出将如上配置的本发明的离合器不传递扭矩的基本状态变化成其中逐渐传递扭矩的状态的过程，其中图6的上部分和下部分中的每一个示出了相同的状态，并且上部分示出了如图2所示的横截面状态，而下部分示出了如图4中所示的横截面状态。

图6的最左侧部分的状态6-1是基本状态，套筒3位于不再朝向离合器齿轮5移动的基本位置处。在本点处，键部件9和套筒3是处于不接触第一摩擦环7的状态下。

下一个状态6-2是套筒3通过致动器开始移动的状态，示出套筒3与第一摩擦环7不再接触，但键部件9开始接触第一摩擦环7的时刻。

在下一个状态6-3中，利用施加于第一摩擦环7的键部件9的轻微压力，第一摩擦环7在稍微地朝向离合器齿轮5按压的同时去除第一摩擦面47、第二摩擦面49和第三摩擦面51之间的油膜和间隙，并且第一环突起部15的第二倾斜面27与轮毂槽13的第一倾斜面25相接触，但是套筒3不与第一摩擦环7接触。

也就是说，从状态1到状态3的过程是从在基本状态下形成的第一摩擦环7去除第一摩擦环与离合器锥体29之间的油膜和间隙，以确保从第一摩擦环7到离合器锥体29的摩擦系数的过程，其中所述摩擦系数在设计离合器时最初被考虑。

下一个状态6-4是其中套筒3进一步移动，从而与第一摩擦环7直接接触以开始按压的状态。基本上，从该状态开始，离合器传递扭矩的大小，响应于施加于套筒3的力，根据在设计时的摩擦系数进行控制。

因此，满足设计意向的适当离合器传递扭矩，可以通过致动器的操作来控制，以改善控制精确性和变速器的动力传递性能。

当根据本发明的示例性实施例不设置键部件9时，与如图7中所示的状态类似地操作离合器。当套筒3开始从与最左7-1类似的基本状态开始移动，并且套筒3开始接触类似于7-2的第一摩擦环7时，第一摩擦环7和离合器锥体29之间无变化。也就是说，第一摩擦环7和离合器锥体29之间的间隙和油膜保持如之前一样。

因此，当套筒3进一步移动，摩擦环7去除第一摩擦环7和离合器锥体29之间的油膜和间隙，同时，通过从套筒3提供的压力，和第一倾斜面25与第二倾斜面27之间的接触，以及通过在旋转方向上的压力所致的旋转位移向直线位移转换的附加压力，使第一摩擦环7和离合器锥体29之间的摩擦力从非常低的状态非线性地突然增大到高状态，其中离合器传递扭矩甚至在由致动器施加的力的大小恒定的状态下突然发生变化，从而难以通过致动器精确地控制离合器传递扭矩。

根据本发明的示例性实施例，通过具有简单且紧凑的结构，占据较小的容积且实施较大的扭矩传递容量，相对减小扭矩传递所需的离合器的致动力，以减小致动器的尺寸和容量(capacity)，从而可以使离合器***的尺寸尽可能小，传递较大的扭矩，并可通过致动器对离合器传递扭矩进行非常精确地控制。

为了便于解释和在随附的权利要求中准确地定义，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“下部”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用于通过参照如附图中显示的此类特征的位置描述示例性实施例的特征。

本发明的具体示例性实施例的前述描述已经为了说明和描述的目的加以呈现。它们不意在穷举或将本发明限于所公开的精确形式，并且明显地许多修改和变化根据上述启示都是可能的。为了解释本发明的某些原理及其实际应用，选择并描述了示例性实施例，从而使本领域的技术人员作出并利用本发明的各种示例性实施例以及其各种替代物和修改。本发明的范围旨在由随附的权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种离合器装置，包括：

轮毂，被配置成被限制到旋转轴；

套筒，被配置成可直线滑动地布置在所述轮毂的外周面上；

离合器齿轮，被配置成相对于所述旋转轴可旋转地布置；

第一摩擦环，其被配置成安装在所述离合器齿轮与所述轮毂之间，并朝向所述离合器齿轮加压，以便在所述离合器齿轮与所述轮毂之间形成摩擦力来传递扭矩；

键部件，其被配置成安装在所述套筒和所述轮毂之间，并且在所述套筒朝向所述离合器齿轮直线滑动以接触所述第一摩擦环之前，将所述套筒的线性位移传递到所述第一摩擦环；以及

位移转换部，其被配置成将所述第一摩擦环相对于所述轮毂的相对旋转位移转换成所述第一摩擦环的轴向线性位移，

其中所述轮毂设有轮毂槽，所述轮毂槽在与所述键部件相适配的同时形成所述位移转换部，

所述第一摩擦环设有第一环突起部，所述第一环突起部在被***到所述轮毂槽中的同时形成所述位移转换部，并且所述套筒的内侧设有***到所述轮毂槽中以轴向按压所述第一环突起部的套筒突起部，

其中所述位移转换部包括：

第一倾斜面，其以在宽度上沿所述轮毂槽的周向扩展的形状，朝向所述轮毂槽的第一摩擦环形成在所述位移转换部的端部；以及

第二倾斜面，其与所述第一倾斜面平行地形成在所述第一摩擦环的第一环突起部上。

2.根据权利要求1所述的离合器装置，其中所述键部件包括：

支撑球，其朝向所述套筒的套筒突起部而被弹性支撑；和

键部件弹簧，其被嵌入以便向所述支撑球提供弹力，

其中所述套筒突起部的内部设有套筒槽，其中所述键部件的支撑球的一部分被配置成***到所述套筒槽中。

3.根据权利要求1所述的离合器装置，其中所述离合器齿轮设有离合器锥体，其外径在朝向所述轮毂突出的同时减小，并且

中间摩擦部件安装在所述第一摩擦环与所述离合器锥体之间，其中摩擦面被形成为彼此重叠。

4.根据权利要求3所述的离合器装置，其中所述中间摩擦部件包括：

第二摩擦环，其被配置成具有相对于所述轮毂的有限旋转，并具有与所述离合器锥体的外侧相接触的内侧；以及

中间锥体，其被配置成具有相对于所述离合器齿轮的有限旋转，并具有被形成为与所述第二摩擦环的外侧相接触的内侧以及被形成为与所述第一摩擦环的内侧相接触的外侧。

5.根据权利要求4所述的离合器装置，其中所述第二摩擦环设有朝向所述轮毂突出的多个第二环突起部，并且所述轮毂设有供所述第二环突起部***的多个轮毂孔。

6.根据权利要求4所述的离合器装置，其中所述离合器齿轮具有以下这种结构：所述离合器齿轮的中心设有凸缘部，所述轮毂的另一侧设有基于所述凸缘部的齿轮部，并且所述轮毂设有基于所述凸缘部的离合器锥体。

7.根据权利要求6所述的离合器装置，其中所述中间锥体设有朝向所述凸缘部突出的中间锥体突起，并且所述凸缘部设有供所述中间锥体突起***的多个凸缘孔。

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