專利名稱：機(jī)械扭矩變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械扭矩變換器。
背景技術(shù)：
大多數(shù)扭矩變換器采用如大多數(shù)機(jī)動(dòng)車輛中所使用的流體聯(lián)
軸器的原理。這些扭矩變換器的扭矩比典型地是1.9至2.5,而其傳 動(dòng)損:耗比率可高達(dá)10%。 一旦流體4丑矩變^:器4f止，它的歲文率爿尋顯 著地下降。結(jié)果，汽車的汽油消耗量將增加，典型地是增加9%或 以上。另外，扭矩變換器必須配置有液壓泵、變換器調(diào)節(jié)器以及精 密的電子和液壓控制系統(tǒng)。因此，典型的液壓4丑矩變換器復(fù)雜、笨 重、并且故障率高，昂貴且難以制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種較易制造且更可靠的扭矩變換器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種扭矩變換器，其相對(duì)于傳統(tǒng) 的流體聯(lián)軸器扭矩變換器具有增加的傳動(dòng)效率。
考慮到本發(fā)明的這些目的，本發(fā)明提供了一種機(jī)械扭矩變換 器，其包括殼體；輸入軸，插入于所述殼體中，并能夠在所述殼 體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；輸出軸，從所述殼體伸出，并可在所述殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；齒 輪箱，位于所述殼體內(nèi)并接合至所述輸入軸；棘輪裝置(escapement),設(shè)置在所述殼體內(nèi)，并接合至所述齒輪箱，以在低 速下制動(dòng)所述齒輪箱；以及離合器，與所述輸出軸和所述所述齒輪
箱配合。
優(yōu)選地，所述輸出軸連接至杯形件的底座，并且所述離合器位 于所述杯形件內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述離合器包括固定到所述杯 形件的至少第 一 離合器片以及可隨所述輸入軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的至少第 二離合器片。優(yōu)選地，所述離合器在由多個(gè)球施加的力的作用下是 可操作的，所述多個(gè)球按壓與所述至少所述第二離合器片接觸的另 外一個(gè)離合器片，并且這樣的力在離心力的作用下隨著所述輸出軸 的轉(zhuǎn)動(dòng)速度而變化。
優(yōu)選地，所述多個(gè)球中的每一個(gè)都設(shè)置在所述杯形件的底座內(nèi) 側(cè)上的相應(yīng)槽中，而且相應(yīng)槽的深度朝向所述底座件的中心漸增。
在 一 實(shí)際的實(shí)施例中，所述杯形件具有限定有用于所述離合器 的室的內(nèi)齒圈(inner annulus )。內(nèi)齒環(huán)可以i殳置在所述杯、形4牛的內(nèi) 側(cè)上，并將與所述齒輪箱嚙合。齒輪箱優(yōu)選為行星型齒輪箱，其中 所述內(nèi)齒環(huán)是所述行星型齒輪箱的環(huán)形齒輪。所述行星型齒輪箱包 括太陽輪，位于所述輸入軸上；多個(gè)行星輪，與所述太陽輪嚙合， 并可在行星輪架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及多個(gè)輔助齒輪，可在所述行星輪架內(nèi) 轉(zhuǎn)動(dòng)，并與所述多個(gè)^f亍星4侖中的相應(yīng)的一個(gè)嚙合，并且所述多個(gè)輔
助齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合。在實(shí)際的實(shí)施例中，所述棘輪裝置包 括所述行星型齒輪箱的行星輪架以及錐形制動(dòng)環(huán)，該錐形制動(dòng)環(huán)相 對(duì)于所述行星輪架可以軸向地移動(dòng)以接觸所述殼體的內(nèi)側(cè)。
所述錐形制動(dòng)環(huán)優(yōu)選地與所述殼體內(nèi)側(cè)上的環(huán)形制動(dòng)帶4妄觸。 所述制動(dòng)環(huán)通過螺旋鍵連接到所述行星輪架上，并且當(dāng)所述行星輪 架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠相對(duì)于所述4于星輪架軸向地移動(dòng)。優(yōu)選地，所述制動(dòng) 環(huán)相對(duì)于所述行星輪架被彈性地偏壓。所述行星輪架可以包括組裝在一起的一對(duì)間隔開的相對(duì)的支架。所述制動(dòng)環(huán)通過螺凝j建連4妄到 所述支架中的一個(gè)支架上，并且通過彈簧片彈性地偏壓在所述多個(gè) 支架中的所述一個(gè)支架上。在所述多個(gè)支架中的所述一個(gè)支架與所 述環(huán)形齒輪之間典型地設(shè)置有密封件。內(nèi)齒圈可與所述離合器摩擦 地接合。
由于本發(fā)明在提高性能方面使用了純機(jī)械的整體改進(jìn)，因此可 以實(shí)現(xiàn)燃沖牛經(jīng)濟(jì)性和加速平穩(wěn)、性。本發(fā)明在纟喿作方面更加安全，并 且制造成本相對(duì)低。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)允許離合器通過柔性連接傳遞動(dòng) 力。本發(fā)明還提供了對(duì)負(fù)載變化的檢測(cè)和感應(yīng)，并且控制棘輪裝置 的操作狀態(tài)，以便控制齒輪箱的自動(dòng)扭矩變化。輸出軸將來自齒輪 箱的動(dòng)態(tài)輸出扭矩傳遞給負(fù)載。本發(fā)明將在動(dòng)力源與負(fù)載之間實(shí)現(xiàn) 扭矩傳遞的柔性連接。它將根據(jù)負(fù)載的變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)輸出扭矩， 以便動(dòng)力源和負(fù)載達(dá)到最佳的扭矩匹配。本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何動(dòng) 力源，例如，電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等等。如果本發(fā)明應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)， 那么隨汽車啟動(dòng)的逐漸加速允許本發(fā)明自動(dòng)地增力口扭矩，以輸出足 夠的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)汽車，并克服來自汽車的靜止慣性阻力。當(dāng)汽車達(dá)
到某一速度時(shí),本發(fā)明能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)功率100%地傳遞給齒輪箱。 同時(shí)，當(dāng)汽車負(fù)荷變化時(shí)，本發(fā)明能夠自動(dòng)地改變4丑矩，以<更讓發(fā) 動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力達(dá)到最好的效果。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能特征將通過以下結(jié)合附圖 的詳細(xì)描述而變得更清楚，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制造的機(jī)械扭矩變換器的簡(jiǎn)化橫 截面示意圖2是圖1中所示的機(jī)械扭矩變換器的詳細(xì)橫截面^L圖；圖3是與圖2相似的詳細(xì)橫截面視圖，其示出了機(jī)械扭矩變換 器的前端；
圖4是機(jī)械扭矩變換器的齒輪箱沿著圖3中的箭頭A-A方向的
橫截面一見圖5是類似于圖3所示的分解橫截面視圖，其示出了用于機(jī)械 扭矩變換器的棘輪裝置；
圖6是圖5所示的棘輪裝置沿著圖3中的箭頭B-B方向的橫截
面牙見圖7是內(nèi)花鍵套筒沿著圖3中的箭頭C-C方向的橫截面視圖； |圖8是外花鍵套筒沿著圖3中的箭頭D-D方向的橫截面視圖； 圖9是主動(dòng)摩擦片沿著圖3中的箭頭E-E方向的橫截面視圖； 圖10是圖9中所示的主動(dòng)摩纟察片的側(cè)^L圖； 圖ll是壓力圓盤沿著圖3中的箭頭F-F方向的4黃截面—見以及
圖12是從動(dòng)摩擦片沿著圖3中的箭頭G-G方向的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明制造的扭矩變換器100的簡(jiǎn)化視 圖。扭矩變換器100的主要部件是與被驅(qū)動(dòng)的輸入軸2接合的齒輪 箱1。輸入軸2可以由內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)或任何其它類型的發(fā)動(dòng)4幾或 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。通過棘輪裝置3和離合器4控制扭矩變換器。離合器4適于與輸出軸5接合。所有的部件都裝配在容納有棘輪裝置3 和離合器4的主殼體6內(nèi)。該優(yōu)選實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)在圖2至圖12 中示出。
主殼體6包4舌基本圓柱形的外殼102，該外殼的兩端由端面^反 21、 39密封。安裝孔36允許扭矩變換器100通過例如螺栓的固定 方式(未示出)緊固到結(jié)構(gòu)上(未示出)。圓柱形外殼102的端部 向內(nèi)倒角以提供內(nèi)翻邊(inturned lip) 104,環(huán)形制動(dòng)帶23能夠固 定在該內(nèi)翻邊上。軸承16和32設(shè)置在每一端處，用于分別支撐輸 入4由2禾口專lr出一由5。
本實(shí)施例中的齒輪箱l為行星型齒輪箱，該行星型齒輪箱包括 通過鍵18固定到輸入軸2的太陽輪17。太陽輪17與由行星輪架 106中的軸承19、 20支撐的行星輪26嚙合。行星輪26依次與由也 在行星輪架106中的軸承8、 43支撐的輔助齒輪9嚙合。行星型齒 輪箱由環(huán)形齒輪108完成。環(huán)形齒4侖108形成固定在輸出軸5上的 杯形件29的一部分。行星輪架106包括通過各個(gè)軸承14、 15、 12 可圍繞輸入軸2轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)的圓形支架11、 25。螺4全56通過隔離 件45將相對(duì)的圓形支架11、 25接合成一體單元。輸入軸2上裝配 有墊片28以限制行星輪架106的運(yùn)動(dòng)。環(huán)形油封件7安裝在杯形 件29中的凹槽110以及環(huán)形支架11中的槽112中。潤滑脂可注入 到形成在杯形件29內(nèi)的空腔中。
棘輪裝置3包括能夠與錐形制動(dòng)環(huán)22起作用的環(huán)形制動(dòng)帶23 ， 錐形制動(dòng)環(huán)能夠/人圓形支架11的周邊槽114軸向移動(dòng)。4,形制動(dòng)環(huán) 22在其內(nèi)表面上具有四個(gè)螺旋槽55，這四個(gè)螺旋槽55與位于環(huán)形 支架11的縮頸部116的外表面上的四個(gè)對(duì)應(yīng)的螺旋j定54相配合。 該配合將允許4,形制動(dòng)環(huán)22相對(duì)于圓形支架11軸向地向前和向后 移動(dòng)，以允許與環(huán)形制動(dòng)帶23接觸。為了提供的錐形制動(dòng)環(huán)22的 受控運(yùn)動(dòng)，通過螺釘13將一組彈簧片10固定到環(huán)形支架11上。離合器4使用容納在杯形件29內(nèi)的摩擦片。杯形件29內(nèi)部設(shè) 置有齒圏37，并可以通過軸承42以及杯形件29的底座120中的軸 承33圍繞輸入軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。該實(shí)施例中的杯形件29形成為兩部分結(jié) 構(gòu)，其中圓柱形軸套118 4吏用螺紋緊固件24連4妄于底座120。內(nèi)花 鍵套筒31通過軸套鍵30同心地安裝到輸入軸2上。 一對(duì)主動(dòng)摩擦 片41通過其外花鍵套筒34動(dòng)態(tài)地套到內(nèi)花鍵套筒31上。主動(dòng)摩 擦片41包括基板50、摩擦片49和外花鍵套筒34。在這種結(jié)構(gòu)中， 基板50和摩擦片49通過基板鉚釘47結(jié)合在一起?；?0和外花 鍵套筒34通過具有花鍵套筒鉚釘48的花鍵套筒鉚釘孔46鉚接在 一起。從動(dòng)摩擦片40通過與圓柱形套筒118的內(nèi)壁上的配合槽52 匹配的外伸齒53。輔助圓盤38通過與底座120的銷35配合的輔助 圓盤39中的孑L 51連4妻到^f形4牛29的底座120上。4岡J求27 (直4圣 典型地為40 mm )設(shè)置在底座120內(nèi)側(cè)的螺旋槽122內(nèi)并位于輔助 圓盤38與杯形件29的底座120之間。螺旋槽122朝向底座120的 中心深度漸增。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的4喿作。在啟動(dòng)時(shí)，輸入軸2的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ^f吏4尋太陽專侖17沿相同的方向同步地轉(zhuǎn)動(dòng)。與太陽4侖17嚙合的4亍星 輪26將逆時(shí)針運(yùn)行。輔助齒輪9將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，由于來自 載荷的阻力，通過環(huán)形齒4侖108與輔助齒4侖9 p齒合的齒圈37、和杯、 形件29、以及連接至杯形件29的輸出軸5不能轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，迫使 相對(duì)的圓形支架11、 25作為一個(gè)整體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。靜止的錐形制 動(dòng)環(huán)22在其螺旋槽55和圓形支架11的螺旋4建54的作用下開始高 速向左移動(dòng)。錐形制動(dòng)環(huán)22與環(huán)形制動(dòng)帶23的緊密摩擦使相對(duì)的 圓形支架11、 25的單元制動(dòng)。因此，棘輪裝置3處于制動(dòng)控制之 下。輸出軸5通過環(huán)形齒輪108和輔助齒輪9開始減速、增加扭矩 并順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)克月良阻力時(shí)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載以啟動(dòng)并逐漸地增速。當(dāng) 來自輸出軸5的增加后的扭矩以增加后的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，球27 在離心力的作用下沿著底座120上的槽122移動(dòng)位置，并且4安壓輔助圓盤38。然后，輔助圓盤38向左按壓主動(dòng)摩4察片41和從動(dòng)摩4察 片40。通過圓盤38和摩4察片40、 41以及齒圏37右側(cè)的4妄合，摩 4察力逐漸增加。當(dāng)球27進(jìn)一步向外移動(dòng)時(shí)，它們進(jìn)一步增大離合 器4的摩擦力，并且輸入軸2通過離合器4間接地將動(dòng)力傳遞到輸 出軸5。當(dāng)llT入軸2和llr出軸5同步;也4爭(zhēng)動(dòng)時(shí)，相對(duì)的圓形支架ll、 25的整個(gè)單元從逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在它們的螺旋槽55、 螺旋鍵54以及彈簧片10的作用下，圓形支架11和錐形制動(dòng)環(huán)22 高速向右移，并且使錐形制動(dòng)環(huán)22和環(huán)形制動(dòng)帶23脫離接合。因 此，棘輪裝置3處于釋放模式。離合器4間接地鎖定輸入軸2和輸 出軸5,并且《吏扭矩變換器100處于1: 1的扭矩傳遞狀態(tài)。
當(dāng)杯形<牛29因太重的負(fù)4肓或1命入端減速而減速時(shí)，球27的離 心力將減小。離合器4的摩擦力將逐漸減小。 一旦輸入軸2和輸出 軸5的轉(zhuǎn)速之間存在差別時(shí)，相對(duì)的圓形支架11、 25的單元開始 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。錐形制動(dòng)環(huán)22和圓形支架11將在螺旋槽55和螺旋 4建的配合下再次變成高速向左移動(dòng)。錐形制動(dòng)環(huán)22和環(huán)形制動(dòng)帶 23之間的摩擦再次使相對(duì)的圓形支架11、 25制動(dòng)。棘輪裝置3再 次處于制動(dòng)控制狀態(tài)。因此，通過環(huán)形齒4侖108與輔助齒4侖9^妄合 的齒圏37將驅(qū)動(dòng)輸出軸5，輸出軸5將再次在減速和增加扭矩的狀 態(tài)下開始順時(shí)針驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
本發(fā)明能夠接合至任何發(fā)動(dòng)機(jī)，不管是內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)，風(fēng)輪 機(jī)或其它合適的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。該裝置的操作不需要任何的電子控制也 不需要使用液壓。這極大地節(jié)約了能源，并且不需要昂貴的維修費(fèi) 用。如果需要維修，其相對(duì)容易拆卸。優(yōu)選實(shí)施例能提供的扭矩比 在2.1至13.7之間。4專動(dòng)歲丈率可高達(dá)98%以上。
本發(fā)明將理解為包4舌對(duì)本領(lǐng)域的#支術(shù)人員而言將是顯而易見 的多種進(jìn)一步的修改，這些修改將被視為包括在本發(fā)明的概括范圍內(nèi)，這里已經(jīng)闡述的僅僅是本發(fā)明的主要本質(zhì)以及通過實(shí)施例所說 明的某些具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械扭矩變換器，包括殼體；輸入軸，插入于所述殼體內(nèi)，并能夠在所述殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；輸出軸，從所述殼體內(nèi)伸出，并能夠在所述殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；齒輪箱，位于所述殼體內(nèi)并接合至所述輸入軸；棘輪裝置，設(shè)置在所述殼體內(nèi)并接合至所述齒輪箱，以在低速下制動(dòng)所述齒輪箱；以及離合器，與所述輸出軸和所述齒輪箱配合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述輸 出軸連接至杯形件的底座，并且所述離合器位于所述杯形件內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述離 合器包括固定于所述杯形件的至少第一離合器片以及可隨所 述輸入軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的至少第二離合器片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所 述離合器在由多個(gè)球施加的力的作用下是可操作的，所述多個(gè) 球按壓與所述至少第二離合器片接觸的另一離合器片，并且這 樣的力在離心力的作用下隨著所述輸出軸的轉(zhuǎn)速而變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述多 個(gè)球中的每一個(gè)都設(shè)置在所述杯形件的底座內(nèi)側(cè)的相應(yīng)槽中， 而且相應(yīng)槽的深度朝向所述底座件的中心漸增。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征 在于，所述杯形件具有限定有用于所述離合器的室的內(nèi)齒圈。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)械扭矩變換器，其中，內(nèi) 齒環(huán)設(shè)置在所述杯形件內(nèi)側(cè)上，并且與所述齒輪箱嚙合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述齒 輪箱是行星型齒輪箱，其中所述內(nèi)齒環(huán)是所述行星型齒輪箱的 環(huán)形齒4&。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述行 星型齒輪箱包括太陽輪，位于所述輸入軸上；多個(gè)行星輪， 與所述太陽4侖嚙合，并可在行星4侖架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及多個(gè)輔助齒 輪，可在所述行星輪架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并與所述多個(gè)行星輪中的相應(yīng) 的一個(gè)嚙合，并且所述多個(gè)輔助齒專侖與所述環(huán)形齒輪嚙合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所 述棘輪裝置包括所述行星型齒輪箱的所述行星輪架以及錐形 制動(dòng)環(huán)，所述4,形制動(dòng)環(huán)可相^"于所述4亍星4侖架軸向i也移動(dòng)以 才妄觸所述殼體的內(nèi)側(cè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述 錐形制動(dòng)環(huán)與所述殼體內(nèi)側(cè)上的環(huán)形制動(dòng)帶接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，所述制 動(dòng)環(huán)通過螺旋4建連接到所述行星4侖架上，并且當(dāng)所述行星4侖架 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠相對(duì)于所述行星輪架軸向地移動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于， 所述制動(dòng)環(huán)相對(duì)于所述4亍星4侖架4皮彈性i也偏壓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的機(jī)械扭矩變換器，其特 征在于，所述^f亍星4侖架包括組裝在一起的一對(duì)間隔開的相對(duì)支架。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)械扭矩變換器，當(dāng)從屬于權(quán)利要求 11、 12或13時(shí)，其特征在于，所述制動(dòng)環(huán)通過螺旋4建連4妾到 所述支架中的一個(gè)支架上，并且通過彈簧片彈性地偏壓在所述 多個(gè)支架中的所述一個(gè)支架上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)械扭矩變換器，其特征在于，在所 述多個(gè)支架中的所述 一 個(gè)支架與所述環(huán)形齒輪之間設(shè)置有密封件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械扭矩變換器，其中，所述內(nèi)齒圈與 所述離合器以摩擦的方式接合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械扭矩變換器(100)，其包括殼體(6)；輸入軸(2)，插入于殼體(6)內(nèi)，并且能夠在殼體(6)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸(5)從殼體(6)內(nèi)伸出并且能夠在殼體(6)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪箱(1)位于殼體內(nèi)并接合至輸入軸(2)。棘輪裝置(3)位于殼體(6)內(nèi)并接合至齒輪箱(1)，以在低速下制動(dòng)齒輪箱(1)，并且離合器(4)與輸出軸(5)和齒輪箱(1)配合。
文檔編號(hào)F16H59/40GK101517258SQ200780034462
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者布莎麗, 布霍鳴 申請(qǐng)人:布霍鳴;布莎麗