CN103758889A - 一种电磁齿嵌式离合器和双电机混联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁齿嵌式离合器和一种双电机混联系统。该离合器包括环形电磁铁等，其中：所述环形电磁铁和所述定端面齿轮的位置固定，且所述定端面齿轮位于所述环形电磁铁的环内，且同轴心设置；所述环形衔铁和所述动端面齿轮能够沿其轴向同步移动，所述环形衔铁套装并固定在所述动端面齿轮上，且同轴心设置；所述弹性复位机构安装在所述环形衔铁上。该系统包括ISG电机和驱动电机，所述ISG电机和所述驱动电机之间安装有所述的电磁齿嵌式离合器。该电磁齿嵌式离合器具有轴向尺寸短、重量轻、占用空间小、传递转矩大和动作迅速的优点，该双电机混联系统具有轻量化和集成化的优点。

Description

一种电磁齿嵌式离合器和双电机混联系统

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种电磁齿嵌式离合器和双电机混联系统。

背景技术

在汽车动力等领域，大都采用了双电机混联系统，即由ISG电机（即发电启动一体机）和驱动电机联动而成。ISG电机和驱动电机之间设置有离合器，通过该离合器的离合状态，来实现，切换双电机混联系统的纯电动、串联或者并联的驱动模式。

目前，该领域还没有专用的离合器，用于ISG电机和驱动电机之间。现有的用于双电机混联系统的离合器，都是直接沿用了传统汽车中的干式离合器，而干式离合器受限于其结构，具有占用空间大和重量大、传递的转矩容量有限、需要较大推力的外置执行机构驱动等缺点，上述缺点限制了汽车的双电机混联系统性能的进一步提高，成为了双电机混联系统的发展瓶颈。

基于此，本发明提供了一种专用于双电机混联系统的电磁齿嵌式离合器，以解决上述的问题，以及提供了一种包括该离合器的双电机混联系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁齿嵌式离合器，具有轴向尺寸短、重量轻、占用空间小、传递转矩大和动作迅速的优点，以适用于双电机混联系统，填补双电机混联系统的专用离合器的空白。

本发明的目的还在于提供一种双电机混联系统，该系统具有轻量化和集成化的优点。

基于上述第一目的，本发明提供了一种电磁齿嵌式离合器，该离合器包括环形电磁铁、定端面齿轮、环形衔铁、弹性复位机构和动端面齿轮，其中：

所述环形电磁铁和所述定端面齿轮的位置固定，所述定端面齿轮位于所述环形电磁铁的环内，且同轴心设置；

所述环形衔铁和所述动端面齿轮能够沿其轴向同步移动，所述环形衔铁套装并固定在所述动端面齿轮上，且同轴心设置；

所述环形电磁铁通电后，将所述环形衔铁磁吸至所述环形电磁铁上，使所述动端面齿轮与所述定端面齿轮相啮合；

所述弹性复位机构安装在所述环形衔铁上，用于在所述环形电磁铁断电后，驱使所述环形衔铁复位，以及驱使所述动端面齿轮脱离所述动端面齿轮。

优选的，所述环形衔铁的轴向端面上具有环形的凸止口，所述环形电磁铁的轴向端面上具有与所述凸止口相适配的环形的凹止口，所述环形衔铁磁吸至所述环形电磁铁上时，所述凸止口插装在所述凹止口内。

优选的，所述凸止口的端面上具有凹槽，所述凹槽为环形，且所述凹槽的环形与所述凸止口同轴心设置；

所述凹槽的两个槽边能够插装在所述环形电磁铁的凹止口内。

优选的，所述动端面齿轮与所述定端面齿轮的齿间、齿槽分别设置为矩形。

优选的，所述弹性复位机构包括定位板和弹簧，所述定位板的位置固定，所述弹簧安装在所述定位板和所述动端面齿轮之间，且所述弹簧呈压缩状态。

优选的，所述定位板为圆形板，其板中心与所述动端面齿轮同轴心设置；

所述动端面齿轮的中心处为无齿区域，所述无齿区域设置有多个沉孔，所述多个沉孔绕所述动端面齿轮的轴心对称排布；

所述弹簧设置为多个，多个所述弹簧一一对应的插装在所述多个沉孔内，其伸出的一端分别固接在所述圆形板上。

基于上述第二目的，本发明提供了一种双电机混联系统，该系统包括ISG电机和驱动电机，所述ISG电机和所述驱动电机之间安装有所述的电磁齿嵌式离合器。

优选的，所述ISG电机的铁芯设有环形的卡槽，所述卡槽的环形与所述ISG电机的主轴同轴心，所述环形电磁铁嵌装在所述卡槽内，且所述环形电磁铁的高度小于所述卡槽的槽深，用于形成所述环形电磁铁的所述凹止口；

所述定端面齿轮固定安装在所述ISG电机的主轴上。

优选的，所述动端面齿轮套装在所述驱动电机的主轴上，其能够随所述驱动电机的主轴同步转动，以及能够沿所述驱动电机的主轴轴向移动。

优选的，所述弹性复位机构的所述定位板固定安装在所述驱动电机的主轴的轴向端部。

综上所述，本发明提供的电磁齿嵌式离合器，该离合器的所述定端面齿轮位于所述环形电磁铁的环内，以及所述环形衔铁套装并固定在所述动端面齿轮上，大幅压缩了离合器的轴向尺寸，减小了离合器的占用空间和自身重量；该离合器采用环形电磁铁的电磁线圈控制离合状态，动作迅速；该离合器采用动端面齿轮和定端面齿轮的啮合传递扭矩，传递扭矩大且效率高。

进一步的，所述环形电磁铁和所述环形衔铁通过凹止口和凸止口配合，磁吸效果更可靠，尤其是，凸止口上设置有凹槽，该异形状的凸止口与环形电磁体的凹止口配合，能够使得吸合过程中电磁力与电流近似成正比，使得吸合过程柔和可控。

本发明提供的双电机混联系统，采用本发明的电磁齿嵌式离合器，具有上述的轴向尺寸短、重量轻、占用空间小、传递转矩大和动作迅速的优点，并在此基础上，该双电机混联系统通过在铁芯上设置卡槽，以及通过将动端面齿轮和定端面齿轮分别安装在相应的主轴上，实现了所述电磁齿嵌式离合器与双电机混联系统的精密化和紧凑性结合，具有轻量化和集成化的优点。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一的A向视图；

图3是本发明实施例一的B向视图；

图4是本发明实施例二的结构示意图（局部剖视图）;

图5是本发明实施例二的局部放大图（图4中的双点划线框内的放大图）。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1-图3，该实施例公开了一种电磁齿嵌式离合器100，所述电磁齿嵌式离合器100将电磁式驱使结合、齿嵌式传递扭矩、弹性驱使脱离技术，通过特定的结构结合为一体，使得该离合器具有传递转矩大和动作迅速的优点，尤其是，该离合器的特定的结构，使其还具有轴向尺寸短、重量轻和占用空间小的优点，以适用于双电机混联系统，填补双电机混联系统的专用离合器的空白。

具体而言，该离合器包括环形电磁铁110、定端面齿轮120、环形衔铁130、动端面齿轮140和弹性复位机构150。

其中：所述环形电磁铁110和所述定端面齿轮120的位置固定，例如可以是，所述环形电磁铁110和所述定端面齿轮120用于固定安装在双电机混联系统的某一电机上；所述定端面齿轮120位于所述环形电磁铁110的环内，且同轴心设置，用于缩短其轴向尺寸。所述环形衔铁130和所述动端面齿轮140能够沿轴向同步移动，例如可以是，所述环形衔铁130和所述动端面齿轮140用于安装在双电机混联系统的另一电机上，所述环形衔铁130套装并固定在所述动端面齿轮140上，且同轴心设置，用于进一步缩短其轴向尺寸。

所述环形电磁铁110通电后，将所述环形衔铁130磁吸至所述环形电磁铁110上，使所述动端面齿轮140与所述定端面齿轮120相啮合，即实现离合器的合状态；所述弹性复位机构150安装在所述环形衔铁130上，用于在所述环形电磁铁110断电后，驱使所述环形衔铁130复位，以及驱使所述动端面齿轮140脱离所述动端面齿轮140，即实现离合器的离状态，图1中所示为离状态。

该实施例中所优选的，所述环形衔铁130的轴向端面上具有环形的凸止口131，所述环形电磁铁110的轴向端面上具有与所述凸止口131相适配的环形的凹止口111，所述环形衔铁130磁吸至所述环形电磁铁110上时，所述凸止口131插装在所述凹止口111内；所述凸止口131的环形与所述环形衔铁130、所述动端面齿轮140同轴心，所述凹止口111的环形与所述环形电磁铁110、所述定端面齿轮120同轴心。基于此，当所述凸止口131插装在所述凹止口111内时，能够确保所述动端面齿轮140准确的与所述定端面齿轮120相啮合，提高了该离合器的精准度；尤其是，所述凸止口131和所述凹止口111的环形配合方式，能够实现在磁吸状态下，也即在离合器的合状态下，实现所述凸止口131相对于所述凹止口111绕其轴心转动，进而能够适用于双电机混联系统。

为实现吸合过程中电磁力与电流近似成正比，进而实现吸合过程柔和可控且动作迅速，在所述凸止口131的端面上具有凹槽132，所述凹槽132为环形，且与所述凸止口131同轴心设置，所述凹槽132的两个槽边分别呈与所述凸止口131同轴心的环形，所述凹槽132的两个槽边能够插装在所述环形电磁铁110的凹止口111内，也就是说，所述凹槽132的两个槽边磁吸在所述凹止口111内的底部端面上。

该实施例中，所述弹性复位机构150可以设置为弹簧组件、弹片组件等，用于实现，在所述环形电磁铁110断电后，驱使所述环形衔铁130复位，以及驱使所述动端面齿轮140脱离所述动端面齿轮140。在此基础上，本实施例为了进一步达到压缩体积的效果，优选设置为，所述弹性复位机构150包括定位板151和弹簧152，所述定位板151的位置固定，例如所述定位板151可安装在相应电机的主轴上，所述弹簧152安装在所述定位板151和所述动端面齿轮140之间，且所述弹簧152呈压缩状态。

为进一步实现，所述弹性复位机构150在双电机混联系统上的应用。优选设置为：所述定位板151为圆形板，其板中心与所述环形衔铁130同轴心设置；所述动端面齿轮140的中心处为无齿区域，所述无齿区域设置有多个沉孔，所述多个沉孔绕所述动端面齿轮140的轴心对称排布；所述弹簧152设置为多个，多个所述弹簧152一一对应的插装在所述多个沉孔内，其伸出的一端分别固接在所述圆形板上。

为适应双电机混联系统的纯电动、串联或者并联的不同驱动模式，所述动端面齿轮140与所述定端面齿轮120的齿间、齿槽分别设置为矩形，以及所述以实现正反驱动。

实施例二

参见图4和图5，该实施例公开了一种双电机混联系统，该系统包括ISG电机200和驱动电机300，所述ISG电机200和驱动电机300之间安装有实施例一所述的电磁齿嵌式离合器100，实施例一所公开的技术方案也属于该实施例，实施例一已经公开的技术方案不再重复描述。

该实施例中的双电机混联系统，采用实施例一的电磁齿嵌式离合器100，具有所述离合器的轴向尺寸短、重量轻、占用空间小、传递转矩大和动作迅速的优点，并在此基础上，为了进一步实现所述电磁齿嵌式离合器100与双电机混联系统的精密化和紧凑性结合，以及为了进一步实现轻量化和集成化的目的，实施例一中的离合器优选采用如下方式安装到双电机混联系统中：

所述ISG电机200的铁芯设有环形的卡槽210，所述卡槽210的环形与所述ISG电机200的主轴同轴心，所述环形电磁铁110嵌装在所述卡槽210内，且所述环形电磁铁110的高度小于所述卡槽210的槽深，用于形成所述环形电磁铁110的凹止口；也就是说，该实施例中，所述环形电磁铁110的端面为平面，通过与所述铁芯的卡槽210配合形成所述凹止口，据此可降低所述环形电磁铁110的加工难度，以及采用将所述环形电磁铁110嵌入所述铁芯的方式，可确保体积尽可能小。

所述定端面齿轮120固定安装在所述ISG电机200的主轴上，所述定端面齿轮120与所述ISG电机200的主轴同步转动。

所述动端面齿轮140套装在所述驱动电机300的主轴上，其能够随所述驱动电机300的主轴同步转动，以及能够沿所述驱动电机300的主轴轴向移动，例如可以是但不限定于，所述动端面齿轮140通过轴向的花键安装在所述驱动电机300的主轴上；参见实施例一的描述，所述环形衔铁130套装并固定在所述动端面齿轮140上，且所述环形衔铁130与所述动端面齿轮140能够同步旋转，为实现拆装的便利性，优选的，所述环形衔铁130通过螺旋固定在所述动端面齿轮140上。

所述弹性复位机构的所述定位板151固定安装在所述驱动电机300的主轴的轴向端部，且为实现拆装的便利性，优选的，所述定位板151通过螺旋固定在驱动电机300的主轴的轴向端部，多个所述弹簧152绕所述驱动电机300的主轴轴心相对称排布。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁齿嵌式离合器，其特征在于，该离合器包括环形电磁铁、定端面齿轮、环形衔铁、弹性复位机构和动端面齿轮，其中：

所述环形电磁铁和所述定端面齿轮的位置固定，所述定端面齿轮位于所述环形电磁铁的环内，且同轴心设置；

所述环形衔铁和所述动端面齿轮能够沿其轴向同步移动，所述环形衔铁套装并固定在所述动端面齿轮上，且同轴心设置；

所述环形电磁铁通电后，将所述环形衔铁磁吸至所述环形电磁铁上，使所述动端面齿轮与所述定端面齿轮相啮合；

所述弹性复位机构安装在所述环形衔铁上，用于在所述环形电磁铁断电后，驱使所述环形衔铁复位，以及驱使所述动端面齿轮脱离所述动端面齿轮。

2.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述环形衔铁的轴向端面上具有环形的凸止口，所述环形电磁铁的轴向端面上具有与所述凸止口相适配的环形的凹止口，所述环形衔铁磁吸至所述环形电磁铁上时，所述凸止口插装在所述凹止口内。

3.根据权利要求2所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述凸止口的端面上具有凹槽，所述凹槽为环形，且所述凹槽的环形与所述凸止口同轴心设置；

所述凹槽的两个槽边能够插装在所述环形电磁铁的凹止口内。

4.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述动端面齿轮与所述定端面齿轮的齿间、齿槽分别设置为矩形。

5.根据权利要求1所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述弹性复位机构包括定位板和弹簧，所述定位板的位置固定，所述弹簧安装在所述定位板和所述动端面齿轮之间，且所述弹簧呈压缩状态。

6.根据权利要求5所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述定位板为圆形板，其板中心与所述动端面齿轮同轴心设置；

所述动端面齿轮的中心处为无齿区域，所述无齿区域设置有多个沉孔，所述多个沉孔绕所述动端面齿轮的轴心对称排布；

所述弹簧设置为多个，多个所述弹簧一一对应的插装在所述多个沉孔内，其伸出的一端分别固接在所述圆形板上。

7.一种双电机混联系统，该系统包括ISG电机和驱动电机，其特征在于，所述ISG电机和所述驱动电机之间安装有如权利要求1-6任一项所述的电磁齿嵌式离合器。

8.根据权利要求7所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述ISG电机的铁芯设有环形的卡槽，所述卡槽的环形与所述ISG电机的主轴同轴心，所述环形电磁铁嵌装在所述卡槽内，且所述环形电磁铁的高度小于所述卡槽的槽深，用于形成所述环形电磁铁的所述凹止口；

所述定端面齿轮固定安装在所述ISG电机的主轴上。

9.根据权利要求8所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述动端面齿轮套装在所述驱动电机的主轴上，其能够随所述驱动电机的主轴同步转动，以及能够沿所述驱动电机的主轴轴向移动。

10.根据权利要求8所述的电磁齿嵌式离合器，其特征在于，

所述弹性复位机构的所述定位板固定安装在所述驱动电机的主轴的轴向端部。

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