阅读说明：本技术 双级离合器装置 (Twin-stage clutch apparatus ) 是由 刘蕴星 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种双级离合器装置,提高系统的响应速度。该双级离合器装置包括电磁离合器机构和机械离合器机构,在低扭矩传输情况下,通过电磁离合器机构使动力输入轴与动力输出轴连接并同步运转,通过机械式离合器机构将动力输入轴与动力输出轴进一步连接以实现从低扭矩向大扭矩传输的转换。(The present invention provides a kind of twin-stage clutch apparatus, improves the response speed of system.The twin-stage clutch apparatus includes electromagnetic clutch mechanism and mechanical clutch mechanism, in low torque transmission, make power input shaft and power output axis connection by electromagnetic clutch mechanism and operate synchronously, power input shaft is further connect to realize the conversion transmitted from low torque to large torque with power output shaft by mechanical clutch mechanism.)

双级离合器装置

技术领域

本发明涉及动力传输装置技术领域，具体涉及一种双级离合器装置。

背景技术

离合器，就是起到分离与合闭的作用。目的是通过离合器的作用使得动力装置与从动装置间的分离和连接，达到动力传输的功能。目前离合器的种类繁多，广泛用于汽车、机械、工程等行业的动力传输过程中。

现有离合器通常都需要与变速箱的变速齿轮之间的速比变化来实现各个转速条件下、扭矩变化的传输，因而存在结构复杂，成本高的情况，并且响应速度慢，维护成本增加。

发明内容

本发明提供一种双级离合器装置，提高系统的响应速度。该双级离合器装置包括电磁离合器机构和机械离合器机构，在低扭矩传输情况下，通过电磁离合器机构使动力输入轴与动力输出轴连接并同步运转，通过机械式离合器机构将动力输入轴与动力输出轴进一步连接以实现从低扭矩向大扭矩传输的转换。

本发明可以在不需要降低主轴的转速时直接实现大扭矩的传输，提高系统的响应速度。同时避免高速时机械离合器连接时的冲击导致离合器的损坏和降低冲击噪音。本发明可以实现各种转速情况下从低扭矩传输到大扭矩传输的快速转换，具有适应转速范围广，扭矩传输转换快的特点，同时结构简单、制作方便、安装灵活，可靠性好的特性，从而产品成本与同类型产品相比优势明显、售后维修成本低，进而产品生命周期内整体成本更有优势。因而可以减少能源消耗，经济性好，更加环保。

优选地，所述电磁离合器机构和机械离合器机构通过离合器套筒的花键结构组合在一起。

藉此能发挥如下有益效果：离合器套筒内、外花键结构将离合器输出半轴和衔铁同心圆连接在一起，同时离合器套筒的内花键在移动后可以实现与离合器输入半轴的外花键的链接，将电磁离合器和机械离合器实现并联式连接，使得离合器结构紧凑，重量轻，响应速度快，工作切换平顺，减少零件连接时的冲击，提高可靠性和使用寿命。同时因零件使用数量少，成本低，可靠性高，维护成本也低，经济效益好的优点。

优选地，所述双级离合器装置包括两部分，第一部分具备离合器输入半轴、离合器输入半轴止推片、离合器输入轴壳体、轭铁固定销、电磁线圈组件、轭铁；第二部分具备衔铁组件、离合器套筒、离合器输出轴半轴止推片、离合器输出轴壳体、离合器输出半轴、离合器拨叉组件；将离合器输入轴壳体的法兰面与离合器输出轴壳体的法兰面通过紧固构件连接在一起形成所述双级离合器装置。

藉此能发挥如下有益效果：电磁线圈组件固定在离合器输入轴壳体上，可靠性和稳定性更好。电磁线圈组件与轭铁的间隙配合，在保证电磁线圈与轭铁形成的电磁铁的性能同时，也保证了轭铁与离合器输入半轴同步旋转和扭矩传输。衔铁组件与离合器套筒通过花键链接，保证了衔铁在轴向的自由移动同时，也保证了扭矩向离合器输出轴的传递。衔铁组件因采用永磁铁结构，保证了电磁离合器的工作可靠性和稳定性。

优选地，所述双级离合器分离状态时，所述离合器套筒通过内部的花键与所述离合器输出半轴的外花键配合；工作时通过给所述电磁线圈组件通电，所述电磁线圈组件产生的磁力线通过所述轭铁后形成与所述衔铁组件相反的磁极，吸引所述衔铁组件并吸附在一起，所述衔铁组件通过其内部的内花键与所述离合器套筒的外花键连接，同时所述离合器套筒的内花键与所述离合器输出半轴的外花键连接，将扭矩传输到所述离合器输出半轴，以形成电磁离合结构。

藉此能发挥如下有益效果：通过电磁铁和衔铁的吸附作用，使得电磁离合器的耦合平顺，冲击力小，在低扭矩传输时具有反应快，工作平顺，零件连接时冲击小的特点。

优选地，所述离合器拨叉组件向所述离合器输入半轴的方向移动，通过所述离合器拨叉组件推动所述离合器套筒向所述离合器输入半轴方向移动，所述离合器套筒的内花键与所述离合器输入半轴的外花键啮合，以形成机械离合器机构。

藉此能发挥如下有益效果：

机械离合器的拨叉结构，使得离合器套筒与离合器输入半轴的花键啮合和分离速度快；同时花键结构可以传递大扭矩，并且适合各种转速的动力传输；因零件少、结构简单，所以具有可靠性好、成本低、使用方便、售后维修成本低的优点。

附图说明

图1为本发明一实施形态提供的双级离合器装置的三视图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。

图2为图1中A-A’剖视图。

图3为本发明一实施形态的电磁离合器机构的结构示意图。

图4为本发明一实施形态的电磁离合器机构工作状态示意图。

图5为本发明一实施形态的机械离合器机构的结构示意图。

图6为本发明一实施形态的机械离合器机构工作状态示意图。

图7 为本发明一实施形态的电磁线圈组件的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。

图8为本发明一实施形态的衔铁组件的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。

图9为本发明一实施形态的拨叉组件的结构示意图。

图10为本发明一实施形态的轭铁的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。

图11为本发明一实施形态的离合器套筒的结构示意图，其中（a）为主视图，（b）为左视图。

图12为本发明一实施形态的电磁线圈骨架的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。

图13为本发明一实施形态的离合器输入轴半轴止推片的结构示意图， 其中（a）为主视图，（b）为左视图。

图14为本发明一实施形态的离合器输出轴半轴止推片的结构示意图， 其中（a）为主视图，（b）为左视图。

图15为本发明另一实施形态提供的双级离合器装置的结构示意图。

图16为图15的所示实施方式的主视图。

附图标记：

1 离合器输入半轴

2 离合器输入轴半轴止推片

3 离合器输入轴壳体

4 轭铁固定销

5电磁线圈组件

6 轭铁

7 衔铁组件

8 离合器套筒

9 离合器输出轴半轴止推片

10 离合器输出轴壳体

11 离合器输出半轴

12 离合器拨叉组件

501 电磁线圈骨架

502 电磁线圈

701 衔铁骨架

702 永磁铁

1201拨叉

1202固定销

1203滑轨

1204滑轨腔

13下壳体

14上壳体

15 离合器输入半轴（左右整体轴肩）

16 离合器输出半轴（左右整体轴肩）。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的双级离合器装置包括电磁离合器机构、机械离合器机构。在低扭矩传输情况下，通过电磁离合器机构使动力输入轴与动力输出轴连接并同步运转，通过机械式离合器机构将动力输入轴与动力输出轴进一步连接以实现从低扭矩向大扭矩传输的转换。

该装置可以在不需要降低主轴的转速时直接实现大扭矩的传输，提高系统的响应速度。同时避免高速时机械离合器连接时的冲击导致离合器的损坏和降低冲击噪音。

本发明通过离合器套筒的内外花键结构将电磁离合器和机械离合器组合在一起，使得结构紧凑，简单，切换平顺，在各种转速不变的情况下可以直接实现从低扭矩到高扭矩的快速转换，而不需要像以往离合器那样需要通过和变速箱的配合来实现扭矩变化的传输。

图1为本发明一实施形态提供的双级离合器装置的三视图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。图2为图1中A-A’剖视图。图1所示实施形态中，双级离合器装置的壳体垂直于其轴向分为左右两个部分。

本实施形态中，离合器输入半轴1、离合器输入半轴止推片2、离合器输入轴壳体3、轭铁固定销4、电磁线圈组件5、轭铁6组成了双级离合器装置的一半部分；衔铁组件7、离合器套筒8、离合器输出轴半轴止推片9、离合器输出轴壳体10、离合器输出半轴11、离合器拨叉组件12组成了双级离合器装置的另外一半。可通过螺栓等紧固构件将离合器输入轴壳体3的法兰面与离合器输出轴壳体10的法兰面连接在一起形成双级离合器装置。如图2所示，离合器输入半轴1与离合器输入轴半轴止推片2通过螺栓等紧固连接形成凸缘，与离合器输入轴1另一侧凸缘共同作用，与离合器输入轴壳体3的轴承孔配合，来实现离合器输入半轴轴向止推。电磁线圈组件5通过电磁线圈骨架501（参见图7）的外径环形凸台与离合器输入轴壳体3的内孔过盈配合来连接。轭铁6内侧的环形凸台内径与离合器输入半轴1通过过盈配合进行连接，通过轭铁固定销4与轭铁环状凸台上的孔、离合器输入半轴上对应的孔的过盈配合来限制轭铁的轴向窜动，同时保证轭铁6外侧的环状凹槽与电磁铁骨架501具有均匀的间隙配合。离合器输出半轴1与离合器输出轴半轴止推片9通过螺栓等紧固连接形成凸缘，与离合器输出轴11另一侧凸缘共同作用，与离合器输出轴壳体10的轴承孔配合，来实现离合器输出半轴轴向止推。衔铁组件7通过其内孔的内花键与离合器套筒8的外花键进行连接，并可以相对移动。离合器套筒8外径靠近离合器输入半轴1一侧的环状凸台限制衔铁的轴向运动。离合器套筒8通过内花键与离合器输出半轴11的外花键配合连接在一起。拨叉1201（参见图9）与离合器套筒8的环形凹槽配合。通过滑轨的轴向移动带动拨叉组件移动，进而拨叉1201带动离合器套筒的移动。

电磁离合器机构

图3为本发明一实施形态的电磁离合器机构的结构示意图。图4为本发明一实施形态的电磁离合器机构工作状态示意图。

离合器分离状态时，离合器套筒8通过内部的花键与离合器输出半轴11外花键配合。工作时通过给电磁线圈组件5通电，电磁线圈组件5产生的磁力线通过轭铁6后形成与衔铁组件7相反的磁极，吸引衔铁组件7并吸附在一起，衔铁组件7通过其内部的内花键与离合器套筒8的外花键连接，同时离合器套筒8的内花键与离合器输出半轴11的外花键连接，将扭矩传输到离合器输出半轴11，这时形成电磁离合结构。

本发明的电磁离合机构可以从低转速到高转速范围内实现低扭矩传输，具备响应快，适应转速范围广的特点。

机械离合器机构

图5为本发明一实施形态的机械离合器机构的结构示意图。图6为本发明一实施形态的机械离合器机构工作状态示意图。

离合器拨叉组件12向离合器输入半轴1方向移动，通过离合器拨叉组件12推动离合器套筒8向离合器输入半轴1方向移动，离合器套筒8的内花键与离合器输入半轴1的外花键啮合，这时形成机械离合器机构，可以实现大扭矩的传递功能。

在机械离合器机构工作后，给电磁线圈502断电，减少电能消耗和电磁离合器的工作负荷。

更具体而言，通过螺栓等紧固构件把离合器输入轴半轴止推片2与离合器输入半轴1端面轴向安装连接形成凸缘，并与离合器输入半轴主轴颈另一侧的凸缘共同作用来实现离合器输入半轴的轴向止推。

通过螺栓等紧固构件把离合器输入轴半轴止推片9与离合器输出半轴11端面轴向安装连接形成凸缘，并与离合器输入半轴主轴颈另一侧的凸缘共同作用来实现离合器输出半轴的轴向止推。

上述机械离合器机构具有如下有益效果：在电磁离合机构进入工作状态后，保证了离合器输入半轴与输出半轴保持同步运转。这时如果需要在各种转速下大扭矩传输时，离合器拨叉组件推动离合器套筒向离合器输入半轴方向移动，离合器套筒的内花键与离合器输入半轴的外花键啮合，这时离合器套筒8把离合器输入半轴1和离合器输出半轴11同时连接在一起，离合器进入机械离合器机构与电磁离合器机构同步工作状态，可以实现大扭矩的传递。由于电磁离合机构保证了离合器输入半轴与输出半轴保持同步运转，在机械离合器进入工作状态时具备响应速度快，连接平顺，无冲击，噪音低，工作稳定性和可靠性高的特点。

输入半轴壳体3与电磁铁组件5形成的电磁铁固定组件，与输入半轴1、轭铁固定销4、轭铁6形成的旋转式轭铁，这种固定电磁线圈与旋转轭铁形成电磁铁结构。具体而言，图7为本发明一实施形态的电磁线圈组件的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。如图7所示，电磁线圈组件5由电磁线圈骨架501和电磁线圈502组成。如图12所示，电磁线圈骨架501是具有内侧环形凹槽结构，凹槽开口端外侧具有环形凸台结构，用于与离合器输入轴壳体内孔进行过盈连接。电磁线圈502为环形结构，装配在电磁线圈骨架501的环形凹槽内。在工作时通过给电磁线圈通电，产生的磁力线通过轭铁6后形成与衔铁组件7相反的磁极，吸引衔铁组件7并吸附在一起。

图8为本发明一实施形态的衔铁组件的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。如图8所示，衔铁组件7由衔铁骨架701和永磁铁702组成。衔铁骨架701内孔具有花键结构，外径为具有大小径的环形台阶结构。永磁铁为环形结构。内径与衔铁骨架701外径凸台的小径部位配合，轴向与环形台阶的轴向端面贴合后形成衔铁组件。

图9为本发明一实施形态的拨叉组件的结构示意图。如图9所示，离合器拨叉组件12由拨叉1201、固定销1202、滑轨1203、滑轨腔1204组成。通过固定销将拨叉和滑轨连接，拨叉1201与离合器套筒8的凹槽配合。通过滑轨1203在滑轨腔内的轴向移动带动拨叉组件12移动，进而拨叉1201带动离合器套筒的移动。

图10为本发明一实施形态的轭铁的结构示意图，其中（a）为右视图，（b）为主视图，（c）为左视图。如图10所示，轭铁外侧为环形凹槽结构，内侧靠近凹槽开口端具有环形凸台结构，同时在环形凸台上具有径向均匀分布的通孔。通孔的轴向位置在环状凹槽的开口端外侧，环形凸台上径向均匀分布的通孔与离合器输入半轴相对应的径向均匀分布的内孔一一对应。通过环状凸台内径与离合器输入半轴过盈配合连接后，再通过轭铁固定销与环状凸台上的孔和离合器输入半轴上对应的孔的过盈配合来限制轭铁的轴向位置，以保证轭铁与电磁铁骨架具有均匀的间隙配合，同时通过轭铁固定销的过盈配合和轭铁环形凸台内径与离合器输入半轴的过盈配合来保证轭铁与衔铁吸附后扭矩的传递。

图11为本发明一实施形态的离合器套筒的结构示意图，其中（a）为主视图，（b）为左视图。如（b）图所示，离合器套筒8的内部具有花键。如图11的（a）所示，花键的齿根部到齿顶部与套筒端面的0-30度倒角结构，可以减少离合器套筒8的内部花键与离合器输入半轴1的外花键啮合时的齿顶与齿顶之间的冲击力，避免齿顶因冲击力损坏，提高零件的可靠性和使用寿命。离合器套筒一端设有环状凸台结构，限制衔铁的轴向运动；另一端具有与拨叉配合的环形凹槽结构。

图13是图2所示装置中的离合器输入轴半轴止推片2的结构示意图，其中（a）为主视图，（b）为左视图。如图13所示，离合器输入轴半轴止推片2为环形，周向有螺栓孔结构。通过螺栓与离合器输入半轴端面进行连接形成凸缘并与离合器输入半轴另一侧凸缘共同作用来实现离合器输入半轴的轴向止推。

图14是图2所示装置中的离合器输出轴半轴止推片9的结构示意图，其中（a）为主视图，（b）为左视图。如图14所示，离合器输出轴半轴止推片9为环形，周向有螺栓孔结构。通过螺栓与离合器输出半轴端面进行连接，形成凸缘与离合器输出半轴另一侧凸缘共同作用来实现离合器输出半轴的轴向止推。

工作原理

本发明在低扭矩情况下通过电磁离合机构工作实现动力的传输；同时实现离合器的输入轴和输出轴的同步运转，这时通过移动离合器套筒8来实现机械离合器的连接，实现大扭矩的传输。在机械离合器工作后，电磁离合器断电，减少能耗和电磁离合器的工作负荷。

工作过程

在需要低扭矩向大扭矩传输转换时，通过给电磁线圈502通电，电磁线圈产生的磁力线通过轭铁6后形成与衔铁相反的磁极，吸引衔铁组件7并吸附在一起，衔铁通过其内部的内花键与离合器套筒8的外花键连接，同时离合器套筒8的内花键与离合器输出半轴11的外花键连接，将扭矩传输到离合器输出半轴11，这时电磁离合结构进行工作状态。此状态保证了离合器输入半轴1与离合器输出半轴11保持同步运转。这时离合器拨叉组件12推动离合器套筒8向离合器输入半轴1方向移动，离合器套筒8的内花键与离合器输入半轴1的外花键啮合，这时离合器套筒8通过同时与离合器输入半轴1和离合器输出半轴11的外花键啮合，将它们连接在一起，离合器进入机械离合器机构状态和电磁离合器机构同步工作状态。

当需要离合器分离时，离合器拨叉组件12推动离合器套筒8向离合器输出半轴11方向运动，并与离合器输入半轴1的花键分离。同时外部对电磁线圈502通电形成与衔铁磁极相反的磁极，确保衔铁回位到离合器输出轴壳体10的指定位置，停止对电磁线圈供电。离合器进入完全脱离状态。

第二实施形态

图15为本发明另一实施形态提供的双级离合器装置的结构示意图。图16为图15实施方式的主视图。

在第二实施形态中，壳体的连接方式是上下拼合，这种情况下装配和机加工更简单一些，除壳体拼合方式外其他构件和工作原理与第一实施形态相同。

第二实施形态的双级离合器装置的壳体分为上壳体14和下壳体13两个部分，同时离合器输入半轴15和离合器输出半轴16均为整体式左右轴肩结构。实现电磁离合机构和机械离合器机构的功能和原理与第一实施形态是相同的。

本发明可以实现各种转速情况下从低扭矩传输到大扭矩传输的快速转换，具有适应转速范围广，扭矩传输转换快的特点，同时结构简单、制作方便、安装灵活，可靠性好的特性，从而产品成本与同类型产品相比优势明显、售后维修成本低，进而产品生命周期内整体成本更有优势。因而可以减少能源消耗，经济性好，更加环保。

根据上述说明，本领域技术人员明了本发明较多的改良和其他实施形态。因此，上述说明仅作为示例用于解释说明，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最优形态为目的而提供的。只要不脱离本发明的精神主旨，可实质性地变更为其他结构和/或功能。