一种双向可控的离合器、动力总成及汽车的制作方法

1.本技术涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种双向可控的离合器、动力总成及汽车。


背景技术：

2.近年来，四驱汽车越来越受欢迎。由于并不是在所有路况都需要开启四驱汽车的全部动力，在只需开启前驱或后驱动力时，未开启的电机存在反拖现象，这容易导致额外的能量损失。因此，需要及时对不需要提供动力的电驱动实施动力断开，而汽车的动力断开与动力结合通过离合器实现。
3.但是，单向离合器工作过程中只能传递单向动力；电磁离合器不仅功率损失较大，而且结构设计复杂、体积大。
4.因此，如何提供一种结构小巧的双向可控的离合器是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种双向可控的离合器、动力总成及汽车，用以提供一种结构小巧的双向可控的超越离合器。
6.第一方面，本技术提供一种双向可控的离合器，该离合器包括励磁组件、内环以及外环，励磁组件用于与外部结构件固定相对位置，而内环与外环均可绕自身轴心线旋转地安装于励磁组件的容纳空间内。具体来说，外环的轴心线与内环的轴心线重合，且外环套设在内环外侧。值得注意的是，沿径向方向，内环与外环间具有活动区域，该活动区域内安装有保持架。具体来说，保持架设有多个沿周向方向间隔分布的第一安装孔，每个第一安装孔内安装有一个第一滚动件，该第一滚动件可沿径向相对第一安装孔移动。示例性的，多个第一安装孔沿周向均匀间隔设置，且第一滚动件可以为滚柱或者滚球。外环的内侧设有与第一安装孔对应的限位槽，每个限位槽的开口朝向活动区域。值得注意的是，每个限位槽具有第一限位段、第二限位段以及第三限位段，且沿周向方向，第二限位段与第三限位段位于第一限位段的两侧。
7.在应用本技术提供的双向可控的离合器时，以第二限位段、第一限位段以及第三限位段沿顺时针排列、且以内环为输入端为例，本技术提供的双向可控的离合器至少存在以下几种工作状态。
8.当励磁组件不工作时，将内环相对外环沿逆时针旋转，每个第一滚动件抵接于外环与内环之间。具体来说，由于第二限位段朝向第一限位段的一端与内环的间距大于第一滚动件的直径，且第二限位段背离第一限位段的一端与内环的间距小于第一滚动件的直径，则第一滚动件可自第一限位段滚动进入第二限位段、直接抵接于与其对应的第二限位段和内环的外边缘之间。此时，内环与外环经第一滚动件实现自锁，本技术提供的双向可控的离合器沿逆时针旋转、自外环处输出扭矩。
9.当励磁组件不工作时，将内环相对外环沿顺时针旋转，每个第一滚动件抵接于外
环与内环之间。具体来说，由于第三限位段朝向第一限位段的一端与内环的间距大于第一滚动件的直径，且第三限位段背离第一限位段的一端与内环的间距小于第一滚动件的直径，则第一滚动件可自第一限位段滚动进入第三限位段、直接抵接于与其对应的第三限位段和内环的外边缘之间。此时，内环与外环经第一滚动件实现自锁，本技术提供的双向可控的离合器沿顺时针旋转、自外环处输出扭矩。
10.应理解，内环与外环自锁输出扭矩的状态为动力结合状态，而内环与外环解除自锁的状态为动力断开状态。
11.当需要从动力结合到动力断开切换，由于处于动力结合状态的第一滚动件位于第二限位段或者第三限位段，所以需要控制内环的转速，使内环适当回转。当内环旋转至适当位置时，接通励磁组件，以将第一滚动件磁吸至贴合第一限位段。由于第一限位段与内环的间距大于第一滚动件的直径，则此时第一滚动件不再与内环外表面抵接，离合器完成解锁。值得注意的是，此时，离合器输出端沿顺时针或者逆时针绕轴心线旋转均无动力输出。换句话说，离合器为自由旋转地状态。
12.当需要从动力断开到动力结合切换时，控制内环的转速，使内环与外环转速接近，并将励磁组件断开。此时，第一滚动件不再被励磁组件吸附、处于自由状态。在内环与外环相对转动的运动带动下，第一滚动件进入相应方向的锁止位置。
13.本技术提供的双向可控的离合器可以实现内环与外环的动力脱开，又可以实现内环与外环间的双向传输动力，该离合器具有结构简单、小巧以及控制方便的优点。
14.应理解，当外环为输入端时，外环在各工作状态下的旋转方向与内环的旋转方向相反。
15.为了使得第一滚动件可以在第一限位段、第二限位段以及第三限位段间顺畅移动，可以设置：沿周向方向，第一限位段与第二限位段间过渡连接，且第一限位段与第三限位段过渡连接。
16.在具体设置第一安装孔的结构时，可以设置：每个第一安装孔朝向外环一侧的开口尺寸大于第一安装孔朝向内环一侧的开口尺寸。值得注意的是，每个第一安装孔朝向外环一侧的开口尺寸大于第一滚动件的直径，以使得第一滚动件可以在励磁组件作用下朝外环自由运动。
17.在具体设置本技术提供的双向可控的离合器时，还可以在内环与外环间设置调整结构，以提升内环与外环的同轴度的结构。该调整结构至少为以下几种结构中的一种。
18.结构一：保持架还设有第二安装孔，第二安装孔与第一安装孔沿轴心线的延伸方向排列，且第二安装孔的尺寸大于第一安装孔的尺寸；第二安装孔内安装有第二滚动件，且沿径向方向，第二滚动件抵接于内环与外环之间。
19.结构二：保持架包括第一子保持架和第二子保持架，第二子保持架与第一子保持架沿轴心线的延长方向排列，且沿周向方向，第二子保持架与第一子保持架相对位置固定，其中：
20.第一子保持架设有第一安装孔；
21.第二子保持架设有第二安装孔，第二安装孔的尺寸大于第一安装孔；第二安装孔内安装有第二滚动件，且沿径向方向，第二滚动件抵接于内环与外环之间。
22.应理解，第二滚动件抵接于内环与外环之间，该第二滚动件不仅作为滚动体，也用
于圆周定位，以让内环和外环获得更高精度的同轴度。同时，第二滚动件不限于圆柱体，还可为球体。
23.在具体设置本技术提供的双向可控的离合器时，还可以在保持架的两端设置挡板，以沿轴心线的延伸方向对内环和外环进行限位，或者，可以设置内环和/或外环具有轴肩，使得轴肩用于沿轴心线的延伸方向对内环和外环进行限位。具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
24.第二方面，本技术还提供一种动力总成，该动力总成包括电机和如上述第一方面中提供的任意一种双向可控的离合器，电机与离合器的内环或外环传动连接。
25.第三方面，本技术还提供一种汽车，该汽车安装有如上述第二方面中提供的任意一种动力总成。
附图说明
26.图1为本技术实施例提供的双向可控的离合器的结构示意图；
27.图2为沿图1中方向b观测到的本技术实施例提供的双向可控的离合器的结构示意图；
28.图3为沿方向b观测到的图1中结构在c-c处的剖视图；
29.图4为图1结构在d处的局部剖视图；
30.图5为图1中结构的又一种状态示意图；
31.图6为沿方向b观测到的图5中结构在c-c处的剖视图；
32.图7为图5中结构在d处的局部剖视图；
33.图8为图1中结构的第三种状态示意图；
34.图9为沿方向b观测到的图8中结构在c-c处的剖视图；
35.图10为图8中结构在d处的局部剖视图；
36.图11为本技术实施例提供的双向可控的离合器的又一种结构示意图；
37.图12为沿方向b观测到的图11提供的离合器的结构示意图；
38.图13为沿方向b观测到的图11中结构在c-c处的剖视图；
39.图14为图11中结构的又一种状态示意图；
40.图15为沿方向b观测到的图14中结构在c-c处的剖视图；
41.图16为图11中结构的第三种状态示意图；
42.图17为沿方向b观测到的图16中结构在c-c处的剖视图；
43.图18为本技术实施例提供的汽车的结构示意图。
具体实施方式
44.为了方便理解本技术实施例提供的双向可控的离合器，首先介绍一下本技术提供的双向可控的离合器的应用场景。本技术实施例提供的双向可控的离合器可以应用于汽车中，示例性的为四驱汽车。由于四驱汽车并不是在所有路况都需要开启全部动力，在只需开启前驱或后驱动力时，未开启的电机存在反拖现象，这容易导致额外的能量损失。因此，需要及时对不需要提供动力的电驱动实施动力断开。
45.为了实现动力结合与动力中断的切换，一种现有的离合器为带拨爪机械式双向可
控离合器。该离合器中拨抓随离合器转动，运行中无法实现动力脱开和结合的灵活切换，需要停机换挡。另一种现有的离合器为双向可控式超越离合器。该双向可控式超越离合器通过楔形槽与楔爪配合以实现正向单向超越、反向单向超越、双向超越以及双向楔合四种工作模式。但是该双向可控式超越离合器存在动力无法脱开的风险，且结构复杂。
46.有鉴于此，本技术实施例提供一种双向可控的离合器及汽车，用以提供一种结构小巧的双向可控的离合器。
47.以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本技术的限制。如在本技术的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
48.在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
49.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
50.图1为本技术实施例提供的双向可控的离合器100的结构示意图。请参考图1所示出的结构，离合器100包括励磁组件10。示例性的，该励磁组件10的一端设有法兰盘结构a。应理解，励磁组件10可以通过法兰盘结构a与其他结构固定或者相对固定。该励磁组件10设置法兰盘结构a的一端被定义为“安装端”，图1所示出的结构为从安装端观测到的结构图。当然，励磁组件10上的固定结构并不限于法兰盘结构a，还可根据需求选用其他结构，在此不再赘述。
51.请继续参考图1所示出的结构，励磁组件10具有容纳空间，内环20与外环30均可绕轴心线旋转地安装在容纳空间内，且该外环30的轴心线与内环20的轴心线重合。应理解，由于内环20与外环30均安装于容纳空间内，故容纳空间未在附图中标识出。至于外环30与内环20的位置关系，具体来说，外环30套设于内环20外侧、置于内环20与励磁组件10之间。
52.图2为沿图1中方向b观测到的本技术实施例提供的双向可控的离合器100的结构示意图。如图2所示出的结构，外环30背离励磁组件10安装端的一侧探出励磁组件10。应理解，外环30探出容纳空间的部分可以与其他器件连接。当然，外环30与其他器件连接的位置并不限于此，在此不再赘述。
53.图3为沿方向b观测到的图1中结构在c-c处的剖视图。图4为图1结构在d处的局部剖视图。请结合图4参考图3所示出的结构，内环20与外环30间具有活动区域m，该活动区域m内安装有保持架40。具体来说，保持架40沿径向方向设于内环20与外环30之间，且保持架40上设有多个沿周向分布的第一安装孔41，每个第一安装孔41内安装有一个第一滚动件50，且该第一滚动件50可沿径向相对第一安装孔41移动。示例性的，第一滚动件50以滚柱形式示出，当然，第一滚动件50还可设置为滚球。
54.请继续结合图4参考图3所示出的结构，外环30朝向保持架40的一侧设有多个限位
槽s，每个限位槽s对应一个第一安装孔41。如图4所示出的结构，每个限位槽s具有第一限位段s1、第二限位段s2以及第三限位段s3。沿周向方向，第二限位段s2与第三限位段s3位于第一限位段s1的两侧。示例性的，第二限位段s2、第一限位段s1以及第三限位段s3沿顺时针排列。应理解，外环30上限位槽s的数目可以根据需求进行设置。示例性的，沿周向方向，外环设有间隔设置的六个限位槽s，如图1所示出的结构，六个限位槽s均匀间隔设置，以对外环30进行六等分。应理解，为了与限位槽s的数目对应，保持架40上设有六个第一安装孔41。
55.值得注意的是，外环30与内环20中的一个可以作为输入端，另一个可以作为输出端。
56.为了清楚的介绍本技术实施例提供的双向可控的离合器100的工作状态，这里以第二限位段s2、第一限位段s1以及第三限位段s3沿顺时针排列、且内环20为输入端为例。具体来说，本技术实施例提供的双向可控的离合器100至少存在以下几种工作状态。
57.当励磁组件10不工作时，请参考图1所示出的结构，将内环20相对外环30沿图1中箭头方向沿逆时针旋转，直至每个第一滚动件50抵接于外环30与内环20之间。具体来说，请参考图4所示出的结构，由于第二限位段s2朝向第一限位段s1的一端与内环20的间距大于第一滚动件50的直径，且第二限位s2段背离第一限位段s1的一端与内环20的间距小于第一滚动件50的直径，则第一滚动件50可自第一限位段s1进入第二限位段s2、直接抵接于与其对应的第二限位段s2和内环20的外边缘之间处于如图4所示的状态。
58.值得注意的是，此时，内环20与外环30经第一滚动件50实现自锁，本技术实施例提供的双向可控的离合器100沿逆时针旋转、自外环30处输出扭矩。
59.当励磁组件10不工作时，将内环20相对外环30沿图5中箭头方向顺时针旋转，直至如图5所示每个第一滚动件50抵接于外环30与内环20之间。图6为沿方向b观测到的图5中结构在c-c处的剖视图。图7为图5中结构在d处的局部剖视图。请参考图6和图7所示出的结构，由于第三限位段s3朝向第一限位段s1的一端与内环20的间距大于第一滚动件50的直径，且第三限位段s3背离第一限位段s1的一端与内环的间距小于第一滚动件50的直径，则第一滚动件50可自第一限位段s1进入第三限位段s3、直接抵接于与其对应的第三限位段s3和内环20的外边缘之间，处于如图7所示的状态。
60.此时，内环20与外环30经第一滚动件50实现自锁，本技术实施例提供的双向可控的离合器100沿顺时针旋转、自外环30处输出扭矩。
61.应理解，内环20与外环30自锁输出扭矩的状态为动力结合状态，而内环20与外环30解除自锁的状态为动力断开状态。
62.当需要从动力结合到动力断开切换，由于处于动力结合状态的第一滚动件50位于第二限位段s2或者第三限位段s3，所以需要控制内环20的转速，使内环20适当回转。当内环20旋转至适当为位置时，接通励磁组件10，以将第一滚动件50磁吸至贴合第一限位段s1。此时，本技术实施例提供的离合器100处于如图8所示出的状态。图9为沿方向b观测到的图8中结构在c-c处的剖视图。图10为图8中结构在d处的局部剖视图。请参考图9和图10所示出的结构，此状态下，由于第一限位段s1与内环20的间距大于第一滚动件50的直径，所以第一滚动件50不再与内环20外表面抵接，离合器100完成解锁。
63.值得注意的是，此时，离合器100输出端可沿顺时针或者逆时针绕轴心线旋转，且在旋转过程中均无动力输出。换句话说，离合器100为自由旋转状态。
64.当需要从动力断开到动力结合切换时，控制内环20的转速，使内环20与外环30转速接近，并将励磁组件10断开。此时，第一滚动件50不再被励磁组件10吸附、处于自由状态。在内环20与外环30相对转动的运动带动下，第一滚动件50进入相应方向的锁止位置。
65.应理解，当外环30为输入端时，外环30在各工作状态下的旋转方向与内环20的旋转方向相反。
66.结合上述工作状态可知，本技术实施例提供的双向可控的离合器100可以实现内环20与外环30的动力脱开，又可以实现内环20与外环30间的双向传输动力，该离合器100具有结构简单、小巧以及控制方便的优点。
67.为了使得第一滚动件50可以在第一限位段s1、第二限位段s2以及第三限位段s3间顺畅移动，示例性的，如图10所示出的结构，可以设置沿周向方向，第一限位段s1与第二限位段s2间过渡连接，且第一限位段s1与第三限位段s3过渡连接。
68.请继续参考图10所示出的结构，在具体设置第一安装孔41的结构时，可以设置：每个第一安装孔41朝向外环30一侧的开口尺寸大于第一安装孔41朝向内环20一侧的开口尺寸。值得注意的是，每个第一安装孔41朝向外环30一侧的开口尺寸需要大于第一滚动件50的直径，以使得第一滚动件50可以在励磁组件10作用下朝外环自由运动。
69.在具体设置本技术实施例提供的双向可控的离合器100时，还可以在保持架40的两端设置挡板，以沿轴心线的延伸方向对内环20和外环30进行限位，或者，可以设置内环20和/或外环30具有轴肩，使得轴肩用于沿轴心线的延伸方向对内环20和外环30进行限位。具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
70.此外，在具体设置本技术实施例提供的双向可控的离合器100时，还可以在内环20与外环30间设置调整结构，以提升内环20与外环30的同轴度的结构。图11为本技术实施例提供的双向可控的离合器100的另一种结构示意图。图12为沿方向b观测到的图11提供的离合器的结构示意图。图13为沿方向b观测到的图11中结构在c-c处的剖视图。由于图11中d处的剖视图与图4中，所示出结构相同，故此处未示出。请结合图11、图12参考图13，图3中所示出的保持架40在此以第一子保持架40a和第二子保持架40b示出，且该第二子保持架40b与第一子保持架40a沿轴心线的延长方向排列。示例性的，如图13所示，第二子保持架40b位于第一子保持架40a背离安装端一侧。值得注意的是，沿周向方向，第二子保持架40b与第一子保持架40a相对位置固定。具体来说，第一子保持架40a设有第一安装孔41；第二子保持架40b设有第二安装孔(未示出)，第二安装孔的尺寸大于第一安装孔41的尺寸；第二安装孔内安装有第二滚动件60。且第二滚动件60抵设于内环20与外环30之间。
71.沿周向方向，多个第一滚动件50与多个第二滚动件60的排列方向如图11所示。
72.当然，还可以如图13所示出的结中，第一子保持架40a与第二子保持架40b为一体式结构，即同一个保持架结构上既设有第一安装孔50又设有第二安装孔60，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
73.应理解，当第二滚动件60抵接于内环20与外环30之间，该第二滚动件60不仅作为滚动体，也用于圆周定位，以让内环20和外环30获得更高精度的同轴度。同时，第二滚动件60不限于圆柱体，还可为球体。
74.此外，如图11所示出的离合器100的工作状态与如图1所示出的离合器100的工作状态相似，这里以第二限位段s2、第一限位段s1以及第三限位段s3沿顺时针排列、且内环20
为输入端为例。具体来说，如图11所示出的本技术实施例提供的双向可控的离合器100至少存在以下几种工作状态。
75.当励磁组件10不工作时，请参考图11所示出的结构，将内环20相对外环30沿图11中箭头方向沿逆时针旋转，直至每个第一滚动件50抵接于外环30与内环20之间。值得注意的是，此时，内环20与外环30经第一滚动件50实现自锁，本技术实施例提供的双向可控的离合器100沿逆时针旋转、自外环30处输出扭矩。
76.当励磁组件10不工作时，将内环20相对外环30沿图14中箭头方向顺时针旋转，直至如图14所示每个第一滚动件50抵接于外环30与内环20之间。图15为沿方向b观测到的图5中结构在c-c处的剖视图。由于图14中d处的剖视图与图7中所示出结构相同，故此处未示出。此时，内环20与外环30经第一滚动件50实现自锁，本技术实施例提供的双向可控的离合器100沿顺时针旋转、自外环30处输出扭矩。
77.当需要从动力结合到动力断开切换，需要控制内环20的转速，使内环20适当回转。当内环20旋转至适当为位置时，接通励磁组件10，以将第一滚动件50磁吸至贴合限位槽s最高处。此时，本技术实施例提供的离合器100处于如图16所示出的状态。图17为沿方向b观测到的图16中结构在c-c处的剖视图。由于图16中d处的剖视图与图10中所示出结构相同，故此处未示出。此时，第一滚动件50不再与内环20外表面抵接，离合器100完成解锁。
78.值得注意的是，此时，离合器100输出端可沿顺时针或者逆时针绕轴心线旋转，且在旋转过程中均无动力输出。换句话说，离合器100为自由旋转地状态。
79.当需要从动力断开到动力结合切换时，控制内环20的转速，使内环20与外环30转速接近，并将励磁组件10断开。此时，第一滚动件50不再被励磁组件10吸附、处于自由状态。在内环20与外环30相对转动的运动带动下，第一滚动件50进入相应方向的锁止位置。
80.应理解，当外环30为输入端时，外环30在各工作状态下的旋转方向与内环20的旋转方向相反。
81.结合上述工作状态可知，本技术实施例提供的双向可控的离合器100可以实现内环20与外环30的动力脱开，又可以实现内环20与外环30间的双向传输动力，该离合器100具有结构简单、小巧以及控制方便的优点。
82.图18示出了本技术实施例提供的汽车200，该汽车200安装有如图18中所示出的动力总成p。请继续参考图18所示出的结构，本技术实施例提供的动力总成p包括电机300和如上述任意技术方案中提供的双向可控的离合器100。应理解，电机300与离合器100中的内环20或者外环30传动连接。示例性的，如图18所示出，电机300与内环20传动连接。当然，动力总成p还包括其它部件，此处未示出。
83.值得注意的是，如图18所示出的离合器100可以实现内环20与外环30的动力脱开，又可以实现内环20与外环30间的双向传输动力，该离合器100具有结构简单、小巧以及控制方便的优点。在只需开启汽车200的前驱或后驱动力时，可通过离合器100控制，以避免反拖现象。
84.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。