專(zhuān)利名稱(chēng)：傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的球斜面致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)離合器，更具體來(lái)說(shuō)涉及這樣一種傳動(dòng)系統(tǒng)離合器，其中采用一種球斜面致動(dòng)器來(lái)使摩擦盤(pán)夾緊在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，其中，具有在行星齒輪上的單向離合器的行星齒輪組可在驅(qū)動(dòng)和滑行模式條件下使傳動(dòng)系統(tǒng)離合器鎖定結(jié)合。
另外本發(fā)明還涉及于1996,12,13在美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局提交的，題目為“帶有單向作用球斜面裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器”(Driveline ClutchWith Unidirecticnal Apply Ball Ramp)轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人-易通公司的專(zhuān)利申請(qǐng)766838。
傳動(dòng)系統(tǒng)主離合器通常采用多個(gè)彈簧來(lái)使摩擦盤(pán)夾緊在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上。彈簧布置在與飛輪螺接的壓力板總成上。用來(lái)控制壓力板彈簧機(jī)構(gòu)的機(jī)械連桿由司機(jī)來(lái)位移，以便控制傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的鎖定結(jié)合和松開(kāi)。
采用電子裝置來(lái)自動(dòng)操縱傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的努力目前正在進(jìn)行之中。已知可以采用與機(jī)械連桿連接的機(jī)電的或者液壓的致動(dòng)器，以便在變速箱換擋期間基本上代替司機(jī)進(jìn)行更為精確的離合器操作。采用這樣的致動(dòng)器時(shí)，機(jī)械連桿隨著電控制信號(hào)來(lái)移動(dòng)，而控制信號(hào)是由中央處理器產(chǎn)生的，中央處理器用來(lái)處理基于工況的各種車(chē)輛傳感器輸入訊號(hào)，以便確定傳動(dòng)系統(tǒng)離合器應(yīng)當(dāng)在何時(shí)以什么方式予以致動(dòng)或者脫開(kāi)。
采用球斜面致動(dòng)器來(lái)使車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)差速器中的離合器組件加載是已知的。美國(guó)專(zhuān)利No.4805486和5092825(其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引述結(jié)合在本文中)公開(kāi)了一種有限滑動(dòng)差速器，其中離合器組件是隨著球斜面致動(dòng)器的致動(dòng)而被加載的，而其致動(dòng)是由伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)或者由電磁線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)環(huán)上的制動(dòng)蹄來(lái)引發(fā)的。球斜面致動(dòng)器相對(duì)于其它致動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以以非常高的作用力放大率，通常是100∶1或者更大，使轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為軸向運(yùn)動(dòng)。球斜面致動(dòng)器還在車(chē)輛變速箱中用來(lái)通過(guò)根據(jù)信號(hào)使內(nèi)外齒離合器組件加載而嚙合和脫開(kāi)齒輪組，如美國(guó)專(zhuān)利No.5078249所公開(kāi)的，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引述結(jié)合在本文中。
在這兩種車(chē)輛的應(yīng)用中，球斜面致動(dòng)器的一側(cè)，通常被稱(chēng)為控制環(huán)，通過(guò)由線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)力而反作用在殼體基礎(chǔ)上，或者由電馬達(dá)帶動(dòng)而相對(duì)于殼體基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了產(chǎn)生較大的夾緊力，供給線(xiàn)圈或者馬達(dá)的電流要增加，借此增加控制環(huán)對(duì)殼體基礎(chǔ)的反作用，其使控制環(huán)相對(duì)于致動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，借此使?jié)L動(dòng)元件在控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)的斜面上運(yùn)行，其使軸向運(yùn)動(dòng)和在離合器組件上的夾緊力增加。
也已知采用球斜面致動(dòng)器來(lái)使車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)離合器加載，如在美國(guó)專(zhuān)利No.1974390；2861225；3000479；5441137；5469948；5485904和5505285中所公開(kāi)的，它們的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引述結(jié)合在本文中。采用球斜面致動(dòng)器來(lái)供給車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的夾緊力的一個(gè)問(wèn)題是，現(xiàn)有技術(shù)的單向球斜面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)當(dāng)車(chē)輛處于滑行模式時(shí)導(dǎo)致夾緊力的損失。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低而傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際上在使發(fā)動(dòng)機(jī)超速運(yùn)行時(shí)(滑行模式)，帶有單個(gè)斜面的單向致動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)的球斜面致動(dòng)器將使離合器脫開(kāi)，因此消除了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有將轉(zhuǎn)動(dòng)能量供給變速箱時(shí)，例如當(dāng)車(chē)輛滑行時(shí)，采用僅僅具有一個(gè)單個(gè)傾斜角的單向球斜面的球斜面致動(dòng)的離合器將使離合器脫開(kāi)。當(dāng)滑行時(shí)，飛輪不再向變速箱或者球斜面致動(dòng)器供給轉(zhuǎn)動(dòng)能量。在這種情況下，致動(dòng)環(huán)和控制環(huán)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)已經(jīng)顛倒過(guò)來(lái)，使得球斜面的軸向位移被消失，因此，容許壓力板從離合器盤(pán)拉開(kāi)。結(jié)果是，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱脫開(kāi)因而消除了任何發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)效果。
在美國(guó)專(zhuān)利No.2937729和5505285中公開(kāi)了一種雙向球斜面致動(dòng)的離合器。由于采用該較為昂貴的和復(fù)雜的技術(shù)，球斜面致動(dòng)器包括了雙向的斜面機(jī)構(gòu)，其當(dāng)控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間在任何一個(gè)方向有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都可以提供致動(dòng)作用。然而，該球斜面機(jī)構(gòu)必須渡過(guò)會(huì)導(dǎo)致不希望有的離合器的瞬時(shí)打滑的非致動(dòng)狀態(tài)，另外，零件的制造比單向裝置更為昂貴。此外，與單向球斜面機(jī)構(gòu)相比，在組件尺寸給定的情況下，雙向球斜面機(jī)構(gòu)將在控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)行程。因此，如果能夠使單向球斜面機(jī)構(gòu)在車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行模式和滑行運(yùn)行模式中都可以致動(dòng)的話(huà)，那么單向球斜面機(jī)構(gòu)是比較好的。
球斜面致動(dòng)器包括多個(gè)滾動(dòng)元件，一個(gè)控制環(huán)和一個(gè)對(duì)置的致動(dòng)環(huán)，其中，致動(dòng)環(huán)和控制環(huán)限定至少三個(gè)對(duì)置的形成為周向半圓形凹槽的單一的斜面，每對(duì)對(duì)置的凹槽含有一個(gè)滾動(dòng)元件。一個(gè)推力軸承放置在控制環(huán)和一個(gè)連接在諸如一個(gè)飛輪的輸入元件上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的殼體元件之間。一個(gè)電磁線(xiàn)圈放置在一個(gè)控制離合器的一個(gè)元件附近，以便產(chǎn)生使控制離合器加載的磁場(chǎng)，該控制離合器又將作用力施加在球斜面致動(dòng)器的控制環(huán)上?？刂齐x合器可以是類(lèi)似于通常用于車(chē)輛空調(diào)壓縮機(jī)的那些離合器或者是一種錐形離合器，以便增加傳遞的致動(dòng)作用力。
本發(fā)明的特征在于，通過(guò)一個(gè)球斜面致動(dòng)的離合器聯(lián)結(jié)的由一個(gè)主運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的飛輪(輸入元件)和一個(gè)變速箱輸入軸(輸出元件)。該球斜面機(jī)構(gòu)具有多個(gè)單向的深度變化的凹槽(斜面)和一個(gè)致動(dòng)環(huán)，該致動(dòng)環(huán)具有單向的深度變化的凹槽，這些凹槽至少部分地與控制環(huán)上的凹槽相對(duì)并且?guī)缀涡螤钌匣鞠嗨啤Ｇ蛐泵嬷聞?dòng)器離合器系統(tǒng)的實(shí)例示于美國(guó)專(zhuān)利NO.1974390；2861225；2937729；3000479；5485904和5505285中。在車(chē)輛滑行模式中，通過(guò)采用單向離合器，在離合器鎖定結(jié)合時(shí)，可以阻止致動(dòng)環(huán)反轉(zhuǎn)。兩個(gè)行星齒輪組(其中之一是一個(gè)部分的行星齒輪，起一個(gè)大直徑單向離合器的作用)用來(lái)在驅(qū)動(dòng)和滑行模式時(shí)容許球斜面致動(dòng)器增加在離合器摩擦盤(pán)上的夾緊力，而當(dāng)從一種模式過(guò)渡到另一種模式時(shí)夾緊力不降低。因此，當(dāng)采用本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明的球斜面機(jī)構(gòu)當(dāng)車(chē)輛從驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛心Ｊ綍r(shí)不象現(xiàn)有技術(shù)裝置那樣通過(guò)非致動(dòng)狀態(tài)，因而可以減少離合器的打滑。當(dāng)電磁線(xiàn)圈通以電流時(shí)，球斜面機(jī)構(gòu)只能增加夾緊力，而與車(chē)輛的工作情況無(wú)關(guān)。
電磁線(xiàn)圈用來(lái)致動(dòng)一個(gè)控制離合器，而控制離合器通過(guò)行星齒輪組中之一個(gè)借助摩擦將控制環(huán)與變速箱輸入軸聯(lián)結(jié)。當(dāng)由線(xiàn)圈增力時(shí)，球斜面機(jī)構(gòu)將在離合器摩擦盤(pán)上提供夾緊力，其中每當(dāng)在飛輪和變速箱輸入軸之間存在轉(zhuǎn)速差時(shí)夾緊力的幅度便即刻增加。根據(jù)本發(fā)明，只要線(xiàn)圈通過(guò)作用在行星齒輪組的各個(gè)行星齒輪上的單向離合器的作用而通以電流，夾緊力的幅度便可以保持在一個(gè)給定的水平上或者增加，因此當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入滑行模式時(shí)(此時(shí)與驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)不同發(fā)動(dòng)機(jī)是制動(dòng)的)，球斜面致動(dòng)器是完全致動(dòng)的。在驅(qū)動(dòng)模式中離合器打滑將使球斜面機(jī)構(gòu)增加在離合器盤(pán)上的夾緊力。另外，在滑行模式時(shí)，如果由于某種原因而出現(xiàn)離合器的打滑，行星齒輪組會(huì)在控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間提供沿著適當(dāng)方向的附加相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便增加在離合器摩擦盤(pán)上的夾緊力。
本發(fā)明的一個(gè)任務(wù)是當(dāng)輸入扭矩反向時(shí)防止球斜面致動(dòng)離合器脫開(kāi)。
本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩處于滑行模式時(shí)通過(guò)采用作用在行星齒輪組的行星齒輪上的單向離合器將在控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)方位鎖定來(lái)防止具有單向斜面機(jī)構(gòu)的球斜面致動(dòng)離合器脫開(kāi)。
本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩處于滑行模式時(shí)利用兩個(gè)行星齒輪組來(lái)讓具有單向斜面機(jī)構(gòu)的球斜面致動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器增加其嚙合力。
本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是當(dāng)傳遞的傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩反向時(shí)利用兩個(gè)行星齒輪組來(lái)讓由具有單向斜面機(jī)構(gòu)的球斜面致動(dòng)器致動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器去增加其致動(dòng)作用力，其中，每個(gè)行星齒輪支承在一個(gè)單向離合器上，而單向離合器不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在與一個(gè)支承環(huán)連接的支承銷(xiāo)上。
本發(fā)明的再另一個(gè)任務(wù)是當(dāng)傳遞的傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩反向時(shí)利用一個(gè)行星齒輪組和一個(gè)部分的行星齒輪組來(lái)讓由具有單向斜面機(jī)構(gòu)的球斜面致動(dòng)器致動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器去增加其致動(dòng)作用力，其中所述的行星齒輪組和部分的行星齒輪組兩者都具有作用在控制環(huán)和變速箱輸入軸之間的行星齒輪，其中多個(gè)單向離合器可以防止行星齒輪的反轉(zhuǎn)。


圖1是本發(fā)明的球斜面致動(dòng)器的局部剖視圖；圖2是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的第一行星齒輪組的局部剖視圖，其中，車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)處于傳動(dòng)模式中；圖3是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的第二行星齒輪組的局部剖視圖，其中，車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)處于傳動(dòng)模式中；圖4是沿著圖1的Ⅲ-Ⅲ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的第一行星齒輪組的局部剖視圖，其中，車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)處于滑行模式中；圖5是沿著圖1的Ⅲ-Ⅲ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的第二行星齒輪組的局部剖視圖，其中，車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)處于滑行模式中；圖6是沿著圖1的Ⅵ-Ⅵ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的球斜面機(jī)構(gòu)的軸向剖視圖；圖7是沿著圖6的Ⅶ-Ⅶ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的球斜面機(jī)構(gòu)的橫向剖視圖，其中，球斜面機(jī)構(gòu)處于未用力狀態(tài)；圖8是沿著圖6的Ⅶ-Ⅶ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的球斜面機(jī)構(gòu)的橫向剖視圖，其中，球斜面機(jī)構(gòu)處于用力狀態(tài)；出于便于理解本發(fā)明的原理的目的，下面將提及在附圖中示出的實(shí)施例，并且將采用具體的語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)該理解，并無(wú)意借此限制本發(fā)明的范圍，因而諸如對(duì)于所示裝置的變更和進(jìn)一步的改進(jìn)和諸如對(duì)于在這里所說(shuō)明的本發(fā)明原理的進(jìn)一步應(yīng)用都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是本發(fā)明所涉及領(lǐng)域中普通技術(shù)人員通常可以想到的。
在下面的描述中將采用某些術(shù)語(yǔ)，但是其僅僅是為了便于提及不是用來(lái)起限制作用的。例如，術(shù)語(yǔ)“向前”和“向后”將指的是離合器總成通常在車(chē)輛上安裝的向前和向后的方向。術(shù)語(yǔ)“向右”和“向左”指的是與采用的術(shù)語(yǔ)有關(guān)的附圖中的方向。術(shù)語(yǔ)“向內(nèi)”和“向外”分別指的是向著和離開(kāi)設(shè)備幾何中心的方向。術(shù)語(yǔ)“向上”和“向下”指的是與采用的術(shù)語(yǔ)有關(guān)的附圖中所取的方向。所有上述的術(shù)語(yǔ)包括其通常的引伸和等同物。
現(xiàn)在請(qǐng)參閱附圖(其不是用于限制本發(fā)明的)，圖1是本發(fā)明可在其中被采用的那種主傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2的軸向剖視圖。主傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2包括一個(gè)也稱(chēng)為輸入元件的飛輪4，它具有一個(gè)摩擦表面4A，由諸如內(nèi)燃機(jī)的原動(dòng)機(jī)(未示出)借助輸出曲軸(未示出)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)，輸出曲軸通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2連接在一個(gè)變速箱(未示出)上，而離合器總成2由一個(gè)球斜面機(jī)構(gòu)5來(lái)致動(dòng)。離合器鐘罩形殼體6包圍著傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2和支承著變速箱，而變速箱包括一個(gè)也稱(chēng)為輸出元件的變速箱輸入軸8，該輸出元件延伸以便通過(guò)在變速箱輸入軸8左端上的花鍵10C與一個(gè)具有摩擦片10A和摩擦片10B的第一離合器盤(pán)10不可轉(zhuǎn)動(dòng)地相嚙合，然后該變速箱輸入軸8從那里向右延伸，以便驅(qū)動(dòng)變速箱齒輪機(jī)構(gòu)。同樣，一個(gè)具有摩擦片11A和摩擦片11B的第二離合器盤(pán)11通過(guò)花鍵11C與變速箱輸入軸8相嚙合。第一離合器盤(pán)10被夾緊在飛輪4和一個(gè)中間壓力板13A之間，而第二離合器盤(pán)11被夾緊在中間壓力板13A和一個(gè)主壓力板13B之間。一個(gè)致動(dòng)環(huán)12作用在膜片式彈簧墊圈18上，以便將一個(gè)軸向力施加在主壓力板13B上，而使其靠在第二離合器盤(pán)11上，使中間壓力板13A靠在第一離合器盤(pán)10上，使離合器盤(pán)10靠在飛輪4的飛輪摩擦表面4A上，借此將來(lái)自原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)變速箱輸入軸8傳遞給變速箱，最終傳遞給車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分。
在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，離合器壓力板利用多個(gè)加載彈簧被強(qiáng)行壓向飛輪。當(dāng)司機(jī)希望使離合器片脫開(kāi)時(shí)，一個(gè)機(jī)械放松機(jī)構(gòu)通過(guò)司機(jī)的腳和腿克服彈簧力而被致動(dòng)，借此容許離合器片相對(duì)于飛輪滑動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)指出，致動(dòng)彈簧和機(jī)械放松機(jī)構(gòu)都不是本發(fā)明的特征。根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)由離合器控制裝置15控制的球斜面機(jī)構(gòu)5用來(lái)迫使致動(dòng)環(huán)12向著飛輪4運(yùn)動(dòng)，因而，在變速箱的換擋工序期間由電子裝置代替了司機(jī)的作用，其中，該球斜面機(jī)構(gòu)包括一個(gè)致動(dòng)環(huán)12和一個(gè)控制環(huán)14，而致動(dòng)環(huán)12和控制環(huán)14由至少三個(gè)滾動(dòng)元件20A分開(kāi)，而滾動(dòng)元件20A在深度變化的斜面或者凹槽22A和23A中運(yùn)動(dòng)。
離合器鐘罩形殼體6局部地包圍著包括本發(fā)明的球斜面機(jī)構(gòu)5的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2。使控制環(huán)14反作用于基礎(chǔ)上的球斜面致動(dòng)器在本領(lǐng)域是已知的，并一直用來(lái)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)離合器加載，如在美國(guó)專(zhuān)利NO.5078249中所公開(kāi)的，和用來(lái)使差速離合器組件加載，如在美國(guó)專(zhuān)利NO.5092825中所公開(kāi)的，其中球斜面控制環(huán)通過(guò)線(xiàn)圈或者帶有齒輪機(jī)構(gòu)的馬達(dá)反作用于殼體基礎(chǔ)。實(shí)際上，在控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可以使一個(gè)或者多個(gè)可以是球形元件或者圓柱形滾子的滾動(dòng)元件20A,20B,20C(見(jiàn)圖6)沿著分別在控制環(huán)14中和在致動(dòng)環(huán)12中形成的同樣數(shù)目的對(duì)置的斜面22A,22B,22C和23A,23B,23C運(yùn)動(dòng)。斜面22A,22B,22C,23A,23B，和23C具有單向的不同的軸向深度。控制環(huán)14相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12的轉(zhuǎn)動(dòng)使致動(dòng)環(huán)12向著飛輪4軸向移動(dòng)，借此將第一和第二離合器盤(pán)10和11夾緊在致動(dòng)環(huán)12和飛輪4之間。致動(dòng)環(huán)12不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在壓力板殼體16上，但是可以相對(duì)于其軸向移動(dòng)。圖6-8更為詳細(xì)和精確地示出了該幾何形狀，下面將對(duì)其進(jìn)行描述。
其可以是任何適當(dāng)類(lèi)型軸承的推力軸承56反作用于第二支承體49B上，而支承體49B連接在第一支承體49A上并且用來(lái)承受當(dāng)球斜面滾動(dòng)元件20A,20B,20C嚙合在分別位于控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12中的斜面22A,22B,22C,23A,23B，和23C上時(shí)由它們產(chǎn)生的軸向力。通常，一個(gè)行星齒輪組包括一個(gè)內(nèi)齒輪，太陽(yáng)齒輪和至少三個(gè)行星齒輪。第一行星齒輪組21A的第一內(nèi)齒輪40A連接在第一支承體49A上，而支承體49A通過(guò)壓力板殼體16連接在飛輪4上。第二行星齒輪組21B的第二內(nèi)齒輪40B由第二支承體49B支承著但是可獨(dú)立于其轉(zhuǎn)動(dòng)，但是是可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在離合器環(huán)35上。太陽(yáng)齒輪54僅僅嚙合第二行星齒輪組21B，而第一行星齒輪組21A不利用太陽(yáng)齒輪而且起一個(gè)大直徑單向離合器的作用。第一和第二行星齒輪42A和43A支承在穿過(guò)各自的單向離合器44A和45A的支承銷(xiāo)48A上。支承銷(xiāo)48A,48B,48C和48D各連接在支承環(huán)39上。其它的行星齒輪42B,43B,42C,43C,42D,43D支承在穿過(guò)各自的單向離合器44B,45B,44C,45C,44D,和45D的各自支承銷(xiāo)48B,48C和48D上。當(dāng)從橫截面2-2來(lái)看時(shí)，第一行星齒輪42A僅僅被容許沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而第二行星齒輪43A僅僅被容許沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。因此，由于沒(méi)有太陽(yáng)齒輪，第一行星齒輪組21A起一個(gè)單向離合器的作用。本發(fā)明的各個(gè)元件總地包圍了變速箱輸入軸8并且圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)47轉(zhuǎn)動(dòng)。
離合聯(lián)接器24包括一個(gè)錐形離合器28，其一側(cè)是第二行星齒輪組21B的離合器環(huán)35，而第二側(cè)是當(dāng)錐形離合器28被加力時(shí)摩擦聯(lián)結(jié)的離合器延伸部分29。配合通道37從控制環(huán)14中延伸，并且可轉(zhuǎn)動(dòng)地與傳動(dòng)法蘭38相嚙合，而傳動(dòng)法蘭38從離合器延伸部分29延伸，而離合器延伸部分29連接在離合器控制板19上，其構(gòu)成了離合聯(lián)接器24。這樣，當(dāng)線(xiàn)圈30由離合器控制裝置15通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)17而通以電流而借助電磁力吸引離合器控制板19并對(duì)錐形離合器28加載時(shí)，錐形離合器28便可以借助摩擦力將控制環(huán)14與離合器環(huán)35(其連接在第二內(nèi)齒輪40B上)相聯(lián)結(jié)。希望在錐形離合器28處將摩擦材料粘結(jié)在控制離合器延伸部分29上和/或離合器環(huán)35上，以便當(dāng)線(xiàn)圈30被通以電流時(shí)在這些元件之間提供需要的扭矩傳遞。離合器延伸部分29利用從其延伸的傳動(dòng)法蘭38來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)錐形離合器28的一側(cè)由于傳動(dòng)法蘭38與傳動(dòng)通道37嚙合的方式而沒(méi)有徑向和軸向的對(duì)中問(wèn)題。如果沒(méi)有該類(lèi)型的離合聯(lián)接器24，錐形離合器28往往會(huì)由于構(gòu)成離合聯(lián)接器24的各個(gè)元件的制造公差和磨損而粘結(jié)。
控制環(huán)14含有斜面22A,22B和22C，并且當(dāng)線(xiàn)圈30借助離合聯(lián)接器24的作用通以電流時(shí)可摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在離合器環(huán)35上。當(dāng)線(xiàn)圈30由離合器控制裝置15通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)17通以電流時(shí)，離合器控制板19將被拉動(dòng)而靠在線(xiàn)圈極柱32上。環(huán)形電線(xiàn)圈30包圍著變速箱輸入軸8并且由連接在離合器鐘罩形殼體6上的線(xiàn)圈支承件31支承著。電線(xiàn)圈30布置得緊密靠近線(xiàn)圈極柱32，而線(xiàn)圈極柱32不可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在變速箱輸入軸8的花鍵套33上。因此，花鍵套33，線(xiàn)圈極柱32和太陽(yáng)輪54全部隨著變速箱輸入軸8轉(zhuǎn)動(dòng)。電線(xiàn)圈30布置得由線(xiàn)圈極柱32局部地包圍并且與其分開(kāi)一個(gè)小的空氣間隙。線(xiàn)圈30安裝在離合器鐘罩形殼體6上，因此當(dāng)線(xiàn)圈極柱32根據(jù)輸入軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被保持不動(dòng)。線(xiàn)圈30產(chǎn)生一個(gè)由圖1的箭頭36所示的電磁通，其穿過(guò)線(xiàn)圈極柱32進(jìn)入離合器控制板19，又返回通過(guò)線(xiàn)圈極柱32而進(jìn)入線(xiàn)圈30。該電磁通產(chǎn)生一個(gè)試圖將離合器控制板19拉向線(xiàn)圈極柱32的作用力，因此，通過(guò)離合器延伸部分29與離合器環(huán)35的接觸而產(chǎn)生一個(gè)摩擦力和進(jìn)入行星齒輪組21A和21B的扭矩，而行星齒輪組21A和21B將一個(gè)合成扭矩按照相同的方向作用在控制環(huán)14上，以便當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行在驅(qū)動(dòng)模式或者滑行模式(在飛輪4和變速箱輸入軸8之間呈現(xiàn)轉(zhuǎn)速差動(dòng))時(shí)致動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)5。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)車(chē)輛處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，第一單向離合器45A,45B,45C,45D脫開(kāi)而容許第一行星齒輪組21A的第一行星齒輪43A,43B,43C,43D轉(zhuǎn)動(dòng)，而第二行星齒輪組21B的第二單向離合器44A,44B,44C,44D被鎖定。當(dāng)車(chē)輛處于滑行模式時(shí)，第二單向離合器44A,44B,44C,44D脫開(kāi)而容許第二行星齒輪組21B的第二行星齒輪42A,42B,42C,42D轉(zhuǎn)動(dòng)，而第一行星齒輪組21A的第一單向離合器45A,45B,45C,45D被鎖定。在這兩種情況下，任何在飛輪4和變速箱輸入軸8之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)都將導(dǎo)致球斜面機(jī)構(gòu)5的進(jìn)一步致動(dòng)，從而增加在離合器盤(pán)10和11上的夾緊力。球斜面機(jī)構(gòu)5通過(guò)第一和第二行星齒輪組21A和21B的作用以適當(dāng)方式被致動(dòng)，當(dāng)車(chē)輛處于滑行或者驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，第一和第二行星齒輪組21A和21B使控制環(huán)14沿著鎖定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)離合器盤(pán)10和11由于原動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))通過(guò)飛輪4提供過(guò)大的扭矩而不能被夾緊時(shí)或者開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，則在控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使環(huán)12和14進(jìn)一步沿著軸向分開(kāi)(下面將詳細(xì)說(shuō)明)，從而可增加致動(dòng)環(huán)12在主壓力板13A，中間壓力板13B和飛輪4之間的離合器盤(pán)10和11的摩擦片10A,10B,11A,11B上的夾緊力。這種情況通過(guò)控制環(huán)14相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12的小范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)就可以發(fā)生并且如果在飛輪4和變速箱輸入軸8之間發(fā)生任何相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么通過(guò)球斜面機(jī)構(gòu)5的作用便可以提供自動(dòng)的基本上是即刻的夾緊力調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，一旦離合器總成2被鎖合，線(xiàn)圈極柱32便與飛輪4同速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且要求將最小的附加電流輸送給線(xiàn)圈30，以便保持離合器總成2的鎖合。采用現(xiàn)有技術(shù)的教義時(shí)，控制環(huán)14可以反作用于地面，例如離合器鐘罩形殼體6，但是在控制環(huán)14之間會(huì)發(fā)生不斷的滑動(dòng)，導(dǎo)致很高的附加能量的損失，并且在離合器滑動(dòng)時(shí)沒(méi)有球斜面機(jī)構(gòu)5的自動(dòng)致動(dòng)。而如本發(fā)明所述，通過(guò)由單向離合器44A,44C,45A,45C的作用所控制的第一和第二行星齒輪組21A和21B而將控制環(huán)14與變速箱輸入軸8連接起來(lái)，離合器的滑動(dòng)會(huì)進(jìn)一步為球斜面機(jī)構(gòu)5提供動(dòng)力，而與車(chē)輛運(yùn)行模式無(wú)關(guān)，借此可以使離合器打滑減至最少。當(dāng)采用本發(fā)明車(chē)輛在驅(qū)動(dòng)模式或者滑行模式時(shí)，至離合器盤(pán)10和11的相同的最小打滑的反應(yīng)時(shí)間實(shí)際上是瞬時(shí)的，因?yàn)殡x合器盤(pán)10和11的打滑會(huì)通過(guò)離合聯(lián)接器24的摩擦接合和第一和第二行星齒輪組21A和21B在控制環(huán)14側(cè)的摩擦接合以及通過(guò)壓力板殼體16與致動(dòng)環(huán)12的聯(lián)結(jié)而即刻導(dǎo)致致動(dòng)環(huán)12和控制環(huán)14之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以進(jìn)一步致動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)5。致動(dòng)環(huán)12轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)結(jié)在離合器壓力板殼體16上，而殼體16又連接在飛輪4上，整個(gè)地一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
偏壓彈簧26對(duì)離合器控制板19向著線(xiàn)圈極柱32方向預(yù)加載，使空氣間隙作用減至最小，以便當(dāng)線(xiàn)圈30首先通以電流時(shí)可提供平穩(wěn)的嚙合。如果沒(méi)有偏壓彈簧26(其被示出為膨脹線(xiàn)圈彈簧，但是它可以是任何適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置)，錐形離合器28往往會(huì)由于磁力作用而過(guò)嚙合，因?yàn)樵陔x合器控制板19和線(xiàn)圈極柱32之間的空氣間隙既然是在進(jìn)入線(xiàn)圈30的給定的電流值下閉合的，那么當(dāng)空氣間隙閉合時(shí)，作用力將增加得非常迅速。如果沒(méi)有精密的電氣控制系統(tǒng)，傳遞給錐形離合器28的作用力將超過(guò)平穩(wěn)致動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2所需要的程度。
多個(gè)壓力板彈簧50通過(guò)在壓力板殼體16和致動(dòng)環(huán)12之間起彈簧件的作用而拉動(dòng)包括致動(dòng)環(huán)12在內(nèi)的球斜面機(jī)構(gòu)5離開(kāi)離合器摩擦盤(pán)10,11和飛輪4，借此使致動(dòng)環(huán)12偏壓離開(kāi)飛輪4。壓力板殼體16連接在飛輪4上，使得致動(dòng)環(huán)12可以隨著飛輪4而轉(zhuǎn)動(dòng)但是也可以相對(duì)于飛輪4軸向移動(dòng)，因?yàn)槠涫艿狡鹬鴫嚎s壓力板彈簧50作用的球斜面機(jī)構(gòu)5的作用的控制。
由球斜面機(jī)構(gòu)5產(chǎn)生的軸向力可以通過(guò)推力軸承56傳遞給第二支承體49B，而第二支承體49B通過(guò)壓力板殼體16連接在飛輪4上。在相反的方向上，由球斜面機(jī)構(gòu)5產(chǎn)生的作用力傳遞給離合器盤(pán)10，11和飛輪4。應(yīng)當(dāng)指出，可以采用任何數(shù)目的離合器盤(pán)，包括只有一個(gè)離合器盤(pán)而沒(méi)有中間壓力板13A的情況。
現(xiàn)在來(lái)提及圖1和2，其中，圖2是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線(xiàn)所截取的本發(fā)明的第一行星齒輪組21A的局部剖視圖。第一和第二行星齒輪組21A和21B布置得可以使控制環(huán)14沿著進(jìn)一步致動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)5的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。第一行星齒輪組21A(其沒(méi)有太陽(yáng)齒輪)包括多個(gè)第一行星齒輪43A,43B,43C,43D，這些行星齒輪被支承在各自的第一單向離合器45A,45B,45C,45D上，而每個(gè)單向離合器不可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承在各自的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,和48B上。注意，對(duì)于第一和第二行星齒輪組21A和21B來(lái)說(shuō)，任何數(shù)目的行星齒輪和相關(guān)的支承銷(xiāo)都是可以利用的。第一行星齒輪43A,43B,43C,43D于是可以與第一內(nèi)齒輪40A相嚙合，而內(nèi)齒輪40A連接在或者由第一支承體49A來(lái)形成，而第一支承體49A隨著飛輪4一起轉(zhuǎn)動(dòng)。第一和第二行星齒輪43A,43B,43C,43D,42A,42B,42C,42D由支承環(huán)39保持在軸向位置上。第二行星齒輪組21B包括一個(gè)太陽(yáng)齒輪54，該太陽(yáng)齒輪54通過(guò)變速箱輸入軸8與多個(gè)第二行星齒輪42A,42B,42C,42D相嚙合而被驅(qū)動(dòng)，而第二行星齒輪被支承在各自的第二單向離合器44A,44B,44C,44D上，而每個(gè)第二單向離合器不可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承在各自的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D上。第二行星齒輪42A,42B,42C,42D于是與第二內(nèi)齒輪40B相嚙合，而內(nèi)齒輪40B連接在第二支承體49B上或者與其形成在一起。線(xiàn)圈極柱32與太陽(yáng)齒輪54一起可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在變速箱輸入軸8上。
第一行星齒輪43A,43B,43C,43D和第二行星齒輪42A,42B,42C,42D沿著周向由支承環(huán)39彼此隔開(kāi)，而支承環(huán)39安裝在在延伸的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D上的各個(gè)單向離合器上。第一和第二單向離合器45A,45B,45C,45D,44A,44B,44C,44D與第一和第二行星齒輪組21A和21B的其它元件一致行動(dòng)可以防止控制環(huán)14相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12沿著會(huì)松開(kāi)球斜面機(jī)構(gòu)5的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，條件是線(xiàn)圈30要以防止離合器環(huán)35相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12在那個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)通以電流。當(dāng)線(xiàn)圈通以電流時(shí)，第一和第二行星齒輪組21A和21B與第一和第二單向離合器45A,45B,45C,45D,44A,44B,44C,44D結(jié)合起來(lái)工作，可以保證控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅在可導(dǎo)致球斜面機(jī)構(gòu)5進(jìn)一步致動(dòng)從而增加在離合器盤(pán)10和11上的夾緊力的方向上進(jìn)行，而與車(chē)輛運(yùn)行的模式和通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩流程無(wú)關(guān)。
圖2是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線(xiàn)截取的圖1的離合器總成2的局部剖視圖，示出了當(dāng)車(chē)輛處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)第一行星齒輪組21A的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況。箭頭A1代表第一內(nèi)齒輪40A相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，箭頭P1代表第一行星齒輪43A,43B,43C,43D的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，箭頭C代表支承環(huán)39的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。內(nèi)齒輪40A不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪4上，第一行星齒輪43A,43B,43C,43D通過(guò)第一單向離合器45A,45B,45C,45D被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在各自的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D上，其中，支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D連接在支承環(huán)39上。假定發(fā)動(dòng)機(jī)沿著反時(shí)針的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，第一內(nèi)齒輪40A由發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪4轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。第一行星齒輪43A,43B,43C,43D在各自的第一單向離合器45A,45B,45C,45D上沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)但是被阻止沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)條件下，如圖2所示，各個(gè)元件由單向離合器轉(zhuǎn)動(dòng)或者被其阻止轉(zhuǎn)動(dòng)的情況如下第一內(nèi)齒輪40A隨著發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪4沿著反時(shí)針的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；第一行星齒輪43A,43B,43C,43D在各自的第一單向離合器45A,45B,45C,45D上沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，其中支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D是靜止不動(dòng)的。
圖3是沿著圖1的Ⅲ-Ⅲ線(xiàn)截取的圖1的離合器總成的局部剖視圖，示出了當(dāng)車(chē)輛處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)第二行星齒輪組21B的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況。箭頭S代表太陽(yáng)輪54的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，箭頭A2代表第二內(nèi)齒輪40B相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，箭頭P2代表第二行星齒輪42A,42B,42C,42D的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，箭頭C代表支承環(huán)39的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。第二內(nèi)齒輪40B不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在離合器環(huán)35上，離合器環(huán)35具有一個(gè)摩擦面，該摩擦面當(dāng)線(xiàn)圈30通以電流時(shí)通過(guò)離合器延伸部分29而將離合器環(huán)35與控制環(huán)14借助摩擦聯(lián)結(jié)起來(lái)。第二行星齒輪42A,42B,42C,42D由各自的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著，而支承銷(xiāo)連接在支承環(huán)39上。第二內(nèi)齒輪40B不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在離合器環(huán)35上，而離合器環(huán)35當(dāng)線(xiàn)圈通以電流時(shí)通過(guò)離合器延伸部分29與控制環(huán)14摩擦聯(lián)結(jié)。第二行星齒輪組21B具有一個(gè)太陽(yáng)齒輪54(與第一行星齒輪組21A不同)，而太陽(yáng)齒輪54不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在變速箱輸入軸8上。在驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，第二行星齒輪42A,42B,42C,42D被不可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在在各自的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D上的各自的第二單向離合器44A,44B,44C,44D上，借此防止第二行星齒輪42A,42B,42C,42D沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。所示太陽(yáng)齒輪54由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并且由于第二行星齒輪42A,42B,42C,42D被鎖定，所以第二內(nèi)齒輪40B隨著太陽(yáng)齒輪54轉(zhuǎn)動(dòng)。因此摩擦片10A和10B的任何打滑可以導(dǎo)致進(jìn)一步地致動(dòng)球斜面機(jī)構(gòu)5，以便增加在摩擦片10A和10B上的夾緊負(fù)荷，即使通過(guò)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩流程已經(jīng)在圖3中相反了。
圖4是當(dāng)車(chē)輛處于滑行模式(此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩流程與驅(qū)動(dòng)模式的是相反的)時(shí)圖1的離合器總成沿著第一行星齒輪組21A所截取的的局部剖視圖。其中所示的是第一內(nèi)齒輪40A隨著發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪4沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。第一行星齒輪43A,43B,43C,43D被各自的第一單向離合器45A,45B,45C,45D鎖定不能沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，因此支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D和支承環(huán)39隨著發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，任何傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的打滑都將導(dǎo)致控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這將進(jìn)一步供給球斜面機(jī)構(gòu)5以力量，從而增加在傳動(dòng)系統(tǒng)離合器上的夾緊力。
由于行星齒輪組21A不具有太陽(yáng)齒輪，所以它可以被更為精確地描述為一個(gè)部分行星齒輪組。第一行星齒輪組21A起著在飛輪4和支承環(huán)39之間起作用的一個(gè)單向離合器的作用。由于該作用的目的，第一行星齒輪組21A將被稱(chēng)為一個(gè)行星齒輪，即使太陽(yáng)齒輪未予利用，并且其起著一個(gè)單向離合器的作用，并且不是一個(gè)傳統(tǒng)的行星齒輪組。
圖5是沿著圖1的Ⅲ-Ⅲ線(xiàn)截取的圖1的傳動(dòng)系統(tǒng)離合器總成2的局部剖視圖，示出了當(dāng)車(chē)輛處于滑行模式時(shí)第二行星齒輪組21B的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況。支承環(huán)39和連接的支承銷(xiāo)48A,48B,48C,48D隨著發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈诙蜗螂x合器44A,44B,44C,44D被鎖定并防止第二行星齒輪42A,42B,42C,42D沿著反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，因此，可使輸入扭矩相反并且當(dāng)在飛輪4和摩擦片10A和10B之間發(fā)生打滑時(shí)可使球斜面機(jī)構(gòu)5被進(jìn)一步加力，與圖3中所示的結(jié)果一樣。
現(xiàn)在參閱附圖6,7,8來(lái)描述球斜面機(jī)構(gòu)5的運(yùn)作情況，一個(gè)球斜面機(jī)構(gòu)5的橫截面圖示于圖6中，而沿著圖6的Ⅶ-Ⅶ線(xiàn)截取的由球形元件20A分開(kāi)的致動(dòng)環(huán)12和控制環(huán)14的視圖示于附圖7和8中。三個(gè)球形滾動(dòng)元件20A,20B,20C大致隔開(kāi)120°，當(dāng)控制環(huán)14相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別在三個(gè)具有不同軸向深度的斜面22A,22B,22C上滾動(dòng)。根據(jù)球斜面機(jī)構(gòu)5的所希望的轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)，可以利用任何數(shù)目的球形滾動(dòng)元件20A,20B,20C和相應(yīng)的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C。必須采用至少三個(gè)球形滾動(dòng)元件20A,20B,20C，使它們行駛在分別在控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12上形成的同樣數(shù)目的完全相等地隔開(kāi)的對(duì)置的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C上，以便為控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12提供軸向和徑向的穩(wěn)定性。如前所述，任何類(lèi)型的滾動(dòng)元件都可以采用，例如球形的或者圓柱形的滾子。所示的致動(dòng)環(huán)12與飛輪4，壓力板殼體16和第一，第二支承體49A,49B圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)47一起轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸線(xiàn)與變速箱輸入軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)是一致的。
所示的三個(gè)半圓形的周向斜面23A,23B,23C形成在致動(dòng)環(huán)12的表面上，它們與形成在控制環(huán)14上的完全相同的對(duì)置的斜面22A,22B,22C相對(duì)應(yīng)。控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12由高強(qiáng)度鋼制成，單向傾斜的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C被滲碳而硬化到RC55-60的硬度。斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C在深度上是傾斜的，如在附圖7中由標(biāo)號(hào)22A和23A的斜面較為清晰地示出的，在周向上延伸大約120°(實(shí)際上小于120°，以便容許在斜面之間有分開(kāi)的部分)。在控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間的分開(kāi)間隙66的大小，在當(dāng)控制環(huán)14在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)上相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)球形滾動(dòng)元件20A在兩個(gè)斜面22A和23A上滾動(dòng)的情況下。由兩個(gè)對(duì)應(yīng)的對(duì)置斜面例如22A和23A之間的轉(zhuǎn)動(dòng)方位來(lái)確定。以基本上相同的方式，滾動(dòng)元件20B在兩個(gè)斜面22B和23B上滾動(dòng)，滾動(dòng)元件20C在兩個(gè)斜面22C和23C上滾動(dòng)。該相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)迫使兩個(gè)環(huán)14和12軸向分開(kāi)或者容許它們變得更靠近在一起，這由滾動(dòng)元件20A,20B,20C或者與它們對(duì)應(yīng)的斜面對(duì)22A,23A和22B,23B和22C,23C的位置來(lái)確定，因此可以產(chǎn)生軸向移動(dòng)，以便夾緊和放松在致動(dòng)環(huán)12和飛輪4之間的離合器盤(pán)10。
圖7示出了當(dāng)斜面22A和23A處于極端對(duì)中位置并且球形元件20A處于斜面22A和23A的最深部位而支承環(huán)48為最小時(shí)控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12的轉(zhuǎn)動(dòng)方位。假定在飛輪4和變速箱輸入軸8之間有轉(zhuǎn)速差，當(dāng)線(xiàn)圈30通以電流時(shí)，通過(guò)離合聯(lián)接器24施加輸入的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩控制環(huán)14將相對(duì)于致動(dòng)環(huán)12轉(zhuǎn)動(dòng)，斜面22A和23A將彼此相對(duì)移動(dòng)，使球形元件20A在每個(gè)斜面22A和23A上滾動(dòng)到兩個(gè)斜面22A和23A的不同的位置上，從而迫使控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12分開(kāi)至較為寬的分開(kāi)間隙66，如圖8所示。相似的分開(kāi)作用力也可以由在斜面22B和23B上滾動(dòng)的滾動(dòng)元件20B和在斜面22C和23C上滾動(dòng)的滾動(dòng)元件20C所產(chǎn)生?？刂骗h(huán)14的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)控制環(huán)14沿著箭頭70方向的轉(zhuǎn)動(dòng)造成的參考點(diǎn)62和64在圖7的直接對(duì)置的位置相對(duì)移動(dòng)到圖8的偏置位置而由圖7和8清晰地示出了。該軸向位移的增加可以用于許多應(yīng)用場(chǎng)合，特別是傳動(dòng)系統(tǒng)離合器，因?yàn)椋鄬?duì)于作用在控制環(huán)14上的扭矩的作用力值是非常高的，通常達(dá)到100∶1的比例。如在本申請(qǐng)中所述的，這可以用來(lái)在車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)中使致動(dòng)環(huán)12加載而使其靠在離合器盤(pán)10,11和飛輪4上。參考美國(guó)專(zhuān)利No.4805486可以得知球斜面致動(dòng)器應(yīng)用的其它說(shuō)明詳情。
如果飛輪4以與變速箱輸入軸8相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，即使線(xiàn)圈30被通以電流，控制環(huán)14也將以與致動(dòng)環(huán)12相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并且不會(huì)由球斜面機(jī)構(gòu)5產(chǎn)生附加軸向力，因?yàn)闆](méi)有控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。假定線(xiàn)圈30持續(xù)通以電流，因而，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)離合聯(lián)接器24，線(xiàn)圈極柱32和第一和第二行星齒輪組21A和21B，借助電磁作用而將控制環(huán)14與變速箱輸入軸8聯(lián)結(jié)起來(lái)，那么，在飛輪4和變速箱輸入軸8之間的任何相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致在會(huì)引起球形元件20A,20B,20C進(jìn)一步增加在控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間分離間隙66的方向上的控制環(huán)14和致動(dòng)環(huán)12之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此由致動(dòng)環(huán)12產(chǎn)生附加夾緊力，以便利用飛輪的力量來(lái)增加在離合器盤(pán)10上的鎖定結(jié)合力。
根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)輸入軸類(lèi)似于圖1中的飛輪4而一個(gè)輸出軸類(lèi)似于其中的變速箱輸入軸8的情況下，那么該車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)離合器致動(dòng)器便可以用來(lái)將該轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸與該輸出軸相聯(lián)結(jié)。只要線(xiàn)圈30被通以電流從而在輸入軸(飛輪)和輸出軸(變速箱輸入軸)之間提供摩擦聯(lián)結(jié)，那么本發(fā)明便可以阻止球斜面機(jī)構(gòu)5從離合器盤(pán)10,11退回和脫開(kāi)，而不管扭矩傳動(dòng)的方向?yàn)楹巍?br> 本發(fā)明已經(jīng)予以非常詳細(xì)地描述，足以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和利用它。這些人員在閱讀和理解了上述的說(shuō)明以后，它們將可以對(duì)本發(fā)明作出各種變更和改進(jìn)，因此將所有這些變更和改進(jìn)包括進(jìn)來(lái)作為本發(fā)明的一部分是所希望的，只要它們落于附后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用于轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的球斜面致動(dòng)器，它包括一個(gè)由一個(gè)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并圍繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輸入元件；一個(gè)具有與所述的輸入元件的所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)同軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)用于使一個(gè)輸出裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出元件；一個(gè)用于產(chǎn)生軸向移動(dòng)的球斜面機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的環(huán)形控制環(huán)，所述的控制環(huán)具有在所述的控制環(huán)的第一表面上形成的多個(gè)周向控制斜面，所述的控制斜面在軸向深度方面是變化的；相等數(shù)目的滾動(dòng)元件，一個(gè)滾動(dòng)元件占據(jù)所述的控制斜面中的一個(gè)斜面；一個(gè)具有與所述的控制環(huán)的所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)同軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的致動(dòng)環(huán)，所述的致動(dòng)環(huán)具有多個(gè)在數(shù)目，形狀和徑向位置方面基本上與所述的控制斜面一樣的致動(dòng)斜面，其中，所述的致動(dòng)斜面至少部分與所述的控制斜面是對(duì)置的，并且其中，每個(gè)滾動(dòng)元件含在一個(gè)所述的致動(dòng)斜面和一個(gè)對(duì)應(yīng)的控制斜面之間，所述的控制環(huán)相對(duì)于所述的致動(dòng)環(huán)是可軸向地，轉(zhuǎn)動(dòng)地運(yùn)動(dòng)布置的；一個(gè)借助摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)所述的控制環(huán)的支承環(huán)；一個(gè)第一行星齒輪組，它具有一個(gè)不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在所述的輸入元件上的內(nèi)齒輪，其中，多個(gè)第一行星齒輪與所述的內(nèi)齒輪相嚙合；一個(gè)第二行星齒輪組，它具有一個(gè)借助電磁力聯(lián)結(jié)所述的控制環(huán)的內(nèi)齒輪和一個(gè)由所述的輸出元件轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)齒輪，其中，多個(gè)第二行星齒輪將所述的太陽(yáng)齒輪與所述的內(nèi)齒輪相聯(lián)結(jié)；一個(gè)用于在一個(gè)離合器控制元件中產(chǎn)生磁場(chǎng)以便借助摩擦將所述的支承環(huán)與所述的控制環(huán)相聯(lián)結(jié)的線(xiàn)圈；多個(gè)第一單向離合器，每個(gè)所述的第一單向離合器具有一個(gè)支承在所述的支承環(huán)上的內(nèi)環(huán)和一個(gè)連接在所述的第一行星齒輪上的外環(huán)，所述的內(nèi)環(huán)和所述的外環(huán)由多個(gè)離合器元件連接起來(lái)，其容許所述的內(nèi)環(huán)相對(duì)于所述的外環(huán)僅在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；多個(gè)第二單向離合器，每個(gè)所述的第二單向離合器具有一個(gè)支承在所述的支承環(huán)上的內(nèi)環(huán)和一個(gè)連接在所述的第二行星齒輪上的外環(huán)，所述的內(nèi)環(huán)和所述的外環(huán)由多個(gè)離合器元件連接起來(lái)，其容許所述的內(nèi)環(huán)相對(duì)于所述的外環(huán)僅在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，所述的第一和第二單向離合器可以防止所述的控制環(huán)相對(duì)于所述的致動(dòng)環(huán)在一個(gè)第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述的行星齒輪組可以使所述的控制環(huán)相對(duì)于所述的致動(dòng)環(huán)在一個(gè)第二方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，不管所述的輸入元件和所述的輸出元件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況如何。
2．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的滾動(dòng)元件是球體狀的。
3．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的滾動(dòng)元件是圓柱形的滾子。
4．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的控制斜面和所述的致動(dòng)斜面具有連續(xù)增加的軸向深度。
5．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的線(xiàn)圈布置在所述的控制環(huán)附近。
6．如權(quán)利要求5所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的線(xiàn)圈包圍所述的輸出元件。
7如權(quán)利要求6所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，它還包括一個(gè)與所述的線(xiàn)圈電連接用于將電能供給所述的線(xiàn)圈的控制裝置。
8．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的離合器控制元件與一個(gè)離合器控制延伸部分相連接，該延伸部分基本上不可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在所述的控制環(huán)上，其中，在所述的線(xiàn)圈被通以電流的情況下所述的離合器控制延伸部分將摩擦地嚙合所述的支承環(huán)。
9．如權(quán)利要求1所述的球斜面致動(dòng)器，其特征在于，所述的輸入元件是一個(gè)飛輪，所述的輸出元件是一個(gè)變速箱輸入軸，所述的輸出裝置是一個(gè)變速箱。
全文摘要
一種車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)離合器,其中,單向離合器作用在每個(gè)行星齒輪上并支承在支承環(huán)上,而支承環(huán)在離合器控制裝置的電線(xiàn)圈通以電流時(shí)摩擦聯(lián)結(jié)在球斜面控制環(huán)上,產(chǎn)生控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),使多個(gè)滾動(dòng)元件沿著對(duì)置的深度變化的斜面運(yùn)行,產(chǎn)生控制環(huán)和致動(dòng)環(huán)之間的軸向分離力,從而產(chǎn)生作用在離合器盤(pán)上的夾緊力。當(dāng)車(chē)輛處于驅(qū)動(dòng)或滑行模式時(shí),若離合器盤(pán)打滑,第一,第二行星齒輪組與單向離合器一致行動(dòng),進(jìn)一步使球斜面致動(dòng)器加力,而增加夾緊力。
文檔編號(hào)F16D27/10GK1213049SQ9811942
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:易通公司