CN1318482A - 具有摩擦阻尼的滚珠滑槽离合器 - Google Patents

Abstract

滚珠滑槽机构用于把阻尼负载加到离合器组件上,使输入轴和输出轴可转动地联接。滚珠滑槽机构包括具有从其中径向伸出的控制伸出部的控制板、具有从其中径向伸出的驱动伸出部的驱动板和随着输入轴一起转动并位于控制伸出部和驱动伸出部之间的中间板,其中在施加了通过转动线圈电极由固定线圈产生的电磁场后,控制伸出部和驱动伸出部以及中间板可转动地通过摩擦联接在一起。驱动板通过第一单向离合器安装到输入轴上,线圈电极通过第二单向离合器安装到输出轴上。第一单向离合器定向为与第二单向离合器相对。

Description

具有摩擦阻尼的滚珠滑槽离合器

本发明涉及一种汽车动力传动***离合驱动器，该离合器利用滚珠滑槽(ball ramp)机构，在离合器组件上加载，更具体地说，本发明涉及这样的汽车动力传动***离合驱动器，该离合器利用了具有放在控制板和驱动板之间的中间板的滚珠滑槽机构，从而对离合器组件加载。

动力传动***主离合器通常利用一组弹簧，把摩擦盘夹在发动机的飞轮上。夹持弹簧一般放在压板组件内，压板通过螺栓联接在飞轮上。摩擦盘设有花键，随着传输输入轴转动，该轴当转动时为动力传动***和车轮提供动力。利用驾驶员操作的机械联动机构来控制主离合器的操作。

现在正努力进行的是使主离合器操作自动化，以取代驾驶员。已公知的是，微处理器响应多个传感器输出信号，用于确定汽车操作条件并因此确定需要主离合器操作，控制微处理器发出一个控制信号，采用液压驱动器或电机响应控制信号，从而来操作主离合器释放机构。

采用滚珠滑槽驱动器来操作动力传动***主离合器在现有技术中是公知的。美国专利5,441,137、5,469,948、5,505,285、5,651,437、5,810,141、5,910,061、5,964,330和受让给本申请相同受让人的RE36502披露了这样的方法，即利用滚珠滑槽驱动器在离合器圆盘上施加夹持力，以把发动机飞轮与传输输出轴通过摩擦可转动地联接起来，这些文献在这里均被参照地引用。当电流加在线圈电极上于是在线圈中产生电磁场时，其中电磁场给转动电枢施加减速力，滚珠滑槽驱动器被驱动。转动件通常为圆环控制板，该板具有一组在深度上变化的控制滑槽。相对的圆环驱动板具有相同数量相对的深度变化的驱动滑槽，在滑槽中间陷有对应数量的滚动元件。当减速力施加到控制板上时，控制板相对于驱动板的转动就使滚动元件穿越控制滑槽，驱动滑槽于是使控制板和驱动板之间的分隔距离增加，为离合器圆盘提供了夹持力。

在现有技术中，如差动齿轮箱或变速箱的主离合器或动力传送***的操作可通过提高滚珠滑槽固有的机械稳定性来改进。

现有技术中也有其他类型的汽车动力传送***装置，该装置利用滚珠滑槽机构，以在离合器组件中提供有夹持负载。美国专利5,092,825公开了具有离合器组件的止滑的差动器。美国专利5,499,951公开了动力传送***变速箱，其中扭矩分离(SPLIT)通过滚珠滑槽驱动器来控制。美国专利5,528,950公开了变速器惯性制动器，其中滚珠滑槽驱动器用于对离合器组件加载，以使旋转传输轴的速度减慢。美国专利5,819,883公开了动力传送***减速器，其中滚珠滑槽驱动器用于响应从控制单元来的信号对离合器组件加载，使液压泵旋转。美国专利5,092,825、5,499,951、5,528,950和5,819,883在这里被参照地引用。

本发明在滚珠滑槽驱动器的操作特性上进行了改进，其中可用在不同的汽车动力传送***中，以为摩擦离合器组件提供夹持负载。本发明提供一种在滚珠滑槽中具有明显增加摩擦阻尼的单向应用滚珠滑槽功能，从而控制和稳定滚珠滑槽机构，于是改进了主离合器或其他动力传送***装置的操作。

单向离合器用于控制线圈电极的转动方向和驱动板的转动方向，以利用在控制板和驱动板中的单边槽提供单向应用功能，其中在控制板和驱动板中保持有一定的离合器夹持负载，而不管在汽车动力传送***中的扭矩流如何。单向离合器的操作方向确定成相对的两个方向。

为了改进滚珠滑槽机构的操作，通过利用中间板来明显地提高摩擦阻尼来增加稳定性，中间板放置在驱动板和控制板之间，其中中间板随着输入轴和驱动轮毂转动。线圈组件产生电磁力，该力可使线圈电极、控制板、中间板和驱动板一起摩擦地转动。单向离合器被定向成仅使线圈电极以与驱动板相对的方向转动。驱动板在输出轴上的第一单向离合器上转动，此时中间板由驱动轮毂来驱动，同时线圈电极也在输出轴上的第二单向离合器上转动。

本发明的一个目的是提供一种来对离合器组件加载的滚珠滑槽驱动器。

本发明的另一个目的是提供一种来对离合器组件加载的滚珠滑槽驱动器，其中不管动力传送***中扭矩流的方向而保持离合器夹持负载。

本发明的另一个目的是提供一种来对离合器组件加载的滚珠滑槽驱动器，其中滚珠滑槽控制***的摩擦阻尼明显地增加，从而改进操作。

本发明的再一个目的是提供一种来对动力传送***主离合器圆盘加载的滚珠滑槽驱动器，该离合器圆盘具有改进的操作特性。

图1为本发明离合器组件的截面剖视图；

图2为沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的本发明的滚珠滑槽离合器剖视图；

图3为沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的本发明未被驱动的滚珠滑槽机构局部视图；以及

图4为沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的本发明被驱动的滚珠滑槽机构剖视图。

为了更好地理解本发明的原理，在附图中描述的实施例中将采用标号，同时用专业语言来描述。然而可以理解的是，这样并不想限制本发明的范围，对于本发明涉及领域的技术人员来说，可以对示出的装置进行变化和进一步变形，同时也可对本发明的原理进行进一步应用。

仅为方便参照而不作为限定，而在下面描述中采用某些术语。术语“向右”和“向左”是指与采用术语有关的附图中的方向。术语“向内”和“向外”是分别指朝向和远离装置的几何中心的方向。术语“向上”和“向下”是指与采用术语有关的附图中的方向。所有上面提到的术语包括正常派生词和同一词。

开始已经描述过本发明是用在汽车的动力传动***中的，然而本发明可响应控制信号，可转动地调整任何两个转动轴。这些可选择的装置包括差动器、发动机辅助制动器、传动系制动器、主制动器、惯性制动器、变速箱及其他装置。

下面参照图1，图中示出了本发明的离合器组件4的截面剖视图。输入轴6与可转动的动力源联接，如与内燃机(图中未示出)联接，离合器组件4起到把输入轴6与输出轴8联系起来的作用，输出轴8例如可以是到变速箱的输入轴。离合器组件的元件通常转动，并以转动轴线2对称。外罩10由输入轴6通过第一轴承12及由输出轴8通过第二轴承13来支撑。输入轴6固定到驱动轮毂14上，该轮毂在驱动轮毂的延伸处17的内表面上具有一组花键15。输出轴8固定在输出轮毂16上，该轮毂16具有形成在外圆周表面上的一组花键18。术语“输入轴”和“输出轴”以及术语“驱动轮毂”和“输出轮毂”可根据经过离合器组件4扭矩流方向进行互换。

滚珠滑槽组件36包括控制板20、驱动板32和滚动元件39A、39B、39C(见图2)，滚动元件根据在相应的滑槽35A、35B、35C和37A、37B、37C的相对位置，使控制板20和驱动板32分离。当驱动板32从控制板20移开时，该驱动板32经过推力轴承23作用，在压力板32中产生力，于是压缩离合器组件26，以在驱动轮毂14和输出轮毂16之间提供摩擦转动连接。离合器组件26包括一组驱动板30和一组从动板28，驱动板30通过花键15可转动地联接到驱动轮毂14上，从动板28通过花键可转动地与输出轮毂16联接。另外，术语“从动板”和“驱动板”的含义取决于经过动力传动***扭矩流的方向。如果发动机驱动汽车，那么术语的含义就是传统上所指的，而当汽车通过发动机来制动，那么含义一定是相反的。

中间板34通过花键35与驱动轮毂14可转动地联接，压力板25也同样与驱动轮毂14可转动地联接。中间板34延伸到控制板20和驱动板32之间的位置。更具体地说，控制板20由推力轴承38轴向限制，该轴承抵靠在与输出轴8形成一体的轴40。

第一单向离合器24用于支撑输出轴8上的驱动板25。例如当发动机驱动汽车，动力传动***扭矩从输入由6产生以驱动输出轴8，输入轴6在一定方向旋转时，第一单向离合器24定向为锁定驱动板25的转动。

更具体地说，控制板20包括控制伸出部20A，该伸出部径向延伸，与线圈电极44和中间板34有相互磁作用。驱动板32包括驱动伸出部32A，该伸出部径向延伸，并有磁性和摩擦地进入到中间板34中。中间板34位于控制伸出部20A和驱动伸出部32A之间。

第二单向离合器46用于支撑输出轴8上的线圈电极44。该第二单向离合器46定向成与第一单向离合器24相对，当发动机对汽车制动，同时从动力传动***传递来的扭矩与前面的相反，输入轴在一定方向转动时，第二单向离合器24锁定控制板20的转动。

控制伸出部20A、中间板34和驱动伸出部32A彼此直接接触，或者摩擦材料可固定在控制伸出部20A和中间板34上或者两者之一，或者固定在驱动板32A。在线圈电极44、中间板34和控制伸出部20A上分别形成槽口45C、45A和45B，以提供适当的磁回路。

线圈组件42可由控制单元50来电激励，以产生电磁场驱动滚珠滑槽机构36。线圈组件42包括安装到外罩10上的线圈48。线圈定子49由线圈电极44部分地包围。线圈定子49和线圈电极44由铁磁材料制成，于是可使电磁场在其中传导。

当线圈组件42被激励后，通过控制伸出部20A的控制板20和中间板34以及通过驱动伸出部32A的驱动板32被电磁吸引到一起，于是产生摩擦而可转动地联接。取决于轴向负载、摩擦材料的摩擦系数和扭矩的传递，能产生某些滑移。这种第一和第二单向离合器24和46的结合操作的结构形成了这样的滚珠滑槽组件19，该组件具有可改进操作的较高阻尼。

下面参照附图中的图2，图中示出了沿Ⅱ-Ⅱ线的本发明离合器组件4的局部剖视图。压板25的形状构成为使之可通过带花键的驱动件22与驱动轮毂伸出部37啮合。以同样方式，中间板34的形状构成为使之可通过带花键的驱动件35与驱动轮毂伸出部17啮合。通过利用带花键的驱动件22和35，压板25和中间板34可转动地联接到驱动轮毂14上，此时由于需要，轴向移动是允许的。

更具体地描述形成在控制板20上的控制滑槽35A、35B、35C和形成在驱动板32上的驱动滑槽37A、37B、37C。控制滑槽35A、35B、35C至少部分地与驱动滑槽37A、37B、37C相对，这两类滑槽从一端到另一端在深度上是变化的。滚动元件39A、39B、39C同时接触，并沿各自相对的控制滑槽35A、35B、35C和驱动滑槽37A、37B、37C滚动。在图中示出的滚动元件39A、39B、39C处于非驱动的位置，其中每个元件在最低深度处接触相应的控制和驱动滑槽35A、35B、35C和37A、37B、37C，这样就减少了分隔的距离47(见图3)。当滚珠滑槽机构通过电激励线圈48而驱动时，假定在离合器组件26中存在有滑移，控制板20就相对驱动板32逆时针来移动，于是使滚动元件39A、39B、39C越过相应的三对相对的深度变化的控制滑槽35A、35B、35C和驱动滑槽37A、37B、37C。当控制板20连续地相对于驱动板32转动时，分隔的距离47增加，于是增加了在离合器组件26上的夹持力。

下面参照附图中的图3和4，图中示出了沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的本发明滚珠滑槽机构36的剖视示意图。图3示出了在非驱动状态下的滚珠滑槽机构36，图4示出了在大约百分之五十行程的驱动状态下的滚珠滑槽机构36。

在图3中，滚珠滑槽机构39B处于控制滑槽35B和相对的驱动滑槽37B两者最大深度的位置，同时分隔的距离47为最小。参考点41B位于驱动滑槽37B，参考点43B位于控制滑槽35B，用于与图4中它们的位置进行比较。

在图4中，滚动元件39B越过了控制滑槽35B和驱动滑槽37B，此时控制板20已经相对于驱动板32转动。由于滚动元件39B正与控制滑槽35B和驱动滑槽37B的更浅部分接触，于是分隔距离47增大。参考点41B和42B的相对位置示出了相对转动。操作：

考虑的状态为，当扭矩从输入轴6传递到输出轴8，其中输入轴6和输出轴8从输入轴6方向看均顺时针转动，同时线圈组件42被激励。这种条件与被发动机驱动的汽车很相似，其中离合器组件起到主要离合器的作用。第一单向离合器24被锁定，第二单向离合器46被解锁，于是使控制板20驱动板32之间在进一步使滚珠滑槽机构36展开的方向相对转动。控制板20摩擦地与线圈电极44联接，其中通过处于解锁的单向离合器46使线圈电极相对于输出轴8与该轴相同或者较慢的速度转动(例如，输入轴6和输出轴8顺时针转动，同时线圈电极44相对输出轴8在逆时针方向随意转动)。这样，线圈电极44可以等于或小于输出轴8的速度转动。

中间板34随着输入轴6转动，同时驱动板32由第一单向离合器24锁定而随着输出轴8转动。如果在离合器组件26中发生滑移，那么输入轴6将以比输出轴8较大速度转动。这样，中间板34将以比输出轴8速度大的速度转动，而控制板20转动不比输出轴8的速度快，因为该板磁性/摩擦地连接到线圈电极44上，该电极仅让以等于或小于输出轴8的速度转动。中间板34也摩擦地与驱动板32联接，因为第一单向离合器24被锁定，就使驱动板以等于或大于输出轴8的速度转动。这样，如果在离合器组件26中有滑移，那么输入轴6就转动得比输出轴8快，同时驱动板32将转动得比控制板20快(至少短时间内)，控制板20将进一步驱动滚珠滑槽机构36，增加控制板20和驱动板32之间的分隔距离。由于压板25的轴向移动，增大分隔将增加在离合器组件26上的负载。随后这将减少离合器组件26上的滑移，增进了输入轴6和输出轴8之间的转动联接。

下面考虑的情况为，当扭矩流与前面实例中的相反，以及输出轴尝试比输入轴6转动得快，同时离合器组件4作为主离合器。这种情况与由发动机制动的汽车相似。输入轴6和输出轴8仍然顺时针转动，线圈组件42被激励。第一单向离合器24解锁，锁定第二单向离合器46，使控制板20和驱动板32在进一步展开滚珠滑槽机构36的方向上相对转动。控制板20与线圈电极44可摩擦地联接，线圈电极44通过锁定的第二单向离合器46可转动地与输出轴8联接。这样，线圈电极44和控制板20将至少与输出轴8相同的速度转动。中间板34与输入轴6一起转动，假定在离合器组件26上有一些滑移的话，该输入轴6以比输出轴8速度略微小的速度进行转动。由于驱动板32朝向中间板34被磁性地吸引，于是就通过摩擦使输入轴6的速度减小。由于第一单向离合器24解锁，使驱动板32在比输出轴8速度较低的速度进行转动，这些允许的。在该方式中，本发明提供驱动板32相对于控制板20在与前面实例中相同发向转动，在前实例中，使控制板20和驱动板32之间的轴向分离距离47增大，同时在离合器组件26上的夹持负载相应增大。

于是本发明当利用单向滚珠滑槽机构36，扭矩在经过离合器组件4的任一个方向上传递时，使在离合器组件26上夹持负载增大。当线圈48被激励时，利用在驱动板32上的第一单向离合器和在线圈电极44上与中间板32一起操作的第二单向离合器，使其具有在任何操作模式下的离合器组件26的连续负载的可操作特征。

虽然以某种具体程度的优选形式已经描述了本发明，可以理解的是，已经进行的是仅通过实例对优选形式描述，在不脱离本发明下面限定的精神和范围情况下，可采取各种变化的部件细节和结构、排列和组合。

Claims (2)

1．一种用于对两可转动轴进行可转动联接的离合器组件，包括：

围绕转动轴转动的输入轴；

具有转动轴的输出轴；

用于产生夹持力的滚珠滑槽机构，所述滚珠滑槽机构包括：具有转动轴的圆环控制板，所述控制板具有一组形成在所述控制板表面上的圆周控制滑槽，所述控制滑槽在轴向深度上是变化的；每一个占据所述控制滑槽中的一个的相同数量滚动元件；经过第一单向离合器而安装到所述输出轴上的驱动板，离合器具有与所述控制板的所述转动轴同轴的转动轴，所述驱动板具有一组驱动滑槽，该滑槽在数量、形状和径向位置与所述控制滑槽相同，其中所述驱动滑槽至少部分地与所述控制滑槽相对，同时所述滚动元件中的每一个均容纳在一个所述驱动滑槽和对应控制滑槽之间，所述控制板轴向和可转动移动地相对所述驱动板放置，所述控制板具有从其中径向延伸的圆环控制伸出部，所述驱动板具有从其中径向伸出的圆环驱动伸出部；

圆环中间板，圆环中间板不可转动地与所述输入轴联接，并位于所述控制伸出部和所述驱动伸出部之间；

线圈，所述线圈用于在其加上电流后，在线圈电极中产生电磁场，其中所述线圈电极经过第二单向离合器安装在所述输出轴上；

离合器组件，在通过所述滚珠滑槽机构产生的所述夹持负载后，离合器组件用于把所述输入轴通过摩擦可转动地联接到所述输出轴上；

其中在所述线圈中加入电流后，产生电磁场以把所述线圈电极可转动地联接到所述控制伸出部，进而所述控制伸出部联接到所述中间板，进而所述中间板联接到所述驱动伸出部。

2．一种用于把输入轴联接到输出轴上的滚珠滑槽机构，包括：

圆环控制板；所述圆环控制板具有转动轴，所述控制板具有：一组形成在所述控制板表面上的圆周控制滑槽，所述控制滑槽在轴向深度上是变化的；每一个占据所述控制滑槽中的一个的相同数量滚动元件；驱动板具有与所述控制板的转动轴同轴的转动轴，所述驱动板具有一组驱动滑槽，该滑槽在数量、形状和径向位置与所述控制滑槽相同，其中所述驱动滑槽至少部分地与所述控制滑槽相对，同时所述滚动元件中的每一个均容纳在一个所述驱动滑槽和对应控制滑槽之间，所述控制板轴向和可转动移动地相对所述驱动板放置，所述控制板具有从其中轴向延伸的圆环控制伸出部，所述驱动板具有从其中径向伸出的圆环驱动伸出部；

圆环中间板，圆环中间板不可转动地与所述输入轴联接，并位于所述控制伸出部和所述驱动伸出部之间；

线圈，所述线圈用于通过电磁把所述控制板和所述输出轴可转动地联接；

联接装置，联接装置用于利用所述滚珠滑槽机构的轴向伸出部把所述输入轴可转动地联接到所述输出轴上。

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