專利名稱：具有馬達驅(qū)動的球斜面操作器的摩擦離合器組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種具有球斜面操作器的摩擦離合器組，更具體地涉及一種具有受雙向電動馬達致動的球斜面操作器的摩擦離合器組。
背景技術：
盡管存在大量的輕型和中型卡車交易，但是仍然強調(diào)提高車輛的性能和里程油耗，在工程詳情的范疇內(nèi)，這種強調(diào)存在幾種形式。第一種是顯而易見的減輕重量的方法。這種減輕重量的方法實際上沒有減少車輛的部件發(fā)動機、動力傳動系統(tǒng)、底盤、懸架、轉向齒輪主體、座位、窗和可選項。
高里程油耗的目的同樣影響了電氣部件的設計，這是因為降低電流消耗對于汽油消耗具有相應的影響。這種強調(diào)已經(jīng)鼓勵使用電流消耗降低的電氣設備。仔細研究了既表現(xiàn)出高功耗又具有高占空因數(shù)的部件，例如電離合器。
一種這樣的離合器稱作球斜面離合器。這些離合器除了摩擦盤或多個盤摩擦離合器組之外還包括操作器，其包含一對相鄰的圓盤，該圓盤具有多個相對的弓形傾斜凹槽，每個凹槽容納球軸承。圓盤的相對旋轉使該球軸承縮到凹槽的斜面上并且將盤分開，從而嚙合離合器。可以將電磁線圈用于生成拖拽，從而使盤相對旋轉。在這種設計方案中，速度差別和這種速度差別的能量使離合器嚙合。也就是說，該電磁線圈生成的電磁力不是直接嚙合離合器，而是作用于球斜面操作器上，而該操作器又嚙合離合器。這樣配置的電磁線圈能夠比直接作用的離合器體積更小并且耗電更少。除了減輕重量之外，散熱也是不太重要的問題。因此，大體上球斜面離合器能夠比直接作用的電磁離合器更加緊湊。
然而，該離合器的致動要求相對旋轉，也就是說，離合器的輸入與輸出之間存在速度差。這是少有的操作缺陷，然而由于如果沒有速度差，則不需要嚙合離合器，實際上，嚙合僅需要最小的速度差。
然而，在某些操作條件下，將不依賴軸速差而實現(xiàn)離合器嚙合的能力視為優(yōu)點。本發(fā)明滿足這種要求。

發(fā)明內(nèi)容
特別適用于機動車動力傳動系統(tǒng)的電磁離合器包括受到球斜面操作器作用的多個盤摩擦離合器組。球斜面操作器包括兩個相鄰的盤，該盤具有多對相對的弓形傾斜凹槽，其容納負載轉移部件，例如球或滾柱軸承。通過來自雙向電動馬達的蝸輪驅(qū)動實現(xiàn)了盤的相對旋轉。這種相對旋轉使盤分離以及摩擦離合器組壓縮，從而將力矩從輸入轉移到電磁離合器的輸出。
因此本發(fā)明的目的是提供一種特別適用于機動車動力傳動系統(tǒng)的電磁離合器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電磁離合器，其具有受到球斜面操作器作用的多個盤摩擦離合器組。
本發(fā)明的又一目的是提供一種電磁離合器，其具有受到球斜面操作器作用的多個盤摩擦離合器組，該操作器由雙向電動馬達致動。
本發(fā)明的再一目的是提供一種受到球斜面操作器作用的多盤摩擦離合器組，該操作器由雙向電動馬達致動，該電動馬達特別適合用作離合器以向后差速器和主前驅(qū)動車輛的輪子提供力矩。
通過參照以下對優(yōu)選實施例的描述和附圖，將更加明了本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件、部件或者特征。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的電磁球斜面離合器的四輪驅(qū)動機動車動力傳動系統(tǒng)的示意平面圖；圖2是具有摩擦離合器組和受到雙向電動馬達驅(qū)動的球斜面操作器的電磁離合器的全視截面圖；圖3是沿著圖2的線3-3截取的根據(jù)本發(fā)明的電磁離合器中球斜面操作器的平面圖展開；圖4是沿著圖2的線4-4截取的根據(jù)本發(fā)明的電磁離合器中球斜面操作器驅(qū)動的部分放大截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，附圖標記10示意性地表示和指代了體現(xiàn)本發(fā)明的四輪車輛驅(qū)動系統(tǒng)。該四輪車輛驅(qū)動系統(tǒng)10包括原動機12，其連接到驅(qū)動橋14并且對其直接驅(qū)動。驅(qū)動橋14的輸出驅(qū)動傘齒輪組或者螺旋傘齒輪組16，該齒輪組向主或前驅(qū)動軸裝置20提供原動力，驅(qū)動軸裝置20包括前或主支撐軸22、前或主差速器24、一對活動前軸26和相應的一對前或主輪胎和車輪組件28。應當理解，前或主差速器24是常規(guī)的。
傘齒輪組或螺旋傘齒輪組16還向副或后驅(qū)動軸裝置30提供原動力，驅(qū)動軸裝置30包括具有合適的萬向接頭34的副支撐軸32、后或副差速器36、一對活動副或后軸38和相應的一對副或后輪胎和車輪組件40。
前面的說明涉及一種車輛，其中主驅(qū)動軸裝置20置于該車輛的前端，相應地，副驅(qū)動軸裝置30置于該車輛的后端，這種車輛通常稱作自適應前輪驅(qū)動車輛。本文中使用的名稱“主”和“副”分別是指一直提供驅(qū)動力矩的驅(qū)動軸裝置和提供補充或者間歇力矩的驅(qū)動軸裝置。本文中使用這些名稱(主和副)，而不是使用前和后，是因為本文中披露和請求保護的發(fā)明可以容易地用于主驅(qū)動軸裝置20置于車輛后端，副驅(qū)動軸裝置30和副差速器組件36內(nèi)的部件置于車輛前端的車輛中。
因此，圖1的說明應理解為示例性的，而不是限定性的，在該圖中主驅(qū)動軸裝置20置于車輛的前部，還應理解所示的部件和部件的一般配置同樣適合和可用于自適應后輪驅(qū)動車輛。在這種車輛中，主差速器24將在車輛的后端取代副差速器組件36，并且副差速器組件36移到車輛的前端，以取代主差速器24。
與車輛驅(qū)動系統(tǒng)10有關的是控制器或微處理器50，其接收來自多個傳感器的信號并且向電磁離合器組件70提供控制，即，致動信號，該組件70可操作地置于副差速器組件36之前。具體的是，第一傳感器，例如可變磁阻或者霍爾效應傳感器52感測右主(前)輪胎和車輪組件28的旋轉速度，并且向微處理器50提供適當?shù)男盘枴ｎ愃频?，第二可變磁阻或者霍爾效應傳感?4感測左主(前)輪胎和車輪組件28的旋轉速度，并且向微處理器50提供信號。第三可變磁阻或者霍爾效應傳感器56感測右副(后)輪胎和車輪組件40的旋轉速度，并且向微處理器50提供信號。最后，與左副(后)輪胎和車輪組件40有關的第四可變磁阻或者霍爾效應傳感器58感測其速度，并且向微處理器50提供信號。應當理解，速度傳感器52、54、56和58可以是獨立的，即專用的傳感器，或者可以是安裝在車輛中的用于防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)的傳感器或者其它速度感測和牽引控制裝置。還應當理解，適當?shù)暮统Ｒ?guī)的計算或者音輪與每個速度傳感器52、54、56和58有關，盡管它們沒有在圖1中表示出來。
控制器或者微處理器50還可以接收關于驅(qū)動橋14輸出速度的信息?？梢岳门c前或主支撐軸22上的音輪64有關的可變磁阻或者霍爾效應傳感器62。在可選方案中，還可以利用與副差速器組件36有關并且鄰近副差速器組件36的輸入軸上的音輪68定位的可變磁阻或者霍爾效應傳感器66?？刂破骰蛘呶⑻幚砥?0包括接收和調(diào)節(jié)來自傳感器52、54、56和58以及傳感器62或者傳感器66的信號，確定校正動作從而提高該車輛的穩(wěn)定性、車輛的維修控制和/或車輛打滑或其它異常操作情況的校正或補償，并且向電磁離合器組件70提供輸出信號的軟件。
現(xiàn)在參照圖2，電磁離合器組件70包括優(yōu)選澆注的兩部件殼體72，其包括容納、定位和支撐電磁離合器組件70的各種部件和子組件的各種孔、凹進、肩部等等。輸入軸74包括直徑變大的螺紋部分，其具有外部或者外花鍵76，該花鍵與輸入凸緣80內(nèi)部部分上形成的內(nèi)部內(nèi)花鍵78互補并且嚙合。輸入凸緣80包括貫穿軸向通道82，其可以容納緊固件或者部件，例如圖1所示的萬向接頭34。輸入凸緣80通過螺紋緊固件，例如螺帽84和平墊圈86固定到并且保持在輸入軸74上。通過抗摩軸承，例如球軸承組件88定位和支撐輸入軸74和凸緣80，該球軸承組件由卡環(huán)92保持在殼體內(nèi)。油封圈94在輸入凸緣80與殼體72的外表面之間延伸，并且禁止離合器流體從殼體72的內(nèi)部流出以及禁止污染物進入殼體72。輸入軸74包括多個外部或外花鍵或者齒輪齒96。
輸入軸74還包括埋頭孔98，其容納一部分輸出軸100。輸出軸100中容納在埋頭孔98內(nèi)的直徑減少部分支撐滾動軸承組件102且被其支撐?？鼓S承，例如滾動軸承組件104可自由旋轉地支撐殼體72內(nèi)的輸出軸100。球軸承組件104和輸出軸100由一對卡環(huán)106軸向定位和保持。輸出軸100包括一組內(nèi)部或內(nèi)花鍵110，其可以嚙合并驅(qū)動圖1所示的后差速器組件36內(nèi)的部件(未示出)。
輸出軸100在球軸承組件104與外部或外花鍵或齒輪齒114區(qū)域之間限定了肩部112。輸出離合器殼120包括較小直徑的內(nèi)部或內(nèi)花鍵122區(qū)域，其與輸出軸100上的外花鍵114互補并嚙合。因此，輸出離合器殼120隨著輸出軸100旋轉。卡環(huán)124將輸出離合器殼120保持在輸出軸100上與肩部112相鄰的適當軸向位置上并且使其與外花鍵114嚙合。
電磁離合器組件70還包括多個盤摩擦離合器組組件130。摩擦離合器組組件130包括第一多個較大直徑摩擦離合器板或盤132，其具有多個外部或外花鍵134，這些花鍵與輸出離合器殼120內(nèi)表面上的內(nèi)部或內(nèi)花鍵136互補并且嚙合。因此，第一多個離合器板或盤132隨著輸出離合器殼120和輸出軸100旋轉。與第一多個離合器盤132交錯的是第二多個較小直徑的摩擦離合器板或盤142。第二多個較小直徑摩擦離合器板或盤142包括內(nèi)部或內(nèi)花鍵144，這些花鍵與輸入軸74上的外花鍵96互補并嚙合。因此，第二多個離合器板或盤142隨著輸入軸74旋轉?？梢岳斫猓Σ岭x合器板或盤132和142的恰當相鄰表面包括離合器紙或摩擦材料146，當壓縮它們時在離合器板或盤132和142之間提供了適當?shù)哪Σ吝B接。
第一滾動止推軸承組件152置于輸出離合器殼120與殼體72之間，第二滾動止推軸承組件154置于摩擦離合器組130與球斜面操作器組件160的相對端之間。
現(xiàn)在參考圖2、3和4，球斜面操作器組件160包括第一可轉動部件162，其包括多個，優(yōu)選三個限定了深凹端168A和淺凹端168B的單向傾斜的凹槽164。第一可轉動部件162還包括多個弓形槽170。與第一可轉動部件162相鄰的是第二不可轉動、可軸向移動部件172。第二可軸向移動部件172包括類似的多個，同樣優(yōu)選是三個同樣具有深凹端178A和淺凹端178B的單向傾斜的凹槽174。在離合器組件70的松弛位置中，分別使第一和第二部件162、172的深凹端168A、178A彼此相鄰，并容納負載轉移部件，例如球軸承176。傾斜的凹槽164、174的凹端168A、168B、178A和178B確保保持住球軸承176。
第二可軸向移動部件172包括多個通孔或小孔178，用來容納同樣多個通過第一部件162的弓形槽170延伸的定位銷180。沿定位銷180超過第二部件172延伸的部分圍繞定位銷放置的是壓縮彈簧182，該壓縮彈簧182提供偏置力或回復力，從而如圖2中所示促使第二部件172向左，以釋放摩擦離合器組組件130的壓縮。將定位銷的端部容納并保持在固定圓框架184和186中。由此，定位銷180是固定的，并且禁止第二可移動部件172的轉動，但允許其軸向平移。
可以理解，可用其他類似的機械結構部件替換凹槽164和174，以及負載轉移部件176，其可使第二可移動部件172響應于其間的相對轉動而軸向位移。例如，可以利用設置在互補配置的錐形螺旋中錐形滾輪，或具有多個相對的互補傾斜面的凸輪盤。
凹槽164和174以及負載轉移部件176的重要設計考慮是它們的幾何形狀，而球斜面操作器組件160的整體設計和間隙確保了離合器組件70不是自嚙合。電磁離合器組件70必須不是自嚙合，而是必須可直接、按比例地響應由控制器和微處理器50所提供的信號來調(diào)節(jié)摩擦離合器組組件130的箝位。
現(xiàn)在參考圖2和4，第一部件162的外邊緣包括外部或外花鍵或齒輪齒192，其與環(huán)形驅(qū)動環(huán)或軸環(huán)196上的內(nèi)部或內(nèi)花鍵或齒輪齒194互補并嚙合。環(huán)形驅(qū)動環(huán)或軸環(huán)196包括外齒輪齒198，其與蝸輪200嚙合并由其驅(qū)動。將蝸輪200固定在驅(qū)動軸202上，利用雙向電動馬達204對驅(qū)動軸202進行驅(qū)動，而馬達又利用多個螺紋緊固件206固定在殼體72上。該雙向電動馬達受到微處理器50的輸出驅(qū)動。
在工作中，當雙向電動馬達204的驅(qū)動軸202旋轉時，典型的是當微處理器50發(fā)出命令時，該齒圈196以顯著降低的速度圍繞其軸旋轉。當它旋轉時，其旋轉第一可旋轉部件162，從而使球軸承176到達斜面164和174，并且將第二部件172向摩擦離合器組組件130平移。第二部件172的平移和摩擦離合器組組件130的壓縮將力矩從輸入軸74轉移到輸出軸100?？梢岳斫?，因為蝸輪200和齒圈196的齒198的防止反向驅(qū)動特性，電動馬達204運動的停止將導致始終維持摩擦離合器組130的壓縮和維持力矩的大小。
當微處理器50或其它控制器命令馬達204以相反方向旋轉時，齒圈96和第一部件162同樣在使摩擦離合器組組件130上的壓力釋放的方向上旋轉，壓縮彈簧182輔助了這種壓力釋放，該彈簧促使第二部件172向左邊，到圖2和3所示的松弛位置。
前述的說明書是本發(fā)明人設計的用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。然而明顯的是包含變型和變化的設備對于電磁球斜面離合器領域的技術人員來講是顯而易見的。因為前述的說明書旨在使相關領域技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，所以不應將其理解為限制，應將其理解為包括前述的各種變型，且僅僅受到所附權利要求書精神和范圍的限制。
權利要求
1.一種用于副車輛動力傳動系統(tǒng)的電致動的離合器，其包括以下組合適于由傳動裝置驅(qū)動的輸入部件；適于驅(qū)動差速器的輸出部件；摩擦離合器組，其具有連接用于與所述輸入部件旋轉的第一多個離合器盤，以及與所述第一多個所述離合器盤交錯并且連接用于與所述輸出部件旋轉的第二多個離合器盤；鄰近所述摩擦離合器組設置的球斜面致動器，其具有限定第一多個傾斜的凹槽的第一部件、限定面對所述第一多個傾斜的凹槽的第二多個傾斜的凹槽的第二部件，以及共同設置在所述多個傾斜的凹槽中的多個負載轉移部件；以及用于使所述部件之一相對于所述部件中的另一個旋轉的電致動器。
2.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，其中所述差速器是后差速器。
3.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，進一步包括在所述電致動器與所述部件中的所述一個之間的蝸輪驅(qū)動器。
4.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，其中所述電致動器是雙向電動馬達。
5.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，進一步包括至少一個通過所述部件中的所述一個中的槽和所述部件中的所述另一個中的孔延伸的固定部件。
6.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，其中所述負載轉移部件是球軸承。
7.根據(jù)權利要求1所述的電致動離合器，其中所述輸出部件包括多個花鍵。
8.一種電致動離合器組件，其包括以下組合輸入部件，輸出部件，摩擦離合器組，其具有設置用于與所述輸入部件旋轉的第一多個離合器盤，以及與所述第一多個離合器盤交錯并且設置用于與所述輸出部件旋轉的第二多個離合器盤，球斜面操作器，其具有限定多個傾斜的凹槽的第一部件、鄰近所述第一部件并且限定同樣多個傾斜的凹槽的第二部件，以及設置在所述傾斜的凹槽中的同樣多個負載轉移部件，以及具有旋轉雙向輸出的電操作器，其適于使所述第一部件雙向旋轉，由此所述輸出的雙向旋轉使所述第一部件旋轉并且致動和退動所述摩擦離合器組。
9.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，其中所述負載轉移部件是球。
10.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，其中所述第一部件是可旋轉的并且所述第二部件是可軸向平移的。
11.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，其中所述電操作器是雙向電動馬達。
12.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，進一步包括所述電操作器的所述輸出上的蝸輪以及與所述蝸輪互補且適于驅(qū)動所述第一部件的齒輪。
13.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，進一步包括至少一個設置在所述第一部件中的弓形槽以及延伸通過所述槽的固定銷。
14.根據(jù)權利要求13所述的電致動離合器組件，進一步包括至少一個在所述第二部件中的通道，用于容納所述固定銷。
15.根據(jù)權利要求8所述的電致動離合器組件，進一步包括至少一個圍繞所述固定銷設置，并且提供用于退動所述摩擦離合器組的力的壓縮彈簧。
16.一種電動離合器組件，其包括以下組合輸入軸，輸出軸，摩擦離合器組，其具有第一多個連接到所述輸入軸的離合器盤，以及第二多個與所述第一多個離合器盤交錯并且連接到所述輸出軸的離合器盤，球斜面操作器，其具有限定多個傾斜的凹槽的第一盤、鄰近所述第一盤并且限定同樣多個傾斜的凹槽的第二盤，以及設置在所述傾斜的凹槽中的同樣多個負載轉移部件，以及具有旋轉、雙向輸出的電操作器，用于使所述第一盤雙向旋轉。
17.根據(jù)權利要求16所述的電致動離合器組件，其中所述負載轉移部件是球。
18.根據(jù)權利要求16所述的電致動離合器組件，其中所述第一盤是可旋轉的，所述第二盤是可軸向平移的。
19.根據(jù)權利要求16所述的電致動離合器組件，其中所述電操作器是雙向電動馬達。
20.根據(jù)權利要求16所述的電致動離合器組件，進一步包括在所述電操作器的所述輸出上的蝸輪以及與所述蝸輪互補且適于驅(qū)動所述第一盤的齒輪。
全文摘要
一種特別適用于機動車動力傳動系統(tǒng)的電磁離合器，其包括由球斜面操作器作用(壓縮)的多個盤摩擦離合器組。球斜面操作器包括兩個相鄰的盤，該盤具有相對的弓形傾斜的凹槽對，其容納負載轉移部件，例如球或滾柱軸承。通過來自雙向電動馬達的蝸輪驅(qū)動實現(xiàn)了盤的相對旋轉。這種相對旋轉使盤分離以及摩擦離合器組壓縮，從而將力矩從輸入轉移到電磁離合器的輸出。
文檔編號F16H25/08GK1690464SQ200510067208
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權日2004年4月19日
發(fā)明者W·R·小凱利 申請人:博格華納公司