[发明专利]用于车辆动力系的多挡传动变速箱的电磁制动器

说明书

技术领域

本发明涉及重型变速箱的电磁摩擦制动器，用于在变速箱换挡时控制变速箱扭矩输入轴的减速。

背景技术

重型车辆如卡车或牵引车挂车的动力系一般具有发动机，发动机在车辆驾驶员的控制下通过所谓的主离合器被驱动连接在多挡齿轮传动变速箱的动力输入轴上。驾驶员操纵的变速轨和换挡拨叉可被用来建立和断开经过选定的多挡传动变速箱齿轮的扭矩流路。换挡可以通过操作同步离合器套与配对齿轮接合和脱离或是通过操作非同步的齿轮或离合件来手动完成。齿轮形成经变速箱主轴和副轴至扭矩输出轴的驱动扭矩流路。

这种多挡传动变速箱以及带有动力操纵离合器且用于通过齿轮啮合建立和断开扭矩流路的重型变速箱装置是众所周知的。换挡变速次序一般涉及在有选择地接入或断开变速箱离合件时断开主离合器，以中断从车辆发动机至变速箱扭矩输入轴的动力流。当主离合器被断开时，变速箱的扭矩输入轴必须减速，从而即将接入的扭矩流路的齿轮大致达至同步。

制动器可被用来帮助变速箱齿轮传动装置的换挡，其做法是使变速箱扭矩输入轴减速，由此缩短完成换挡所需的时间。当车辆驾驶员在断开主离合器后启动从空挡至低速挡或从空挡至倒车挡的换挡时，扭矩输入轴制动器是特别有用的。

现有技术公开了设置变速箱输入轴制动器，它包括例如通过花键被驱动连接在变速箱扭矩输入轴上的摩擦件。变速箱主离合器通过主离合器分离机构被分离开，从而在主离合器断开的情况下，分离机构将对变速箱输入轴制动器施加制动器接合力。输入轴制动器的摩擦制动器元件于是被操作转入摩擦接合状态，由此产生使变速箱输入轴减速的摩擦阻力矩。

在2004年1月20日提交的、共同未决的专利申请序列号10/760,665披露了一种带有电磁制动器操纵机构的变速箱输入轴制动器。该共同未决申请被转让给本发明的受让人。在该共同未决申请中提到的电磁制动器包括电枢，它被固定在变速箱输入轴上，靠近形成在相邻的变速箱箱体壁上的摩擦面。当制动器被通电时，电枢与在变速箱箱体壁上的固定摩擦面摩擦接触，由此在一开始换挡时减缓或阻止变速箱扭矩输入轴的转动。

该共同未决申请中的电磁制动器产生了部分由制动器电枢限定的磁通流路。磁通流路包络变速箱的多个部分，包括变速箱输入轴、变速箱输入轴轴承和轴承盖，而且包络驾驶员操纵的主离合器分离机构的部分。

该共同未决申请所述的输入轴电磁制动器包括壳体，它可替代一般出现在重型变速箱上的变速箱输入轴轴承盖。电磁制动器包括线圈绕组，为了缩短其长度并且为了减少制造线圈时所需的铜量，线圈绕组紧邻输入轴设置。通常，电磁制动器可策略地安置在某个位置上，以尽量减小在变速箱总成中容纳电磁制动器所需的空间。

在变速箱输入轴制动器被启动时所产生的磁通线经过变速箱输入轴和变速箱的含碳量高的周围部分，所述部分可能在变速箱输入轴被频繁启动了一段时间后被磁化。例如，变速箱输入轴可能以约0.5到1.0特斯拉的永久剩余磁化强度被部分磁化。变速箱箱体一般由含碳量低的铸铁或者由铸铝制成，箱体不易磁化，因为这些材料对磁通场来说是较差的导磁体。但是，输入轴本身以及轴承件和其它变速箱构件及密封盖是由高碳钢形成的并且紧挨着输入轴制动器。

在这种配置结构中的磁通回流一般包括输入轴制动器的电枢片，它可以是实心的盘状体，这是因为由此容易制造且成本低廉。

由于在输入轴制动器附近的变速箱构件的部分磁化或剩余磁化，在变速箱工作环境中的铁颗粒可能被吸到变速箱的旋转部分上，因而使变速箱轴承、密封和其它变速箱部分损坏。

发明内容

本发明包括一种用于变速箱输入轴的电磁制动器，其中输入轴制动器的电磁件与变速箱的轴承和密封区以及与输入轴本身分隔开，其做法是在导磁体和相邻铁材料之间设置大的气隙。导磁体包括线圈壳体和电枢。

在导磁体必然与变速箱部件物理接触的那些位置，例如在安装结构和用于将制动器固定在变速箱箱体上的紧固件上，配对构件可以由非磁性材料制成，例如由铝和不锈钢制成。

与如共同未决申请所述的电磁操纵机构的半径相比，输入轴制动器的电磁操纵机构的线圈绕组具有较大的半径。因此，磁通流路没有紧挨着输入轴。此外，电枢包括一挠性板，受限制的磁通流路经过挠性板。挠性板可以由单个圆环或具有多个部分的圆环构成，优选由具有四个部分的圆环构成。紧固条将圆环连接在中心毂上。这种结构在圆环所处的电枢周边和毂之间形成大的空隙，由此中断或限制磁通流路。紧固条的缩小横截面面积限制了可沿径向从圆环到达毂的磁通量，因此使圆环与毂半分隔开。为进一步保证毂会阻止磁通传输，毂可以由非磁性的不锈钢或其它的非磁性材料制成。