CN1094439C - 扭矩传递设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在两个可旋转的共轴转轴部件(1、2)之间传递扭矩的设备，该设备包含有多个交替的离合器片(5、6)，它们用于消除所述两个转轴部件之间的不同的旋转速度。行星齿轮装置(11、15、16-20)与第一转轴部件(1)相连。一压板(7)与第二转轴部件(2)相连并且可逆着离合器片(5、6)轴向位移，以便于它们间的接合。呈滚辊(10)形式的传递装置设置在上述齿轮装置与压板之间并用于在所述转动装置与压板之间有某种转速差时使压板逆着离合器片轴向位移。与上述齿轮装置相连的电制动装置(21-24)可将力提供给上述传递装置，从而使传递装置作轴向位移。

Description

扭矩传递设备

技术领域

本发明涉及到一种用于在两个可旋转的共轴转轴部件之间传递扭矩的设备，该设备包含有多个交替的离合器片，它们与上述两个转轴部件相连并且可以接合以消除所述转轴部件之间的不同的旋转速度。

本发明背景

周知在多个专利文件中都有用于在两个可旋转的转轴部件之间传递扭矩的设备，典型的实例是本申请人的US-A-5469950。这里，所说的转轴是车辆差速机构的输出轴。因此，在这种情况下，所说的设备被称为差速制动器。但是，还存在有在要消除两个转轴间的某一转速差时的实例，一个典型的例子就是分别与四驱车的前后从动轴相连的两个转轴。

有不同的技术去消除转速差，但多种周知的方案都是基于液压***的。上述专利的设备就是其中的一个实例。

用于上述目的的液压***相当复杂，因而制造和维护起来都很昂贵。

对车辆中不同***的控制越来越多地是用电子方式进行的，并且，不同的控制***通常要相互作用。传给本发明所涉及到的设备的控制信号通常是电信号并要受来自其它机载***的信号的影响。因此，不使用液压***而是使用电—机***是有优点的。

本发明概要

为了获得经过改进的上述类型的扭矩传递设备，用于消除转轴部件之间转速差的装置可包括用于阻止转动的制动装置，所述制动装置的转速与所述转轴部件之间的转速差成比例。

通过这种方式，可利用制动装置的转速来控制上述转速差和在前述转轴部件之间传递的扭矩，这就能够在与所述设备本身的内部因素无关的情况下改善控制。

依照本发明，用于达到上述目的的实用设备包括：

齿轮装置，它与第一转轴部件相连；

一压板，它与第二转轴部件相连并且可逆着离合器片轴向位移，以便于它们间的接合；

传递装置，它位于上述齿轮装置与压板之间并用于在所述转动装置与压板之间有某种转速差时使压板逆着离合器片轴向位移。

制动装置，它与上述齿轮装置相连，以便将力提供给上述传递装置，从而使传递装置作轴向位移。

在上述设备中，所述齿轮装置最好是行星齿轮式的并且包括：

一与上述第一转轴部件相连的齿轮以及一相应的齿轮，它可在第一轮轴部件上旋转并与传递装置相接合；

由两个行星齿轮构成的齿轮组，它可与上述两个齿轮相啮合并设置在一平面支架的共用轴上；

一固定的齿轮齿圈，它与上述行星齿轮中的一个相啮合；以及

一齿轮环，所说的另一个行星齿轮与该齿轮环的内部齿轮相啮合，并且，所述齿轮环与上述制动装置相接合。

此外，所述传递装置最好包括滚辊，这些滚辊设置在斜坡内，所述斜坡则位于所述压板与前述可在第一转轴装置上旋转的齿轮之间，当压板上所述齿轮之间有相对旋转时，前述滚辊—斜坡装置会导致有轴向位移。

为了在上述传递装置中获得必要的轴向力，将一压力弹簧设置在第二转轴部件与压板之间。

由于制动装置包括一电制动器，该电制动器由一制动器转轴上的定子和转子构成，而所述制动器则可由前述齿转环以旋转的方式加以驱动，所以，可以获得能对所述设备进行电控和电启动这样的优点。

对附图的简要说明

以下参照附图更详细说明本发明，在附图中：

图1是本发明第一实施例的较为概略的剖面图；

图2是沿图1中II-II线的剖面图；

图3是本发明第二实施例的与图1相对应的剖面图；

图4是图3的放大部分；

图5是本发明第三实施例的与图1相对应的剖面图；

图6是图5的放大部分；

图7是图1中的第一实施例的改进形式的一部分的剖面图。

对最佳实施例的详细说明

在图1所示的第一实施例中，一未示出但例如可安装在车辆上的结构内的轴承3以可旋转的方式支承着两个转轴部件1和2。而且，这两个转轴部件通过轴承4彼此相支承。两个转轴部件1和2连接于例如车辆内的其它部分(未示出)。不允许上述两个转轴部件之间有相对的轴向运动。

如果转轴部件1和2之间的转速差较低，则它们可自由地彼此相对旋转。如果转速差较高或者增加超过一特定的极限值，则所述转轴部件会以摩擦的方式相连，因此，可阻止转速差进一步增加。所说的连接状态与旋转方向无关，并且与两个部件中哪个部件比另一个部件转得快也无关。

可用多个交替的制动器盘或环5和6来形成所说的摩擦连接，所述制动器盘或环5和6则分别在附图的左侧用花键连接于第一转轴部件1的通常为筒形的部分1’的外表面并用花键连接于第二转轴部件2的通常为筒形的部分2’的内表面。

环形压板7的外缘通过部分2’与右侧的转轴部件2作花键接合并能相对左侧的转轴部件1旋转。一压力弹簧通过轴向轴承9从左侧转轴部件1作用于压板。来自弹簧8的力还通过压板7作用于左侧转轴部件1上的滚辊10、齿轮11和轴向轴承12。

压板7与齿轮11的彼此相对向的轴向表面上设置有斜坡13，如图2概略所示。均匀分布在外缘上的斜坡的数量为两个或两个以上，该数量对应于滚辊10的数量。辊架14使滚辊10位于适当的位置。

从图2中可以很明显地看出，压板7和齿轮11在彼此相对转动时是分开的，因此，每个滚辊10都会爬上斜坡13。

由于来自弹簧8的力以及斜坡13有倾斜角，所以，在压板7旋转时会有一定的扭矩传给齿轮11。如果这一扭矩过高，因此，压板7和齿轮11会彼此相对转动，那么，滚辊10就会进入斜坡13，从而使压板7轴向地朝附图的右侧移动，因此，制动器盘5和6会以摩擦的方式相接合并将转轴部件1和2连接起来。

如前所述，齿轮11以可移动的方式设置在左侧转轴部件1上。另一个固定的齿轮15设置在左侧转轴部件自身上，最好但不一定与可移动的齿轮11相邻。一差速行星齿轮系设置在两个齿轮11和15的周围。上述行星齿轮系带有多组由两个行星齿轮16构成的齿轮组，它们与两个齿轮11和15相啮合并置在行星齿轨架18的共用轴17上。行星齿轮16中的一个与固定的齿轮辋19相啮合，另一个与齿轮环2 0的内部齿轮相啮合。

所述行星齿轮系具有这样的结构和尺寸即：如果齿轮11和15按同样的速度旋转或者不作旋转，那么，齿轮环20就不会有任何的运动。

齿轮环20的外部齿轮与制动器转轴21的齿轮相啮合，与所述装置相同的结构中的轴承22支承着制动器转轴的这个齿轮。

制动器转轴21上配备有制动器转子23，它与制动器定子24相配合，从而构成了一电启动的制动器23、24。一电控箱25可安装在固定的制动器定子24上。

可在制动器23、24或可直接在转轴部件1和2上控制转速差。用于检测和传递转速差的技术是现有技术。一旋转传递装置可在制动器转子23或制动器定子24处或者在任何适当的位置处来检测所说的转速差。

上述设备的功能如下：

a)转轴部件1和2按同样的速度旋转

齿轮15与左侧转轴部件1成整体，从而与该转轴部件有相同的旋转速度。压板7按与右侧的转轴部件2相同的速度旋转。由于弹簧8给齿轮11也施加了力，故齿轮11会按与转轴部件2相同的速度旋转。由于齿轮11和齿轮15按相同的速度旋转，所以齿轮环20会保持静止。不会启动制动器盘5和6。

b)转轴部件1和2在极限值范围内按一定的旋转差速旋转

齿轮15按与左侧转轴部件1相同的速度旋转，而压板7则按与右侧转轴部件2相同的速度旋转。由于弹簧8给齿轮11也施加了力，故齿轮11会按与右侧转轴部件2相同的速度旋转。这就是说，两个齿轮11和齿轮15目前按不同的速度旋转，所以齿轮环20和制动器转轴21会旋转。但是，由于旋转速度差低于所设置的极限值，故不会启动电启动的制动器23、24。因此，不会启动制动器盘5和6。

c)转轴部件1和2按较高的旋转差速旋转

如前所述，齿轮15同左侧转轴部件1一道旋转，压板7与右侧转轴部件2一道旋转。由于弹簧8施加了力，故齿轮11还会按与右侧转轴部件2相同的速度旋转。齿轮11和15按不同的速度旋转，因此，齿轮环20和制动器转轴21会旋转。当所述转速差高于一预定值时，就会启动电启动的制动器23、24。当通过制动器转轴21对齿轮环20进行制动时，齿轮11会相对压板7转动，因此，离合器片5和6会相接合从而阻止转速差进一步增加。离合器片5和6的这种接合会在齿轮11上形成另一个扭矩。该扭矩与离合器片5和6为阻止转速差增加而必须传递的扭矩成比例。在这种情况下，齿轮11上的总扭矩是上述两种扭矩之和。

业已参照图1和图2说明了本发明的第一实施例。图3示出了一第二实施例，图4示出了该实施例的放大部分，图5示出了一第三实施例，图6示出了该实施例的放大部分。除了涉及到配备有一种如下所述的制动器伺服装置的制动机构这样的不同以外，上述三个实施例完全类似，因此，为了能够更好地加以理解，可参照图4特别是图5的放大图。(但是，请注意，在图5和图6的第三实施例中，在与功能没有任何关系的情况下，所述行星齿轮系中略微作了重新的组织。)在上述三个实施例中，相类似的部分有相同的标号。为了简化起见，图3和5均未提供标号。

图3中以整体方式示出的并在图4中放大了其关键部分的第二实施例在电启动的制动器的结构方面不同于前述第一实施例。

制动器转轴以转子23为结尾的第一部分具有标号30，而制动器转轴以齿轮为结尾的与齿轮环20相接合并以旋转方式延伸进第一制动器轴部分30的第二部分具有标号31。通常为柱形的套筒32与第二制动器转轴部分31相连，从而能与之一道旋转。固定套筒33包围着可旋转的套筒32。第一制动器转轴部分30配备有径向装置34，该装置可在一个或多个圆周狭缝中延伸进可旋转的套筒32，两个以相反方式卷绕的锁定弹簧35和36的相应端部与径向装置34相接合，锁定弹簧35和36的其余部分不与套筒33相接触。锁定弹簧35和36设置在可旋转的套筒32上的具有适当尺寸的凹槽内。

利用这种结构，当未施加制动扭矩时，两个制动器转轴部分30和31可作为一个单元同时自由地旋转。但是，当制动扭矩因电制动器23、24(图1)(沿一个方向)作用于第一部分30时，锁定弹簧35和36中的一个会逆着固定套筒33延伸，从而能使比制动器23、24所施加的扭矩更大的制动扭矩作用于第二制动器转轴部分31。因此，这种结构会起到用于制动器23、24的伺服装置的作用，这就能够在不削弱制动器功能的情况下有比其它情况更小的尺寸。

图5和6所示的实施例配备有具有略微不同的结构的相应伺服装置，而且，在这一实施例中，制动器转轴被分成两个部分即第一部分41和第二部分42，第一部分41终止于转子23，第二部分42终止于与齿轮环20相接合的齿轮。正如在前一种情况中一样，第二制动器转轴部分42延伸进第一制动器转轴部分41。用于要加以说的原因，存在有压力弹簧43，它朝附图中的左侧将力施加于第二制动器转轴部分42。

用花键连接于第二制动器转轴部分42的是两个或多个在所示的实例中是三个盘44、45和46，它们的径向外部部分与固定的摩擦环47相配合。附图中左侧的第一个盘44被锁定环48向左支承在第二制动器转轴部分42上，而附图中右侧的第三个盘46则可通过套环41’向左作用于第一制动器转轴部分41。第二个盘45设置在另外两个盘之间并且设置在两个摩擦环47之间。在未被启动的位置上，盘44-46与摩擦环47不相接合。

销49穿过第二制动转轴部分42并且穿过第一制动转轴部分41上的狭缝，从而使得两个转轴部分之间有斜向和轴向运动。圆环50设置在销49的端部。这些圆环可与套环41’背离第三个盘46的那一侧上的斜坡相配合，因此，第一制动器转轴部分41会相对第二制动器转轴42略微移向附图的左侧，从而，三个盘44-46会在与旋转方向无关的情况下与固定摩擦环47作制动接合或扭矩传递接合。弹簧43的作用是向上述结构提供一定的预应力，以便确保有空转的功能。

上述结构会按与图4中的结构相应的方式为电制动器23、24提供伺服功能，从而会有比其它情况更小的尺寸。

图7是图1的第一实施例的改进形式的上部部分的剖面图，相同的标号用来表示虽不相同但是相对应的部分。具体地说，可看到下列部分：齿轮环20、制动器转轴21、轴承22和电控箱25，在本图中，电控箱25呈电子卡片的形式。

在这种改进形式中，齿轮环20与制动器转轴21之间有一个齿轮升速器，它呈位于共用转轴59上的齿轮57和58的形式，较小的齿轮57与齿轮环20相接合，较大的齿轮58与制动器转轴21相接合。所述齿轮升速器会使制动器转轴有较高的旋转速度以及有较高的最终信号分辨率并且能提供较高的结构灵活性。

上述不同的部分设置在一个外罩内，在其它实施例中未示出所说的外罩，该外罩包括一主要部分60、一通过螺栓62(图7中示出了其中的一个)与上述主体部分相连的护套61以及一罩盖63。

制动器转轴21具有这样的装置，它用于提供表示制动器转轴转速从而表示所述设备中转速差的信号，所述装置最好是脉冲盘24，它可向相邻电子卡片25提供脉冲。

制动器转轴21还配备有一制动器盘64，它构成了一电磁制动器的一部分，该电磁制动器的另一部分最好是一固定的柱形电磁体65。当所检测到的转速差超过一预定值时，电磁体65就会被加电，从而能以摩擦的方式对制动盘64和制动器转轴21进行制动。

所说的结构构成了一以旋转方式反馈的电磁摩擦制动器。可以连续地监控所述制动器转轴的旋转速度即旋转差速。可以对所述扭矩传递设备进行控制，因为，前述电磁制动器内的电流是按这样的方式变化的即：制动器盘的转速保持在预定极限值范围内。由整个设备传递的扭矩与上述电磁制动器中的电流成比例。

可以有属于后附权利要求范围内的改进形式。例如，所说的制动器可以是涡流式制动器。

概括地说，本发明的设备与周知的用于同样目的的液压设备相比有许多优点：

—不需要有控制子***；

—可以对转速差进行完全的控制；

—可以对转速差进行事先控制；

—可以毫不困难地拖带配备有本发明设备的车辆；

—就旋转方向而言，所述设备的功能是相同的；

—离合器片的力不会被传给任何相邻的结构，这有助于降低负荷；

—可自动地将转速差、车辆中的扭矩以及转速差的方向(或换句话说

  是将两个转轴部件中哪个转轴部件转得更快)报告给车辆中的其它

  ***；

—可将所述扭矩传递设备锁住一段时间，也就是说，转速差为零；

—所述制动器与电子部分或模块不包含移动部分(除制动器转轴以

  外)。

Claims (8)

1.一种用于在两个可旋转的共轴转轴部件(1、2)之间传递扭矩的设备，该设备包含有多个交替的离合器片(5、6)，它们与上述两个转轴部件相连，并且可以接合以消除所述转轴部件之间的转速差，用于消除转轴部件之间转速差的制动装置(21-24；64、65)，特征在于，一差速齿轮装置(11、15、16-20)用于将与转轴部件(1，2)之间转速差成正比的转速传递给制动装置(21-24；64、65)离合器片(5，6)直接与转轴部件相连；还包括：

齿轮装置(11、15、16-20)，它与第一转轴部件(1)相连；

一压板(7)，它与第二转轴部件(2)相连，并且可靠着离合器片(5、6)轴向位移，以便于它们间的接合；

传递装置(10)，它位于上述齿轮装置与压板之间并用于在所述齿轮装置与压板之间有某种转速差时，使压板靠着离合器片轴向位移。

制动装置(21-24，64、65)，它与上述齿轮装置相连，以便将制动力提供给上述传递装置，从而使传递装置作轴向位移。

2.如权利要求1的设备，其特征在于，所述齿轮装置是行星齿轮式的，并且包括：

一与上述第一转轴部件(1)相连的齿轮(15)，以及一相应的齿轮(11)，它可在第一转轴部件上旋转并与传递装置(10)相接合；

由两个行星齿轮(16)构成的齿轮组，它可与上述两个齿轮(11、15)相啮合，并设置在一平面支架(18)的共用轴(17)上；

一固定的齿圈(19)，它与上述行星齿轮中的一个相啮合；以及

一齿轮环(20)，所说的另一个行星齿轮与该齿轮环的内部齿轮相啮合，并且，所述齿轮环与上述制动装置(21-24)相接合。

3.如权利要求1或2的设备，其特征在于，所述传递装置包括滚辊(10)，这些滚辊设置在斜坡(13)内，所述斜坡则位于所述压板(7)与前述可在第一转轴装置(1)上旋转的齿轮(11)之间。

4.如权利要求3的设备，其特征在于，将一压力弹簧(8)设置在第二转轴部件(2)与压板(7)之间，以便使一轴向的力作用于滚辊(10)和齿轮(11)，而齿轮(11)则可在第一转轴部件(1)的凸肩中的轴向轴承(12)上旋转。

5.如权利要求1或2的设备，其特征在于，所述制动装置包括一电制动器，该电制动器由一制动器转轴(21；30、31；41、42)上的定子(24)和转子(23)构成，而所述制动器转轴则可由前述齿轮环(20)以可旋转的方式加以驱动。

6.如权利要求1或2的设备，其特征在于，所述制动器装置包括一电磁制动器，该电磁制动器由一固定的电磁体(65)和一制动盘(64)构成，所述制动盘设置在一由齿轮环(20)以旋转方式驱动的制动器转轴(21)上，并且能被所述电磁体以摩擦的方式加以制动。

7.如权利要求1的设备，其特征在于，包括用来检测两个转轴部件(1、2)之间转速差的装置。

8.如权利要求5的设备，其特征在于，包括用来实现用于电制动器(23、24)的伺服作用的装置(32-36；43-50)。

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