CN100416125C - 具有马达驱动的球斜面操作器的摩擦离合器组 - Google Patents

Abstract

一种特别适用于机动车动力传动系统的电磁离合器，其包括由球斜面操作器作用(压缩)的多个盘摩擦离合器组。球斜面操作器包括两个相邻的盘，该盘具有相对的弓形倾斜的凹槽对，其容纳负载转移部件，例如球或滚柱轴承。通过来自双向电动马达的蜗轮驱动实现了盘的相对旋转。这种相对旋转使盘分离以及摩擦离合器组压缩，从而将力矩从输入转移到电磁离合器的输出。

Description

具有马达驱动的球斜面操作器的摩擦离合器组

技术领域

本发明一般涉及一种具有球斜面操作器的摩擦离合器组，更具体地涉及一种具有受双向电动马达致动的球斜面操作器的摩擦离合器组。

背景技术

尽管存在大量的轻型和中型卡车交易，但是仍然强调提高车辆的性能和里程油耗，在工程详情的范畴内，这种强调存在几种形式。第一种是显而易见的减轻重量的方法。这种减轻重量的方法实际上没有减少车辆的部件：发动机、动力传动系统、底盘、悬架、转向齿轮主体、座位、窗和可选项。

高里程油耗的目的同样影响了电气部件的设计，这是因为降低电流消耗对于汽油消耗具有相应的影响。这种强调已经鼓励使用电流消耗降低的电气设备。仔细研究了既表现出高功耗又具有高占空因数的部件，例如电离合器。

一种这样的离合器称作球斜面离合器。这些离合器除了摩擦盘或多个盘摩擦离合器组之外还包括操作器，其包含一对相邻的圆盘，该圆盘具有多个相对的弓形倾斜凹槽，每个凹槽容纳球轴承。圆盘的相对旋转使该球轴承缩到凹槽的斜面上并且将盘分开，从而啮合离合器。可以将电磁线圈用于生成拖拽，从而使盘相对旋转。在这种设计方案中，速度差别和这种速度差别的能量使离合器啮合。也就是说，该电磁线圈生成的电磁力不是直接啮合离合器，而是作用于球斜面操作器上，而该操作器又啮合离合器。这样配置的电磁线圈能够比直接作用的离合器体积更小并且耗电更少。除了减轻重量之外，散热也是不太重要的问题。因此，大体上球斜面离合器能够比直接作用的电磁离合器更加紧凑。

然而，该离合器的致动要求相对旋转，也就是说，离合器的输入与输出之间存在速度差。这是少有的操作缺陷，然而由于如果没有速度差，则不需要啮合离合器，实际上，啮合仅需要最小的速度差。

然而，在某些操作条件下，将不依赖轴速差而实现离合器啮合的能力视为优点。本发明满足这种要求。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种特别适用于机动车动力传动系统的电磁离合器。

本发明的另一目的是提供一种电磁离合器，其具有受到球斜面操作器作用的多个盘摩擦离合器组。

本发明的又一目的是提供一种电磁离合器，其具有受到球斜面操作器作用的多个盘摩擦离合器组，该操作器由双向电动马达致动。

本发明的再一目的是提供一种受到球斜面操作器作用的多盘摩擦离合器组，该操作器由双向电动马达致动，该电动马达特别适合用作离合器以向后差速器和主前驱动车辆的轮子提供力矩。

根据本发明，提供了一种用于副车辆动力传动系统的电致动的离合器，其包括以下组合：适于由传动装置驱动的输入部件；适于驱动差速器的输出部件；摩擦离合器组，其具有连接用于与所述输入部件旋转的第一多个离合器盘，以及与所述第一多个所述离合器盘交错并且连接用于与所述输出部件旋转的第二多个离合器盘；邻近所述摩擦离合器组设置的球斜面致动器，其具有限定第一多个倾斜的凹槽的第一部件、限定面对所述第一多个倾斜的凹槽的第二多个倾斜的凹槽的第二部件，以及共同设置在所述多个倾斜的凹槽中的多个负载转移部件；以及用于使所述部件之一相对于所述部件中的另一个旋转的电致动器，用于释放所述摩擦离合器组的压缩的偏置的回复机构，所述偏置的回复机构包括一个压缩弹簧和至少一个通过所述部件中的所述一个中的槽和所述部件中的所述另一个中的孔延伸的固定部件。

本发明的特别适用于机动车动力传动系统的电磁离合器包括受到球斜面操作器作用的多个盘摩擦离合器组。球斜面操作器包括两个相邻的盘，该盘具有多对相对的弓形倾斜凹槽，其容纳负载转移部件，例如球或滚柱轴承。通过来自双向电动马达的蜗轮驱动实现了盘的相对旋转。这种相对旋转使盘分离以及摩擦离合器组压缩，从而将力矩从输入转移到电磁离合器的输出。

通过参照以下对优选实施例的描述和附图，将更加明了本发明的其它目的和优点，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件、部件或者特征。

附图说明

图1是具有根据本发明的电磁球斜面离合器的四轮驱动机动车动力传动系统的示意平面图；

图2是具有摩擦离合器组和受到双向电动马达驱动的球斜面操作器的电磁离合器的全视截面图；

图3是沿着图2的线3-3截取的根据本发明的电磁离合器中球斜面操作器的平面图展开；

图4是沿着图2的线4-4截取的根据本发明的电磁离合器中球斜面操作器驱动的部分放大截面图。

具体实施方式

现在参照图1，附图标记10示意性地表示和指代了体现本发明的四轮车辆驱动系统。该四轮车辆驱动系统10包括原动机12，其连接到驱动桥14并且对其直接驱动。驱动桥14的输出驱动伞齿轮组或者螺旋伞齿轮组16，该齿轮组向主或前驱动轴装置20提供原动力，驱动轴装置20包括前或主支撑轴22、前或主差速器24、一对活动前轴26和相应的一对前或主轮胎和车轮组件28。应当理解，前或主差速器24是常规的。

伞齿轮组或螺旋伞齿轮组16还向副或后驱动轴装置30提供原动力，驱动轴装置30包括具有合适的万向接头34的副支撑轴32、后或副差速器36、一对活动副或后轴38和相应的一对副或后轮胎和车轮组件40。

前面的说明涉及一种车辆，其中主驱动轴装置20置于该车辆的前端，相应地，副驱动轴装置30置于该车辆的后端，这种车辆通常称作自适应前轮驱动车辆。本文中使用的名称“主”和“副”分别是指一直提供驱动力矩的驱动轴装置和提供补充或者间歇力矩的驱动轴装置。本文中使用这些名称(主和副)，而不是使用前和后，是因为本文中披露和请求保护的发明可以容易地用于主驱动轴装置20置于车辆后端，副驱动轴装置30和副差速器组件36内的部件置于车辆前端的车辆中。

因此，图1的说明应理解为示例性的，而不是限定性的，在该图中主驱动轴装置20置于车辆的前部，还应理解所示的部件和部件的一般配置同样适合和可用于自适应后轮驱动车辆。在这种车辆中，主差速器24将在车辆的后端取代副差速器组件36，并且副差速器组件36移到车辆的前端，以取代主差速器24。

与车辆驱动系统10有关的是控制器或微处理器50，其接收来自多个传感器的信号并且向电磁离合器组件70提供控制，即，致动信号，该组件70可操作地置于副差速器组件36之前。具体的是，第一传感器，例如可变磁阻或者霍尔效应传感器52感测右主(前)轮胎和车轮组件28的旋转速度，并且向微处理器50提供适当的信号。类似地，第二可变磁阻或者霍尔效应传感器54感测左主(前)轮胎和车轮组件28的旋转速度，并且向微处理器50提供信号。第三可变磁阻或者霍尔效应传感器56感测右副(后)轮胎和车轮组件40的旋转速度，并且向微处理器50提供信号。最后，与左副(后)轮胎和车轮组件40有关的第四可变磁阻或者霍尔效应传感器58感测其速度，并且向微处理器50提供信号。应当理解，速度传感器52、54、56和58可以是独立的，即专用的传感器，或者可以是安装在车辆中的用于防抱死刹车系统(ABS)的传感器或者其它速度感测和牵引控制装置。还应当理解，适当的和常规的计算或者音轮与每个速度传感器52、54、56和58有关，尽管它们没有在图1中表示出来。

控制器或者微处理器50还可以接收关于驱动桥14输出速度的信息。可以利用与前或主支撑轴22上的音轮64有关的可变磁阻或者霍尔效应传感器62。在可选方案中，还可以利用与副差速器组件36有关并且邻近副差速器组件36的输入轴上的音轮68定位的可变磁阻或者霍尔效应传感器66。控制器或者微处理器50包括接收和调节来自传感器52、54、56和58以及传感器62或者传感器66的信号，确定校正动作从而提高该车辆的稳定性、车辆的维修控制和/或车辆打滑或其它异常操作情况的校正或补偿，并且向电磁离合器组件70提供输出信号的软件。

现在参照图2，电磁离合器组件70包括优选浇注的两部件壳体72，其包括容纳、定位和支撑电磁离合器组件70的各种部件和子组件的各种孔、凹进、肩部等等。输入轴74包括直径变大的螺纹部分，其具有外部或者外花键76，该花键与输入凸缘80内部部分上形成的内部内花键78互补并且啮合。输入凸缘80包括贯穿轴向通道82，其可以容纳紧固件或者部件，例如图1所示的万向接头34。输入凸缘80通过螺纹紧固件，例如螺帽84和平垫圈86固定到并且保持在输入轴74上。通过抗摩轴承，例如球轴承组件88定位和支撑输入轴74和凸缘80，该球轴承组件由卡环92保持在壳体内。油封圈94在输入凸缘80与壳体72的外表面之间延伸，并且禁止离合器流体从壳体72的内部流出以及禁止污染物进入壳体72。输入轴74包括多个外部或外花键或者齿轮齿96。

输入轴74还包括埋头孔98，其容纳一部分输出轴100。输出轴100中容纳在埋头孔98内的直径减少部分支撑滚动轴承组件102且被其支撑。抗摩轴承，例如滚动轴承组件104可自由旋转地支撑壳体72内的输出轴100。球轴承组件104和输出轴100由一对卡环106轴向定位和保持。输出轴100包括一组内部或内花键110，其可以啮合并驱动图1所示的后差速器组件36内的部件(未示出)。

输出轴100在球轴承组件104与外部或外花键或齿轮齿114区域之间限定了肩部112。输出离合器壳120包括较小直径的内部或内花键122区域，其与输出轴100上的外花键114互补并啮合。因此，输出离合器壳120随着输出轴100旋转。卡环124将输出离合器壳120保持在输出轴100上与肩部112相邻的适当轴向位置上并且使其与外花键114啮合。

电磁离合器组件70还包括多个盘摩擦离合器组组件130。摩擦离合器组组件130包括第一多个较大直径摩擦离合器板或盘132，其具有多个外部或外花键134，这些花键与输出离合器壳120内表面上的内部或内花键136互补并且啮合。因此，第一多个离合器板或盘132随着输出离合器壳120和输出轴100旋转。与第一多个离合器盘132交错的是第二多个较小直径的摩擦离合器板或盘142。第二多个较小直径摩擦离合器板或盘142包括内部或内花键144，这些花键与输入轴74上的外花键96互补并啮合。因此，第二多个离合器板或盘142随着输入轴74旋转。可以理解，摩擦离合器板或盘132和142的恰当相邻表面包括离合器纸或摩擦材料146，当压缩它们时在离合器板或盘132和142之间提供了适当的摩擦连接。

第一滚动止推轴承组件152置于输出离合器壳120与壳体72之间，第二滚动止推轴承组件154置于摩擦离合器组130与球斜面操作器组件160的相对端之间。

现在参考图2、3和4，球斜面操作器组件160包括第一可转动部件162，其包括多个，优选三个限定了深凹端168A和浅凹端168B的单向倾斜的凹槽164。第一可转动部件162还包括多个弓形槽170。与第一可转动部件162相邻的是第二不可转动、可轴向移动部件172。第二可轴向移动部件172包括类似的多个，同样优选是三个同样具有深凹端178A和浅凹端178B的单向倾斜的凹槽174。在离合器组件70的松弛位置中，分别使第一和第二部件162、172的深凹端168A、178A彼此相邻，并容纳负载转移部件，例如球轴承176。倾斜的凹槽164、174的凹端168A、168B、178A和178B确保保持住球轴承176。

第二可轴向移动部件172包括多个通孔或小孔178，用来容纳同样多个通过第一部件162的弓形槽170延伸的定位销180。沿定位销180超过第二部件172延伸的部分围绕定位销放置的是压缩弹簧182，该压缩弹簧182提供偏置力或回复力，从而如图2中所示促使第二部件172向左，以释放摩擦离合器组组件130的压缩。将定位销的端部容纳并保持在固定圆框架184和186中。由此，定位销180是固定的，并且禁止第二可移动部件172的转动，但允许其轴向平移。

可以理解，可用其他类似的机械结构部件替换凹槽164和174，以及负载转移部件176，其可使第二可移动部件172响应于其间的相对转动而轴向位移。例如，可以利用设置在互补配置的锥形螺旋中锥形滚轮，或具有多个相对的互补倾斜面的凸轮盘。

凹槽164和174以及负载转移部件176的重要设计考虑是它们的几何形状，而球斜面操作器组件160的整体设计和间隙确保了离合器组件70不是自啮合。电磁离合器组件70必须不是自啮合，而是必须可直接、按比例地响应由控制器和微处理器50所提供的信号来调节摩擦离合器组组件130的箝位。

现在参考图2和4，第一部件162的外边缘包括外部或外花键或齿轮齿192，其与环形驱动环或轴环196上的内部或内花键或齿轮齿194互补并啮合。环形驱动环或轴环196包括外齿轮齿198，其与蜗轮200啮合并由其驱动。将蜗轮200固定在驱动轴202上，利用双向电动马达204对驱动轴202进行驱动，而马达又利用多个螺纹紧固件206固定在壳体72上。该双向电动马达受到微处理器50的输出驱动。

在工作中，当双向电动马达204的驱动轴202旋转时，典型的是当微处理器50发出命令时，该齿圈196以显著降低的速度围绕其轴旋转。当它旋转时，其旋转第一可旋转部件162，从而使球轴承176到达斜面164和174，并且将第二部件172向摩擦离合器组组件130平移。第二部件172的平移和摩擦离合器组组件130的压缩将力矩从输入轴74转移到输出轴100。可以理解，因为蜗轮200和齿圈196的齿198的防止反向驱动特性，电动马达204运动的停止将导致始终维持摩擦离合器组130的压缩和维持力矩的大小。

当微处理器50或其它控制器命令马达204以相反方向旋转时，齿圈96和第一部件162同样在使摩擦离合器组组件130上的压力释放的方向上旋转，压缩弹簧182辅助了这种压力释放，该弹簧促使第二部件172向左边，到图2和3所示的松弛位置。

前述的说明书是本发明人设计的用于实现本发明的最佳方式。然而明显的是包含变型和变化的设备对于电磁球斜面离合器领域的技术人员来讲是显而易见的。因为前述的说明书旨在使相关领域技术人员能够实现本发明，所以不应将其理解为限制，应将其理解为包括前述的各种变型，且仅仅受到所附权利要求书精神和范围的限制。

Claims (19)

1. 一种用于副车辆动力传动系统的电致动的离合器，其包括以下组合：

适于由传动装置驱动的输入部件；

适于驱动差速器的输出部件；

摩擦离合器组，其具有连接用于与所述输入部件旋转的第一多个离合器盘，以及与所述第一多个所述离合器盘交错并且连接用于与所述输出部件旋转的第二多个离合器盘；

邻近所述摩擦离合器组设置的球斜面致动器，其具有限定第一多个倾斜的凹槽的第一部件、限定面对所述第一多个倾斜的凹槽的第二多个倾斜的凹槽的第二部件，以及共同设置在所述多个倾斜的凹槽中的多个负载转移部件；以及

用于使所述部件之一相对于所述部件中的另一个旋转的电致动器，

用于释放所述摩擦离合器组的压缩的偏置的回复机构，所述偏置的回复机构包括一个压缩弹簧和至少一个通过所述部件中的所述一个中的槽和所述部件中的所述另一个中的孔延伸的固定部件。

2. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，所述差速器是后差速器。

3. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，进一步包括在所述电致动器与所述部件中的所述一个之间的蜗轮驱动器。

4. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，所述电致动器是双向电动马达。

5. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，所述负载转移部件是球轴承。

6. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，所述输出部件包括多个花键。

7. 根据权利要求1所述的电致动离合器，其特征在于，

所述压缩弹簧提供一个力去释放压缩所述摩擦离合器组的力，以退动所述摩擦离合器组，

所述电致动器是一个具有旋转双向输出的电操作器，其适于使所述第一部件双向旋转，

由此所述输出的双向旋转使所述第一部件旋转并且提供一个力去压缩所述所述摩擦离合器组并释放压缩所述摩擦离合器组的力，以退动所述摩擦离合器组。

8. 根据权利要求7所述的电致动离合器，其特征在于，所述负载转移部件是球。

9. 根据权利要求7所述的电致动离合器，其特征在于，所述第一部件是可旋转的并且所述第二部件是可轴向平移的。

10. 根据权利要求7所述的电致动离合器，其特征在于，所述电操作器是双向电动马达。

11. 根据权利要求7所述的电致动离合器，其特征在于，进一步包括所述电操作器的所述输出上的蜗轮以及与所述蜗轮互补且适于驱动所述第一部件的齿轮。

12. 根据权利要求7所述的电致动离合器，所述槽是一个设置在所述第一部件中的弓形槽，所述固定部件是一个延伸通过所述槽的固定销。

13. 根据权利要求12所述的电致动离合器，其特征在于，进一步包括至少一个在所述第二部件中的通道，用于容纳所述固定销。

14. 根据权利要求13所述的电致动离合器，其特征在于，进一步包括所述至少一个围绕所述固定销设置的压缩弹簧。

15. 根据权利要求1所述的电动离合器，其特征在于，

所述第一部件是一个第一盘，所述第二部件是一个第二盘，

所述压缩弹簧提供一个力用于退动所述摩擦离合器组，所述槽是一个在所述第一盘中的弓形槽，所述固定部件是一个固定销，所述固定销轴向延伸通过在所述第一盘内的弓形槽且通过所述孔，所述孔位于所述第二盘内，所述压缩弹簧围绕所述销设置，以及

所述电致动器是一个具有旋转、双向输出的电操作器，用于使所述第一盘双向旋转。

16. 根据权利要求15所述的电致动离合器组件，其特征在于，所述负载转移部件是球。

17. 根据权利要求15所述的电致动离合器组件，其特征在于，所述第一盘是可旋转的，所述第二盘是可轴向平移的。

18. 根据权利要求15所述的电致动离合器组件，其特征在于，所述电操作器是双向电动马达。

19. 根据权利要求15所述的电致动离合器组件，其特征在于，进一步包括在所述电操作器的所述输出上的蜗轮以及与所述蜗轮互补且适于驱动所述第一盘的齿轮。

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