CN106170636B - 用于多模式离合器模块的轴向作用致动器 - Google Patents

Abstract

一种多模式离合器模块包括第一座圈和第二座圈以及位于这些座圈之间的多个座圈接合机构。该模块包含致动器套筒，该致动器套筒具有轴向作用致动器凸轮指状物。该凸轮指状物配置有可变的径向厚度，以提供多个预定的固定位置，用以接触座圈接合机构，从而导致接合机构与座圈选择性地相互作用。因此，在一个实施例中，该致动器套筒适合于控制致动器凸轮指状物在至少两个轴向隔开位置之间的轴向移动。在本发明范围内的其它实施例中，致动器凸轮指状物可适合于在任何数量的预定位置中轴向地移动，以操作地允许或防止第一座圈和第二座圈之间的扭矩传递，而不受座圈相对旋转方向的影响。

Description

用于多模式离合器模块的轴向作用致动器

相关申请的交叉引用

本申请是在2014年4月21日提交的美国临时专利申请系列号61/982,068的非临时申请，并且在35U.S.C.119(e)下要求上述申请的优先权。

技术领域

本发明大体涉及通常与自动变速箱中的齿轮组一起使用的超越多模式离合器，并且更具体地涉及这些离合器的允许中所采用的离合器致动器。

背景技术

虽然本发明具有超出汽车的可应用性，但是在这里仅仅提供汽车的示例和描述相关的内容；即，以确切地呈现其用途的至少一个潜在区域。

因此，机动车辆包括内燃发动机，该内燃发动机包含旋转式曲柄轴，其配置成通过驱动轴传递来自发动机的原动力，以转动车轮来移动车辆。变速箱通常置于发动机和驱动轴部件之间，以选择性地控制曲柄轴和驱动轴之间的扭矩和速度比值。在手动操作的变速箱中，对应的手动操作的离合器可置于发动机和变速箱之间，以选择性地接合曲柄轴和驱动轴以及将曲柄轴从驱动轴脱开，从而便于在可用的变速箱传动比中进行手动换档。

另一方面，如果变速箱是自动的，则该变速箱正常会包括内部多个自动地致动的离合器，这些离合器适合于在各个齿轮组的可用传动比中动态地换档，而无需驾驶员的介入。多个离合器(这里也称为离合器单元或模块)结合在此类变速箱内，以便于自动的传动比改变。

自动变速箱的离合器模块中与第一(低)档和倒档传动比相关联的一个离合器模块可通常位于变速器的前部处并且紧邻于发动机曲柄轴。该离合器可具有内座圈和外座圈，该外座圈绕内座圈周向地设置。其中一个座圈、例如内座圈可沿仅仅一个方向驱动地旋转。内座圈可经由接合机构选择性地锁定至外座圈，作为示例，该接合机构例如但不限于辊子、楔块或棘爪。在一个方向上，内座圈可有效地将旋转运动从发动机直接地传递至传动系统。

在后一系统内，外座圈可固定于变速箱的相关联行星构件的内箱体或壳体。在这些情形下，在第一配置中，内座圈会需要适合于沿一个旋转方向驱动，但在称为超越的配置中则沿相反方向空转。本领域技术人员会意识到，在某些运行状态下、例如当车辆下坡行驶时，超越会是尤其期望的。在这些情形下，传递系统会偶尔具有比其相关联的发动机曲柄轴旋转得更快的趋势。使得内座圈超越外座圈可例如用于减小阻力和/或旋转损失。

在第二配置中，例如当车辆可能处于倒档中时，接合机构可适合于沿内座圈的两个旋转方向主动地接合，因此不允许沿非驱动方向的超越状况。

在其他配置中，离合器模块可在各模式之间切换，其在第三模式中适合于沿另一旋转方向锁定，而在替代的或第四模式中沿两个旋转方向空转。

设计成并且适合于使离合器模块在它们的操作模式之间进行切换的致动器通常局限于旋转运动，用于实现它们的致动功能。在US7,101,306中提供一个示例，其教示使用成对致动器凸轮26，这些致动器凸轮适合于在角向极限之间旋转或“锁定”，以选择性地接合和脱开棘爪24，用以内座圈12和外座圈18之间的扭矩传递或空转。然而，这样的离合器模块设计范围的局限性会更容易使得自身适合于这样的致动器，这些致动器配置成以旋转以外的一些方向运动以提供致动。此种替代的致动运动通过在潜在的设计布置中提供更大的灵活性而显著地使得离合器模块设计者具有更大余地。

发明内容

根据本发明的一个方面，轴向作用致动器可配置成与自动变速箱的多模式离合器模块一起使用。在一个公开的实施例中，离合器模块包括内座圈和外座圈，该内座圈和外座圈绕同一轴线同心地设置。接合机构(例如，棘爪)周向地定位在内座圈和外座圈之间，并且该致动器包括致动器套筒，该致动器套筒具有带有凸轮指状物的轴向延伸臂。这些凸轮指状物轴向地移动，并且配置成与接合机构相互作用并使该接合机构在离合器模块的至少两个方向扭矩控制模式之间切换。

根据本发明的另一方面，致动器套筒配置成随着离合器模块的内座圈旋转，该内座圈包括一对侧板，所述一对侧板固定地固定在一起并且包括至少一个孔。该孔接纳凸轮指状物并且适应该指状物经由致动器套筒的轴向移动引起的穿过该孔的轴向移动。

根据本发明的又一方面，致动器套筒配置成随着离合器模块的外座圈而非内座圈旋转。该凸轮指状物与接合机构形成界面，以提供第一锁定致动器模式，其中，该内座圈可沿驱动和非驱动旋转方向两者锁定至外座圈。

根据本发明的又一方面，另一致动器模式用于脱开的内座圈和外座圈，以沿驱动和非驱动旋转方向两者相对于彼此空转。

根据本发明的又一方面，多模式离合器模块包括致动器，该致动器适合于使得凸轮指状物在两个以上轴向位置之间选择性地移动，其中至少一个位置使内座圈和外座圈沿其旋转方向中的至少一个方向锁定在一起且沿相反的旋转方向空转，至少另一个位置允许内座圈和外座圈沿两个旋转方向相对于彼此空转。

通过参照以下详细描述和附图可更佳地理解本发明的这些和其他方面以及特征。

附图说明

图1是离合器模块的第一实施例的部分立体图，该离合器模块包含根据本发明配置的轴向作用致动器凸轮指状物。

图2是所公开的离合器模块的第二实施例的部分立体图，其并未示出该离合器模块的侧板以更佳地露出部件的细节。

图3是沿着图2的剖线3-3观察而得的图2所示实施例的剖视图。

图4是离合器模块的第三实施例的部分立体图。

应理解的是，这些附图并不是按比例绘制的，并且所公开的实施例仅仅图示地并且以局部的或部分的视图来说明。还应理解的是，本发明并不局限于这里说明的具体实施例。

具体实施方式

首先参照图1，多模式离合器模块10可用作车辆自动变速箱(未示出)的子单元。仅仅作为一个示例，这样的变速箱可以是在车辆(未示出)中采用的全轮驱动系统(未示出)的一部分。离合器模块10包括环形的致动器套筒12，轴向延伸凸轮臂14可一体地附连于该致动器套筒。如本文所示和描述，离合器模块10可包含在前进或后退齿轮组(都未示出)内。

多个周向隔开轮齿16限定离合器模块10的外部。内座圈20由一对同轴隔开的第一板20A和第二板20B限定。外座圈22周向地围绕内座圈用以与该内座圈相对旋转，并且图1的实施例的外座圈22包含所述周向隔开轮齿16。本领域技术人员将意识到的是，轮齿16适合于与行星变速箱部件(未示出)匹配。

致动器凸轮指状物24固定于凸轮臂14。凸轮臂14和凸轮指状物24均刚性地固定于致动器套筒12。在自动变速箱的环境中，致动器套筒12可借助换档叉(未示出)轴向地移动。在所描述的实施例中，多个周向隔开致动器凸轮指状物24延伸穿过槽26，以接合所示的座圈接合机构(例如，棘爪30)。棘爪30适合于在各位置之间角向地切换，这些位置配置成选择性地接合或脱开内座圈20和外座圈22。在所描述的实施例中，凸轮指状物24共同地限定致动器套筒12的内径。

在图1的配置中，简易单向离合器模块适用于允许在一个旋转方向上空转并且在相反方向上将座圈锁定在一起。套筒12的轴向移动将导致指状物24轴向移动(即，线性平移移位)至指状物24与棘爪30之间的接触位置以导致锁定座圈的接合。本领域技术人员将意识到的是，指状物24的轴向收缩将它们从棘爪中移除，由此允许座圈相对于彼此空转。

现在参考图2和图3，离合器模块10'现在被描述为提供不同操作特性的第二实施例。本领域技术人员将意识到的是，离合器模块10'是四通道模块，但是一个通道适用于在两个旋转方向上仅仅提供锁定座圈模式或在两个方向上提供空转座圈模式。为此目的，如图所示，离合器模块10'包含两组对置棘爪30(即，正向棘爪30A'和反向棘爪30B')。

在图2的实施例中，致动器凸轮指状物24'被配置为足够宽以同时接合两个相邻对置组的棘爪的一个正向棘爪30A和一个反向棘爪30B。图2的配置提供所公开的轴向接合致动器凸轮指状物24'的柔韧性的实例。

现在又参考图3，将注意的是，每个棘爪30A、30B分别包含前尖部32A、32B和后根部34A、34B。前尖部32A、32B被配置为与外座圈22'中的周向地隔开的径向朝内突出的凹口36的阵列相互作用。为此目的，每个后根部34A、34B被配置为通过轴向延伸指状物24'克服弹簧38的力而选择性地移动(图2)。

在所示的配置中，默认位置为：除非弹力38经由棘爪后根部34借助于指状物24'的移位而克服，否则座圈将空转的位置。相反地，可采用相反条件，其中弹簧将将棘爪推动至锁定座圈的默认位置中。另外，虽然如所示的弹簧38是板簧，但是可以有效地利用盘簧或数种其它弹簧变型。

每个棘爪30具有轴向延伸凸起40，其被配置为延伸至内座圈侧板20A和20B的对准孔42(图1中最佳地所示)中并且夹在板20A与20B之间。因而，板通过铆钉44(图2)沿轴线a-a(图3)刚性地固定在一起。

现在具体参考图3，致动器凸轮指状物24'可以包括至少两个厚度T1和T2用于控制指状物24'与棘爪30A和30B的后根部34A和34B之间的相互作用。在所示的位置中，座圈适用于空转。当凸轮指状物24'朝内轴向地向右移动时，致动器凸轮指状物24'的较厚部分T1将允许接合后根部以足以将棘爪30切换至座圈锁定位置。

现在参考图4，离合器模块50提供操作为四通道模块的第三实施例，其中内座圈52和外座圈54可以适用于锁定在两个旋转方向上、在两个旋转方向上空转、一起锁定在一个旋转方向上以及在相反方向上空转，或一起锁定在相反旋转方向上，同时在反向方向上空转。离合器模块50具有被外座圈54周向地包围的内座圈52，内座圈52具有类似于图1的外座圈22的间隔轮齿16的多个周向地隔开轮齿56。在此实施例中，由径向朝外突出齿66的圆周阵列限定的凹口58适用于分别与棘爪60A、60B的前尖部62A、62B对接。因而，与棘爪30的前尖部32与图1的外座圈22之间相互作用以将座圈20、22锁定在一起相反，此实施例的棘爪60与内座圈相互作用以将内座圈52和外座圈54锁定在一起。另外，棘爪60适用于被弹簧装载至座圈锁定位置中，而非如关于图1的实施例的棘爪30所述般进入空转位置中。

在图4的局部描绘中，仅仅描绘了两个相邻致动器凸轮指状物70、80。这些指状物70、80的圆周阵列被配置为分别与正向对置棘爪60A和反向对置棘爪60B的类似阵列相互作用。类似于图1和图2的所述实施例，凸轮指状物70、80从凸轮臂(未示出)延伸，所述凸轮臂从致动器套筒(未示出)延伸。然而，在此第三实施例中，离合器模块50的四通道致动系统被配置为容纳对置(即，正向和反向)棘爪作为图2的实施例。

如所描绘，凸轮指状物70、80中的每一个具有四个轴向位置以与棘爪60A和60B的相应后根部64A、64B相互作用，且凸轮指状物70、80的每个轴向位置与T1或T2的厚度相关联。在每种情况中，较大厚度T1用于与后根部64A、64B相互作用以将相应的后根部克服弹力而移位以按照任何期望方式且无关于座圈52和54的相对旋转来选择性地脱离座圈。

例如，致动器凸轮指状物70被示为处于具有厚度T1的位置72中，其中棘爪60A的后根部64A被定位为使其前尖部62A从内座圈52移位。在相同致动器套筒位置中，致动器凸轮指状物80将处于其中凸轮指状物80的厚度为T2的对应位置82中。在所述位置中，对置或反向棘爪60B的前尖部62B将如所示般被弹簧装载为与内座圈52接合。因此，可以根据以下图表描述全部四个位置连同各种指状物位置厚度。具体而已，图表列出了具有用于假想组的正向凸轮指状物70和反向凸轮指状物80的离合器模块座圈配置的相应指状物位置：

本领域技术人员将明白的是，多种选择可以用于相应凸轮指状物的配置以及厚度。选择的增强阵列可以为离合器模块设计者提供优于传统方法的显著的另外灵活性。

工业实用性

包含本公开的轴向作用致动器的离合器模块具有多种应用中的可能应用，包括(但不限于)车辆变速器和分动箱。甚至更一般地，此离合器模块可以尤其用于需要两个旋转部件之间的可选扭矩传送的非公路和工业应用。

所公开的致动器可以为离合器部件设计提供更大灵活性，包括用于显著地减小用于自动变速器的离合器模块的尺寸封套和/或包装的机会。这些益处可以导致增强变速器的齿轮组和数种其它应用，其中容量密度有望最小化，和/或包装空间可能非常珍贵。

虽然已经具体在仅仅三个实施例中描述了所公开的致动器，但是数种另外的实施例和其它配置可以落在所附权利要求书的范围内。

Claims (12)

1.一种用于使多模式离合器模块在各模式之间切换的致动器，所述模块具有旋转轴线、内座圈和外座圈以及至少一个接合机构，每个座圈围绕所述轴线周向地延伸，所述至少一个接合机构位于所述座圈之间；所述致动器包括：

致动器套筒，其被配置为随着所述离合器模块的一个所述座圈旋转；

凸轮指状物，其从所述套筒悬垂下来；

所述凸轮指状物被配置为可在多个预定的固定位置之间轴向移动以导致所述接合机构相互作用以选择性地控制所述座圈之间的扭矩，

其中所述内座圈包括不可旋转地固定在一起并且包括至少一个孔的一对侧板，且其中所述凸轮指状物配置为经由所述致动器套筒的轴向移动而延伸并且轴向地移动通过所述孔。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述致动器套筒被配置为随着所述内座圈旋转。

3.根据权利要求2所述的致动器，其中所述凸轮指状物限定所述致动器套筒的内径，并且具有沿着所述致动器套筒的轴向尺寸的可变径向厚度。

4.根据权利要求1所述的致动器，其中所述致动器套筒能相对于所述内座圈和所述外座圈二者轴向地移动。

5.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述一对侧板进一步包括一对对准的第二孔，所述一对对准的第二孔配置成支撑所述接合机构，用于所述接合机构在所述侧板之间的枢转运动。

6.一种用于使多模式离合器模块在各模式之间切换的致动器，所述模块具有旋转轴线、内座圈和外座圈以及至少一个接合机构，每个座圈围绕所述轴线周向地延伸，所述至少一个接合机构位于所述座圈之间；所述致动器包括：

致动器套筒，所述致动器套筒配置成随着所述离合器模块的所述外座圈旋转；

凸轮指状物，所述凸轮指状物从所述套筒悬垂下来；

所述凸轮指状物配置为能在多个预定的固定位置之间轴向地移动，以导致所述接合机构相互作用以选择性地控制所述座圈之间的扭矩，

其中所述外座圈包括不可旋转地固定在一起并且包括至少一个孔的一对侧板，且其中所述凸轮指状物配置为经由所述致动器套筒的轴向移动而延伸并且轴向地移动通过所述孔。

7.根据权利要求6所述的致动器，其中所述凸轮指状物限定所述致动器套筒的外径，并且具有沿着所述致动器套筒的轴向尺寸的可变径向厚度。

8.根据权利要求6所述的致动器，其中所述致动器套筒能相对于所述内座圈和所述外座圈二者轴向地移动。

9.根据权利要求6所述的致动器，其中，所述一对侧板进一步包括一对对准的第二孔，所述一对对准的第二孔配置成支撑所述接合机构，用于所述接合机构在所述侧板之间的枢转运动。

10.一种多模式离合器模块，所述多模式离合器模块具有旋转轴线，所述离合器模块包括第一座圈和第二座圈以及至少一个接合机构，所述第一座圈和第二座圈绕所述轴线周向地延伸，所述至少一个接合机构位于所述座圈之间，所述离合器模块包括用于使所述离合器模块在各模式之间切换的致动器；所述致动器包括：

致动器套筒，所述致动器套筒配置成随着所述离合器模块的其中一个座圈旋转；

凸轮指状物，所述凸轮指状物从所述套筒悬垂下来；

所述凸轮指状物配置为能在多个预定的固定位置之间轴向地移动，以导致所述接合机构相互作用以选择性地控制所述座圈之间的扭矩，

其中，其中一个所述座圈包括侧板，且所述侧板中的至少一个具有孔，用于适应所述凸轮指状物穿过其中的轴向移动，且所述侧板不可旋转地固定在一起。

11.根据权利要求10所述的多模式离合器模块，其中，所述凸轮指状物配置为适应多个预定的固定位置，用以导致所述接合机构根据所述致动器套筒的轴向位置来与所述座圈中的另一个选择性地相互作用。

12.根据权利要求10所述的多模式离合器模块，其中，所述凸轮指状物配置成在至少一个模块化离合器运行模式中，选择性地防止所述座圈之间的扭矩传递并且允许所述第一座圈和第二座圈沿至少一个方向相对于彼此空转，并且其中所述凸轮指状物配置成在至少第二模块化离合器运行模式中，提供所述第一座圈和第二座圈之间沿所述至少一个方向的扭矩传递。