具有電磁驅(qū)動的爪式離合器的混合動力傳動裝置的制造方法
【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)于用在混合動力電動動力傳 動系統(tǒng)中的電磁驅(qū)動的爪式離合器（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)動和倒車運(yùn)動兩者）下使用。然而，某些 類型的發(fā)動機(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比下高效 傳輸動力的變速器。當(dāng)車輛處于低速時，變速器通常以高傳動比運(yùn)轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機(jī)扭矩倍增 以提高加速度。處于高車速時，使變速器以低傳動比運(yùn)轉(zhuǎn)，以允許與安靜、燃料高效的巡航 關(guān)聯(lián)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0003] 一些變速器（稱為離散傳動比變速器）被構(gòu)造為在輸入軸和輸出軸之間建立有限 數(shù)量的傳動比。在當(dāng)前選定的傳動比不再適用時，離散傳動比變速器必須切換到一個不同 的可用傳動比。另一些變速器（稱為無級變速器（CVT))能夠在下限和上限之間建立任意 傳動比。CVT能夠做出不被車輛乘員感知的頻繁精細(xì)的傳動比調(diào)節(jié)。
[0004] 許多變速器使用液壓驅(qū)動的摩擦離合器來建立多個動力流動路徑。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)動器能夠隨著其中一個旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)。當(dāng)有多個液壓 驅(qū)動的離合器時，離合器通常共用發(fā)動機(jī)驅(qū)動栗并且共用用于調(diào)節(jié)壓力的許多閥體元件。
[0005] 混合動力車輛傳動裝置通過提供能量儲存來提高燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，在混合動力 電動車輛中，能量可儲存在電池中?？赏ㄟ^操作發(fā)動機(jī)產(chǎn)生多于推進(jìn)瞬時所需的能量來給 電池充電。此外，能夠捕獲制動期間原本將消散的能量并將該能量儲存在電池中。儲存的 能量可在以后使用，允許發(fā)動機(jī)產(chǎn)生少于推進(jìn)瞬時所需的能量，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)圈沿一個方向的相對旋轉(zhuǎn)，而允許沿相反方向的相對旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 電流撤消時，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或更 多個爪，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 一軸中建立的磁場而選擇性地將所述第一齒輪結(jié)合到所述第一軸。傳動裝置還可包括與所 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。傳動裝置還可包括行星齒輪組，所述行星齒輪組具有可驅(qū)動地連接到第一電機(jī)的太陽 齒輪、可驅(qū)動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，提供一種傳動裝置，所述傳動裝置包括：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；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)本公開的一個實施例，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于所述第一軸沿一個方向的旋轉(zhuǎn)，而允許沿相反方向的 相對旋轉(zhuǎn)。
[0010] 根據(jù)本公開的一個實施例，所述爪和所述凸輪表面具有倒錐，以在沒有磁場的情 況下保持所述爪與所述凸輪表面接合。
[0011] 根據(jù)本公開的一個實施例，所述爪被支撐為繞平行于所述第一軸線的樞轉(zhuǎn)軸線相 對于所述第一軸樞轉(zhuǎn)。
[0012] 根據(jù)本公開的一個實施例，所述凸輪表面面向所述第一軸線。
[0013] 根據(jù)本公開的一個實施例，所述傳動裝置還包括：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)本公開的一個實施例，所述傳動裝置還包括：太陽齒輪，固定地可驅(qū)動地連接 到第一電機(jī)；環(huán)形齒輪，固定地可驅(qū)動地連接到所述第二軸和第二電機(jī)；行星架，固定地可 驅(qū)動地連接到所述第一軸；以及多個行星齒輪，被支撐為相對于所述行星架旋轉(zhuǎn)且與所述 太陽齒輪和所述環(huán)形齒輪嚙合。
[0015] 根據(jù)本公開，提供一種混合動力電動車輛，包括：行星齒輪組，所述行星齒輪組包 括固定地可驅(qū)動地連接到第一可逆電機(jī)的太陽齒輪、固定地可驅(qū)動地連接到輸出軸的環(huán)形 齒輪和固定地可驅(qū)動地連接到發(fā)動機(jī)的行星架；第二可逆電機(jī)，固定地可驅(qū)動地連接到所 述輸出軸；電磁驅(qū)動的爪式離合器，被構(gòu)造為在所述太陽齒輪和所述輸出軸之間選擇性地 建立可驅(qū)動的連接。
[0016] 根據(jù)本公開的一個實施例，所述電磁驅(qū)動的爪式離合器包括：內(nèi)圈，固定地可驅(qū)動 地連接到所述太陽齒輪；外圈，固定地可驅(qū)動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；爪，被支撐為隨所述內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于所述磁場 而相對于所述內(nèi)圈樞轉(zhuǎn)以接合所述外圈的凸輪表面。
[0017] 根據(jù)本公開的一個實施例，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方向的相對旋轉(zhuǎn)，而允許沿與所述一個 方向相反的方向的相對旋轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1是用于混合動力電動動力傳動系統(tǒng)的傳動裝置的示意圖。
[0019] 圖2是適合用在圖1中的傳動裝置中的電磁驅(qū)動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。
【具體實施方式】
[0024] 在此描述本公開的實施例。然而，應(yīng)理解的是，公開的實施例僅為示例，并且其它 實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或更多個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施例。示出的特征的組合為典型應(yīng)用提供代表性 實施例。然而，對于特定應(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。會出現(xiàn)固定地結(jié)合的元件之間轉(zhuǎn)動位移的輕微變化（例如，由于間隙或軸柔量 導(dǎo)致的位移）。相比之下，兩個旋轉(zhuǎn)元件通過換擋元件選擇性地結(jié)合，只要在換擋元件完全 接合時換擋元件便約束這兩個旋轉(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 個旋轉(zhuǎn)元件以不同的轉(zhuǎn)速自由旋轉(zhuǎn)。如果兩個旋轉(zhuǎn)元件被固定地結(jié)合或選擇性地結(jié)合，則 這兩個旋轉(zhuǎn)元件被結(jié)合。如果一系列齒輪和軸能夠彼此傳遞動力且在兩個旋轉(zhuǎn)元件之間建 立固定的傳動比，則這兩個旋轉(zhuǎn)元件被可驅(qū)動地連接。
[0026] 圖1示意性地示出了用于動力分流式混合動力電動車輛的運(yùn)動學(xué)裝置。動力由通 過傳動裝置輸入軸11固定地結(jié)合到行星架12的發(fā)動機(jī)10提供。一組行星齒輪14被支撐 為相對于行星架12旋轉(zhuǎn)。太陽齒輪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)動車輪40和 42,允許在車輛轉(zhuǎn)彎時車輪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"發(fā)電機(jī)"和"馬達(dá)"只被用作標(biāo)記。兩 個電機(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，每個電機(jī)都可以是與三相 逆變器結(jié)合的同步馬達(dá)。兩個電機(jī)均電連接到電池44。在一些情況下，發(fā)動機(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)動機(jī)10產(chǎn)生少于車輛瞬時需求的能量。例如，當(dāng)推進(jìn)車輛的能量來 自電池44時，發(fā)動機(jī)10可以關(guān)閉。
[0028] 圖1中的動力傳動系統(tǒng)可以以電池44既不提供能量也不吸收能量的無級變速模 式運(yùn)轉(zhuǎn)?；谔桚X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)動機(jī)10產(chǎn)生的扭矩有關(guān)。具體地，

[0031] 其中，1^是發(fā)動機(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是太陽齒輪16的齒數(shù)，N "ng是環(huán)形齒輪18的齒數(shù)。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是發(fā)電機(jī)