具有電磁驅(qū)動(dòng)的爪式離合器的混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及車輛離合器領(lǐng)域。更具體地講，本公開關(guān)于用在混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力傳 動(dòng)系統(tǒng)中的電磁驅(qū)動(dòng)的爪式離合器（electro-magnetically actuated pawl clutch)。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多車輛在寬范圍的車速（包括前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和倒車運(yùn)動(dòng)兩者）下使用。然而，某些 類型的發(fā)動(dòng)機(jī)只能在較窄的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，通常使用能在各種傳動(dòng)比下高效 傳輸動(dòng)力的變速器。當(dāng)車輛處于低速時(shí)，變速器通常以高傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩倍增 以提高加速度。處于高車速時(shí)，使變速器以低傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)，以允許與安靜、燃料高效的巡航 關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0003] 一些變速器（稱為離散傳動(dòng)比變速器）被構(gòu)造為在輸入軸和輸出軸之間建立有限 數(shù)量的傳動(dòng)比。在當(dāng)前選定的傳動(dòng)比不再適用時(shí)，離散傳動(dòng)比變速器必須切換到一個(gè)不同 的可用傳動(dòng)比。另一些變速器（稱為無(wú)級(jí)變速器（CVT))能夠在下限和上限之間建立任意 傳動(dòng)比。CVT能夠做出不被車輛乘員感知的頻繁精細(xì)的傳動(dòng)比調(diào)節(jié)。
[0004] 許多變速器使用液壓驅(qū)動(dòng)的摩擦離合器來(lái)建立多個(gè)動(dòng)力流動(dòng)路徑。由于加壓的液 壓流體可以在密封件之間從固定殼體流到旋轉(zhuǎn)元件，因此液壓驅(qū)動(dòng)適用于選擇性地將旋轉(zhuǎn) 元件彼此結(jié)合的離合器。因此，液壓驅(qū)動(dòng)器能夠隨著其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)。當(dāng)有多個(gè)液壓 驅(qū)動(dòng)的離合器時(shí)，離合器通常共用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗并且共用用于調(diào)節(jié)壓力的許多閥體元件。
[0005] 混合動(dòng)力車輛傳動(dòng)裝置通過(guò)提供能量?jī)?chǔ)存來(lái)提高燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，在混合動(dòng)力 電動(dòng)車輛中，能量可儲(chǔ)存在電池中?？赏ㄟ^(guò)操作發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生多于推進(jìn)瞬時(shí)所需的能量來(lái)給 電池充電。此外，能夠捕獲制動(dòng)期間原本將消散的能量并將該能量?jī)?chǔ)存在電池中。儲(chǔ)存的 能量可在以后使用，允許發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生少于推進(jìn)瞬時(shí)所需的能量，因此消耗更少的燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種電磁驅(qū)動(dòng)的離合器包括第一旋轉(zhuǎn)圈和第二旋轉(zhuǎn)圈、非旋轉(zhuǎn)線圈以及爪，所述 爪由所述第一旋轉(zhuǎn)圈支撐，響應(yīng)于由所述非旋轉(zhuǎn)線圈中的電流在所述第一旋轉(zhuǎn)圈中建立的 磁場(chǎng)而樞轉(zhuǎn)以接合所述第二旋轉(zhuǎn)圈中的凸輪表面。所述爪可接合所述凸輪表面以阻止所述 第一旋轉(zhuǎn)圈和所述第二旋轉(zhuǎn)圈沿一個(gè)方向的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，而允許沿相反方向的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 電流撤消時(shí)，復(fù)位彈簧可迫使所述爪與所述凸輪表面脫離接合。
[0007] -種傳動(dòng)裝置包括第一軸、被支撐為繞所述第一軸旋轉(zhuǎn)的第一齒輪以及一個(gè)或更 多個(gè)爪，所述爪被支撐為隨所述第一軸旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于由非旋轉(zhuǎn)線圈中的電流在所述第 一軸中建立的磁場(chǎng)而選擇性地將所述第一齒輪結(jié)合到所述第一軸。傳動(dòng)裝置還可包括與所 述第一軸偏移的第二軸，所述第二軸固定地結(jié)合到與所述第一齒輪持續(xù)嚙合接合的第二齒 輪。傳動(dòng)裝置還可包括行星齒輪組，所述行星齒輪組具有可驅(qū)動(dòng)地連接到第一電機(jī)的太陽(yáng) 齒輪、可驅(qū)動(dòng)地連接到所述第二軸和第二電機(jī)的環(huán)形齒輪以及可驅(qū)動(dòng)地連接到所述第一軸 的行星架。
[0008] 根據(jù)本公開，提供一種傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置包括：第一軸，被支撐為繞第一軸 線旋轉(zhuǎn)；第一齒輪，被支撐為繞所述第一軸旋轉(zhuǎn)；非旋轉(zhuǎn)線圈，被構(gòu)造為響應(yīng)于電流而在所 述第一軸中建立磁場(chǎng)；以及爪，被支撐為隨所述第一軸旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于所述磁場(chǎng)而將所述 第一齒輪選擇性地結(jié)合到所述第一軸。
[0009] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述第一齒輪限定凸輪表面，使得所述爪和所述凸輪 表面的接合阻止所述第一齒輪相對(duì)于所述第一軸沿一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，而允許沿相反方向的 相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0010] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述爪和所述凸輪表面具有倒錐，以在沒(méi)有磁場(chǎng)的情 況下保持所述爪與所述凸輪表面接合。
[0011] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述爪被支撐為繞平行于所述第一軸線的樞轉(zhuǎn)軸線相 對(duì)于所述第一軸樞轉(zhuǎn)。
[0012] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述凸輪表面面向所述第一軸線。
[0013] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述傳動(dòng)裝置還包括：第二軸，被支撐為繞平行且偏移 于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)；第二齒輪，固定地結(jié)合到所述第二軸且與所述第一齒輪持續(xù) 口齒合接合。
[0014] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述傳動(dòng)裝置還包括：太陽(yáng)齒輪，固定地可驅(qū)動(dòng)地連接 到第一電機(jī)；環(huán)形齒輪，固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到所述第二軸和第二電機(jī)；行星架，固定地可 驅(qū)動(dòng)地連接到所述第一軸；以及多個(gè)行星齒輪，被支撐為相對(duì)于所述行星架旋轉(zhuǎn)且與所述 太陽(yáng)齒輪和所述環(huán)形齒輪嚙合。
[0015] 根據(jù)本公開，提供一種混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，包括：行星齒輪組，所述行星齒輪組包 括固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到第一可逆電機(jī)的太陽(yáng)齒輪、固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸的環(huán)形 齒輪和固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的行星架；第二可逆電機(jī)，固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到所 述輸出軸；電磁驅(qū)動(dòng)的爪式離合器，被構(gòu)造為在所述太陽(yáng)齒輪和所述輸出軸之間選擇性地 建立可驅(qū)動(dòng)的連接。
[0016] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述電磁驅(qū)動(dòng)的爪式離合器包括：內(nèi)圈，固定地可驅(qū)動(dòng) 地連接到所述太陽(yáng)齒輪；外圈，固定地可驅(qū)動(dòng)地連接到所述輸出軸；非旋轉(zhuǎn)線圈，被構(gòu)造為 響應(yīng)于電流而在所述內(nèi)圈中建立磁場(chǎng)；爪，被支撐為隨所述內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于所述磁場(chǎng) 而相對(duì)于所述內(nèi)圈樞轉(zhuǎn)以接合所述外圈的凸輪表面。
[0017] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述爪和所述凸輪表面被構(gòu)造為使得所述爪和所述凸 輪表面的接合阻止所述內(nèi)圈和所述外圈之間沿一個(gè)方向的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，而允許沿與所述一個(gè) 方向相反的方向的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是用于混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置的示意圖。
[0019] 圖2是適合用在圖1中的傳動(dòng)裝置中的電磁驅(qū)動(dòng)的爪式離合器的截面圖。
[0020] 圖3是圖2中的離合器的分解圖。
[0021] 圖4是圖2中的離合器的示圖。
[0022] 圖5是圖2中的離合器處于分離狀態(tài)的詳細(xì)截面圖。
[0023] 圖6是圖2中的離合器處于接合狀態(tài)的詳細(xì)截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在此描述本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，公開的實(shí)施例僅為示例，并且其它 實(shí)施例可以采用各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征，以 示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作 為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特 征相組合，以產(chǎn)生未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合為典型應(yīng)用提供代表性 實(shí)施例。然而，對(duì)于特定應(yīng)用或?qū)嵤?，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型會(huì)是令 人滿意的。
[0025] 如果一組旋轉(zhuǎn)元件被約束成在所有工況中均作為整體而旋轉(zhuǎn)，則這組旋轉(zhuǎn)元件彼 此固定地結(jié)合。旋轉(zhuǎn)元件可通過(guò)花鍵連接、焊接、壓裝、從普通固體機(jī)加工或者其他方法固 定地結(jié)合。會(huì)出現(xiàn)固定地結(jié)合的元件之間轉(zhuǎn)動(dòng)位移的輕微變化（例如，由于間隙或軸柔量 導(dǎo)致的位移）。相比之下，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件通過(guò)換擋元件選擇性地結(jié)合，只要在換擋元件完全 接合時(shí)換擋元件便約束這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件作為整體而旋轉(zhuǎn)，并且在至少一些其他工況中這兩 個(gè)旋轉(zhuǎn)元件以不同的轉(zhuǎn)速自由旋轉(zhuǎn)。如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件被固定地結(jié)合或選擇性地結(jié)合，則 這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件被結(jié)合。如果一系列齒輪和軸能夠彼此傳遞動(dòng)力且在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件之間建 立固定的傳動(dòng)比，則這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件被可驅(qū)動(dòng)地連接。
[0026] 圖1示意性地示出了用于動(dòng)力分流式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置。動(dòng)力由通 過(guò)傳動(dòng)裝置輸入軸11固定地結(jié)合到行星架12的發(fā)動(dòng)機(jī)10提供。一組行星齒輪14被支撐 為相對(duì)于行星架12旋轉(zhuǎn)。太陽(yáng)齒輪16和環(huán)形齒輪18均被支撐為繞與行星架12相同的軸 線旋轉(zhuǎn)，且兩者均與行星齒輪14嚙合。發(fā)電機(jī)20固定地結(jié)合到太陽(yáng)齒輪16。中間軸齒輪 22固定地結(jié)合到環(huán)形齒輪18且與中間軸齒輪24嚙合。中間軸齒輪24通過(guò)軸30固定地結(jié) 合到中間軸齒輪26和28。中間軸齒輪32與中間軸齒輪28嚙合且固定地結(jié)合到馬達(dá)34。 中間軸齒輪26與作為差速器38的輸入的中間軸齒輪36嚙合。差速器38驅(qū)動(dòng)車輪40和 42,允許在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪40和42有微小轉(zhuǎn)速差。
[0027] 發(fā)電機(jī)20和馬達(dá)34均是可逆電機(jī)。術(shù)語(yǔ)"發(fā)電機(jī)"和"馬達(dá)"只被用作標(biāo)記。兩 個(gè)電機(jī)均能將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。例如，每個(gè)電機(jī)都可以是與三相 逆變器結(jié)合的同步馬達(dá)。兩個(gè)電機(jī)均電連接到電池44。在一些情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)10可產(chǎn)生多 于傳送到車輪40和42的能量，并且剩余能量被儲(chǔ)存在電池44中。在其他情況下，能量可 從電池44流出，允許發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生少于車輛瞬時(shí)需求的能量。例如，當(dāng)推進(jìn)車輛的能量來(lái) 自電池44時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以關(guān)閉。
[0028] 圖1中的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可以以電池44既不提供能量也不吸收能量的無(wú)級(jí)變速模 式運(yùn)轉(zhuǎn)?；谔?yáng)齒輪16的齒數(shù)和環(huán)形齒輪18的齒數(shù)，施加到發(fā)電機(jī)20的扭矩和施加到 中間軸齒輪22的扭矩均與發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的扭矩有關(guān)。具體地，

[0031] 其中，1^是發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的扭矩，T 是發(fā)電機(jī)20吸收的扭矩，T 22是齒輪22 吸收的扭矩，Nsun是太陽(yáng)齒輪16的齒數(shù)，N "ng是環(huán)形齒輪18的齒數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是發(fā)電機(jī)