CN105008745A - 电磁式轴断开*** - Google Patents

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Abstract

一种电磁断开***，包括输出壳体和固定附连到该壳体的输出轴轴承，该输出壳体包括带有线圈的电枢。压盘和滑动爪形离合器可滑动地连接至输出轴，输出轴与输出轴轴承转动接触。电磁断开***还包括连接至输出壳体的输入壳体。输入壳体包括固定附连到该壳体的输入轴轴承。电磁断开***还包括脱开弹簧和轴向固定的爪形离合器，两者刚性连接至输入轴的一端，输入轴在轴向上通过输入壳体的开口并与输入轴轴承转动接触。

Description

电磁式轴断开***
相关申请
本申请根据35U.S.C§119(e)要求申请日为2013年1月9日的美国临时专利申请序列号61/750597以及申请日为2013年1月9日的美国临时专利申请序列号61/750683的权益，将它们通过引用全文纳入本文。
技术领域
本发明涉及连接、锁定以及断开车辆中的各轴，具体来说，本发明涉及车辆中各轴的电磁连接、机械固定以及断开。
背景技术
为了使车辆在两轮驱动和全轮驱动之间切换，通常使用机电致动装置(例如参见授予Fort的美国专利5,788,008)。为了将车辆固定在两轮驱动或全轮驱动的位置，通常将电子控制的轴锁定机构应用于机电致动装置。
然而，汽车制造商对车轴断开***提出了新的要求，即必须可以在正常驾驶时应请求断开从车轮至环形齿轮的扭矩路径。此外，对噪声、振动以及声振粗糙度的要求越来越严格，而且需要实现接收指令信号后不超过200毫秒的响应时间。阻力矩在车辆运行速度范围内也应最小化。
遗憾的是，基于机电致动器的传统式连接、锁定以及断开各轴的***，不能实现这些新需求。此外，传统的***不能满足更严格的噪声、振动以及声振粗糙度的要求，也不能实现自接收指令信号起不超过200毫秒的响应时间。
因此，要寻求一种能够实现这些新要求而又不增加所涉及的材料和劳动力成本的装置。该装置还需提高车辆运行的可靠性和效率。
发明内容
电磁断开***，包括输出壳体和固定地附连到该壳体的输出轴轴承，该壳体具有带有线圈的电枢。输出轴具有设置在其一端上的花键，在该端部处，压盘和滑动的爪形离合器可滑动地附连至输出轴，输出轴在轴向上通过输出壳体的开口并与输出轴轴承转动接触。电磁断开***还包括固定地附连至输出壳体的输入壳体。输入壳体具有固定地附连到该输入壳体的输入轴轴承。电磁断开***还包括脱开弹簧和轴向固定的爪形离合器，两者刚性附连至输入轴的一端，输入轴在轴向上通过输入壳体的开口并与输入轴轴承转动接触。
当线圈通电时，带有线圈的电枢滑动地移动压盘和滑动爪形离合器，以使其与轴向固定的爪形离合器接合，从而使得转矩从输入轴传递至输出轴。
当从输入轴向输出轴传递转矩时，输出轴上的凸轮提供自锁力，这允许施加于可动的离合器部件的力减少或消除。
当线圈断电时，脱开弹簧将压盘、滑动的爪形离合器以及电枢从轴向固定的爪形离合器脱开，从而使将从输入轴传递至输出轴的转矩断开。
本发明的其它目标和优势将在下面的说明书和权利要求书中进一步明确，对附图的引用作为说明书的一部分，说明书中用相同的附图标记指定不同视图中的对应部分。
附图说明
图1是根据本发明的电磁断开***的剖视图；
图2是图1所示的电磁断开***在接合开始时的局部剖视图；
图3是图1所示电磁断开***的爪形离合器处于脱开状态时的立体图；
图4是图3所示爪形离合器处于接合状态时的立体图；
图5是图1所示电磁断开***处于脱开状态时的局部剖视图；
图6是图1所示电磁断开***的示出转矩流的局部剖视图；
图7是包括本发明的热交换器的差速器箱的局部剖视图；以及
图8是剖过图7所示热交换器的局部剖视图。
具体实施方式
应该理解，除明确地作出相反规定外，本发明可呈各种替代的取向和步骤顺序。还应理解，在附图中示出并且在以下说明书中描述的具体装置和过程仅是权利要求书中所限定的发明概念的示例性实施例。因此，除非权利要求书另有明确陈述，否则与所披露实施例相关的具体尺寸、方向和其他物理特性不应被认为是限制性的。
如图1所示，电磁断开***10处于机械脱开位置，该***包括输出壳体12和与固定地附连到该壳体的输出轴轴承16，该壳体具有带有线圈14的电枢。输出轴18具有设置于其端部上的花键20，在此，压盘22和滑动爪形离合器24可滑动地附连至输出轴18的输出轴凸轮25，并且输出轴18在轴向上通过输出壳体12的开口26并与输出轴轴承16转动接触。电磁断开***10还包括固定地附连至输出壳体12的输入壳体30。输入壳体30具有固定地附连于该输入壳体的输入轴轴承32。电磁断开***10还包括脱开弹簧34和轴向固定的爪形离合器36，两者刚性附连至输入轴38，输入轴在轴向上通过输入壳体30的开口40并与输入轴轴承32转动接触。
当带有线圈14的电枢经配线28中的电流I通电时，压盘22和滑动爪形离合器24滑动至与轴向固定的爪形离合器36接合，从而使得转矩从输入轴38传递至输出轴18。
当滑动爪形离合器和固定离合器接合时，转矩通过滑动的爪形离合器上的凸轮传递至输出轴上的凸轮。这一转矩的传递产生将滑动的离合器构件固定在位的轴向力。
当带有线圈14电枢断电时，脱开弹簧34将压盘22和滑动的爪形离合器24与轴向固定的爪形离合器36脱开，从而不允许转矩从输入轴38传递至输出轴18。
图2说明了在接合开始时当电流I通过配线28传导至带有线圈14的电枢内时带有线圈14的电枢周围的磁通路径42。因此，带有线圈14的电枢将压盘22和滑动的爪形离合器24向轴向固定的爪形离合器36移动，如箭头44、46所示。
图3示出处于脱开位置的滑动的爪形离合器24，输出轴凸轮25安置于滑动的爪形离合器凸轮23内。如图4所示，处于接合位置的滑动的爪形离合器24，滑动的爪形离合器凸轮23的倾斜50部分滑离了输出轴凸轮25的倾斜52部分，以使滑动的爪形离合器24可接触轴向固定的爪形离合器36，从而将转矩从输入轴38传递至输出轴18并提供自锁作用。
如图5所示，脱开状态下的电磁断开***10，其中，断电的带有线圈14的电枢与脱开弹簧34配合使压盘22和滑动爪形离合器与轴向固定的爪形离合器36脱开。图6示出转矩路径54的流向图，其中，转矩T从车辆侧的齿轮56(没有示出，但属于常见技术)传递至车辆车轴58(没有示出，但属于常见技术)。
本发明的电磁断开***10能够实现汽车制造商对车辆车轴***的新需求，包括传统机电***无法满足的更严格的噪声、振动、声振粗糙度的要求，以及收到指令信号后不超过200毫秒的响应时间。电磁断开***10已被发现能够达到这些新需求而又不增加所涉及的材料和劳动力成本。此外，电磁断开***10还提高了车辆操作的可靠性。
此外，如图7和图8所示的可能为香蕉形的热交换器100，其嵌于差速器箱102内的油里。冷却流体通过管道104流入热交换器100并流出，从而冷却差速器箱102内的油。
图8示出小齿轮106，该小齿轮将与环形齿轮108啮合接触。随着冷却流体流入热交换器100并流出，热量从热油传递至冷却流体，将热量传递至差速器箱102外。从而使得差速器箱102中的各种齿轮正常运转，并保证了差速器102的长期可靠性。
热交换器结构100可应用于上述图1中电磁断开***10的轮轴输出壳体12。
下面表1和表2中与热交换器结构100有关的物理特征，使其与其它热交换器结构相比具有新颖性。
表1
在高温下计算：
·冷却剂类型：50/50
·冷却剂温度：145℃
·冷却剂流量：71/分钟
·油型：ATF Dexron(德士龙)3
·油流量：在热交换器内以20升/分钟流动，其中在横向的流动方向
(即垂直于冷却剂流动)上分布均匀
·计算出的传热量：648.3W
表2
轮轴油热交换器尺寸：
·弧长：从配件到配件为153mm
·高度：15mm
·宽度：22mm
在冷启动时计算：
·冷却剂类型：50/50
·冷却剂温度：60℃
·冷却剂流量：71/min
·油型：ATF Dexron(德士龙)3
·油流量：在热交换器内以20升/分钟流动，其中在横向的流动方向
(即垂直于冷却剂流动)上分布均匀
·计算出的传热量：259.6W
依照专利法规的规定，本发明的原理和运行模式已由优选实施例描述和说明。然而必须理解，本发明可能以除具体解释和图示之外的其他方式实现，而不脱离其精神和范围。

Claims (12)

1.一种车轴电磁断开***，包括：
输出壳体和固定地附连到所述输出壳体的输出轴轴承，所述输出壳体具有带有线圈的电枢；
输出轴，所述输出轴具有设置于其一端上的花键，其中，压盘和滑动的爪形离合器可滑动地附连至所述输出轴，所述输出轴在轴向上通过所述输出壳体的开口并与所述输出轴轴承转动接触；
固定地附连至所述输出壳体的输入壳体，所述输入壳体具有固定地附连到所述输入壳体的输入轴轴承；以及
脱开弹簧和轴向固定的爪形离合器，所述脱开弹簧和所述轴向固定的爪形离合器刚性地附连至输入轴的一端，所述输入轴在轴向上通过所述输入壳体的开口并与所述输入轴轴承转动接触。
2.如权利要求1所述的车轴电磁断开***，其特征在于，所述滑动爪形离合器与所述轴向固定的爪形离合器机械接合。
3.如权利要求1所述的车轴电磁断开***，其特征在于，所述输出轴上的凸轮能自锁定。
4.如权利要求1所述的车轴电磁断开***，其特征在于，所述弹簧与所述压盘、所述滑动爪形离合器以及所述电枢机械脱开，而所述压盘、所述滑动爪形离合器以及所述电枢又与所述轴向固定的爪形离合器机械脱开。
5.如权利要求4所述的车轴电磁断开***，其特征在于，所述输入轴从所述输出轴脱开。
6.如权利要求1所述的车轴电磁断开***，其特征在于，所述车轴电磁断开***在正常行驶条件期间、沿着从车轮至环形齿轮的转矩路径、实现从收到起始指令信号起不超过200毫秒的响应时间。
7.一种形成车轴电磁断开***的方法，包括：
将带有线圈的电枢和输出轴轴承固定地附连至输出壳体；
将压盘和滑动的爪形离合器滑动地附连至在其一端上配置有花键的输出轴；
在轴向上设置所述输出轴通过所述输出壳体的开口，其中，所述输出轴与所述输出轴轴承转动接触；
将输入壳体固定地附连至所述输出壳体；
将输入轴轴承固定地附连至所述输入壳体；以及
将脱开弹簧和轴向固定的爪形离合器刚性地附连至输入轴的一端，所述输入轴在轴向上通过所述输入壳体的开口并且与所述输入轴轴承转动接触；
8.如权利要求7所述的操作车轴电磁断开***的方法，其特征在于，还包括给所述电枢的线圈通电，使得所述压盘和所述滑动的爪形离合器滑动至与所述轴向固定的爪形离合器机械接合，从而将转矩从所述输入轴传递至所述输出轴。
9.如权利要求7所述的操作车轴电磁断开***的方法，其特征在于，所述输出轴具有能在所述输出轴上提供自锁力的凸轮，从而允许减少或消除施加到可动的离合器构件上的力。
10.如权利要求7所述的操作车轴电磁断开***的方法，其特征在于，还包括通过脱开弹簧使所述线圈断电，从而将所述压盘、所述滑动爪形离合器以及所述电枢与所述轴向固定的爪形离合器机械脱开。
11.如权利要求10所述的操作车轴电磁断开***的方法，其特征在于，还包括使从所述输入轴至所述输出轴的转矩断开。
12.如权利要求7所述的车轴电磁断开***，其特征在于，进一步包括在正常行驶条件期间自收到起始指令信号起不超过200毫秒的时间内，连接从车轮至环形齿轮的转矩路径。
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