CN100441896C - 电动液压离合器组件 - Google Patents

Abstract

电动液压离合器包括双向电马达，液压回路和多片摩擦离合器组合件。双向电马达通过齿轮减速组件来驱动滚珠丝杠。滚珠丝杠的输出装置推动液压回路的主活塞，主活塞进而推进或撤回与摩擦离合器组合件相邻设置的环形从动活塞。因此，电马达致动使液压流体运动，进而压缩或松弛摩擦离合器组合件，从而传递或抑制转矩。

Description

电动液压离合器组件

技术领域

本发明主要涉及电动液压离合器，更确切而言，本发明涉及具有电马达、液压流体回路以及多片摩擦离合器组合件的电动液压离合器。

背景技术

在固定式应用场合以及机动车辆中，由电磁感应线圈致动或供能的离合器是旋转动力传输系统中非常普通的部件。这种电磁离合器的主要特征在于它是否可以提供通断式能量传输或调谐式能量传输。在前一种情况中使用的是可能包含辅助同步装置的爪形离合器，而后一种情况中使用的是带有大量互相交错的摩擦片或摩擦盘的摩擦离合器组合件。在上述任何一种情况下，电磁操作器通过推动或压缩离合器零件从而提供能量以致动离合器或断电以释放或松弛离合器。

在工程上十分受重视的电磁离合器的设计和运行特征之一是能量消耗。设计和使用低功率消耗的离合器是所希望的，特别是对于机动车辆而言。低功率消耗不仅本身合乎需求，而且可以降低线圈产生的热量，因此，低功率消耗能够减少冷却线圈的需要，从而可以提高线圈的使用寿命，因此，低功率消耗整体而言是合乎需求的设计目标。

设计中考虑的另一个问题的主要特征是控制。机动车辆传动轴装置的离合器能够平滑啮合甚至最好以令人察觉不到的状态啮合并与控制信号精确成比例的调制，即，电驱动信号的大小(代表所需的离合器啮合比)与实际的齿轮啮合之间表现出紧密的相关性，实现上述控制是所希望的。

本发明针对这些设计目标。

发明内容

电动液压离合器包括双向可旋转电马达，液压回路以及多片摩擦离合器组合件。电马达通过多个齿轮减速组件来驱动滚珠丝杠。滚珠丝杠的输出装置推动液压回路的主活塞，主活塞进而推进或撤回与摩擦离合器组合件相邻设置的环形从动活塞。因此，电马达的致动使液压流体运动，进而压缩或松弛摩擦离合器组合件。设置在马达以及齿轮减速组件之间的防止反向驱动组件包括设置在两个轮毂之间并包含在圆柱形孔或外壳内的包套弹簧。

因此，本发明的目标之一是提供一种电动液压致动的摩擦离合器。

本发明的另一个目标是提供包含多片摩擦离合器组合件的电动液压离合器。

本发明的另一个目标是提供具有电马达和防止反向驱动组件的电动液压离合器。

本发明的另一个目标是提供在变速箱，后车轴以及其它机动车辆传动轴装置零件内使用的电动液压离合器。

结合附图对本发明优选实施方式进行详细描述，可以很清晰地了解本发明的更多目标以及优势，图中相同的附图标记表示相同的零件，元件或部件。

附图说明

图1是具有根据本发明的电动液压离合器组件的四轮驱动机动车传动系的图解视图，其中所述电动液压离合器组件与后差速器结合使用；

图2是根据本发明的电动液压离合器组件沿图1中线2-2的完整剖视图；和

图3是根据本发明的电动液压离合器组件沿图1中线3-3的完整剖视图。

具体实施方式

参见图1，包含本发明的四轮机动车传动系在图中图解示出并用附图标记10表示。四轮机动车传动系10包括连接并直接驱动驱动桥14的原动机12如内燃气体或柴油机或混合动力装置等。驱动桥14的输出端驱动伞齿轮组或螺旋伞齿轮组16，为主传动轴装置或前轮传动轴装置20提供动力，所述主传动轴装置或前轮传动轴装置20包括前轮传动轴或主传动轴22，前轮差动总成或主差动总成24，一对活动的前轴26以及各自的一对前轮胎或主轮胎和机轮组件28。应该意识到采用了传统的前轮差动总成或主差动总成24。

伞齿轮组或螺旋伞齿轮组16也为副传动轴装置或后轮传动轴装置30提供动力，所述副传动轴装置或后轮传动轴装置30包括具有适当的万向节34的副传动轴32，后轮差动总成或副差动总成36，一对活动的副轴或后轴38以及各自的一对副轮胎或后轮胎和机轮组件40。

前文中所描述的机动车中主传动轴装置20被设置在机动车的前部，相应的，副传动轴装置30被设置在机动车的后部，这样的机动车通常被称之为前轮驱动机动车或自适应前轮驱动机动车。在此所使用的名称“主”和“副”分别是指始终提供驱动转矩的传动轴装置或提供补充或间歇转矩的传动轴装置。在此使用这样的名称(主和副)而不是使用前和后，是因为在此所披露或要求保护的发明可能易于以下机动车利用，在所述机动车中，主传动轴装置20被设置在机动车后部，而副传动轴装置30以及副差动总成36内的零件被设置在机动车前部。

因此，图1中关于主传动轴装置被设置在机动车前部的描述应该理解为示例性的说明而不是限制性的，图示的零件以及零件的总平面布置在主后轮驱动机动车中同样合适且可以使用。

与机动车传动系10相连接的是控制器或微处理器50，所述控制器或微处理器50接收来自于多个传感器的信号并向操作设置在副差动总成36前面的电动液压离合器组件70提供控制信号如启动信号。具体而言，第一传感器如霍尔效应或可变磁阻传感器52探测左主(前)轮胎和机轮组件28的转动速度并向微处理器50提供适当的信号。与之相似，第二可变的霍尔效应或可变磁阻传感器54探测右主(前)轮胎和机轮组件28的转动速度并向微处理器50提供信号。第三霍尔效应或可变磁阻传感器56探测左副(后)轮胎和机轮组件40的转动速度并向微处理器50提供信号。最后，与右副(后)轮胎和机轮组件40相关联的第四霍尔效应或可变磁阻传感器58探测其转动速度并向微处理器50提供信号。应该理解：速度传感器52，54，56和58可以是独立的即专用的传感器，或者也可以是安装在机动车内的用于防抱死制动系统(ABS)或其它牵引力调节或稳定系统的传感器。此外，还应该理解有合适的常规计数轮或音轮与每个速度传感器52，54，56和58相连接，尽管在图1中未示出。

控制器或微处理器50还接收来自于其他传感器的关于机动车操作变量和运行状态的信息。例如，发动机转速传感器可被用以向微处理器50提供关于发动机12转速的实时信号。另外，可包括节流阀位置传感器以向微处理器50提供关于加速踏板触发角度或程度的实时信号。此外，转向角传感器用于向微处理器50提供关于转向柱的角位置，转向齿条的横向位置或前轮胎和机轮组件28的角位置的实时数据。控制器或微处理器50包括软件，所述软件接收和调节来自于传感器52，54，56和58以及可选发动机转速传感器、节流阀位置传感器、转向角传感器的信号，决定修正动作以提高机动车的稳定性，保持对机动车的控制和/或修正或补偿打滑或其它异常运行状态并向电动液压离合器组件70提供输出信号。

参见图2，电动液压离合器组件包括用于容纳其各种零件的具有各种钻孔，端口，开槽，切削面，通道以及其它类似的优选为金属的外壳。第一端板74专门成形以容纳各种轴，且紧密地配合在外壳72的一个端面上并用多个紧固件(图中未示出)固定在其上。第二端板76通过多个紧固件78固定在外壳72的另一端面上。在外壳72内部大小合适的区域内设置了双向分马力电马达80。电马达80包括支撑在与之相配合的轴承84上的输出轴82以及带有直径方向叶片(diametric vane)的驱动轮毂86。可自由旋转地设置在输出轴82上的从动小齿轮88包括双轴向延伸的凸耳90。凸耳90接合带叶片的驱动轮毂86相对侧或侧面，因此允许带叶片的驱动轮毂86和小齿轮88之间以有限的角度(大约150°到160°)相对旋转。包套弹簧92被包封并在带叶片的驱动轮毂86，凸耳90以及小齿轮88之间延伸。

包套弹簧92容纳在配合相对紧密的圆柱形孔或通道94内，该孔或通道94可以成形在外壳72中也可以是位于固定的轴环或类似零件上的钻孔或通道。当凸耳90接合时，包套弹簧92，相关的驱动轮毂86和小齿轮88通过马达80共同调节小齿轮88的双向驱动，从而实现通过带有叶片的驱动轮毂86直接驱动小齿轮88。然而，当电马达80电力被终断时，作用力试图反向驱动电马达80，通过小齿轮88旋转使包套弹簧92松弛。当包套弹簧92松弛并扩张时，它与孔或通道94的表面或壁接合，从而抑制小齿轮88进一步反向旋转。

小齿轮88与第一直齿轮96恒定啮合。第一直齿轮96支撑在第一轴98上并与直径较小的第二小齿轮100连接或与之整体成形，小齿轮100与第二直齿轮102恒定啮合。第二直齿轮102同样可旋转地支撑在第二短轴104上。第二直齿轮102连接到第三小齿轮106上或最好与之整体成形。第三小齿轮106恒定啮合并驱动固定在驱动轴110上的第三直齿轮108。

驱动轴110优选受到一对抗摩擦轴承如滚柱轴承组件112的支撑。驱动轴110包括滚珠丝杠部分114。在驱动轴110和滚珠丝杠114之间安装了用作弹性止档的多个盘形弹簧或垫圈116。设置在滚珠丝杠部分114周围的是再循环滚珠螺母122。再循环滚珠螺母122包括围绕滚珠丝杠114上互补构造的凹槽再循环的多个滚珠或滚柱轴承124，从而提供滚珠丝杠114与螺母122之间的低摩擦相互连接。当轴110随着电马达80的输出轴84的双向旋转而双向旋转时，再循环滚珠螺母122左右平移。从而滚珠丝杠114和再循环滚珠螺母122起到了将旋转运动转变为线性运动的转换器的作用。

再循环滚珠螺母122与主活塞130连接，主活塞130在也包含丝杠部分114的细长的汽缸132内沿轴向平移。主活塞130包括一对容纳在活塞130的每一端部附近适当构造的周向凹槽136内的O形密封圈。图2中所示的主活塞130处于完全推进或延伸的位置。当主活塞130随着滚珠丝杠114的旋转而被撤回时，主活塞经过与流体储槽140相连通的端口138。流体储槽140优选总是保持基本上充满液压流体142，以便主活塞130撤回时汽缸132内能充满液压流体。柔性密封件144适应液压流体142体积的改变，金属板或盖146固定柔性密封件144并维持附近的紧密流体密封状态。汽缸130变窄而成为第一流体通道150，其形成液压流体142连通并使液压流体142流向电动液压离合器组件70的从动零件。

现在参见图3，电动液压离合器组件70包括优选带有一套外齿花键或凸齿花键或齿轮齿172以及一段直径较小的螺纹区174的输入轴170。凸齿花键或外齿花键或齿轮齿172与法兰180圆柱形区域178内部形成的互补构形的凹齿花键或齿轮齿176相啮合。法兰180优选包括多个通孔182，用于容纳与电动液压离合器组件170的驱动零件如万向节34相连接的螺纹紧固件或其它零件(未示出)，如图1所示。锁紧螺母184以及一个或多个平垫圈186用于稳固的将法兰180固定在输入轴170上。锥形滚柱轴承组件188可旋转地支撑着位于电动液压离合器组件70的外壳72内的输入轴170。

电动液压离合器组件70还包括多片摩擦离合器组合件190。驱动摩擦离合器组合件190的是设置在输入轴170上并与位于多个直径较小的第一摩擦离合器片或盘196上的互补构形的凹齿花键194相啮合的多个外齿或凸齿花键或齿192。多个第一摩擦离合器片或盘196与多个直径较大的第二摩擦离合器片或盘198互相交错。根据常规实践经验，摩擦离合器片或盘196和198包括适当的离合器片或离合器摩擦片。每个直径较大的第二摩擦离合器片或盘198都包括凸齿或外齿花键202，用于啮合并驱动位于输出轴210圆柱形部位206内部形成的互补构形的凹齿或内齿花键204。输出轴210通过滚柱轴承组件212与部分输入轴170旋转分离并稳定在部分输入轴170内。止推轴承组件214也被设置在输入轴170和输出轴210之间并进一步受到锥形滚柱轴承组件216的支撑。适当的油封218阻止外部杂质的进入并保持外壳72，输入轴170和输出轴210之间的紧密流体密封。

输出轴210优选包括内齿或凹齿花键或齿轮齿222，其与设置在接收电动液压离合器组件70转矩的后差速器组件内的适当构造的凸齿花键或齿轮齿(图中未示出)互补并适当啮合。

图2所示的第一流体通道150与容纳有环形从动活塞230的汽缸228连通。设置在合适的环形凹槽内的第一外O型圈232与第二内O型圈234提供了贴靠在环形从动活塞230的侧壁上的紧密流体密封。定位销238固定在环形从动活塞230内互补构形的盲孔242内并阻止从动活塞230在汽缸228内转动。环形活塞230与允许它和圆形应用盘(applyplate)246之间相对旋转的止推轴承244啮合。圆形应用盘246将活塞230产生的轴向运动和力传递给摩擦离合器组合件190。圆形应用盘246包括凹齿或内齿花键248，其与输入轴170上的凸齿花键192互补并啮合。因此，圆形应用盘246随着输入轴170转动。

第二流体通道252在汽缸228和流体压力传感器或换能器254之间提供连通。流体压力传感器或换能器254优选选用用单芯或多芯电缆256向微处理器50提供有关汽缸228内实时的流体液压压力信号的压电器件。电能通过图1和2中所示的单芯或多芯电缆258提供给电马达80。

下面将参照所有附图描述电动液压离合器组件70的操作。如前文所述，信号优选由车轮转速传感器52，54，56和58以及发动机转速传感器、节流阀位置传感器、转向角传感器提供给微处理器50。微处理器50通过电缆258向电马达80提供信号，指令其朝向两个方向中的一个方向转动以增大或减小液压流体142的压力，进而通过摩擦离合器组合件190传递转矩。如果来自于微处理器50的指令是增大转矩总量，则电马达80向一个方向转动以推进再循环滚珠螺母122并推进细长汽缸132内的主活塞130。当主活塞130平动时，液压流体142被传送，流体压力增大且环形从动活塞230平动，压缩摩擦离合器组合件190。来自于微处理器50的指令是减小通过摩擦离合器组合件190传递的转矩会导致相反的动作。

正如前文所述，包套弹簧92可以阻止施加在活塞130和丝杠部分114上的液压对电马达80的反向驱动。还如前文所述，这一功能是通过当包套弹簧92被驱动向自身松弛方向和活塞130撤回方向时，包套弹簧92扩张并与圆柱形孔或通道94的表面接触而实现的。阻止反向驱动进而保持流体142的给定液压以及由摩擦离合器组合件190所传递的相应转矩使得电马达80在达到所需位置和流体压力之后可以断电，由此节省电能。关于这一点应该注意的是压力换能器254向微处理器50提供与转矩总量相对应的液压流体142的当时的实际压力的相关信号。微处理器50可以根据这些信号实时调节传递给电马达80的电能以达到所需的转矩总量。

最后应该注意到，外壳72的设计以及各零件的布置为电动液压离合器组件70内的各种零件提供了被动上油或润滑系统。从而不仅避免了使用各种润滑装置如泵的需要，而且提高了组件的耐用性和使用寿命。

前述公开内容是发明人为实施本发明而设计的最佳模式。然而很显然，电动液压离合器组件领域内的技术人员易于理解对本发明进行改动和变更的其它装置。由于前述公开内容展示了发明人为实施本发明而设计的最佳模式而且旨在使相关领域内的任何技术人员都能实践本发明，因此前述公开内容不应该被理解为限制性的而应被理解为包含上述明显的变更且仅受下文中技术方案的精神和范围的限制。

Claims (23)

1、一种电动液压离合器组件，包括以下组合：

输入构件和同轴设置的输出构件，

双向电马达，

具有由所述电马达驱动的输入装置和输出装置的齿轮系，

受所述输出装置驱动并能驱动推动液压流体的第一活塞的滚珠丝杠，

由所述液压流体推动的第二活塞，和

可操作地设置在所述输入构件和所述输出构件之间的由所述第二活塞致动的摩擦离合器组合件。

2、根据权利要求1所述的电动液压离合器组件，进一步包括阻止反向驱动所述电马达的装置。

3、根据权利要求2所述的电动液压离合器组件，其中所述的阻止装置包括设置在圆柱形通道内并在驱动轮毂和从动齿轮之间延伸的包套弹簧。

4、根据权利要求1所述的电动液压离合器组件，进一步包括提供由所述第一活塞产生的代表液压流体压力的信号的压力传感器。

5、根据权利要求1所述的电动液压离合器组件，进一步包括具有适用于双向驱动所述电马达的输出装置的微处理器。

6、根据权利要求1所述的电动液压离合器组件，其中所述的摩擦离合器组合件包括连接在所述输入构件上的多个第一离合器片和与所述多个第一离合器片相互交错并连接在所述输出构件上的多个第二离合器片。

7、根据权利要求1所述的电动液压离合器组件，进一步包括设置在所述第二活塞和所述摩擦离合器组合件之间的圆形应用盘和止推轴承。

8、一种电动液压离合器组件，包括以下组合：输入构件和同轴设置的输出构件，

电马达，

主活塞，

由所述电马达可操作地驱动并驱动所述主活塞的旋转运动向线性运动的转换器，

可操作地设置在所述输入构件和所述输出构件之间的摩擦离合器组合件，和

与所述主活塞流体连通并对所述摩擦离合器组合件起作用的从动活塞。

9、根据权利要求8所述的电动液压离合器组件，进一步包括阻止反向驱动所述电马达的装置。

10、根据权利要求9所述的电动液压离合器组件，其中所述的阻止装置包括设置在圆柱形通道内并在驱动轮毂和从动齿轮之间延伸的包套弹簧。

11、根据权利要求8所述的电动液压离合器组件，进一步包括提供由所述主活塞产生的代表液压流体压力的信号的压力传感器。

12、根据权利要求8所述的电动液压离合器组件，进一步包括具有用于双向驱动所述电马达的输出装置的微处理器。

13、根据权利要求8所述的电动液压离合器组件，其中所述的摩擦离合器组合件包括连接在所述输入构件上的多个第一离合器片和与所述多个第一离合器片相互交错并连接在所述输出构件上的多个第二离合器片。

14、根据权利要求8所述的电动液压离合器组件，进一步包括设置在所述从动活塞和所述摩擦离合器组合件之间的圆形应用盘和止推轴承。

15、一种用于机动车辆传动系统的电动液压离合器组件，包括以下组合：

双向电马达，

具有由所述电马达驱动的输入装置和输出装置的齿轮系，

由所述齿轮系的所述输出装置驱动的滚珠丝杠组件，

由所述滚珠丝杠组件双向移动的第一活塞，

与所述主活塞流体连通的第二活塞，和

具有输入装置和输出装置并对所述第二活塞起作用的摩擦离合器组合件。

16、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，进一步包括阻止反向驱动所述电马达的装置。

17、根据权利要求16所述的电动液压离合器组件，其中所述的阻止部件包括设置在圆柱形通道内并在驱动轮毂和从动齿轮之间延伸的包套弹簧。

18、根据权利要求17所述的电动液压离合器组件，其中所述的阻止部件包括设置在圆柱形通道内并在驱动轮毂和从动齿轮之间延伸的包套弹簧，其中所述驱动轮毂和所述从动齿轮包括适应有限相对旋转的连接。

19、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，进一步包括提供由所述主活塞产生的代表液压流体压力的信号的压力传感器。

20、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，进一步包括具有适于双向驱动所述电马达的输出装置的微处理器。

21、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，其中所述的摩擦离合器组合件包括连接在所述输入构件上的多个第一离合器片和与所述多个第一离合器片相互交错并连接在所述输出构件上的多个第二离合器片。

22、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，其中所述的摩擦离合器组合件的所述输出装置为机动车辆传动系统中的差动装置提供驱动转矩。

23、根据权利要求15所述的电动液压离合器组件，进一步包括设置在所述第二活塞和所述摩擦离合器组合件之间的圆形应用盘和止推轴承。

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