专利名称：球坡道离合器的利记博彩app
球坡道离合器相关申请的交叉引用本申请要求2009年6月23日提交的美国临时申请第61/219，472号的权益。上述申请的全部公开内容据此以引用方式并入。领域本公开内容涉及离合器和离合器致动器。更特别地是，离合器致动器包括具有偏置构件和斜面的双重输入力机构，从而由离合器传送的扭矩提供大部分的离合器致动输入力。离合器由电磁体减动。背景电磁离合器在包括汽车的各种应用中被商业地使用。典型地，电磁离合器包括具有内环轴承部分的转子、从内部分的一端大致沿径向向外延伸的离合器部分和以相对于内部分大体重叠间隔关系从离合器部分延伸的外环形部分。内环形部分和外环形部分之间的间隙接纳可被激励以在转子中产生磁场的电磁线圈。当电磁线圈被激励时，安装于环形部分的浮板可被磁场吸引以选择性地结合到转子。另一种摩擦离合器已经被设置为具有偏压地推动浮板与摩擦板接合的多个弹簧的正常闭合的离合器。全部离合器驱动力由弹簧提供。为了分离离合器并停止从摩擦板向浮板传递扭矩，电磁体被激励以克服偏压弹簧的力，并将浮板移离摩擦板。虽然这些现有的电磁离合器可用于某目的，但存在改进的需要。特别地，为了将浮板和摩擦板分开，需要相对大的能量以克服弹簧的偏压力。因此，需要提供一种高能效的电磁离合器。概述该部分提供了本公开内容的大致概述，且并非其全部范围或者所有其特征的理解性公开内容。一种电磁离合器，包括可旋转的输入构件和可旋转的输出构件。离合器片被固定成与输入构件和输出构件中的一个一起旋转。电枢板相对于输入构件和输出构件中的另一个轴向地可移动。自激励致动器将输入构件的旋转运动转换为电枢板的线性运动。致动器包括偏置构件，偏置构件推动输入构件和输出构件中的一个和电枢板之间的相对转动，以初始地接合电枢板和离合器片。一旦输入构件被驱动，自激励致动器便提供额外的离合器接合力，且自激励致动器还包括电磁体以轴向地移动电枢板并分离电枢板和离合器片。根据在此的描述，适用的其它领域将变得明显。在此概述中的描述和特定实施例不意在限制本公开内容的范围。附图本文描述的附图仅用于选定实施方式和不是所有可能实施的阐示性目的，且不意在限制本公开内容的范围。
图1是与示例性水泵相关联的电磁离合器的截面图；图2是另一电磁离合器的一部分的局部透视图；图3是图2中示出的电磁离合器的一部分的分解透视图；图4是另一电磁离合器的一部分的分解透视图5是与另一示例性水泵相关联的另一电磁离合器的截面透视图；图6是在图5中示出的离合器的一部分的分解透视图；图7是在图5中示出的离合器的一部分的另一局部分解透视图；图8是在图5中示出的离合器的一部分的局部透视图；图9是球坡道机构的一部分的局部透视图；图10是在图8中示出的球坡道机构的一部分的平面图；图11是与另一示例性水泵相关联的另一电磁离合器的透视图；图12是在图11中示出的离合器和泵组件的部分透视图；图13是在图11和12中示出的电磁离合器和水泵组件的局部透视图；图14是说明在摩擦板离合器构件之间的各间隙中的电磁力的曲线；以及图15是对于电磁离合器的球坡道致动器，说明夹紧力和扭矩关系的曲线。在附图的几幅视图中，相应的参考数字表示相应的部件。详细描述以下将参照附图更充分地描述示例性实施方式。图1提供了一种电磁离合器10的截面图，电磁离合器10与示例性的水泵12相关联。水泵12包括外壳14和可旋转叶轮16。应理解，水泵12仅是一种示例性的驱动负载，且多种其它汽车配件或者子系统可接收通过离合器10传送的能量。可旋转的输入轴18向离合器10提供扭矩输入，且包括在图1中示出的示例中的从动带轮(driven pulley) 20。输入动力可通过多个其它的机械元件，包括链轮、齿轮、链条、带或类似物而传送至离合器10。 带轮20被设置为通过结合到内燃机(未示出)的输出轴的柔性带驱动。可旋转的输出轴 22包括固定成与叶轮16 —起旋转的端部对。输出轴22通过轴承组件沈支撑以用于在外壳14内旋转。如所示，轴封观可用在水泵环境中。输入轴18包括通过轴承组件32支撑以用于在外壳14上旋转的毂部分30。离合器10可操作以在输入轴18和输出轴22之间传递扭矩，且包括偏置构件38、 球坡道机构40、摩擦板组件42和电磁体44。输入轴18包括具有大体平坦表面50的板部分48。多个第一凹槽52周向地彼此分开，且形成在表面50上以限定球坡道机构40的第一凸轮板。每个凹槽52为拱形且具有不同的深度。球坡道机构40还包括电枢板56和多个球58。第二组凹槽60形成在电枢板56的大体平坦表面62上以限定第二凸轮板。第二凹槽60周向地彼此分开，且与第一凹槽52相对且配合定位。每个第二凹槽60还逐渐变细，在周向方向上具有变化的深度。每个球58 定位在相应对的第一凹槽52和第二凹槽60中。偏置构件38将电枢板56以及输入轴18互相连接。偏置构件38可形成为扭转弹簧、压缩弹簧、弹性体块或者允许电枢板56和输入轴18之间的受限相对转动的另一构件， 其中的相对转动与由偏置构件38提供的扭矩相对。更特别地，偏置构件38施加扭矩以将球58从凹槽最深的部分推至凹槽的浅端。偏置构件38的尺寸被设置为施加相对小的扭矩。 基于第一凹槽和第二凹槽52、60的球坡道角度以及球定位处的半径，产生了相对小的轴向力以将电枢板56向摩擦板组件42的从动板68轴向地平移。考虑到，小于100N的轴向施加力通过偏置构件38和球坡道机构40的组合来提供。摩擦材料70固定于从动板68并包括摩擦表面72。从动板68固定于输出轴22的端部73。离合器表面74形成于电枢板56上，并与摩擦离合器表面72大体平行且相对地延伸。电磁体44包括外壳76，外壳76具有固定于外壳14的轴衬78。外壳76包括具有通过端壁84互连的外圆柱壁80和内圆柱壁82的杯形部分。线盘88定位在外壳76的杯形部分内。线88和外壳76形成电磁体44，从而当电流通过线88时，形成磁通场。在电磁体激励期间，第一磁极90形成于外圆柱壁80的端面上。相对的磁极92形成于内圆柱壁82 的端面上。磁通场通过表面50传送而作用于电枢板56上，以使电枢板轴向地移出与摩擦表面72的接合。此时，扭矩不通过离合器10传送。在操作时，通过离合器10的扭矩传送由对电磁体44去激励而启动。偏置构件38 引起电枢板56和输入轴18之间的相对转动，以使得球坡道机构40轴向地平移电枢板56， 使其远离输入轴18的板部分48。摩擦表面74设置为与离合器表面74偏压地接合。由于偏置构件38提供的相对低的负载，此时通过离合器10可传送的扭矩非常低。然而，当一些扭矩被传送通过摩擦板组件时，离合器表面74被驱动而与摩擦表面72相接合。由于来自叶轮16的阻力负载的存在，离合器10自激励。叶轮16被定位在要泵抽的流体中，且旋转的阻力通过输出轴22和从动板68传送。由于摩擦板组件42处的摩擦界面，电枢板56抵抗旋转。由输入轴18提供的驱动扭矩引起第一凹槽52和第二凹槽60之间其它的相对转动。球58被推向凹槽的浅端，且由于凹槽的坡道角度，通过球坡道机构40传送的力增大。 从电枢板56向从动板68传送的力明显地增大。随着在摩擦表面72和离合器表面74之间的界面处的法向力增大，由离合器10传送的最大扭矩也增大。为了分离离合器10，电磁体44被激励以拉动电枢板56与摩擦表面72脱离接合。 当扭矩不通过离合器10传送时，由于偏置构件38对离合器作用力具有相对小的贡献，并由于提供施加至摩擦板组件42的大部分作用力的球坡道机构40的自激励作用，所以平移电枢板56所需要的力比常规需要的力明显低。当离合器10被激励时，电磁体44将用以在由电磁体提供的线性力大于由球坡道的作用引起的线性力时停止扭矩的传送。否则，电磁体 44将不能使电枢板56与摩擦表面72脱离接合。应理解，离合器10可被设计为仅在ORPM 或仅接近ORPM时允许分离，从而电磁体44被设计为尽量小的尺寸以吸收最小量的动力。可选择地，电磁体44可设计用于较高速度的离合器分离。电磁体的尺寸及动力吸收应被限定为提供足够的力以克服由偏置构件38产生的负载以及在扭矩传送期间提供的自激励负载两者。图2和3表示另一电磁离合器的部分。电磁离合器100与电磁离合器10大体相似。同样的，相似的构件将使用包括后缀“a”的类似参考数字标记。离合器100包括具有从动带轮部分20a的输入轴18a。输入轴18a的板部分48a包括多个第一凹槽52a。多个香蕉形狭槽101延伸通过板部分48a，以允许由电磁体4 产生的磁通量通过其中并作用于电枢板56a上。止动器102为大体圆柱形并包括多个周向间隔开的城堡型部分104。每个城堡型部分104包括第一侧壁106和第二侧壁108。在每个城堡型部分104之间形成的间隙内定位多个弹簧110。更特别地，每个弹簧110与第二侧壁108中的一个相接合。止动器102被固定以与板部分48a —起旋转。止动器102可通过多种技术包括焊接、粘性结合、 机械紧固或类似技术固定于输入轴18a。可选择地，止动器102可与带轮20a和输入轴18a 的其它部分整体形成为整体式、单片式构件。
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电枢板56a包括多个狭槽112。每个狭槽由第一侧面114和第二侧面116至少部分地限定。当离合器100被装配时，每个弹簧110被限制在一个第二侧壁108和一个第二侧面116之间。止动器102的第一侧壁106被推向第一侧面114。基于电枢板56a、弹簧110 和止动器102的相对定位，电枢板56a被推动以在一方向上旋转相对的输入轴18a，以使得电枢板56a轴向移动成与输出构件例如从动板68(图1)相接合。图4示出了由参考数字200表示的另一电磁离合器。离合器200与离合器100大体相似。因此，相似的构件将使用包括后缀“b”的类似参考数字标识。离合器200与离合器100的区别在于止动器202不仅包括城堡型部分104b，而且还包括径向延伸的突起204。 每个径向延伸的突起204包括一个第一凹槽52b。输入轴18b包括多个键206，其沿周向的方向彼此分开且尺寸被设计为接收径向延伸的突起204。在装配时，止动器202被固定成与输入轴18b —起旋转。这种布置允许止动器202由与带轮20b和输入轴18b不同的材料构造而成。考虑到，止动器202由钢制成且至少第一凹槽5 是硬化的。电枢板5 包括可容纳城堡型部分104b以及弹簧IlOb的狭槽112b，以与离合器100功能相似。电枢板56b 可由可硬化的材料构成，其中至少第二凹槽60b是硬化的。图5-10示出了由参考数字220表示的另一电磁离合器。离合器220与离合器100 和离合器200相似，但包括一些不同的特征以提供长久、可靠的操作。离合器220形成包括外壳222的泵组件221的部分，外壳222通过轴承2 可旋转地支撑输出轴224。密封组件2 定位在外壳222和输出轴2 之间以防止污染物进入。 叶轮230被固定成与输出轴2M —起旋转。输入轴232包括与毂236 —起整体形成的链轮 234。轴承237支撑输入轴232以相对于外壳222旋转。离合器220可操作以在输入轴232和输出轴2M之间选择性地传递扭矩。离合器 220包括球坡道机构M2、从动板244和电磁体M6。球坡道机构242包括在与固定成与从动板244 —起旋转的摩擦垫249接合的位置和与摩擦垫249脱开的位置之间轴向可移动的电枢板M8。多个第一凹槽250沿周向的方向彼此分开，并形成于毂236的大体平坦表面 238上，从而限定球坡道机构242的第一凸轮板。第二组凹槽252形成于电枢板248的大体平坦表面2M上以限定第二凸轮板。第二凹槽252周向地彼此分开，并与第一凹槽250相对且配合地定位。球256定位在每个相应对的第一凹槽和第二凹槽内。第一凹槽和第二凹槽250、252中的每一个的深度沿周向方向变化，从而形成螺旋型的球接触表面258。每个球接触表面具有径向宽度以允许输入轴232和输出轴224的离轴旋转。允许轴的相对偏差， 同时由于操作期间球256在凹槽250、252内自由地径向移动，所以离合器220驱动地将输入轴232结合到输出轴224。图9和10示出了一种可供选择的结构，其可用于包括凹槽250、252的前述任何球凹槽。每个螺旋状的球接触表面258由第一阻挡面260和第二阻挡面沈2限定。第一阻挡面260被定位为确保每个球256都保持定位在凹槽250、252的螺旋型表面258上。另外， 第一阻挡面沈0的位置在平坦端面238和平坦表面2M之间保留最小的间距。通过维持电枢板248和毂236之间的间隙，当需要在穿过离合器220传送扭矩时，剩余的磁性将不足以使电枢板248保持在与摩擦垫249相脱离或分开的位置上。第一阻挡面260与螺旋型接触表面258成大体90度延伸，从而球256被限制更深地进入凹槽250、252。还应理解，第一阻挡表面260平行于与球256的中心以及毂236的旋转轴线相交的线延伸。该几何关系允许每个球256径向运动，同时不需要推动球256朝着凹槽250、252内的更窄位置运动。输入轴232和输出轴2M之间的相对偏差可被补偿，而不会不小心使离合器接合或脱离接合。第二阻挡面262可垂直于接触表面258或者表面238延伸。考虑到，螺旋型接触表面258的长度将被确定为使得在电枢板248与摩擦垫249接合期间，球256无法到达第二阻挡表面沈2。球坡道机构242还包括多个周向地间隔开的弹簧沈6。多个轴向突起的栓268与电枢板248整体形成。每个栓268包括用于接收一个弹簧沈6的一部分的凹部270。多个卡爪272从在毂236中形成的孔274径向向内延伸。每个卡爪272包括设置为与一个弹簧 266偏压接合的端面276。弹簧266加载电枢板M8，以在将球256推向凹槽250、252的浅端的方向上相对于毂236旋转。随着球256移向凹槽的浅端，电枢板248被轴向地朝摩擦垫M9平移。电磁体246结合到直接固定于外壳222或通过轴承226固定于外壳222的磁心 278。电磁体M6以隔开的关系相对于输入轴232定位和保持。电磁体246包括线盘观0， 线盘280是固定的并通过电绳282提供电功率。根据与之前离合器的实施方式相关的在前描述，当电流流过线盘280时，形成磁场。磁通线通过电枢板M8，以拉动电枢板使其轴向地离开与摩擦垫249的接合。此时，离合器220不在输入轴232和输出轴2 之间传送扭矩。图11-15示出了具有电磁离合器302的另一泵300。带轮304通过紧固件308固定于毂306。输出轴310被固定成随叶轮312旋转。电磁离合器302被毂306包围，并被定位于密封的环境中。毂306由轴承316支撑以用于在外壳314上旋转。离合器302包括作用弹簧320、滚珠螺杆322、摩擦盘3M和电磁体326。离合器302大体类似于离合器10、 100和200操作，除了球坡道机构被滚珠螺杆322代替。滚珠螺杆322包括形成在输出轴 310上的多个第一球凹槽330。一组第二球凹槽332形成在电枢板334上。多个球336被定位在由第一球凹槽330和第二球凹槽332限定的空间内。输出轴310的旋转导致电枢板 334的轴向移动。电枢板334包括通过端壁344互连的外圆柱壁340和内圆柱壁342。摩擦盘324 固定于端壁；344。背衬铁348接合外圆柱壁340和内圆柱壁342两者，并盖住空腔350。线盘350定位于空腔350中。电连接器356提供用于电线358的导管，以沿轴承 316的内径穿过以向线圈352提供动力。为提供可靠的电连接，电连接器356可被过模制 (overmold)以保护向线圈352提供能量的线358。为了在无扭矩传递的模式下操作离合器302，电流通过线圈352以产生磁场并吸引摩擦盘3M使其远离形成于毂306上的离合器表面360。为了使扭矩从带轮304传递至叶轮312，电磁体3 被去激励。弹簧320将电枢板334推向离合器表面360。通过滚珠螺杆322，摩擦盘324以相对小的负载接合毂306。当叶轮负载限制输出轴310旋转时，发生离合器的自激励，同时带轮304被驱动，滚珠螺杆322的螺旋角以增大的力幅值朝着离合器表面360驱动摩擦盘324，以增加通过离合器302可传递的扭矩最大值。在一种结构中，电枢板334相对于输出轴310旋转大约2度，以穿过摩擦盘3 和离合器表面360之间大约 0. 3mm的间隙。如前所述，由电磁体3 产生的力大体小于与具有由弹簧提供的全部作用力的离合器关联的其它电磁体所需要的力。图14表示与使用弹簧的设计相比，对于球坡道设计，
8由电磁体所需要的力。图15示出了对于包括球坡道机构的离合器10、100或200其中之一，夹紧力与扭矩的关系。“能力限制”线表示的是由离合器可传送的最大扭矩。标识为“操作响应”的线表示的是具有其中球被定位在距离旋转轴线半径为6mm处的大约35度球坡道角度的相同离合器的输出特性。通过偏置构件提供30N的弹簧力，且在摩擦离合器的板构件之间的名义间隙为大约0. 30mm。为了阐示和说明的目的提供了实施方式的之前描述。其不旨在是排他性的或限制本公开内容。特定实施方式的单个元件或特征通常不局限于该特定实施方式，但是即使没有特别地显示或描述，可适用的是可以互换的并能应用于选定的实施方式中。同样的还可以以很多方式变化。这些变换不认为是脱离了本公开内容，且所有这些改变意在包含于本公开的范围内。
权利要求
1.一种电磁离合器，包括 可旋转的输入构件； 可旋转的输出构件；离合器片，所述离合器片被固定成与所述输入构件和所述输出构件中的一个一起旋转；电枢板，所述电枢板相对于所述输入构件和所述输出构件中的另一个轴向地可移动；以及自激励致动器，所述自激励致动器用于将所述输入构件的旋转运动变换为所述电枢板的线性运动，其中所述致动器包括偏置构件，所述偏置构件推动所述输入构件和所述输出构件中的另一个与所述电枢板之间的相对转动，以初始地接合所述电枢板与所述离合器片，一旦所述输入构件被驱动，所述自激励致动器便提供额外的离合器接合力，所述致动器还包括电磁体以轴向地移动所述电枢板并将所述电枢板与所述离合器片分离。
2 如权利要求1所述的电磁离合器，其中，所述致动器包括球坡道机构，所述球坡道机构具有第一凸轮板、第二凸轮板和定位在所述第一凸轮板和所述第二凸轮板之间的多个滚动构件。
3.如权利要求2所述的电磁离合器，其中，所述第一凸轮板被固定成与所述输入构件一起旋转，且所述第二凸轮板被固定于所述电枢板。
4.如权利要求3所述的电磁离合器，其中，所述输入构件包括至少部分地包围所述电磁体的带轮部分。
5.如权利要求1所述的电磁离合器，其中，所述输入构件包括多个周向分开的突起，且所述电枢板包括接收所述突起的多个狭槽，弹簧位于一个所述狭槽中并与一个所述突起接合，以推动所述输入构件和所述电枢板之间的相对转动。
6.如权利要求2所述的电磁离合器，其中，所述第一凸轮板包括具有变化深度的多个周向分开的凹槽。
7.如权利要求6所述的电磁离合器，其中，所述第一凸轮板包括锁定特征部，用于固定所述输入构件以随之旋转，所述第一凸轮板由第一材料形成并包括硬化的凹槽，所述第一输入构件由不同于所述第一材料的第二材料形成。
8.如权利要求1所述的电磁离合器，其中，所述致动器包括滚珠螺杆机构，所述滚珠螺杆机构包括第一螺旋凹槽、第二螺旋凹槽和位于所述第一螺旋凹槽和所述第二螺旋凹槽之间的滚动构件。
9.如权利要求8所述的电磁离合器，其中，所述第一螺旋凹槽形成于所述输出构件上。
10.如权利要求9所述的电磁离合器，其中，所述第二螺旋凹槽形成于所述电枢板上。
11.如权利要求8所述的电磁离合器，其中，所述输入构件包括带轮和毂，所述带轮和毂彼此可分开以为外壳安装准备提供入口。
12.如权利要求11所述的电磁离合器，其中，所述毂由所述外壳和轴承支撑以用于旋转，所述毂包围所述滚珠螺杆机构。
13.如权利要求12所述的电磁离合器，还包括径向地定位于所述轴承和所述外壳之间的过模制的电连接器。
14.如权利要求1所述的电磁离合器，还包括被固定成与所述输出构件一起旋转的叶轮。
15.一种泵，包括 可旋转的输入构件；可旋转的输出构件，其固定于泵构件；离合器片，所述离合器片被固定成与所述输出构件一起旋转；电枢板，所述电枢板相对于所述输入构件轴向地可移动并由所述输入构件驱动；电磁体，所述电磁体轴向地移动所述电枢板，并将所述电枢板与所述离合器片间隔开；以及球坡道机构，所述球坡道机构具有位于所述离合器片和所述电枢板之间的多个滚动构件，所述电枢板包括具有可变深度的多个周向分开的延伸凹槽，每个凹槽具有定位在一端的阻挡面，并且所述阻挡面平行于一条线延伸，当所述滚动构件接触所述阻挡面时，该线延伸经过所述滚动构件的中心和所述电枢板的旋转轴线。
16.如权利要求15所述的泵，还包括偏置构件，所述偏置构件推动所述输入构件和所述电枢板之间的相对转动，以使所述电枢板与所述离合器片接合。
17.如权利要求16所述的泵，还包括可旋转地支撑所述输入构件和所述输出构件中的每一个的外壳，所述输出构件具有固定于所述离合器片的第一端以及固定于所述泵构件的A-Ap ■上山弟一顺。
18.如权利要求17所述的泵，其中，所述输入构件包围所述输出构件的一部分。
19.如权利要求18所述的泵，其中，所述输入构件包围所述电磁体。
20.如权利要求18所述的泵，其中，所述输入构件包括外齿。
21.如权利要求15所述的泵，其中，所述凹槽包括宽度以允许滚动构件径向运动的幅值，使得当所述电枢板被固定成与所述离合器片一起旋转时，所述输入构件能够以不同于所述输出构件的速度旋转。
全文摘要
一种电磁离合器，包括可旋转的输入构件和可旋转的输出构件。离合器片被固定成与输入构件和输出构件中的一个一起旋转。电枢板相对于输入构件和输出构件中的另一个轴向可移动。自激励致动器将输入构件的旋转运动转换为电枢板的线性运动。致动器包括偏置构件，偏置构件推动输入构件和输出构件中的一个和电枢板之间的相对转动，以初始地接合电枢板和离合器片。当输入构件被驱动时，自激励致动器提供额外的离合器接合力，且自激励致动器还包括电磁体以轴向地移动电枢板并分离电枢板和离合器片。
文档编号F04B17/00GK102459941SQ201080036084
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月21日 优先权日2009年6月23日
发明者达雷尔·F·格林 申请人:麦格纳动力系有限公司