专利名称：带有滚珠-坡道加载摩擦盘的传动系缓速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车的传动系缓速器。尤其是涉及采用一滚珠-坡道致动器对离合器组件进行加载的机动车传动系缓速器。
业已认识到，在操作重载卡车时需提高其制动性能，并且提高车轮制动器摩擦衬片的安全性与寿命。当一大型满载半挂车(重约80000磅)以公路行驶速度在60％的坡路上下行1或2英里时，通常需要除卡车本身的制动器之外的某些其它形式的制动，以免失去控制。虽然基本制动器可产生足够的扭矩使车轮开始减速，随之其吸收能量效能迅速增大，并且因受热而引起效能衰退。
过去，在车辆传动系中采用了线圈型电磁缓速器和液力缓速器来增强发动机与车轮的直接制动。已采用各种形式的连接装置将缓速器与传动系可转动地相连。制动能量变换器通称为“缓速器”。一些缓速器按照带有内装冷却用的水/油冷却装置的液力涡轮原理操作。然而，通常，由车辆本身的冷却系统来耗散制动能量。这严重限制了缓速器的性能，使其安装复杂化，并且使这些系统比其它可替换形式更加昂贵。还知道在电磁涡流制动器的技术中，由于所需的扇形叶轮总是要消耗能量，必然会遇到难以应付的设计问题。最后，还有液力变矩器，其设置在车辆内动力换档齿轮箱之前，并被改作采用相对较复杂技术的上述类型的缓速器。
另一形式的缓冲器使用离合器组件加载，其中离合器组件是采用机械、液力或气力致动器直接提供夹紧力。业已证实对离合器组件加载的这些方法很庞杂，从而导致装配和/或可靠性方面的问题。而且，需要有复杂的控制系统来正确地调节夹紧力。
本发明通过带有离合器组件的一缓速器提供对车辆传动系转动的制动以及随之而来的使转动变慢，其中离合器组件包括由一滚珠-坡道致动器夹紧在一起的若干离合器摩擦盘。滚珠-坡道致动器的起作用程度，以及由此而来的离合器组件的起作用程度由一线圈控制，该线圈以电磁力的方式将一电枢拉入线圈内以与线圈壳体摩擦接触，由此提供一制动力矩给滚珠-坡道致动器的控制环。当向控制环施加这样一制动力时，该制动力产生一施加于离合器组件上的夹紧力，这时滚珠-坡道致动器沿其轴向伸展，由此使车辆传动系的转速降低，以协助基本制动系统使车辆减速。
有关滚珠-坡道致动器的详细说明可参见美国专利2,091,270；2,605,877，2,649,941；3,000,479；和5,372,106，上述专利公开的内容在此引为参考。滚珠-坡道致动器的响应时间非常快，并且致动器具有能产生相对作用于控制环上的制动力很高的轴向力的独特性能，通常这一比例为50∶1。离合器组件由若干固定于壳体上的离合器固定摩擦盘和相同数目的离合器转动摩擦盘组成，其中离合器转动摩擦盘安装成可随车辆传动系的一输出轴旋转，例如随一变速器的输出轴旋转，它与其它装置配合向旋转的变速器输出轴施加一摩擦旋转减速力矩，以协助基本制动系统进一步减低车速。
本发明利用一滚珠-坡道致动器向若干稳定转动摩擦盘施加夹紧力，由此向转动的传动系轴提供一减速制动力，通常是向车辆变速箱的输出轴提供。所述摩擦盘浸没在油浴中，此处的油通过采用一例如回转泵之类的泵进行冷却，由此冷却油液散耗掉由滚珠-坡道致动器加载的摩擦所产生的摩擦能量，并吸收来自传动系变速器输出轴的转动能量。所述回转泵将滚珠-坡道致动器和离合器组件的流体输送给一热交换器，由此将油液的摩擦热能散耗到大气中。
本发明一方面提供一种改进的车辆传动系缓速器。
本发明另一方面提供了采用一滚珠坡道致动器对离合器组件加载的一改进的车辆传动系缓速器。
本发明再一方面提供了采用一滚珠坡道致动器对离合器组件加载的一改进的车辆传动系缓速器，其中采用一电磁线圈向一控制环施加缓速制动力。
本发明第四方面是提供一种采用滚珠坡道致动器对离合器组件加载的车辆传动系缓速器，以降低车辆传动系的速度，其中采用一回转泵来使油浴循环。
本发明第五方面是改善采用滚珠坡道致动器对离合器组件加载的车辆传动系缓速器，其中离合器组件的一侧被停转，另一侧连于车辆传动系。
本发明的第六方面是提供一种采用滚珠坡道致动器对离合器组件加载的车辆传动系缓速器，其中离合器组件的一侧被停转，另一侧驱动一吸能装置。
图1为本发明的车辆传动系缓速器的剖视图；图2为本发明的滚珠坡道致动器沿图1II-II方向的剖视图；而图3为本发明的滚珠坡道致动器的局部顶视图。
为便于理解本发明的原理，可参见附图所述的实施例，并且采用专门的术语进行描述。然而应当理解，本发明范围的确定应包括对于本领域普通技术人员来说显而易见的对所述装置的替换与进一步改进，以及本发明原理的进一步应用。
在本说明书中，仅为方便但不应限定于此而在下列描述中使用某些术语。例如，术语“向前”、“向后”是指安装在传动系变速器的轴部上的缓速器的前、后方向。术语“向右”和“向左”是指图中的方向。术语“向里”和“向外”分别是指朝向和背离本发明的缓速器之几何中心的方向。术语“向上”和“向下”是指图中的方向。上面所有术语包括其一般的派生语及其等同语。
现参照图1，其示出了本发明的缓速器总成2的剖视图，该缓速器总成安装在车辆传动系的变速器壳4的后部。所示本发明的缓速器总成2连接于带有一旋转输出轴5的变速器壳4之后，此处需向该旋转输出轴5施加一减速制动力，以在适当的时候减慢车速。旋转输出轴5通过叉形输出件6而与车辆传动系的其余部分相连，其中叉形输出件6通常与向后延伸入差速器(未示出)的一驱动轴不可转动地相连。
本发明的滚珠坡道致动器7机械地与变速器壳4及旋转输出轴5相连，从而滚珠坡道致动器7的启动会导致从固定的变速器壳4通过若干摩擦盘10到输出轴5的摩擦接合，其中诸摩擦盘构成离合器组件8。离合器组件8由交替变化的固定摩擦盘10和驱动摩擦盘11组成，当其压合在一起时可使固定摩迭盘10与驱动摩擦盘11摩擦接合，根据由滚珠坡道致动器7施加的夹紧力而允许两种摩擦盘间具有一定程度的滑转。
固定摩擦盘10与驱动摩擦盘11都为圆形形状并且带有径向向内延伸的花槽，以分别与内壳12及传动环16啮合。在启动盘14上粘结有一摩擦表面15，以与固定摩擦盘10之一摩擦啮合。启动盘14由花键23相连接，以使其不可转动地与传动环16啮合，而传动环16则由花键17不可转动地连于输出轴5。
在启动盘14的相对于带有摩擦表面15的另一面上至少形成有三个坡道槽18。相同数目的滚动件19与各坡道槽18啮合，其中坡道槽18的深度沿其长度而变化。滚动件19同样地与形成在一控制盘21上的相配的坡道槽20啮合。坡道槽18与20是如此地构成和定位的，即启动盘14与控制盘21间的相对转动会导致启动盘14与控制盘21间的相对轴向位移，由此产生一轴向力。将控制盘21支承在与带有坡道槽20的面相对的面上的是一止推轴承22，它将控制盘21轴向定位于相对内壳12固定的一轴向位置，同时允许控制盘21旋转。因此，当启动滚珠坡道致动器7并轴向延展以向离合器组件8施加一夹紧力时，止推轴承22能承受由此产生的轴向力。
弹性盘24由控制盘21处向里延伸并连于其上，该弹性盘24可轴向挠曲以给啮合盘26提供轴向位移。啮合盘26与线圈28相邻，当需要启动滚珠坡道致动器7时，可通过控制装置30使线圈28通电。当线圈28通电后，在线圈壳体31内就形成一电磁场，通过电磁力吸引啮合盘26，由此在假定输出轴5旋转的情况下，在控制盘21上产生一减速制动力矩。这就导致通过花键17使传动环16转动、通过花键23使启动盘14转动、通过坡道槽20使滚动件19转动、而通过坡道槽20和滚动件19使控制盘21转动。产生于控制盘21上的减速制动力矩可在控制盘21与启动盘14之间引起一定的相对转动，从而使滚动件19滚上坡道槽18与20，由此使启动盘14轴向右移，从而在离合器组件8上施加一夹紧力。作用于离合器组件8上的夹紧力使内壳12摩擦地连于传动环16，而传动环16则由花键17不可转动地与输出轴5相连。因此，从变速器壳4通过内壳12、离合器组件8、传动环16可向旋转输出轴5施加有效的减速制动力，该减速制动力用于阻滞输出轴5的旋转。外壳13固定于内壳12上并支承缓速器总成2，其中缓速器总成2又由骑靠在叉形输出件6上所形成的一表面上的轴承33支承。
本发明的滚珠坡道致动器7的摩擦件在油内操作，其中因摩擦加热、特别是因启动缓速器总成2时由离合器组件8加热而使油温上升为防止油34的温度过高，采用一循环泵32将油34从缓速器总成2传送给一热交换器(未示出)，热交换器接着将热传送给大气。在这种方式中，由离合器组件8所产生的摩擦热可通过油34的循环和冷却系统35而耗散掉，以防止因装置过热而损坏。
现参照图2，示出了本发明的滚珠坡道致动器7沿图1中II-II线方向的剖视图。虽然可以采用任意数目的坡道槽19，但所示图中是在启动盘14的面上形成三个坡道槽，具体是18A、18B和18C。滚动件19A、19B和19C分别安置于相应的坡道槽18A、18B和18C内，这些滚动件一般是滚珠，但也可是滚柱或任何其它适于滚动的形状。坡道槽18A、18B、18C的深度沿其长度而变化，从而当滚动件19A、19B和19C滚过相应的坡道槽18A、18B和18C时，启动盘14的面上的滚动件的高度随着其在槽18内的位置而增大或减小。
滚珠坡道致动器7的操作更清楚地示于图3中，该图是启动盘14与控制盘21的顶视图，其中一滚动件19A将两者分开于坡道槽18与20处。为清楚起见，仅示出了一个滚动件19A，另两个滚动件19B与19C同时以类似的方式操作。
所示的启动盘14通过与坡道槽18A与20A接触滚动件19A而与控制盘21轴向隔开。当由控制装置30使线圈28通电时，啮合盘26通过磁力被吸引到线圈壳31上，由此向控制盘提供减速制动力矩，使启动盘14与控制盘21间产生相对转动。控制盘21相对于启动盘14按图3中箭头39所示的方向转动。控制盘21与启动盘14间的相对转动导致滚动件19A滚过坡道槽18A与20A，由此增大启动盘14与控制盘21间的间距。启动盘14与控制盘21间轴向间距的增大导致作用于离合器组件8上的一夹紧力，它促使固定的摩擦盘10压向驱动摩擦盘11，由此通过传动环16而使内壳12与外壳13(其安装于变速器壳4上)同输出轴5摩擦地相连。离合器组件8内产生的滑动使油34加热，再通过泵32传送给热交换器(未示出)而冷却。启动盘14与控制盘在相反于由箭头39所示的方向的相对转动，而使作用于离合器组件8上的夹紧力下降，由此使输出轴5增大其相对于变速器壳4的转速。
虽然已以某种详尽地程度描述了本发明的最佳实施案，但本发明最佳实施例的公开仅是作为示例，只要不超出由权利要求所限定的本发明的范围与实质，可作若干关于零部件的结构、组合及布置方面的变化。
权利要求
1.一种用于制动车辆传动系转动的传动系缓速器(2)，它包括其内带有一空腔的壳体(12)，该壳体(12)与车辆的非转动件相连；一离合器组件(8)，它带有与所述壳体(12)不可转动地相连的若干固定摩擦盘(10)和与车辆传动系不可转动地相连的若干驱动摩擦盘(11)，所述的固定摩擦盘(10)与驱动摩擦盘(11)设置成当向离合器组件(8)施加一夹紧力时，使所述车辆传动系与壳体(12)摩擦地相连；一用于向离合器组件(8)施加一夹紧力的滚珠坡道致动器(7)，它包括与所述离合器组件(8)相邻的一启动盘(14)，其轴向运动导致对离合器组件(8)的加载和不加载；邻近于该启动盘(14)设置的一控制盘(21)，所述的控制盘(21)与启动盘(14)具有相对的面，其上设有周向延伸的槽(18)，所述的槽(18)中由于至少三对相对置的槽具有深度可变化的部分，其中最大深度位于槽的一端，最小深度位于槽的相对端，每一对相对置的槽(18)内设有一滚动件(19)，位于启动盘(14)与控制盘(21)上的槽(18)设置成所述启动盘(14)与控制盘(21)从一起始位置的相对角运动可引起启动盘(14)背离控制盘(21)的轴向运动，以轴向地加载所述的离合器组件(8)；将启动盘(14)转动地连接于传动系的一传动环(16)；与所述控制盘(21)相配合的啮合盘(26)，在该啮合盘(26)的一面上具有一摩擦面；一邻近于线圈壳体(31)绕制的电子线圈(28)，该线圈(28)由一控制装置(30)使其通电，由此使所述的啮合盘(26)通过电磁力吸引而与线圈壳体(31)接触并且与其摩擦地啮合，以向控制环(21)提供一转动减速力矩。
2.如权利要求1的传动系缓速器(2)，它还包括一油液循环与冷却系统(35)，其中油液(34)环绕离合器组件(8)，并且装于所述壳体(12)内的一油泵(32)使所述的油液(34)向一热交换器循环流动。
3.如权利要求2的传动系缓速器(2)，共特征在于，所述的油泵(32)为一回转泵。
4.如权利要求1的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的啮合盘(26)通过一弹性盘(24)与所述的控制盘(21)配合，从而当对线圈(28)通电时，允许啮合盘(26)轴向移动以与线圈壳体(31)接触。
5.如权利要求1的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的滚动件(19)为球形形状。
6.如权利要求1的传动系缓速器(2)，它还包括设置于壳体(12)与控制盘(21)之间的一止推轴承(22)，用于承受轴向负荷。
7.如权利要求1的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的驱动摩擦盘(11)与所述的固定摩擦盘(10)交替地设置。
8.如权利要求1的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的驱动摩擦盘(11)具有一前表面与一后表面，两者上均覆盖有摩擦材料，其中摩擦材料述的固定摩擦盘(10)接触。
9.用于车辆传动系的一传动系缓速器(2)，它包括其内形成有一空腔的壳体(12)，该壳体(12)独立于所述车辆传动系安装；一离合器组件(8)，其具有与所述车辆传动系不可地连接的若干驱动摩擦盘(11)和连接于壳体(12)上的若干固定摩擦盘(10)。一用于对所述离合器组件(8)加载的滚珠坡道致动器(7)，它包括与所述离合器组件(8)相邻的一启动盘(14)，其中该启动盘(14)的轴向运动导致向离合器组件(8)加载或不加载；邻近于该启动盘(14)设置的控制盘(21)，该控制盘(21)与启动盘(14)的相对置的面上设置有周向延伸的槽(18)，由于所述的槽(18)中至少有三对对置的槽(18)，其具有槽深可变的部分，其中一端最深，相对的一端最浅，并且在每一对对置的槽(18)内设有滚动件(19)，所述启动盘(14)与控制盘(21)上的槽(18)布置成使得以一起始位置处开始两者间的相对角运动会引起所述启动盘(14)离开所述控制盘(21)的轴向运动，以对所述的离合器组件(8)进行轴向加载，用于向所述控制盘(21)施加一制动力矩的启动装置。
10.如权利要求9的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的驱动摩擦盘(11)不可转动地与所述传动系的一变速器输出轴(5)相连。
11.如权利要求9的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的驱动摩擦盘(11)通过一传动环(16)不可转动地与所述车辆传动系的变速器输出轴(5)相连，该传动环(16)不可转动地所述车辆传动系、所述启动盘(14)及所述驱动摩擦盘(11)相连。
12.如权利要求9的传动系缓速器(2)，其特征在于所述的启动装置包括不可转动地与一弹性盘(24)相连的一啮合盘(26)，该弹性盘(24)不可转动地与所述控制盘(21)相连，并且一线圈(28)绕制于一线圈壳体(31)上，所述的线圈(28)由一控制装置(30)使其通电，从而通过电磁力吸引该啮合盘(26)与线圈壳体(31)接触并与之摩擦地啮合，以向所述的控制环(21)提供一旋转减速力矩。
13.如权利要求9的传动系缓速器(2)，还包括一止推轴承(22)，其设置成与所述壳体(12)及控制盘(21)接触，以承受控制盘(21)产生的轴向推力。
14.如权利要求9传动系缓速器(2)，还包括一油泵(32)，用于使冷却油(34)绕所述的离合器组件(8)循环。
全文摘要
与车辆传动系相连的一传动系缓速器，其中通过一电子线圈(28)向带有控制盘(21)与启动盘(14)的滚珠坡道致动器(7)施能，控制盘(21)与启动盘(14)由滚动件(19)隔开，致动器(7)用于向离合器组件(8)施加夹紧力，其中离合器组件(8)将一转动轴与一回转泵(32)摩擦地相连，以向车辆传动系产生一制动力矩，辅助车辆制动，其中回转泵(32)用于吸收转动能量。
文档编号F16D23/12GK1168953SQ9710997
公开日1997年12月31日 申请日期1997年3月1日 优先权日1996年3月1日
发明者G·J·奥根尼克, D·M·普拉斯顿 申请人:易通公司