專(zhuān)利名稱(chēng)：整體的馬達(dá)和離合器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種離合器和馬達(dá)/發(fā)電機(jī)裝置，適合用于混合動(dòng)力系統(tǒng)，具體地，涉及整體的離合器和馬達(dá)/發(fā)電機(jī)組件。
背景技術(shù)：
使用兩個(gè)或多個(gè)原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。典型的混合動(dòng)力系統(tǒng)使用內(nèi)燃機(jī)，在戰(zhàn)略上可與電動(dòng)機(jī)結(jié)合，向車(chē)輪提供驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
所謂的“平行混合”動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出，其通常在車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間平行接合電動(dòng)機(jī)。在一已知的平行混合動(dòng)力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接連接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。在這種類(lèi)型的平行混合動(dòng)力系統(tǒng)中，通常必須操作主離合器使發(fā)動(dòng)機(jī)脫離傳動(dòng)系統(tǒng)。使用單獨(dú)的主離合器和馬達(dá)要求發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間有很大空間，以容納部件的寬度尺寸。這種限制增加了混合動(dòng)力系統(tǒng)的整體尺寸和重量，這對(duì)于制造混合動(dòng)力汽車(chē)是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種整體的馬達(dá)和離合器組件，其包括殼體，支撐輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。選擇性接合的離合器設(shè)置在輸入軸和輸出軸之間在其間傳遞轉(zhuǎn)矩。離合器包括外套節(jié)，連接成可與輸出軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。整體的馬達(dá)和離合器組件還包括馬達(dá)，其具有不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到離合器的外套節(jié)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子設(shè)置成與輸入和輸出軸同軸。馬達(dá)還包括固定到殼體的定子，定子設(shè)置成與轉(zhuǎn)子同心。馬達(dá)可操作地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，補(bǔ)充或獨(dú)立于輸入軸通過(guò)離合器提供的轉(zhuǎn)矩。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇性操作的離合器包括用于產(chǎn)生夾緊力的球斜面機(jī)構(gòu)，球斜面機(jī)構(gòu)包括環(huán)形控制板，控制板具有多個(gè)在控制板表面形成的圓周控制斜面，控制斜面的軸向深度有變化。球斜面機(jī)構(gòu)還包括相同數(shù)量的轉(zhuǎn)動(dòng)件，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件占據(jù)各自的控制斜面；和促動(dòng)板，其通過(guò)第一單向離合器安裝到輸出軸，單向離合器具有與控制板的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。所述促動(dòng)板具有多個(gè)促動(dòng)斜面，其數(shù)量、形狀和徑向位置與控制斜面基本相同。促動(dòng)斜面至少部分相對(duì)控制斜面，各個(gè)滾動(dòng)件容納在一個(gè)促動(dòng)斜面和各自控制斜面之間?？刂瓢逖剌S向和可轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)地相對(duì)促動(dòng)板設(shè)置，控制板具有徑向延伸的環(huán)形控制延伸部。促動(dòng)板具有徑向延伸的環(huán)形促動(dòng)延伸部。環(huán)形中間板不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到輸出軸，并設(shè)置在控制延伸部和促動(dòng)延伸部之間。
在本發(fā)明的同一實(shí)施例中，離合器還包括線圈，當(dāng)線圈中引入電流時(shí)可在線圈框架內(nèi)形成電磁場(chǎng)。線圈框架通過(guò)第二單向離合器安裝到輸入軸。離合組件也設(shè)置在離合器，當(dāng)施加球斜面機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊載荷時(shí)，通過(guò)摩擦和可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接輸入軸到輸出軸。當(dāng)線圈中引入電流時(shí)，產(chǎn)生電磁場(chǎng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合線圈框架到控制延伸部。此外，電磁場(chǎng)耦合控制延伸部到中間板，耦合中間板到促動(dòng)延伸部。
通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)介紹并參考附圖，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更清楚地了解本發(fā)明的各個(gè)方面。


圖1是本發(fā)明的整體的馬達(dá)和離合器組件的截面圖；圖2是圖1的整體的馬達(dá)和離合器組件的部分截面圖；圖3是面對(duì)控制板的方向看到的促動(dòng)板的正視圖，顯示出多個(gè)位于促動(dòng)和控制斜面之間的滾動(dòng)件；圖4是沿圖3的線IV-IV的整體的馬達(dá)和離合器組件的球斜面機(jī)構(gòu)的說(shuō)明性部分視圖，顯示出處于非促動(dòng)位置的球斜面機(jī)構(gòu)；圖5是沿圖3的線IV-IV的促動(dòng)的球斜面機(jī)構(gòu)的說(shuō)明性部分視圖，顯示出處于促動(dòng)位置的球斜面機(jī)構(gòu)；圖6是沿線VI-VI的圖1的整體的馬達(dá)和離合器組件的部分透視圖；圖7是沿線VII-VII的圖1的整體的馬達(dá)和離合器組件的部分正視圖；圖8是圖1的離合器組件的剖開(kāi)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
為了方便將在下面的介紹中采用某些術(shù)語(yǔ)，只是在相關(guān)部分采用不能視作具有限制性。“向右的”和“向左的”在使用術(shù)語(yǔ)的附圖中是指方向。“向內(nèi)的”和“向外的”分別指的是朝向裝置的幾何中心和離開(kāi)幾何中心的方向?！跋蛏系摹焙汀跋蛳碌摹痹谑褂眯g(shù)語(yǔ)的附圖中是指方向。所有上面提到的術(shù)語(yǔ)包括其普通派生詞和等同詞。
雖然前面介紹是對(duì)于車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是混合動(dòng)力系統(tǒng)，本發(fā)明可用于響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，可轉(zhuǎn)動(dòng)地校正任何兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。這樣的不同裝置包括但不限于分速器，發(fā)動(dòng)機(jī)減速器，傳動(dòng)制動(dòng)器，主制動(dòng)器(foundation brake)，慣性制動(dòng)器，變速箱和其他裝置，此外，本發(fā)明可用于補(bǔ)充在任何兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間傳輸?shù)膭?dòng)力，或通過(guò)一個(gè)獨(dú)立于其他軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳輸動(dòng)力。
參考圖1，顯示了根據(jù)本發(fā)明的整體的馬達(dá)和離合器組件20的截面圖。整體的馬達(dá)和離合器組件20(下面稱(chēng)作組件20)包括殼體21，其中容納了組件20的馬達(dá)22和離合器23部分。文中所用的術(shù)語(yǔ)“馬達(dá)”包括任何用于轉(zhuǎn)換電能到機(jī)械輸入的裝置，以及能夠轉(zhuǎn)換機(jī)械輸入到電能的裝置。
組件20包括連接到轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力源，如內(nèi)燃機(jī)(未顯示)，的輸入軸24。組件20的離合器部分23用于可旋轉(zhuǎn)地連接輸入軸24到輸出軸26，也可以是從輸入軸到傳動(dòng)系統(tǒng)。
為了介紹圖1顯示的實(shí)施例，輸入軸24顯示出位于組件20的右側(cè)。組件20的各部件一般是旋轉(zhuǎn)的，并圍繞旋轉(zhuǎn)軸線28對(duì)稱(chēng)。輸入軸24通過(guò)第一軸承30可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐于殼體21，輸出軸26可轉(zhuǎn)動(dòng)地受到第二軸承32支撐。輸出軸26連接到離合器外套節(jié)35，外套節(jié)具有多個(gè)位于其內(nèi)表面的齒條36。輸入軸24連接到離合器內(nèi)套節(jié)38，內(nèi)套節(jié)具有位于其外圓周面的齒條39。應(yīng)當(dāng)理解，“輸入軸”和“輸出軸”的含義可根據(jù)通過(guò)組件20的轉(zhuǎn)矩流的方向互換。
組件20的離合器部分23還包括球斜面機(jī)構(gòu)40，其具有控制板42，促動(dòng)板44和多個(gè)滾動(dòng)件45A，45B，45C(見(jiàn)圖3)，可根據(jù)在各斜面46A，46B，46C和47A，47B，47C中的相對(duì)位置分隔控制板42和促動(dòng)板44。當(dāng)促動(dòng)板44從控制板42離開(kāi)時(shí)，通過(guò)推力軸承48施加力到壓力板50，壓縮離合組件52，在離合器內(nèi)套節(jié)38和外套節(jié)35之間提供摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)連接。離合組件52包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)板54，驅(qū)動(dòng)板54通過(guò)齒條39不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到內(nèi)套節(jié)38；和多個(gè)從動(dòng)板56，從動(dòng)板56通過(guò)齒條36不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連到外套節(jié)35。壓力板50通過(guò)齒條36不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到外套節(jié)35，以便隨離合器外套節(jié)35一起轉(zhuǎn)動(dòng)，需要時(shí)可沿軸向自由移動(dòng)。
另外，“從動(dòng)板”和“驅(qū)動(dòng)板”的含義取決于通過(guò)驅(qū)動(dòng)線的轉(zhuǎn)矩方向。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)輸入軸24向車(chē)輛提供動(dòng)力，這些術(shù)語(yǔ)的含義是傳統(tǒng)的，當(dāng)車(chē)輛受到發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)時(shí)，則含義需要反過(guò)來(lái)。
中間板58通過(guò)齒條36連接到離合器外套節(jié)35，通過(guò)齒條36，中間板58不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接外套節(jié)，以便隨外套節(jié)35一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但在需要時(shí)可自由沿軸向移動(dòng)。中間板58沿軸向位于控制延伸部42A和促動(dòng)延伸部44A之間。通過(guò)控制滑配接頭42B(見(jiàn)圖6)，控制延伸部42A連接到控制板42，通過(guò)促動(dòng)滑配接頭44B(見(jiàn)圖7)，促動(dòng)延伸部44A連接到促動(dòng)板44。控制延伸部42A和促動(dòng)延伸部44A的滑配接頭42B和44B分別允許控制板42和促動(dòng)板44移動(dòng)，同時(shí)控制延伸部42A，中間板58和促動(dòng)延伸部44A保持接觸?？刂瓢?4受到推力軸承60的軸向限制，其反作用于連接到輸入軸24的軸法蘭62。
具體地，在離合器23接合期間，控制延伸部42A與線圈框架64和中間板58磁性互相作用。促動(dòng)延伸部44A與中間板58磁性和摩擦互相作用。控制延伸部42A，中間板58和促動(dòng)延伸部44A可互相直接接觸，或摩擦材料連接到控制延伸部42A，中間板58或促動(dòng)延伸部44A的任一面或兩面。多個(gè)沿圓周延伸的低導(dǎo)磁率的區(qū)域66A，66B，66C和66D，如非磁性材料的或槽，分別在線圈框架64、中間板58、控制延伸部42A和促動(dòng)延伸部44A形成，提供適當(dāng)?shù)拇判曰芈?。如圖1所示，低導(dǎo)磁率的區(qū)域在特定的旋轉(zhuǎn)位置是基本軸向?qū)?zhǔn)的。
第一單向離合器70用于支撐輸入軸24上的促動(dòng)板44。第一單向離合器70設(shè)置成，當(dāng)輸入軸24旋轉(zhuǎn)并沿特定方向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)向車(chē)輛輸送動(dòng)力，動(dòng)力傳遞系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)矩從輸入軸傳遞到輸出軸26時(shí)，鎖定促動(dòng)板44的旋轉(zhuǎn)。
第二單向離合器72用于支撐輸入軸24上的線圈框架64。第二單向離合器72的位置相對(duì)第一單向離合器70，當(dāng)輸入軸24沿某方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)車(chē)輛，通過(guò)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩與上面介紹方向反向時(shí)，第二離合器可鎖定控制板42的轉(zhuǎn)動(dòng)。
線圈組件74由控制單元(未顯示)通過(guò)信號(hào)線76電激勵(lì)，產(chǎn)生電磁場(chǎng)促動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)40。線圈組件74包括安裝到殼體21的線圈78，和部分被線圈框架64包圍的線圈定子80。線圈定子80和線圈框架64都用鐵磁材料制造，允許電磁場(chǎng)通過(guò)。
當(dāng)線圈組件74帶電時(shí)，控制板42與控制延伸部42A，中間板58，促動(dòng)板44與促動(dòng)延伸部44A電磁驅(qū)動(dòng)到一起，形成摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)連接。取決于軸向載荷、材料的摩擦系數(shù)和傳遞的轉(zhuǎn)矩，可能出現(xiàn)一些滑動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)結(jié)合第一和第二單向離合器70，72的操作，可使得球斜面機(jī)構(gòu)40保持接合，即使傳遞的轉(zhuǎn)矩方向反向。
圖3更清楚地顯示了控制板42形成的控制斜面46a，46B，46C，和在促動(dòng)板44上形成的促動(dòng)斜面47A，47B，47C?？刂菩泵?6A，46B，46C至少部分相對(duì)促動(dòng)斜面47A，47B，47C，各個(gè)斜面的深度都變化，從一端增加到另一端。滾動(dòng)件45A，45B，45C同時(shí)接觸和沿各自相對(duì)的控制斜面46A，46B，46C和促動(dòng)斜面47A，47B，47C滾動(dòng)。滾動(dòng)件45A，45B，45C在圖4中顯示出處于非促動(dòng)位置，各個(gè)滾動(dòng)件45A，45B，45C處于最小深度接觸各自的控制和促動(dòng)斜面46A，46B，46C；47A，47B，47C，使分隔距離80最小。當(dāng)球斜面機(jī)構(gòu)40被帶電的線圈78促動(dòng)，并假設(shè)離合組件52中存在滑動(dòng)，控制板42相對(duì)促動(dòng)板44逆時(shí)針移動(dòng)，使得滾動(dòng)件45A，45B，45C越過(guò)三對(duì)相對(duì)的不同深度的控制斜面46A，46B，46C和促動(dòng)斜面47A，47B，47C。當(dāng)控制板42繼續(xù)相對(duì)促動(dòng)板44轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分隔距離80增加，增大離合組件52上的夾緊力，如圖5所示。
仍參考附圖1，如上所述，輸出軸26不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到離合器外套節(jié)35，外套節(jié)包括從其內(nèi)表面延伸的齒條36，不能轉(zhuǎn)動(dòng)地接合從動(dòng)板56。離合器內(nèi)套節(jié)38不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到輸入軸24，可相對(duì)離合器外套節(jié)35轉(zhuǎn)動(dòng)，除非離合器23完全接合沒(méi)有滑動(dòng)。齒條36延伸到不能轉(zhuǎn)動(dòng)接合的中間板58和壓力板50。驅(qū)動(dòng)板不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到內(nèi)套節(jié)38，當(dāng)球斜面機(jī)構(gòu)40被帶電線圈78促動(dòng)時(shí)，通過(guò)摩擦可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到從動(dòng)板56。當(dāng)線圈78帶電時(shí)，產(chǎn)生通過(guò)定子80和框架64的電磁場(chǎng)。定子80和線圈78安裝到殼體21。
圖1所示的實(shí)施例不對(duì)殼體21施加載荷，因?yàn)殡x合器夾緊力，通過(guò)作用于軸法蘭62的推力軸承60，保持在輸入軸24上的法蘭82和作用于法蘭82的推力軸承84之間，及法蘭82和離合組件52的相對(duì)側(cè)面上的推力軸承84之間。軸法蘭62通過(guò)固定環(huán)86軸向支撐于輸入軸24。
促動(dòng)延伸部44A使用促動(dòng)板44上的法蘭88連接到控制板42，使這兩個(gè)構(gòu)件可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但限于其相對(duì)軸向間隔。法蘭88用于限制促動(dòng)延伸部44A，中間板58和控制延伸部42A之間的間隔，使得線圈組件74帶電時(shí)，這些構(gòu)件不會(huì)突然接合球斜面機(jī)構(gòu)40。法蘭88允許當(dāng)單向離合器70相對(duì)輸入軸24鎖定時(shí)促動(dòng)板44軸向移動(dòng)。
滾珠推力軸承48分隔促動(dòng)板44和壓力板50，允許促動(dòng)板44和壓力板50獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球斜面機(jī)構(gòu)40促動(dòng)時(shí)，壓力板50沿軸向加載離合組件52。離合組件52推向離合器外套節(jié)35，外套節(jié)通過(guò)連接件90固定以傳遞軸向力到推力軸承84以及法蘭82。通過(guò)這種方式，離合組件52的全部夾緊載荷得到保持，不傳遞到殼體21。推力軸承104設(shè)置在框架64和前蓋108的泵蓋部分106之間，用于向框架64提供軸向支撐。前蓋108連接到殼體21。
傳動(dòng)前軸承30和后軸承32主要支撐殼體21內(nèi)的離合器23。支承軸承110接觸輸出軸26和輸入軸24，還提供了對(duì)離合器23的支承，同時(shí)允許輸入軸24和輸出軸26之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。密封件112可防止殼體21內(nèi)的油泄漏。
多個(gè)齒條114用于不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接離合器外套節(jié)35到輸出軸26，有助于離合器部件的組裝。多個(gè)齒條116還用于不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接輸入軸24到離合器內(nèi)套節(jié)38。齒條114和116組合提供了從輸入軸24通過(guò)離合組件52到輸出軸26的轉(zhuǎn)矩路徑。因此，當(dāng)線圈組件74帶電和球斜面機(jī)構(gòu)40促動(dòng)時(shí)，正常的通過(guò)離合器23的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩從輸入軸24通過(guò)齒條116到達(dá)離合器內(nèi)套節(jié)38進(jìn)入離合組件52，然后到達(dá)離合器外套節(jié)35，并通過(guò)齒條114到達(dá)輸出軸26。當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)在從動(dòng)模式工作時(shí)，通過(guò)離合器23的轉(zhuǎn)矩反向，從動(dòng)模式下輸入軸24用作輸出軸，輸出軸26用作輸入軸。
組件20還包括油泵118，其具有回轉(zhuǎn)泵的形式，用于提供通過(guò)旋轉(zhuǎn)的離合組件52、球斜面機(jī)構(gòu)40和馬達(dá)22的帶壓油流，提供了冷卻和潤(rùn)滑源。油泵118包括至少一個(gè)端口120(圖2)，其連接到油回流管路(未顯示)，提供來(lái)自熱交換器(未顯示)的油流。油然后通過(guò)單獨(dú)的集油槽管路(未顯示)排出。油通過(guò)油供應(yīng)孔122流入離合器，然后流入輸入軸24的內(nèi)腔124，分別通過(guò)不同的油孔126，127分配到離合組件52和球斜面機(jī)構(gòu)40。插塞128用于容納冷卻/潤(rùn)滑油流，這些油在泵118的驅(qū)動(dòng)下從外部油源通過(guò)軸腔124輸送到離合器。離開(kāi)離合器23的油流通過(guò)一系列離合器外套節(jié)35的孔130進(jìn)入馬達(dá)22。
參考圖2和8，圖2和圖8分別顯示了組件20的部分截面圖和截面圖。圖2顯示了離合器外套節(jié)35的平面圖，顯示了組件20的馬達(dá)部分22和輸出軸26的截面圖。馬達(dá)22包括定子132和轉(zhuǎn)子134。定子132固定到殼體21，轉(zhuǎn)子134固定到離合器外套節(jié)35。定子132包括多個(gè)磁極136，連接到沿圓周?chē)@轉(zhuǎn)子134的殼體21。磁極136被導(dǎo)電繞組138圍繞。轉(zhuǎn)子134包括多個(gè)部分，各自具有已知的磁特性。轉(zhuǎn)子134的各部分不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到離合器外套節(jié)35，可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
馬達(dá)22能夠利用給定的機(jī)械輸入產(chǎn)生電能，和將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械輸出。用于控制離合器23的相同或類(lèi)似的控制單元可用來(lái)控制馬達(dá)22的操作?？刂茊卧删幊虂?lái)控制馬達(dá)22的操作，產(chǎn)生電能并儲(chǔ)存在電儲(chǔ)存裝置(未顯示)，如電池或電池組。控制單元還可編程以驅(qū)動(dòng)離合器外套節(jié)35的轉(zhuǎn)動(dòng)，提供驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩到輸出軸26和通過(guò)離合器23到輸入軸24。
操作為了說(shuō)明組件20的操作，首先考慮轉(zhuǎn)矩流從輸入軸24到輸出軸26的情況，輸入軸和輸出軸24，26從輸入軸24看去都是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈組件74帶電，馬達(dá)22沒(méi)動(dòng)作。該情況類(lèi)似于車(chē)輛被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)，離合器用作主離合器。在這種情況下，第一單向離合器70鎖定，第二單向離合器72解鎖，允許控制板42和促動(dòng)板44之間沿某方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大球斜面機(jī)構(gòu)40。控制板42通過(guò)控制延伸部42A摩擦連接到線圈框架64，通過(guò)解鎖的第二單向離合器72，允許其以輸出軸26的速度或慢于該速度轉(zhuǎn)動(dòng)(即輸入軸24和輸出軸26順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而線圈框架64可相對(duì)輸入軸24逆時(shí)針?lè)较蜃杂赊D(zhuǎn)動(dòng))。因此線圈框架64可以相同或慢于輸出軸26的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)促動(dòng)板44被第一單向離合器70鎖定與輸入軸24一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，中間板58隨輸出軸26一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如果離合組件52出現(xiàn)滑動(dòng)，則輸入軸24將以比輸出軸26稍高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，中間板58將隨輸出軸26一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但控制板42不能比輸出軸26轉(zhuǎn)動(dòng)的更快，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)控制延伸部42A磁性/摩擦連接到線圈框架64，只允許以輸出軸26的速度或更慢的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。中間板58還通過(guò)促動(dòng)延伸部44A摩擦連接到促動(dòng)板44，允許以輸出軸26的速度或更快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈谝粏蜗螂x合器70是鎖定的。因此，如果離合組件52出現(xiàn)滑動(dòng)，則輸入軸24以比輸出軸26更快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，促動(dòng)板44將以比控制板42更快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)(至少短時(shí)間內(nèi))，這將進(jìn)一步促動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)40，增加控制板42和促動(dòng)板44之間的分隔距離80。分隔增加將提高壓力板50軸向移動(dòng)施加于離合組件52的夾緊力。這轉(zhuǎn)而減少了離合組件52內(nèi)的滑動(dòng)量，改進(jìn)了輸入軸24和輸出軸26之間的轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
現(xiàn)在考慮轉(zhuǎn)矩流與前面示例方向相反和輸出軸26試圖比輸入軸24轉(zhuǎn)動(dòng)更快的情況。當(dāng)離合器用作主離合器時(shí)，這種情況類(lèi)似于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的車(chē)輛。輸入軸24和輸出軸26都仍順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，線圈組件74帶電。第一單向離合器70未鎖定，第二單向離合器72鎖定，允許控制板42和促動(dòng)板44之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大球斜面機(jī)構(gòu)40。當(dāng)線圈78帶電時(shí)，控制板42通過(guò)控制延伸部42A摩擦連接到線圈框架64，其通過(guò)鎖定的第二單向離合器72可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到輸出軸26。因此，線圈框架64和控制板42至少與輸出軸26同樣快地轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)榇賱?dòng)延伸部44A朝中間板58電磁吸引，促動(dòng)板44將通過(guò)摩擦減慢到輸入軸24的速度。這是允許的，因?yàn)榈谝粏蜗螂x合器70未鎖定，允許促動(dòng)板44以比輸出軸26更慢的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)這種方式，本發(fā)明使得促動(dòng)板44相對(duì)控制板42沿與前面示例相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致控制板42和促動(dòng)板44之間的軸向分隔距離80增加，并使作用在離合組件52上的夾緊載荷相應(yīng)增加。
因此，本發(fā)明的離合器部分，當(dāng)轉(zhuǎn)矩以任一方向利用球斜面機(jī)構(gòu)40流過(guò)離合器時(shí)，可使得離合組件52的夾緊載荷增加。當(dāng)線圈78帶電時(shí)，使用促動(dòng)板44上的第一單向離合器70和線圈框架64上的第二離合器72可提供在任何類(lèi)型的操作模式下的離合組件52連續(xù)加載操作特性。使用中間板58增加了球斜面機(jī)構(gòu)40的穩(wěn)定性，進(jìn)而改進(jìn)了離合器的控制性能。
應(yīng)考慮的另一情況是馬達(dá)22提供轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)離合器外套節(jié)35轉(zhuǎn)動(dòng)。在一種操作模式下，馬達(dá)22工作而離合器23脫開(kāi)接合來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出軸26轉(zhuǎn)動(dòng)，即在離合組件52出現(xiàn)滑動(dòng)期間。這種操作模式近似于馬達(dá)22通過(guò)輸出軸26，獨(dú)立于通過(guò)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力，提供動(dòng)力到車(chē)輪和車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)，在另一種操作模式，施加馬達(dá)22提供的轉(zhuǎn)矩，離合器是接合的，如上面第一種情況所介紹的，轉(zhuǎn)矩從輸入軸24通過(guò)離合組件52傳遞到輸出軸26。這種操作模式類(lèi)似于使用馬達(dá)22產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來(lái)補(bǔ)充車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩。
在又一操作模式下，施加馬達(dá)22提供的轉(zhuǎn)矩，離合器是接合的，如上面第二種情況所介紹的，轉(zhuǎn)矩從輸出軸26通過(guò)離合組件52傳遞到輸入軸24。這種操作模式近似于使用馬達(dá)22作為啟動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輸入軸到曲柄；或啟動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，馬達(dá)22提供的轉(zhuǎn)矩可用于使發(fā)動(dòng)機(jī)同步，幫助車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)低速檔。
在還有一個(gè)操作模式下，馬達(dá)22可作為發(fā)電機(jī)，將轉(zhuǎn)動(dòng)的離合器外套節(jié)35的機(jī)械輸入轉(zhuǎn)換為電能。在第一種次操作模式下，施加提供到馬達(dá)22的轉(zhuǎn)矩，離合器23接合，轉(zhuǎn)矩從輸入軸24傳遞輸出軸26，如上面介紹的第一種情況。這種操作模式近似于操作帶有空擋傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電源充電。在第二種次操作模式下，施加提供到馬達(dá)22的轉(zhuǎn)矩，而離合器23接合，轉(zhuǎn)矩從輸出軸26傳遞到輸入軸24，如上面第一種情況所介紹的。這種操作模式近似于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的車(chē)輛，馬達(dá)22用作補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能量，同時(shí)對(duì)電源充電或者發(fā)散產(chǎn)生的電能。這種操作模式也近似于利用馬達(dá)22從系統(tǒng)獲取能量幫助車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)高速檔。在第三種次操作模式下，馬達(dá)22可作為發(fā)電機(jī)，而離合器23是脫開(kāi)的，主要目的是再生制動(dòng)。
盡管將本發(fā)明的整體的馬達(dá)和離合器組件作為電磁促動(dòng)摩擦離合器進(jìn)行了介紹，但不應(yīng)當(dāng)局限于此?？蛇x擇地，組件20可包括在輸入軸和輸出軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩的其他類(lèi)型的離合器，其包括但不限于，手動(dòng)的，液動(dòng)的或氣動(dòng)的摩擦離合器。
盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了介紹，本發(fā)明并不限于文中所介紹和顯示的實(shí)施例，其只是實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的說(shuō)明。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行一些改進(jìn)和變化，這些改進(jìn)和變化仍屬于由權(quán)利要求限定的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種整體的馬達(dá)和離合器組件(20)，包括殼體(21)，支撐輸入軸(24)和輸出軸(26)轉(zhuǎn)動(dòng)；可選擇性接合的摩擦離合器(23)，設(shè)置在輸入軸和輸出軸之間用以在其間傳遞轉(zhuǎn)矩，所述摩擦離合器(23)包括外套節(jié)(35)，其連接成隨輸出軸(26)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；和馬達(dá)(22)，包括轉(zhuǎn)子(134)，其不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到摩擦離合器(23)的外套節(jié)(35)并設(shè)置成與輸入和輸出軸(24，26)同軸，還包括定子(132)，其固定到殼體(21)并設(shè)置成與轉(zhuǎn)子(134)同心。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述摩擦離合器(23)通過(guò)電磁接合。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述磨擦離合器(23)包括離合組件(52)，通過(guò)摩擦和可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接輸入和輸出軸(24，26)，和用于加載離合組件(52)的球斜面機(jī)構(gòu)(40)，因此離合組件(52)上的載荷保持與傳遞通過(guò)整體的馬達(dá)和離合器組件(20)的轉(zhuǎn)矩方向無(wú)關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，所述球斜面機(jī)構(gòu)(40)包括具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的環(huán)形控制板(42)，所述控制板(42)包括多個(gè)在控制板(42)的表面形成的圓周控制斜面(46)，所述控制斜面的軸向深度有變化；相同數(shù)量的滾動(dòng)件(45)，一個(gè)滾動(dòng)件占據(jù)各自控制斜面(46)，和促動(dòng)板(44)，其具有與控制板(42)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，促動(dòng)板具有多個(gè)促動(dòng)斜面(47)，其至少部分相對(duì)控制斜面(44)，使得每個(gè)滾動(dòng)件(45)保持在一個(gè)促動(dòng)斜面(47)和各自的控制斜面(46)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所述控制板(42)連接到控制延伸部(42A)，所述促動(dòng)板(44)連接到促動(dòng)延伸部(44A)。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述組件還包括至少一個(gè)滑配接頭(42B)，其設(shè)置在控制板(42)和控制延伸部(42A)之間，不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接控制板(42)到控制延伸部(42A)，同時(shí)允許控制板(42)和控制延伸部(42A)之間相對(duì)軸向移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，還包括至少一個(gè)滑配接頭(44B)，設(shè)置在促動(dòng)板(44)和促動(dòng)延伸部(44A)之間，不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接促動(dòng)板(44)到促動(dòng)延伸部(44A)，同時(shí)允許促動(dòng)板(44)和促動(dòng)延伸部(44A)之間相對(duì)軸向移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述控制延伸部(42A)包括多個(gè)低導(dǎo)磁率的圓周延伸區(qū)(66C)。
9.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述促動(dòng)延伸部(44A)包括多個(gè)低導(dǎo)磁率的圓周延伸區(qū)(66D)。
10.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述摩擦離合器(23)包括環(huán)形中間板(58)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到輸出軸(26)，設(shè)置在控制延伸部(42A)和促動(dòng)延伸部(44A)之間。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，所述中間板(58)包括多個(gè)低導(dǎo)磁率的圓周延伸區(qū)(66B)。
12.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，所述摩擦離合器(23)還包括線圈(74)，當(dāng)線圈(74)引入電流時(shí)可在線圈框架(64)內(nèi)形成電磁場(chǎng)，其中線圈框架(64)通過(guò)第二單向離合器(72)安裝到輸入軸(24)。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，當(dāng)線圈(74)引入電流時(shí)形成電磁場(chǎng)，以便可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合線圈框架(64)到控制延伸部(42A)，耦合控制延伸部(42A)到中間板(58)，耦合中間板(58)到促動(dòng)延伸部(44A)。
14.如權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，所述線圈框架(64)包括多個(gè)低導(dǎo)磁率的圓周延伸區(qū)(66A)。
15.如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)套節(jié)(38)，其不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到離合組件(52)和輸入軸(24)。
16.如權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所述組件還包括設(shè)置在離合器外套節(jié)(35)和輸入軸(24)之間的第一推力軸承(84)和設(shè)置在控制板(42)和輸出軸(26)之間的第二推力軸承(84)。
17.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，還包括輸入軸(24)驅(qū)動(dòng)的油泵(118)，用于向整體的馬達(dá)和離合器組件(20)供油。
18.如權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，還包括輸入軸(24)上形成的軸腔(124)，用于分配油到摩擦離合器(23)或馬達(dá)(22)。
19.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述馬達(dá)(22)可用作馬達(dá)或發(fā)電機(jī)。
20.一種整體的馬達(dá)和離合器組件(20)，包括殼體(21)，支撐輸入軸(24)和輸出軸(26)轉(zhuǎn)動(dòng)；可選擇性接合的離合器(23)，設(shè)置在輸入軸(24)和輸出軸(26)之間用以在其間傳遞轉(zhuǎn)矩，所述離合器(23)包括用于產(chǎn)生夾緊力的球斜面機(jī)構(gòu)(40)，其包括具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的環(huán)形控制板(42)，所述控制板(42)具有多個(gè)在控制板(42)的表面形成的圓周控制斜面(46)，所述控制斜面(46)的軸向深度有變化；相同數(shù)量的滾動(dòng)件(45)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件占據(jù)各自的控制斜面(46)；和促動(dòng)板(44)，通過(guò)單向離合器(70)安裝到輸出軸(26)，單向離合器具有與控制板(42)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線；所述促動(dòng)板(44)具有多個(gè)促動(dòng)斜面(47)，其數(shù)量、形狀和徑向位置與控制斜面(46)基本相同，其中促動(dòng)斜面(47)至少部分地相對(duì)控制斜面(46)，使得各個(gè)滾動(dòng)件(45)容納在一個(gè)促動(dòng)斜面(47)和各自控制斜面(46)之間，所述控制板(42)沿軸向和可轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)地相對(duì)所述促動(dòng)板(44)設(shè)置，控制板(42)具有徑向延伸的環(huán)形控制延伸部(42A)，促動(dòng)板(44)具有徑向延伸的環(huán)形促動(dòng)延伸部(44A)，環(huán)形中間板(58)不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到輸出軸(26)，并設(shè)置在控制延伸部(42A)和促動(dòng)延伸部(44A)之間；當(dāng)線圈引入電流時(shí)可在線圈框架(64)內(nèi)形成電磁場(chǎng)的線圈(74)，其中線圈框架(64)通過(guò)第二單向離合器(72)安裝到輸入軸(24)；當(dāng)施加球斜面機(jī)構(gòu)(40)產(chǎn)生的夾緊載荷時(shí)，通過(guò)摩擦和可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接輸入軸(24)到輸出軸(26)的離合組件(52)，其中當(dāng)線圈(74)引入電流時(shí)，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合線圈框架(64)到控制延伸部(42A)，耦合控制延伸部(42A)到中間板(58)，耦合中間板(58)到促動(dòng)延伸部(44A)；和馬達(dá)(22)，包括不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到離合器(23)的外套節(jié)(35)的轉(zhuǎn)子(134)，轉(zhuǎn)子與輸入和輸出軸(24，26)同軸；和固定到殼體(21)的定子(132)，定子與轉(zhuǎn)子(134)同心。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種整體的馬達(dá)和離合器組件(20)，包括殼體(21)，其可支撐輸入軸(24)和輸出軸(26)轉(zhuǎn)動(dòng)。選擇性接合的摩擦離合器(23)設(shè)置在輸入軸和輸出軸之間在其間傳遞轉(zhuǎn)矩。摩擦離合器包括外套節(jié)(35)，連接成可隨輸出軸(26)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。整體的馬達(dá)和離合器組件(20)還包括馬達(dá)(22)，其具有轉(zhuǎn)子(134)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到摩擦離合器的外套節(jié)(35)，并與輸入和輸出軸同軸。馬達(dá)(22)還包括定子(132)，其固定到殼體并設(shè)置成與轉(zhuǎn)子同心。
文檔編號(hào)B60K6/26GK1953884SQ200480043124
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者D·A·休格赫斯, J·K·斯普林 申請(qǐng)人:易通公司