專利名稱：機(jī)電式離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種機(jī)電式離合器。更具體地但非排他性地，本發(fā)明涉及一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中(例如車輛的機(jī)動(dòng)后擋板或掀背式車門中)使用的機(jī)電式滾珠離合器。
背景技術(shù)：
動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)例如在電池故障的情況下需要提供一種手動(dòng)備用模式。這樣的手動(dòng)備用模式應(yīng)該具有與標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)系統(tǒng)相類似的作用。在手動(dòng)備用模式操作期間以及在使用者希望手動(dòng)操作系統(tǒng)的情況下，都需要斷開驅(qū)動(dòng)單元。使驅(qū)動(dòng)單元斷開的一種方式是在機(jī)械元件之間，優(yōu)選是在電動(dòng)機(jī)和減速單元之間提供一個(gè)電磁離合器，其中所述減速單元的使用是為了受益于由離合器傳遞的較低轉(zhuǎn)矩。
在現(xiàn)有系統(tǒng)中，接合聯(lián)動(dòng)是通過利用由電磁線圈產(chǎn)生的磁力將兩個(gè)金屬盤夾緊在一起來實(shí)現(xiàn)的。所傳遞的轉(zhuǎn)矩取決于線圈牽引力和離合器直徑；即，要求的轉(zhuǎn)矩越大，那么所需的離合器就越大。因此，為了獲得一個(gè)傳遞大轉(zhuǎn)矩的離合器，必須增加離合器的封裝和重量，而這并不易實(shí)現(xiàn)且費(fèi)用高昂。為了減少對(duì)電磁線圈的動(dòng)力需求，可在離合器中增加一個(gè)永磁體與電磁體共同工作。該磁體的永磁場(chǎng)因而將在系統(tǒng)中形成永久性阻力。當(dāng)這種系統(tǒng)用于例如后擋板中時(shí)，這種阻力可被用來使該后擋板保持在一中間位置中，而不需要讓電源保持打開向線圈供電。然而，如果發(fā)生電源故障，那么這種由永磁體產(chǎn)生的阻力則非常不便于用戶手動(dòng)操作后擋板，因?yàn)樽枇Φ拇嬖谝馕吨茈y打開和閉合后擋板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計(jì)就是為了解決上述問題。
因此，本發(fā)明提供了一種離合器，其包括一輸入小齒輪和一輸出小齒輪，所述輸出小齒輪與一可轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定構(gòu)件關(guān)聯(lián)，所述鎖定構(gòu)件具有一相對(duì)于所述鎖定構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的表面，所述表面與一嚙合構(gòu)件協(xié)同工作，而所述鎖定構(gòu)件在第一位置和第二位置之間是可活動(dòng)的，在所述第一位置中所述表面形成一凹進(jìn)部分以接收所述嚙合構(gòu)件，在所述第二位置中所述表面形成一突出部分以迫使所述嚙合構(gòu)件與所述輸入小齒輪鄰接，以致在所述輸入小齒輪和所述輸出小齒輪之間建立可驅(qū)動(dòng)的連接。所述傾斜表面允許對(duì)作用于所述嚙合構(gòu)件的力進(jìn)行放大，從而使得可在一個(gè)小離合器封裝內(nèi)傳遞較高的轉(zhuǎn)矩。
隨著所述鎖定構(gòu)件從所述第一位置滑動(dòng)到所述第二位置，所述鎖定構(gòu)件為所述嚙合構(gòu)件提供的凹進(jìn)部分將以一種平滑運(yùn)動(dòng)的方式演變成一個(gè)突出部分。這可以通過將鎖定構(gòu)件成形為倒截錐形(frustro-conical)或大致的錐形、其側(cè)面朝遠(yuǎn)離所述輸出小齒輪的最遠(yuǎn)端逐漸向內(nèi)變細(xì)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述輸入小齒輪包括一接收所述嚙合構(gòu)件的槽口，以致當(dāng)所述鎖定構(gòu)件移入所述第二位置中，推動(dòng)所述嚙合構(gòu)件與所述輸入小齒輪嚙合時(shí)，所述嚙合構(gòu)件與所述槽口嚙合。這些槽口允許所述離合器在一種小得多的封裝內(nèi)傳遞較高的轉(zhuǎn)矩。
所述鎖定構(gòu)件和嚙合構(gòu)件理想地應(yīng)該是鐵磁性的。所述鎖定構(gòu)件優(yōu)選應(yīng)該是通過改變磁場(chǎng)而被驅(qū)使在所述第一位置和所述第二位置之間運(yùn)動(dòng)。所述磁場(chǎng)可由一電磁線圈提供。所述嚙合構(gòu)件可以是一滾珠或一滾軸。
優(yōu)選地，所述鎖定構(gòu)件由一彈簧偏壓于所述第一位置中，所述彈簧隨著所述鎖定構(gòu)件從所述第一位置運(yùn)動(dòng)到所述第二位置而被壓縮。
優(yōu)選地，所述離合器進(jìn)一步包括一永磁體，所述永磁體幫助將所述鎖定構(gòu)件保持在所述第二位置中。在所述第二位置(其也被稱為閉合位置)中，在所述鎖定構(gòu)件和所述磁體之間僅存在一個(gè)小空氣間隙，以致所述磁體用一相對(duì)大的力牽引或偏壓所述鎖定構(gòu)件到所述第二位置中。這允許傳遞高轉(zhuǎn)矩。在第一位置(其也被稱為打開位置)中，所述磁體具有的強(qiáng)度并不足以提供一個(gè)能抵抗彈簧力拉動(dòng)所述鎖定構(gòu)件的力。這是由于所述鎖定構(gòu)件和所述磁體之間的大空氣間隙造成的。然而，所述磁體具有的強(qiáng)度并不足以在所述鎖定構(gòu)件處于所述第一位置時(shí)，保持所述嚙合構(gòu)件與所述鎖定構(gòu)件接觸，由此遠(yuǎn)離所述輸入小齒輪。因而，增加永磁體和彈簧在所述打開和閉合位置為所述離合器提供了兩個(gè)穩(wěn)定位置。更進(jìn)一步地，如果所述離合器的輸出被操縱來使該機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)，那么它將抵抗因永磁力造成的一定量的轉(zhuǎn)矩，由于所述鎖定構(gòu)件被連接到所述輸出，使得由這兩個(gè)嚙合構(gòu)件向所述鎖定構(gòu)件施加的載荷和所述彈簧壓縮載荷將克服所述磁體的力，而所述鎖定構(gòu)件將返回所述第一、打開位置。為了再次閉合所述離合器，需要讓電流以一定方向流過所述電磁線圈，當(dāng)所述電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到所述永磁體的磁場(chǎng)時(shí)，所形成的力足以將所述彈簧壓縮成使得所述鎖定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)到所述第二位置，并迫使所述嚙合構(gòu)件與所述輸入小齒輪鄰接。
為了電動(dòng)地打開所述離合器，讓電流以相反方向流過所述線圈。然后所述線圈產(chǎn)生排斥力，其削弱或抵消了永磁體的力，所述彈簧將所述鎖定構(gòu)件推回所述第一位置。
所述離合器被有優(yōu)勢(shì)地用于使艙門(aperture)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，所述艙門例如后擋板、行李箱蓋、掀背式車門或滑動(dòng)門。當(dāng)所述機(jī)構(gòu)處于正常自動(dòng)模式時(shí)，其由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)由所述離合器傳遞。當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，例如在電源發(fā)生了故障或者用戶想要使所述艙門保持在某一中間位置中時(shí)，可停用所述電磁線圈。所述永磁體將在所述離合器中產(chǎn)生足夠的力，以使所述艙門保持在電流停止輸送時(shí)其所處的位置。在這一位置，所述艙門能被電動(dòng)地或手動(dòng)地移動(dòng)。如果它是被手動(dòng)地移動(dòng)，那么可在所述系統(tǒng)中提供一個(gè)傳感器，其將信息告知手動(dòng)運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，該運(yùn)動(dòng)一停止，所述控制系統(tǒng)就再次啟動(dòng)所述電磁線圈，以使所述鎖定構(gòu)件返回所述第二位置，從而閉合所述離合器。因此，如果發(fā)生了電池故障，即使是在所述離合器嚙合時(shí)的自動(dòng)操縱過程的中途發(fā)生電池故障，手動(dòng)操縱將自動(dòng)脫開所述系統(tǒng)，從而允許在所述離合器上無阻力的情況下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。


根據(jù)下文對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的描述以及所附附圖，將會(huì)看到本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和特性，在附圖中圖1a)是根據(jù)本發(fā)明的、處于打開位置的離合器的一個(gè)橫截面的左側(cè)視圖。
圖1b)是根據(jù)本發(fā)明的、處于閉合位置的離合器的一個(gè)橫截面的右側(cè)視圖。
圖2a)是根據(jù)本發(fā)明的、處于打開位置的離合器的頂左視圖(Top leftview)。
圖2b)是根據(jù)本發(fā)明的、處于閉合位置的離合器的頂右視圖(Top rightview)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考圖1a)、1b)和圖2a)、2b)，離合器10具有一輸入小齒輪11和一輸出小齒輪12，所述輸入小齒輪被連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)，例如電動(dòng)機(jī)，該驅(qū)動(dòng)裝置能令輸入小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述輸出小齒輪被連接到一個(gè)例如用以使后擋板運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。輸出小齒輪12可繞中心旋轉(zhuǎn)軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)，且被布置成可在中心軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入小齒輪11提供有槽口19。
與輸出小齒輪12關(guān)聯(lián)的是一個(gè)具有傾斜表面的倒截錐形的鎖定構(gòu)件14。所述鎖定構(gòu)件也可繞所述中心旋轉(zhuǎn)軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)，且被布置成可在所述中心軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，以致能夠與輸出小齒輪12同步轉(zhuǎn)動(dòng)。鎖定構(gòu)件14的傾斜表面朝鎖定構(gòu)件14離輸出小齒輪12最遠(yuǎn)的末端向內(nèi)逐漸變細(xì)。在輸入小齒輪11具有槽口19的內(nèi)表面和鎖定構(gòu)件14的錐形表面之間，布置有多個(gè)嚙合構(gòu)件13。這里，所述嚙合構(gòu)件被制成滾珠。為了容納這些滾珠，輸出小齒輪12具有類似叉形的結(jié)構(gòu)或孔，以致在輸出小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)這些滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)。
鎖定構(gòu)件14在第一位置和第二位置之間、沿相對(duì)于軸線A的軸向方向、在軸上是可移位的，其中所述第一位置示于圖1a)且被稱為打開位置，所述第二位置示于圖1b)中且被稱為閉合位置。
在所述第一位置中，滾珠13與具有小直徑的傾斜表面的一個(gè)部分接觸。這一部分的作用就像一個(gè)凹進(jìn)部分，其允許這些滾珠占據(jù)一個(gè)靠近軸線A并且與輸入小齒輪11的內(nèi)表面隔開的位置。在所述第二位置中，滾珠13與具有大直徑的傾斜表面的一個(gè)部分接觸。這一部分的作用就像一個(gè)突出部分，其迫使所述滾珠徑向向外地抵靠著輸入小齒輪11的內(nèi)表面。
彈簧16被設(shè)置在鎖定構(gòu)件14的下面，以便將所述鎖定構(gòu)件偏壓至所述第一位置。進(jìn)一步地，鄰近彈簧16提供有一個(gè)電磁線圈15，并在彈簧16和線圈15的下面布置一個(gè)永磁體17。由于嚙合構(gòu)件13和鎖定構(gòu)件14都是由鐵磁性材料制成的，因此當(dāng)鎖定構(gòu)件14處于所述第一、打開位置時(shí)，滾珠13被保持為與輸出小齒輪12的槽口19隔開但與傾斜表面接觸。
當(dāng)該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)空閑時(shí)，離合器10處于打開位置，如圖1a)和1b)所示。鎖定構(gòu)件14被彈簧16偏壓，使其處于一個(gè)升高位置。這使得嚙合構(gòu)件13鄰接鎖定構(gòu)件14，從而朝著傾斜表面頂點(diǎn)與鎖定構(gòu)件14的下部接觸。穿過殼體、嚙合構(gòu)件以及鎖定構(gòu)件的磁回路確保嚙合構(gòu)件與鎖定構(gòu)件14的下部保持接觸。可以看出，鎖定構(gòu)件14的表面的下部提供了一個(gè)讓嚙合構(gòu)件13裝入其中的凹進(jìn)部分。
因此，當(dāng)鎖定構(gòu)件14處于升高位置時(shí)，將嚙合構(gòu)件13保持為遠(yuǎn)離輸入小齒輪11并且不與輸入小齒輪11接觸，因而輸入小齒輪11能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)需要操作該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使離合器10閉合時(shí)，如圖1b)和圖2b)所示，要向線圈15施加電流。因而，線圈15產(chǎn)生的電磁場(chǎng)作用于鎖定構(gòu)件14上，鎖定構(gòu)件14沿平行于離合器10中心旋轉(zhuǎn)軸線A的方向向下滑動(dòng)，由此來壓縮彈簧16。在鎖定構(gòu)件14向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，它抵靠著嚙合構(gòu)件13滑動(dòng)，向外推動(dòng)它們。鎖定構(gòu)件14因而朝輸入小齒輪11向嚙合構(gòu)件13施加力，因?yàn)殒i定構(gòu)件14的表面朝鎖定構(gòu)件14的頂部向外傾斜從而形成了一個(gè)楔形。因此，鎖定構(gòu)件14的表面從形成一個(gè)凹進(jìn)部分變?yōu)樾纬梢粋€(gè)突出部分。在彈簧16的最大壓縮處，鎖定構(gòu)件14處于其相對(duì)于軸線A的最低點(diǎn)以及相對(duì)于嚙合構(gòu)件13的最大突出點(diǎn)。在該點(diǎn)，鎖定構(gòu)件14的表面迫使嚙合構(gòu)件13與輸入小齒輪11接觸，然后進(jìn)入那些提供于所述輸入小齒輪圓周上的槽口19中。
因此，在輸入小齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于滾珠13被嚙合到槽口19中，從而滾珠13被帶動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。由于滾珠13容納在輸出小齒輪12的孔或類似叉形的結(jié)構(gòu)中，而且所述鎖定構(gòu)件防止這些滾珠從所述輸入小齒輪的槽口中脫出，因而滾珠的轉(zhuǎn)動(dòng)被傳遞到所述輸出小齒輪。最后，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)被驅(qū)動(dòng)。
提供于輸入小齒輪11中的槽口19使所述離合器在小得多的封裝內(nèi)具有較高的傳遞轉(zhuǎn)矩。從輸入小齒輪11傳遞到輸出小齒輪12的轉(zhuǎn)矩取決于線圈15產(chǎn)生的磁場(chǎng)；也就是說，取決于線圈牽引力、鎖定構(gòu)件14表面的傾斜角以及嚙合構(gòu)件13的直徑。
提供永磁體17，以減少線圈15所需的尺寸，并在斷電時(shí)以及施加到所述離合器的力小于由趨于脫開離合的轉(zhuǎn)矩加上彈簧力構(gòu)成的限值時(shí)保持住接合聯(lián)動(dòng)位置。當(dāng)離合器10閉合時(shí)，由磁體17提供的力利用一個(gè)因小空氣間隙18b(約0.2mm)而大于彈簧16壓縮力的力來拉動(dòng)鎖定構(gòu)件14，這使該磁場(chǎng)可穿過鎖定機(jī)構(gòu)14。當(dāng)離合器10打開時(shí)，磁體17的強(qiáng)度并不足以產(chǎn)生足夠大的力來抵抗彈簧16的力，向下拉動(dòng)鎖定構(gòu)件14。然而，來自磁體17的場(chǎng)的強(qiáng)度足以穿過嚙合構(gòu)件13，以保持它們遠(yuǎn)離輸入小齒輪11。
如果線圈15的電源被切斷，或者如果需要手動(dòng)操作該機(jī)構(gòu)，那么連接到輸出小齒輪12的機(jī)構(gòu)能被手動(dòng)操縱。這在電動(dòng)機(jī)和齒輪使輸入小齒輪11制動(dòng)的同時(shí)，在輸出小齒輪12上施加了一定的轉(zhuǎn)矩。輸出小齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)將滾珠13偏壓出槽口，結(jié)果形成徑向方向的作用于鎖定構(gòu)件14的傾斜表面上的力。由于傾斜表面的傾斜，該徑向作用力提供了一個(gè)軸向分量，其可使鎖定構(gòu)件14克服永磁體17的保持力。這導(dǎo)致鎖定構(gòu)件向上滑動(dòng)至升高位置，嚙合構(gòu)件13遠(yuǎn)離輸入小齒輪11運(yùn)動(dòng)，離合器10打開，以致該機(jī)構(gòu)不再被連接到所述驅(qū)動(dòng)裝置。通過讓電流以導(dǎo)致離合器10閉合的相反方向流過線圈15，也可使離合器10被電動(dòng)地打開。這削弱或抵消了永磁體17的力，因而彈簧16能夠?qū)㈡i定構(gòu)件14推動(dòng)至升高位置，以致嚙合構(gòu)件13不再與輸入小齒輪11接觸。
盡管上文已參考具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不被限制于這些實(shí)施方式，毫無疑問，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)想到替代性實(shí)施方式，但這些替代性實(shí)施方式仍落入本發(fā)明如權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離合器，包括一輸入小齒輪；和一輸出小齒輪，所述輸出小齒輪與一可轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定構(gòu)件關(guān)聯(lián)，所述鎖定構(gòu)件具有一相對(duì)于所述鎖定構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的表面，所述表面與一嚙合構(gòu)件協(xié)同工作，而所述鎖定構(gòu)件在第一位置和第二位置之間是可活動(dòng)的，在所述第一位置中所述表面形成一凹進(jìn)部分以接收所述嚙合構(gòu)件，在所述第二位置中所述表面形成一突出部分以迫使所述嚙合構(gòu)件與所述輸入小齒輪鄰接，以致在所述輸入小齒輪和所述輸出小齒輪之間建立可驅(qū)動(dòng)的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器，其中所述鎖定構(gòu)件是通過改變磁場(chǎng)而被驅(qū)使在所述第一位置和所述第二位置之間運(yùn)動(dòng)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離合器，其中所述磁場(chǎng)由一電磁線圈提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述嚙合構(gòu)件是滾珠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述嚙合構(gòu)件是滾軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述輸入小齒輪包括一槽口，所述槽口被配置成當(dāng)所述鎖定構(gòu)件處于所述第二位置時(shí)接收所述嚙合構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述嚙合構(gòu)件和所述鎖定構(gòu)件是鐵磁性的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離合器，進(jìn)一步包括一永磁體，所述永磁體用于施加磁場(chǎng)以在所述鎖定構(gòu)件處于所述第一位置時(shí)將所述嚙合構(gòu)件與所述輸入小齒輪隔開，而在所述鎖定構(gòu)件處于所述第二位置時(shí)將所述鎖定構(gòu)件保持在所述第二位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述鎖定構(gòu)件由一彈簧偏壓于所述第一位置中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的離合器，其中所述鎖定構(gòu)件為倒截錐形。
全文摘要
一種離合器(10)包括一輸入小齒輪(11)和一輸出小齒輪(12)，所述輸出小齒輪(12)與一可轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定構(gòu)件(14)關(guān)聯(lián)，所述鎖定構(gòu)件(14)具有一相對(duì)于所述鎖定構(gòu)件(14)的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的表面，所述表面與一嚙合構(gòu)件(13)協(xié)同工作，而所述鎖定構(gòu)件(14)在第一位置和第二位置之間是可活動(dòng)的，在所述第一位置中所述表面形成一凹進(jìn)部分以接收所述嚙合構(gòu)件，在所述第二位置中所述表面形成一突出部分以迫使所述嚙合構(gòu)件(13)與所述輸入小齒輪(11)鄰接，以致在所述輸入小齒輪(11)和所述輸出小齒輪(12)之間建立可驅(qū)動(dòng)的連接。
文檔編號(hào)F16D27/14GK101074706SQ20071010306
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者多米尼克·貝諾伊特, 弗蘭克·里瓦雷特, 蒂埃里·佩布雷 申請(qǐng)人:法國阿文美馳輕型車系統(tǒng)有限公司