專利名稱：帶有滾珠-坡道加載摩擦盤的傳動系緩速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機動車的傳動系緩速器。尤其是涉及采用一滾珠-坡道致動器對離合器組件進行加載的機動車傳動系緩速器。
業(yè)已認識到，在操作重載卡車時需提高其制動性能，并且提高車輪制動器摩擦襯片的安全性與壽命。當一大型滿載半掛車(重約80000磅)以公路行駛速度在60％的坡路上下行1或2英里時，通常需要除卡車本身的制動器之外的某些其它形式的制動，以免失去控制。雖然基本制動器可產生足夠的扭矩使車輪開始減速，隨之其吸收能量效能迅速增大，并且因受熱而引起效能衰退。
過去，在車輛傳動系中采用了線圈型電磁緩速器和液力緩速器來增強發(fā)動機與車輪的直接制動。已采用各種形式的連接裝置將緩速器與傳動系可轉動地相連。制動能量變換器通稱為“緩速器”。一些緩速器按照帶有內裝冷卻用的水/油冷卻裝置的液力渦輪原理操作。然而，通常，由車輛本身的冷卻系統(tǒng)來耗散制動能量。這嚴重限制了緩速器的性能，使其安裝復雜化，并且使這些系統(tǒng)比其它可替換形式更加昂貴。還知道在電磁渦流制動器的技術中，由于所需的扇形葉輪總是要消耗能量，必然會遇到難以應付的設計問題。最后，還有液力變矩器，其設置在車輛內動力換檔齒輪箱之前，并被改作采用相對較復雜技術的上述類型的緩速器。
另一形式的緩沖器使用離合器組件加載，其中離合器組件是采用機械、液力或氣力致動器直接提供夾緊力。業(yè)已證實對離合器組件加載的這些方法很龐雜，從而導致裝配和/或可靠性方面的問題。而且，需要有復雜的控制系統(tǒng)來正確地調節(jié)夾緊力。
本發(fā)明通過帶有離合器組件的一緩速器提供對車輛傳動系轉動的制動以及隨之而來的使轉動變慢，其中離合器組件包括由一滾珠-坡道致動器夾緊在一起的若干離合器摩擦盤。滾珠-坡道致動器的起作用程度，以及由此而來的離合器組件的起作用程度由一線圈控制，該線圈以電磁力的方式將一電樞拉入線圈內以與線圈殼體摩擦接觸，由此提供一制動力矩給滾珠-坡道致動器的控制環(huán)。當向控制環(huán)施加這樣一制動力時，該制動力產生一施加于離合器組件上的夾緊力，這時滾珠-坡道致動器沿其軸向伸展，由此使車輛傳動系的轉速降低，以協(xié)助基本制動系統(tǒng)使車輛減速。
有關滾珠-坡道致動器的詳細說明可參見美國專利2,091,270；2,605,877，2,649,941；3,000,479；和5,372,106，上述專利公開的內容在此引為參考。滾珠-坡道致動器的響應時間非?？?，并且致動器具有能產生相對作用于控制環(huán)上的制動力很高的軸向力的獨特性能，通常這一比例為50∶1。離合器組件由若干固定于殼體上的離合器固定摩擦盤和相同數目的離合器轉動摩擦盤組成，其中離合器轉動摩擦盤安裝成可隨車輛傳動系的一輸出軸旋轉，例如隨一變速器的輸出軸旋轉，它與其它裝置配合向旋轉的變速器輸出軸施加一摩擦旋轉減速力矩，以協(xié)助基本制動系統(tǒng)進一步減低車速。
本發(fā)明利用一滾珠-坡道致動器向若干穩(wěn)定轉動摩擦盤施加夾緊力，由此向轉動的傳動系軸提供一減速制動力，通常是向車輛變速箱的輸出軸提供。所述摩擦盤浸沒在油浴中，此處的油通過采用一例如回轉泵之類的泵進行冷卻，由此冷卻油液散耗掉由滾珠-坡道致動器加載的摩擦所產生的摩擦能量，并吸收來自傳動系變速器輸出軸的轉動能量。所述回轉泵將滾珠-坡道致動器和離合器組件的流體輸送給一熱交換器，由此將油液的摩擦熱能散耗到大氣中。
本發(fā)明一方面提供一種改進的車輛傳動系緩速器。
本發(fā)明另一方面提供了采用一滾珠坡道致動器對離合器組件加載的一改進的車輛傳動系緩速器。
本發(fā)明再一方面提供了采用一滾珠坡道致動器對離合器組件加載的一改進的車輛傳動系緩速器，其中采用一電磁線圈向一控制環(huán)施加緩速制動力。
本發(fā)明第四方面是提供一種采用滾珠坡道致動器對離合器組件加載的車輛傳動系緩速器，以降低車輛傳動系的速度，其中采用一回轉泵來使油浴循環(huán)。
本發(fā)明第五方面是改善采用滾珠坡道致動器對離合器組件加載的車輛傳動系緩速器，其中離合器組件的一側被停轉，另一側連于車輛傳動系。
本發(fā)明的第六方面是提供一種采用滾珠坡道致動器對離合器組件加載的車輛傳動系緩速器，其中離合器組件的一側被停轉，另一側驅動一吸能裝置。


圖1為本發(fā)明的車輛傳動系緩速器的剖視圖；圖2為本發(fā)明的滾珠坡道致動器沿圖1II-II方向的剖視圖；而圖3為本發(fā)明的滾珠坡道致動器的局部頂視圖。
為便于理解本發(fā)明的原理，可參見附圖所述的實施例，并且采用專門的術語進行描述。然而應當理解，本發(fā)明范圍的確定應包括對于本領域普通技術人員來說顯而易見的對所述裝置的替換與進一步改進，以及本發(fā)明原理的進一步應用。
在本說明書中，僅為方便但不應限定于此而在下列描述中使用某些術語。例如，術語“向前”、“向后”是指安裝在傳動系變速器的軸部上的緩速器的前、后方向。術語“向右”和“向左”是指圖中的方向。術語“向里”和“向外”分別是指朝向和背離本發(fā)明的緩速器之幾何中心的方向。術語“向上”和“向下”是指圖中的方向。上面所有術語包括其一般的派生語及其等同語。
現參照圖1，其示出了本發(fā)明的緩速器總成2的剖視圖，該緩速器總成安裝在車輛傳動系的變速器殼4的后部。所示本發(fā)明的緩速器總成2連接于帶有一旋轉輸出軸5的變速器殼4之后，此處需向該旋轉輸出軸5施加一減速制動力，以在適當的時候減慢車速。旋轉輸出軸5通過叉形輸出件6而與車輛傳動系的其余部分相連，其中叉形輸出件6通常與向后延伸入差速器(未示出)的一驅動軸不可轉動地相連。
本發(fā)明的滾珠坡道致動器7機械地與變速器殼4及旋轉輸出軸5相連，從而滾珠坡道致動器7的啟動會導致從固定的變速器殼4通過若干摩擦盤10到輸出軸5的摩擦接合，其中諸摩擦盤構成離合器組件8。離合器組件8由交替變化的固定摩擦盤10和驅動摩擦盤11組成，當其壓合在一起時可使固定摩迭盤10與驅動摩擦盤11摩擦接合，根據由滾珠坡道致動器7施加的夾緊力而允許兩種摩擦盤間具有一定程度的滑轉。
固定摩擦盤10與驅動摩擦盤11都為圓形形狀并且?guī)в袕较蛳騼妊由斓幕ú?，以分別與內殼12及傳動環(huán)16嚙合。在啟動盤14上粘結有一摩擦表面15，以與固定摩擦盤10之一摩擦嚙合。啟動盤14由花鍵23相連接，以使其不可轉動地與傳動環(huán)16嚙合，而傳動環(huán)16則由花鍵17不可轉動地連于輸出軸5。
在啟動盤14的相對于帶有摩擦表面15的另一面上至少形成有三個坡道槽18。相同數目的滾動件19與各坡道槽18嚙合，其中坡道槽18的深度沿其長度而變化。滾動件19同樣地與形成在一控制盤21上的相配的坡道槽20嚙合。坡道槽18與20是如此地構成和定位的，即啟動盤14與控制盤21間的相對轉動會導致啟動盤14與控制盤21間的相對軸向位移，由此產生一軸向力。將控制盤21支承在與帶有坡道槽20的面相對的面上的是一止推軸承22，它將控制盤21軸向定位于相對內殼12固定的一軸向位置，同時允許控制盤21旋轉。因此，當啟動滾珠坡道致動器7并軸向延展以向離合器組件8施加一夾緊力時，止推軸承22能承受由此產生的軸向力。
彈性盤24由控制盤21處向里延伸并連于其上，該彈性盤24可軸向撓曲以給嚙合盤26提供軸向位移。嚙合盤26與線圈28相鄰，當需要啟動滾珠坡道致動器7時，可通過控制裝置30使線圈28通電。當線圈28通電后，在線圈殼體31內就形成一電磁場，通過電磁力吸引嚙合盤26，由此在假定輸出軸5旋轉的情況下，在控制盤21上產生一減速制動力矩。這就導致通過花鍵17使傳動環(huán)16轉動、通過花鍵23使啟動盤14轉動、通過坡道槽20使?jié)L動件19轉動、而通過坡道槽20和滾動件19使控制盤21轉動。產生于控制盤21上的減速制動力矩可在控制盤21與啟動盤14之間引起一定的相對轉動，從而使?jié)L動件19滾上坡道槽18與20，由此使啟動盤14軸向右移，從而在離合器組件8上施加一夾緊力。作用于離合器組件8上的夾緊力使內殼12摩擦地連于傳動環(huán)16，而傳動環(huán)16則由花鍵17不可轉動地與輸出軸5相連。因此，從變速器殼4通過內殼12、離合器組件8、傳動環(huán)16可向旋轉輸出軸5施加有效的減速制動力，該減速制動力用于阻滯輸出軸5的旋轉。外殼13固定于內殼12上并支承緩速器總成2，其中緩速器總成2又由騎靠在叉形輸出件6上所形成的一表面上的軸承33支承。
本發(fā)明的滾珠坡道致動器7的摩擦件在油內操作，其中因摩擦加熱、特別是因啟動緩速器總成2時由離合器組件8加熱而使油溫上升為防止油34的溫度過高，采用一循環(huán)泵32將油34從緩速器總成2傳送給一熱交換器(未示出)，熱交換器接著將熱傳送給大氣。在這種方式中，由離合器組件8所產生的摩擦熱可通過油34的循環(huán)和冷卻系統(tǒng)35而耗散掉，以防止因裝置過熱而損壞。
現參照圖2，示出了本發(fā)明的滾珠坡道致動器7沿圖1中II-II線方向的剖視圖。雖然可以采用任意數目的坡道槽19，但所示圖中是在啟動盤14的面上形成三個坡道槽，具體是18A、18B和18C。滾動件19A、19B和19C分別安置于相應的坡道槽18A、18B和18C內，這些滾動件一般是滾珠，但也可是滾柱或任何其它適于滾動的形狀。坡道槽18A、18B、18C的深度沿其長度而變化，從而當滾動件19A、19B和19C滾過相應的坡道槽18A、18B和18C時，啟動盤14的面上的滾動件的高度隨著其在槽18內的位置而增大或減小。
滾珠坡道致動器7的操作更清楚地示于圖3中，該圖是啟動盤14與控制盤21的頂視圖，其中一滾動件19A將兩者分開于坡道槽18與20處。為清楚起見，僅示出了一個滾動件19A，另兩個滾動件19B與19C同時以類似的方式操作。
所示的啟動盤14通過與坡道槽18A與20A接觸滾動件19A而與控制盤21軸向隔開。當由控制裝置30使線圈28通電時，嚙合盤26通過磁力被吸引到線圈殼31上，由此向控制盤提供減速制動力矩，使啟動盤14與控制盤21間產生相對轉動?？刂票P21相對于啟動盤14按圖3中箭頭39所示的方向轉動?？刂票P21與啟動盤14間的相對轉動導致滾動件19A滾過坡道槽18A與20A，由此增大啟動盤14與控制盤21間的間距。啟動盤14與控制盤21間軸向間距的增大導致作用于離合器組件8上的一夾緊力，它促使固定的摩擦盤10壓向驅動摩擦盤11，由此通過傳動環(huán)16而使內殼12與外殼13(其安裝于變速器殼4上)同輸出軸5摩擦地相連。離合器組件8內產生的滑動使油34加熱，再通過泵32傳送給熱交換器(未示出)而冷卻。啟動盤14與控制盤在相反于由箭頭39所示的方向的相對轉動，而使作用于離合器組件8上的夾緊力下降，由此使輸出軸5增大其相對于變速器殼4的轉速。
雖然已以某種詳盡地程度描述了本發(fā)明的最佳實施案，但本發(fā)明最佳實施例的公開僅是作為示例，只要不超出由權利要求所限定的本發(fā)明的范圍與實質，可作若干關于零部件的結構、組合及布置方面的變化。
權利要求
1.一種用于制動車輛傳動系轉動的傳動系緩速器(2)，它包括其內帶有一空腔的殼體(12)，該殼體(12)與車輛的非轉動件相連；一離合器組件(8)，它帶有與所述殼體(12)不可轉動地相連的若干固定摩擦盤(10)和與車輛傳動系不可轉動地相連的若干驅動摩擦盤(11)，所述的固定摩擦盤(10)與驅動摩擦盤(11)設置成當向離合器組件(8)施加一夾緊力時，使所述車輛傳動系與殼體(12)摩擦地相連；一用于向離合器組件(8)施加一夾緊力的滾珠坡道致動器(7)，它包括與所述離合器組件(8)相鄰的一啟動盤(14)，其軸向運動導致對離合器組件(8)的加載和不加載；鄰近于該啟動盤(14)設置的一控制盤(21)，所述的控制盤(21)與啟動盤(14)具有相對的面，其上設有周向延伸的槽(18)，所述的槽(18)中由于至少三對相對置的槽具有深度可變化的部分，其中最大深度位于槽的一端，最小深度位于槽的相對端，每一對相對置的槽(18)內設有一滾動件(19)，位于啟動盤(14)與控制盤(21)上的槽(18)設置成所述啟動盤(14)與控制盤(21)從一起始位置的相對角運動可引起啟動盤(14)背離控制盤(21)的軸向運動，以軸向地加載所述的離合器組件(8)；將啟動盤(14)轉動地連接于傳動系的一傳動環(huán)(16)；與所述控制盤(21)相配合的嚙合盤(26)，在該嚙合盤(26)的一面上具有一摩擦面；一鄰近于線圈殼體(31)繞制的電子線圈(28)，該線圈(28)由一控制裝置(30)使其通電，由此使所述的嚙合盤(26)通過電磁力吸引而與線圈殼體(31)接觸并且與其摩擦地嚙合，以向控制環(huán)(21)提供一轉動減速力矩。
2.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，它還包括一油液循環(huán)與冷卻系統(tǒng)(35)，其中油液(34)環(huán)繞離合器組件(8)，并且裝于所述殼體(12)內的一油泵(32)使所述的油液(34)向一熱交換器循環(huán)流動。
3.如權利要求2的傳動系緩速器(2)，共特征在于，所述的油泵(32)為一回轉泵。
4.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的嚙合盤(26)通過一彈性盤(24)與所述的控制盤(21)配合，從而當對線圈(28)通電時，允許嚙合盤(26)軸向移動以與線圈殼體(31)接觸。
5.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的滾動件(19)為球形形狀。
6.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，它還包括設置于殼體(12)與控制盤(21)之間的一止推軸承(22)，用于承受軸向負荷。
7.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的驅動摩擦盤(11)與所述的固定摩擦盤(10)交替地設置。
8.如權利要求1的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的驅動摩擦盤(11)具有一前表面與一后表面，兩者上均覆蓋有摩擦材料，其中摩擦材料述的固定摩擦盤(10)接觸。
9.用于車輛傳動系的一傳動系緩速器(2)，它包括其內形成有一空腔的殼體(12)，該殼體(12)獨立于所述車輛傳動系安裝；一離合器組件(8)，其具有與所述車輛傳動系不可地連接的若干驅動摩擦盤(11)和連接于殼體(12)上的若干固定摩擦盤(10)。一用于對所述離合器組件(8)加載的滾珠坡道致動器(7)，它包括與所述離合器組件(8)相鄰的一啟動盤(14)，其中該啟動盤(14)的軸向運動導致向離合器組件(8)加載或不加載；鄰近于該啟動盤(14)設置的控制盤(21)，該控制盤(21)與啟動盤(14)的相對置的面上設置有周向延伸的槽(18)，由于所述的槽(18)中至少有三對對置的槽(18)，其具有槽深可變的部分，其中一端最深，相對的一端最淺，并且在每一對對置的槽(18)內設有滾動件(19)，所述啟動盤(14)與控制盤(21)上的槽(18)布置成使得以一起始位置處開始兩者間的相對角運動會引起所述啟動盤(14)離開所述控制盤(21)的軸向運動，以對所述的離合器組件(8)進行軸向加載，用于向所述控制盤(21)施加一制動力矩的啟動裝置。
10.如權利要求9的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的驅動摩擦盤(11)不可轉動地與所述傳動系的一變速器輸出軸(5)相連。
11.如權利要求9的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的驅動摩擦盤(11)通過一傳動環(huán)(16)不可轉動地與所述車輛傳動系的變速器輸出軸(5)相連，該傳動環(huán)(16)不可轉動地所述車輛傳動系、所述啟動盤(14)及所述驅動摩擦盤(11)相連。
12.如權利要求9的傳動系緩速器(2)，其特征在于所述的啟動裝置包括不可轉動地與一彈性盤(24)相連的一嚙合盤(26)，該彈性盤(24)不可轉動地與所述控制盤(21)相連，并且一線圈(28)繞制于一線圈殼體(31)上，所述的線圈(28)由一控制裝置(30)使其通電，從而通過電磁力吸引該嚙合盤(26)與線圈殼體(31)接觸并與之摩擦地嚙合，以向所述的控制環(huán)(21)提供一旋轉減速力矩。
13.如權利要求9的傳動系緩速器(2)，還包括一止推軸承(22)，其設置成與所述殼體(12)及控制盤(21)接觸，以承受控制盤(21)產生的軸向推力。
14.如權利要求9傳動系緩速器(2)，還包括一油泵(32)，用于使冷卻油(34)繞所述的離合器組件(8)循環(huán)。
全文摘要
與車輛傳動系相連的一傳動系緩速器，其中通過一電子線圈(28)向帶有控制盤(21)與啟動盤(14)的滾珠坡道致動器(7)施能，控制盤(21)與啟動盤(14)由滾動件(19)隔開，致動器(7)用于向離合器組件(8)施加夾緊力，其中離合器組件(8)將一轉動軸與一回轉泵(32)摩擦地相連，以向車輛傳動系產生一制動力矩，輔助車輛制動，其中回轉泵(32)用于吸收轉動能量。
文檔編號F16D23/12GK1168953SQ9710997
公開日1997年12月31日 申請日期1997年3月1日 優(yōu)先權日1996年3月1日
發(fā)明者G·J·奧根尼克, D·M·普拉斯頓 申請人:易通公司