CN101910663A - 环状安装的多摩擦构件同步和结合离合器 - Google Patents

Abstract

一种齿轮同步系统，其具有部件承载装置，其中，所述部件承载装置接受穿过其的花键轴，且与所述花键轴相互作用，以允许所述花键轴和所述部件承载装置之间的旋转传递，同时也允许所述部件承载装置相对于关联的摩擦板、沿花键轴轴向地滑动。所述部件承载装置包括被可绕枢轴旋转地耦合在所述部件承载装置的有壁的凹进处内的多个摩擦构件，使得当所述部件承载装置被驱动向关联的摩擦板时，所述摩擦构件的接触表面的至少一部分最初接触所述摩擦板的表面，且当所述部件承载装置继续被驱动向关联的摩擦板时，每个摩擦构件被旋转，使得每个摩擦构件的接触表面的至少一部分继续与所述摩擦板的表面接触。

Description

环状安装的多摩擦构件同步和结合离合器

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2007年10月26日递交的美国专利申请序列号61/000630的权益，其全部内容在此以引用方式并入。

发明背景

发明领域

本发明概括地说，涉及同步离合器。特别地，本发明涉及一种多摩擦构件同步离合器。

相关技术描述

摩擦力的添加或移除被机械能量/力部件控制，通常要么通过单膜片型弹簧，要么通过附属于不同弹簧类型的环形系列摇杆，它们与其他部件的相互作用被轴向地/线性地可移动的分离轴承及驱动杆机构控制。

概括地说，摩擦构件离合器被用来有摩擦地使两个旋转部件的旋转速度同步且连接两个旋转部件的旋转速度。大多数其他摩擦离合器利用直接的板对板接触。在这些已知的离合器的类型中，摩擦力是被机械部件控制的，机械部件一般地要么为膜片型弹簧，曲面扭矩迫使的压力构件要么为在一个旋转部件上的附属于压缩或拉簧的摇杆，其与另一个部件的相互作用被分离轴承控制。

与所牵涉的机械能量部件无关，系统的最初位置是旋转板处于接触状态，因为弹簧部件为它们最终结合的最初位置被高度预载。

在离合器组件使用膜片弹簧的情况下，一轴向安装的分离轴承被连接到该弹簧的径向指向里的指状物，而该弹簧的底部，沿其圆周，附属于压力板，通过花键被连接到其旋转轴。当分离轴承绕轴被轴向地移动时，所述膜片弹簧通过拉离板/膜片弹簧/轴承组件，释放对立的部件上的力，减少它们的法向力、摩擦力及因此减少它们的旋转。相反地，分离轴承也可以被轴向地移动，以允许来自弹簧的力移动而且将板组件压回对立的部件，恢复摩擦及旋转。许多膜片弹簧组件及其自由度/运动可能性的变更在客运交通工具中是常见的。

在离合器组件使用摇杆和弹簧的情况下，弹簧被安装在将两个板拉在一起的外罩中。取决于弹簧类型(压缩、张紧、扭转等)，摇杆和板的外表和具体几何形状将会被影响。摇杆被连接到弹簧、分离轴承及压力板外罩。当分离轴承沿轴轴向地移动时，摇杆作用于弹簧和摇杆机构，释放压力板和飞板之间的力，且中断旋转。相反地，当分离轴承返回其原本位置时，弹簧再引入所述板之间的力，且摩擦/旋转恢复。摇杆型离合器组件在承载较大负载，诸如牵引拖车和拖拉机的交通工具中常见。

发明内容

与直接板对板接触摩擦离合器不同，本发明的环状安装的多摩擦构件同步结合离合器提供一种有摩擦地匹配和连接一旋转系统中的不同旋转部件的旋转速度和力的途径。

已知同步器的一个缺点是它们的设计主要是为了结合低旋转负载使用。这一般要求操作发动机离合器以将来自发动机的过量旋转转换为在离合器板中的摩擦能量。当试图去有效地换挡时或当执行低速操纵时，诸如，举例来说，当在堵塞的交通中缓慢行进时或在停车场中操纵时，这是很明显的。

另外，现代的行星齿轮传动系统中的离合器被设计成要么被完全结合要么被脱离，因此在导入齿轮改变之间引起磨损。行星齿轮传动系统中令人感兴趣的齿轮的旋转离合器板必须被某种机械制动形式阻止，换言之，与固定离合器面对面的相互作用或通过卡钳制动。

离合器最基本的用途是耦合两旋转部件的旋转和/或使两旋转部件的旋转同步。本发明的同步离合器为一个部件旋转与另一个部件旋转的同步化及逐步适用做准备。在其中一个旋转部件上，以环状图案化的多个摩擦构件的利用允许很多优点。

通过利用本发明的同步离合器，通过部件材料在更多被控制的驱动距离上的摩擦滑行且利用较好的力/能量应用机构，旋转地逐步传递可能被可选择地实现。因此，被存贮在多摩擦构件同步离合器的弹簧中的最初能量比在已知离合器设计中的弹簧中的最初能量少，而不是仅仅通过来自已经被提供的过强动力的力/能量机构(弹簧)的法向力/摩擦力控制的摩擦滑行。摩擦构件也不被部件承载装置安装方向所限制，分布在从垂直的、径向方向以及垂直于径向线和旋转轴的方向的范围内的任何地方。

通过利用本发明的同步离合器，转动惯量将被减少。已知的离合器设计利用沉重的压力板、大弹簧和关联的有壁的凹进处及其他组件部件，这些组件部件(即使尺寸较小时)在设计上不利于转动惯量，这是因为旋转质量被定位在部件圆周的周围或接近于部件的圆周，远离旋转轴。本发明的同步离合器，由于旋转质量离旋转轴较近，减少惯量损失，是一旋转更高效的部件。

本发明的同步离合器基于载荷和旋转情形允许用于最终结合的多个选择。已知的离合器组件大多数只允许摩擦形式的最终结合，多摩擦构件同步离合器能够做到这点。尽管如此，多摩擦构件同步离合器还能够支持干涉耦合，意味着被叫做“犬齿”的似齿轮的齿可能被可选择地利用，以在摩擦结合已经使大多数最初不同的旋转同步之后，将旋转部件硬耦合在一起。

本发明的同步离合器的实施方式的最终结合可以可选择地修改有滑动部件，以获取较高的最终结合效率。对于摩擦最终结合，所述滑动部件提供附加的线性驱动力情形。对于干涉结合，所述滑动部件允许在摩擦构件完成它们的旋转并压紧对立的摩擦介质时犬齿仍然偏离。一旦摩擦构件已经完成它们的旋转，通过继续的轴向驱动，所述滑动部件显露犬齿，允许它们完成结合。

本发明的同步离合器也可以设置有旋转冲击吸收部件，所述旋转冲击吸收部件会减少与摩擦结合有关的突然的摇动。

由于所述多摩擦构件同步离合器相对于摩擦构件对力的应用具有较好的在摩擦力方面的控制，不同的摩擦材料可以被可选择地使用在相同摩擦板上以制造不同的径向摩擦区域。这些摩擦区域，和板一样，可能被可选择地用另外地控制摩擦力向量分量的方向的图案进行表面处理。

本发明的驱动系统比已知离合器设计的驱动系统更通用。以前的离合器设计的、被所使用的力机构所指定的起始位置，通常为旋转部件处于结合而用户(不管是人或计算机输入)驱动器处于脱离，因此在驱动器的用户结合时，存在旋转部件的脱离。这被叫做负结合。本发明的起始位置为旋转部件处于脱离及驱动器处于脱离。因此，在驱动器的用户结合时，存在旋转部件的结合。这被叫做正结合。本发明的同步离合器也可以有效地作为负结合机构运作。

本发明独立地提供一种多摩擦构件同步离合器，其用单个连接中心毂允许一个轴来同步两个独立的输出(或，相反地，对两个输入同步一个输出)。已知离合器组件仅可以连接两个旋转、输入到输出；且有些情况，同时连接多个输出(诸如拖拉机驱动离合器和动力输出的双位置)。所述多摩擦构件同步离合器可以对于给定的输入提供两个独立的输出，因为其摩擦连接面可被可选择地沿着轴心线在同一部件承载装置内镜像(形成“双边的”多摩擦构件同步离合器组件，如图9所阐明的)。这允许双重地多摩擦构件同步离合器安装的部件承载装置在沿着轴心线的任一方向上被驱动，以基于同步离合器中心承载装置的(末端)轴向位置，连接一个系统或另一个系统的旋转。

本发明概括地说，涉及一种多摩擦构件同步离合器，所述离合器通过在一个部件(被驱动的或静止的)周围的环状图案化的摩擦构件且同时对立部件含有供该摩擦构件作用于其上的摩擦表面，来有摩擦地使旋转系统的部件同步且连接旋转系统的部件。所述摩擦构件绕一轴旋转，诸如，举例来说，销或类似物，且当被生成的扭矩旋转地抵抗时，被保持在它们的最初位置。

当旋转部件被轴向彼此相对地移动或驱动时，一个部件的摩擦构件开始有摩擦地与另一个部件的摩擦表面相互作用，因此通过摩擦的方式传递旋转。所述摩擦构件绕它们的旋转销旋转，通过应用的扭矩，被强迫接触摩擦表面，引起摩擦力且因此旋转传递。当所述部件最终被结合时，它们可是，但不限于，通过摩擦压力板相互作用或通过干涉结合(诸如，举例来说，犬齿结合)来连接。

在本发明的各种各样的、非限制性的实施方式中，本同步离合器在一种直驱动传动装置中被用来在通过发动机离合器传送来自发动机的旋转之前，使传动装置副轴或输入轴的旋转与输出轴的旋转同步。

在这些实施方式中，当变速杆或驱动器被移动时，所述摩擦构件被施加压力以与摩擦介质相连，并开始绕它们的销结点旋转。关于摩擦构件的旋转销的力矩强迫它们接触摩擦介质，这导致摩擦构件的表面和摩擦介质之间的相互作用。在最终驱动耦合之前，摩擦被转化成旋转运动，从而允许驾驶员或电脑使发动机离合器保持结合，且借助于变速杆或驱动器的位置来使交通工具运动。

因此，本发明的同步离合器增强整个同步系统、运动及行动，以运送至少部分的，且可能地所有的，来自发动机离合器的可能的载荷，因此允许换挡系统既改变齿轮比又控制发动机和传动装置之间的功率连接。

在本发明的其他、非限制性的实施方式中，同步离合器被用作为行星传动系统的行星齿轮选择作用的固定部件。在这些实施方式中，关于旋转销结点生成的扭矩/力矩提供摩擦构件在运作期间的旋转阻力。当变速杆或驱动器被移动时，所述摩擦构件被施加压力以与摩擦介质相连，并开始绕它们的销结点旋转。关于摩擦构件的旋转销的力矩强迫它们接触摩擦介质，导致摩擦构件的表面和摩擦介质之间的相互作用。这个相互作用使选择器板放慢后停住，从而允许选择行星齿轮比。

因此，在这些实施方式中，允许发生摩擦的逐步引入，因此减少磨损和允许通过驱动换档机构来手工选择行星齿轮比。

相应地，本发明提供一种多摩擦构件同步离合器。

本发明独立地提供一种有摩擦地匹配和连接旋转系统中的不同旋转部件的旋转速度和力的方法。

本发明独立地提供一种多摩擦构件同步离合器，其在一个部件周围具有环状图案化的摩擦构件。

本发明独立地提供一种多摩擦构件同步离合器，其具有供摩擦构件作用于其上的摩擦表面。

本发明独立地提供一种多摩擦构件同步离合器，其不需要一专门的部件系统以驱动旋转部件，且可以可选择地被任何线性驱动系统运行，所述线性驱动系统强度足以克服对于旋转载荷情形耦合部件所需要的力。

本发明的这些及其他的特征和优点在下面示范的实施方式的详细描述中被描述或在下面示范的实施方式的详细描述中是明显的。

附图说明

本发明的示范的实施方式将会参照下面的图，被详细地描述，其中，遍及几个视图，类似的参考数字指的是类似的部件，且其中：

图1A根据本发明，阐释同步离合器的第一示范的实施方式的正视图，其中摩擦构件被阐释在空档位置上；

图1B根据本发明，阐释同步离合器的第一示范的实施方式的正视图，其实摩擦构件被阐释在最终结合位置上；

图2A根据本发明，阐释同步离合器的第一示范的实施方式的侧视图，其中同步离合器部件承载装置被阐释在空档位置上；

图2B根据本发明，阐释同步离合器的第一示范的实施方式的侧视图，其中同步离合器部件承载装置被阐释在中间位置上；

图2C根据本发明，阐释同步离合器的第一示范的实施方式的侧视图，其中同步离合器部件承载装置被阐释在最终结合位置上；

图3A根据本发明，阐释摩擦构件的第一示范的实施方式的侧视图；

图3B根据本发明，阐释摩擦构件的第二示范的实施方式的侧视图；

图3C根据本发明，阐释摩擦构件的第三示范的实施方式的侧视图；

图3D根据本发明，阐释摩擦构件的第四示范的实施方式的侧视图；

图3E根据本发明，阐释摩擦构件的第五示范的实施方式的侧视图；

图3F根据本发明，阐释示范的对立的摩擦表面特性；

图3G根据本发明，阐释示范的对立的带有有摩擦地互补几何形状的摩擦表面特性；

图3H阐释示范的互补的摩擦板曲面与摩擦构件的曲面的相互作用，其中同步离合器部件承载装置被阐释在空档位置上；

图3I阐释示范的互补的摩擦板曲面与摩擦构件的曲面的相互作用，其中同步离合器部件承载装置被阐释在最终结合位置上；

图3J阐释一示范的犬齿；

图3K根据本发明，阐释一示范的被修改了的表面成一角度的犬齿；

图4A根据本发明，阐释摩擦构件与扭转弹簧组合的第一示范的实施方式；

图4B根据本发明，阐释摩擦构件与扭转弹簧组合的第二示范的实施方式；

图4C根据本发明，阐释摩擦构件与扭转弹簧组合的第三示范的实施方式；

图4D根据本发明，阐释摩擦构件与扭转弹簧组合的第四示范的实施方式，其中摩擦构件被阐释在空档位置上；

图4E根据本发明，阐释摩擦构件与扭转弹簧组合的第四示范的实施方式，其中摩擦构件被阐释在中间位置上；

图5根据本发明，阐释同步离合器的额外的示范的实施方式，其中同步离合器部件承载装置被阐释在中间位置上；

图6根据本发明，阐释同步离合器的额外的示范的实施方式，其中同步离合器部件承载装置被阐释在中间位置上；

图7A根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在空档位置上；

图7B根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在第一中间位置上；

图7C根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在第二中间位置上；

图7D根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在最终结合位置上；

图8A根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在空档位置上；

图8B根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在第一中间位置上；

图8C根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在第二中间位置上；

图8D根据本发明，阐释同步离合器的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在最终结合位置上；以及

图9根据本发明，阐释“双边的”多摩擦构件同步离合器组件的示范的实施方式的侧视图，其中示范的同步离合器部件承载装置被阐释在空档位置上。

示范性实施方式详述

为简单明了，根据本发明的同步离合器的设计因素和运作原理参照根据本发明的同步离合器的各种各样的示范的实施方式加以解释。所述同步离合器的设计因素和操作原理的基本解释对于对本发明的理解、设计及运作是合用的。

应了解，术语“离合器”和“同步离合器”用于对本发明的系统、方法、及装置的运作的基本解释和理解。所以，术语“离合器”和“同步离合器”不应被理解为是对本发明的系统、方法及装置的限制。

也应理解，具体的可能的硬件和一般组件项诸如螺栓、垫圈、螺母、平衡件、隔圈、轴承等的未提及是故意的，且这些具体部件与本发明相结合的确切的使用是由设计或制造者决定的一种设计选择。

现在转向绘图，图1A-1B根据本发明，阐释同步离合器1000的第一示范的实施方式，其中同步离合器1000的摩擦构件1002被分别阐述在空档位置及最终结合位置上。图2A-2C阐释同步离合器1000的基本的结合进程，其中同步离合器部件承载装置1010被分别阐释在空档位置、中间位置、及最终结合位置上。图3A根据本发明，阐释摩擦构件1002的第一示范的实施方式的侧视图。

如图1A-3A所示，同步离合器1000至少包含部件承载装置1010和多个摩擦构件1002中的一些，摩擦构件通过旋转销1006被可绕枢轴旋转地耦合，且从部件承载装置1010相应的壁凹进处1017径向地延伸。

部件承载装置1010包括穿过其形成的中心孔1110。中心孔1110被形成以使部件承载装置1010有能力穿过其接受花键轴1001，且与花键轴1001相互作用。

摩擦构件部件承载装置1010和花键轴1001之间的相互作用仍恪守花键轴1001的花键/键设计，允许花键轴1001到摩擦构件部件承载装置1010之间的旋转传递，同时当部件承载装置1010和1007被带入到摩擦的和旋转的相互作用中时，也允许部件承载装置1010沿花键轴1001轴向地滑动。

同步离合器的部件承载装置1010在外围含有多个有壁的凹进处1017(开口、或其他这样的安置摩擦构件的结构)。安装孔1018在部件承载装置1010内穿过每个有壁的凹进处1017形成，以便接收旋转轴/销1006。安装在每个旋转销1006上的是摩擦构件1002，以便在有壁的凹进处1017内从部件承载装置1010径向地延伸出来。

靠近每个摩擦构件1002基部的是安装孔1008，其带有可选择的间隙配合公差或某个可选择的旋转轴承，以允许每个摩擦构件绕它们各自旋转销(尽管如此，应注意，所述间隙配合或轴承在安装孔1008和旋转销1006之间可以是可选的)的轴转。参照图4所描述的扭矩，将强迫摩擦构件1002进入到其接触表面1011与对立的摩擦板1007的摩擦表面1015的相互作用中去。

摩擦板1007的表面1015可能可选择地被强化，或包含带有由，例如树脂材料、淬硬的金属或陶瓷材料形成的摩擦材料的独立的板。

图2A阐释安装同步离合器的部件承载装置1010，其在空档位置上，所述空档位置先于摩擦构件1002和对立的摩擦板1007的摩擦表面1015之间的有摩擦的最初的相互作用的场合。

在运作期间，当搭在沟槽1014中并可能会带有轴承的驱动叉/臂(未阐释)把部件承载装置1010轴向地沿着花键轴1001从空档位置(如图2A所阐释的)移向对立的摩擦板1007及其摩擦表面1015时，摩擦构件1002的接触表面1011开始与摩擦表面1015(如图2B所阐释的)接触。这引发摩擦夹持力，使部件承载装置1010和摩擦板1007开始一起旋转。

图2B阐释在其已经被轴向地驱动而与对立的摩擦板1007接触之后的部件承载装置1010，且该承载装置在承载装置1010的行程中的中间点处。注意，在摩擦构件1002和摩擦表面1015之间的弯曲的接触表面1011在正切结合表面1004处的相互作用。围绕旋转销1006生成的扭矩(参照图4所描述的)与在旋转销1006和结合表面1004之间产生的杠杆臂，产生结合摩擦。这就是将要使部件承载装置1010和摩擦板1007之间的不同旋转同步的摩擦。

当部件承载装置1010沿着花键轴1001向摩擦板1007轴向地继续行进时，摩擦构件1002绕旋转销1006向外旋转。在空档位置和系统充分结合的点之间，每个摩擦构件1002将绕它们的旋转销1006旋转，且基于由驱动机构所完成的行程量和因此部件承载装置1010的行程，在摩擦表面1015上调整它们的摩擦结合表面1004。当系统是彻底地结合时(如图2C所阐释的)，摩擦构件1002在旋转中到达一点，在该处其偏离驱动构件(由沟槽1014代表)和最终结合部件(要么犬齿1003的结合，要么摩擦介质的锁定)。

图2C阐释部件承载装置1010在其与对立的摩擦板1007之间的最终结合处，摩擦构件1002被旋转到它们最终的位置。

图3A-3E阐释各种各样示范的、非限制性的、适用于本发明的同步离合器的、可能的摩擦构件的实施方式。应了解，所述各种各样的摩擦构件中的一个或更多个可被使用，取决于旋转的/负载情况及制造者的部件/材料/具体几何形状的选择。

图3A阐释基本的摩擦构件1002，其具有简单的弯曲的接触表面1011，当摩擦构件绕安装孔1008可抵抗地旋转时，对立的摩擦介质与之相互作用。摩擦构件1002表面的最终曲率函数将基于尺寸/材料限制及所要求的、与含有摩擦构件的部件的轴向移动有关的力(即，扭矩/旋转的情形)而变更。

图3B阐释摩擦构件的可选实施方式，其利用滚动摩擦辊3012，辊被在其中心附近安装到连接到旋转孔3006的摩擦构件/杠杆臂3002。

当摩擦辊3012(随着部件和承载装置的其余部分)轴向移动且与对立部件的摩擦介质接触时，摩擦辊3012绕旋转销3013旋转，有效地减少向下的(径向的)在对立的摩擦板上的/来自对立的摩擦板(未示出)的摩擦，同时仍然传送运作所需要的旋转的摩擦。摩擦辊3012可能包括刚性的圆柱体结构以具有耐久性，或为一较延展性的形式，使得摩擦辊3012的正切摩擦面可变得稍微平坦地(以一些力为代价)接触摩擦板(未示出)，以便增加接触面积。

图3C阐释摩擦辊3012’，其具有摩擦辊3012’和接触表面3011’的组合。通过在弯曲的接触表面3011’上按一定图案形成多摩擦辊3012’及辊旋转点3013’，附加的摩擦正切点被提供以与摩擦板结合，同时也减少不必要的径向摩擦。注意，这种变更的摩擦辊3012’可能是刚性或延展性的形式，如参照图3B所述的。

图3D阐释杠杆臂/构件3002”。杠杆臂/构件3002”与图3B中的摩擦辊3012相似，但小板3023”已经被用来增加总的表面面积和摩擦，而不是用单个辊来减少径向摩擦。应了解，板3023”的旋转点3013”将另一个旋转销结合点加到摩擦臂/构件系统，允许另一个可选择的能量设备(即弹簧)3005”。这对径向摩擦是一种损失，但对存在于摩擦构件/多摩擦构件同步离合器组件和摩擦板之间的摩擦是一种增加，由此辅助旋转同步。

图3E阐释一杠杆臂/构件3002”’。杠杆臂/构件3002”’与图3D中的杠杆臂/构件3002”相似，尽管如此，如图3E所阐释的，杠杆臂/构件3002”’，摩擦辊3012”’(刚性或柔韧的)，已被添加到摩擦板3023”’以给予杠杆臂/构件3002”’与其他示范辊摩擦构件所给予的一样的优点。

图3F和3G阐释如何可基于径向定位来可选择地将摩擦板1007分解成摩擦材料/相互作用的不同的区域，如被不同标记所示的。当(垂直安装的)摩擦构件旋转时，它们沿着摩擦板1007的半径移动。这允许在摩擦板表面上的不同径向摩擦材料带的分区，以允许有摩擦的属性的不同区域。

图3G阐释嵌入或用其他方式被添加到摩擦板表面材料的力分量化图案1015’及1015”，其通过力向量分量化引导摩擦构件1002和摩擦板之间的摩擦接触力。和图3G中所描述的不同摩擦带一样，这些图案1015’及1015”是随径向定位而变。由于角θ，所以分量化发生，其中角θ通过作用线的相交形成，所述作用线为：取决于半径的正切接触线A’及摩擦表面沟槽线B’。这在沿着作用正切线A’和径向线C’的摩擦接触点处引起稍微不同的力向量，以可能辅助结合反馈、细调或磨损控制。

图3F及3G阐释互补的摩擦板曲面3015与摩擦构件1002的弯曲的接触表面1011之间的可能的相互作用。这允许摩擦板3007的曲面3015和摩擦构件1002的弯曲的接触表面1011之间的更完全的如图3G所阐释的表面接触面积(相比于摩擦相切或其他这样的情形)。

图3J和3K阐释第一示范的犬齿(如图3J所阐释的)和第二示范的被修改了的表面成一角度的犬齿(如图3K所阐释的)。所述第一示范的犬齿有与旋转轴A完全地平行(且因此垂直于扭矩力向量)的接触面3003’，允许所有旋转力完全传送到结合旋转，并没有力损失/向量分量化的分布。尽管如此，由于没有分量损失而在齿的接触面上生成的摩擦的缘故，这使轴向移动(即：结合及脱离)变得困难。

通过使齿的接触面3003”形成一角度(如图3K所阐释)，齿的结合和分离被简化，因为与齿的接触面关联的摩擦力向量中的至少一些被拆分成分量，仅其中的一些分量沿着旋转轴运作，以使沿着所述轴的移动干扰变少。尽管如此，因为这一方便来自于力向量沿旋转轴、在旋转的方向上被分量化，一额外的轴向力可能被要求来在没有来自犬齿面的结合的完全摩擦力的情况下将犬齿保持结合。

图4A-4E阐释各种各样示范的、非限制性的、为应用扭矩和/或偏置力到摩擦构件4002的、可能的系统或方法的实施方式。应了解，尽管摩擦构件4002被阐释为类似于摩擦构件1002，但是在这里所描述和/或阐释的任一摩擦构件可被用在图4A-4E所阐释的各种各样的示范的实施方式中。

如图4A所阐释的、具有代表性的摩擦构件4002通过一旋转销4006被可旋转地紧固在安装部件4010的有壁的凹进处4017内。一由弹簧偏置的材料形成的扭转弹簧4005围绕旋转销4006作用，以便将摩擦构件4002相对于安装部件4010偏置。扭转弹簧4005为摩擦构件4002提供旋转阻力，从中，当构件4002绕旋转销4006被旋转时，获得引起摩擦力相互作用的部件旋转。

图4B阐释一具有代表性的摩擦构件4002’，其通过一旋转销4006’被可旋转地紧固在安装部件4010’的有壁凹进处4017’内。一由某弹簧偏置的材料形成的压缩弹簧4016’作用于摩擦构件4002’及安装部件4010’，以便相对于安装部件4010’向摩擦构件4002’提供一偏置力。压缩弹簧4016’为摩擦构件4002’提供旋转阻力。

图4C阐释，在具有代表性的摩擦构件4002”内、生成扭矩的凸轮/压缩弹簧方法，摩擦构件4002”通过一旋转销4006’被可旋转地紧固在安装部件4010’的有壁的凹进处4017’内。除了把摩擦构件4002”保持在适当的位置外，摩擦构件4002”及压缩弹簧4016’最初不相互作用。当摩擦构件4002”绕旋转销4006’旋转(由于通过同步离合器的驱动而被轴向地作用)时，凸轮凸角4009压下压缩弹簧4016’，由此引起对摩擦构件4002’(换言之，带有弹簧4016’的杠杆系统，凸轮凸角4009作为一个力/臂，4006’作为支点，构件4002’和来自摩擦板相互作用的力作为另一个臂/力)的扭矩。

图4D和4E阐释可从线性弹簧连杆系统获得扭矩的系统。固定在安装部件4010”上的A点处和摩擦构件4002”’上的B点处的、线性地可调节的连杆装置4102通过弹簧4116被强制在其最敞开的位置。

图4E阐释，当构件4102”’围绕旋转销4006旋转时，连杆装置4102收缩，改变弹簧4116且抵抗旋转，由此引起所要求的扭矩。

图5根据本发明，阐释同步离合器5000的示范的实施方式。应了解，同步离合器5000的元件与对应的同步离合器1000的元件类似地运行。尽管如此，如图5所阐释的，同步离合器5000的摩擦构件5002与对立摩擦板5007相互作用。

摩擦板5007的表面5015可能可选择地被强化，或包含带有由，例如树脂材料、淬硬的金属或陶瓷材料形成的摩擦材料的独立的板。在运作期间，当搭在沟槽5014中并可能会带有轴承的驱动叉/臂(未被阐释)把部件承载装置5010轴向地沿着花键轴5001从空档位置移向对立的摩擦板5007及其摩擦表面5015时，摩擦构件5002的接触表面5011开始与摩擦表面5015接触。这引发摩擦夹持力，使部件承载装置5010和摩擦板5007开始一起旋转。当部件承载装置5010沿着花键轴5001向摩擦板5007轴向地继续行进时，摩擦构件5002绕旋转销5006向外旋转。

在空档位置和系统彻底地结合的点之间(如图5所阐释的)，每个摩擦构件5002将绕它们的旋转销5006旋转且基于由驱动机构所完成的行程量和因此部件承载装置5010的行程，在摩擦表面5015上调整它们的摩擦结合表面5004。当系统是彻底地结合时，摩擦构件5002在旋转中到达一点，在该点，其偏离驱动构件(由沟槽5014代表)和最终结合部件(要么犬齿的结合，要么摩擦介质的锁定)。

图6根据本发明，阐释同步离合器6000的示范的实施方式。应了解，同步离合器6000的元件与相应的同步离合器1000的元件类似地运作。

如图6所阐释的，轴环6010和花键轴6001之间的相互作用恪守花键/键设计，允许从花键轴6001到轴环6010的旋转传递，同时在系统被带入结合状态时，还允许轴环6010沿花键轴6001轴向地滑动。轴环6010的表面6015可能可选择地被强化，或包含带有可能但不限于由树脂材料、淬硬的金属或陶瓷材料制成的摩擦材料的独立板。这就是当摩擦构件被引向轴环6010时，供摩擦构件6002结合的摩擦表面6015。

对立的摩擦板6007有圆形样式的切削出的突出部分6017。这些部分将为在彻底地被旋转的位置中的摩擦构件6002起有壁的凹进处作用。

靠近每个摩擦构件6002基部的是孔6006，其带有间隙配合公差或某个其他形式的旋转轴承，以允许每个摩擦构件围绕它们各自旋转销枢轴转动。

参照图4所描述的扭矩将迫使摩擦构件6002进入到其接触表面6011与轴环6010的摩擦表面6015相互作用的位置。当驱动构件(未图示，但将处于6014中)将轴环6010从空档位置移向对立的摩擦板6007时，摩擦构件6002的接触表面6011开始与摩擦表面6015接触，引发摩擦力，所述摩擦力开始使安装有摩擦构件的摩擦板6007与摩擦轴环6010一起旋转。

当轴环6010沿着花键轴6001向摩擦板6007轴向地继续行进时，附属的摩擦构件6002绕旋转销6006向外旋转。在空档位置和系统彻底地结合的点之间，每个摩擦构件6002将绕它们的旋转销旋转，且基于由驱动机构所完成的行程量及轴环6010的行程量，调整它们在轴环6010摩擦表面6015上的正切结合表面6004。

当系统彻底地结合时，摩擦构件6002在旋转中到达一点，在该点处，它们偏离可能的犬齿或摩擦板的结合。

图7A-7D根据本发明，阐释同步离合器7000的示范的实施方式。应了解，同步离合器7000的元件与对应的同步离合器1000的元件类似地运作。

如图7A-7D所阐释的，滑动外部部件承载装置7020含有摩擦构件有壁的凹进处7017、安装孔7018、旋转销7006及摩擦构件7002(如本文参照图5所描述的)。外部部件承载装置7020以花键形式7021连接到内轴环7010，允许外部部件承载装置7020独立于内轴环7010滑动，但一起旋转。外部部件承载装置7020在最初位置被压缩弹簧7019预载，在该位置，内轴环7010的犬齿7003(隐藏的)将会被覆盖，以便不过早地结合。在摩擦构件7002完成彻底旋转和摩擦已经形成之后，参照图2A-2C所描述的，内轴环7010在外部部件承载装置7020下移动，暴露犬齿7003且允许它们通过犬齿结合孔7033最终与对立摩擦板7007结合。外部部件承载装置7020也提供一附加的摩擦介质7023可能被放置其中的平面，允许轴环组件7010/7020和对立摩擦板7007更完全的耦合。

更明确地说，图7A阐述在未结合位置的内部/外部轴环组件7010/7020。摩擦构件7002在与摩擦板7007的摩擦表面7015结合之前的位置应值得注意。

如图7B所阐释的，组件7010/7020已经轴向地向摩擦板7007前进。摩擦构件7002在它们旋转的中间位置。注意，犬齿仍被覆盖，防止可能的相互作用，且压缩弹簧7019仍在最初位置。

图7C阐释在彻底地旋转之后的摩擦构件。再一次地，注意弹簧位置及犬齿仍被部件承载装置覆盖的事实。

图7D阐释摩擦构件彻底地旋转及轴环7010在部件承载装置7020下被完全横过来。压缩弹簧7019被压缩，且因此犬齿7003和接收器7033之间的连接是完全的。

图8A-8D根据本发明，阐释同步离合器8000的示范的实施方式。如所阐释的，含有犬齿8003及摩擦构件有壁的凹进处8017的部件承载装置8010被以花键形式连接到轴8001。当部件承载装置8010沿花键轴8001轴向地移动时，安装在有壁的凹进处8017内的摩擦构件8002与摩擦表面8015相互作用，如参照图2A-2C所描述的。摩擦表面8015被定位在滑动板8030上，且被以花键形式8021安装到安装毂8032，其中安装毂8032含有犬齿接收器8033。这个键连接允许滑动板8030沿安装毂8032轴向地移动，同时仍传送来自所述板8030的旋转。滑动板8030在最初位置被压缩弹簧8019预载，因此防止犬齿8003及其接收孔8033的过早的结合。在摩擦构件8002已经完成它们的旋转之后，如参照图2所描述的，部件承载装置8010和滑动板8030的持续的连接在内部毂8032之上移动所述板，由此允许犬齿8003及它们的接收孔8033的结合。

更明确地说，图8A阐释摩擦构件8002在与摩擦表面8015结合之前的位置。

图8B阐释在它们旋转的中间位置的摩擦构件8002。注意，犬齿接收器仍被覆盖，且压缩弹簧仍在最初位置。

图8C阐释在彻底旋转之后的摩擦构件8002；滑块板8030仍在其最初位置。

图8D阐释摩擦构件8002彻底地旋转，及滑动板8030在内部毂8032之上完全横过来，及因此连接犬齿8003到接收器8033。

图9根据本发明，阐释“双边的”多摩擦构件同步离合器组件同步离合器9000的示范的实施方式。如所阐释的，同步离合器9000提供多摩擦构件同步离合器，所述同步离合器用单个连接中心毂允许一个轴使两个独立的输出同步(或者，反过来，对两个输入同步一个输出)。

多摩擦构件同步离合器9000能够为一给定输入供应两个独立的输出，这是因为其摩擦连接面可以可选择地沿轴线在相同的部件承载装置内镜像。这允许装有双重地多摩擦构件同步离合器的部件承载装置被在沿轴线任意方向上驱动，以基于同步离合器中心承载装置的(末端)轴向位置而连接一个系统或另一个系统的旋转。

如所阐释的，同步离合器9000至少包括第一部件承载装置9010中的一些，第一部件承载装置具有多个从其径向延伸的摩擦构件9002。具有多个从其径向延伸的摩擦构件9002’的第二部件承载装置9010’，被耦合到第一部件承载装置9010。第一部件承载装置9010和第二部件承载装置9010’被耦合成形成彼此的实质的镜像。

沟槽9014在第一部件承载装置9010和第二部件承载装置9010’之间被提供，以便允许搭在沟槽9014中的可能会带有轴承的驱动叉/臂(未阐释)移动被耦合的第一部件承载装置9010和第二部件承载装置9010’，去结合第一对立摩擦板9007的摩擦表面9015或第二对立摩擦板9007’的摩擦表面9015’。

尽管本发明与上面所概述的示范的实施方式一起已经被描述，明显的，许多备选方案、修改、变更，对本领域技术人员来说，将是明显的。例如，本发明可能可选择地被用来不仅使旋转同步，而且也能使它们停止同步，在运动控制领域的其他方面内引入使用。任何和所有这样的变通及修改应该且是用来在所公开的示范实施方式等效的意义和范围内理解。应了解，所述多摩擦构件同步离合器具有几个重要特征，每个特征有它们自己一系列的变更，取决于旋转的/负载情况及制造者的部件/材料/具体几何形状的选择。

应理解，在这里所使用的术语的措辞是为了描述并不是限制的目的。相应地，上述本发明的示范实施方式的描述，如上所陈述的，是用来阐释的，不是限制的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可做各种各样的变化、修改和/或变通。

Claims (21)

1.一种齿轮同步系统，包含：

部件承载装置，其中，所述部件承载装置包含从所述部件承载装置的外围径向延伸的多个有壁的凹进处，其中，所述部件承载装置包括穿过其形成的中心孔，其中，所述中心孔被形成为接受穿过其的花键轴，且与所述花键轴相互作用，且其中，所述部件承载装置和所述花键轴之间的相互作用恪守所述花键轴的花键设计，允许所述花键轴和所述部件承载装置之间的旋转传递，同时也允许所述部件承载装置在相对于关联的摩擦板的正常位置和结合位置之间、沿所述花键轴轴向地滑动；

多个摩擦构件，其中每个摩擦构件包括接触表面，且其中每个摩擦构件通过旋转销被可绕枢轴旋转地耦合在所述部件承载装置的有壁的凹进处内，且其中每个摩擦构件在正常位置和结合位置之间是可绕枢轴旋转的，使得当所述部件承载装置被驱动向关联的摩擦板时，所述摩擦构件的接触表面的至少一部分最初接触所述摩擦板的表面，且当所述部件承载装置继续被驱动向所述关联的摩擦板时，每个摩擦构件被绕所述摩擦构件的关联的旋转销旋转，使得每个摩擦构件的接触表面的至少一部分继续与所述摩擦板的表面接触；以及

与所述部件承载装置相关的至少一个最终结合部件，其中，所述部件承载装置的所述至少一个最终结合部件在所述部件承载装置处于结合位置时，能够与摩擦板的最终结合部件相互作用，及在所述部件承载装置处于正常位置时，能够从所述摩擦板的所述最终结合部件脱离。

2.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，与所述部件承载装置相关的所述至少一个最终结合部件包含犬齿。

3.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，与所述部件承载装置相关的所述至少一个最终结合部件包含摩擦介质。

4.如权利要求1所述的齿轮同步系统，还包含与所述部件承载装置相关的、用于接受驱动叉的至少一个沟槽，所述驱动叉用于操作所述部件承载装置以沿所述花键轴从所述正常位置到所述结合位置轴向地滑动。

5.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述多个有壁的凹进处包含从所述部件承载装置的外围向内部延伸的开口。

6.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，每个摩擦构件偏置于所述正常位置。

7.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，与每个摩擦构件相关的扭转弹簧使相关的摩擦构件偏置于所述正常位置。

8.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，与每个摩擦构件相关的压缩弹簧使相关的摩擦构件偏置于所述正常位置。

9.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，与每个摩擦构件相关的线性弹簧连杆系统使相关的摩擦构件偏置于所述正常位置。

10.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦板的表面是被强化的。

11.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦板的表面包含独立的板。

12.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包括弯曲的接触表面。

13.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包含杠杆臂，其中，每个杠杆臂包括可旋转地耦合到所述杠杆臂的滚动摩擦辊。

14.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包含杠杆臂，其中，每个杠杆臂包括可旋转地耦合到所述杠杆臂的多个滚动摩擦辊。

15.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包含杠杆臂，其中，每个杠杆臂包括弯曲的接触表面，且其中，每个杠杆臂包括可旋转地耦合到所述杠杆臂的多个滚动摩擦辊。

16.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包含杠杆臂，其中，每个杠杆臂包括可旋转地耦合到所述杠杆臂且从所述杠杆臂延伸的摩擦板。

17.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦构件包含杠杆臂，其中，每个杠杆臂包括可旋转地耦合到所述杠杆臂且从所述杠杆臂延伸的摩擦板，且其中，每个摩擦板包括可旋转地耦合到所述摩擦板的多个滚动摩擦辊。

18.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述摩擦板包括弯曲的摩擦板表面，其中，所述弯曲的摩擦板表面的曲率对应于所述摩擦构件的弯曲的接触表面的曲率。

19.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述齿轮同步系统耦合到具有交通工具传动输出的交通工具传动装置，使得当所述部件承载装置处于所述结合位置时，在所述至少一个最终结合部件和所述摩擦板之间的充分的摩擦结合得以实现，以使所述交通工具传动输出旋转。

20.一种齿轮同步系统，包含：

外部有花键的内轴环，其中，所述内轴环包括穿过其形成的中心孔，其中，所述中心孔被形成为接受穿过其的花键轴，且与所述花键轴相互作用，且其中，所述内轴环和所述花键轴之间的相互作用恪守所述花键轴的花键设计，允许所述花键轴和所述内轴环之间的旋转传递，同时也允许所述内轴环在相对于关联的摩擦板的正常位置和结合位置之间、沿所述花键轴轴向地滑动；

外部部件承载装置，其中，所述外部部件承载装置包含从所述外部部件承载装置的外围径向延伸的多个有壁的凹进处；其中，所述外部部件承载装置包括穿过其形成的中心孔，其中所述中心孔被形成为接受穿过其的所述在外部有花键的内轴环，且与所述有花键的内轴环相互作用，且其中，所述外部部件承载装置和所述有花键的内轴环之间的相互作用恪守所述有花键的内轴环的花键设计，允许所述有花键的内轴环和所述外部部件承载装置之间的旋转传递，同时也允许所述外部部件承载装置在相对于关联的摩擦板的正常位置和结合位置之间、沿所述有花键的内轴环轴向地滑动；

多个摩擦构件，其中，每个摩擦构件包括接触表面，且其中，每个摩擦构件通过旋转销被可绕枢轴旋转地耦合在所述外部部件承载装置的有壁的凹进处内，且其中，每个摩擦构件在正常位置和结合位置之间是可绕枢轴旋转的，使得当所述外部部件承载装置被驱动向关联的摩擦板时，所述摩擦构件的接触表面的至少一部分最初接触所述摩擦板的表面，且当所述外部部件承载装置继续被驱动向该关联的摩擦板时，每个摩擦构件绕所述摩擦构件的关联的旋转销旋转，使得每个摩擦构件的接触表面的至少一部分继续与所述摩擦板的表面接触；以及

与所述内轴环相关的至少一个最终结合部件，其中，所述内轴环的所述至少一个最终结合部件能够在所述内轴环处于结合位置时，与摩擦板的最终结合部件相互作用，且在所述内轴环处于正常位置时，能够从所述摩擦板的最终结合部件脱离。

21.如权利要求1所述的齿轮同步系统，其中，所述内轴环相对于所述外部部件承载装置偏置于正常位置。

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