CN1651790A - 用于分动箱并具有多极电磁致动器的离合器 - Google Patents

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Abstract

一种具有多极电磁致动器的离合器用于机动车辆传动系部件中，例如驱动桥、分动箱、传动装置、差速器和滤色器。电磁致动器包括固定线圈、转动多极定子和连接到定子上的转动多极电枢。定子和电枢两者包括多个成对电连接的线圈。凸轮或球斜面组件布置在电枢和摩擦离合器组之间。激励固定线圈以便在定子线圈和电枢的各自线圈产生感应电流。磁通和产生的力相对于定子转动电枢，由此致动凸轮或球斜面组件，继而压缩摩擦离合器组。

Description

用于分动箱并具有多极电磁致动器的离合器
技术领域
本发明总体涉及一种电磁致动离合器，并且尤其涉及一种具有多极电磁致动器的离合器。
背景技术
大多数四轮驱动机动车辆以及实际上装备四轮驱动器的每种运动车辆或皮卡采用通过传动装置输出驱动的分动箱，以便将驱动扭矩分配到车辆的前后传动轴装置上。这些分动箱结合许多不同的机械装置，这些装置尤其提供减速驱动模式(低档)，轴间差速器以及轴间离合器的手动或自动接合以便间断地减小传动轴速差或正确驱动前后传动轴。
对于检测车轮速差并接合轴间离合器以便减小这种速差的系统已经有了显著的进步。在本申请人的美国专利5407024中披露了一种自动接合系统。
除了针对提高这种分动箱的灵活性和操作性的努力之外，许多工作试图使得例如轴间离合器的分动箱部件进行平稳和无接缝操作并增加这种离合器的扭矩。本发明针对这种特性。
发明内容
一种具有多极电磁致动器的离合器用于例如驱动桥、分动箱、传动装置、差速器和类似物的机动车辆传动系部件。电磁致动器包括固定线圈、转动的多极定子和连接到定子上的转动的多极电枢。定子和电枢两者包括成对电连接的多个线圈。凸轮或球斜面组件布置在电枢和摩擦离合器组之间。激励固定线圈以便在定子线圈以及电枢的各自线圈中产生感应电流。磁通和产生的力使得电枢相对于定子转动，由此启动凸轮或球斜面组件，继而压缩摩擦离合器组件。
因此，本发明的目的在于提供一种具有固定线圈、定子、电枢和凸轮或球斜面组件的电磁离合器致动器。
本发明的另一目的在于提供一种具有电磁致动离合器的分动箱。
本发明的又一目的在于提供一种具有固定线圈、各自具有多个电连接线圈的多极定子和多极电枢的电磁离合器致动器。
本发明再一目的在于提供一种电磁致动离合器，该离合器具有电磁线圈、定子、凸轮或球斜面组件和摩擦离合器组，定子具有多个极和连接到电枢上的线圈，电枢具有类似多个极和线圈。
参考以下优选实施例的说明和附图，本发明的其他目的和优点将变得清楚，附图中相同的参考标号指的是相同的部件或结构。
附图说明
图1是结合本发明具有分动箱的机动车辆传动系的示意图；
图2是结合本发明的机动车辆分动箱的部分截面的侧立视图；
图3是按照本发明的电磁离合器的部分截面的放大局部视图；
图4是沿着图3的线4-4截取的按照本发明的电磁分动箱离合器的定子的完全截面图；
图5是沿着图3的线5-5截取的按照本发明的电磁分动箱离合器的电枢的完全截面图；
图6是沿着图3的线6-6截取的按照本发明的电磁分动箱离合器的电枢的完全截面图；以及
图7是沿着图3的线7-7截取的按照本发明的电磁离合器的电枢的完全截面图。
具体实施方式
现在参考图1，示意地表示可以使用本发明的四轮车辆驱动系，并以参考标号10表示。四轮车辆驱动系10包括具有连接到传动装置14并直接驱动传动装置的输出的例如内燃机和柴油发动机的原动机。传动装置14的输出直接驱动分动箱组件16，分动箱组件提供原动力到前后驱动系统20上，其包括第一或后传动轴22、第一或后差速器24、一对第一或后轴26和各自成对的第一或后轮胎和车轮组件28。
分动箱组件16还有选择地提供原动力到第二或前驱动系统30上，其包括第二或前传动轴32、第二或前差速器34、一对第二或前轴36和各自成对的第二或前轮胎和车轮组件38。前轮胎和车轮组件38可直接连接到各自前轴36上，或者如果需要一对手动或远程启动锁定轮毂42可操作地布置在前轴36和各自一个轮胎和车轮组件38之间，以便有选择地进行连接。最后，第一驱动系统20和第二驱动系统30两者可包括适当和合适布置的万向节44，该万向节以传统方式操作以便在不同轴和部件之间允许静态和动态偏差和偏移。
轮速传感器48以检测关系和每个后轮胎和车轮组件28布置在一起。最好是，轮速传感器48可以是例如防抱死制动系统(ABS)或者其他车辆控制或助力系统使用的相同传感器。另外，可以使用布置成检测第一或后传动轴22转动的单个传感器。来自传感器48的信号经由线52提供给微处理器56。类似地，各自轮速传感器58以检测关系和每个前轮胎和车轮组件38布置在一起，传感器经由线62提供信号到微处理器56。再次，传感器58可以是防抱死制动系统或其他助力系统的一部分或与其公用。
通常，可以使用操作者选择开关64，并且该开关通常在驾驶室(未示出)内布置在车辆操作者可接近的范围内。根据特定车辆或分动箱组件16的构造，开关64可调整以便选择不同操作模式，例如两轮高档、自动(即按需或适应操作)、四轮高档或四轮低档。以增量或减量方式输送扭矩到第二驱动系统30以便对第一驱动系统20和第二驱动系统30之间速差作出响应的系统披露在美国专利申请5407024中。
现在参考图1和2，分动箱组件16包括多部件铸造金属壳体70，壳体具有多个不同的开口、孔口、孔洞、凹槽、凸缘、细槽、平表面和容纳垫片、密封件和分动箱组件16的多种固定和转动部件的其他结构，如公知那样。在这些部件中，输入轴72具有容纳传动装置14的互补花键输出轴(未示出)的多个凹形花键或内齿轮齿74，如图1所示。油密封件76在输入轴72和壳体70之间提供液密密封。输入轴72可转动地支承在例如球轴承组件78的抗摩擦轴承上。
分动箱组件16通常还包括减速平面齿轮组件80。减速平面齿轮组件80是传统的，并包括太阳轮82，太阳轮与多个行星轮84(图2所示其中之一)恒定接合并驱动行星轮，行星轮可转动地安装在转动行星轮支架86内并与固定齿圈88恒定接合。齿式离合器或分离套90可通过拨叉92轴向平移以便在接合输入轴72时提供直接高速驱动，并且在接合平面齿轮架86时提供减速低范围驱动。拨叉92通过螺旋凸轮94以及与转动转换轨道96相关的跟随件的相互作用轴向双向平移，轨道96通过由操作者选择开关64控制的双向电动马达驱动组件98驱动。
分动箱组件16还包括具有与球斜面操作组件104协作以便压缩摩擦离合器组件106的电磁致动器组件102的电磁离合器组件100，摩擦离合器组件将驱动扭矩输送到链驱动组件108。
分动箱组件16还包括第一输出轴110，该输出轴最好并通常与输入轴72同轴对准。例如球轴承组件112的抗摩擦轴承可转动地支承与输入轴72相对的第一输出轴110的端部，并且油密封件114在第一输出轴110和壳体70之间提供液密密封。
现在参考图2、3和4，电磁致动器组件102包括围绕输出轴110同轴布置并经由单个或多个导体缆线124接收电能的环形电磁线圈122。金属聚磁壳体126局部围绕并沿着垂直轴从电磁线圈122延伸。聚磁壳体126轴向和径向向内延伸超过电磁线圈122以便提供磁路并强化由电磁线圈122产生的磁通。多极定子130大致靠近电磁线圈122以及聚磁壳体126布置。多极定子130包括多个内部或凹形花键或齿轮齿132，该齿与第一输出轴110上的凸形或外部花键或齿轮齿134互补并接合。
如图3和4所示，多极定子130限定具有减小直径的幅面区域136A和增大周向终端区域136B的多个磁极或极片136。尽管根据需要可以使用或多或少的极，最好是定子130限定六个极或极片，将理解到更多的极或极片136可增加定子130和电枢150之间的相对转动，但是通常在极处于最大分离状态时减小所得的初始力。相反，更少的极或极片136将减小极片之间所得的相对转动，但通常提供增加所形成的磁吸引力。电磁线圈140围绕每个幅面区域136A布置。每个电磁线圈140终止于一对柔性电导体142。
如图3和5所示，多极电枢150靠近多极定子130布置。多极电枢150围绕第一输出轴110在轴承150或例如针轴承组件(未示出)的抗摩擦轴承上自由转动地布置。多极电枢150限定与定子130那样相同数量的极或极片156，并且每个极或极片156限定减小直径的幅面区域156A和增大周向终端区域156B。多极电枢150同样包括围绕每个幅面区域156A布置的电磁线圈158，幅面区域156A经由电导体142单独各自电连接到定子130上的同样多个电磁线圈140上。电磁线圈140和158连线在一起，使得当感应电流进入电磁线圈140并接着经由连线142到达靠近极或极片136和156的电磁线圈158上时，吸引并造成定子130和电枢150之间的相对转动。
具有座置于在定子130和电枢150内适当定位的轴向延伸盲孔内的轴向延伸凸缘或突片162的圆形多圈弹簧160提供偏压和恢复力，以便相对于定子130驱动电枢150到放松或固定的第一位置。第一位置通过轴向对准销166来限定，对准销座置于定子130内并固定其中，并容纳在形成在电枢150内的细长弧形细槽168内。圆形弹簧160、对准销166和弧形细槽168相互协作以便在不动作期间(即当电磁线圈122不被激励)相对于定子130转动电枢150到第一放松或固定位置，并且当电磁线圈122激励时将电枢188相对于定子130的转动限制在通过弧形细槽168限定的转动角度上。座置于第一输出轴110的互补周向细槽或凹槽172内的卡环170用作限制电枢150轴向运动到右侧的止挡或限制构件，如通常所知。
接着参考图3、6和7，球斜面组件104包括形成在与定子130相对的电枢150的表面上的多个弯曲弧形凹口174。最好是，至少有三个弧形凹口174。如图6所示，可以使用更多的凹口174。但是，测试和经验表明不管凹口174的数量如何，通常只有三个凹口同时参与组件104的机械操作。负载传递球176布置在每个弧形凹口174内。靠近电枢150的圆形构件180还包括多个弧形凹口182，该凹口182同样容纳负载传递球176并在相反的周向上延伸。负载传递球176因此截留在弧形凹口174和182内，并在电枢150和圆形构件180之间。
由于在被激励时电枢180在一个方向上转动，凹口174和182只在一个周向上从中心延伸并限定弯曲的液滴形状。
将理解到凹口174和182以及负载传递球176可用造成圆形构件180轴向运动以响应圆形构件和电枢150之间的相对运动的其他类似机械元件代替。例如，可以使用该辊子布置在互补构成的锥形螺旋内的锥形辊子，或者可以使用具有相对倾斜表面的相对凸轮构件。
所考虑到凹口174和182以及负载传递球176的重要结构在于其结构的几何形状和离合器组件106的总体间隙，以确保他们不自接合。摩擦离合器组件106必须不自接合，而是必须能够调整摩擦离合器组件106内离合器板的夹紧以及扭矩传递，以便对于电输入到磁线圈122内进行直接、适当响应。该机构的另外细节可以在美国专利5492194中找到，该专利结合于此作为参考。
圆形构件180包括与形成在第一输出轴110上的互补构造的凸形花键或齿轮齿186配合的凹形或内部花键或齿轮齿184。当电枢150和圆形构件180相对转动时，负载传递球176沿着弧形凹口174和182的壁运行，并驱动圆形构件180和电枢150离开。由于如图3所示的电枢150向后的轴向运动受到卡环170的限制，当电枢150和圆形构件180相对运动时，圆形构件180将运动到左侧。环形作用板185位于圆形构件180和摩擦离合器组件106之间，并在其中传递轴向运动和力。
接着返回到图2和3，摩擦离合器组件106包括经由花键轮毂190花键连接到第一输出轴110上的第一多个离合器板或盘188和花键连接到钟形壳体196上的第二交错离合器板或盘194，壳体196通过接合花键、齿轮齿或凸缘198驱动地连接到链驱动组件108的第一链驱动链轮200上。第一链驱动链轮200与围绕从动第二链轮204延伸并驱动该链轮的驱动链202接合，第二链轮204通过接合花键206或其他适当连接装置连接到第二输出轴210上。第二输出轴210通过一对例如球轴承组件212的抗摩擦轴承可转动地支承，并可包括凸缘214，凸缘214可以是图1所示一个万向节44的一部分。油密封件216在第二输出轴210和分动箱壳体70之间提供液密密封。
在操作中，现在参考图2和3描述的电磁离合器组件100提供改进的操作平稳性和扭矩输出能力。当微处理器56经由单个或多个导体缆线124提供电信号到电磁线圈122上时，通过聚磁壳体126产生磁通并进行集中，磁通引导到随着第一输出轴110转动而转动的定子130上。穿过定子130的磁通将在围绕每个幅面区域136A布置的电磁线圈140内产生感应电流。如所公知，极片136A上的电磁线圈140经由柔性电导体142连接到围绕极片156A布置的电磁线圈158上，使得在极片136和156之间产生吸引。这种吸引造成电枢150相对于定子130相对转动。这种相对转动使得布置在弧形凹口174和182内的负载传递球176移动，产生力，并驱动圆形构件180到左侧，如图2和3所示。这种向左平移相应地平移作用板185，作用板压缩包括第一多个离合器盘188和第二多个交错的离合器盘194的摩擦离合器组件106。这种压缩接着将扭矩从第一输出轴110经由链驱动组件108传递到第二输出轴210。
以上披露是本发明人设计的实施本发明的最佳模式。但是，将理解到在分动箱传动装置、驱动桥和类似装置领域中的普通技术人员将明白结合有变型和改型的装置。以上披露旨在使得本领域普通技术人员实施本发明，而不认为限制本发明，应该理解的是包括以上所述的变型，并且只通过以下权利要求的范围和精神来限定。

Claims (21)

1.一种电磁致动的离合器组件，结合起来包括：
固定电磁线圈；
靠近所述电磁线圈布置并限定多个极片的定子，所述极片包括第一线圈；
靠近所述定子布置并限定同样多个极片的电枢，所述极片包括电连接到各自相邻一个所述第一线圈上的第二线圈；
当所述电枢和所述定子之间相对转动时产生轴向运动的装置；
靠近所述装置以便在所述电枢相对于所述定子转动时传递扭矩的摩擦离合器组件，并且所述装置压缩所述摩擦离合器组件。
2.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述定子和所述电枢两者包括六个极片。
3.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括布置在所述定子和所述电枢之间的偏压弹簧。
4.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括限制所述定子和所述电枢之间相对转动的装置。
5.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，包括径向和轴向延伸超过所述固定电磁线圈的聚磁环。
6.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述装置包括形成在所述电枢上的第一组凸轮，以及包括靠近并与所述第一组凸轮相对的第二组凸轮的圆形构件。
7.如权利要求1所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述装置包括多个相对的弧形凹口和布置在所述弧形凹口内的负载传递构件。
8.一种电磁致动的离合器组件，结合起来包括：
电磁线圈；
靠近所述电磁线圈布置并限定多个极片的定子，所述极片包括定子线圈；
靠近所述定子布置并限定同样多个极片的电枢，所述极片包括电连接到各自相邻一个所述定子线圈上的电枢线圈；
与所述电枢相关以便当所述电枢和所述定子之间相对转动时产生轴向运动的凸轮装置；以及
靠近所述凸轮装置以便有选择地传递扭矩的摩擦离合器组件。
9.如权利要求8所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述定子围绕轴同轴布置并绕其转动。
10.如权利要求9所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述电枢在所述轴上自由转动。
11.如权利要求8所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括布置在所述定子和所述电枢之间的偏压弹簧。
12.如权利要求8所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括限制所述定子和所述电枢之间相对转动的装置。
13.如权利要求8所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述定子和所述电枢两者包括六个极片。
13.如权利要求8所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，包括径向和轴向延伸超过所述固定电磁线圈的聚磁环。
14.如权利要求9所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，与所述电枢相关的所述凸轮装置包括多个相对的弧形凹口和布置在所述弧形凹口内的负载传递构件。
15.一种用于分动箱、传动装置、差速器和驱动桥内的电磁致动离合器，结合起来包括：
固定电磁线圈；
靠近所述电磁线圈布置并限定多个极片的定子，所述极片包括第一线圈；
靠近所述定子布置并限定同样多个极片的电枢，所述极片包括电连接到各自相邻一个所述第一线圈上的第二线圈；
具有相对倾斜表面以便当所述表面相对转动时产生轴向运动的凸轮组件；以及
具有输入和输出的摩擦离合器组件，所述摩擦离合器组件通过所述凸轮组件作用。
16.如权利要求15所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括径向和轴向延伸超过所述固定电磁线圈的聚磁环。
17.如权利要求15所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，所述定子和所述电枢两者包括六个极片。
18.如权利要求15所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括布置在所述定子和所述电枢之间的偏压弹簧。
19.如权利要求15所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，还包括限制所述定子和所述电枢之间相对转动的装置。
20.如权利要求15所述的电磁致动的离合器组件，其特征在于，与所述电枢相关的所述凸轮装置包括多个相对的弧形凹口和布置在所述弧形凹口内的负载传递构件。
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