專利名稱：帶有自對中錐形離合器的滾珠坡道式傳動系統(tǒng)離合致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛傳動系統(tǒng)離合器，而更為具體地說，涉及這樣一種傳動系統(tǒng)離合器，其中一摩擦圓盤利用一種滾珠坡道式致動器(ball ramp actuator)夾緊到一發(fā)動機飛輪，其中在各行星齒輪上具有單向離合器的行星輪系可在驅(qū)動和滑行兩種條件下鎖定傳動系統(tǒng)離合器。
傳動系統(tǒng)各主要離合器通常利用許多彈簧把一摩擦圓盤夾緊于一發(fā)動機飛輪。這些彈簧設(shè)置在一用螺栓連接于此飛輪的壓板組件之內(nèi)。一可控制此壓板彈簧裝置的機械聯(lián)動裝置由操作人員予以推移以控制此傳動系統(tǒng)離合器的鎖上和松脫。
目前正在努力運用電子技術(shù)使傳動系統(tǒng)離合器的操作自動化。已知的有利用連接于機械聯(lián)動裝置的一種電磁或液壓致動器以基本上代替操作人員來在傳動變換期間從事比較精確的操作。利用這樣一種致動器，機械聯(lián)動裝置的動作響應于由一中心處理器生成的一種控制信號，此處理器用于根據(jù)各種操作條件來處理多樣的汽車傳感器信號以確定應當在什么時候和以什么方式啟動或止動傳動系統(tǒng)離合器。
利用一種滾珠坡道式致動器以加載一汽車傳動系統(tǒng)差動裝置之中的一離合組件，是為人所知的。美國專利第4805486號和第5092825號，其公開內(nèi)容在此納入作為參考，披露了一些有限滑移差動裝置，其中，一離合組件響應于一滾珠坡道式致動器的啟動而被加載，此致動器則由一啟動環(huán)上的一伺服馬達或一電磁線圈驅(qū)動式剎車塊予以起動。滾珠坡道機構(gòu)超過其他各種致動器的優(yōu)點是，它以很高的力量放大關(guān)系，往往是100∶1或更大，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為軸向移動。滾珠坡道式致動器也已用在汽車傳動裝置中，通過響應于某種信號來加載一齒輪式離合組件以嚙合和解除嚙合各個輪系，如美國專利第5078249號所披露的那樣；此專利的披露內(nèi)容在此納入作為參考。
在兩項這種汽車應用場合中，滾珠坡道式致動器的一邊，通常稱作一控制環(huán)，通過由一線圈生成的電磁場所引起的力量頂靠箱體機殼，或者由一電氣馬達使之相對于箱體機殼作轉(zhuǎn)動。為了生成較大的夾緊力，供向線圈或馬達的電流予以增大，供以增大控制環(huán)對箱體機殼的頂力，使控制環(huán)相對于一致動環(huán)作轉(zhuǎn)動，從而導致各滾動元件在控制和驅(qū)動兩環(huán)中的坡道上移動，這樣增大了軸向移動和在離合組件上的夾緊力。
另外已知的是，利用滾珠坡道式致動器來加載汽車傳動系統(tǒng)離合器，如美國專利第1974390號、第2861225號、第3000479號、第5441137號、第5469948號、第5485904號和第5505285號之中所披露的那樣；各專利所披露的內(nèi)容在此納入作為參考。利用滾珠坡道式致動器提供汽車傳動系統(tǒng)離合器夾緊力的一項問題是，先前技術(shù)中各種單向滾珠坡道機構(gòu)的力學作用當汽車處于滑行模式時導致夾緊力損失。一旦發(fā)動機功率減小和傳動系統(tǒng)實際上超速發(fā)動機(滑行狀態(tài))，具有單坡道單向驅(qū)動作用的先前技術(shù)中的滾珠坡道式致動器將解除嚙合離合器，從而消除了汽車的發(fā)動機制動作用。
采用只具有一單一坡道傾角的單向滾珠坡道的滾珠坡道式致動器，將導致離合器在發(fā)動機，不向傳動裝置提供轉(zhuǎn)動能量的時候解除嚙合，比如當汽車滑行時。在滑行時，飛輪不再向或是傳動裝置或是滾珠坡道式致動器提供轉(zhuǎn)動能量。在這種情況下，致動環(huán)和控制環(huán)的相對轉(zhuǎn)動已經(jīng)逆反，以致滾珠坡道軸向位移消失，從而使得壓板從離合圓盤離開。結(jié)果是，發(fā)動機從傳動裝置脫開，任何發(fā)動機制動作用都被消除了。
一種雙向滾珠坡道驅(qū)動式離合器披露在美國專利第2937729號和第5505285號之中。采用這種較為昂貴和復雜的技術(shù)，滾珠坡道式致動器裝有雙向的坡道，當控制環(huán)與致動環(huán)之間存在任一方向上的相對轉(zhuǎn)動時，它們形成啟動作用。不過，滾珠坡道必須經(jīng)過非啟動狀態(tài)而將導致不希望有的暫時離合器滑移，而且另外比起一種單向裝置來，制造各部件成本較大。還有，與單向滾珠坡道機構(gòu)相比，雙向滾珠坡道在一給定組件尺寸的情況下，在控制環(huán)與致動環(huán)之間的轉(zhuǎn)動行程減小。因而，單向滾珠坡道機構(gòu)是可取的，如果在汽車驅(qū)動與滑行兩種操作狀態(tài)下都可以使它從事啟動的話。
滾珠坡道式致動器包括許多滾動元件、一控制環(huán)和一對置的致動環(huán)，其中致動環(huán)和控制環(huán)限定至少三對制成為周向半圓溝槽的、對置的單一坡道表面，每一對對置溝槽約束一個滾動元件。一止推軸承夾置在控制環(huán)與一箱體構(gòu)件之間，連接于諸如一飛輪的輸入構(gòu)件并與之一起轉(zhuǎn)動。一電磁線圈設(shè)置得靠近一控制離合器的元件，以便產(chǎn)生一磁場以加載此控制離合器，后者又施加作用力在滾珠坡道式致動器的控制環(huán)上?？刂齐x合器可以類似于那些通常用于汽車空調(diào)壓縮機的，或者可以是一種錐型控制離合器，以增大所傳送的驅(qū)動力。
本發(fā)明的特征在于，由一原動機驅(qū)動的飛輪(輸入件)和一通過一滾珠坡道驅(qū)動式離合器聯(lián)接的傳動輸入軸(輸出件)。滾珠坡道機構(gòu)具有許多單向的變深度溝槽(坡道)和一致動環(huán)，它具有的各單向的變深度溝槽至少部分地對置于并在幾何上基本上類似于控制環(huán)上的各溝槽。滾珠坡道式致動器離合裝置的一些實例顯示在美國專利第1974390號、第2861225號、第2937729號、第3000479號、第5485904號和5505285號之中。致動環(huán)通過使用一些單向離合器而防止自身一當離合器在汽車滑行狀態(tài)中鎖上時發(fā)生反轉(zhuǎn)。兩個行星輪系(其一是部分行星式的并起一大直徑單向離合器的功能)用以使得滾珠坡道式致動器在驅(qū)動和滑行兩種狀態(tài)下增大作用在離合摩擦圓盤上的夾緊力，而當從一狀態(tài)向另一狀態(tài)過渡時夾緊力沒有任何減小。因而，采用本發(fā)明，其滾珠坡道機構(gòu)當汽車從一驅(qū)動轉(zhuǎn)向一滑行狀態(tài)時不象先前技術(shù)中各種裝置那樣經(jīng)過非啟動狀態(tài)，從而離合器滑移得以減小。一當電磁線圈被激勵，滾珠坡道機構(gòu)可以不依賴于汽車運行狀況而只是增大夾緊力。
電磁線圈用以啟動一控制離合器，它通過行星輪系之一把控制環(huán)連接于傳動輸入軸。在電磁線圈供能時，滾珠坡道機構(gòu)提供作用在離合器摩擦圓盤上的夾緊力，其中無論何時只要在飛輪與傳動輸入軸之間存在某一轉(zhuǎn)速差別，夾緊力的幅度就會立即增大。按照本發(fā)明，夾緊力的幅度保持在一給定水平或者增大，只要線圈由于作用在各行星輪系中各個行星齒輪上的一些單向離合器的動作而受到激勵，從而當汽車進入滑行狀態(tài)(此時發(fā)動機正在制動而不是驅(qū)動汽車)時滾珠坡道式致動器依舊是被完全啟動的。驅(qū)動狀態(tài)下的離合器滑移將導致滾珠坡道機構(gòu)增大作用在離合圓盤上的夾緊力。同樣，在滑行狀態(tài)下，如果由于某種原因而出現(xiàn)離合器滑移，各行星輪系就會保證控制環(huán)與致動環(huán)之間在適當方向上的附加相對轉(zhuǎn)動以增大作用在各離合器摩擦圓盤上的夾緊力。
本發(fā)明的一項措施是，防止?jié)L珠坡道驅(qū)動式離合器在輸入轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)時解除嚙合。本發(fā)明的另一項措施是，通過使用在一行星輪系各行星齒輪上的各單向離合器而鎖定一控制環(huán)與一致動環(huán)之間的轉(zhuǎn)動方向來防止一具有各單向坡道的流珠坡道驅(qū)動式離合器在傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩處于一滑行狀態(tài)時解除嚙合。
本發(fā)明的另一項措施是，采用兩個行星輪系使得一具有各單向坡道的滾珠坡道驅(qū)動式傳動系統(tǒng)離合器當傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩處于一滑行狀態(tài)時增大其嚙合強度。
本發(fā)明的另一項措施是，利用兩個行星輪系-其中每一行星齒輪支承在一單向離合器上，后者則非轉(zhuǎn)動地裝在裝接于拖帶環(huán)的支承銷上-使得由一具有各單向坡道的滾珠坡道式致動器予以驅(qū)動的一傳動系統(tǒng)離合器在被傳遞的傳動轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)方向時增大其驅(qū)動力。
本發(fā)明的又一項措施是，采用一行星輪系和一部分行星輪系-二者都具有作用在控制環(huán)與傳動輸入軸之間的各行星齒輪，其中許多單向離合器可防止各行星齒輪的反轉(zhuǎn)方向-使得由一具有各單向坡道的滾珠坡道式致動器予以驅(qū)動的傳動系統(tǒng)離合器在被傳遞的傳動轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)方向時增大其驅(qū)動力。


圖1是本發(fā)明的滾珠坡道式致動器的部分割視圖；圖2是本發(fā)明的離合聯(lián)軸器的部分透視圖；圖3是本發(fā)明的滾珠坡道式致動器的軸向剖視圖，沿著圖1的直線Ⅲ-Ⅲ切取；圖4是本發(fā)明的滾珠坡道機構(gòu)的剖視圖，沿著圖3的直線Ⅳ-Ⅳ切取，此時滾珠坡道機構(gòu)處于非激發(fā)狀態(tài)；以及圖5是本發(fā)明的滾珠坡道機構(gòu)的剖視圖，沿著圖3的直線Ⅳ-Ⅳ切取，此時流珠坡道機構(gòu)處于已激發(fā)狀態(tài)。
為了促進對于本發(fā)明各項原理的理解，現(xiàn)在將參照示于各圖的實施例并將使用具體術(shù)語來說明此實施例。不過將會理解，并不因而企圖對于本發(fā)明的范圍作出任何限制，在所示裝置之中的那些變更和進一步改進，以及示于本發(fā)明之中的各項原理的那些進一步應用都被認為是本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員一般可想到的。
某些術(shù)語用于以下說明之中只是為了參照方便并且不是限制性的。比如，用語“前”和“后”將指的是裝在汽車之中的離合裝置的通常前和后方向。用語“右”和“左”將指的是術(shù)語與之結(jié)合使用的各圖之中的方向。用語“內(nèi)”和“外”將指的是分別朝向和離開設(shè)備的幾何中心的方向。用語“上”和“下”將指的是術(shù)語與之結(jié)合使用的各圖之中所取的方向。以上提及的所有前述用語包括其正常的派生和對等用語。
現(xiàn)在參照各附圖，這些圖并不用來限制本發(fā)明。圖1是其中可以采用本發(fā)明的、一種類似的主傳動系統(tǒng)離合裝置2的軸向剖視圖。主傳動系統(tǒng)離合裝置2包括飛輪4，也稱作輸入件，它具有摩擦表面4A，此飛輪由諸如內(nèi)燃機這樣的原動機(未畫出)通過其輸出曲軸(未畫出)可轉(zhuǎn)動地予以驅(qū)動，并且此飛輪通過傳動系統(tǒng)離合裝置2聯(lián)接于傳動裝置(未畫出)，此離合裝置由滾珠滑道機構(gòu)5予以致動。離合裝置外殼6圍繞傳動系統(tǒng)離合裝置2并支承傳動裝置，后者包括傳動輸入軸8，也稱作輸出件，它伸展出去以便通過在傳動輸入軸8左端處的各花鍵10C不轉(zhuǎn)動地嚙合具有摩擦圓盤10A和摩擦圓盤10B的第一離合圓盤10，而后，傳動輸入軸8由此向右伸展以驅(qū)動傳動裝置。同樣，具有摩擦圓盤11A和摩擦圓盤11B的第二離合圓盤11通過各花鍵11C嚙合傳動輸入軸。第一離合圓盤10夾在飛輪4與中間壓板13A之間，而第二離合圓盤11夾在中間壓板13A與主壓板13B之間。一致動環(huán)12作用在碟形墊圈18上，以施加軸向力將主壓板13B頂靠到第二離合圓盤11和將中間壓板13A頂靠到第一離合圓盤10，再在摩擦表面4A處頂靠飛輪4，從而通過傳動輸入軸8把轉(zhuǎn)動功率從原動機傳送到傳動裝置并最終到汽車傳動系統(tǒng)的其余部分。
在先前技術(shù)的各種系統(tǒng)中，離合壓板是采用多個加載彈簧被壓向飛輪的。當操作人員想要釋放離合圓盤時，操作人員用腿和腳克服各彈簧的作用力而啟動機構(gòu)式解脫機構(gòu)，借以使離合圓盤相對于飛輪滑移。不過，應當理解，本發(fā)明的特點既不是各致動彈簧也不是機械式解脫機構(gòu)。按照本發(fā)明，一種滾珠坡道機構(gòu)5被用以迫使致動環(huán)12朝向飛輪4，該機構(gòu)裝有致動環(huán)12和控制環(huán)14，二者由至少三個座放在深度變化的坡道或溝槽22A和23A之中的滾動件20A予以隔開，此機構(gòu)在傳動變換序列期間代替操作人員以電動方式由離合控制裝置15予以控制。
離合裝置外殼6部分地封蓋包含本發(fā)明的滾珠坡道機構(gòu)5的傳動系統(tǒng)離合裝置2。使控制環(huán)14頂靠于機殼的各種滾珠坡道致動器在本技術(shù)領(lǐng)域中是為人熟知的，并且一直用以加載美國專利第5078249號之中所披露的傳動齒輪離合器和美國專利第5092825號之中所披露的不同離合部件，此時滾珠坡道控制環(huán)通過帶有齒輪傳動裝置的電磁線圈或馬達而頂靠機殼。實質(zhì)上，控制環(huán)14與致動環(huán)12之間的相對轉(zhuǎn)動導致一個或多個可以是球形元件或圓柱滾子的滾動元件20A、20B和20C(見圖3)沿著同樣數(shù)量的、對置的、分別制成在控制環(huán)14上的坡道22A、22B和22C和制成在致動環(huán)12上的坡道23A、23B和23C移動。坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C具有不同的軸向單向深度?？刂骗h(huán)14相對于致動環(huán)12的轉(zhuǎn)動導致致動環(huán)12沿軸向朝向飛輪移動，借以把第一和第二離合圓盤10和11夾在致動環(huán)12與飛輪4之間。致動環(huán)12非轉(zhuǎn)動地連接于壓板箱體16，但可以相對于箱體沿軸向移動。圖6-8比較詳細和精確地表明這種幾何關(guān)系，隨后要予以參照。
止推軸承56，可以是任何類型的適當軸承，頂靠裝接于第一支承件49A的第二支承件49B并用以抵抗由滾珠坡道滾動元件20A、205和20C在它們分別嚙合控制環(huán)14和致動環(huán)12上面的坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C時所生成的各個軸向力(見圖2)。一般，一行星輪系包括一環(huán)圈、一太陽齒輪和至少三個行星齒輪。第一行星輪系21的第一環(huán)圈40A裝接于第一支承件49A，后者又通過壓板箱體16裝接于飛輪4。第二行星輪系21B的第二環(huán)圈40B由第二支承件49B予以支承，但獨立于后者而轉(zhuǎn)動，后者又可轉(zhuǎn)動地連接于離合環(huán)35。太陽齒輪54只嚙合第二行星輪系21B，而第一行星輪系21A不使用太陽齒輪而起到一大直徑單向離合器的作用。第一和第二行星齒輪42A和43A通過各自的單向離合器44A和45A支承在支承銷48A上。拖帶銷48A、48B、48C和48D各自裝接于拖帶環(huán)39。其他各行星齒輪42B、43B、42C、43C、42D和43D通過各自的單向離合器44B、45B、44C、45C、44D和45D支承在各自的支承銷48B、48C和48D上。在從剖面2-2上看時，各第一行星齒輪42A只允許反時針轉(zhuǎn)動，而各第二行星齒輪只允許順時針轉(zhuǎn)動。因而，沒有太陽齒輪，第一行星輪系21A起到一單向離合器的作用。本發(fā)明的各個零件普遍地環(huán)繞著傳動輸入軸8并圍繞轉(zhuǎn)動軸線47而轉(zhuǎn)動。
離合聯(lián)軸器24包括錐形離合器28，其一側(cè)是第二行星輪系21B的離合環(huán)35，而另一側(cè)是離合器延伸段29，它們當錐形離合器28被激勵時以摩擦方式相聯(lián)接。各驅(qū)動槽道37從控制環(huán)14伸出并可轉(zhuǎn)動地嚙合從離合器延伸段29伸出的各驅(qū)動凸緣38，此延伸段裝接于形成離合聯(lián)軸器24的控制離合板19。還可以設(shè)想，各驅(qū)動凸緣38或可制成在控制環(huán)14上，而各驅(qū)動槽道37或可制成在離合器延伸段29上。這樣，錐形離合器28以摩擦方式把控制環(huán)14，在線圈30由離合裝置15通過一些導線予以激勵而以電磁方式吸引控制離合板19并加載于錐形離合器28的時候，聯(lián)接于離合環(huán)35(此環(huán)連接于第二環(huán)圈40B)。希望的是，把摩擦材料粘合于控制離合延伸件29以及/或是錐形離合器28處的離合環(huán)35，以保證當線圈30被激勵時這些零件之間所需的轉(zhuǎn)矩傳遞。離合延伸件29利用從它那里伸出的各驅(qū)動凸緣38來可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動錐形離合器28的一側(cè)而沒有徑向和軸向?qū)φ龁栴}，這是因為各驅(qū)動凸緣38嚙合各驅(qū)動槽道37的方式所致。不采用各驅(qū)動槽道37和各驅(qū)動凸緣38，錐形離合器28就會由于組成離合聯(lián)軸器24的各部件的制造公差和磨損而趨于咬合。
圖2是本發(fā)明的離合聯(lián)軸器24的部分透視圖，表明分別制成在控制環(huán)14和離合器延伸段29上面的各驅(qū)動槽道37和各配接驅(qū)動凸緣38的、一項實施例的形狀和取向。錐形離合器28需要各部件某種程度的游動以顧及制造公差和磨損。各驅(qū)動凸緣38嚙合各自的驅(qū)動槽道39以傳遞轉(zhuǎn)動，同時允許離合器延伸段29對正離合環(huán)35以便錐形離合器28的正確運作。多個驅(qū)動槽道37和驅(qū)動凸緣可以用來提供這一功能。
再次參照圖1，控制環(huán)14包含坡道22A、22B和23C并當線圈30由于離合聯(lián)軸器24的作用而被激勵時以摩擦方式可轉(zhuǎn)動地連接于離合環(huán)35?？刂齐x合件19當線圈30由離合控制裝置15通過各連接線17予以激勵時被拉靠線圈極板32。環(huán)狀的電氣線圈30環(huán)繞著傳動輸入軸8并由裝接于離合裝置外殼6的線圈支架31予以支承。電氣線圈30設(shè)置在緊緊靠近線圈極板32的地方，在該處，線圈極板32在帶花鍵的套筒33上非轉(zhuǎn)動地支承在傳動輸入軸8上。因而，帶花鍵的套筒33和線圈極板32和太陽齒輪54全都與傳動輸入軸8一起轉(zhuǎn)動。電氣線圈30設(shè)置得部分地由線圈極板32圍住并由一微小氣隙與之隔開。線圈30裝于離合裝置外殼6并因而當線圈極板32按照輸入軸8的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動時保持靜止不動。線圈30生成由圖1中各箭頭36表明的電磁通，穿過線圈極板32進入控制離合件19并返回來穿過線圈極板32進入線圈30。這一電磁通可產(chǎn)生一種趨向于把離合件19拉近線圈極板32的力量，借以通過離合器延伸件29接觸在離合環(huán)35上而產(chǎn)生一摩擦力和一傳入行星輪系21A和21B之內(nèi)的轉(zhuǎn)矩，兩個輪系在控制環(huán)14施加一合成轉(zhuǎn)矩(在飛輪4與傳動輸入軸8之間呈現(xiàn)一轉(zhuǎn)速差別)。滾珠坡道機構(gòu)5通過第一和第二行星輪系21A、21B以適當方式予以啟動，兩個輪系在汽車處于或是滑行或是驅(qū)動狀態(tài)的時候在一鎖定方向上使控制環(huán)14轉(zhuǎn)動。
當離合圓盤10和11未被夾緊，或者由于由原動機(發(fā)動機)通過飛輪4供給的轉(zhuǎn)矩過大而開始滑移的時候，在控制環(huán)14與致動環(huán)12之間存在相對轉(zhuǎn)動，從而迫使環(huán)12與14沿軸向進一步分開(以下更為詳細地說明)，從而增大主壓板13A和中間壓板13B和飛輪4之間摩擦墊板10A、10B、11A和11B處致動環(huán)12在離合圓盤10和11上的夾緊力。這一點是通過控制環(huán)14相對于致動環(huán)12的一個微小范圍的轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)的，并且假如任何相對轉(zhuǎn)動由于滾珠坡道機構(gòu)5的作用而發(fā)生在飛輪4與傳動輸入8之間，會提供一種自動的、實際上立時的夾緊力調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明，一當離合裝置2被鎖上，線圈極板32就以與飛輪4相同的速度轉(zhuǎn)動，而且最小的附加電力需要發(fā)送到線圈30以保持鎖上離合裝置2。采用先前技術(shù)的指導原則，控制環(huán)14可以反作用于一機殼表面，諸如離合裝置外殼，盡管會在控制環(huán)14之間發(fā)生連續(xù)的滑移，導致很大的附加能量損失和離合器滑移時沒有滾珠坡道機構(gòu)5的自動啟動。如本申請所表明的那樣，通過由單向離合器44A、44C、45A、45C的作用而予以控制的第一和第二行星輪系21A和21B來把控制環(huán)14裝接于傳動輸入軸8，離合器滑移將不依賴于汽車的工作狀態(tài)而進一步向滾珠坡道機構(gòu)5供能，從而把離合器滑移減至最小。采用本發(fā)明在或是汽車驅(qū)動或是滑行狀態(tài)之中時，對離合圓盤10和11的甚至最小滑移的反應時間實際上是一瞬間，因為離合圓盤10和11的滑移通過在控制環(huán)14一側(cè)上以摩擦方式鎖定的離合聯(lián)軸器24以及第一和第二行星輪系21A和21B而導致致動環(huán)12與控制環(huán)14之間的立即相對運動并通過壓板箱體16到致動環(huán)12進一步啟動滾珠坡道機構(gòu)5。
位移彈簧26朝向線圈極板32予加載于控制離合板19以盡量減小氣隙的影響而當線圈30首次被激勵時形成平穩(wěn)的嚙合。沒有位移彈簧26(圖示為一擴展彈簧，但可以是任何適當?shù)臄U展裝置)，當控制離合板19與線圈極板32之間的氣隙被封閉時錐形離合器28就由于磁性作用力而趨向于過度嚙合，因為在送入線圈30的一給定電流水平的情況下，作用力會因氣隙被封閉而非常急劇地增大。沒有精巧的電氣控制系統(tǒng)，傳送到錐形離合器28的作用力就會超過為平穩(wěn)啟動傳動系統(tǒng)離合裝置2所需的水平。
許多壓板彈簧50通過充當壓板箱體16與致動環(huán)12之間的彈簧元件而起作用，拉拽包括致動環(huán)12在內(nèi)的滾珠坡道機構(gòu)5離開離合摩擦圓盤10和11以及飛輪4，從而移動致動環(huán)12離開飛輪4。壓板箱體16裝接于飛輪4，以使致動環(huán)12與飛輪4一起轉(zhuǎn)動，但是由于受到滾珠坡道機構(gòu)5的動作控制而可相對于飛輪沿軸向移動，起到壓縮各壓板彈簧50的作用。
由滾珠坡道機構(gòu)5生成的各軸向力依靠止推軸承56傳送到通過壓板箱體16裝接于飛輪4的第二支承件49B。在相反的方向上，由滾珠坡道機構(gòu)5生成的作用力傳送到離合圓盤10和11以及飛輪4。應當指出，可以使用任何數(shù)量的離合圓盤，包括只是一個不帶中間壓板13A的離合圓盤。
現(xiàn)在參照圖3、4和5來說明滾珠坡道機構(gòu)5的運作，滾珠坡道機構(gòu)5的剖面視圖示于圖3，而沿著由球形元件20A隔開的致動環(huán)12和控制環(huán)14的直線Ⅶ-Ⅶ所取的兩個視圖示于圖4和5。三個球形滾動元件20A、20B和20C間隔開來大約120°，隨著控制環(huán)14相對于致動環(huán)12轉(zhuǎn)動而分別滾動在具有變化的軸向深度的三條坡道22A、22B和22C上。取決于滾珠坡道機構(gòu)5的所需轉(zhuǎn)動和軸向移動，可以采用任何數(shù)量的球形滾動元件20A、20B和20C以及相應的坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C。必須遵循的是，采用至少三個球形滾動元件20A、20B和20C，使之運行在分別形成在控制環(huán)14和致動環(huán)12二者上面的同樣數(shù)量的全同、等距、對置的坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C上面，以形成控制環(huán)14和致動環(huán)12的軸向和徑向的穩(wěn)定性。如前所提及，任何類型的滾動元件，諸如滾珠或圓柱滾子，都可使用。圖中表明，致動環(huán)12與圍繞和傳動輸入軸8轉(zhuǎn)動軸線相重合的轉(zhuǎn)動軸線47而轉(zhuǎn)動的飛輪4、壓板箱體16以及第一和第二支承件49A、49B一起轉(zhuǎn)動。
三條半圓形環(huán)向坡道23A、23B和23C，如圖所示，制成在致動環(huán)12的端面上，而相應的全同、對置的坡道22A、22B和22C則制成在控制環(huán)14的端面上?？刂骗h(huán)14和致動環(huán)12由高強度鋼制成，而單向帶錐度的坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C滲碳和淬硬到Rc55-60。坡道22A、22B、22C、23A、23B和23C的深度逐漸減小-這一點參照圖4中的坡道22A和23A可以看得比較清楚，并沿周向伸展大約120°(實際上小于120°，以使各坡道之間有一分隔段)?？刂骗h(huán)14與致動環(huán)12之間的間隔66是由兩條相應的對置坡道諸如22A與23A之間的轉(zhuǎn)動方向來確定的，在這兩條坡道處，當控制環(huán)14相對于致動環(huán)12沿同一轉(zhuǎn)動軸線上轉(zhuǎn)動時球形滾動元件20A滾動在兩條坡道22A和23A上面。以一種基本上全同的方式，滾動元件20B滾動在兩條坡道22B和23B上面，以及滾動元件20C滾動在兩條坡道22C和23C上面。相對轉(zhuǎn)動迫使兩環(huán)14、12沿軸向分開或者使它們靠近，這由滾動元件20A、20B和20C或者它們相應的成對的坡道22A、23A和22B、23B以及22C、23C來決定，借此形成用于夾緊和松脫致動環(huán)12與飛輪4之間的離合圓盤10的軸向移動。
圖4表明控制環(huán)14和致動環(huán)12的轉(zhuǎn)動方向，這時坡道22A和23A在一極端處對正、球形元件20A處在坡道22A和23A最深一段上，當拖帶環(huán)48處于最小，假定飛輪4與傳動輸入軸8之間存在一轉(zhuǎn)速差別，一當激勵線圈30，由于通過離合聯(lián)軸器24施加一轉(zhuǎn)矩輸入，控制環(huán)14就相對于致動環(huán)12轉(zhuǎn)動，而坡道22A和23A彼此相對移動，導致球形元件20A在每一坡道表面22A和23A上滾動而移動到兩條坡道22A和23A上的一不同位置，從而迫使控制環(huán)14和致動環(huán)12分開而達到如圖5所示的一個較寬的間隔。一類似的分離力量由滾動在坡道表面22B和23B上的滾動元件20B和滾動在坡道22C和23C上的滾動元件予以生成。參照圖4和5，控制環(huán)14的轉(zhuǎn)動可以清楚地予以圖示說明，即相對錯移參照點62和64的位置，從圖4直接對置的位置到由于控制環(huán)14在箭頭70方向上的轉(zhuǎn)動所造成的圖5中的偏移位置。這種軸向位移的增大可以用于多種應用場合，特別是各種傳動系統(tǒng)離合器，因為相對于施加在控制環(huán)14上的轉(zhuǎn)矩，這種力量強度是十分大的，一般比例是100∶1。這一點可以為本應用場合所示用以在一汽車傳動系統(tǒng)中加載致動環(huán)12，使之壓靠離合圓盤10和11以及飛輪4。參照美國專利第4805486號，可以發(fā)現(xiàn)關(guān)于滾珠坡道式致動器的運作的其他細節(jié)說明。
如果飛輪4的轉(zhuǎn)動速度與傳動輸入軸8的一樣，即使線圈30被激勵，控制環(huán)14的轉(zhuǎn)動速度也與致動環(huán)12的一樣，而且滾動坡道機構(gòu)5不生成附加的軸向力，因為在控制環(huán)14與致動環(huán)12之間不存在相對轉(zhuǎn)動。假定線圈30始終是被激勵的，從而以電磁方式通過離合聯(lián)軸器24、線圈極板32以及第一和第二行星輪系21A和21B把控制環(huán)14固緊于傳動輸入軸8，則按照本發(fā)明，飛輪4與傳動輸入軸8之間的任何相對轉(zhuǎn)動都會導致控制環(huán)14與致動環(huán)12之間在可使球形元件20A、20B和20C進一步增大控制環(huán)14與致動環(huán)12之間間隔的方向上作相對轉(zhuǎn)動，從而由致動環(huán)12生成附加的夾緊力，以便利用飛輪的動力來增大作用在離合圓盤10上的鎖定力。
按照本發(fā)明，汽車傳動系統(tǒng)離合致動器可以用于把一轉(zhuǎn)動輸入軸聯(lián)接于一輸出軸，此時輸入軸相似于圖1所示的飛輪4，而輸出軸相似于所示的傳動輸入軸8。本發(fā)明只要線圈30被激勵就會防止?jié)L動坡道機構(gòu)5使離合圓盤10和11縮回和解除嚙合，從而在輸入軸(飛輪)與輸出軸(傳動輸入軸)之間形成一種摩擦聯(lián)接，無論轉(zhuǎn)矩傳遞的方向如何。
本發(fā)明已經(jīng)非常仔細地予以說明，足以使本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員能夠予以制造和使用。本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員在閱讀和理解前述說明書之后就會想到本發(fā)明的各種各樣的變通和改動，所有這些變通和改動，在它們處在所附各項權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的情況下，都被認為包含在內(nèi)作為本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1．一種離合裝置(2)，用于可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接兩個轉(zhuǎn)動的部件，包括一輸入部件(4)，由一原動機驅(qū)動并圍繞一轉(zhuǎn)動軸線(47)轉(zhuǎn)動；一輸出部件(8)，利用所述滾珠坡道式離合裝置(2)可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接于所述輸入器件(4)；一滾珠坡道機構(gòu)(5)，用于生成一軸向移動，包括一環(huán)狀控制環(huán)(14)，具有一轉(zhuǎn)動軸線(47)，所述控制環(huán)(14)具有許多制成在所述控制環(huán)(14)的一第一端面上的周向控制坡道(23A、23B、23C)，所述控制坡道(23A、23B、23C)的軸向深度是變化的，一對等數(shù)量的滾動元件(20A、20B、20C)，各自占據(jù)每一所述控制坡道(23A、23B、23C)，一致動環(huán)(12)，具有一轉(zhuǎn)動軸線(47)，與所述控制件(14)的轉(zhuǎn)動軸線(47)共線，所述致動環(huán)(12)具有許多在數(shù)量、形狀和徑向位置上基本上全同于所述控制坡道(23A、23B、23C)的驅(qū)動坡道(22A、22B、22C)，所述驅(qū)動坡道(22A、22B、22C)至少部分地對置于所述控制坡道(23A、23B、23C)，并且每一所述滾動元件(20A、20B、20C)被約束在一條所述驅(qū)動坡道(22A、22B、22C)與一相應的控制坡道(23A、22B、22C)之間，所述控制環(huán)(14)設(shè)置得相對于所述致動環(huán)(12)可以沿軸向移動和可以轉(zhuǎn)動；一線圈(30)，用于當在所述線圈(30)中送入電流時在一線圈極板(32)中產(chǎn)生一電磁場；以及一控制離合器(24)，具有一位于所述線圈極板(32)附近的離合板(19)，設(shè)置得通過各驅(qū)動凸緣(38)嚙合于各匹配驅(qū)動槽道(37)向所述控制環(huán)(14)施加一轉(zhuǎn)矩，以便當所述線圈(30)產(chǎn)生一電磁場時就啟動所述滾珠坡道機構(gòu)(5)；一偏壓裝置，用于在所述控制環(huán)(14)上產(chǎn)生一力，趨向于使所述離合板(19)朝向所述線圈極板(32)移動。
2．按照權(quán)利要求1所述的離合裝置(2)，還包括一離合器延伸段(29)，裝接于所述離合板(19)。
3．按照權(quán)利要求2所述的離合裝置(2)，其中所述各驅(qū)動凸緣(38)制成在所述離合器延伸段(29)上，而所述各驅(qū)動槽道(37)制成在所述控制環(huán)(14)上。
4．按照權(quán)利要求1所述的離合裝置(2)，其中一錐形離合器(28)以摩擦方式把所述輸出部件(8)聯(lián)接于所述控制環(huán)(14)。
5．按照權(quán)利要求4所述的離合裝置(2)，其中所述錐形離合器(28)設(shè)置在一離合器延伸段(29)與一離合環(huán)(35)之間，此外至少一個驅(qū)動凸緣(38)制成在所述離合器延伸段(29)上和一匹配的驅(qū)動槽道(37)制成在所述控制環(huán)(14)上，所述離合環(huán)(35)通過至少一個行星輪系(21A、21B)可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接于所述輸出部件(8)。
全文摘要
一種汽車傳動系統(tǒng)離合器(2),其用滾珠坡道式致動器(5)向離合圓盤(10、11)提供夾緊力,此力隨離合器滑移而增大。拖帶環(huán)(39)在線圈被激勵由帶有線圈(30)的離合聯(lián)軸器(24)連接于滾珠坡道控制環(huán)(14),控制環(huán)與致動環(huán)(12)之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動會導致轉(zhuǎn)動元件沿著坡道行走,借以在兩環(huán)之間形成軸向分力而產(chǎn)生作用在離合圓盤上的夾緊力。離合聯(lián)軸器包括錐形離合器(28),其延伸段(29)部分地具有驅(qū)動凸緣(38),接合于控制環(huán)上的驅(qū)動槽道(37)。
文檔編號F16D27/10GK1218153SQ98120828
公開日1999年6月2日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者G·J·奧爾加內(nèi)克, D·M·普雷斯頓 申請人:易通公司