CN1105835C - 惯性小的球坡道致动装置 - Google Patents

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Abstract

一种有第一和第二致动板的球坡道致动装置，一控制板设在两致动板间，在第一致动板第一板面上和控制板第一和第二板面上形成多个周向可变深度沟槽，在控制板第一板面形成的沟槽直接对置在控制板第二板面形成的沟槽，致动和控制沟槽形成对置沟槽对，在每对沟槽设一滚动件用于在滚动件沿相应沟槽运动时将致动板与控制板轴向分开，使接触控制板第一板面的滚动件直接对置接触控制板第二板面的滚动件以提供作用在控制板上的平衡轴向力。

Description

惯性小的球坡道致动装置
本发明涉及一种惯性小的球坡道致动装置。更准确地说，本发明涉及在控制板的两侧上形成控制槽以便使控制板的惯性减至最小以改善响应特性的惯性小的球坡道致动装置。
参见美国专利US 2933171；US 3000479；US 2045086；US 4645049；和US 2738045，这些专利通过引用结合在本文中，作为用来将一个第一旋转轴联接到一个第二旋转轴上的惯性小的球坡道致动装置的实例。惯性小的球坡道致动装置是由两块对置的板构成的，在这两块板之间具有多个设置在其间的滚动件，这些滚动件啮合在在这两块板的板面上的深度可变的沟槽内，借此使得这两块板轴向分开距离随一块板相对于另一块板的转动而变化。惯性小的球坡道致动装置的通常称作控制板的一侧通过由电机驱动装置通过齿轮减速装置产生的力或通过由线圈产生的电磁场的力反作用于接地壳体。提供给电机或线圈的电流会使得控制板联接到接地壳体上，这会导致控制板和致动板之间的相对运动，从而导致滚动件沿着在控制板和致动板上形成的沟槽运动，这样就改变了在控制板和致动板之间的轴向分开距离，以便对一个离合部件加载。
更准确地说，惯性小的球坡道致动装置是由多个滚动件，一个控制板，和一个对置的致动板构成的，该致动板和控制板限定了至少三个对置的单槽或双槽表面形成来作为周向半环形沟槽，每对对置的沟槽装有一个滚动件。这两块板必须是坚固的以便承受所产生的力并且必须慢慢地运动除非利用一个可产生快速的、大的力输入的致动器来控制这两块板之一的转动。
本发明提供了具有较小的惯性运动的惯性小的球坡道致动装置可对其致动和退动进行快速的控制。该控制板具有在两个板面上形成的对置的深度可变的沟槽，以便允许使用两个对置的滚动件来提供在一块控制板和两块联结的致动板之间的所要求的轴向分离，这两块致动板分别设置在控制板的每一侧。通过在每一对对置的沟槽中使用两个对置的滚动件，可以将控制板的厚度减至最小，以便因转动运动的惯性减小而易于控制。而且，本发明的惯性小的球坡道致动装置在输入轴的高速转动加速过程中不易于受意外的致动的影响。
根据本发明，通过减小其惯性转动可以来改善控制板的转动反应由下列的外侧可控力，例如由电机通过齿轮装置驱动或由通过流过线圈的电流产生的电磁场产生的力。在控制板的直接对置的板面上设置有两个滚动件，并且它们沿着在控制板的两侧上形成的直接相互对置的配合沟槽滚动。由于由滚动件产生的轴向力直接相互对置，控制板的载荷就可得到平衡并且与现有技术的系统相比只需要最小的制动力量。通过使用本发明所揭示的内容，控制板的惯性可以大为减小。在驱动系统主离合器的应用中，通过使用本发明的双致动板设计可以省去用来支承致动板的止推轴承。
图1是本发明的适用于在轴偶合离合器组件中起作用的惯性小的球坡道致动装置的横截面图；
图2是沿图1中2-2截面截取的惯性小的球坡道致动装置的横截面图；
图3是本发明的惯性小的球坡道致动装置的透视图；
图4是本发明的处在非驱动状态的球坡道致动装置的横截面图；
图5是本发明的处在致动状态的球坡道致动装置的横截面图；
图6是本发明的球坡道致动装置的第一替换实施例的横截面图；
图7是使用本发明的球坡道致动装置的传动系统主离合器的横截面图。
为了有助于理解本发明的原理，将参见附图中所示出的实施例并且使用特定的语言来描述它。尽管如此，应该理解到，这并不是要限定本发明的范围，象在本文所说明的那样对所示装置中的这种变更和进一步的改进，以及本文所述的本发明的原理的其他应用对于熟悉本发明所涉及的现有技术的人来说一般是可以想出的。
在此公开文本中，在下面的说明中使用了某些术语只是为了便于说明而不是为了限制。术语“向右”和“向左”是指与所用术语有关的附图中的方向。术语“朝内”和“朝外”是指分别朝向和背离本发明的球沟槽组件的几何中心的方向。术语“朝上”和“朝下”是指与所用术语有关的附图中所取的方向。上面所提及的所有的术语包括其一般的变异和等效术语。此处所使用的术语滚动件应该包括所有类型的滚动件，包括球形的和圆柱形的零件。
现参见附图1，图中示出了包括本发明的球坡道致动装置3的离合器组件2的横截面视图。转动输入轴4借助其全部围绕转动轴线(A)转动的球坡道致动装置3的轴向扩张通过一个飞轮和一个离合器盘10摩擦地联接到一根输出轴6上。为详细了解使用在车辆驱动装置中的球坡道致动装置的运作，可参见美国专利US 4805486；US 5078249和US 5092825，这三个专利通过引用结合在本文中。
在车辆传动系统或动力转动轴联接到非动力轴上的其他传动系的应用中，可以使用本发明的球坡道致动装置3来将主线离合器加载以便摩擦地联接起这两根轴。第一致动板12适合于起一个离合器压力板的作用，以便对一个离合器盘10加载而使其顶压在一个飞轮8上。第二致动板14在一个由电子线圈38产生磁场从而导致致动板12和14与控制板16之间的相对转动时可通过一个止推轴承32作用于象离合器壳34那样的地面上。致动板12和14连接起来以便相对于控制板16一起转动。
控制板16是环状的并且具有多个在第一板面16A和第二板面16B两者上形成的对置的沟槽中。第一和第二致动板12和14要设定成能使离合器盘10在球坡道致动装置3的致动过程中靠压在飞轮8上。第一致动板12具有一个在球坡道致动装置3被致动时靠压在离合器盘10上的第一板面12A和一个与控制板16对置的第二板面12B。控制板16具有一个与致动板12的第二板面12B对置的第一板面16A和一个与该第二致动板14的第一板面14A对置的第二板面16B。第二致动板14的第二板面14B接触靠压在离合器机壳34上的止推轴承32。第一致动板12和第二致动板14在它们因滚动件18A，18C，20A和20C沿相应的深度可变的沟槽22A，22C，24A，24C，26A，26C，28A和28C移动而相对于控制板16同步转动时与控制板16轴向分开。球坡道致动装置3的轴向扩张部分通过止推轴承32反作用于离合器壳34上，以便将离合器盘10夹固在第一致动板12和飞轮8之间。如果离合器壳34装接到飞轮8上并与其一起转动，则止推轴承32可以省去并且可以将第二致动板14连接到壳34上(见图7)。第一致动板12通过支柱36不转动地联接到飞轮8上而该支柱36允许第一致动板12相对于飞轮8进行轴向运动，并且还不转动地将飞轮8和第一致动板12连接起来。回位弹簧39A和39B将第一致动板12朝偏离飞轮8的方向偏压。第一致动板12通过轴套30不转动地联接到第二致动板14上，该轴套允许第一致动板12和第二致动板14之间通过在第一致动板12上形成的配合花键13和在轴向延伸并为第二致动板14的一部分的轴套30上形成的花键30A产生相对的轴向运动。
假如在输入轴4和输出轴6之间有相对转动，借此导致控制板16和一起转动的第一和第二致动板12和14之间的相对转动的话，则一个电气线圈38可用来产生将控制板16与壳34偶合以便通过与离合器34的反作用力给控制板16提供一个制动力。由于相对转动出现，滚动件18A，18C，20A和20C会沿着它们相应的深度可变沟槽22A，24A，22C，24C；26A，28A和26C，28C，以便将第一致动板12和控制板16朝着飞轮8与第二致动板14轴向分开，从而增加球坡道致动装置3的总的厚度T并且将离合器盘10夹固在第一致动板12和飞轮8之间。
在使线圈38去掉激励后，当滚动件18A，18C和20A，20C在导致球坡道致动装置3的总厚度T减小的方向上沿着深度可变沟槽22A，24A；22C，24C；26A，28C运动时，第一致动板12会由复位弹簧39A和39B迫使其离开飞轮8。
现参见图2，图中示出了本发明的球坡道致动装置3。控制板16具有多个在控制板16的第一板面上形成的控制沟槽24A，24B，24C和24D以及多个在其第二板面上形成的轴向对置的并且形状相同的控制沟槽26A，26B，26C和26D。第一致动板12具有多个在与控制板16对置的板面上形成的致动沟槽22A，22B，22C和22D，其中，致动沟槽22A，22B，22C和22D至少与控制沟槽24A，24B，24C和24D部分地对置并且在形状和圆周位置上基本上是相同的。同样，第二致动板14具有多个在与控制板16对置的板面上形成的致动沟槽28A，28B，28C和28D(未示出)，这些致动沟槽28A，28B，28C和28D至少与控制沟槽26A，26B，26C和26D部分地对置并且在形状和圆周位置上是基本上相同的。在图2中，在控制板16的第一板面16A上形成的控制沟槽24A，24B，24C和24D是与在控制板16的第二板面16B上形成的控制沟槽26A，26B，26C和26D对应的，因此用阴影线表示。
当控制板16相对于不可转动地连接起来的致动板12和14转动时，滚动件18A，18B，18C和18会沿着它们相应的控制沟槽24A，24B，24C和24D移动并且以类似的方式沿着对置的致动沟槽22A，22B，22C和22D移动，从而导致厚度T根据控制板16和第一致动板12之间的相对转动的方向而增加或减小。
同时，滚动件20A，20B，20C和20D沿着它们的相应的控制沟槽26A，26B，26C和26D移动并且以类似的方式沿着对置的致动沟槽28A，28B，28C和28D移动使得厚度T根据致动板16和第二致动板14之间的相对转动的方向和转动的起动点而增加或减小。注意沟槽的作用只是当控制板16和第一和第二致动板12和14之间的相对转动是从起动点或中间点开始的一个方向上时增加球坡道致动装置3的分开程度。此单向的构形是与相对于图5所描述的双向部件大不相同的。
现参见图3所示，图中示出了本发明的球坡道致动装置3的透视图。第一致动板12，第二致动板14和控制板16如其他转动件那样成环状形状。键30A在第二致动板14上特别是在轴套部分30上形成(见图1)，该轴套部分30作为第二致动板14的一部分轴向延伸，以便啮合在第一致动板12的内表面上形成的配合键13上。因此，第一和第二致动板12和14由花键13和20A不可转动地联接起来。第一致动板12可以自由地在轴套部分30上轴向滑动以便啮合和脱离离合器盘10。而且图中还示出滚动件18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C和20D成对地相互对置地轴向设置。
根据本发明，由每对滚动件18A，20A；18B，20B；18C，20C和18D，20D在控制板16上产生的总的力得到平衡，从而平衡了作用在控制板16上的总的轴向力，这便允许控制板的厚度减小，从而减小了控制板16的惯性运动以得到较快的响应和较轻的重量。
现参见图4，图中示出了本发明的处在未致动状态的球坡道致动装置3的横截面图。控制板16由多个滚动件18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C和20D与第一致动板12和第二致动板14分隔开，这些滚动件啮合多个对应的深度可变的沟槽22A，22B，22C，22D，24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D，28A，28B，28C和28D。当控制板16从图4所示的起动点开始相对于第一致动板12和第二致动板14转动时，球坡道致动装置3的轴向厚度T会增加以便给一个离合器盘10或例如，一个离合器部件(未示出)加载，从而将输入轴4联接到输出轴6上(见图1)。当线圈38内的电流减小时，厚度T会随回位弹簧39A和39B迫使第一致动板12与飞轮8离开而减小。
现参见图5，图中示出了本发明的处在部分致动状态下的球坡道致动装置3。第一致动板12和第二致动板14相对于控制板16转动。滚动件18C和20C分别沿着控制沟槽24C和26C运动以便保持相互对置的位置，从而平衡掉作用在控制板16上的轴向力。同时，滚动件18C已部分地沿着致动沟槽22C运动，而滚动件20C已部分地沿着致动沟槽28C运动。厚度T′相对于在图4中所示的退动状态下的球坡道致动装置3的厚度T增加。
在图6中，图中示出了本发明的球坡道致动装置3′的另一实施例。该球坡道致动装置3′是双向的，控制板16′可相对于致动板12′和14′在从图3所示的起动点的任一方向上转动。控制沟槽42和44是双向倾斜的以便在任一方向上转动时都可以提供滚动件18C和20C的轴向运动，在图6中没有示出的其他的滚动件18A，18B，18D，20A，20B和20D是与滚动件18C和20C的作用相同的。通过使用本发明的球坡道致动装置3的另一种实施例，输入轴4可以摩擦地联接到输出轴6上，使得输入轴4相对于输出轴6的运动会导致滚动件18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C和20D在它们的相应的控制沟槽42和44上运动并且还在致动沟槽40和46上运动，以便增加球坡道致动装置3的总厚度T′。第一和第二致动板12′和14′连接在一起转动以便保持成对的滚动件18A，20A和18B，20B和18C，20C和18D，20D相对于控制板16′的位置，从而平衡控制板16′上的轴向作用力，类似于针对最佳实施例所说明的那样。
现参见图7，该图是传动系统主离合器2′的横截面图，该主离合器采用了本发明的球坡道致动装置3以便将离合器盘10夹固在第一致动板12和发动机飞轮8’之间。离合器34连接在飞轮8’上并与其一起转动。因此，在此实施例中，线圈38与飞轮8一起转动并且将转动的离合器飞轮8磁性地联接到控制板16上。在飞轮8和输出轴6之间的相对转动将导致球坡道致动装置3的致动，而致动的程度根据线圈38的激励的水平而定。
第二致动板14’直接装接到离合器盖34’上并且与其一起转动。输出轴6连接到，或形成齿轮变速传动机构(未示出)的输入轴的一部分。
本发明已详细地作了描述足以使熟悉现有技术的人能够实现和使用本发明。在阅读和理解了前面的说明书会熟悉现有技术的人可以作出各种各样的变型例和变更例，因此要求包括这些变型例和变更例作为本发明的一部分，因为这些例子落在下面的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种球坡道离合器致动装置(2)，该装置包括：
一根绕一条转动轴线(A)转动的输入轴(4)；
一根绕该转动轴线(A)转动的输出轴(6)；
一个不可转动地连接到所述输入轴(4)上并且可与所述输入轴(4)一起绕所述转动轴线(A)转动的飞轮(8)；
一个不可转动地联接到所述输出轴(6)上的离合器盘(10)，所述离合器盘(10)具有第一和第二表面，所述第一表面摩擦地啮合所述飞轮(8)；
一个基本上覆盖住所述飞轮(8)和所述离合器盘(10)的壳(34)；
一个可绕所述转动轴线(A)转动的球坡道致动装置(3)，该装置包括一个第一致动板(12)，该第一致动板(12)可轴向位移以便使得所述致动板的第一板面(12A)摩擦地啮合所述离合器盘(10)的所述第二板面上，所述第一致动板(12)具有多个在第二板面(12B)上形成的深度可变的周向致动沟槽(22A，22B，22C，22D)，所述第二板面(12B)与所述第一板面(12A)是对置的；一个可轴向移动的并且可绕转动轴线(A)转动的控制板(16)，所述控制板(16)具有多个在所述控制板(16)的第一板面(16A)和第二板面(16B)上形成的深度可变的周向控制沟槽(24A，24B，24C，24D)，在所述第一板面(16A)上形成的所述多个控制沟槽(24A，24B，24C，24D)与在所述第二板面(16B)上形成的沟槽是正对置的；
一个相对于所述壳(34)轴向固定并且可绕所述转动轴线(A)转动的第二致动板(14)，所述第二致动板(14)具有多个在与所述控制板(16)的所述第二板面(16B)对置的板面上形成的深度可变的周向致动沟槽(28A，28B，28C，28D)并且具有一个轴向延伸以便不可转动地将所述第二致动板(14)联接到所述第一致动板(12)上的轴套(30)；多个滚动件(20A，20B，20C，20D)，其中在每对对置的致动沟槽(28A，28B，28C，28D)和控制沟槽(26A，26B，26C，26D)上都设置有一个滚动件，使得所述第一和第二致动板(12，14)相对于所述控制板(16)的转动会导致所述滚动件(20A，20B，20C，20D)沿着所述致动沟槽(28A，28B，28C，28D)和所述控制沟槽(26A，26B，26C，26D)运动，导致所述控制板(16)和所述第一致动板(12)朝所述飞轮(8)轴向运动；
根据控制信号将所述制动扭矩施加到所述控制板(16)上的扭矩装置。
2.如权利要求1所述的球坡道离合器致动装置(2)，其特征在于：所述扭矩装置是由用于产生电磁场的电气线圈(38)构成的，借此将电磁制动扭矩施加到所属控制板(16)上。
3.如权利要求2所述的球坡道离合器致动装置(2)，其特征在于：所述线圈(38)设置在所述控制板(16)的周边上并且安装在所述壳(34)上以便将所述控制板(16)电磁地联接到所述壳(34)上，从而将一个制动扭矩施加到所述控制板(16)上。
4.如权利要求1所述的球坡道离合器致动装置(2)，其特征在于：在所述轴套(30)上形成有多个轴向花键(34A)以及在所述第一致动板(12)的内表面上形成有多个轴向花键(13)，在所述轴套(30)上的所述花键(30A)啮合在所述第一致动板(12)上的所述花键(13)上，以便不可转动地将所述第一致动板(12)联接到所述第二致动板(14)上，同时允许所述第一致动板(12)产生轴向运动。
5.  如权利要求1所述的球坡道离合器致动装置(2)，其特征在于：所述控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)和所述致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)成形得要能够在所述控制板(16)在一个方向上相对于所述第一和第二致动板(12，14)从其起点开始转动时对所述控制板(16)和所述第一致动板(12)提供朝向所述飞轮(8)的轴向运动。
6.如权利要求1所述的球坡道离合器致动器(2)，其特征在于：所述控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)和所述致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)成形得要能够在所述控制板(16)从其起点相对于所述第一和第二致动板(12，14)在顺时针方向或逆时针方向转动时对所述控制板(16)和所述第一致动板(12)提供朝向所述飞轮(8)的轴向运动。
7.如权利要求1所述的球坡道离合器致动器(2)，其特征在于：该致动装置还包括一个设置在所述第二致动板(14)和所述壳(34)之间的止推轴承(32)。
8.如权利要求1所述的球坡道离合器致动器(2)，其特征在于：所述第二致动板(14)装接到所述壳(34)上并且所述壳(34)装接到所述飞轮(8)上。
9.一种球坡道致动装置(2)，该装置包括：
一个可绕一条转动轴线(A)转动的第一致动板(12)，该致动板具有多个在其一个板面上形成的周向第一致动沟槽(22A，22B，22C，22D)，所述第一致动沟槽(22A，22B，22C，22D)具有可变的轴向深度；
一个可绕所述转动轴线(A)转动的第二致动板(14)，该致动板具有多个在其一个板面上形成的周向第二致动沟槽(28A，28B，28C，28D)，所述第二致动沟槽(28A，28B，28C，28D)具有可变的轴向深度，并且与所述第一致动沟槽(22A，22B，22C，22D)基本上相同；
一个用于将所述第一致动板(12)不可转动地联接到所述第二致动板(14)上的连接装置(30)；
一个可绕所述转动轴线(A)转动的控制板(16)，该控制板具有多个在其第一板面(16A)上形成的周向第一控制沟槽(24A，24B，24C，24D)和多个在其第二板面(16B)上形成的周向第二控制沟槽(26A，26B，26C，26D)，所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)具有可变的轴向深度，所述第一控制沟槽(24A，24B，24C，24D)直接设置在所述第二控制沟槽(26A，26B，26C，26D)对面并且所述第一控制沟槽(24A，24B，24C，24D)至少部分地对置相应的所述第一致动沟槽(22A，22B，22C，22D)，而所述第二控制沟槽(26A，26B，26C，26D)至少部分地对置相应的所述第二致动沟槽(28A，28B，28C，28D)，借此形成多对对置的所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)和所述第一和第二致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)；
多个设置在所述第一致动沟槽(22A，22B，22C，22D)和所述第一控制沟槽(24A，24B，24C，24D)之间和所述第二致动沟槽(28A，28B，28C，28D)和所述第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D)之间的滚动件(18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C，20D)，一个滚动件(18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C，20D)占据一对对置的所述第一和第二控制沟槽，和所述第一和第二致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)，所述滚动件(18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C，20D)在所述控制板(16)相对于所述第一和第二致动板(12，14)转动时同时沿着所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)和所述第一和第二致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)运动；
用于将制动扭矩施加到所述控制板(16)上以便使得所述控制板(16)相对于所述第一和第二致动板(12，14)转动的扭矩装置；
其特征在于：所述连接装置是由连接到所述第二致动板(14)上并且轴向延伸以便啮合所述第一致动板(12)的带花键轴套(30)构成的，所述轴套(30)具有多个花键(30A)，这些花键与在所述第一致动板(12)的内边缘上形成的多个配合花键(13)相啮合。
10.如权利要求9所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：所述扭矩装置是由毗邻所述控制板(16)设置的电子线圈(38)构成的。
11.如权利要求9所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：所述致动装置还包括一个离合器壳(34)，该壳至少部分地盖住所述第一和第二致动板(12，14)和所述控制板(16)。
12.如权利要求11所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：该致动装置还包括一个装接到所述壳(34)上并且设置成能够在所述控制板(16)上产生电磁场的电子线圈(38)构成的。
13.如权利要求9所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：该致动装置还包括一个用于将作用力施加到所述第一致动板(12)上的回位弹簧(39A)，以便将所述第一致动板(12)朝所述第二致动板(14)偏压。
14.如权利要求9所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：所述第一和所述第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)成形成能够当所述滚动件(18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C，20D)在所述控制板(16)相对于所述第一和第二致动板(12，14)在一个方向的上转动时沿着所述第一和第二致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)和所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)运动时，将所述第一和第二致动板(12，14)与所述控制板(16)轴向分开。
15.如权利要求9所述的球坡道致动装置(2)，其特征在于：所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)成形得能够当所述滚动件(18A，18B，18C，18D，20A，20B，20C，20D)在所述控制板(16)相对于所述第一和第二致动板(12，14)从其一个起动点在顺时针方向或逆时针方向转动时沿着所述第一和第二致动沟槽(22A，22B，22C，22D，28A，28B，28C，28D)和所述第一和第二控制沟槽(24A，24B，24C，24D，26A，26B，26C，26D)运动时将所述第一和第二致动板(12，14)与所述控制板(16)轴向地分开。
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