用于空陆两用飞机的离合器装置的制作方法

本公开内容涉及一种位于空陆两用飞机的传动系的发动机和螺旋桨之间的离合器装置。本公开内容还涉及包括这种离合器装置的空陆两用飞机。

空陆两用飞机是一种适合并被配置成既可以在空中驾驶，也可以作为汽车在道路上驾驶的车辆。

背景技术：

近年来，随着电池技术的飞速发展，空陆两用飞机，特别是电空陆两用飞机，表现出改善的性能和降低的成本。因此，在空陆两用飞机领域，存在着在保持轻质和紧凑设计的同时，改进各种部件和结构的强度和可靠性的增长要求。

例如，尽管在该领域开展活动，但仍存在改进离合器装置的要求，以满足空陆两用飞机的成本、可靠性、重量和可用空间的要求。

技术实现要素：

标准的飞机通常将螺旋桨直接安装在发动机的输出轴上。然而，在空陆两用飞机中，为了使得发动机能够用于道路驾驶，通常需要选择性连接和断开螺旋桨和发动机。因此，在飞行模式下发动机连接并驱动螺旋桨，在道路驾驶模式下发动机与螺旋桨断开，该道路驾驶模式下发动机可用于驱动空陆两用飞机的至少一个车轮。

此外，当在道路驾驶模式下操作空陆两用飞机时，可能需要将螺旋桨保持在螺旋桨锁定模式，即非旋转模式，以防止螺旋桨在风刮到螺旋桨叶片时旋转，例如由于旋转的螺旋桨对附近人的普遍危害，或在道路行驶过程中为了保持螺旋桨处于最大离地间隙位置。

因此，本公开内容的总体目的在于提供一种位于空陆两用飞机的传动系统的发动机和螺旋桨之间的离合器装置，使得能够在螺旋桨推进模式和螺旋桨锁定模式中选择性设置离合器装置，并且在制造方面具有相对的成本效益，可靠性高，重量轻，整体设计紧凑。

这一目的和其他目的，将在下文中变得明显，是通过如随附独立权利要求中所定义的一种离合器装置来实现的。在相关从属权利要求中列举了一些示例性实施例和其他可选特征的细节。

根据本公开内容的第一方面，提供了一种位于空陆两用飞机的传动系统的发动机和螺旋桨之间的离合器装置。离合器装置包括发动机轴、螺旋桨轴、静止离合器装置外壳，以及被旋转锁定到螺旋桨轴并相对于螺旋桨轴轴向可滑动的接合构件。接合构件包括第一接合结构，用于接合与发动机轴相关联的相应接合结构，从而将离合器装置设置在旋转推进扭矩可通过接合构件从发动机轴被传送到螺旋桨轴的螺旋桨推进模式中。此外，接合构件还包括第二接合结构，用于接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构，从而将离合器装置设置在螺旋桨轴通过接合构件被旋转锁定到离合器装置外壳螺旋桨锁定模式中。

这样，仅通过控制单个接合构件相对于螺旋桨轴的轴向位置，就可以在螺旋桨推进模式和螺旋桨锁定模式中选择性设置离合器装置。因此，接合构件具有双重功能，它可以在一个轴向位置将旋转推进扭矩从发动机轴传送到螺旋桨轴，并且在另一个轴向位置将螺旋桨轴旋转锁定到静止离合器装置外壳。

仅通过控制单个接合构件的轴向位置来控制接合构件的这种双重功能，使得离合器装置的设计更加紧凑，从而也减轻了离合器装置的重量。例如，在螺旋桨推进模式和螺旋桨锁定模式中设置离合器装置可以在单个离合器装置外壳中执行。此外，单个接合构件的双重功能使得设计更加简单，从而能够使用较少的会出现故障的单个组件进行更具成本效益的设计。此外，对单个接合构件位置的轴向控制能够简化、紧凑且具有成本效益地实现接合构件位置控制装置，其中，该接合构件位置控制装置被配置成用于控制接合构件的轴向位置。

因此，总的来说，本公开内容提供了一种离合器装置，在制造方面具有相对成本效益、提高了可靠性和减轻了重量并且具有紧凑的总体设计。

在一个示例性实施例中，当接合构件位于与发动机轴或离合器装置相关联的相应接合结构之间的轴向空档位置时，第一接合结构和第二接合结构均不接合与发动机轴或与离合器装置外壳相关联的相应接合结构。因此，避免了可旋转发动机轴和静止离合器装置外壳之间的干扰风险。此外，螺旋桨通常在接合构件在空档位置时自由旋转，在某些飞行或道路驾驶情况下，希望允许螺旋桨自由旋转，考虑到当需要时，几乎总是可以立即在螺旋桨推进模式和螺旋桨锁定模式中选择性设置离合器装置。

在一个示例性实施例中，接合构件包括同步器装置，当接合构件在轴向朝向与离合器装置外壳相关联的相应接合结构轴向移动时，该同步器装置被配置成用于在第二接合结构接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构之前降低螺旋桨轴的转速。在从飞行模式切换到道路驾驶模式时，可能需要相对快速地旋转锁定螺旋桨，以防止螺旋桨失控旋转，例如在从旋转的发动机轴上断开螺旋桨轴时，由于螺旋桨的转动惯量而失控旋转。一种解决方案可以是尽管存在一定的螺旋桨速度，简单地强制将第二接合结构接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构。然而，这可能导致第二接合结构和相应接合结构的损坏。相对快速地降低螺旋桨任何转速的另一种解决方案是为接合构件提供同步器装置，其中该同步器装置被配置成用于在第二接合结构接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构之前降低螺旋桨轴的转速。因此，降低了损坏离合器装置的风险，并实现了相对快速地旋转锁定螺旋桨以防止螺旋桨失控旋转的目的。

在一个示例性实施例中，同步器装置包括摩擦表面，其被配置成在第二接合结构接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构之前接合与离合器装置外壳相关联的相应摩擦表面，从而降低螺旋桨轴的转速。通过控制同步器装置的位置，通过使得同步器装置的摩擦表面接合离合器装置外壳的相应摩擦表面，旋转的螺旋桨的动能可以相对快速地被转换为热能。

在一个示例性实施例中，离合器装置还包括用于控制接合构件轴向位置的驱动装置，其中驱动装置包括与接合构件耦合的轴向可滑动的换挡拨叉，使得驱动装置能够控制接合构件的轴向位置。通过使用轴向可滑动的换档拨叉设计，类似于传统变速箱中换档拨叉的设计，采用了已经过技术验证和确定的技术概念，从而实现了对接合构件轴向位置的高可靠性和稳定性控制。

在一个示例性实施例中，驱动装置还包括可旋转轴，其上设有换档拨叉的圆柱套筒，其中可旋转轴的旋转通过传动装置被转变成圆柱套筒的轴向运动。具有将可旋转轴的旋转转换为圆柱套筒的轴向运动的传动装置，使得能够使用具有旋转输出轴的动力源来控制圆柱套筒的轴向运动，因为动力源的旋转输出轴可以以经济高效的方式被旋转连接到可旋转轴。例如，动力源可以例如是电机或气动或液压驱动发动机。

在一个示例性实施例中，传动装置包括被设置在可旋转轴上的外螺纹和被设置在圆柱套筒上的配合内螺纹，使得可旋转轴的旋转被转变为圆柱套筒的轴向运动。从而实现了稳健可靠的传动装置。

在一个示例性实施例中，驱动装置包括弹簧元件，用于使得第二接合结构向与离合器装置外壳相关联的相应接合结构弹性加载。如果第二接合结构在特定相对旋转位置上，例如由于齿间接合等干扰，未正确接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构，接合构件可能无法获得所需的螺旋桨锁定模式，这可能是安全问题，因为螺旋桨可能随后由于气流而在道路驾驶时开始旋转。这个问题的一种解决方案可以是通过使得第二接合结构被弹性加载到与离合器装置外壳相关联的相应接合结构来实现，因为由此第二接合结构将在螺旋桨某角度旋转后自动正确接合与离合器装置外壳相关联的相应接合结构，即一旦接合构件变成位于第二接合结构与相应接合结构的正确配合旋转位置时，弹性元件迫使第二接合结构正确接合相应接合结构。

在一个示例性实施例中，拨叉包括组装成单个拨叉的至少三个分开并且独立的部件：圆柱套筒，相对于圆柱套筒轴向可移动并且被布置成接合接合部件的拨叉部件，以及轴向弹簧元件，其在弹簧元件一侧接合圆柱套筒的轴向表面，并且在弹簧元件另一侧接合拨叉轴向表面，使得轴向压缩弹簧元件，并且使得当圆柱套筒沿轴向朝向与离合器装置外壳相关联的相应接合结构轴向移动时，拨叉部分可以向与离合器装置外壳相关联的相应接合结构弹性加载。通过在圆柱套筒和拨叉部件之间捕获弹簧元件，改进了弹簧元件的位置控制。此外，拨叉部件可以由刚性和坚固的零件制成。

在一个示例性实施例中，弹簧元件位于圆柱套筒的外圆柱表面和拨叉部份的内圆柱表面之间。因此，实现了弹簧元件的进一步改进的位置控制，从而减少了由于弹簧元件的意外位移而引起的故障。

在一个示例性实施例中，离合器装置还包括用于驱动可旋转轴的电机。电机是高度可靠和紧凑的动力源，易于在离合器装置中实现。电机的可旋转输出轴也适用于驱动连接驱动装置的旋转轴。

在一个示例性实施例中，离合器装置还包括被旋转连接在电机的输出轴和驱动装置的可旋转轴之间的行星变速器，其用作电机和旋转轴之间的减速单元。减速单元导致扭矩增加。因此，通过行星变速器，可交付的输出扭矩显著增加，从而确保旋转轴的运动控制更加稳健。

本公开内容还涉及一种包括如上所述离合器装置的空陆两用飞机。

在一个示例性实施例中，空陆两用飞机还包括被固定在螺旋桨轴上的螺旋桨，其中第二接合结构和与离合器装置外壳相关联的相应接合结构被配置成使得第二接合结构与相应接合结构的旋转锁定接合发生在螺旋桨的某些旋转位置。因此，可以提供某些默认螺旋桨旋转锁定位置，如果在道路驾驶模式期间需要螺旋桨的一个或多个特定旋转锁定位置，则这可能是有益的。

在一个示例性实施例中，第二接合结构和与离合器装置外壳相关联的相应接合结构被配置成使得第二接合结构与相应接合结构的旋转锁定接合仅发生在螺旋桨的导致螺旋桨的最大离地间隙的那些相对旋转位置。因此，降低了螺旋桨因干扰地面或地面物体而损坏的风险。

在一个示例性实施例中，第二接合结构包括多个突起、齿、花键或爪，仅在螺旋桨轴的某些旋转锁定位置，其旋转锁定与离合器装置外壳相关联的相应接合结构的相应突起、齿、花键或爪，其中螺旋桨叶片的角位置与螺旋桨轴这些特定旋转锁定位置相匹配，使得在螺旋桨轴的旋转锁定位置实现螺旋桨叶片的最大离地间隙。

在空陆两用飞机的一个示例性实施例中，当圆柱套筒处于与螺旋桨锁定模式相对应的轴向位置时，以及当第二接合结构不处于锁定接合相应接合结构时，弹簧元件处于轴向较多压缩状态。这意味着只要螺旋桨以任何理由旋转某些角度到第二接合结构确实可以接合相应接合结构的旋转位置，由于弹簧元件处于轴向较多压缩的状态，来自处于轴向较多压缩状态的弹簧元件的弹力将会导致促使第二接合结构接合相应接合结构。

在空陆两用飞机的一个示例性实施例中，当圆柱套筒处于与螺旋桨锁定模式相对应的轴向位置时，以及当第二接合结构锁定接合相应接合结构时，弹簧元件处于轴向较少压缩状态。如上所述，只要第二接合结构能够接合相应接合结构，来自弹簧元件的弹力将会同样导致该结果。因此，当第二接合结构锁定接合相应接合结构时，弹簧元件处于轴向较少压缩状态。

在一个示例性实施例中，空陆两用飞机还包括通过离合器装置被驱动连接到螺旋桨的内燃机，被驱动连接到内燃机并通过离合器装置被驱动连接至螺旋桨的第一电机，用于存储由第一电机生成的电能的电池，用于在道路上驱动空陆两用飞机的至少一个驱动轮，被驱动连接到至少一个驱动轮的第二电机，其中内燃机和第一电机被配置成用于单独或联合驱动螺旋桨。因此这种设计对应于混合动力电动空陆两用飞机，其在飞行模式下可由内燃机和/或第一电机驱动，在道路驾驶模式下可由第二电机驱动。然而，在道路驾驶模式下，内燃机可用于驱动第一电机以生成待存储在电池中的电能并且随后在道路驾驶模式下由第二电机使用。换句话说，飞行模式下使用的混合动力电动空陆两用飞机的传动系统采用并联混合动力布局，道路驾驶模式下使用的传动系统采用串联混合动力布局。

当研究所附权利要求和以下描述时，本公开内容的进一步特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以组合本公开内容的不同特征以形成如下描述的实施例以外的实施例。

附图说明

从以下说明性和非限制性的详细描述和附图中，可以容易地理解本公开内容的各种示例性实施例，其中：

图1a示出离合器装置的第一示例性实施例的横截面图；

图1b示出离合器装置的替代示例性实施例的横截面图；

图2a示出接合构件的第二接合结构的示例性实施例；

图2b示出承载与离合器装置外壳相关联的相应接合结构的独立接合环的示例性实施例；

图2c示出处于最大离地间隙位置的螺旋桨的视图；

图3-6示出在各种操作模式下离合器装置的另一示例性实施例；

图7-10示出在各种操作模式下离合器装置的又一示例性实施例；

图11-13示出驱动装置的另一示例性实施例；

图14-17还示出驱动装置的另一示例性实施例；以及

图18-19示出空陆两用飞机的两个替代传动系统布局实施例。

具体实施方式

下面将参考附图更全面地描述本公开内容，附图示出本公开内容的示例性实施例。然而，本公开内容可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性。相似附图标记指的是整个描述中的相似元素。为了更好地说明和解释本公开内容的示例性实施例，附图不必按比例缩放，并且可以放大某些特征。

根据图1a，示出根据本公开内容的第一示例性实施例的离合器装置1。离合器装置1特别适用于位于空陆两用飞机的传动系统的发动机和螺旋桨之间，然而也可能存在其他应用。

离合器装置包括发动机轴2、螺旋桨轴3、静止离合器装置外壳4和接合构件5，接合构件5被旋转锁定到螺旋桨轴3并相对于螺旋桨轴3轴向可滑动。离合器装置具有径向16和轴向17，轴向17垂直于径向并与发动机轴2和螺旋桨轴3的纵轴平行。

接合构件5例如可具有基本环形的整体形状，其具有径向内表面10，被布置成在螺旋桨轴3的径向外表面11上轴向滑动。为了提供接合构件5相对于螺旋桨轴3的旋转锁定，可以采用各种替代例。例如，接合构件5的内表面10可以是圆柱形并且具有轴向花键，其被布置成与螺旋桨轴3的外圆柱表面上的相应轴向花键12相互作用，以提供相对旋转锁定，并同时允许接合构件5和螺旋桨轴3之间的相对轴向运动。或者，接合构件5可被设计成具有非圆柱形内表面10，其被布置成适于固定在螺旋桨轴3的相应非圆柱形外表面11上，由此提供相对旋转锁定，同时允许接合构件5和螺旋桨轴3之间的相对轴向运动。

发动机轴2和螺旋桨轴3中的一个或两个当然可以由单个轴或多个相互连接并相互旋转锁定的轴段组成。

接合构件5包括用于接合与发动机轴2相关联的相应接合结构7的第一接合结构6，从而将离合器装置1设置在螺旋桨推进模式中，其中，在螺旋桨推进模式中，旋转推进扭矩可通过啮合构件5从发动机轴2被传送到传动轴3。

此外，接合构件5还包括用于接合与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9的第二接合结构8，从而将离合器装置1设置在螺旋桨锁定模式中，其中在螺旋桨锁定模式中，螺旋桨轴3通过接合构件5被旋转锁定到离合器装置外壳4。

因此，通过具有可被旋转锁定到螺旋桨轴3并相对于螺旋桨轴3轴向可滑动的接合构件5，接合构件5被选择性可控地接合发动机轴2以将旋转扭矩从发动机轴2传送到螺旋桨轴3，或者接合离合器装置外壳4以将螺旋桨轴旋转锁定到静止离合器装置外壳4。换句话说，简单地控制接合构件5相对于螺旋桨轴3的轴向位置，离合器装置可以被设置在螺旋桨推进模式或螺旋桨锁定模式中。

图1a中的接合构件5具有周边外槽20，其用于使得接合构件5与用于向接合构件5施加轴向力的驱动装置(未示出)之间能够正确接合，以达到接合构件5相对于螺旋桨轴3轴向移动的目的。然而，存在允许驱动装置接合接合构件5并对接合构件5施加轴向力的其他方式，例如，与接合构件5的外轴向侧21接合的替代构件。

图1a示出被设置在空档模式下的离合器装置1的示例性实施例。当接合构件5位于与发动机轴1或离合器装置外壳4相关联的相应接合结构7、9之间的轴向空档位置时，就可以实现这一点，在该位置上，第一接合结构6和第二接合结构8均未接合与发动机轴2或离合器装置外壳4相关联的相应接合结构7、9。

可以在螺旋桨轴3和离合器装置外壳4之间提供轴承18，诸如滚子轴承，以使得它们之间能够进行相对旋转运动。类似地，如果发动机轴2和螺旋桨轴3彼此部分地伸缩，也即，使得一个轴轴向突出到另一个轴上一定的轴向距离，以提供所述轴2、3的改进位置控制。可以在螺旋桨轴3和发动机轴2之间提供轴承19，诸如滚子轴承，以使得它们之间能相对旋转运动。

第一接合结构6和第二接合结构8和它们各自相应接合结构7、9可以是齿、花键、爪、突起等的形状，它们通过结构和相应结构之间的内部干扰相互作用以提供相互旋转锁定。

图1a示意性示出第一接合结构6和第二接合结构8和它们各自相应接合结构7、9是爪形离合器类型，其中第一接合结构6位于接合构件5的轴侧上，相应接合结构7位于发动机轴2的部分的轴侧上，使得第一接合结构6实际面对接合构件5。然而，第一接合结构6和第二接合结构8和它们各自相应接合结构7、9可以替代地位于接合构件5、发动机轴2和离合器装置外壳4的轴向外表面或内表面，下文将关于另一个示例性实施例进行详细描述。

图1b示出了图1a中离合器装置1的替代实施例。图1b的离合器装置1与图1a的离合器装置1的不同之处仅在于离合器装置1没有空档模式。换句话说，不存在接合构件5的可供轴向位置，其中在该轴向位置，第一接合结构6和第二接合结构8均未接合与发动机轴2或离合器装置外壳4相关联的相应接合结构7、9。第一接合结构6或第二接合结构8始终接合相应接合结构7、9。当接合构件5位于相应接合结构7、9之间的中心时，第一接合结构6和第二接合结构8同时接合相应接合结构7、9。在图1b中，第一接合结构6与相应接合结构7处于接合状态。在某些情况下，没有空档模式的离合器装置1可能是有利的。

图2a示意性示出接合构件5的示例性实施例的3d视图，接合构件5具有基本环形的整体形状并具有含有轴向花键13的径向内表面10，轴向花键13被布置成与被设置在螺旋桨轴3外圆柱表面上的相应轴向花键12相互作用。第二接合结构8在此处以三个弧形突起14的形式被示意性示出，它们沿接合构件5的环形长度分布，并且在相邻的突起14之间形成凹槽15。与第二接合结构8具有类似设计的相应接合结构7(未示出)的突起被配置成轴向可移动到在所述突起14之间形成的凹槽15中，以在所述部件之间提供所需的旋转干扰。当然，在第一接合结构6和第二接合结构8及其各自相应接合结构7、9的设计方面，许多替代设计是可能的。此外，根据情况，第一接合结构和第二接合结构可以具有相同的不同设计。

在图1a和1b所示的示例性实施例的离合器装置1中，与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9是与离合器装置外壳4一体形成的。然而，与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9也可以被设置在独立并且分开的接合环74上，接合环74被紧固并旋转固定到离合器装置外壳4。图2b示出了这种独立并且分开的接合环74的示例性实施例的3d视图。

接合环74具有基本环形的整体形状，并具有用于将接合环74固定到离合器装置外壳4的附接孔45。在这个示例性实施例中，相应接合结构9具有三个弧形突起46，它们沿接合环74的环形长度分布，并且在相邻突起46之间形成凹槽47，用于接收相关联的轴向可移动接合构件5的突起14，在这个实施例中还将具有三个弧形突起14。

图2b的具有含有三个弧形突起46的相应接合结构的9接合环74，例如可以用于在三个不同旋转位置锁定三翼螺旋桨。

在螺旋桨轴3上的螺旋桨的相对转动附接、在螺旋桨轴3上的接合构件5的相对转动附接、在离合器装置外壳4上的接合环74的相对转动附接以及第二接合结构8和接合环74的相应接合结构9的旋转锁定匹配被适当配置成使得第二接合结构8与接合环74的相应接合结构9的锁定接合仅发生在螺旋桨的某些预定旋转位置，例如仅在导致螺旋桨最大离地间隙的螺旋桨相对旋转位置。

这种影响如图2c所示，图2c显示处于旋转位置的三翼螺旋桨102，其导致螺旋桨102的最大离地间隙110。因此，空陆两用飞机在道路行驶中损坏螺旋桨的风险被最小化。

具体而言，仅通过向第二接合结构8提供多个突起、齿、花键或爪来实现在特定旋转位置的旋转锁定，它们仅在传动轴3的某些旋转锁定位置能够旋转锁定与离合器装置外壳4相关联的相应啮合结构9的相应突起、齿、花键或爪，随后将螺旋桨叶片的角位置与螺旋桨轴3的那些特定旋转锁定位置进行匹配。

图3至6示意性地示出根据本公开内容的离合器装置1的替代示例性实施例的不同工作模式。发动机轴2、螺旋桨轴3和离合器装置外壳4在设计和功能上与图1所述基本相似。然而，接合构件5以及第一接合结构6和第二接合结构8及其各自相应接合结构7、9具有不同的设计。此外，接合构件5包括同步器装置。

当设置离合器装置在螺旋桨推进模式，但即将切换至螺旋桨锁定模式时，可能存在螺旋桨仍具有某些转速的情况，从而使得切换至螺旋桨锁定模式变得复杂。一种选择是尽管螺旋桨轴3和离合器装置外壳之间仍然存在相对转速差，简单地轴向移动接合构件5，用于在第二接合结构8与相应接合结构9之间接合，但因此可能对第二接合结构8和相应接合结构9造成重大损坏。或者，用户可以等待直到螺旋桨转速停止，然后移动接合构件5用于在第二接合结构8与相应接合结构9之间接合。然而，这种等待时间可能会让用户感到厌烦。

因此，希望能够在螺旋桨仍有某些转速的情况下立即从螺旋桨推进模式切换到螺旋桨锁定模式，而不存在损坏的风险，也不必等到螺旋桨停止旋转。通过向接合构件5提供同步器装置来解决这一问题，在接合构件5朝向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9轴向移动时，同步器装置被配置成用于相对快速地降低螺旋桨轴的转速。在第二接合结构8实际接合与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9之前完成转速降低，使得第二接合结构8和相应接合结构9不会发生损坏。

在图3至6的具体实施例中，同步器装置包括锥形摩擦表面22，其被配置成接合与离合器装置外壳4相关联的相应锥形摩擦表面23，用于制动螺旋桨从而降低螺旋桨轴的转速。

摩擦表面22、23可以是各部件的金属表面，或被附接到各部件的特殊耐磨材料。

为了避免对第二接合结构8和相应接合结构9造成任何损坏，在第二接合结构8接合相应接合结构9之前，执行速度同步是有意义的。因此，从接合构件5的空档位置开始，当接合构件向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9轴向移动时，同步器装置在第一轴向位置变为启用状态，然后，当同步器装置使得螺旋桨轴的转速停止或接近停止时，接合构件5进一步向相应接合结构9轴向移动到第二轴向位置，在第二轴向位置上，第二接合结构8正确接合相应接合结构9。由于第二接合结构8在第一轴向位置未接合相应接合结构9，因此避免了损坏的风险。

使得在接合构件5的第一轴向位置，同步器装置处于启用状态但第二接合结构8和相应接合结构9之间仍然未接合，以及随后在将接合构件5移动到第二轴向位置之后，首先在第二接合结构8和相应接合结构9之间接合的功能，通过使得接合构件包括至少两个部件来实现。

图3所示的接合构件5包括至少两个部件，内部部件51和外部部件52。内部部件51和外部部件52都可以具有基本上环形的形状。

内部部件51被旋转锁定到螺旋桨轴3，同时相对于螺旋桨轴3轴向可滑动。例如，这可以通过向内部部件51的内表面10提供轴向花键来实现，其中该轴向花键被布置成与设置在螺旋桨轴3的外圆柱表面上的相应轴向花键12相互作用以提供相对旋转锁定，同时允许内部部件51和螺旋桨轴3之间的相对轴相运动。

类似地，外部部件52被旋转锁定到内部部件51，同时相对于内部部件51轴向可滑动。例如，这可以通过在外部部件52的内表面24提供轴向花键、齿或突起来实现，轴向花键、齿或突起被布置成与被设置在内部部件51的外圆柱形25表面上的相应轴向花键、齿或突起物相互作用。

图3示出接合构件5处于空档轴向位置27的离合器装置1，其中接合构件5与发动机轴2和离合器装置外壳4分离，同步器装置为非启用模式。接合构件5的内部和外部部件51、52位于基本相同的轴向位置，即空档轴向位置27。

在图4中，接合构件5已向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构轴向移动了第一距离28，使得接合构件5位于第一轴向位置31并且同步器装置为启用模式。换句话说，接合构件5的锥形摩擦表面22现在位于一个轴向位置，其中在该轴向位置所述锥形摩擦表面22接合与离合器装置外壳4相关联的相应锥形摩擦表面23，使得通过摩擦表面22、23将螺旋桨和螺旋桨轴3的旋转动能转化为热量从而实现螺旋桨的制动和螺旋桨轴3的转速降低。接合构件5的内部部件51和外部部件52仍然位于基本相同的轴向位置，即第一轴向位置31。

如图5所示，当螺旋桨轴3的转速降至零或接近零时，接合构件5的外部部件52可轴向位移到第二轴向位置32，其中第二轴向位置32位于从空档轴向位置27向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构的第二距离29的位置处。因此，第二接合结构8锁定接合相应接合结构9，离合器装置1处于螺旋桨锁定模式。

第二轴向位置32比第一轴向位置31更靠近与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构。接合构件5的内部部件51保持在第一轴向位置31，这意味着接合构件5的内部部件51和外部部件52不位于相同的轴向位置。

图6示出螺旋桨推进模式下的离合器装置1。在此，接合构件5轴向移动到第三轴向位置33，从接合构件5的中性轴向位置27看来，其第三轴向位置33处于同与发动机轴2相关联的相应接合结构7的第三距离30处。因此，第一接合结构6锁定接合相应接合结构7。

由于在设置离合器装置1为螺旋桨推进模式之前，通常不需要同步发动机轴和螺旋桨轴的转速，因此通常不需要向同步器装置1提供摩擦表面22，其中摩擦表面被配置成接合与发动机轴2相关联的相应摩擦表面。然而，这当然可以在有这种需要时被实施。

在图3至6示意性示出的离合器装置的示例性设计中，接合构件5的内部部件51和外部部件52在螺旋桨推进模式下不位于同一轴向位置。

图7至10示意性示出根据本公开内容的离合器装置1的另一个替代示例性实施例的不同工作模式。离合器装置1的这个示例性实施例示出离合器装置1的更多特征，例如驱动装置70、用于驱动驱动装置70的电机71、离合器装置外壳4的更详细示例，等等。离合器装置1的这个示例性实施例还示出接合部件5和同步器装置的替代设计。

图7示出空档模式下的离合器装置1，图8示出螺旋桨锁定模式下的离合器装置1，图9示出螺旋桨推进模式下的离合器装置1。

根据图7至9的示例性实施例的接合构件5包括内部部件51和外部部件52，其中内部部件51通过例如参照图3-6所述的花键、齿、突起等，被旋转地轴向锁定到螺旋桨轴3。外部部件52通过例如参照图3至6所述的花键、齿、突起等被旋转锁定到内部部件51，同时相对于内部部件51轴向可滑动。

接合构件5的同步器装置包括独立并且分开的同步器环73，其被旋转锁定到外部部件52，其中同步器环73包括被配置成接合与离合器装置外壳4相关联的相应锥形摩擦表面的锥形摩擦表面。与离合器装置外壳4相关联的相应锥形摩擦表面位于被旋转锁定到离合器配置外壳4的独立并且分开的接合环74上。

如图7所示，在接合构件5的空档位置，同步器环73的摩擦面未接触接合环74的相应摩擦表面。

所示驱动装置70被配置成用于控制接合构件5的轴向位置。为此，驱动装置70包括与接合构件5耦合，尤其是与在接合构件5的外部部件52的外表面形成的凹槽耦合的轴向可滑动的换挡拨叉75。

因此，通过换挡拨叉75的轴向位移，接合构件5(尤其是接合构件5的至少外部部件52)相应发生轴向位移。因此，驱动装置70可以控制接合构件5的轴向位置。

所示电机71的输出轴旋转连接驱动装置70的可旋转轴76。换档拨叉75包括位于可旋转轴76上并围绕该可旋转轴76的圆柱套筒77，可旋转轴76的旋转通过传动装置转变成圆柱套筒77的轴向运动。

因此，传动装置由可旋转轴76上的特征组成，其被配置成与换档拨叉75的圆柱套筒77上的相应特征相互作用。所述特征及其相应特征的具体设计可以有多种形式。至少一个所述特征及其相应特征通常具有包括螺旋特征的形状，用于将可旋转轴76的旋转运动转换为圆柱套筒77的轴向运动的。

如上所述，图7示出具有接合构件5处于空档轴向位置27的离合器装置1，其中接合构件5与发动机轴2和离合器装置外壳4分离，同步器装置为非启用模式。

当接合构件5沿轴向86向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9移动时，接合构件5位于第一轴向位置，并且同步器装置被激活。换句话说，同步器环73的锥形摩擦表面位于一个轴向位置，其中在该轴向位置所述锥形摩擦表面接合接合环74的相应锥形摩擦表面，从而实现了螺旋桨的制动和螺旋桨轴3的转速降低。

此后，如图8所示，当螺旋桨轴3的转速降至零或接近零时，接合构件5的外部部件52可轴向位移至第二轴向位置32。在第二轴向位置32中，第二接合结构8锁定接合相应接合结构9，并且离合器装置1处于螺旋桨锁定模式。

图9示出螺旋桨推进模式下的离合器装置1，其中接合构件5轴向移动至第三轴向位置33，其中相比接合构件5的空档轴向位置27，该第三轴向位置更靠近与发动机轴2相关联的相应接合结构7。因此，第一接合结构6锁定接合对应接合结构7。

在这个示例性实施例中，没有提供用于接合发动机轴的同步装置，因为在将离合器装置1设置为螺旋桨推进模式之前，通常不需要同步发动机轴2和螺旋桨轴3的转速。然而，这当然可以在有这种需要时被实施。

此外，离合器装置1还可包括减速装置，例如行星变速器，其可被旋转连接到电机71的输出轴和驱动装置70的可旋转轴77，用于作为电机71和可旋转轴76之间的减速单元和扭矩倍增器运行。

图7-10示出驱动装置70的一种示例性设计方案。图7-9示意性示出具有较少轴向压缩状态的弹簧元件82的驱动装置70，并且图10示意性示出具有较多轴向压缩状态的弹簧元件82的驱动装置70。

换档拨叉75包括弹簧元件82，用于使得第二接合结构8向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9弹性加载。换句话说，可控制可旋转轴76以达到一个位置，在该位置换档拨叉75通常将接合构件5设置为螺旋桨锁定模式。然而，在一定情况下，例如由于在当前角度位置第二接合结构8和相应接合结构9之间的干涉，拨叉75可以阻止到达螺旋桨锁定模式。在这种情况下，弹簧元件82被进一步压缩，并在换档拨叉75上施加朝向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9的推力。

因此，一旦消除干扰情况，例如由于螺旋桨轴3的一定角位移，换档拨叉75和接合构件5将更多地向相应接合结构9，弹簧元件82将被较少压缩，第二接合结构8将正确接合相应接合结构9。

第二接合结构8通过弹簧元件82向相应接合结构9所述弹性加载可以通过各种设计方案来提供。

在图7-10所示的示例性实施例中，换档拨叉75包括组装成一个独立的换档拨叉75的至少三个分开并且独立的部件。第一部件是圆柱套筒77，第二部件是拨叉部分83，其相对于圆柱套筒77和旋转轴76轴向可移动，并且被布置成接合接合构件5，第三部件是轴向弹簧元件82，其在弹簧元件82一侧的接合圆柱套筒77的轴向表面84，在弹簧元件82轴向相对的另一侧接合拨叉部分83的轴向表面85。

此处以螺旋压缩弹簧的形式示出弹簧元件82，但是也可以使用其它类型的弹簧，例如碟形弹簧、弹性材料等。

此处，驱动装置70的传动装置由被设置在可旋转轴76的外表面上的外螺纹80和被设置在圆柱套筒77上的配合内螺纹组成，使得可旋转轴76的旋转被转变成圆柱套筒77的轴向运动。

因此，当圆柱套筒77沿轴向86向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9轴向移动时，弹簧元件82可在圆柱套筒77的轴向表面84和拨叉部分83的相对轴向表面85之间被轴向压缩。因此，如果例如由于在当前角位置的第二接合结构8接合相应接合结构9之间的暂时干涉而阻止拨叉部分83向所述相应接合结构9移动，则拨叉部分83可以变得向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9弹性加载。

拨叉部分可包括两个接合臂(未示出)，其位于基本垂直于可旋转轴76的轴向的平面上，并且被布置成至少部分地围绕接合构件5。

在图7-10的示例性实施例中，拨叉部分83包括附加的圆柱套筒89，圆柱套筒89被配置成位于圆柱套筒77上并围绕圆柱套筒77，其中圆柱套筒77被配置成作为所述附加圆柱套筒89的导向构件。弹簧元件82可以有利地位于圆柱套筒77的外圆柱表面87和拨叉部分83的附加圆柱套筒89的内圆柱表面88之间。

例如，图7示出的圆柱套筒77、弹簧元件82和拨叉部分的位置和状态可被视为与离合器装置1处于空档模式相对应。此外，例如由于在螺旋桨轴3当前角位置处拨叉部分83向相应接合结构9的移动临时受阻，尽管图10示出的弹簧元件82和拨叉部分不位于螺旋桨锁定模式中，图10中圆柱套筒77的位置可被视为与离合器装置1处于螺旋桨锁定模式相对应。

因此，当圆柱套筒77处于与螺旋桨锁定模式相对应的轴向位置并且当第二接合结构8未锁定接合相应接合结构9时，弹簧元件82处于轴向较多压缩状态。此外，当圆柱套筒77处于与螺旋桨锁定模式相对应的轴向位置并且当第二接合结构8锁定接合相应接合结构9时，弹簧元件82处于轴向较少压缩状态。

图7-10示出的离合器装置外壳4完全密封封装了离合器装置1、驱动装置70和电机71。可在外壳4内提供润滑液，以润滑外壳4内的运动部件。可提供润滑油排放塞41以用于更换润滑油。外壳通常由金属制成，诸如钢、铝等。替代性地，外壳可以由塑料材料制成。

图11-32示意性示出驱动装置70的另一示例性实施例。

传动装置包括突起90，例如以圆柱销等形式被固定在旋转轴76上并伸出旋转轴76的外圆柱面91之外。传动装置还包括被设置在换档拨叉75的圆柱套筒77中的螺旋形导轨92、凹槽、通道等。突起90被配置成与导轨92相互作用，使得包括突起90的旋转轴76的旋转运动导致圆柱套筒77的轴向运动。

当然，相反布置也是可能的。在这种情况下，突起90被固定在换档拨叉75的圆柱套筒77上，并向内突出旋转轴76的外圆柱面91之外，然后在旋转轴76中提供螺旋形导轨。

图11示出螺旋桨锁定模式下的驱动装置70，即旋转轴76位于旋转位置，其中突起位于螺旋导轨92的下端位置。由于突起90与导轨92的相互作用，这使得换档拨叉75的拨叉部分83位于第二轴向位置32。第二轴向位置32对应于拨叉部分83的轴向位置，该轴向位置位于朝向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9的轴向方向86上的最远位置。

图12示出空档模式下的驱动装置70，即旋转轴76位于旋转位置，其中突起位于螺旋导轨92的端位置之间的中间位置。这使得换档拨叉75的拨叉部分83由于突起90与导轨92相互作用而位于空档位置27。

图13示出螺旋桨推进模式下的驱动装置70，即旋转轴76位于旋转位置，其中突起位于螺旋导轨92的上端位置。由于突起90与导轨92的相互作用，这使得换档拨叉75的拨叉部分83位于第三轴向位置33。

图14-16示意性示出驱动装置70的另一个示例性实施例。该示例性实施例类似于参考图11-13描述的实施例，但此处具有驱动装置70，其还包括弹簧元件82，用于使得第二接合结构8向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9弹性加载。

具体地说，旋转轴76是空心的并定义了内部圆柱形空腔93，其中圆柱形弹簧承载体94可在内部圆柱形空腔93轴向可滑动。如图17示意性示出的旋转轴76的侧视图所示，旋转轴76包括圆柱形壁上的细长开口96，该开口主要沿轴向延伸。圆柱形弹簧承载体94包括被固定在圆柱形弹簧承载体94上并伸出旋转轴76的外圆柱面91的突起90。

弹簧元件82位于内部圆柱形空腔93内，并且被配置成接合圆柱形弹簧承载体94的轴向侧面。

传动装置还包括被设置在换档拨叉75的圆柱套筒77中的螺旋形导轨92，其中突起90被配置成与导轨92相互作用，以将包括突起90的旋转轴76的旋转运动转换为圆柱套筒77的轴向运动。

图14示出螺旋桨推进模式下的驱动装置70，即旋转轴76位于旋转位置，其中突起位于螺旋导轨92的上端位置。由于突起90与导轨92的相互作用，这使得换档拨叉75的拨叉部分83位于第三轴向位置33。圆柱形弹簧承载体94的突起在轴向86上被压向与离合器装置外壳4相关联的相应接合结构9，以响应在朝向与发动机轴2相关联的相应接合结构7的方向95上移动时圆柱套筒77中的导轨92施加的反作用力。

图15示出螺旋桨锁定模式下的驱动装置70，即旋转轴76位于旋转位置，其中突起90位于螺旋导轨92的下端位置。由于凸块90与导轨92的相互作用，这使得换档拨叉75的拨叉部分83位于第二轴向位置32。

然而，当换档拨叉75的拨叉部分83由于突起90与导轨92的相互作用而即将移位到第二轴向位置32时，第二接合结构8和相应接合结构9在当前角位置处暂时干涉，尽管旋转轴76变成位于旋转位置，其中突起90位于螺旋导轨92的下端位置，但拨叉部分83仍将保持在空档位置27。如图16所示，由于弹簧元件82轴向压缩，这是可能的。

在轴向压缩状态下，弹簧元件82对圆柱形弹簧承载体94及其突起90施加推力，使得其朝向与离合器装置外壳4相关的相应接合结构9。因此，一旦干扰情况消除，例如由于螺旋桨轴3的某个角位移，突起90将促使换挡拨叉75和接合构件5朝向相应接合结构9移动，弹簧元件82较少压缩，第二接合结构8正确接合相应接合结构9。

图18示意性示出包括根据本公开内容的离合器装置1的空陆两用飞机100的传动系统的示例性实施例。空陆两用飞机100包括发动机101、内燃机轴2、离合器装置1、螺旋桨轴3和被固定在螺旋桨轴3上的螺旋桨102。空陆两用飞机100还包括功率分配器，例如以角锥齿轮103的形式，用于将推进扭矩也引导至空陆两用飞机100的至少一个驱动轮104。附加离合器105可用于在飞行模式下断开驱动轮104的推进扭矩。类似地，离合器装置1能够在道路驾驶模式下暂时断开到螺旋桨102的推进扭矩，这是在道路111上行驶时使用的。此外，离合器装置1还能够在所述道路驾驶模式期间将螺旋桨设置为螺旋桨锁定模式。

图19示意性示出包括根据本公开内容的离合器装置1的空陆两用飞机100的传动系统的另一个示例性实施例。空陆两用飞机还包括通过离合器装置1被驱动连接到螺旋桨102的内燃机101，被驱动连接到内燃机101并通过离合器装置1被驱动连接到螺旋桨102的第一电机106，用于存储由第一电机106产生的电能的电池107、用于在道路上驱动空陆两用飞机的至少一个驱动轮104、被驱动连接到至少一个驱动轮104的第二电机108，其中内燃机101和第一电机102被配置成单独或联合驱动螺旋桨102。

在飞行模式下，设置离合器装置1为螺旋桨推进模式，来自内燃机101和第一电机102中的一个或两个的旋转推进扭矩通过发动机轴2、离合器装置1和螺旋桨轴3被传送到螺旋桨102。第一电机102使用来自电池107的电能向螺旋桨102产生推进扭矩。

在道路驾驶模式下，设置离合器装置1为螺旋桨锁定模式，以防止螺旋桨在道路上不受欢迎和不受控制的旋转。被驱动连接到至少一个驱动轮104的第二电机108用于驱动空陆两用飞机。第二电机102使用来自电池107的电能用于向驱动轮104产生推进扭矩。此外，内燃机101可用于驱动第一电机106用于生成可存储在电池107中的电能。

在一些实施例中，第一电机被集成到离合器装置1的外壳4中，以提供更紧凑的设计。

尽管已经针对组件的特定组合描述了本公开内容，但是应该容易理解，组件也可以以其他配置组合，这对于技术人员在研究本申请时是清楚的。例如，参考图3-17公开的离合器装置和驱动装置的示例性实施例可替代地设计为不具有空档模式，如参考图1b所述。因此，以上对本公开内容和附图的示例性实施例的描述将被视为本公开内容的非限制性示例，并且保护范围由所附权利要求限定。权利要求书中的任何参考符号不应被解释为限制范围。