CN108757764A - 一种滚柱式电控离合器 - Google Patents

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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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Abstract

本发明一种滚柱式电控离合器包括：后轴承盖总成、离合器壳体、后支撑轴承、定中弹簧胶块罩、定中弹簧胶块、控制套总成、输入轴、滚柱挡圈、输出轴、前支撑轴承、电磁线圈、离合器端盖、前轴承盖。本滚柱式电控离合器采用了输入轴两端支撑及滚柱式扭矩传递结构；采用了定中弹簧胶块的定中控制结构，定中弹簧胶块（5）在无外扭矩时保持定中功能，即保证控制套总成与输入轴一起同步旋转。在电磁线圈对控制套总成（6）进行制动控制时，输入轴（7）继续旋转滚柱将被输入轴向外推出产生扩张，从而与输出轴内孔胀紧，实现了扭矩的传递。本滚柱式电控离合器的控制套总成（6）在定中弹簧作用下与输入轴一起旋转，在电磁线圈控制下与输入轴有个小于10度的转角，此时离合器实现接合。即所有控制部件与输入轴及输出轴一起旋转，其对壳体固定部件无任何摩擦接触。

Description

一种滚柱式电控离合器
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，更加具体地说，涉及电驱动汽车传动系统中，控制双电机耦合驱动或双速比减速器中切换动力传递路线的滚珠式电控离合器。
背景技术
随着交通的发展，有限的石油资源和环境污染问题变得日益突出，所以新能源汽车倍受业界与各国政府的重视；在科研投入、产业补助及相关政策方面给以了大力支持与推动，电动汽车成了未来汽车发展的方向。电动汽车上的关键技术之一是电驱动控制技术问题，由于采用直流电机有了一定的无级变速的条件，但是仍有不足，如满足爬坡与加速时的大扭矩需求，就满足不了最高车速时的转数需求问题。而且由于启动、加减速是电力开关控制，司机挂档、坡起等工况具有一定困难。为解决这一问题工程界开发了双电机耦合并联驱动，或双速比减速器方案。这两种方案必须先解决电控离合器问题，所以适宜的电控离合器就成了双电机耦合驱动与双速比减速器的关键技术方案之一。为寻求主动控制的电动离合器我们对多种离合器进行了实验研究,如湿式电磁离合器、磁粉离合器、磁流变离合器、干式摩擦片离合器、滚柱式超越离合器等进行了试制研究，最终结果都不能达到理想要求。本案经过多年思考提出了一种滚柱式电控离合器的技术方案，使双电机输出轴通过本案的离合器进行耦合，达到互相传递扭矩并联驱动的作用，解决了防滑差速与耦合传动的关键问题，给双电机并联驱动技术方案的推广提供了技术支撑。同时对单电机双速比减速器也提供了可靠切换速比的作用，避免了其他传统离合器传递扭矩的不可靠性，对双数比减速器也提供了支撑。所以，本案发明了一种滚柱式电控离合器，达到了提高传动部件寿命、结构简单、减少成本、降低滑转率、节省能源的目的。
发明内容
本发明一种滚柱式电控离合器其特征是：本离合器包括：后轴承盖总成（1）、离合器壳体（2）、后支撑轴承（3）、定中弹簧胶块罩（4）、定中弹簧胶块（5）、控制套总成（6）、输入轴（7）、滚柱挡圈（8）、输出轴（9）、前支撑轴承（10）、电磁线圈（11）、离合器端盖（12）、前轴承盖（13）。
本滚柱式电控离合器采用了输入轴两端支撑结构，即壳体轴向支撑了输入轴（7）与输出轴（9）；本滚柱式电控离合器采用了滚柱式扭矩传递结构，即输入轴（7）上有六角方，其六角方产生了六个平面（7-1），其平面处分别支撑了滚柱（6-3）及控制滚柱转动的控制套（6-2）；本滚柱式电控离合器采用了定中弹簧胶块控制结构，即控制套通过定中弹簧胶块（5）与输入轴（7）在无外扭矩时保持同步旋转；本滚柱式电控离合器采用了电磁线圈制动控制结构，即该控制套（6-2）又通过弹簧片（6-5）与衔铁（6-1）链接，在电磁线圈（11）通电产生吸力下，衔铁（6-1）便紧贴到输出轴（9）前端面上，可使控制套获得制动控制扭矩；如此便有了上电时结合，下电时分离的离合器条件。具体讲：电磁线圈（11）断电时定中弹簧胶块(4)通过控制套(6-2)保证了滚柱(6-3)在输入轴（7）的六角平面（7-1）处的中间位置，滚柱处在收缩状态不能与输出轴（9）内孔（9-1）结合，此时所有定中弹簧胶块及控制套总成与输入轴同步旋转；电磁线圈（11）通电时在电磁吸力作用下控制套总成（6）上的衔铁（6-1）压向输出轴（9）的后端面产生制动控制力矩，其制动控制力矩大于定中弹簧胶块（4）的定中力矩，控制套（6-2）的后部（6-6）便压缩了定中弹簧胶块（4），输入轴（7）继续旋转时滚柱被输入轴（7）向外推出产生扩张，从而与输出轴9内孔9-2胀紧，完成了输入轴（7）与输出轴（9）的接合，实现了扭矩传递；如上所述本滚柱式电控离合器采用了几种核心技术特征与新颖结构，达到了控制扭矩小、传递扭矩达、结合可靠、减少摩擦、结构简单、节省能源的效果。
当然值得扩展的是：用此原理不但可以解决双速比减速器所用的离合器问题，还可并联两个滚柱式电控离合器实现双电机耦合驱动。
根据如上所述的原理，本案以输入轴为六角的六个滚柱式电控离合器为列，做出下面具体介绍。
附图说明
图1是本案一种滚珠式电控离合器的外形示意图。
图2是本案一种滚珠式电控离合器的分解示意图。
图3是本案一种滚珠式电控离合器的关键零件示意图。
图4是本案一种滚珠式电控离合器的输入轴与控制套总成的装配示意图。
图5是本案一种滚珠式电控离合器的输出轴与电磁线圈总成的装配示意图。
图6是本案一种滚珠式电控离合器的总装配示意图。
具体实施方式
图1是本案一种滚珠式电控离合器的外形示意图，图中动力输入接口指的是本离合器与电机外壳固定的机械接口，及电机输出轴与本离合器的输入轴花键7-2的机械接口，动力输出接口指的是与下一级传动部件配合的机械接口。
图2是本案一种滚柱式电控离合器的分解示意图，图中1是本案离合器的后轴承盖总成，2是离合器壳体，3是后支撑轴承、4是定中弹簧胶块罩、5是定中弹簧胶块（或采用螺旋弹簧）、6是控制套总成、7是输入轴、8是滚柱挡圈、9是输出轴、10前支撑轴承、11是电磁线圈、12是离合器端盖、13是前轴承盖。
图3是本案一种滚珠式电控离合器的关键零件示意图，其中的图3-1是本离合器的控制套6-2，其图上的6-2-1是放滚柱的条形口，6-2-2是与链接弹簧片6-4的6-4-1孔的铆接孔，6-2-3是与定中胶块弹性簧5的配合面；图3-2是本离合器的输入轴7，其图上的7-1是加工六角方产生的放滚柱的平面，7-2是输入轴花键，7-3是放置定中弹簧胶块的凹槽，7-4是插进输出轴孔9-3的配合轴；图3-3是本离合器的输出轴9，其图上9-5是放置电磁线圈11的环形孔，图上9-6是输出轴花键；图3-4是本离合器的电磁线圈11，其图上11-1是电磁线圈（或采用电磁铁），11-2是电磁线圈11-1的固定底板，11-3与11-4是电磁线圈引出的正负极电线；图3-5是本离合器的电磁衔铁6-1，其图上6-1-1是与链接弹簧片6-4上的孔6-4-2对应的铆接孔，图上6-1-2是导磁的缝隙；图3-6是控制套6-2与电磁衔铁6-1的链接弹簧片，其图上的6-4-1孔与控制套6-2上的孔6-2-2对应铆接，图上6-4-2与电磁衔铁6-1上的孔6-1-1对应铆接。
图4是本案一种滚柱式电控离合器的输入轴与控制套总成的装配示意图，其图中的图4-1是输入轴7与控制套总成6的前面，其上6-1是电磁衔铁，6-2是控制套，6-3是滚柱；其图中的4-2是输入轴7与控制套总成6的后面，其图上可看到输入轴7与定中弹簧胶块5、链接弹簧片6-4及铆钉6-5的装配情况；通过本图可以看到在控制套总成6被制动时，即与输入轴有相对转动时输入轴的六个平面7-1中间的滚柱将被输入轴向外推出产生扩张，从而与输出轴9内孔9-2胀紧，实现了扭矩传递。
图5是本案一种滚珠式电控离合器的输出轴与电磁线圈总成的装配示意图，其图中的图5-1是输出轴的后端面，其上可以看到9-1是输出轴与电磁衔铁结合的端面，其上9-2是与滚柱扩张后配合的孔，其上9-3是与输入轴7前端7-4配合的孔，其上9-4是磁力传导的缝隙；图5-2是电磁线圈11的背面，其上11-3与11-4分别是电磁线圈的正负极导线，其上11-5是引出线的孔。
图6是本案一种滚珠式电控离合器的总装配示意图，图上更明确了本离合器的相互装配关系，值得说明的是电磁衔铁6-1与输出轴后端面9-1的分离间隙在0.5以内；此外制动套总成（6）相对于输入轴（7）的旋转角度在10度以内，保证双向接合时不会有冲击；本图中的零件号与分解图一致此处就不再解释了，图中紧固件及垫片及导线引出的密封没有表示，都是本领域人员熟悉的连接与密封方法所以本案进行了省略。
如上所诉本案实现了一种滚柱式电控离合器，利用滚珠离合器传递扭矩大、无摩擦、无污染、体积小、结构简单；为机械领域及电动汽车领域创造了电控离合器的新的技术路线，对机械领域与新能源汽车领域产品的使用性能、使用寿命、降低成本、节省能源具有一定的积极意义和作用。
本发明通过上面的实例进行了举例说明，但是，应当理解，本案在这里包含的这些特殊实例和实施方案的目的，在于帮助本领域中的技术人员实践本发明；本领域技术人员应该意识到上述说明仅仅是对具体实施方式的示意阐述，本发明的范围并不限制于上述的特定实施例，也不局限于上述的技术领域。

Claims (6)

1.本发明一种滚柱式电控离合器包括：后轴承盖总成（1）、离合器壳体（2）、后支撑轴承（3）、定中弹簧胶块罩（4）、定中弹簧胶块（5）、控制套总成（6）、输入轴（7）、滚柱挡圈（8）、输出轴（9）、前支撑轴承（10）、电磁线圈（11）、离合器端盖（12）、前轴承盖（13）。
2.本滚柱式电控离合器采用了输入轴两端支撑结构，即壳体轴向支撑了输入轴（7）与输出轴（9）。
3.本滚柱式电控离合器采用了滚柱式扭矩传递结构，即输入轴（7）上有六角方，其六角方产生了六个平面（7-1），其平面处分别支撑了滚柱（6-3）及控制滚柱转动的控制套（6-2），滚柱收缩时分离，滚柱扩张时结合。
4.本滚柱式电控离合器采用了定中弹簧胶块的定中控制结构，即控制套总成6通过定中弹簧胶块（5）与输入轴（7）保持转动，在无外扭矩时保持定中同步旋转。
5.本滚柱式电控离合器采用了电磁线圈制动控制套总成（6）的结构，即该控制套（6-2）又通过弹簧片（6-5）与电磁衔铁（6-1）链接，在电磁线圈（11）通电产生吸力下，电磁衔铁（6-1）便贴紧到输出轴（9）后端面上，使控制套获得制动控制扭矩，输入轴（7）继续旋转滚柱被输入轴（7）向外推出产生扩张，从而与输出轴9内孔9-2胀紧，实现了输入与输出轴接合，实现传递扭矩。
6.本滚柱式电控离合器的控制套总成（6）在定中弹簧作用下与输入轴一起旋转，在电磁线圈控制下与输入轴有个小于10度的转角，并与输入轴及输出轴一起旋转，其对壳体固定部件无任何摩擦接触。
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