CN102454726A - 电磁离合器 - Google Patents

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Abstract

一种电磁离合器(1)，包括：旋转构件(2)；电磁线圈(32)，布置在旋转构件(2)的旋转轴线(O)上并产生电磁力；具有电枢(33)的输出机构(3)，沿远离电磁线圈(32)的方向的复位力由复位弹簧(10)施加到电枢(33)上；凸轮机构(4)，沿旋转轴线(O)与输出机构(3)并置并具有控制凸轮(41)和凸轮从动件(42)，控制凸轮(41)不能相对于旋转构件(2)旋转，凸轮从动件(42)能够在控制凸轮(41)与电枢(33)之间滚动；以及相对旋转限制装置(5)，布置在凸轮机构(4)的轴线上并配置成当电磁线圈(32)处于去激励状态时限制电枢(33)与控制凸轮(41)之间的相对旋转。

Description

电磁离合器
技术领域
本发明涉及用于控制旋转构件之间的转矩的传递或旋转构件的制动的电磁离合器。
背景技术
例如，日本专利申请公开No.2004-17807(JP-A-2004-17807)描述了一种相关的电磁离合器，该电磁离合器包括通过产生电磁力输出动力的输出机构和通过驱动该输出机构的轴线上的电动机来操作的凸轮机构。
电磁离合器的输出机构具有产生电磁力的电磁线圈和响应于被激励的电磁线圈而运动的电枢。该输出机构布置在输出轴的外周上。
电磁线圈容纳在与输出轴一起旋转的线圈壳体中并固定到车身侧上。
电枢经由线圈壳体的底部部分布置在面向电磁线圈的位置中。此外，电枢配置成响应于输出机构的输出与线圈壳体摩擦接合。另外，电枢布置成当输出机构停止输出动力时通过复位弹簧的弹力运动远离线圈壳体。
凸轮机构具有通过电动机的驱动而旋转的齿轮和插入在齿轮与电枢之间的凸轮从动件，凸轮机构布置在输出机构的轴线上。
齿轮布置成以便能够围绕输出轴的外周旋转，并经由减速齿轮系联接到输入轴(即，电动机的电机轴)上。
凸轮从动件由球状构件形成，并可转动地布置在齿轮(即，其中的凸轮槽)与电枢(即，其中的凸轮槽)之间。
根据如上所述的结构，当电磁线圈处于电动机被驱动时的激励状态时，电枢向电磁线圈侧运动并与线圈壳体摩擦接合。从而，凸轮机构运转。因此，由凸轮机构的操作引起的凸轮作用使得电枢比在操作凸轮机构之前更加牢固地摩擦接合，使得电动机的驱动转矩经由凸轮机构和类似机构传递到输出轴(即，传递到差动器侧)。
另一方面，当电磁线圈处于电动机停止时的去激励状态(即，不激励)时，凸轮机构不运转，因此通过复位弹簧的弹力消除电枢与线圈壳体之间的摩擦接合。因此，驱动转矩从电动机到差动器侧的传递被中断。
在JP-A-2004-17807中所描述的电磁线圈中，如果当电磁线圈去激励时凸轮构件的转速存在突变，由于电枢趋于从惯性开始旋转，则电枢不能跟随该转速的突变，引起凸轮构件与电枢之间的相对旋转。因此，凸轮机构可能错误地操作，使得电枢在不激励电磁线圈时与线圈壳体摩擦接合地终止。因此，为了避免该摩擦接合，需要限制电枢的加速。
发明内容
考虑到这个问题，本发明提供一种能够在不激励电磁线圈时抑制由于凸轮机构的突然加速而导致的凸轮机构的误操作的电磁离合器。
本发明的第一方面涉及一种电磁离合器，该电磁离合器包括：旋转构件；电磁线圈，该电磁线圈布置在旋转构件的旋转轴线上并产生电磁力；输出机构，该输出机构具有电枢，沿远离电磁线圈的方向的复位力由复位弹簧施加到电枢上；以及凸轮机构，该凸轮机构沿旋转轴线与输出机构并置并具有凸轮构件和凸轮从动件，凸轮构件不能相对于旋转构件旋转，凸轮从动件能够在凸轮构件与电枢之间滚动。该电磁离合器的特征在于，还包括相对旋转限制装置，该相对旋转限制装置布置在凸轮机构的轴线上，并配置成在电磁线圈处于去激励状态时限制电枢与凸轮构件之间的相对旋转。
此外，在该电磁离合器中，电枢和凸轮构件中的每一个均具有由轴线方向上的深度沿圆周方向变化的凹槽形成的凸轮槽。
另外，在如上所述的电磁离合器中，相对旋转限制装置可包括保持器，该保持器插入在电枢与凸轮构件之间并可滚动地保持凸轮从动件，相对旋转限制装置可通过响应于承受复位弹簧的弹簧力与电枢和凸轮构件摩擦接合的保持器限制所述相对旋转。
再次，在如上所述的电磁离合器中，保持器可具有设定为与电磁线圈处于去激励状态时电枢与凸轮构件之间的轴向尺寸相同的尺寸的厚度。仍然另外的，保持器可具有设定为比电磁线圈处于去激励状态时电枢与凸轮构件之间的轴向尺寸更大的尺寸的厚度。
再者，在如上所述的电磁离合器中，相对旋转限制装置可包括插入在电枢与旋转构件之间并能够接合在一起的一对花键接合部，相对旋转限制装置可通过响应于承受复位弹簧的弹簧力与一对花键接合部花键接合在一起的电枢限制所述相对旋转。
另外，在如上所述的电磁离合器中，一对花键接合部具有设定为通过响应于电磁线圈被激励而运动的电枢来解除花键接合状态的尺寸的轴向长度。
还有，在如上所述的电磁离合器中，一对花键接合部中的一个花键接合部可设置在电枢的内周面上，另一个花键接合部可设置在旋转构件的外周面上。
根据本发明，电枢的摩擦接合能够通过抑制当电磁线圈不被激励时的凸轮机构的误操作而得到抑制。
附图说明
在参考附图对本发明的示例实施例的以下详细说明中将说明本发明的特征、优势以及技术和工业重要性，其中相同的数字表示相同的元件，附图中：
图1是处于驱动状态的根据本发明的第一示例实施例的电磁离合器的断面图；
图2是处于非驱动状态的根据本发明的第一示例实施例的电磁离合器的断面图；
图3是处于驱动状态的根据本发明的第二示例实施例的电磁离合器的断面图；以及
图4是处于非驱动状态的根据本发明的第二示例实施例的电磁离合器的断面图。
具体实施方式
以下将参考附图详细地说明根据本发明的第一示例实施例的电磁离合器。
图1是处于驱动状态的电磁离合器的视图，图2是处于非驱动状态的电磁离合器的视图。如图1和2所示，电磁离合器1基本上包括与未示出的输入轴一起旋转的旋转构件2、布置在该旋转构件2的旋转轴线O上的输出机构3、通过响应于来自该输出机构3的输出进行操作将来自旋转构件2的旋转力转换成沿旋转轴线O的方向的推力的凸轮机构4、以及布置在该凸轮机构4的轴线上的相对旋转限制装置5。
电磁离合器1作用为用于相对于用作非旋转构件的外壳6制动旋转构件2的制动装置，并在比如当根据例如未示出的行星齿轮组切换转矩传输路径时的时候使用。轴孔6a设置在外壳6中，并在外壳6的内表面上开口。
旋转构件2由具有两个本体部的实体圆轴形成，两个本体部即为具有不同外径的大本体部2a和小本体部2b。该旋转构件2经由未示出的减速齿轮机构联接到同样未示出的电动机的电机轴(即，输入轴)上，旋转构件2经由轴承7可旋转地支承在外壳6的轴孔6a(仅示出一个)内。
旋转构件2配置成通过电动机的驱动与输入轴一起旋转。
大直径本体部2a具有直的花键接合部20a并布置在旋转构件2的一侧(即，电动机侧)上。小直径本体部2b布置在旋转构件2的另一侧(即，外壳6侧)上，并与大直径本体部2a整体地连接。
输出机构3具有兼用作线圈保持器的线圈壳体31、在该线圈壳体31内产生电磁力的电磁线圈32、和响应于被激励的电磁线圈32运动的电枢33。该输出机构3布置在旋转构件2的外周的周围。
此外，输出机构3配置成通过产生电磁力向电枢33输出动力，电磁力由电磁线圈32变成相对于线圈壳体31的推力P1。
线圈壳体31由具有用作轭铁的线圈保持器310和内凸缘311的环形构件形成，并通过紧固螺栓8固定到外壳6上。旋转构件2完全地穿过线圈壳体31延伸。
线圈保持器310具有在电枢33侧上开口的环形线圈壳体部310a，并布置在线圈壳体31的外周侧上。指向电枢33的线圈壳体31侧上的端面的摩擦表面310b设置在线圈保持器310上。
内凸缘311布置在线圈壳体31的内周侧上，并与线圈保持器310的内周面一体地形成。
电磁线圈32面向电枢33地容纳在线圈壳体31的线圈壳体部310a内，并由扣环9保持。此外，电磁线圈32配置成通过激励产生跨过电枢33和线圈壳体31以及类似部件的磁路M。
电枢33由具有面向线圈壳体31的摩擦表面310b的摩擦表面33a和指向相对旋转限制装置5侧的摩擦表面33b的环形构件形成。该电枢33围绕输出机构3的凸轮机构4侧上的旋转构件2的外周相对可旋转并相对可运动地布置。旋转构件2完全地穿过电枢33延伸。
此外，电枢33配置成当电枢33响应于来自输出机构3的输出沿轴线方向运动时，使得摩擦表面33a以压力P1与线圈壳体31的摩擦表面310b摩擦接合。
另外，电枢33具有凸轮槽33c，凸轮槽33c在输出机构3的与线圈壳体侧端面相对的侧面的端面上开口。电枢33与作为随后将作说明的凸轮机构4的组成元件的控制凸轮(也称为凸轮构件)41和凸轮从动件42一起作用为凸轮机构4的组成元件，使得摩擦表面33a通过凸轮机构4的操作的凸轮作用以比压力P1更大的压力P2(P1＜P2)与线圈壳体31的摩擦表面310b摩擦接合。凸轮槽33c由轴向上的深度沿电枢33的圆周方向变化的凹槽形成。
沿远离电磁线圈32的方向的复位力由复位弹簧10恒定地施加到电枢33上。该复位弹簧10例如由膜片弹簧形成，并围绕旋转构件2的外周布置，插入在电枢33与线圈壳体31(即，内凸缘311)上的轴承11之间。
凸轮机构4包括用作凸轮构件的控制凸轮41和插入在该控制凸轮41与电枢33之间的凸轮从动件42。该凸轮机构4围绕旋转构件2的外周布置。
控制凸轮41具有对应于旋转构件2的直的花键接合部20a的直的花键接合部41a，并以相对于旋转构件2不可旋转但可移动的方式布置在凸轮机构4的电动机侧上的旋转构件2的大直径本体部2a的外周周围。控制凸轮41由扣环12限制沿轴线方向(朝向电动机侧)的运动。
指向相对旋转限制装置5侧的摩擦表面41b和在该摩擦表面41b上开口的凸轮槽41c设置在控制凸轮41上。凸轮槽41c由轴线方向上的深度沿控制凸轮41的圆周方向变化的凹槽形成。
凸轮从动件42由球状构件形成，并可滚动地布置在控制凸轮41的凸轮槽41c与电枢33的凸轮槽33c之间。
相对旋转限制装置5包括复位弹簧10、扣环12和保持器13，并布置在凸轮机构4的轴线上。
保持器13具有面向控制凸轮41的摩擦表面41b的第一摩擦表面13a和面向电枢33的摩擦表面33b的第二摩擦表面13b。保持器13围绕旋转构件2的外周布置，并插入在控制凸轮41与电枢33之间。
此外，保持器13配置成通过在电磁线圈32处于去激励状态下承受复位弹簧10的弹簧力时使得保持器厚度设置为与控制凸轮41和电枢33之间的轴向尺寸相同的尺寸t，限制控制凸轮41与电枢33之间的相对旋转，使得第一摩擦表面13a与控制凸轮41的摩擦表面41b摩擦接合，并且第二摩擦表面13b与电枢33的摩擦表面33b摩擦接合。
此外，保持器13的厚度还可设定为大于控制凸轮41与电枢33之间的轴向尺寸的尺寸。在这种情况下，更难以通过凸轮从动件42沿轴线方向产生力，因此，当凸轮机构4去激励时能够更加有效地限制控制凸轮41与电枢33之间的相对旋转。
可滚动地保持凸轮从动件42的球保持孔13c设置在保持器13中。
接下来，将参考图1和2说明根据该示例实施例的电磁离合器1的操作。
在图2中，当驱动未示出的电动机时，电动机的旋转驱动力经由未示出的减速齿轮机构传递到旋转构件2，使得旋转构件2被旋转地驱动。
一般地，当起动电动机时，输出机构3的电磁线圈32处于去激励状态，因此，不产生从电磁线圈32开始的磁路M，所以没有经由线圈壳体31朝向电磁线圈32侧牵拉电枢33。
因此，在输出机构3中，没有产生变为其离合器力的压力P1，所以电枢33的摩擦表面33a不与线圈保持器310的摩擦表面310b摩擦接合，因此，电磁离合器1的制动力不传递到旋转构件2。
在这种情况下，电枢33通过复位弹簧10的弹簧力抵靠扣环12将保持器13和控制凸轮41按压在远离电磁线圈32的初始位置中，使得保持器13的第一摩擦表面13a与控制凸轮41的摩擦表面41b摩擦接合，并且保持器13的第二摩擦表面13b与电枢33的摩擦表面33b摩擦接合。
因此，在该示例实施例中，当电磁线圈32不被激励时限制了电枢33与控制凸轮41之间的相对旋转。
因此，即使控制凸轮41的转速发生突变，电枢33也将能够跟随转速的该突变，因此不会发生控制凸轮41与电枢33之间的相对旋转。因此，当电磁线圈32不被激励时可抑制凸轮机构4的误操作。
另一方面，当在驱动电动机(即，当旋转构件2旋转时)的情况下激励电磁线圈32时，产生从电磁线圈32开始的磁路M，因此电枢33从初始位置运动至线圈壳体31的线圈保持器310侧，即运动至电磁线圈32侧。
因此，电枢33的摩擦表面33a以压力P1与线圈保持器310的摩擦表面310b摩擦接合，并且由此使凸轮机构4操作。
当凸轮机构4操作时，由于凸轮机构4的操作的凸轮作用，使得电枢33的摩擦表面33a以比凸轮机构4操作之前更大的压力P2(P1＜P2)与线圈保持器310的摩擦表面310b更加牢固地摩擦接合。因此，来自电磁离合器1的制动力传递至旋转构件2。
如下所述的效果能够通过如上所述的第一示例实施例获得。
能够抑制当电磁线圈32不被激励时由于凸轮机构4的突然加速引起的凸轮机构4的误操作。
下一步，将参考图3和4说明根据本发明的第二示例实施例的电磁离合器。图3是处于驱动状态的电磁离合器的视图，图4是处于非驱动状态的电磁离合器的视图。在图3和4中，与图1和2中的构件相同或等同的构件将由相同的参考符号表示，这些构件的详细说明将被略去。
如图3和4所示，根据本发明的第二示例实施例的电磁离合器61的相对旋转限制装置62的特征在于，电枢33与控制凸轮41之间的相对旋转由花键接合限制。
因此，相对旋转限制装置62具有一对直的花键接合部63和64，一对直的花键接合部63和64能够相互接合并插入在电枢33与旋转构件2之间。相对旋转限制装置62配置成通过使一对直的花键接合部63和64响应于承受复位弹簧10的弹簧力花键接合在一起，限制电枢33与控制凸轮41之间的相对旋转。
一个直的花键接合部63设置在电枢33的内周面上，另一个直的花键接合部64设置在旋转构件2的外周面上。
直的花键接合部63和64的轴向长度的尺寸设定为使得通过电枢33响应于电磁线圈32被激励的运动解除其花键接合。因此，当电磁线圈32被激励时，电枢33克服复位弹簧10的弹簧力从初始位置朝向电磁线圈32侧运动，使得直的花键接合部63和64的花键接合被解除。另一方面，当电磁线圈32被去激励时，电枢33由复位弹簧10的弹簧力运动至初始位置，使得直的花键接合部63和64花键接合在一起。
在这样构造的电磁离合器61中，当电磁线圈32去激励时，复位弹簧10的弹簧力使得电枢33抵靠扣环12将控制凸轮41按压在远离电磁线圈32的初始位置中，直的花键接合部63和64花键接合在一起。
因此，同样在该示例实施例中，可限制当电磁线圈32去激励时电枢33与控制凸轮41之间的相对旋转，正如第一示例实施例。
因此，即使控制凸轮41的转速发生突变，电枢33也将能够跟随转速的该突变，因此不会发生控制凸轮41与电枢33之间的相对旋转。因此，当电磁线圈32不被激励时可抑制凸轮机构4的误操作。
由第一示例实施例获得的相同效果也能够由如上所述的第二示例实施例获得。
虽然已参照本发明的示例实施例对本发明的电磁离合器进行了说明，但可以理解本发明不限于这些示例实施例。即，本发明可在以不脱离本发明的范围的各种方式中的任意一种修改或改进的模式中实现。例如，如下所述的变型也是可能的。
在如上所述的示例实施例中，电磁离合器作用为制动旋转构件2的制动装置，但本发明不限于此。即，电磁离合器也可作用为在一对旋转构件之间传递驱动转矩的驱动力传递装置。

Claims (8)

1.一种电磁离合器，所述电磁离合器包括：旋转构件(2)；电磁线圈(32)，所述电磁线圈(32)布置在所述旋转构件(2)的旋转轴线上并产生电磁力；输出机构(3)，所述输出机构(3)具有电枢(33)，沿远离所述电磁线圈(32)的方向的复位力由复位弹簧(10)施加到所述电枢(33)上；以及凸轮机构(4)，所述凸轮机构(4)沿所述旋转轴线与所述输出机构(3)并置并具有凸轮构件(41)和凸轮从动件(42)，所述凸轮构件(41)不能相对于所述旋转构件(2)旋转，所述凸轮从动件(42)能够在所述凸轮构件(41)与所述电枢(33)之间滚动；其特征在于，包括：
相对旋转限制装置(5)，所述相对旋转限制装置(5)布置在所述凸轮机构(4)的轴线上，并配置成在所述电磁线圈(32)处于去激励状态时限制所述电枢(33)与所述凸轮构件(41)之间的相对旋转。
2.根据权利要求1所述的电磁离合器，其特征在于，所述电枢(33)和所述凸轮构件(41)中的每一个均具有由轴线方向上的深度沿圆周方向变化的凹槽形成的凸轮槽(33c、41c)。
3.根据权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，所述相对旋转限制装置(5)包括插入在所述电枢(33)与所述凸轮构件(41)之间并可滚动地保持所述凸轮从动件(42)的保持器(13)，所述相对旋转限制装置(5)通过响应于承受所述复位弹簧(10)的弹簧力而与所述电枢(33)和所述凸轮构件(41)摩擦接合的所述保持器(13)来限制所述相对旋转。
4.根据权利要求3所述的电磁离合器，其特征在于，所述保持器(13)具有设定为与当所述电磁线圈(32)处于去激励状态时所述电枢(33)与所述凸轮构件(41)之间的轴向尺寸相同的尺寸的厚度。
5.根据权利要求3所述的电磁离合器，其特征在于，所述保持器(13)具有设定为比当所述电磁线圈(32)处于去激励状态时所述电枢(33)与所述凸轮构件(41)之间的轴向尺寸更大的尺寸的厚度。
6.根据权利要求1所述的电磁离合器，其特征在于，所述相对旋转限制装置(62)包括插入在所述电枢(33)与所述旋转构件(2)之间并能够接合在一起的一对花键接合部(63、64)，所述相对旋转限制装置(62)通过响应于承受所述复位弹簧(10)的弹簧力而将所述一对花键接合部(63、64)花键接合在一起的所述电枢(33)来限制所述相对旋转。
7.根据权利要求6所述的电磁离合器，其特征在于，所述一对花键接合部(63、64)具有设定为通过响应于所述电磁线圈(32)被激励而运动的所述电枢(33)来解除花键接合状态的尺寸的轴向长度。
8.根据权利要求6或7所述的电磁离合器，其特征在于，所述一对花键接合部(63、64)中的一个花键接合部(63)设置在所述电枢(33)的内周面上，而另一个花键接合部(64)设置在所述旋转构件(2)的外周面上。
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