CN107882893B - 一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，它解决了现有超越离合器存在零部件多，加工制造复杂，装配繁琐、不可自动复位等问题，其能够根据需要控制实现方向盘上部与转向器下部的有条件的断开与连接，其技术方案为：包括可旋转的输入传动部分，所述输入传动部分与电磁铁芯部分枢接，输入传动部分内部设置能被电磁铁芯部分激励驱动的超越离合器部分；所述超越离合器部分与输出部分固接，且输出部分与输入传动部分枢接；所述电磁铁芯部分、输入传动部分、超越离合器部分能形成闭合回路，当电磁铁芯部分在通电和断电情况下，超越离合器部分以相反方向转动，实现双向传递扭矩。

Description

一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器

技术领域

本发明涉及超越离合器技术领域，特别是涉及一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器。

背景技术

单向超越离合器又称为单向轴承，它是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动件之间动力传递与断开功能的重要部件。它利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，来实现离合功能，其依靠的是单向锁止原理，力矩的传递是单方向的。超越离合器分为楔块式超越离合器、传递件式超越离合器和棘轮式超越离合器。虽然结构上不同，但这三种超越离合器的工作原理相似，其功能都是实现动力的单向传递。

当前随着科技的不断进步，汽车越来越普及，现在人们对汽车的需求已经不同于过去，车辆的安全性、可操纵性要求进一步提高。车辆的操控性能也是一个重要部分，其从开始的直接利用机械结构驱动转向到后来的机械液压助力和电液助力发展到现在的电助力，电助力区别于前三种助力结构，它是利用方向盘产生的转矩信号，由电机驱动车轮转向，方向盘在正常情况下与下部的联动部分是分开的，不再是刚性连接。

现有超越离合器多数是实现单向的动力传递，而已有的双向传递的超越离合器则结构复杂，加工成本较高，装配工艺复杂，生产周期长。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，其能够根据需要控制实现方向盘上部与转向器下部的有条件的断开与连接；

进一步的，本发明采用下述技术方案：

一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，包括可旋转的输入传动部分，所述输入传动部分与电磁铁芯部分枢接，输入传动部分内部设置能被电磁铁芯部分激励驱动的超越离合器部分；所述超越离合器部分与输出部分固接，且输出部分与输入传动部分枢接；

所述电磁铁芯部分、输入传动部分、超越离合器部分能形成闭合回路，当电磁铁芯部分在通电和断电情况下，超越离合器部分以相反方向转动，实现双向传递扭矩。

进一步的，所述输入传动部分包括输入传动套，输入传动套内部固设与输出部分枢接的滑动轴承。

进一步的，所述输入传动套设置若干隔磁槽。

进一步的，所述输入传动套包括能够容纳超越离合器部分的C字形结构，C字形结构在开口的相背处设置连接轴，C字形结构和连接轴一体成形。

进一步的，所述电磁铁芯部分包括与输入传动套枢接的环形铁芯，环形铁芯沿轴向设置多个卡槽，卡槽内设置电磁线圈。

进一步的，所述环形铁芯内周与输入传动套之间设置铁芯轴承。

进一步的，所述超越离合器部分包括可沿轴向运动的可动件，所述可动件与成圆周排列的多个限位件固定连接，多个限位件围成的圆周内部设置从动件。

进一步的，所述限位件两侧均设置有工作件，工作件和限位件之间设置传递件。

进一步的，所述工作件和传递件之间设置第一弹性件，第一弹性件卡合于工作件的凹槽内。

进一步的，所述工作件与支撑件固定连接。工作件一端通过螺钉与可动件固定，另一端通过螺钉与支撑件固定。支撑件的作用为防止工作件变形，防止工作件工作时从可动件上脱离，工作件两端固定更牢固可靠。

进一步的，所述传递件为圆柱形。

进一步的，所述从动件外周设置沿圆周均匀分布的凸起，从动件外周与输入传动套内周的最小距离小于传递件直径，从动件外周与输入传动套内周的最大距离大于传递件直径。

进一步的，所述凸起的数量与限位件数量相同，凸起配合设置于限位件处。

进一步的，所述限位件两侧均设置弧形凹槽，弧形凹槽与传递件相配合。

进一步的，所述可动件、环形铁芯和输入传动套均为导磁材料制成。

进一步的，所述输出部分包括与从动件内周固接的输出轴，输出轴端部与输入传动部分枢接。输出轴端部与输入传动部分的滑动轴承连接。

进一步的，还包括预紧复位机构，预紧复位机构与超越离合器部分枢接，与输出部分固定连接。

进一步的，所述预紧复位机构包括与可动件枢接的支架以及与输出部分固接的支座，支座和支架之间设置第二弹性件，第二弹性件与输出部分枢接。

或者，所述预紧复位机构包括第二弹性件以及与输出部分固接的支座，第二弹性件包括同心设置的内圈和外圈，内圈和外圈之间由连接件连接，内圈固定于支座，外圈固连于可动件和限位件之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用简单的超越离合器结构与电磁控制结构结合，实现了通电状态时，动力可双向传递，断电状态时，动力传递中断；超越离合器结构中的第一弹性件在断电时，使传递件复位，防止意外卡死。

本发明针对以往专利的零部件多，加工制造复杂，装配繁琐、不可自动复位等缺点，主要从超越离合器部分、磁路设计、预紧复位机构等方面进行改进，克服了以往离合器的缺点，使离合器结构简单，使用更少的零部件，解决了离合器在采购、管理、加工、制造等一系列的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明结构示意图；

图2为图1剖视图；

图3为超越离合器部分三维图；

图4为本发明换向系统工作原理简图；

图5为本发明的另一个实施例；

图6为图5中的弹性件示意图；

图中，1-输出轴、2-输出轴轴承、3-端盖、4-输入传动套、5-第二弹性件、6-可动件、7-滑动轴承、8-电磁线圈、9-铁芯轴承、10-环形铁芯、11-工作件、12-传递件、13-限位件、14-从动件、15-支撑件、16-第一弹性件、17-支架、18-支座、19-方向盘、20-转向力度回馈器、21-双向超越式离合器、22-轮子、23-电机、24-ECU。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在零部件多，加工制造复杂，装配繁琐、不可自动复位等缺点，为了解决如上的技术问题，随着超越离合器使用领域的不断拓展，针对目前车辆发展的这种趋势，本申请提出了一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，其能够在正常情况下实现方向盘上部与转向器下部的有条件的断开与连接，使车辆在正常情况下利用方向盘产生的转角信号控制电机驱动转向，在电控转向系统出现异常情况时该电磁吸力控制双向超越离合器通电吸合，利用电磁线圈产生的吸引力，使方向机的上部与下部强制结合，进而利用机械结构直接驱动转向。

实施例1：

现将参照附图描述依据本发明的一个实施方式的电磁吸力控制的双向超越式离合器。

图4为本发明换向系统工作原理简图。从图中可知，方向盘19的转向角是通过转向力度回馈器20检测反馈给ECU24，ECU24将信号处理控制电机23来驱动轴上两轮子22的转角，此时，本发明双向超越式离合器21不通电，方向盘19上部与转向器下部是断开的；在电控转向系统出现异常情况时双向超越式离合器21通电吸合，利用电磁线圈8产生的吸引力，使方向盘19上部与转向器下部强制结合，进而利用机械结构直接驱动转向，实现方向盘19上部与转向器下部的有条件的连接。

如图1为本发明双向超越式离合器的结构示意图。一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，包括：可旋转的输入传动部分；与输入传动部分枢接的电磁铁芯部分；位于输入传动部分内部并能被电磁激励驱动的超越离合器部分；与超越离合器部分固接且与输入传动部分枢接的输出部分，以及与超越离合器部分枢接和输出部分固连的预紧复位机构。电磁铁芯部分、输入传动部分、超越离合器部分能形成闭合回路，当电磁铁芯部分在通电和断电情况下，超越离合器部分以相反方向转动，实现双向传递扭矩。

输入传动部分，包括输入传动套4；以及位于输入传动套4内部，且与输入传动套4固连的滑动轴承7。输入传动套4与输出轴1通过滑动轴承7连接，滑动轴承7可以选用自润滑轴承，也可以选择滚针轴承等。

输入传动套4设置若干隔磁槽。

输入传动套4包括能够容纳超越离合器部分的C字形结构，C字形结构在开口的相背处设置连接轴，C字形结构和连接轴一体成形，C字形结构开口内设置超越离合器部分，连接轴外侧通过铁芯轴承9与电磁铁芯部分连接。输入传动套4为一体式结构，结构的强度大大增加，减少了装配环节。其一端具有内部通道，一端具有键连接结构，动力通过输入传动套4的键连接结构传递到离合器中，再进一步向下传递。

电磁铁芯部分，包括环形铁芯10；位于环形铁芯10内部且通电能产生电磁激励的电磁线圈8；以及位于环形铁芯10内周的铁芯轴承9，铁芯轴承9套设在输入传动套4的连接轴上。

环形铁芯10沿轴向设置多个卡槽，卡槽内设置电磁线圈8。

超越离合器部分，包括能被电磁线圈8激励且沿轴向运动的可动件6；与可动件6固接成圆周排列的多个限位件13；在成圆周排列的多个限位件13围成的圆周中间放置有从动件14；与限位件13圆周两方向等间距放置且与可动件6固接的工作件11；限位件13与工作件11之间放有传递件12；传递件12与工作件11间放置有第一弹性件16，第一弹性件16卡合于工作件11的凹槽内；以及与工作件11和限位件13固连的支撑件15。工作件一端通过螺钉与可动件固定，另一端通过螺钉与支撑件固定。支撑件的作用为防止工作件变形，防止工作件工作时从可动件上脱离，工作件两端固定更牢固可靠。

传递件12为圆柱形；从动件14外周设置沿圆周均匀分布的凸起，从动件14外周与输入传动套4内周的最小距离小于传递件12直径，从动件14外周与输入传动套4内周的最大距离大于传递件12直径，形成楔形槽可以卡住传递件12使输入传动套4带动从动件转动。

从动件14上凸起的数量与限位件13数量相同，是工作件11数量的一半，凸起配合设置于限位件13处。

限位件13两侧对称分布设置弧形凹槽，弧形凹槽与传递件12相配合。传递件12数量与工作件11数量相同。

工作件11上具有长方形凹槽结构。长方形凹槽结构内装有第一弹性件16，此第一弹性件16可以是波形垫条，也可以固接小尺寸的螺旋形弹簧。

可动件6、环形铁芯10和输入传动套4均为导磁材料制成，以便形成磁路。磁路，由电磁线圈8通电产生，先后经过铁芯10-输入传动套4-可动件6-输入传动套4-铁芯10，形成一个闭合回路。

输出部分，包括与从动件14内周固连的输出轴1，将从动件14传来的扭矩传递给输出轴1。输出轴1端部与输入传动部分的滑动轴承7连接。

预紧复位机构包括与可动件6枢接的支架17；与输出轴1固连的支座18，以及位于支座18与支架17间与输出轴1枢接的第二弹性件5，第二弹性件5可以为压缩弹簧，使可动件6在没有激励的情况下及时回到初始位置。

图2为图1处A-A的剖切图。图3为超越离合器部分三维图。从图中可知，超越离合器部分包括能被电磁线圈8激励且沿轴向运动的可动件6；与可动件6固接成圆周排列的限位件13；在成圆周排列的限位件13中间放置有从动件14；与限位件13圆周两方向等间距放置且与可动件6固接的工作件11；限位件13与工作件11之间放有传递件12；传递件12与工作件11间放置有第一弹性件16；以及与工作件11和限位件13固连的支撑件15。

本发明的工作原理是：当车辆在正常情况下，利用方向盘19右转产生的转角信号通过ECU24控制电机23驱动，使输入传动部分与与输出部分产生速度差，此时超越离合器部分与输出部分通过第一弹性件16的弹力和限位件13共同作用下一起同步旋转。在电控转向系统出现异常情况时该电磁吸力控制双向超越离合器通电使可动件6轴向移动与输入传动套4在吸合力的作用下压紧共同顺时针旋转，与可动件6固连的限位件13和工作件11一起随输入传动套4顺时针旋转，此时限位件13与工作件11中间的传递件12也一起顺时针旋转，当旋转到从动件14外周凸起的时候，由于外周与输入传动套4的内周最小距离比传递件12直径小，所以，传递件12会锁止在从动件14外周与输入传动套4内周之间，从而从动件14会跟随输入传动套4一起顺时针旋转，与从动件14固连的输出轴1也就与输入传动套4一起顺时针转动，来传递扭矩；当断电时，可动件6通过与可动件枢接的支架17及与输出轴固连的支座18在第二弹性件5的弹性力作用下，回到初始位置，并在轴向上弹性件起到预紧防止超越离合器部件轴向攒动的作用。当向左打方向盘19的时候，输入传动套4会逆时针转动使锁止的传递件12松动的同时，位于限位件13另一侧的传递件12会随着压紧的可动件6、限位件13和工作件11一起逆时针转动重新锁止从动件14外周，带动从动件14逆时针转动，从而实现电控转向系统出现异常情况时通过本发明双向传递扭矩。

实施例2

图5为本发明的另一实施例。与实施例1不同的是，本实施例的预紧复位机构包括第二弹性件5和与输出轴1固连的支座18，如图6所示。第二弹性件5包括同心设置的内圈和外圈，内圈和外圈之间由连接件连接，内圈固定于支座18，外圈固连于可动件6和限位件13之间。

在转向离合器不工作的情况下，第二弹性件5内圈定位于支座18的一端，外圈固连可动件6，通过从动件14内圈使第二弹性件产生一定的变形使可动件轴向预紧不晃动。当转向离合器不工作时，超越离合器部分与输出部分是同步转动的，与输入传动部分在控制电机23的驱动下会产生转速差。当电控转向系统出现异常情况时，运行情况如实施例1所示。当情况解除，离合器不通电时，可动件6在第二弹性件5的弹力作用下轴向回复到初始位置，周向在第一弹性件16的作用下恢复到与输出部分同步转动的情况。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用电磁吸力控制的双向超越式离合器，其特征是，包括可旋转的输入传动部分，所述输入传动部分与电磁铁芯部分枢接，输入传动部分内部设置能被电磁铁芯部分激励驱动的超越离合器部分；所述超越离合器部分与输出部分固接，且输出部分与输入传动部分枢接；

所述电磁铁芯部分、输入传动部分、超越离合器部分能形成闭合回路，当电磁铁芯部分在通电和断电情况下，超越离合器部分以相反方向转动，实现双向传递扭矩；

所述输入传动部分包括输入传动套，输入传动套内部固设与输出部分枢接的滑动轴承；

所述输入传动套设置若干隔磁槽；

所述输入传动套包括能够容纳超越离合器部分的C字形结构，C字形结构在开口的相背处设置连接轴，C字形结构和连接轴一体成形；

所述电磁铁芯部分包括与输入传动套枢接的环形铁芯，环形铁芯沿轴向设置多个卡槽，卡槽内设置电磁线圈；

所述环形铁芯内周与输入传动套之间设置铁芯轴承；所述环形铁芯和输入传动套均为导磁材料制成；

所述电磁铁芯部分包括与输入传动套枢接的环形铁芯，环形铁芯沿轴向设置多个卡槽，卡槽内设置电磁线圈；

所述环形铁芯内周与输入传动套之间设置铁芯轴承；所述环形铁芯和输入传动套均为导磁材料制成。

2.如权利要求1所述的双向超越式离合器，其特征是，所述超越离合器部分包括可沿轴向运动的可动件，所述可动件与成圆周排列的多个限位件固定连接，多个限位件围成的圆周内部设置从动件；

所述输出部分包括与从动件内周固接的输出轴，输出轴端部与输入传动部分枢接。

3.如权利要求2所述的双向超越式离合器，其特征是，所述限位件两侧均设置有工作件，工作件和限位件之间设置传递件；

所述工作件和传递件之间设置第一弹性件，第一弹性件卡合于工作件的凹槽内；

所述限位件两侧均设置弧形凹槽，弧形凹槽与传递件相配合；

所述工作件与支撑件固定连接；所述传递件为圆柱形；所述可动件为导磁材料制成。

4.如权利要求3所述的双向超越式离合器，其特征是，所述从动件外周设置沿圆周均匀分布的凸起，从动件外周与输入传动套内周的最小距离小于传递件直径，从动件外周与输入传动套内周的最大距离大于传递件直径；

所述凸起的数量与限位件数量相同，凸起配合设置于限位件处。

5.如权利要求2所述的双向超越式离合器，其特征是，还包括预紧复位机构，预紧复位机构与超越离合器部分枢接，与输出部分固定连接；

所述预紧复位机构包括与可动件枢接的支架以及与输出部分固接的支座，支座和支架之间设置第二弹性件，第二弹性件与输出部分枢接。

6.如权利要求2所述的双向超越式离合器，其特征是，还包括预紧复位机构，预紧复位机构与超越离合器部分枢接，与输出部分固定连接；

所述预紧复位机构包括第二弹性件以及与输出部分固接的支座，第二弹性件包括同心设置的内圈和外圈，内圈和外圈之间由连接件连接，内圈固定于支座，外圈固连于可动件和限位件之间。

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