CN105745461B - 具有简单结构的带有超越能力和带起动能力的解耦器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种包括毂、带轮和滚柱离合器的离合装置。滚柱离合器包括保持架和至少一个滚柱。滚柱能够接合操作性地与毂相关联的第一接合表面，并且能够接合操作性地与带轮相关联的第二接合表面。保持架能够在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置中，扭矩能够从毂和带轮中的一者通过滚柱离合器和隔振弹簧传递至毂和带轮中的另一者，允许毂和带轮中的另一者超越毂和带轮中的所述一者，在第二位置中，扭矩从毂和带轮中的所述另一者通过滚柱离合器传递至毂和带轮中的一者。

Description

具有简单结构的带有超越能力和带起动能力的解耦器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月14日提交的美国临时申请No. 61/904,292的权益，上述申请的内容通过参引全部并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及发动机曲轴与带或其他环式驱动构件之间、或附件如MGU或交流发电机的轴与环式驱动构件之间所用的隔振器的领域。
背景技术
已知提供了一种位于发动机曲轴或诸如MGU(电动发电机单元) 或交流发电机的带从动附件上的隔振器(isolator)，隔振器通过来自车辆中的发动机曲轴的带驱动。众所周知，曲轴经历与发动机中的气缸的点火相关联的加速循环和减速循环。隔振器允许这些加速和减速在对带的速度的影响减小的情况下发生。一些隔振器的问题在于其不能提供允许带和带轮相对于发动机的曲轴发生超越(overrun)的‘解耦’。已经提出了一些解耦器，这些解耦器包括动力离合器以提供解耦并且也允许发动机在需要时的BAS(带/交流发电机起动)能力。然而，这样的解耦器会是复杂的。提供至少部分解决这种问题的解耦器是有益的。
发明内容
一方面，提供了一种包括毂、带轮和滚柱离合器的离合装置。该毂限定轴线并且能够连接至旋转装置的可旋转轴。带轮能够相对于毂旋转并且能够与环式驱动构件接合。滚柱离合器包括保持架和至少一个滚柱，保持架围绕至少一个滚柱以导引至少一个滚柱关于轴线的角位置。至少一个滚柱能够接合操作性地与毂相关联的第一滚柱接合表面，并且能够接合操作性地与带轮相关联的第二滚柱接合表面。保持架能够相对于第一滚柱接合表面和第二滚柱接合表面中的至少一者在第一位置与以及第二位置之间运动，在第一位置中，扭矩能够从毂和带轮中的一者通过滚柱离合器和隔振弹簧传递至毂和带轮中的另一者，并且允许毂和带轮中的另一者超越毂和带轮中的所述一者，在第二位置中，扭矩从毂和带轮中的所述另一者通过滚柱离合器传递至毂和带轮中的一者。
另一方面，提供了一种用于车辆的发动机的离合装置。发动机具有与环式驱动构件接合的曲轴。环式驱动构件与能够操作成经由环式驱动构件起动发动机的电动机接合。车辆还包括车辆电池。离合装置包括毂、带轮、离合器、离合器致动器和副电源。该毂限定轴线并且能够连接至旋转装置的可旋转轴。带轮能够相对于毂旋转并且能够与环式驱动构件接合。离合致动器电动地操作。离合器能够操作成控制毂与带轮之间的扭矩传递。副电源与电池分离并且操作性地连接至离合器致动器。
附图说明
通过参照附图将更容易理解本公开的前述和其他方面，其中：
图1是具有带传动装置、根据本发明的实施方式的离合装置的发动机的正视图；
图2是图1中所示的离合装置的放大立体图；
图3是图1中所示的离合装置的分解立体图；
图4是图1中所示的离合装置的正视截面图；
图5是图2中所示的离合装置在另一截面中的另一正视截面图；
图6是图2中所示的离合装置在移除一些部件的情况下的另一正视截面图；
图7a和图7b是图2中所示的离合装置的简化截面透视图，分别示出了基于滚柱离合器处于第一位置和第二位置的滚柱；以及
图8是与图6类似但视角相反的离合装置的另一正视截面图。
具体实施方式
参照示出了用于车辆的发动机10的图1。发动机10包括曲轴12，曲轴12驱动环式驱动构件14，为方便起见，环式驱动构件14可以被称为带14，应当理解的是可以替代地使用任何其他合适的环式驱动构件。发动机10经由带14驱动多个附件16(以虚线轮廓示出) 比如MGU(电动发电机单元)18。每个附件16包括输入驱动轴15，输入驱动轴15具有位于其上的通过带14驱动的带轮13。在发动机曲轴12上示出有离合装置20并且该离合装置20用于控制曲轴12与带14之间的扭矩传递。离合装置20可以被称为解耦器20，因为离合装置20提供了至少一定程度上使带14与曲轴12中的扭矩振动隔离开的能力并且提供了带14处的超越能力，从而允许带14根据需要暂时超越(overrun)曲轴12。在一些实施方式中，解耦器12还提供了使带14驱动曲轴12的能力从而提供了对发动机10提供推力或 BAS(带/交流发电机起动)的能力。
解耦器20在图2中以放大立体图示出，在图3中以分解立体图示出，在图4中以正视截面图示出。如图2至图4中可见的，解耦器 20包括毂22、单向离合器23、离合器致动器24(在图3中仅示出了离合器致动器24的一小部分)、中间构件25、第一隔振弹簧和第二隔振弹簧26(分别以26a和26b示出)以及隔振器带轮28。
毂22可以适于以任何合适的方式安装至曲轴15(图1)。例如，毂22可以具有用于带螺纹的紧固件(在图2、图3和图5中以32示出)的孔口30(图4)，该带螺纹的紧固件穿过孔口30进入曲轴12 (图1)的端部中的螺纹孔(未示出)中。毂22限定隔振器轴线A 并且能够绕隔振器轴线A旋转。
毂22可以包括用于支承轴承36的支承表面34，轴承36进而支承带轮28上的轴衬接合表面38以允许带轮28与曲轴12和毂22之间的相对旋转。轴承36可以是任何合适类型的轴承，比如单列滚珠轴承。替代性地，可以使用用于支承带轮28使带轮28相对于毂22 旋转的任何其他合适的装置。
单向离合器23能够控制成将扭矩从毂22传递至带轮28(在以图 4 所示的第一方向D1 旋转期间)，但能够控制成允许带轮28相对于毂22沿第一方向D1 超越，并且也允许在需要时沿第一方向D1 将扭矩从带轮28传递至毂22。
单向离合器23可以是如图6中所示的滚柱离合器，并且可以包括至少一个滚柱39(在所示实施方式中，存在八个这样的滚柱39) 和围绕滚柱39以导引滚柱39关于轴线A的角位置的保持架40。
滚柱39能够接合操作性地与毂22相关联的第一滚柱接合表面 41(在该实例中，表面41直接位于毂22上)，并且能够接合操作性地与带轮28相关联的第二滚柱接合表面42。在所示实施方式中，表面42位于中间构件25上，中间构件25通过隔振弹簧26驱动带轮 28，如下面进一步描述的。
保持架40能够相对于第一滚柱接合表面41和第二滚柱接合表面 42中的一者、在图6和图7a中所示的第一位置与图7b中所示的第二位置之间运动(例如，能够绕轴线A旋转)。参照图7a，在第一位置中，扭矩能够从毂22通过滚柱离合器23和隔振弹簧24(以及中间构件25，如果设置有中间构件25)传递至带轮28。此外，当处于第一位置中时，如图7b中所示，允许带轮28超越毂22。图7a中可以看到毂22沿方向D1的旋转在滚柱39上保持有楔进力，使得可以发生扭矩传递，而中间构件25的表面42的旋转在滚柱39上不保持楔进力并且因此不产生或产生很少的扭矩传递。当处于第二位置(图 7b)中时，滚柱39已经运动至其各自的平顶的第二端部，以45示出，使得扭矩可以因在滚柱39上产生的楔进力从带轮28通过滚柱离合器 23传递至毂22。尽管为简单起见，保持架40自身在图7a和图7b 中未示出，然而应当理解的是滚柱39的位置限定保持架40的位置并且保持架40的位置限定滚柱39的位置。换句话说，如果滚柱39的位置已知，则保持架40的位置就已知，并且反之亦然。
如图6中可见的，第一滚柱接合表面41和第二滚柱接合表面42 配合形成至少一个第一楔进角部43和至少一个第二楔进角部44。在所示实施方式中，存在八个第一楔进角部43和第二楔进角部44(即，对每个滚柱39而言，存在一个第一楔进角部43和一个第二楔进角部 44)。滚柱39与第一楔进角部43的接合允许扭矩从毂22传递至带轮28。滚柱39与第二楔进角部的接合允许扭矩从带轮28传递至毂22。参照图7a，其中，即使保持架40未示出，但保持架40的位置也如上面指出的那样通过的滚柱39自身的位置暗示出，当保持架处于第一位置时，滚柱39与第一楔进角部43接合，并且当保持架处于第二位置时，滚柱39与第二楔进角部44接合。
参照图8，滚柱离合器23还包括将保持架40朝向第一位置迫压的至少一个保持架偏置构件45。在所示实施方式中，可以存在八个偏置构件45，然而为简单起见，仅示出一个偏置构件45。偏置构件 45可以作用在保持架40上的第一保持架偏置构件接合表面46(例如，图8中所示的凹穴47的盲端处)与毂22上的第二保持架偏置构件接合表面48(例如，在毂22上的轴向/径向翅片49上)之间。
离合器致动器24示出在图5中，并且包括电磁线圈50和电枢 52。电磁线圈50安装在线圈壳体54中，线圈壳体54自身能够安装 (例如，经由带螺纹的紧固件)至固定表面比如发动机10的安装支架的一部分。线圈50连接至控制系统56并且连接至电源58。电源 58可以是任何合适的电源比如车辆电池或一些其他电源比如下面进一步描述的超级电容器。在所示实施方式中，电源58是副电源并且连接至以59示出的车辆电池。
壳体54和带轮28上的轴向上重叠的凸缘60、62、64和66控制磁通从线圈50至以68示出的带轮壁的传递。带轮壁68中的孔口70 (呈周向延伸槽形式)控制由带轮28内的电枢52上的线圈50施加的磁通量。出于密封的目的，槽70可以填充有非磁性的(例如，合适的聚合物的)材料。
线圈50的通电吸引电枢52沿轴向与带轮壁68接合。电枢52旋转地连接至保持架40。电枢52抵靠带轮壁68的摩擦克服偏置构件 45并且以相对于毂22(和带轮28)旋转的方式克服保持架偏置构件 45的偏置将保持架40和滚柱39驱动至其中滚柱39位于第二楔进角部44处的第二位置。线圈50的断电减小或消除了电枢52与带轮壁 68之间的摩擦从而使保持架40和滚柱39在保持架偏置构件45的迫压下运动至第一位置，从而将滚柱39带到第一楔进角部43。
参照图4，中间构件25将扭矩从毂22(经由滚柱离合器23)传递至隔振弹簧。在所示示例实施方式中，中间构件25为被支承在滚柱39上的聚合物的或金属的构件。中间构件25具有位于其上的驱动臂25a和25b，驱动臂25a和25b包括第一侧部80，第一侧部80具有位于其上的第一弹簧端部接合表面并且接合隔振弹簧26的第一端部82。可选地，可以设置单个驱动臂或三个或三个以上驱动臂。
隔振弹簧26弹性地变形以使环式驱动构件14和曲轴12免受彼此间的振动或其他的扭矩方面的突然变化的影响。在所示的具体实施方式中，隔振弹簧26经由滚柱离合器23和中间构件25在毂22与带轮28之间传递力。
所示示例中的弹簧26为由任何合适的材料比如弹簧钢制成的弧形的、螺旋线圈压缩弹簧。然而，例如，可以使用任何其他合适类型的弹簧，比如闭孔泡沫弹簧或PTU弹簧。弹簧26并联地操作。可以设置单个隔振弹簧26，或三个或三个以上弹簧26替代所示的两个弹簧26。
弹簧26具有第二端部84，第二端部84接合设置在位于带轮28 上的凸耳88的第一侧部上的第二弹簧端部接合表面86。凸耳88的第二侧部以90示出，并且具有与驱动臂25a和25b的第二侧部92 接合的接合表面。
可以设置以94示出的隔振构件以抑制在凸耳88与驱动臂25a和 25b之间发生碰撞的情况下产生的噪声。隔振构件94可以是聚合物的。另外，隔振构件94可以防止弹簧26的径向外表面与带轮28的内表面之间的接触。可选地，隔振弹簧26可以被预加载以有助于至少在离合装置20处于原始位置时保持所有部件接合。然而，在发动机10的正常操作期间，将存在凸耳88与驱动臂25a和25b之间的相对角运动，该相对角运动由扭矩从毂22传递至带轮28期间弹簧26 的压缩引起。
带轮28经由轴承36支承以相对于曲轴12旋转，并且能够与带 14接合。应当指出的是为方便起见使用术语“带”，但作为替代，其可以是任何合适的环式驱动构件。类似地，为方便起见使用术语“带轮”，但作为替代，其可以是能够与环式驱动构件接合的任何合适的旋转构件。
所示实施方式中的带轮28具有构造成接合多V形槽带的带接合表面72。带轮28可以由包括主部28a和罩构件28b的两个元件制成，罩构件28b经由任何合适的装置(例如，通过紧固件，图3中以91 示出了其中一个紧固件)连接至主部28a。带轮28可以由任何适合的材料比如合适的金属诸如钢制成。
图3和图5中示出了两件式密封构件93，另外该两件式密封构件93禁止灰尘和碎屑进入离合装置20的内部。
当发动机曲轴12要通过离合装置20驱动带14(图1)时，离合器致动器24可以被断电使得保持架40和滚柱39处于第一位置，从而允许通过装置20将扭矩从毂22传递至带轮28。在这种模式下，发生从毂22通过滚柱离合器23(具体地，通过滚柱39)进入至中间构件25的扭矩传递。扭矩从中间构件25的驱动臂25a和25b传递至隔振弹簧26并且通过弹簧26传递至带轮28。扭矩从带轮28传递至带14(图1)。
在带14超越曲轴12的情况下，保持架偏置构件45阻止滚柱39 运动至第二楔进角部44并且因此扭矩(除了少量的摩擦扭矩外)不会从带轮28传递回毂22。因此，离合装置20用作允许带14相对于曲轴12发生超越(overrun)的解耦器。
在控制系统56接收命令以对发动机10提供推力或使用MGU18 经由带14起动发动机10的情况下，控制系统56使离合器致动器24 (并且具体地，线圈50)通电以使保持架40和滚柱39运动至第二位置从而克服保持架偏置构件45的迫压或偏置将滚柱39带到第二楔进角部44。因此，带轮28沿方向D1的旋转(由于通过带14驱动，带轮28自身通过MGU18驱动)将扭矩从凸耳88传递至驱动臂25a 和25b并且因此传递至中间构件25。扭矩从中间构件25通过滚柱离合器23(具体地，通过滚柱39)传递至毂22并且因而传递至曲轴 12。应当从该描述中指出的是，当保持架40处于第二位置时，从带轮28传递至毂的扭矩绕过隔振弹簧26。
上面已经描述了电源58可以是车辆电池，或电源58可以是副电源如超级电容器。在这种情形下(即，电源58为副电源的情况)，电源58可以用于甚至在车辆电池因某些原因无电的情况下经由BAS系统起动发动机10，从而防止车辆电池被用于通过使用标准起动器马达来起动车辆。另外或替代性地，能够提供完全去除起动器马达(未示出)并且副电源始终被用于起动发动机10的实施方式。在任何情况下，在电源58为副电源并且非车辆电池本身的实施方式中，副电源58可以从车辆电池获取电力并且因而可以保持自身足够水平的电荷以根据需要起动发动机10。
尽管在发动机的曲轴12上提供解耦器20是有益的，但替代性地将解耦器20的实施方式安装在MGU18的轴上是可以的。在一些情况下，由于需要在曲轴上提供其他部件如扭转振动减振带轮，在曲轴上没有解耦器的地方。在一些实施方式中，考虑到由于用于MGU的带轮和驱动轴固有地比曲轴12上的带轮小，在MGU18上提供隔振器是较便宜的，从而提供比曲轴12上所允许的部件更小的部件。
已经示出的是滚柱离合器23设置在毂22与中间构件25之间并且隔振弹簧26设置在中间构件25与带轮28之间。然而，可以替代性地提供位于毂22与中间构件25之间的隔振弹簧26并且提供位于中间构件25与带轮28之间的滚柱离合器23。
本领域的技术人员应理解的是可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下对本文描述的实施方式进行各种修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述发动机具有与环式驱动构件接合的曲轴，其中，所述环式驱动构件与能够操作成经由所述环式驱动构件起动所述发动机的电动机接合，其中，所述车辆还包括车辆电池，其中，所述离合装置包括：
毂，所述毂限定轴线并且能够连接至旋转装置的可旋转轴；
带轮，所述带轮能够相对于所述毂旋转并且能够与环式驱动构件接合；
离合器；
离合器致动器，所述离合器致动器被电动地操作，其中，所述离合器能够操作成控制所述毂与所述带轮之间的扭矩传递；以及
副电源，所述副电源与所述车辆电池分离并且操作性地连接至所述离合器致动器从而甚至在所述车辆电池没有电的情况下操作所述离合器致动器。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机的离合装置，
其中所述离合器是滚柱离合器，所述滚柱离合器包括保持架和至少一个滚柱，所述保持架围绕所述至少一个滚柱以导引所述至少一个滚柱绕所述轴线的角位置，其中，所述至少一个滚柱能够接合与所述毂操作性地相关联的第一滚柱接合表面并且能够接合与所述带轮操作性地相关联的第二滚柱接合表面，
其中，所述保持架能够相对于所述第一滚柱接合表面和所述第二滚柱接合表面中的至少一者在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，扭矩能够从所述毂和所述带轮中的一者通过所述滚柱离合器和隔振弹簧传递至所述毂和所述带轮中的另一者，并且其中，允许所述毂和所述带轮中的所述另一者超越所述毂和所述带轮中的所述一者，在所述第二位置中，扭矩从所述毂和所述带轮中的所述另一者通过所述滚柱离合器传递至所述毂和所述带轮中的所述一者。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的发动机的离合装置，还包括电磁单元和电枢，其中，所述电磁单元能够通电和断电以使所述电枢在第一电枢位置与第二电枢位置之间运动，其中，所述电枢操作性地连接至所述保持架以控制所述保持架相对于所述毂和所述带轮中的所述至少一者的旋转位置。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述第一滚柱接合表面和所述第二滚柱接合表面配合形成至少一个第一楔进角部和至少一个第二楔进角部，其中，所述至少一个滚柱与所述至少一个第一楔进角部的接合允许扭矩从所述毂和所述带轮中的所述一者传递至所述毂和所述带轮中的所述另一者，并且其中，所述至少一个滚柱与所述至少一个第二楔进角部的接合允许扭矩从所述毂和所述带轮中的所述另一者传递至所述毂和所述带轮中的所述一者，并且其中，当所述保持架处于所述第一位置时，所述至少一个滚柱与所述至少一个第一楔进角部接合，并且其中，当所述保持架处于所述第二位置时，所述至少一个滚柱与所述至少一个第二楔进角部接合。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述滚柱离合器还包括将所述保持架朝向所述第一位置迫压的至少一个保持架偏置构件，并且其中，所述电磁线圈的断电使所述保持架通过所述至少一个保持架偏置构件运动至所述第一位置，并且其中，所述电磁线圈的通电使所述保持架克服所述至少一个保持架偏置构件的偏置而运动至所述第二位置。
6.根据权利要求3所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述电枢通过所述电磁线圈的通电轴向地运动以使所述电枢与所述带轮之间摩擦接合，其中，所述电枢旋转地连接至所述保持架，其中，在所述电磁线圈的通电期间所述电枢与所述带轮的摩擦接合引起所述保持架至所述第二位置的运动。
7.根据权利要求2所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，当所述保持架处于所述第二位置时，从所述毂和所述带轮中的所述另一者至所述毂和所述带轮中的所述一者的扭矩传递绕过所述隔振弹簧。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述隔振弹簧具有第一端部和第二端部，并且其中，所述毂和所述带轮中的所述一者包括至少一个驱动臂，其中，所述至少一个驱动臂的第一侧部能够与所述隔振弹簧的所述第一端部接合，并且其中，所述带轮具有至少一个凸耳，其中，所述至少一个凸耳的第一侧部能够与所述隔振弹簧的所述第二端部接合，并且其中，所述至少一个凸耳的第二侧部能够与所述至少一个驱动臂的第二侧部接合。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述隔振弹簧为两个隔振弹簧中的第一隔振弹簧。
10.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机的离合装置，其中，所述副电源为超级电容器。
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