CN102165210A - 用于锁定机动车辆发动机的输出轴的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于锁定机动车辆的发动机的输出轴(16)的***，这种类型的***包括同轴地安装在所述轴(16)上的齿轮(10)和能够在释放所述轴(16)的位置和锁定所述轴(16)的位置之间运动的第一可动指状件(18)，在锁定所述轴的位置中，所述第一指状件(18)接合在形成于所述齿轮的两个齿(12，14)之间的空间中。根据本发明，该***包括能够使所述齿轮(10)的两个齿(12，14)之间的间隙与所述第一可动指状件对准的对准机构(20)，并且所述第一可动指状件(18)适于基本没有周向间隙地接合在所述空间中。

Description

用于锁定机动车辆发动机的输出轴的装置
技术领域
本发明涉及机动车辆的领域，更具体的说，涉及车辆的固定(静止，停止，immobilisation)，该固定通过锁定装配到该车辆的发动机的输出轴进行。
背景技术
机动车辆的热机的输出轴的锁定通常用在自动变速器中，用于使车辆固定。为此，驾驶员将自动变速箱接合在被称为“驻车制动”的位置。然后将一指状件接合在同轴地安装在输出轴上的被称为“驻车齿轮”的齿轮的两个齿之间，以便将该输出轴固定。
出于安全原因，这种指状件的接合必须能够在车辆以接近5km/h的非零速度行驶时进行。为了可以在非零速度时进行这种接合，指状件的宽度充分地小于驻车齿轮的两个齿之间的间隔。因而，当指状件接合在驻车齿轮中以后，存在使齿轮***的周向间隙，因此发动机的输出轴可以转动几度。
然而，出于安全原因，某些应用需要在指状件接合时使发动机的输出轴被完全固定，而不是使其能进行旋转。
例如，在电动车辆的情况下-电动车辆的电机可能是同步或异步类型，本发明人已经发现，可以通过向电机定子绕组直接供应电能来对车辆蓄电池阵列进行快速再充电，该电机定子绕组于是起到感应元件的作用。定子实际上连接至逆变器的输出端，逆变器利用由蓄电池阵列输送的作为输入的直流电压生成用于定子的交变电源。如本身公知的，逆变器是一种可逆装置，当其输出端供应有交流电压时其在其输入端输出整流电压。通过向定子绕组供应电能，于是可以借助于逆变器对蓄电池阵列进行再充电。
然而，为了使用蓄电池阵列的这种再充电，必须将转子完全锁定，以将车辆固定。具体的说，电流在定子绕组中的流动产生电机转矩，这是因为转子倾向于使其磁场与由电流流动引起的定子磁场对准(不管是由于具有他激-转子的电源从他激断开-的同步电机的转子中的磁阻现象，还是仅由于具有永磁体的传统同步电机的转子上存在永磁体，还是由于在异步电机的情况下在转子中感应出的电流)。由于传动***的放大系数，输送至车辆车轮的电机转矩相当大。因而，转子的最微小的运动也会沿着同一方向在车轮上产生转矩，从而导致车辆移动。在极端情况下，由于转子和定子磁场耦合而引起电机的过速可能会导致车辆意外起动。
然而，如上所述的通过指状件和驻车齿轮进行的形成电机输出轴的转子的锁定由于驻车制动正确操作所必须存在的周向间隙而不足以提供最佳的安全。具体的说，不管定子绕组的电源类型如何，在电源中都有交流分量，该交流分量具有致使转子来回运动的作用，该来回运动的每个相位都最终使指状件猛烈地抵靠在驻车齿轮齿的一侧上。不仅这些猛烈抵靠削弱了驻车齿轮的齿和指状件-使得它们不多久就被毁坏，而且这些振动现象还通过传动***传播，从而也削弱了传动***，并引起车辆来回运动。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种***来解决上述问题，该***用于锁定机动车辆的发动机的输出轴，从而确保将该输出轴的完全锁定。
因而，本发明的主题是一种用于锁定机动车辆的发动机的输出轴的***，这种类型的***包括同轴地安装在所述轴上的齿轮和能够在释放所述轴的位置和锁定所述轴的位置之间运动的第一可动指状件，在锁定所述轴的位置中，所述第一指状件接合在形成于所述齿轮的两个齿之间的空间中。
根据本发明，该***包括能够使所述齿轮的两个齿之间的空间与所述第一可动指状件对准的对准机构，并且所述第一可动指状件设计成基本没有周向间隙地接合在所述空间中。
换句话说，该指状件设计成***在齿轮的两个齿之间，使得该指状件的侧面抵靠在所述齿的侧面上。因而，转子没有旋转自由度。特别是，在如上所述对蓄电池阵列进行再充电的情况下，防止了来回运动。
可以清楚地理解，表述“没有周向间隙地”是指没有功能性周向间隙，，但仍然因机械部件的加工误差而存在极小的周向间隙。
根据本发明的一个实施例，所述对准机构包括能够在释放所述轴的位置和锁定所述轴的位置之间运动的第二指状件，在锁定所述轴的位置中，所述第二指状件接合在形成于所述齿轮的两个齿之间的空间中，所述第二可动指状件设计成以大的周向间隙接合在所述空间中。
换句话说，可以为第一指状件增设类似于在具有自动变速器的车辆中执行驻车制动功能的传统指状件的第二指状件。该第二指状件在本发明的范围内主要作为预先对准第一指状件的机构，然而也可以保留其驻车制动的第一功能。
在这种情况下，“大的周向间隙”是指这样的间隙：对于车辆的约5km/h的非零速度，该间隙允许轴与第一指状件预先对准。
根据本发明的一个实施例，该***包括能够进行平移运动的按钮(挺杆)，并且所述第一指状件能够围绕旋转主轴进行旋转运动，所述第一指状件包括凸轮形成表面，所述按钮能够在所述凸轮形成表面上推动。更具体地说，所述第二指状件能够围绕旋转主轴进行旋转运动，并包括凸轮形成表面，所述按钮能够在该凸轮形成表面上推动。第一和第二指状件的凸轮形成表面布置成使得第一指状件的凸轮形成表面能够一旦所述第二指状件接合在所述齿轮的两个齿之间的空间中就进行接合。
换句话说，第一和第二指状件相继地(连续地)接合在齿轮的两个齿之间，因而允许初始锁定发动机的输出轴-包括在车辆运动时，随后将该轴完全锁定。
优选地，第一和第二指状件中的一个指状件包括能够接合在另一个指状件的圆弧槽中的销。指状件的相继接合因而被增强，并且一个指状件的脱开引起另一个指状件的脱开。
优选地，该***包括位于所述第一指状件的旋转主轴和第一指状件之间的弹性体环，从而过滤由转子上的反作用产生的振动。
根据本发明的一个具体实施例，所述对准机构包括能够控制所述轴的缓慢旋转的控制机构。
换句话说，所述轴缓慢转动，以确保第一指状件没有周向间隙地接合在所述齿轮的两个齿之间。
有利地，本发明可应用在同步类型的电动机的情况下，该电动机的转子形成电动机的输出主轴，特别是当出于通过向定子绕组供电而对车辆蓄电池阵列进行再充电的原因而涉及到锁定转子时。
附图说明
通过阅读仅以示例方式给出并参照附图1至5所做的如下说明将更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件，图1-5示意性地示出了各种操作位置中的根据本发明的***。
具体实施方式
在图1至5中，仅示出了两个齿12、14的齿轮10同轴地安装在机动车辆的发动机的输出轴16上，该发动机例如是同步类型的电动机，该电动机的转子形成输出轴16。
第一和第二指状件18、20围绕同一个主轴22旋转地安装发动机的框架上。第一指状件18的端部具有与齿轮10的齿12、14之间的空间基本相同的形状和直径，以便基本没有周向间隙地接合在该空间中，该指状件18的端部的侧面24、26则与齿12、14的侧面28、30接触(参见图5)。
第二指状件20的端部就该部分而言具有显著小于齿12、14之间的空间的尺寸，以便能在车辆以大约5km/h的速度行驶时接合在所述空间中。
第一指状件18和第二指状件20还各自包括凸轮形成表面32、34，一按钮36在所述表面上滑动以使指状件18、20与齿轮10接合或使指状件18、20从齿轮10脱开，该按钮36通过压力弹簧38平移移动。
凸轮形成表面32、34设计成，使得一旦第二指状件20接合在齿12、14之间，第一指状件的凸轮形成表面32就与按钮36接触(参见图2)。
有利地，第一指状件20包括圆弧槽40，第二指状件的销42容纳在该圆弧槽40中，槽40布置成使得一旦销42抵靠槽40的顶部，第一指状件的凸轮形成表面32就与按钮36接触(参见图2)。销42因而在第一指状件接合在齿轮10的齿12、14之间之前强制第二指状件接合，并且当指状件18、20从齿轮10脱开时强迫它们同时返回。
还设置有复位弹簧44，当按钮36退回时，该复位弹簧44使两个指状件18、20同时与齿轮10分离，以使指状件18、20从齿轮10脱开。
最后，设置有用于控制电机16的输出轴的旋转并因此控制齿轮10的旋转的装置，以便使齿轮10缓慢地旋转，下面将要更详细地描述。
因此，以如下方式实现指状件18、20在齿12、14之间的接合。
从其中指状件与齿轮10脱开接合的位置(图1)开始，通过压缩压力弹簧38而准备起动(对其加载)按钮36。按钮36于是作用在第二指状件20的凸轮形成表面34上，第二指状件20于是朝向齿轮10枢转。
如果第二指状件20压在齿12、14的外表面上，则车辆的微小运动具有致使齿轮10转动的结果，因而，由于由按钮36施加的连续压力而允许具有大的周向间隙的第二指状件20接合在相继的齿12、14之间。
一旦第二指状件20在齿轮10的两个齿12、14之间的接合生效，则因而实现第一指状件18与齿12、14之间形成的空间的预先对准。按钮36然后压在第一指状件的凸轮形成表面32上，并且销42抵靠在槽40的顶部。然后按钮36继续在凸轮形成表面32上施加压力(图2)。
在该位置，看到第一指状件18与齿的外表面接触的可能性很大(图3和4)。优选在通过对定子供电而对蓄电池阵列充电之前通过将输出轴16设置成低旋转而对第一指状件18的接合进行受控检查。
例如，当发动机的输出轴16由电动机的转子构成时，可施加用于控制转子的低旋转的电流。输出轴16于是与第一指状件18对准，该第一指状件18则因为按钮36的压力而接合在齿12、14之间(图5)。该接合有利地通过例如定子电流传感器来检测。具体地说，一旦第一指状件18被接合，则该第一指状件压在齿12、14的侧面上，并产生有助于使周向间隙不存在的楔形效果。借助于按钮36的连续压力，转子16被完全锁定，这导致能够通过所述传感器检测的电流峰值。
作为一种变型，当通过向电动机的定子供电而对蓄电池阵列进行充电时，转子发生来回运动。通过第二指状件20形成的初始预先对准于是使得可以以单个来回运动将第一指状件18接合在齿12、14之间。
作为一种变型，当施加至转子的扭矩是单向时，可以将第二指状件20设计成一旦抵靠在齿上，转子沿着扭矩方向的旋转就使第一指状件18接合，例如如图4中所示出的。
尽管已经描述了将形成机动车辆的电动机的输出轴的转子锁定的应用，本发明还可以有利地应用于热机的输出轴的锁定。在这种应用中，车辆的简单运动使得第一指状件能在第二指状件接合时接合。
这种***的另一应用可以涉及到利用行星齿轮系来产生离散(自动变速箱)或无级变速减速比的任何传动轴。
本发明还可以通过在主轴22和第一指状件18之间增设弹性体环来进行改进，该弹性体环设计成过滤由转子上的反作用力产生的可能的振动。

Claims (9)

1.一种用于锁定机动车辆的发动机的输出轴(16)的***，这种类型的***包括齿轮(10)和活动的第一指状件(18)，该齿轮同轴地安装在所述轴(16)上，该第一指状件能在释放所述轴(16)的位置和锁定所述轴(16)的位置之间运动，在锁定所述轴的位置中，该第一指状件(18)接合在形成于所述齿轮的两个齿(12，14)之间的空间中，其特征在于，该***包括能够使所述齿轮(10)的两个齿(12，14)之间的空间与该活动的第一指状件对准的对准机构(20)，以及，该活动的第一指状件设计成基本没有周向间隙地接合在所述空间中。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述对准机构包括第二指状件(20)，该第二指状件能在释放所述轴(16)的位置和锁定所述轴(16)的位置之间运动，在锁定所述轴的位置中，所述第二指状件(20)接合在形成于所述齿轮(10)的两个齿(12，14)之间的空间中，该活动的第二指状件(20)设计成以大的周向间隙接合在所述空间中。
3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，该***包括能够进行平移运动的按钮(36)，所述第一指状件(18)能够围绕旋转主轴(22)进行旋转运动，该第一指状件(18)包括凸轮形成表面(32)，所述按钮(36)能够在所述凸轮形成表面上推动。
4.根据权利要求2和3所述的***，其特征在于，所述第二指状件(20)能够围绕所述旋转主轴(22)进行旋转运动，该第二指状件包括凸轮形成表面(34)，所述按钮(36)能够在该凸轮形成表面(34)上推动，第一和第二指状件(18，20)的凸轮形成表面(32，34)布置成使得第一指状件(18)的凸轮形成表面(32)能够当第二指状件(20)接合在所述齿轮(10)的两个齿(12，14)之间的空间中时进行接合。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，第一和第二指状件(18，20)中的一个指状件包括能够接合在另一个指状件的圆弧槽(40)中的销(42)。
6.根据权利要求3、4或5所述的***，其特征在于，该***包括位于所述旋转主轴(22)和所述第一指状件(18)之间的弹性体环。
7.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，所述对准机构包括能够控制所述轴的缓慢旋转的控制机构。
8.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，所述发动机为同步类型的电动机，该电动机的转子形成该电动机的输出主轴。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述电动机的定子能够被供电，以便通过整流器对车辆中的车载蓄电池阵列进行再充电。
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