CN108138867B - 活顶尖粘性离合器 - Google Patents

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Abstract

一种粘性离合器(20;20')包括转子(26)、至少部分地围绕转子的(24)壳体、旋转地固定到壳体的中心轴(22)、旋转地固定到转子的安装盘(30)、限定在转子和壳体之间的工作室(38)、用于保持一定量的剪切流体的储存器(36)、电磁体(34)、用于选择性地控制储存器和工作室之间的剪切流体的流动的阀组件(32)、以及可操作地定位于电磁体和衔铁之间的磁通引导件(54)。安装盘的至少一部分延伸到壳体外部。阀组件包括衔铁(32‑3),衔铁响应于电磁体产生的磁通而选择性地移动,其中,磁通沿着磁通路在衔铁和电磁体之间传输。磁通引导件延伸穿过安装盘。

Description

活顶尖粘性离合器
技术领域
本发明一般涉及离合器,更具体地说,本发明涉及粘性离合器。
背景技术
粘性离合器被用于各种各样的应用中,例如汽车的风扇驱动应用。这些离合器通常使用相对较厚的硅油(更一般地,称为剪切流体或粘性流体)用于在两个可旋转部件之间选择性地传递转矩。通过选择性地允许油进入和离开位于输入构件和输出构件之间(例如,在转子和壳体之间)的离合器的工作区域,使得离合器的接合或脱离接合成为可能,其中通过油可以产生粘性剪切联接以将转矩从输入构件传递到输出构件。阀门用于控制油流入和/或流出工作区域。当离合器脱离接合时,一些最近的离合器设计允许将油储存在附接至输入转子(位于壳体内部并且通常始终接受转矩输入)的储存器中,为了保持油中可用的动能,以允许离合器的外部输出壳体从脱离接合/关闭状态快速接合,并允许离合器具有非常低的输出速度(例如,风扇速度),同时将阀门定位成阻挡油流进入工作区域。然而,将储存器附接到转子盘实质上限制了设计灵活性。例如,许多现有技术的粘性离合器具有与磁通路相关的限制,对于将磁通路用于控制阀门,以及相对于旋转容器定位阀门,同时仍然提供合适的流体和磁通路径,存在着巨大的挑战。这些约束条件通常适用于,当设计人员还试图提供能够适应所需转矩载荷且运行迅速、高效和可靠的相对紧凑和低质量的离合器组件的时候。
因此,确有必要提供一种替代的粘性离合器。
发明内容
一方面,本申请的粘性离合器包括转子、至少部分地围绕转子的壳体、旋转地固定到壳体的中心轴、旋转地固定到转子的安装盘、限定在转子和壳体之间的工作室、用于保持一定量的剪切流体的储存器、电磁体、用于选择性地控制储存器和工作室之间的剪切流体的流动的阀组件、以及可操作地位于电磁体和衔铁之间的磁通引导件。安装盘的至少一部分延伸到壳体外部。阀组件包括衔铁,衔铁响应于电磁体产生的磁通而选择性地移动,且磁通沿着磁通路在衔铁和电磁体之间传输。磁通引导件延伸穿过安装盘。
所提供的本发明内容仅以说明的方式提供而不作为限定。鉴于包括整个文本、权利要求和附图在内的本公开的全部内容,本发明的其它方面也应当被理解。
附图说明
图1所示为本发明粘性离合器的一实施例的剖视图。
图2为图1所示粘性离合器的后视图。
图3为图1所示粘性离合器的一部分的、在不同截面的、示出了阀组件的另一剖视图。
图4为示意性地示出了磁通路的离合器20的一部分的剖视图。
图5为单独示出的用于粘性离合器的壳体基座和储存器的立体图。
图6所示为本发明粘性离合器的另一实施例的后视图。
虽然上述附图阐述了本发明的实施例,根据论述中所述的,其它实施例也是可预期的。在所有情况下,本公开通过表示而不是限制的方式来呈现本发明。应当理解的是,本领域技术人员可以设计出的许多其它的修改和实施例,皆落入本发明原理的范围和精神内。附图可能不是按比例绘制的,并且本发明的应用和实施例可以包括在附图中未具体示出的特征、步骤和/或部件。
具体实施方式
一般地,本发明涉及粘性离合器。一方面,本发明提供了一种粘性离合器,粘性离合器具有位于动力轴和位于输入壳体中的储存器,其可有助于改善运行期间的散热。粘性离合器还可以包括固定在转子上的外部安装盘,该安装盘以与转子相同的速度共同转动并允许安装输出装置(例如风扇)。可以提供毂件以牢固地连接转子和安装盘。控制粘性离合器运行的电磁控阀组件可以包括贯穿安装盘的磁通路。磁通路的一部分可以行进通过一部分毂的磁通传导材料和/或穿过安装盘插入的磁通引导件。根据本发明的离合器提供了很多优点和益处,例如提供基于输入的储存器以促进离合器致动响应时间,允许储存器靠近外部表面布置以改善散热,减少或最小化单独的轴承组的数量,并提供相对紧凑的磁通路和阀组件电磁体。本领域普通技术人员根据包括附图在内的整个公开内容将会理解许多其他特征和益处。
本申请要求2015年10月5日提交的、申请号为62/237,286的美国临时专利的优先权,其全部内容通过引用结合于此。
图1所示为粘性离合器20的一实施例的剖视图,该粘性离合器20包括轴22、多件式壳体(或壳体组件)24、转子26、毂28、安装盘30、阀组件32(在图1中仅部分可见)、电磁体34、储存器36和工作室38。
轴22是“动力”中心轴,意味着轴22可旋转并位于由旋转轴限定的离合器20的中心。轴22轴向地延伸穿过壳体24的至少一部分,并且在壳体24的前面处或壳体24的前面附近可旋转地固定到壳体24。在所示的实施例中,轴22的第一端22-1至少部分地向前延伸到壳体24中,并且轴的相对的第二端22-2从壳体24的后面轴向地向外延伸。轴22可以用作整个离合器20的主要结构支撑,也就是说离合器20的质量可以主要(或完全)由轴22支撑。轴22可以包括至少一个紧固结构22-3,其可以连接到诸如发动机(未示出)的驱动轴的转矩输入,使得轴22接受输入转矩并用作离合器20的驱动或输入构件。在所示的实施例中,紧固结构22-3包括内螺纹和外部扳手附接平面,但是在替代实施例中,根据特定应用的需要,可以使用外螺纹、附接凸缘或其它合适的附接结构。虽然所示的实施例将轴22描绘为基本上实心,但在替代实施例中,轴22可以是中空的或者具有一个或多个内部通道或空腔。
壳体24包括以旋转地固定的方式彼此固定的基座24-1和盖24-2。壳体24可以由铝或其他合适的材料制成。散热片24-3可以设置在壳体24的外表面上、基座24-1和/或盖24-2上,以便于散热至环境空气。一个或多个密封件40也可以沿着壳体24设置(例如,在基座24-1和毂28之间),以有助于将剪切流体保持在离合器20内。因为壳体24旋转地固定到轴22,所以无论何时轴22旋转,壳体24都会旋转。当轴22接受输入至离合器20的转矩,壳体24以根据输入至轴22的转矩的输入速度旋转,无论何时存在输入至离合器20的转矩,壳体24和轴22都会旋转。这样,无论何时向离合器20提供输入转矩,散热片24-3都可以与壳体24一起以输入速度旋转,与具有仅在离合器接合时旋转的处于输出构件上的散热片相比,有助于改善散热。
在所示的实施例中,轴22的第一端22-1被固定至(例如,通过螺纹、压配合或其他合适的联接)盖24-2的中心套筒24-4(或毂),并且基座24-1由盖24-2间接支撑在轴22上。以这种方式,基座24-1具有悬臂式或半悬臂式构造,而没有任何轴承组用于将壳体24旋转地支撑在离合器20的其他部件上。更具体地说,在所示的实施例中,离合器20在壳体24与转子26、毂28或安装盘30中的任何一个或全部之间不包括任何轴承组,虽然这种附加的轴承组可以可选地设置在替代的实施例中。应该注意的是,在替代实施例中可以省略中心套筒24-4,并且轴22沿轴向方向延伸以连接到盖24-2或附加在壳体24和轴22之间的附加联接结构,以与壳体24形成旋转地固定的联接。
转子26至少部分地位于壳体24内,并且优选地,整体位于壳体24内,并且可以具有带中心开口26-1的盘状形状。转子26可以由铝或其他合适的材料制成。当轴22和壳体24用作离合器20的转矩输入构件时,转子26(与毂28和安装盘30一起)用作转矩输出构件。轴22和/或壳体24的套筒24-4可以穿过转子26中的中心开口26-1,并由小的径向间隙分隔,从而允许转矩沿着转矩传递路径从轴22传递到壳体24,所述转矩传递路径独立于离合器20的粘性接合而通过中心开口26-1并轴向地穿过转子26,并且处于与工作室38间隔开且独立于工作室38的位置。转矩传递路径可以是直接的(即,固定的、无缝的或永久联接的)转矩传递路径。
工作室38被限定(且可操作地定位)在转子26和壳体24之间。工作室38可以延伸到转子26的两侧。如下面要进一步所说明的,向工作室38选择性地引入剪切流体,可以通过产生粘性剪切联接来接合离合器20以在壳体24和转子26之间传递转矩,转矩传递的程度(以及相关联的输出滑移速度)根据工作室38中存在的剪切流体的体积而变化。正如本领域中已知的,在转子26和壳体24上可以设置同心环形肋、沟槽和/或其他合适的结构,以增加沿工作室38的表面积并且在剪切流体存在于工作室38中时促进剪切联接。如下面进一步所说明的,转子26可以进一步包括流体返回孔26-2,该流体返回孔26-2通常从工作室38径向延伸到储存器36。
毂28是大致轴向地延伸的套筒状构件,其可以用于多种功能,包括为各种离合器部件提供结构支撑、转矩传递路径和部分的磁通路。转子26旋转地固定到毂28,并且毂28进一步旋转地固定到安装盘30,安装盘30可以用作离合器20的输出。毂28可以在中心开口26-1处或其附近固定到转子26。此外,毂28可以通过轴承组42旋转地支撑在轴22上。在所示的实施例中,毂28围绕轴22的第一端22-1和壳体24的中心套筒24-4(由小的径向间隙隔开的)。而且,在所示的实施例中,毂28具有阶梯结构,其在直径方向上具有一个或多个阶梯,以提供比相对的后端28-2直径更小的前端28-1。在所示的实施例中,轴承组42设置成双排轴承组,并且在壳体24的轴向后方的位置处定位成与轴22和毂28的后端28-2直接接触,毂28的阶梯构造有助于在径向尺寸上容纳轴承组42。轴承组42可以沿轴向与安装盘30对齐。轴承组42的位置允许毂28以悬臂构造相对于轴和壳体24(特别是套管24-4)来支撑转子26。因此,在所示的实施例中,不存在与转子26或毂28的前端28-1直接对准的轴承组。然而,轴承组42与安装盘30的对齐仍然允许平衡轴承组42上的相对较高的输出载荷,由此有助于延长轴承的寿命。应该注意的是,附图所示和以上描述所提供的毂28的特定构造仅仅是作为示例而非作为限制。例如,毂30的一部分可以与转子26结合成一体,或者在另外的实施方式中具有不同的(例如非台阶的)形状,并且可选地可以在转子26附近设置附加的轴承组。如下面进一步所说明的,毂28可以由合适的磁通传导材料制成,例如像铁这样的铁磁材料,以便用作磁通路的一部分。
安装盘30旋转地固定到毂28上,毂28在转子26和安装盘30之间提供旋转联接(例如,固定的或直接的旋转转矩联接),使安装盘30能够以与转子26相同的速度(例如,以输出滑移速度)共同旋转。输出装置44(诸如风扇)可以连接并旋转地固定到安装盘30。安装盘30可以位于壳体24的后面处或壳体24的后面附近,并且安装盘30的至少一部分延伸到壳体24的外部。这样的构造考虑到输出装置44的后部安装件,并且在输出装置44是风扇的实施例中允许风扇定位在离合器20后面(即,在离合器20和安装动力轴22的位置之间)。在所示的实施例中,安装盘30基本上平行于转子26布置,并通过壳体24的基座24-1与转子26分开,使得安装盘30位于电磁体34和壳体24之间。换句话说,转子26和安装盘30可以各自与彼此平行且轴向地间隔开的平面对齐。安装盘30也可以轴向地位于阀组件32和电磁体34之间。此外,如下面进一步所说明的,毂28的后端28-2可以在安装盘30的后方轴向地延伸,以促进磁通传输。
图2是粘性离合器20和附接的输出装置44(为了简单起见,虽然未示出风扇叶片,但其被示为风扇的环形毂)的后视图。在所示的实施例中,安装盘30具有主体部分30-1和多个臂30-2。主体部分30-1可以是环形的并且径向向内定位,而臂30-2可以从主体部分30-1径向向外延伸。臂30-2是彼此间隔开的蜘蛛状延伸部,例如以相等的周向间隔图案。每个臂30-2可被开出切口,使得远端比径向向内部分更薄,从而产生导向件30-3以便于输出装置44的附接。可以在臂30-2和/或主体部分30-1中提供合适的紧固件开口,以接受用于固定输出装置44的紧固件。安装盘30可以由铝或其他合适的材料制成。然而,在一个优选实施例中,安装盘30不是由铁磁材料制成的,以避免中断离合器20的磁通路。
在一些实施例中,可以在安装盘30和输出装置44之间设置一个或多个通风口46。如图1和图2所示,通风口46可以设置在相邻的臂30-2之间以及本体部分30-1与输出装置44的内边缘(在至少一些应用中,可以与导向件30-3对齐)之间。在所示的实施例中,通风口46至少部分地由位于安装盘30的周向间隔开的臂30-2之间的凹槽构成,并且输出装置44的内径大于安装盘凹槽的内部的直径。通风口46可以改善在离合器20周围的环境空气循环,并且更具体地,可以促进气流轴向地穿过安装盘30和输出装置44的位置。例如,通风口46可以位于靠近壳体24的基座24-1的内径、与储存器36共同的径向位置,以促进来自存储器36中存在的剪切流体的散热,并且沿着散热片24-6的大体(或整个)径向长度提供增强的气流。或者,输出装置44的径向内部可具有凹槽、凹口等(未示出),以形成通风口46。安装盘30可以制成(例如铸造)为一件式,或者在替代实施例中可以是多件式组件。此外,安装盘30可以承载用于速度传感器(未示出)的一个或多个目标,以便于感测离合器20的输出速度。
如图1和图2所示,设置电磁体34,通过选择性地对电磁体34通电以产生磁通,来允许控制阀组件32,并进而控制离合器20的接合程度。在所示的实施例中,电磁体34是电磁线圈(或螺线管),其被定位成在离合器20的后侧包围轴22的一部分。更具体地说,电磁体34可以位于安装盘30和轴22的第二端22-2之间。以本领域已知的方式,形成电磁体34的线圈可以具有封装在磁通传导壳体内的线匝。如图2所示,连接到电源和电子控制器的导线连接组件48,其包括系绳、支架或用于旋转地固定电磁体34的其他合适的装置,也可以设置在离合器20的后侧、安装盘30(和输出装置44)的后方。轴承组50可以设置为将电磁体34可旋转地安装在轴22上。因为电磁体34仅通过轴承组50安装到轴22上,所以电磁体34可以相对较小,这有助于减小离合器20的整体质量。
图3是在与图1不同的截面处截取的粘性离合器20的一部分的另一剖视图,图3更详细地示出了阀组件32(图1的横截面没有穿过阀组件32的所有部件)。为简单起见,输出装置44在图3中未示出。通过使用阀组件32控制存在于工作室38中的剪切流体的体积,离合器20的输出(例如,转子26、毂28和安装盘30)能够相对于输入(例如,轴22和壳体24)以期望的滑移速度选择性地接合,阀组件32可以通过选择性地对电磁体34通电来控制。阀组件32可以安装到壳体24上,并且更具体地,可以安装到基座24-1上。在一个实施例中,阀组件32包括阀元件32-1、控制杆32-2和衔铁32-3。也可以设置限制衔铁32-3的行程的止挡件32-4。止挡件32-4可以由磁通传导材料制成,以使其也能传输磁通。可以在壳体24中(例如,在基座24-1的外部)设置凹口(或凹部)24-5以收容和保护阀组件32的部件(例如衔铁32-3)。
在运行期间,来自电磁体34的磁通可移动(例如平移)衔铁32-3,衔铁32-3继而移动(例如平移)控制杆32-2,控制杆32-2继而移动(例如枢转)阀元件32-1。阀元件32-1可以在闭合位置时限制或防止剪切流体流出储存器36。在一些实施例中,阀元件32-1可以默认地被机械地偏置到打开位置,通过对电磁体34的通电使得阀元件32-1移动到关闭位置。例如,当电磁体34断电时,阀组件32可以包括偏置元件(例如片簧),以默认地将阀元件32-1机械地偏置到期望的位置(例如,打开位置)。在图示的实施例中,阀元件32-1包括整体式的板簧部分,但是在替代实施例中可以设置单独的偏置元件,诸如与衔铁32-3、控制杆32-2或阀元件32-1接合的单独的弹簧。在一个实施例中,阀组件32的致动可以类似于共同转让的、公开号为WO2014/047430A1的PCT专利申请。然而,应该注意的是,这里公开的阀组件32的特定构造仅以说明的方式提供而不作为限定。在替代实施例中可以使用多种其它类型的阀构造,诸如具有枢转或旋转元件的阀,以及选择性地覆盖流体返回孔26-2的阀。
为了将来自电磁体34的磁通传递到阀组件32的衔铁32-3,然后返回到电磁体34,由离合器20提供磁通路。图4是示意性地示出了磁通路的离合器20的一部分的剖视图,其中箭头指示沿着磁通路传输的磁通所遵循的路径。应该注意的是,图4描绘了在阀组件32“打开”的位置中的衔铁32-3,而图3描绘了在阀组件32“闭合”的另一位置中的衔铁32-3。
如图1、3和4所示,整个磁通路可以大致位于轴承组42和轴承组50的外面,这就是说,当在横截面上观察时,轴承组42和轴承组50各自位于磁通路移动的路径的径向内侧,并且轴承组42和轴承组50未被封闭在磁通路内(尽管磁通路的部分可从轴承组42和轴承组50中的任一个的最外径向位置径向向内延伸)。在所示的实施例中,磁通路开始于电磁体34,并行进通过磁通引导件52、54和56,然后到达衔铁32-3和止挡件32-4,然后穿过毂28的一部分,接着通过另一个磁通引导件58,最后回到电磁体34。磁通通常仅通过毂28的一部分(例如后端28-2)传导,并且毂28的磁通传递部分轴向地贯穿安装盘30。在替代实施例中,磁通路中的一些磁通传导部件可以被集成,而不是分离和不同的部分,并且在替代实施例中甚至可以省略一些部件(例如某些磁通引导件)。
磁通路横跨存在于可相对于彼此旋转的离合器20的部件之间的多个气隙。电磁体34和磁通引导件52之间的第一磁通路气隙可以基本上径向布置。电磁体34的磁通传导壳体上的轴向地延伸的外唇部可以帮助允许第一磁通路气隙基本上是径向的。磁通引导件52和磁通引导件54可以彼此接触,使得它们之间不存在气隙。磁通引导件54和磁通引导件56之间的第二磁通路气隙以及磁通引导件56和衔铁32-3之间的第三磁通路气隙,可以各自基本上径向地布置。衔铁32-3和止挡件32-4之间的第四磁通路气隙也可以基本上径向布置;然而,当电磁体34通电并且衔铁32-3最大程度地移动并与止挡件32-4接触时,由于这些部件之间的直接物理接触,第四磁通路气隙基本上消失。止挡件32-4和毂28之间的第五磁通路气隙也可以基本上径向布置。最后,毂28的后端28-2与磁通引导件58之间的第六磁通路空气间隙可以基本上径向布置。磁通引导件58(其也可用作将电磁体34和相关联的轴承组50物理地固定在轴22上)可以与电磁体34的一部分间接地物理接触,使得在这些部件之间不存在间隙。电磁体34的磁通传导壳体上的阶梯式、轴向地延伸的内唇部可以帮助形成用于磁通引导件58的空间,并且可以帮助允许第六磁通路气隙基本上是径向的。使磁通路气隙的大部分或全部径向取向有助于促进有效的磁通传输,并且径向磁通路气隙通常优于轴向磁通路气隙。通常地,希望所有气隙都尽可能的小。
磁通引导件52、54、56和58可以分别由合适的磁通传导材料制成,优选为铁磁材料(例如钢)。磁通引导件52-58的使用有利于将高导热材料(例如铝)用于离合器20的某些不是良好的磁通导体的部件,同时仍然允许合适的、用于操作离合器20的磁通传输。此外,通过使用分立的磁通引导件和其它分立的磁通传导部件(其也可以执行除了磁通传输之外的其他功能),其可以被非磁通传导材料(或者效率较低的磁通传导部件)围绕,磁通路可以提供相对明确且有效的磁通传输路径,以减少诸如涡流或磁通路径短路之类的不期望的影响。
在所示的实施例中,磁通引导件52沿着安装盘30的后面定位,并且特别地,沿着本体部分30-1的后面定位。磁通引导件52大致径向延伸,并且可以具有阶梯形状以与安装盘30配合。磁通引导件52旋转地固定到安装盘30。第一磁通路气隙将磁通引导件52和电磁体34分开。
磁通引导件54被安装到或嵌入到安装盘30中,并且可以在安装盘30的相对的前面和后面之间、在从毂28和轴22径向向外间隔开的位置处、以及从电磁体34径向向外地完全穿过安装盘30。例如,磁通引导件54可以是在铸造过程中嵌入到安装盘30中的嵌件。磁通引导件58的至少一部分可以位于衔铁32-3和磁通引导件56的径向外侧。磁通引导件54旋转地固定至安装盘30。在所示的实施例中,磁通引导件54包括环形部分54-1和一个或多个突片54-2。环形部分54-1可以位于安装盘30的前侧,其具有径向延伸部分和从安装盘30向前突出的轴向延伸部分。突片54-2可以从环形部分54-1(例如,从环形部分54-1的径向延伸部分)轴向地延伸(例如向后),并且可以从安装盘30的后面突出。可以提供任何期望数量的突片54-2,并且当存在多个突片54-2时,它们可以在圆周方向上等距离地分布。突片54-2可以物理地接触磁通引导件52,或者可选地可以通过尽可能小的径向气隙来分开。
磁通引导件56可以旋转地固定到壳体24上,并且更具体地,可以在凹口24-5处或附近旋转地固定到基座24-1。在所示的实施例中,磁通引导件56位于凹口24-5的周边的径向外部。磁通引导件56定位成邻近磁通引导件54,并且磁通引导件56通过第二磁通路气隙与磁通引导件54分开。而且,磁通引导件56也定位成邻近衔铁32-3,并且磁通引导件56通过第三磁通路气隙与衔铁32-3分开。在所示的实施例中,磁通引导件56径向地定位于衔铁32-3和磁通引导件54的环形部分54-1之间,并且磁通引导件56与环形部分54-1的一部分轴向地重叠。
衔铁32-3可以是能够沿轴向平移的板状件。衔铁32-3可以定位在凹口24-5上或凹口24-5内。在所示的实施例中,止挡件32-4大致为T形,具有可以穿过衔铁32-3中的中心开口的轴向地向前延伸部分和抵接衔铁32-3的径向向外延伸部分,并且当电磁体34通电以将衔铁32-3移动至“闭合”位置时,阻止衔铁32-3的运动。在某些情况下,第四磁通路气隙将衔铁32-3和止挡件32-4分开,尽管当电磁体34通电时,由于磁吸引力使得衔铁32-3与止挡件32-4物理接触时,第四磁通路气隙基本上消失。在一些实施例中,衔铁32-3可以在所有位置轴向地整体接触止挡件32-4的至少一部分(例如止挡件32-4的轴向向前延伸部分),以促进磁通传递。
另外,离合器20可以包括屏障件60。由于衔铁32-3位于离合器20的外部,并且暴露于壳体24和安装盘30之间的环境中,所以需要保护衔铁32-3免受碎屑的影响。可以通过将屏障件60沿着壳体24中的凹口24-5布置以起到碎片护罩的作用来实现衔铁碎片保护。屏障件60应该是非磁性的,以避免影响衔铁32-3的动作,并且帮助避免产生任何不希望的涡流,而涡流将减少磁致动的衔铁32-3的反应时间。在如图1、3和4所示的实施例中,屏障件60是由壳体24承载的、相对于壳体24可旋转地固定的大致平面的盘,屏障件60抵接止挡件32-4并且在衔铁32-3的后侧延伸至磁通引导件56。
如已经指出的,阀组件32选择性地控制储存器36和工作室38之间的剪切流体的流动。储存器36可以设置在壳体24之上或之内,更具体地,设置在壳体24的基座24-1中,并且储存器36的壁36-1可以附接到壳体24并由壳体24承载,以形成用以帮助保持剪切流体并将储存器36与离合器20的其它部分分开的边界。壁36-1可以位于离合器20的内部,并且可以布置成面对转子26。当不需要离合器20的接合时,剪切流体可以储存在储存器36中。在所示实施例中,储存器36由壳体24承载,使得储存器36和包含在两者中的剪切流体与壳体24一起旋转。以这种方式,当轴22和壳体24用作离合器20的输入时,无论何时存在输入到离合器20的转矩输入,储存器36都以输入速度旋转,其将动能赋予壳体承载储存器36中的剪切流体以促进相对快速的离合器接合响应时间。此外,由于储存器36由作为离合器20的外部部件的壳体24承载,所以储存器36和容纳在其中的剪切流体位于与环境空气和散热片24-3两者在物理上紧密接近的位置上,与具有在内部的离合器部件(如转子)上或由其承载的储存器的离合器相比,这有助于散热。
图5是离合器20的一部分的立体图,包括分别示出的壳体24的基座24-1和储存器36。如图5所示,出口36-2沿着储存器36的边界形成,以允许剪切流体离开储存器36以传送到工作室38。在所示的实施例中,出口36-2形成在壁36-1中。出口36-2被阀组件32的阀元件32-1选择性地覆盖和不覆盖,阀组件32的阀元件32-1控制多少剪切流体可以从储存器36流出并流向工作室38,从而控制离合器20的滑移速度。
在离合器20的运行过程中,剪切流体可以被连续地从工作室38通过返回孔26-2泵送回储存器36。在所示实施例中,返回孔穿过转子26,但是在替代实施例中,返回孔可以位于壳体24中(例如,盖24-2)。坝板或挡板可以定位在工作室38中的返回孔26-2附近,以便于以本领域公知的方式将剪切流体泵送回储存器36。
本发明的另一方面涉及当离合器在一段时间不活动之后接收到旋转输入时,帮助减少或防止所谓的“重启弊端”(morning sickness)的特征。“重启弊端”是指在空闲期间(即没有任何输入转矩),剪切流体回流到工作室,使得在接收到输入转矩后、剪切流体可以被泵送回储存器之前,离合器暂时接合。当离合器20长时间未使用时,期望粘性离合器20将流体保持在储存器36中或者以其他方式远离工作室38。
通过延伸小于360°(例如,大约180°)的弓形壁70-1,可以在储存器36内限定蓄积室70。可以提供径向跨越储存器36的另外的壁70-2和70-3,以阻止储存器36内的剪切流体流动,例如在弧形壁70-1的相对端部处或其附近。当离合器20空闲时,剪切流体的至少一部分可以保持在蓄积室70中,以帮助减少重启弊端。
另一个蓄积室72可以限定在储存器36的径向内侧,并且通过壁72-1(例如,圆周壁)与储存器36分开。返回孔26-2可以将剪切流体从工作室38输送到蓄积室72,其可以在壁72-1中具有单个径向取向的端口72-2,其允许剪切流体从蓄积室72流向储存器36。当离合器20空闲时,剪切流体的至少一部分可以保留在蓄积室72中,以帮助减少重启弊端。应该注意的是,在另外的实施例中,可以在没有蓄积室70的情况下(或者在没有蓄积室70或蓄积室72中的任意一者情况下)利用蓄积室72。
在替代实施例中,离合器20可以包括如申请号为62/237,286的美国临时专利中公开的防回流或重启弊端的预防阀,和/或可以包括如申请号为62/262,565的美国临时专利中公开的防回流蓄能器壁和孔组件。
图6是粘性离合器20'的另一个实施例的后视图。粘性离合器20'可以类似于上述离合器20构造。但是,如图6所示,离合器20'可以包括在壳体24的外部上的弯曲的散热片24-3'。弯曲的散热片24-3'可以相对于壳体24的旋转方向(如从图6中的离合器20'的后部所示的逆时针方向)向后弯曲。因为壳体24(和轴22)可以用作离合器20'的输入,并且无论何时存在转矩输入时都以输入速度旋转,与现有技术的离合器相比,散热片24-3'泵送更多的空气并且离合器20'因此而消耗动力,现有技术的离合器具有转子输入和壳体输出,壳体输出具有以通常较慢的输出速度旋转的壳体散热片(或者当离合器脱离结合时根本不旋转)。散热片24-3'的向后弯曲有助于减少泵送损失,同时保持相对较大的排热表面积。这样的配置是不常见的,因为离合器上的散热片有时会向前弯曲以增加“舀起”效果并增加空气泵送,而离合器20'可以提供有效的冷却而不会引起典型地与向前弯曲散热片相关联的泵送损失(以及相关联的增加的功耗)。尽管在图6中只有基座24-1上的散热片24-3'清晰可见,但是弯曲的散热片24-3'也可以设置在盖24-2上。
上述离合器配置提供了许多益处和优点。例如,与现有技术的离合器设计相比,离合器提供穿过离合器的额外的气流,现有技术的离合器具有位于输出构件上的散热片,该输出构件仅在输出或滑移速度下旋转(其可能远小于输入速度)。储存器在壳体上的位置(离合器的外部部分),与现有技术的具有位于转子或离合器的其它内部部件上的储存器相比,还提供了更低热阻的路径,以将热量耗散到环境空气中。将流体储存器放置在以输入速度旋转的部件上,可以保持剪切流体相对快地速释放到工作室的好处。此外,磁通路结构允许大部分或全部径向气隙,同时仍然提供可由相对小的电磁体(例如电磁线圈)操作的相对有效且紧凑的磁通路径。此外,本离合器的阀组件可以为衔铁等移动部件提供碎屑保护。使用相对较少的轴承组也可以帮助减少可能的故障点。另外,离合器可以相对紧凑并具有相对较小的质量。
可能的实施例的讨论
以下是对本发明的可能实施例的非排它性描述。
一种粘性离合器,包括转子;至少部分地围绕所述转子的壳体;旋转地固定到所述壳体的中心轴;旋转地固定到所述转子的安装盘,其中,所述安装盘的至少一部分延伸到所述壳体外部;限定在所述转子和所述壳体之间的工作室;用于保持一定量的剪切流体的储存器;电磁体;阀组件,用于选择性地控制所述储存器和所述工作室之间的所述剪切流体的流动,所述阀组件包括衔铁,所述衔铁响应于所述电磁体产生的磁通而选择性地移动,其中,所述磁通沿着磁通路在所述衔铁和所述电磁体之间传输;以及可操作地定位于所述电磁体和所述衔铁之间的磁通引导件,其中,所述磁通引导件延伸穿过所述安装盘。
前段的粘性离合器可以可选地、附加地和/或可替代地包括以下特征、配置和/或附加部件中的任何一个或多个:
旋转地固定到所述转子和所述安装盘二者上的毂;
所述毂包括磁通传导材料,并且所述阀组件的所述磁通路穿过所述毂;
所述中心轴可以从所述壳体的后面轴向地延伸,并且所述安装盘在邻近所述壳体的所述后面处环绕所述中心轴;
所述中心轴可以通过穿过所述转子中的中心开口并与所述工作室间隔开的直接转矩传递路径而联接到所述壳体;
所述安装盘可以基本平行于所述转子布置;
所述安装盘可以包括多个径向地延伸的臂,所述多个径向地延伸的臂具有附接结构,所述附接结构被配置成使得输出装置可附接到带开口的所述臂,从而允许通过所述输出装置的中心且在相邻臂之间的气流;
所述储存器可以由所述壳体承载;
屏障件,所述屏障件形成邻近所述阀组件的所述衔铁的碎片护罩;
蓄积室,所述蓄积室配置成限制所述剪切流体从所述储存器到所述工作室的回流;
所述阀组件可以还包括:阀元件,所述阀元件配置成根据所述衔铁的移动而枢转,所述阀元件可以被机械地偏置到默认位置,并且所述阀元件可以配置成选择性地覆盖和不覆盖所述储存器的出口孔;
所述磁通引导件可以包括环形部分和多个轴向地突出的突片;
所述磁通引导件可以旋转地固定到所述安装盘;和/或
位于所述壳体外部上的散热片,所述散热片可以具有相对于所述壳体的旋转方向向后弯曲的形状。
一种粘性离合器,包括:转子;至少部分地围绕所述转子的壳体;旋转地固定到所述壳体的中心轴;旋转地固定到所述转子的安装盘,其中,所述安装盘的至少一部分延伸到所述壳体外部;旋转地固定到所述转子和所述安装盘二者上的毂;将所述毂旋转地支撑在所述中心轴上的轴承组;限定在所述转子和所述壳体之间的工作室;用于保持一定量的剪切流体的储存器;电磁线圈;阀组件,用于选择性地控制所述储存器和所述工作室之间的所述剪切流体的流动,所述阀组件包括衔铁,所述衔铁响应于所述电磁线圈产生的磁通而选择性地移动,其中,所述磁通沿着磁通路在所述电磁线圈和所述衔铁之间传输;其中,所述磁通路被配置为行进通过轴向地贯穿所述安装盘的所述毂的磁通传导部分。
前段的粘性离合器组件可以可选地、附加地和/或可替代地包括以下特征、配置和/或附加部件中的任何一个或多个:
在所述电磁线圈和所述衔铁之间延伸的磁通引导件,而且所述磁通引导件可以轴向地穿过所述安装盘;
所述轴承组可以直接接触所述毂和所述安装盘两者;所述中心轴可以从所述壳体的后面轴向地向外延伸;
所述安装盘可以围绕邻近所述壳体的所述后面的所述中心轴;
所述中心轴可以轴向地穿过所述毂的至少一部分;
所述中心轴可以在所述壳体的前面固定到所述壳体;
所述安装盘可以基本平行于所述转子布置;
所述储存器可以由所述壳体承载;
蓄积室,所述蓄积腔室配置成限制所述剪切流体从所述储存器到所述工作室的回流;
所述轴承组可以位于所述磁通路的径向内侧;和/或
所述安装盘可以位于所述壳体和所述电磁线圈之间。
一种用于粘性离合器的方法包括:将转矩输入传递到所述粘性离合器的中心轴,其中,所述转矩输入使固定到所述中心轴的壳体旋转;对电磁体通电以致动阀组件,所述阀组件控制存在于所述粘性离合器内的工作室中的一定量的所述剪切流体;沿着磁通路在所述电磁体和所述阀组件之间传输磁通;根据存在于所述工作室中的一定量的所述剪切流体将转矩传递到输出转子;当转矩被传递到所述输出转子时,通过毂旋转旋转地固定到所述输出转子的安装盘,其中,所述安装盘的至少一部分位于所述壳体外部;以及当所述磁通沿着所述磁通路传输时,所述磁通轴向地穿过所述安装盘。
前段的方法可以可选地、附加地和/或可替代地包括以下特征、配置和/或附加步骤中的任何一个或多个:
所述磁通可以通过穿过所述安装盘的磁通引导插入件轴向地穿过所述安装盘;和/或
所述磁通可以通过所述毂的磁通传导部分轴向地穿过所述安装盘。
总结
本文所用的任何相对术语或程度术语,例如“基本上”、“本质上”、“大致地”、“近似地”等,其应根据本文中明确陈述的任何可应用的定义或限制来解释。在所有情况下,本文所用的任何相对术语或程度术语应当被解释为广泛地包括任何相关的公开的实施例以及根据本发明的全部内容,本领域普通技术人员可以理解的范围或变化,包括普通的制造公差变化,附带的对准偏差,由热、旋转或振动的操作条件引起的瞬态对准或形状变化等。此外,本文所用的任何相对术语或程度术语应当被解释为涵盖明确包括指定的不变的质量、特性、参数或值的范围就像在给出的公开或引用中没有使用任何限定的相对术语或程度术语。
虽然已经参考优选的实施例对本发明进行了描述,本领域技术人员将认识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上进行变化。例如,任何给定的实施例的特征一般可以与任何其它实施例(如特定应用所期望的)一起使用,或单独使用。

Claims (26)

1.一种粘性离合器,包括:
转子;
至少部分地围绕所述转子的壳体;
旋转地固定到所述壳体的中心轴;
旋转地固定到所述转子的安装盘,其中,所述安装盘的至少一部分延伸到所述壳体外部;
限定在所述转子和所述壳体之间的工作室;
用于保持一定量的剪切流体的储存器;
电磁体;
阀组件,用于选择性地控制所述储存器和所述工作室之间的所述剪切流体的流动,所述阀组件包括衔铁,所述衔铁响应于所述电磁体产生的磁通而选择性地移动,其中,所述磁通沿着磁通路在所述衔铁和所述电磁体之间传输;以及
可操作地定位于所述电磁体和所述衔铁之间的磁通引导件,其中,所述磁通引导件延伸穿过所述安装盘。
2.根据权利要求1所述的粘性离合器,还包括:
旋转地固定到所述转子和所述安装盘二者上的毂。
3.根据权利要求2所述的粘性离合器,其中,所述毂包括磁通传导材料,并且其中所述阀组件的所述磁通路穿过所述毂。
4.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述中心轴从所述壳体的后面轴向地延伸,并且其中所述安装盘在邻近所述壳体的所述后面处环绕所述中心轴。
5.根据权利要求4所述的粘性离合器,其中,所述中心轴通过穿过所述转子中的中心开口并与所述工作室间隔开的直接转矩传递路径而联接到所述壳体。
6.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述安装盘基本平行于所述转子布置。
7.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述安装盘包括多个径向地延伸的臂,所述多个径向地延伸的臂具有附接结构,所述附接结构被配置成使得输出装置可附接到带开口的所述臂,从而允许通过所述输出装置的中心且在相邻臂之间的气流。
8.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述储存器由所述壳体承载。
9.根据权利要求1所述的粘性离合器,还包括:
屏障件,所述屏障件形成邻近所述阀组件的所述衔铁的碎片护罩。
10.根据权利要求1所述的粘性离合器,还包括:
蓄积室,所述蓄积室配置成限制所述剪切流体从所述储存器到所述工作室的回流。
11.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述阀组件还包括:
阀元件,所述阀元件配置成根据所述衔铁的移动而枢转,其中,所述阀元件被机械地偏置到默认位置,并且其中所述阀元件选择性地覆盖和不覆盖所述储存器的出口孔。
12.根据权利要求1所述的粘性离合器,其中,所述磁通引导件包括环形部分和多个轴向地突出的突片,并且其中所述磁通引导件旋转地固定到所述安装盘。
13.根据权利要求1所述的粘性离合器,还包括:
位于所述壳体外部上的散热片,其中,所述散热片具有相对于所述壳体的旋转方向向后弯曲的形状。
14.一种粘性离合器,包括:
转子;
至少部分地围绕所述转子的壳体;
旋转地固定到所述壳体的中心轴;
旋转地固定到所述转子的安装盘,其中,所述安装盘的至少一部分延伸到所述壳体外部;
旋转地固定到所述转子和所述安装盘二者上的毂;
将所述毂旋转地支撑在所述中心轴上的轴承组;
限定在所述转子和所述壳体之间的工作室;
用于保持一定量的剪切流体的储存器;
电磁线圈;
阀组件,用于选择性地控制所述储存器和所述工作室之间的剪切流体的流动,所述阀组件包括衔铁,所述衔铁响应于所述电磁线圈产生的磁通而选择性地移动,其中,所述磁通沿着磁通路在所述电磁线圈和所述衔铁之间传输;其中,所述磁通路被配置为行进通过轴向地横穿所述安装盘的所述毂的磁通传导部分。
15.根据权利要求14所述的粘性离合器,还包括:
在所述电磁线圈和所述衔铁之间延伸的磁通引导件,其中,所述磁通引导件轴向地穿过所述安装盘。
16.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述轴承组直接接触所述毂和所述安装盘两者。
17.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述中心轴从所述壳体的后面轴向地向外延伸,并且其中所述安装盘在邻近所述壳体的所述后面处环绕所述中心轴。
18.根据权利要求17所述的粘性离合器,其中,所述中心轴轴向地穿过所述毂的至少一部分,并且其中所述中心轴在所述壳体的前面固定到所述壳体。
19.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述安装盘基本平行于所述转子布置。
20.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述储存器由所述壳体承载。
21.根据权利要求14所述的粘性离合器,还包括:
蓄积室,所述蓄积腔室配置成限制所述剪切流体从所述储存器至所述工作室的回流。
22.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述轴承组位于所述磁通路的径向内侧。
23.根据权利要求14所述的粘性离合器,其中,所述安装盘位于所述壳体和所述电磁线圈之间。
24.一种用于粘性离合器的方法,所述方法包括:
将转矩输入传递到所述粘性离合器的中心轴,其中,所述转矩输入使固定到所述中心轴的壳体旋转;
对电磁体通电以致动阀组件,所述阀组件控制存在于所述粘性离合器内的工作室中的一定量的剪切流体;
沿着磁通路在所述电磁体和所述阀组件之间传输磁通;
依据存在于所述工作室中的一定量的所述剪切流体将转矩传递到输出转子;
当转矩被传递到所述输出转子时,通过毂驱动旋转地固定到所述输出转子的安装盘旋转,其中,所述安装盘的至少一部分位于所述壳体外部;以及
当所述磁通沿着所述磁通路传输时,使所述磁通轴向地穿过所述安装盘。
25.根据权利要求24所述的方法,其中,所述磁通通过穿过所述安装盘的磁通引导插入件,而轴向地穿过所述安装盘。
26.根据权利要求24所述的方法,其中,所述磁通通过所述毂的磁通传导部分,而轴向地穿过所述安装盘。
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