离合器装置的制作方法

1.本发明涉及一种离合器装置。


背景技术：

2.本离合器装置包括第一构件，所述第一构件限定纵向轴线；和第二构件，所述第二构件沿纵向轴线可位移地被支承。借助按压元件将第二构件偏置到第一位置，在所述第一位置处，第二构件在构成摩擦配合的情况下抵靠第一构件。利用这种离合器装置，可以将扭矩从围绕纵向轴线旋转的第一构件传递到第二构件，反之亦然。在第二位置处，第一构件和第二构件布置成彼此间隔开，从而消除摩擦配合并且不能传递扭矩。这种离合器装置尤其从de 102 14 669 a1、de 10 2005 005 791 a1、de 10 2017 208 603 a1、de 10 2007 058 513 a1、de 945 201 b、de 10 2019 101 760 a1和wo 2008/135036 a1中已知。
3.尤其是当这种离合器装置用在牵引车辆例如载货车中时，会出现以下情况：一方面，必须传递高扭矩，另一方面，可用的结构空间，尤其是径向结构空间，由于设计规范而受到限制。为了可以可靠地传递存在的扭矩，通常使用相互对应的锥体。锥体与纵向轴线围成的锥体的锥角越小，可传递的扭矩就越高。然而，随着锥角减小，打开力也升高，以便将第二构件从第一构件松开并移动到第二位置，以便中断摩擦配合并因此中断扭矩传递。由调节机构例如气动缸提供的可用的打开力也由于设计规范而受到限制。为了可以利用可用的打开力将第二构件从第一构件松开，使用了传动装置，尤其是使用杠杆。
4.由于摩擦配合，在离合器装置的操作中发生第一构件和第二构件的磨损。由于磨损，由杠杆提供的传动比发生变化，因而会发生以下情况：
5.虽然在第一构件和第二构件的崭新状态下，其中，第一构件和第二构件在该崭新状态下没有磨损或只有可忽略不计的磨损，第二构件可以利用可用的打开力毫无问题地从第一构件松开，但是随着磨损的增加，将第二构件从第一构件松开变得越来越困难，直到磨损达到打开力不再足够的程度。结果，第二构件不能再从第一构件松开，由此离合器不能再按预期操作并且必须被更换。


技术实现要素：

6.本发明的一个实施方式的目的是提供一种离合器装置，利用该离合器装置，在预给定的打开力和预给定的结构空间的情况下，即使在第一构件和第二构件的磨损较大的情况下，也能够将第二构件从第一构件可靠地松开。
7.该目的通过权利要求1中指定的特征来实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
8.本发明的一个实施方式涉及一种离合器装置，其包括：
[0009]-第一构件，所述第一构件限定纵向轴线；
[0010]-第二构件，所述第二构件沿纵向轴线可位移地被支承；
[0011]-按压元件，所述按压元件将第二构件偏置到第一位置，在所述第一位置处，第二
构件在构成摩擦配合的情况下抵靠第一构件；以及
[0012]-致动单元，所述第二构件可使用所述致动单元从第一位置位移到第二位置，在所述第二位置处，第二构件布置成与第一构件间隔开，其中，致动单元包括：
[0013]
o调节机构，所述调节机构可沿纵向轴线位移并在该情况下提供打开力；和
[0014]
o杠杆，所述杠杆绕垂直于纵向轴线伸展的旋转轴线可旋转地被支承在第二构件中并具有接触表面，所述杠杆使用所述接触表面抵靠固定的配合接触表面，其中，接触表面和/或配合接触表面具有凸拱部，以及
[0015]
o调节机构和杠杆如此相互作用，使得调节机构沿纵向轴线的运动被转变成杠杆在配合接触表面上的运动，由此第二构件沿纵向轴线位移到第二位置。
[0016]
在从现有技术已知的离合器装置的情况下，杠杆可旋转地紧固在沿纵向轴线固定的构件上。由于这种布置，由杠杆提供的传动比随着磨损的增加而变化，从而随着第一构件和第二构件的磨损程度的增加，将第一构件从第二构件松开所需的打开力升高得越来越大。如果磨损超过一定程度，则可用的打开力不再足以将第二构件从第一构件松开。
[0017]
另一方面，根据该提案，杠杆围绕垂直于纵向轴线伸展的旋转轴线可旋转地布置在第二部件处。因此，杠杆的旋转轴线跟随第二构件的运动。在这里，杠杆具有接触表面，杠杆使用该接触表面抵靠固定的配合接触表面。接触表面或配合接触表面或两个表面具有凸拱部。如果调节机构当第二构件处于第一位置时被致动，则调节机构压在杠杆上，从而杠杆围绕旋转轴线旋转，其中，接触表面相对于配合接触表面移动。接触表面和配合接触表面之间的相对运动不仅是滚动运动，而且是旋转运动和平移运动的叠加。结果，接触表面相对于配合接触表面滑动。由于杠杆的运动，第二构件以特定的传动比移动到第二位置。
[0018]
由于所提出的离合器装置，在其他方面实施相同的情况下，与现有技术中已知的离合器装置的情况相比，由杠杆提供的传动比对磨损的依赖程度显著更低。在此方面，随着磨损的增加，也能够用可用的打开力打开第二构件。结果，与根据现有技术的离合器装置的情况相比，所提出的离合器装置可以按预期操作更长的时间。
[0019]
根据另一实施方式，第一构件沿纵向轴线固定，其中，配合接触表面由第一构件或与第一构件连接的第三构件形成。为了传递扭矩，无需将第一构件和第二构件的双方相对于彼此沿纵向轴线可移动地实施。更确切地说，只需将一个构件，这里为第二部件，沿纵向轴线可移动地实施即可。因此，配合接触表面可以由第一构件或与第一构件连接的第三构件形成，由此可以简化离合器装置的设计。
[0020]
在一个改进的实施方式中，杠杆可以构成为双侧杠杆。调节机构的运动被转换为第二构件沿纵向轴线的相反运动，由此可以实现离合器装置的非常紧凑的设计。
[0021]
在一个改进的实施方式中，接触表面和/或配合接触表面的凸拱部的半径(r)如此选择，使得形成接触表面和配合接触表面的材料的屈服极限在离合器装置的按预期操作中不被超过。半径越大，接触表面和/或配合接触表面就越接近平面。因此，提出的是，将接触表面或配合接触表面设计为平坦的。如果凸拱部的半径被最大化，则作用在形成接触表面和配合接触表面的构件、在此为杠杆和第一构件或与第一构件连接的第三构件之间的赫兹压力可以被最小化。可以防止杠杆和第一构件或与第一构件连接的第三构件的设置。相关构件中的应力峰值被均匀化，从而可以减少相关构件的负载。此外，可以使第一构件或与第一构件连接的第三构件以及杠杆硬化。
[0022]
在另一实施方式中，第一构件可以具有外锥体，并且第二构件可以具有对应的内锥体，其中，第二构件可以引入到第一构件中以构成摩擦配合，从而内锥体与外锥体抵接。
[0023]
在本技术的上下文中，术语“外锥体”旨在描述这样的构件，在该构件中被引入了具有“内锥体”的构件。因此，外锥体的锥形表面朝向纵向轴线指向，而内锥体的锥形表面背离纵向轴线指向。第一构件和第二构件之间的摩擦配合通过锥形表面进行，由此可传递的扭矩相对于平坦表面显著提高。
[0024]
根据另一实施方式，外锥体和内锥体与纵向轴线围成锥角，其中，锥角介于4
°
和8
°
之间。在锥角的这个区域中，可以传递特别高的扭矩，但同时，即使在磨损增加的情况下，使用所提出的离合器装置也将打开力限制在可控制的程度。
[0025]
一个改进的实施方式的特征在于，
[0026]-第一构件和第二构件绕纵向轴线可旋转地被支承，
[0027]-第一构件或第二构件可以借助驱动单元可旋转地被驱动，以及
[0028]-被驱动的构件的旋转运动可以在已构成摩擦配合的情况下被传递到未被驱动的构件。
[0029]
在这种情况下，驱动单元可以设计为电动机或内燃机。
[0030]
根据另一实施方式，调节机构包括气动缸、液压缸或电动缸。这种调节机构制造成本低廉。此外，气动或液压系统尤其用在牵引车辆如载货车中，从而相应的能量载体在任何情况下都是可用的。因此，这些实施方式之一中的调节机构可以容易地集成到现有系统中。
[0031]
另一实施方式的特征在于，调节机构包括与杠杆相互作用的传递体，所述传递体用于将从气动缸、液压缸或电动缸提供的位移运动传递到杠杆。传递体可以适配于现有的结构条件，从而无须对调节机构本身进行适配。因此，可以使用市售的调节机构，由此可以将成本保持较低。
[0032]
在另一实施方式中规定的是，在调节机构和传递体之间布置有滚动轴承。在该实施方式中，无需将调节机构以可旋转的方式支承，由此设计工作量少并且可以简化调节机构的操作。
附图说明
[0033]
以下参照附图更详细地说明本发明的示例性实施方式。在附图中：
[0034]
图1示出了根据现有技术的离合器装置的基本示意图；
[0035]
图2示出了根据本发明的离合器装置的基本示意图；
[0036]
图3a示出了基于图1所示的根据现有技术的离合器装置的离合器装置的剖视图；
[0037]
图3b至图3e各自示出了图3a所示的处于不同操作状态的离合器装置的截面图；
[0038]
图4a示出了基于图2所示的根据本发明的离合器装置的离合器装置的剖视图；以及
[0039]
图4b至图4d各自示出了图4a所示的处于不同操作状态的离合器装置的截面图。
具体实施方式
[0040]
在图1中以大幅简化且减少到基本要素的图示示出了根据现有技术的离合器装置10。离合器装置10包括第一构件12，该第一构件12限定纵向轴线l。第一构件12绕纵向轴线l
可旋转地被支承，但沿纵向轴线l固定。离合器装置10还包括第二构件14，该第二构件14沿纵向轴线l可位移地被支承并借助按压元件16被偏置到第一位置，在该第一位置处，第二构件14在构成摩擦配合的情况下抵靠第一构件12。出于图示原因，第一构件12和第二构件14以彼此偏移的方式示出，但在第一位置处彼此抵靠接触表面ab。由于此时存在摩擦配合，可以在第一构件12和第二构件14之间传递扭矩。
[0041]
离合器装置10还包括致动单元18，第二构件14可以使用该致动单元18从第一位置位移到第二位置。在未示出的第二位置处，第二构件14布置成与第一构件12间隔开，从而消除了摩擦配合并且不能传递扭矩。致动单元18包括调节机构20，该调节机构20可以沿纵向轴线l移动，并且该调节机构20提供打开力。致动单元18还具有双侧杠杆22，该双侧杠杆22绕垂直于纵向轴线l伸展的旋转轴线d可旋转地被支承。旋转轴线d被分配给第一构件12并因此不能沿纵向轴线l位移。
[0042]
杠杆22以第一端部抵靠调节机构20并以第二端部抵靠第二构件14。
[0043]
如果调节机构20被致动，则调节机构20沿纵向轴线l移动。参考图1，调节机构20向左移动。在这里，杠杆22绕旋转轴线d向左旋转。由于杠杆22构成为双侧杠杆22这一事实，第二构件14以相应的传动比沿纵向轴线l向右位移到第二位置，其中，第二构件14从第一构件12离开，并且按压元件16被压缩。结果，消除了摩擦配合，从而不能再传递扭矩。
[0044]
由于摩擦配合，在离合器装置10的操作中发生磨损，结果，第一构件12和第二构件14的壁厚减小。这种磨损在图1中这样表示，即，第二构件14的自由端面从该自由端面在离合器装置10的崭新且无磨损的状态下占据的第一位置移动到第二位置。参考图1，第一位置向左移动，由此杠杆22在第一位置处的旋转位置也改变。从离合器装置10的崭新状态开始，杠杆22由于第一位置的移动随着磨损增加而向右旋转，如箭头p所示。由此，杠杆22提供的传动比会下降。取决于离合器装置10的设计，传动比可以针对特定磨损程度下降到原始值的80％而没有磨损。由此，会发生这样的情况，即，由调节机构20提供的打开力在离合器装置10的崭新状态下足以将第二构件14移动到第二位置。如果磨损超过一定程度，则由于上述原因，打开力不再足够，从而离合器装置10不能再按预期操作。
[0045]
在图2中也以大幅简化且减少到基本要素的图示示出了所提出的离合器装置24。主要区别在于，杠杆22一方面绕垂直于纵向轴线l伸展的旋转轴线d被支承在第二构件14中，另一方面具有带有凸拱部30的接触表面26，杠杆22使用该接触表面26抵靠固定平坦的配合接触表面28。固定平坦的配合接触表面28由第一构件12或与第一构件12连接的第二构件14形成。虽然配合接触表面28是固定的，但是旋转轴线d可以以第二构件14沿纵向轴线l位移。此外，离合器装置24应在很大程度上如图1所呈现的那样构造。尤其地，结构空间和可用的打开力应相同。
[0046]
尽管杠杆22在此也随着磨损的增加而相对于第一位置向右旋转，不过传动比在很大程度上不受此影响。如所提到的那样，在从现有技术已知的离合器装置24中存在特定磨损程度的情况下，杠杆22的传动比值下降到原始传动比的80％。与此相比，对于相同程度的磨损，即使离合器装置24的结构由于所提出的杠杆装置而在其他方面相同，传动比也仅下降到原始传动比的95％。
[0047]
在图3a中以剖视图示出了根据现有技术的离合器装置10的一个实施例。在绕纵向轴线l可旋转的轴32上套设有套筒34，该套筒34与轴32抗旋转地连接。在套筒34上布置有径
向轴承36。径向轴承36用于可旋转地支承已经提到的第一构件12，该第一构件12在所示示例中包括外锥体38。第一构件12与齿轮39抗旋转地连接，该齿轮39可以以未详细示出的方式与驱动单元40、尤其是与电动机或内燃机相互作用，由此由驱动单元40提供的旋转运动可以被传递到第一构件12(参见图4a)。径向轴承36如此实施，使得该径向轴承36不能吸收轴向力。滑环43用于吸收轴向力。离合器装置10还包括第三构件41，在这种情况下为凸缘42。凸缘42和第一构件12不能相对于纵向轴线l移动。
[0048]
此外，离合器装置10包括同样已经提到的第二构件14，该第二构件14包括内锥体44，该内锥体44对应于第一构件12的外锥体38。在这一点上应注意，术语“外锥体38”和“内锥体44”应理解为，外锥体38径向布置在内锥体44的外部。其结果是，外锥体38的锥形表面朝向纵向轴线l指向，而内锥体44的锥形表面背离纵向轴线l指向。外锥体38和内锥体44都与纵向轴线l围成锥角α，该锥角α在所示实施例中介于5
°
和6
°
之间。
[0049]
第二构件14通过齿部46与套筒34抗旋转地连接并因此也与轴32抗旋转地连接，其中，第二构件14可以沿纵向轴线l相对于套筒34移动。离合器装置10还具有同样已经描述的按压元件16，该按压元件16被支撑在套筒34上并将第二构件14偏置到第一位置，在该第一位置处，第二构件14以摩擦配合的方式抵靠第一构件12。在图3a中，第二构件14处于第一位置。由于摩擦配合，通过齿轮39被传递到第一构件12的旋转运动可以被传递到第二构件14。由于第二构件14与套筒34的抗旋转连接，旋转运动被传递到轴32，使用该轴32将旋转运动例如传递到此处未示出的传动系，使用该传动系驱动消耗装置。
[0050]
此外，离合器装置10包括同样已经提到的致动单元18，该致动单元18具有双侧杠杆22，该双侧杠杆22绕垂直于纵向轴线l伸展的旋转轴线d可旋转地被支承在离合器装置10中。在这种情况下，杠杆22至少间接地与第一构件12连接，从而旋转轴线d也不能沿纵向轴线l移动。致动单元18还包括调节机构20，该调节机构29在所示实施例中设计为气动缸48。气动缸48可以被施加压缩空气，由此气动缸48沿纵向轴线l移动并在这种情况下提供打开力。此外，致动单元18包括传递体50，使用该传递体50可以将气动缸48的运动传递到杠杆22。为此，传递体50与旋转轴线d间隔开地抵靠杠杆22。此外，杠杆22在旋转轴线d的相对侧上与旋转轴线d间隔开地抵靠第二构件14。
[0051]
气动缸48抗旋转地被支承，而传递体50可以与第二构成14一起绕纵向轴线l旋转。为了可以允许传递体50和气动缸48之间的相对运动，在气动缸48和传递体50之间布置有滚动轴承52。
[0052]
在图3b中再次示出了图3a中所示的离合器装置10，其中，在图3b中省略了对阐述本发明来说不必要的部分。如在图3a中那样，在图3b中，第二构件14处于第一位置，在该第一位置处，第二构件14由于按压元件16的偏置而以摩擦配合的方式抵靠第一构件12。因此，可以传递扭矩。离合器装置10处于离合状态。
[0053]
为了可以中断扭矩的传递，向气动缸48施加压缩空气，由此气动缸48相对于在图3b中所选择的图示向左移动(参见图3c)。结果，气动缸48提供预给定的打开力。传递体50将该运动传递到杠杆22，结果，该杠杆22绕旋转轴线d向左旋转。杠杆22以特定传动比将这种旋转运动传递到第二构件14，结果，该第二构件14向右移动到第二位置，在该第二位置处，第二构件14布置成与第一构件12间隔开，由此消除了摩擦配合并中断了扭矩传递。离合器装置10处于打开状态。
[0054]
不仅在图3b中而且在图3c中，离合器装置10都是崭新的。在离合器装置10的崭新状态下，第一构件12和第二构件14均不具有磨损。在图3e中示出了处于离合状态的离合器装置10，不过，离合器装置10不再是崭新的，从而第一构件12和第二构件14都以一定磨损程度发生磨损。如果将图3b中的杠杆22的旋转位置与图3e中的杠杆22的旋转位置进行比较，则可以看出，杠杆22由于磨损而已经绕旋转轴线d向右旋转。从图3e中所示的状态开始，进一步的磨损导致杠杆22进一步绕旋转轴线d向右旋转。从一定磨损程度开始，杠杆22以其下端部碰撞凸缘42。结果，杠杆22不能再向右旋转，由此第二构件14不能再能从按压元件16进一步向左移动。因此，离合器装置10不能再转换成离合状态并且不能再按预期操作。
[0055]
为了提高杠杆22碰撞凸缘42时开始的磨损程度，杠杆22在其抵靠第二构件14的区域中设置有凹拱部54，这尤其可以从图3d清楚地看出，该图3d以截面放大的方式再现了图3c。由于凹拱部54，杠杆22在该端部变得更细长，因此杠杆22仅在磨损程度较高时才碰撞凸缘42，由此离合器装置10可以按预期操作更长的时间。不过，凹拱部54也意味着，由于那里存在的材料厚度较低，杠杆22在该端部区域中的强度降低，并且杠杆22即使在较低负载下也可能会失效。失效的趋势由凹拱部30进一步增强，因为凹拱部30引起凹口效应。
[0056]
在这一点上，应再次指出参考图1所描述的且由磨损引起的由杠杆22提供的传动比的降低。
[0057]
在图4a中以剖视图示出了根据本发明的离合器装置24。如已经提到的那样，根据本发明的离合器装置24与根据现有技术的离合器装置的不同之处尤其在于，杠杆22的旋转轴线d布置在第二构件14中，从而杠杆22可以跟随第二构件14的运动。此外，杠杆22以具有凸拱部30的接触表面26抵靠由凸缘42形成的配合接触表面28，凸缘42相对于纵向轴线l是不可移动的。
[0058]
离合器装置24的致动方式在很大程度上对应于针对根据现有技术的图3a至图3e中所示的离合器装置24所描述的方式。尤其地，可用的结构空间、由气动缸48提供的可用的打开力、以及锥角α应相同。
[0059]
在图4b至图4d中示出了图4a所示的处于不同状态的离合器装置24，其中，省略了与本发明的说明无关的构件。在图4b中，与在图4a中一样，离合器装置24处于离合状态，其中，离合器装置24是崭新的，并且因此第一构件12和第二构件14没有磨损。在图4c中，崭新的离合器装置24处于打开状态，在该打开状态下，第二构件14布置成与第一构件12间隔开，并且消除了摩擦配合。如果比较图4b和图4c，则明显的是，气动缸48已向左移动以打开离合器装置24，其中，杠杆22已经绕旋转轴线d向左旋转。在这里，接触表面26上的杠杆22相对于配合接触表面28实施滑动运动，该滑动运动导致杠杆22的旋转轴线d向右位移。旋转轴线d向右的这种位移也导致第二构件14沿纵向轴线l向右移动，由此第二构件14移动到第二位置，并且消除了摩擦配合和扭矩传递。
[0060]
在图4d中示出了处于离合状态的离合器装置24，然而其中，第一构件12和第二构件14具有一定程度的磨损。如果将图4b和图4d相互比较，则可以看出，随着磨损程度的增加，处于第一位置的杠杆22绕旋转轴线d向右旋转。与从现有技术已知的图3a至图3e所示的杠杆22的支承不同，杠杆22通过旋转轴线d与第二构件14相互作用并且不抵靠第二构件14。如所提到的那样，在根据本发明的离合器装置24的设计方案中，杠杆22相对于凸缘42实施滑动运动，为此，杠杆22具有已经提到的凸拱部30。如针对从现有技术已知的解决方案所描
述的那样，杠杆22被卡住的风险在此不存在。另外，无需通过将杠杆22实施得细长来增大杠杆22被卡住的磨损程度。由于根据本发明的设计方案，杠杆22失效的上述趋势不存在。
[0061]
在接触表面26和配合接触表面28的区域中在凸缘42和杠杆22之间存在的赫兹压力可以随着凸拱部30的半径r的增大而减小。结果，杠杆22的负载被保持较低。
[0062]
此外，在这一点上应指出的是，与从现有技术已知的离合器装置24相比，在根据本发明的离合器装置24的设计方案中的由于磨损程度的增加而发生的由杠杆22提供的传动比的降低显著更少。
[0063]
在此方面，可以显著降低离合器装置24从一定磨损程度开始不能再以由气动缸48提供的给定打开力且在给定结构空间中打开的风险。因此，与从现有技术已知的离合器装置10的情况相比，即使在锥角α相对较小的情况下，也能够在较长时间内以高的操作安全性操作离合器装置24。
[0064]
附图标记说明：
[0065]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
根据现有技术的离合器装置
[0066]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一构件
[0067]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二构件
[0068]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀ
按压元件
[0069]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
致动单元
[0070]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
调节机构
[0071]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
杠杆
[0072]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀ
离合器装置
[0073]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接触表面
[0074]
28
ꢀꢀꢀꢀꢀ
配合接触表面
[0075]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凸拱部
[0076]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴
[0077]
34
ꢀꢀꢀꢀꢀ
套筒
[0078]
36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
径向轴承
[0079]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
外锥体
[0080]
39
ꢀꢀꢀꢀꢀ
齿轮
[0081]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动单元
[0082]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三构件
[0083]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凸缘
[0084]
43
ꢀꢀꢀꢀꢀ
滑环
[0085]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀ
内锥体
[0086]
46
ꢀꢀꢀꢀꢀ
齿部
[0087]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀ
气动缸
[0088]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传递体
[0089]
52
ꢀꢀꢀꢀꢀ
滚动轴承
[0090]
54
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凹拱部
[0091]
ab
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接触表面
[0092]dꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转轴线
[0093]
l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向轴线
[0094]
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
[0095]rꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
半径
[0096]
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
锥角