CN101220840B - 摇杆离合器组件 - Google Patents

Abstract

一种摇杆离合器组件包括第一套圈以及可选择性地相对于该第一套圈而围绕转动轴线转动的第二套圈。多个摇杆有效地连接到第一套圈上，并且被弹簧偏置到与第二套圈接合，以便在第一套圈与第二套圈之间传输扭矩。部件可在第一位置与第二位置之间选择性地平移，以便控制摇杆在第一位置与第二位置之间传输扭矩的能力，并且因此而控制套圈之间相互相对转动的能力。

Description

摇杆离合器组件

技术领域

本发明涉及具有选择性可变运行模式的摇杆离合器。

背景技术

现有技术包括单向离合器，其配置成在一个方向上防止第一部件相对于第二部件的转动，而在另一个方向上允许第一部件相对于第二部件的转动。车辆动力系可以采用单向离合器。比如，单向离合可以被执行，用于将扭矩从发动机传递给变速器，并且用于中断反向扭矩从变速器到发动机的传递。现有技术的单向离合器包括滚柱型(roller-type)离合器与超越型(sprag-type)离合器。

发明内容

一种离合器组件包括限定了多个凹穴(pocket)的第一套圈(race)，可相对于第一套圈围绕轴线选择性地转动并限定了多个齿的第二套圈，多个弹簧，以及多个摇杆。摇杆中的每一个至少部分地放置在相应的凹穴内，并且被弹簧中的一个偏置到与齿接合。

选择器部件可选择性地在第一位置与第二位置之间轴向平移。在第一位置处，选择器部件允许摇杆中的至少一个与齿接合。在第二位置处，选择器部件防止摇杆中的该至少一个与齿接合。因此，第一摇杆在第一套圈与第二套圈之间传输扭矩的能力借助移动选择器部件而得以控制。

文中所提供的离合器组件使得高包装效率能够实现，因为选择性可变扭矩承载容量借助单对套圈而实现。此外，选择器部件的轴向平移有助于在已存在的系统内实现离合器组件，该系统内可能已经具有在适当位置的轴向促动器，比如离合器活塞。

通过对用于执行本发明的具体实施方式的下列详细描述，并且当结合附图时，本发明的上述特征与优点及其它特征与优点变得十分清楚。

附图说明

图1为摇杆离合组件的分解透视图，该摇杆离合器组件包括选择器环、内套圈、外套圈以及多个第一摇杆与第二摇杆；

图2a为取自与图1中的离合器组件的转动轴线垂直的平面的截面示意图，且选择器环在第一位置处；

图2b为摇杆中的两个及位于第一位置处的选择器环的截面示意图；

图2c为多个第一摇杆中的一个的侧视截面示意图，该一个摇杆与外套圈发生第一互相作用；

图2d为图2c中的摇杆的侧视截面示意图，该摇杆与外套圈发生第二互相作用；

图2e为多个第二摇杆中的一个的侧视截面示意图，该一个摇杆与外套圈发生互相作用；

图3a为取自与图1中的离合器组件的转动轴线垂直的平面的截面示意图，且选择器环在第二位置处；

图3b为图2b中的两个摇杆的示意图，且选择器环在第二位置处；

图3c为多个第二摇杆中的一个的侧视截面示意图，该一个摇杆位于退回位置处；以及

图4为离合器组件的一部分的侧视示意图，该离合器组件有效地连接到促动器上，该促动器配置成在第一位置与第二位置之间选择性移动选择器环。

具体实施方式

参考图1，该图示意性地展示了摇杆离合器组件10。摇杆离合器组件10可用于比如控制自动变速器内、手动变速器内、混合传动车辆内、双离合器变速器内、分动箱内或者发动机附件驱动系统内的扭矩传递。摇杆离合器组件10包括大体上为环形的内套圈12以及大体上为环形的外套圈14。内套圈12以及外套圈14围绕轴线(展示于图2a中的16处)而同轴地放置。优选地提供衬套18，用于当外套圈14相对于内套圈12转动时对外套圈14进行导向。选择器部件，比如选择器环20径向地放置在内套圈12与外套圈14之间。摇杆离合器组件10还包括施力板22，其可以在轴向方向上选择性地平移，以便导致选择器环20的轴向平移。

内套圈12限定了内表面24，该内表面24上优选地形成花键，以有助于轴部件(图未示)的附接。内套圈12的外表面26限定了多个凹穴28。离合器组件10也包括多个第一摇杆30A与多个第二摇杆30B。除了它们的朝向不同外，摇杆30A与摇杆30B彼此相同。每个凹穴28包括相应的凹槽(展示于图2a中的32处)，凹槽配置成用于保持相应的弹簧(展示于图2a中的34处)。

外套圈14限定了外表面36，该外表面36上优选地形成花键，以有助于轴部件(图未示)的附接。外套圈14的内表面38限定了多个齿40。齿40之间限定了槽口41。

选择器环20限定了多个矩形窗口42与多个L形窗口44。窗口44中的每一个包括窄部46与宽部48。更具体地，窄部46具有比宽部48更小的轴向尺寸。选择器环20的特征在于部分50。部分50中的每一个部分地限定了相应的窄部46与相应的宽部58。

施力板22具有限定了多个齿54的径向外表面52。齿54配置成与外部部件(图未示)上的互补特征进行接合，从而防止施力板22围绕轴线的转动。施力板22有效地连接到选择器环20上，从而使板22的轴向移动引起环20的轴向移动。

参考图2a，其中相同的标号指的是与图1中的构件相同的构件，外套圈14同心地围绕内套圈12而设置，从而使内套圈12的外表面26与外套圈14的内表面38毗连，并且使凹穴28在齿40的方向上敞开。多个第一摇杆30A中的每一个以及多个第二摇杆30B中的每一个部分地设置在凹穴28中的相应一个内，并且借助相应的弹簧34而偏置成与齿40接合。外套圈14可相对于内套圈12而围绕轴线16选择性转动。

参考图2a和图2b，选择器环20径向地设置在内套圈12与外套圈14之间，并且展示于第一位置处，每个窗口42放置在该第一位置处，从而使得多个第一摇杆30A中的相应一个可径向地穿过该窗口42而延伸。当环20在第一位置处时，窗口44的每个宽部48放置成使得多个第一摇杆30A中的相应一个可径向地穿过该宽部48而延伸。当环20在第一位置处时，窗口44的每个窄部46放置成使得多个第二摇杆30B中的相应一个可径向地穿过该窄部46而延伸。多个第一摇杆30A中的每一个可穿过窗口42中的一个或穿过宽部48中的一个而延伸。多个第二摇杆30B中的每一个可穿过窄部46中的一个而延伸。

参考图2c，其中相同的标号指的是与图1及图2a至图2b中的构件相同的构件，摇杆30A展示为与内套圈12及外套圈14互相作用。展示于图2c中的摇杆30A代表所有的多个第一摇杆30A。摇杆30A包括主体部70及从该主体部70突出的接合臂或棘爪72。根据优选实施例，接合臂72限定了大体上相对的第一表面与第二表面76、78，以及末端表面80。每个凹穴28包括适于保持弹簧34的凹槽32。每个弹簧34从相应的凹槽32延伸并且与摇杆30A中的相应一个接合，从而使摇杆的一部分偏置成与外套圈14的齿40接合。

更具体地，弹簧34与表面78接触，从而径向向外地将接合臂72向着外套圈14挤迫，从而使接合臂72与齿40接合。在本申请的上下文中，当摇杆或接合臂的一部分与轴线(展示于图2a中的16处)具有足以接触齿40的其中一个的径向距离时，接合臂72或摇杆30A、30B与齿接合。在所展示的实施例中，弹簧34将接合臂72充分地径向向外地偏置，从而在缺少反作用力的情况下，接合臂72延伸到限定于齿40之间的槽口41中的一个内。

每个摇杆30A配置成允许外套圈14相对于内套圈12围绕轴线16在第一个方向上转动，而当摇杆30A与外套圈14的齿40接合的时候，防止外套圈14相对于内套圈12围绕轴线16在第二个方向上转动。换句话说，摇杆30A配置成在第一方向上不在内套圈与外套圈12、14之间传输扭矩，而在第二方向上在套圈12、14之间传输扭矩。

更具体地，摇杆30A配置成使得如果外套圈14相对于内套圈12逆时针转动，齿40的其中一个与摇杆30A的表面76接触。表面76的朝向及齿40与表面76接触的角度，使得齿40将力施加到表面76上，该力使得摇杆30A的接合臂72围绕枢轴线74而远离外套圈14转动，从而将弹簧压缩。在外套圈相对于内套圈在逆时针方向上转动的过程中，接合臂72的转动允许齿40滑过表面76，并且因此摇杆30A在逆时针方向上没有防止外套圈相对于内套圈的转动。枢轴线74平行于轴线16。

参考图2d，其中相同的标号指的是与图1-图2c中的构件相同的构件，摇杆30A展示为具有接合臂72，其径向向外地延伸到槽口41内。如果外套圈14相对于内套圈12顺时针方向转动，齿40与接合臂72的表面80接触。表面80的朝向及齿40与表面80接触的角度，使得齿40将力施加到表面80上，并且表面80将对应的反作用力传输到齿上，该反作用力防止了外套圈14在顺时针方向上相对于内套圈12的转动。

根据优选实施例，每个摇杆30A的主体部70限定了表面90、92及94。表面90与92均为圆柱表面，该圆柱表面的圆弧与枢转中心74同心。表面90与92配置成对摇杆30A围绕枢转中心74的转动或枢转进行导向，并且将枢转限制在一个自由度内。

如图2d所示，当表面80与齿40接触时，反作用力从内套圈12施加到表面92上，并且优选地，表面90上没有施加反作用力。因为表面92的中心优选地定位于枢转中心74处，该反作用力沿着表面92而分布，并且没有产生倾向于使摇杆30A围绕枢转中心74而枢转的扭矩。表面94配置成不论在顺时针方向上还是在逆时针方向上限制摇杆30A的转动或枢转。摇杆30A的重心96可相对于枢转中心74而定位，从而根据摇杆30A是否安装到内套圈12上或外套圈14上，而使离心力倾向于使摇杆30A接合或脱离接合。

参考图2e，其中相同的标号指的是与图1至图2d中的构件相同的构件，除了它们相对于内套圈12与外套圈14的朝向不同外，摇杆30B大致与摇杆30A相同。更具体地，摇杆30B具有一定的朝向，从而使得每个摇杆30B允许外套圈14相对于内套圈12在第二方向上转动，而当摇杆30B与外套圈14的齿40接合的时候，防止外套圈14相对于内套圈12在第一方向上转动。换句话说，摇杆30B配置成在第一方向上不在内套圈12与外套圈14之间传输扭矩，而当摇杆30B与齿40接合的时候，在第二方向上在套圈12、14之间传输扭矩。

弹簧34将摇杆30B的接合臂72偏置成与齿40接合，并且偏置到槽口41内。如果外套圈14相对于内套圈12逆时针转动，齿40的其中一个与摇杆30B的表面80接触，并且外套圈14在逆时针方向上相对于内套圈12的转动，以与摇杆30A避免外套圈14在顺时针方向上的转动相同的方式而得以避免。如果外套圈14相对于内套圈12顺时针转动，齿40将与摇杆30B的表面76接触，从而使得摇杆30B枢转并且允许齿40滑过表面76，从而允许外套圈14在顺时针方向上相对于内套圈12转动。

参考图3a和3b，其中相同的标号指的是与图1至图2e中的构件相同的构件，选择器环20可选择性在轴向方向上从第一位置(展示于图2a和2b中)平移到展示于图3a和3b中的第二位置。窗口42和宽部48在轴向方向上足够宽，从而当环20位于第二位置处时，摇杆30A在那里延伸穿过。因此，选择器环20允许摇杆30A与外环14的齿40同时在第一位置与第二位置处接合，并且因此当环位于第一位置与第二位置处时，摇杆30A的功能相同。然而，当环位于第二位置处时，环20的部分50径向地放置在摇杆30B中的每一个与外套圈14之间，以便防止摇杆30B与外套圈14的齿40的接合。

更具体地，并且参考图3c，环20从第一位置到第二位置的移动导致部分50与表面76接触，并且抵消了弹簧34的偏置，从而将摇杆30B枢转出与外套圈14的齿40的接合。换句话说，位于第二位置处的环20将摇杆30B保持于退回位置处，摇杆30B的任何部分都没有充分径向地在退回位置处延伸，以便接触齿40或槽口41，或与齿40或槽口41互相作用。

因此，因为选择器环20位于第二位置处，摇杆30A避免了外套圈14在顺时针方向上的转动，并且摇杆30B没有与齿接合，因此允许外套圈14在逆时针方向上相对于内套圈12转动。离合器组件在一个方向上并且在第一套圈与第二套圈之间传递扭矩的能力可通过平移选择器部件而选择性地变化。选择器部件20从第一位置向第二位置的移动导致离合器组件10的扭矩承载能力从双向变为单向。

在所要求保护的发明的范围内，其它选择器环配置也可以被采用，以便改变摇杆30A、30B的接合。比如，在所要求保护的发明的范围内，选择器环的窗口可配置成使环在各种位置结果之间的轴向平移导致离合器组件10在任一个方向上(即顺时针方向或逆时针方向)锁定、在两个方向上锁定或在两个方向上超程(over-run)。

展示及描述已经证实摇杆30A、30B由内套圈12所保持并至少部分地定位于内套圈12中。备选地，并且在所要求保护的发明的范围内，摇杆元件30A、30B可保持于由外套圈14所形成的凹穴内，并且与由内套圈12所限定的齿接合。

参考图4，其中相同的标号指的是与图1至图3中的构件相同的构件，离合器组件10示意性地展示为作为动力传动构件106的一部分而安装在车辆102内，动力传动构件106可以为比如双离合器变速器(DCT)、混合动力变速器、手动变速器、自动变速器、发动机附件驱动等。内套圈12相对于静止部件112，比如变速器壳体，基架或车体而安装，以避免内套圈12相对于静止部件112的转动。外套圈14相对于用于与其一起转动的可转动部件而安装。在所展示的实施例中，可转动部件为行星齿轮组116的部件。

促动器124，比如液压致动的活塞、螺线管等相对于静止部件112而安装，并且配置成相对于静止部件112在轴向方向上并在第一位置与第二位置之间选择性地平移选择器环20。促动器124通过施力板(展示于图1中的22处)而有效地连接到环20上。弹簧128有效地将静止部件112与选择器环20互相连接起来，以便将选择器环偏置在第一位置处。环20相对于静止部件112的转动以及因此相对于内套圈12的转动，通过比如环20与施力板(图4中未示出)的连接而得以避免，从而使环20的窗口与相应的摇杆之间的对齐得以维持。施力板通过比如齿(展示于图1中的54处)而相对于静止部件安装，从而使施力板可轴向地平移，但不可相对于静止部件112及内套圈12转动。

应当注意，如果促动器124的特征在于不充分且用于将选择器环20在第一位置与第二位置之间移动的线性行程的话，则可以采用各种线性行程放大器。在示例性实施例中，径向地朝向的杠杆可将促动器与环互相连接起来。备选地，单个的槽盘可代替杠杆而被采用。如果盘由弹性材料所形成，则该盘也可作为活塞回位弹簧而使用。

虽然已详细地描述了用于执行本发明的具体实施方式，但是在附加权利要求的范围内，那些熟悉本领域的技术人员应当认识到用于实践本发明的各种备选设计与实施例。

Claims (15)

1.一种离合器组件，其包括：

限定了多个凹穴的第一套圈；

可选择性地相对于所述第一套圈而围绕轴线转动并且限定了多个齿的第二套圈；

多个弹簧；

多个摇杆，所述摇杆中的每一个至少部分地设置在所述凹穴中的相应一个内，并且被所述弹簧中的相应一个偏置到与所述齿接合；以及

可选择性地在第一位置与第二位置之间轴向地平移的选择器部件，所述部件允许所述摇杆中的至少一个与所述齿在所述第一位置处的接合，所述部件防止所述摇杆中的所述至少一个与所述齿在所述第二位置处的接合。

2.如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述选择器部件为环形形状，并且至少部分地径向设置在所述第一套圈与所述第二套圈之间。

3.如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述多个摇杆包括第一摇杆以及第二摇杆；所述第一摇杆配置成使得所述第一摇杆与所述齿的接合防止了所述第二套圈相对于所述第一套圈在第一方向上的转动，而所述第二摇杆配置成使得所述第二摇杆与所述齿的接合防止了所述第二套圈相对于所述第一套圈在第二方向上的转动。

4.如权利要求3所述的离合器组件，其特征在于，当位于所述第一位置及所述第二位置处时，所述选择器部件允许所述第一摇杆与所述齿的接合；并且当位于所述第一位置处时，所述选择器部件允许所述第二摇杆与所述齿的接合，并且当位于所述第二位置处时，防止所述第二摇杆与所述齿的接合。

5.如权利要求4所述的离合器组件，其特征在于，所述选择器部件限定了开口，所述开口的特征为宽部及相应的窄部，当所述部件位于所述第一位置处与所述第二位置处时，所述第一摇杆延伸穿过所述宽部，当所述部件位于所述第一位置处时，所述第二摇杆延伸穿过所述窄部。

6.如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述离合器组件进一步包括促动器，所述促动器有效地连接到所述选择器部件上，并且配置成在所述第一位置与所述第二位置之间选择性地移动所述选择器部件。

7.一种离合器组件，其包括：

第一套圈；可相对于所述第一套圈围绕转动轴线选择性地转动的第二套圈；所述第一套圈与所述第二套圈中的一个限定了多个凹穴，而所述第一套圈与所述第二套圈中的另一个限定了多个齿；

多个弹簧；

多个第一摇杆，所述多个第一摇杆中的每一个至少部分地放置在所述凹穴中的相应一个内，并且所述多个第一摇杆中的每一个被所述弹簧中的相应一个偏置到与所述齿接合，以便防止所述第二套圈相对于所述第一套圈在第一方向上的转动，而允许所述第二套圈相对于所述第一套圈在第二方向上的转动；

多个第二摇杆，所述多个第二摇杆中的每一个至少部分地放置在所述凹穴中的相应一个内，并且所述多个第二摇杆中的每一个被所述弹簧中的相应一个偏置到与所述齿接合，以便防止所述第二套圈相对于所述第一套圈在第二方向上的转动，而允许所述第二套圈相对于所述第一套圈在第一方向上的转动；以及

配置成在第一位置与第二位置之间线性地平移的部件，所述部件允许所述多个第一摇杆与所述齿在所述第一位置处接合，并且所述部件防止所述多个第一摇杆与所述齿在所述第二位置处的接合。

8.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述第一套圈、所述第二套圈、所述多个第一摇杆以及所述多个第二摇杆在垂直于所述转动轴线的平面内共面。

9.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述凹穴、所述齿以及所述多个第一摇杆与所述多个第二摇杆在垂直于所述转动轴线的平面内共面。

10.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述部件可在所述第一位置与所述第二位置之间选择性地轴向平移。

11.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述部件允许所述多个第二摇杆与所述齿在所述第一与第二位置处接合。

12.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述部件是环形的。

13.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述离合器组件进一步包括有效地连接到所述部件上的促动器。

14.如权利要求7所述的离合器组件，其特征在于，所述第二套圈同心地围绕所述第一套圈进行设置。

15.一种离合器组件，其包括：

内套圈；外套圈，所述外套圈同心地围绕所述内套圈进行设置，并且可相对于所述内套圈围绕转动轴线选择性地转动；所述内套圈与所述外圈中的一个限定了多个凹穴，而所述内套圈与所述外套圈中的另一个限定了多个齿；

多个弹簧；

多个第一摇杆，所述多个第一摇杆中的每一个至少部分地放置在所述凹穴中的相应一个内，并且所述多个第一摇杆中的每一个被所述弹簧中的相应一个偏置到与所述齿接合，以便防止所述外套圈相对于所述内套圈在第一方向上的转动，而允许所述外套圈相对于所述内套圈在第二方向上的转动；

多个第二摇杆，所述多个第二摇杆中的每一个至少部分地放置在所述凹穴中的相应一个内，并且所述多个第二摇杆中的每一个被所述弹簧中的相应一个偏置到与所述齿接合，以便防止所述外套圈相对于所述内套圈在第二方向上的转动，而允许所述外套圈相对于所述内套圈在第一方向上的转动；

所述外套圈、所述内套圈、所述多个第一摇杆以及所述多个第二摇杆在垂直于所述转动轴线的平面内共面；以及

为环形的部件，所述部件径向地设置在所述内环与所述外环之间，并且可轴向平移，以便控制所述多个第一摇杆与所述齿的接合。

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