CN102003475A - 单向离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单向离合器，该单向离合器在其中内环和外环中的一个在后续阶段组装的子组件状态下运载和运输。保持器具有以预定间隔径向贯通它的囊和相邻囊之间的柱。每个柱的周长设计成使每一个均具有允许减少拖曳的弹簧力的偏压部件施加偏压力，该偏压力足够强以便通过由偏压部件偏压而防止转矩传递部件在子组件状态下脱位。止推轴承的接合突起的周向宽度小于槽的周向宽度。当大于预定值的转矩输入时，保持器移位等于接合突起与槽之间的间隙的距离。

Description

单向离合器

本申请要求日本专利申请No.2009-197093的权益，在此通过引用将其并入。

技术领域

本发明涉及一种单向离合器，其能够适合用于汽车的自动变速器或其他设备中。

背景技术

车辆的自动变速器使用单向离合器，该单向离合器在沿一个方向旋转时传递驱动侧的转矩(torque)，而在沿反方向旋转时则不传递转矩。

图7中示出常规的单向离合器的实例。该单向离合器包括：内环103；与内环103同轴地设置的外环105；沿着圆周方向设置在外环105的内周面上的多个凸轮表面113，各凸轮表面113均包括凹入部109和倾斜面111；介于内环103的外周上的圆筒形表面与前述凸轮表面113之间的转矩传递部件107；将各个转矩传递部件107相应地偏压抵靠凸轮表面113的倾斜面111的偏压(施力)部件117；以及保持转矩传递部件107和偏压部件117的保持器123。

当内环103沿一个方向旋转时，偏压部件117将转矩传递部件107偏压抵靠于相应凸轮表面113的倾斜面111。因此，转矩传递部件107被使得与内环103和外环105成整体以传递转矩。另一方面，当内环103沿反方向旋转时，转矩传递部件107压缩相应的偏压部件117以进入相应凸轮表面113的凹入部109。这允许内环103和外环105的相对旋转，导致内环103的空转并且使得不能够进行转矩传递。图8是显示了上述常规的单向离合器在子组件状态下的相关部分，即，显示了尚未被组装到自动变速器或其他设备上的中间组件的局部放大视图。

日本专利申请特开No.2004-308719公开了一种单向离合器，其中在设置在面向外环的止推轴承的径向外端面上的接合突起与设置在外环上以接合该接合突起的保持槽之间设置了间隙，以防止当过高转矩输入时转矩传递部件超限运行(overrun)而损坏保持器。

发明内容

常规的单向离合器的一个问题在于，在从其中内环和外环经由转矩传递部件彼此啮合的转矩传递状态变换至其中内环和外环未接合的非传递状态的过程中，过剩的拖曳转矩即拖曳作用在转矩传递部件上。为了减少此类拖曳，可使得用作偏压部件的弹簧的弹簧力更小。但是，在被组装到自动变速器或其他设备之前，单向离合器的形式为中间组件或子组件，如图8所示，包括具有设置在其内周面上的带凹部的凸轮109的外环105、经由止推轴承119安装于外环105的内周面上的保持器123、以及通过保持器123保持的偏压部件117和转矩传递部件107。特别地，单向离合器从一个工厂以此类子组件的形式运输并在另一工厂内被组装于构成内环的自动变速器或其他设备的构件。如果具有低弹簧力的弹簧被用作偏压部件117，则存在转矩传递部件107可能在形式为子组件的单向离合器的运输期间脱位的风险。转矩传递部件107的脱位需要重新组装它们或可导致它们开裂。

本发明鉴于上述情形而作出。本发明的一个目的是提供一种单向离合器，该单向离合器使用适合减少拖曳的弹簧作为偏压部件，该弹簧的弹簧力小于这种类型的单向离合器中已通常采用的“不适合减少拖曳的偏压部件”的弹簧力，当处于子组件形式时能够防止转矩传递部件脱位，并且当被组装到车辆上时在拖曳减少的同时提供足够的转矩传递。(在本说明书的上下文中，将在已用于与根据本发明的单向离合器相同的应用中使用的单向离合器中通常使用的偏压部件称为“不适合减少拖曳的偏压部件”。)

为了实现以上目的，根据本发明，提供一种单向离合器，该单向离合器包括：内环；与所述内环同轴地设置的外环；设置在所述内环的外周面和所述外环的内周面中的一个上的多个凹形凸轮状部(concave cam)，每个凸轮均包括凹入部和倾斜面；介于所述内环的外周面和所述外环的内周面中的另一个与所述凹形凸轮状部之间的多个转矩传递部件；多个偏压部件，其分别与所述转矩传递部件成对并且朝所述凹形凸轮状部中的所述倾斜面偏压所述转矩传递部件；相对于径向保持所述内环与所述外环之间的空间(间隔)的止推轴承；以及设置在所述内环与所述外环之间以保持所述转矩传递部件和所述偏压部件的保持器，其中所述转矩传递部件仅当所述内环和所述外环沿一个方向转动时克服所述偏压部件的偏压力在所述凹形凸轮状部中滚动，以在所述内环与所述外环之间传递转矩，所述单向离合器在其中所述内环和外环中的(任)一个、所述转矩传递部件、所述偏压部件、所述止推轴承和所述保持器被组装在一起的子组件状态下运载和运输，并且所述内环和外环中的另一个在后续的阶段组装，保持所述止推轴承的槽设置在所述内环的外周面和所述外环的内周面中的所述(任)一个上，并且与所述槽接合的接合突起设置在所述止推轴承上，所述偏压部件是具有允许减少拖曳的弹簧力的弹簧，所述保持器具有径向贯通它且以预定间隔设置的囊部、以及沿轴向延伸且设置在相邻囊部之间的柱部，所述柱部沿圆周方向的长度是以这样的方式设计的：使所述偏压部件施加足够强以使得通过由所述偏压部件偏压而防止所述转矩传递部件在所述子组件状态下脱位的偏压力，并且所述接合突起沿圆周方向的宽度小于所述槽沿圆周方向的宽度，并且当大于预定值的转矩输入时，所述保持器能够移位等于所述接合突起与所述槽之间间隙的距离。

根据本发明的一方面，在上述根据本发明的单向离合器中，所述囊部包括用于所述止推轴承的第一囊部和用于各所述转矩传递部件的第二囊部，所述柱部包括：构成所述第一囊部的成对的第一柱部以及该第一柱部以外的第二柱部，所述第二柱部中的每一个均沿圆周方向依次设置有用于固定所述转矩传递部件的突出部和用于固定并保持所述偏压部件的突出部，在所述成对的第一柱部中的一个设置有用于固定并保持所述偏压部件的突出部，且在所述成对的第一柱部中的另一个设置有用于固定所述转矩传递部件的突出部，并且，所述成对的转矩传递部件和偏压部件被保持在：设置在所述第一柱部中的所述一个上的用于固定并保持所述偏压部件的突出部与设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定所述传递部件的所述突出部之间、分别设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间、以及设置在所述第一柱部中的所述另一个上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间，并且，所述第二柱部中的每一个上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间的距离是以这样的方式设置的：使所述偏压部件施加足够强以便通过由所述偏压部件偏压而防止所述转矩传递部件在所述子组件状态下脱位的偏压力。

根据本发明，能够提供一种单向离合器，该单向离合器能在子组件状态下可靠地防止转矩传递部件发生脱位，并且在其中它被组装到车辆上的状态下提供拖曳减少的充分转矩传递。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的单向离合器的局部剖切正视图。

图2是根据该实施例的单向离合器在子组件(sub-assembly)状态下的局部剖切总体视图。

图3是显示了图2的相关部分的放大视图。

图4是从图1中通过箭头A指示的方向看去的截面图。

图5是显示了根据本发明的该实施例的单向离合器在转矩输入之后的相关部分的放大视图。

图6是显示了根据本发明的该实施例的单向离合器在一定转矩输入之后的相关部分的放大视图。

图7是常规的单向离合器的部分剖切正视图。

图8是显示了呈子组件形式的常规的单向离合器的相关部分的放大视图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据本发明一个实施例的单向离合器。

将参照附图描述本发明的优选实施例。图1是根据本发明一个实施例的单向离合器的局部剖切正视图。图2是根据该实施例的单向离合器在子组件状态下的局部剖切总体视图。图3是显示了图2的相关部分的放大视图。图4是从图1中通过箭头A指示的方向看去的截面图。图5是显示了根据本发明的该实施例的单向离合器在转矩输入之后的相关部分的放大视图。图6是显示了根据本发明的该实施例的单向离合器在一定转矩输入之后的相关部分的放大视图。图7是常规的单向离合器的部分剖切正视图。图8是显示了呈子组件形式的常规的单向离合器的相关部分的放大视图。

如图1所示，单向离合器1包括具有平滑外周面的圆筒形内环3、与内环3同轴地设置并且可相对于内环3旋转的环形外环5、介于内环3与外环5之间以用作转矩传递部件的多个圆柱形辊子7、以及其他部件。如图1所示，在外环5的内周面上沿圆周方向设置了多个凹形凸轮状部13以及沿轴向延伸且以预定角向间隔设置的多个槽15。每个凹形凸轮状部13由凹入部9和倾斜面11组成。止推轴承19的接合突起19a被配合在每个槽15内。如图1所示，外环5具有设于其外周上的接合齿22。接合齿22与设于图中未示出的变速器元件的内周上的接合槽接合。

由合成树脂制成的保持器23安装于外环5。保持器23将辊子7、可折叠弹簧17和止推轴承19保持在内环3与外环5之间。

单向离合器1具有上述结构作为被组装在自动变速器或其他设备上的成品组件。在组装到自动变速器或其他设备上之前，单向离合器作为如图2和3所示缺少内环3的中间组件或子组件运输，并且在另一工厂中被组装到内环3上以构成如图1所示的成品单向离合器。

近年来，需求这类拖曳尽可能小的单向离合器。虽然根据本实施例的单向离合器1设计成具有减少的拖曳，但它作为对常规的单向离合器的替代具有足够的性能并且能够用于与常规的单向离合器相同的应用(使用对象)中。

在根据该实施例的单向离合器1中，用作转矩传递部件的圆柱形辊子7以及与相应的辊子成对并将辊子7压靠于凹形凸轮状部13中的倾斜面11的可折叠弹簧17或压缩弹簧，被设置在内环3的外周面与凹形凸轮状部13之间。这里使用的可折叠弹簧17是适合减少拖曳的弹簧，其弹簧力小于常规的大批量生产的单向离合器中通常使用的不适合减少拖曳(drag)的弹簧的弹簧力。虽然圆柱形辊子在本实施例中被用作转矩传递部件，但可使用钢珠或其他零件代替辊子。

根据该实施例的单向离合器1具有二十个凹形凸轮状部13、二十个可折叠弹簧17和二十个辊子7。凹形凸轮状部13、可折叠弹簧17和辊子7的数量不限于20，它们可按照应用被匹配地改变。

设有五个槽15，它们以72度的角向间隔设置在外环5的内周面上沿圆周方向与凹形凸轮状部13不同的位置。止推轴承19的接合突起19a与每个槽15接合。内环3与外环5之间在径向上的间距通过止推轴承19保持。

保持器23由如图4所示相对于轴向分别在外环5的不同侧上径向延伸的具有较大直径的第一环形侧部23a和具有较小直径的第二环形侧部23b、以及如图1至3所示连结侧部23a，23b的沿轴向延伸的第一至第五柱29，31，33，35，37组成。因此，沿径向贯通保持器23的囊形成在相邻柱之间。第一柱29、第二柱31、第三柱33、第四柱35和第五柱37沿着保持器23的整个圆周以所述次序重复设置。

如图2和3所示，在该实施例中，辊子7分别被布置在形成在第一柱29与第二柱31之间、第二柱31与第三柱33之间、第三柱33与第四柱35之间以及第四柱35与第五柱37之间的囊23c中。辊子7被相应的对应弹簧17偏压(施力)。止推轴承19被布置在形成在第五柱37与第一柱29之间的囊部23d中并且沿径向贯通囊部23d。

在本实施例中，第一柱29(参见图3的最右部分)具有沿内环3延伸的基部41和沿径向从基部41朝外环5延伸的可折叠弹簧固定部42(卡定部)。弹簧固定部分42具有用于在其面向外环5的径向外端固定可折叠弹簧17的固定件42a(卡定片)。在本实施例中，第二柱31、第三柱33和第四柱35具有相同形状。第二柱31、第三柱33和第四柱35均具有基部41、弹簧固定部42和辊子保持部43，该辊子保持部43面向左侧上的囊23c并且沿径向从内环3侧朝外环5延伸。第五柱37仅具有辊子保持部43。

第一柱29的弹簧固定部42和相邻的第二柱31的辊子保持部43将成对的辊子7和可折叠弹簧17保持在它们之间。类似地，第二柱31的弹簧固定部42和相邻的第三柱33的辊子保持部43将成对的辊子7和可折叠弹簧17保持在它们之间，第三柱33的弹簧固定部42和相邻的第四柱35的辊子保持部43将成对的辊子7和可折叠弹簧17保持在它们之间，并且第四柱35的弹簧固定部42和相邻的第五柱37的辊子保持部43将成对的辊子7和可折叠弹簧17保持在它们之间。因此，每个可折叠弹簧17的一端被弹簧固定部42的固定件42a固定，并且可折叠弹簧17的另一端压紧辊子7，该辊子7的径向内部贯通囊23c。

如图3所示，在本实施例中，第二柱31、第三柱33和第四柱35的辊子保持部43的位置，与不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中的位置相比，分别沿圆周方向从第二柱31、第三柱33、第四柱35的弹簧固定部42移位。因此，本实施例中同一柱的弹簧固定部42与辊子保持部43之间的距离比不适合减少拖曳的常规的大排量生产的单向离合器中通常使用的保持器中的该距离大长度“l”(参见大致在图3的中心示出的第四柱35)。在第二柱31、第三柱33和第四柱35沿圆周方向的长度增加“l”的情况下，沿圆周设置的所有可折叠弹簧17的设定长度变得更短，使得每个可折叠弹簧17施加与由不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中通常使用的弹簧所施加的偏压载荷基本上相等的偏压载荷，从而防止辊子在子组件状态下脱位或掉下。在本实施例中，由于使用了具有较小弹簧力的可折叠弹簧17以减少拖曳，所以如果保持器的结构与不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中通常使用的结构相同则存在辊子7可能在子组件状态下掉下或脱位的风险。鉴于这一点，使同一柱的弹簧固定部42与辊子保持部43之间的距离更长以增加柱沿圆周方向的长度，从而，使每个可折叠弹簧17在其中单向离合器已被组装到保持器23上但尚未被组装到内环3上的子组件状态下的设定长度L，比不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中的弹簧在子组件状态下的设定长度L1(参见图8)，短。在这种设置下，能使可折叠弹簧17施加在辊子7上的偏压载荷更强以防止辊子7在子组件状态下脱位。

虽然能够使用上述装置实现辊子7在子组件状态下的减少拖曳和防止脱位，但在作为单向离合器的功能中仍存在一个问题。鉴于这一点，在该实施例中，间隙S设置在止推轴承19的接合突起19a与外环5的槽15之间。下面将详细描述这一点。

止推轴承19相对于圆周方向的端面从内环3侧朝外环5侧逐渐变细，并且止推轴承19面向外环5的径向外端面具有用于与槽15接合的接合突起19a。

接合突起19a沿圆周方向的宽度小于槽15沿圆周方向的宽度，使得当输入大于预定值的转矩时接合突起19a能够沿圆周方向在槽15内移位。因此，在其中止推轴承19被组装到外环5上的状态下，接合突起19a与槽15之间存在间隙S。

在本实施例中，第二柱31、第三柱33和第四柱35的弹簧固定部42与辊子保持部43之间的距离比不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中通常使用的保持器中的弹簧固定部与辊子保持部之间的距离大长度“l”，并且优选将前述间隙S设计成是前述长度“l”的1到1.5倍。止推轴承19以这样的方式安装于保持器23：仅当大于预定值的转矩输入时接合突起19a才会沿着圆周方向在槽15内移位。

将参照图5和图6描述根据该实施例的单向离合器1在转矩输入后的操作。当内环3相对于外环5沿图5中通过箭头R指示的方向(其指示内环锁定方向)转动时，可折叠弹簧17朝倾斜面11对辊子7施力(偏压辊子7)。这使得辊子7、内环3和外环5成整体，并且通过它们传递转矩。另一方面，箭头F指示其中内环自由转动并且不传递转矩的内环空转方向。当内环3相对于外环5沿箭头F所示的方向转动时，辊子7远离倾斜面11移动，同时压缩可折叠弹簧17，以进入凹入部9。然后，内环3处于自由转动状态，并且不传递转矩。

由于止推轴承19的接合突起19a沿圆周方向的宽度小于槽15沿圆周方向的宽度，所以当大于预定值的转矩从内环3输入到外环5时，止推轴承19的接合突起19a在槽15被沿圆周方向移位，并且整个保持器23在圆周方向上转动等于间隙S的距离。因此，实现图6所示的状态。

如上所述，根据该实施例，当大于预定值的转矩输入时，保持器23适合沿圆周方向滑动等于间隙S的距离。通过此特征，可通过增加弹簧固定部42与辊子保持部43之间的距离而使第二柱31、第三柱33和第四柱35沿圆周方向的长度更大，同时提供足够的距离以便于辊子7的滚动。结果，根据该实施例的单向离合器能够具有与不适合减少拖曳的这类常规的大批量生产的单向离合器的转矩传递承载能力基本上相等的转矩传递承载能力(torque capacity)。

根据该实施例，保持器23在大于预定值的转矩输入后沿圆周方向滑动等于间隙S的距离稳定或减少了可折叠弹簧17的设定长度的变化，同时内环和外环经由辊子7彼此接合。因此，使可折叠弹簧17施加在辊子7上的偏压载荷变得稳定，并且能够保持强接合力。

虽然已描述特定实施例，但本发明并不限于该实施例。在该实施例中，通过与不适合减少拖曳的常规的大批量生产的单向离合器中使用的保持器相比增加同一柱的弹簧固定部与辊子保持部之间的距离，从而使柱沿圆周方向的长度更大，使得沿该单向离合器的圆周设置的所有可折叠弹簧在子组件状态下的设定长度更短。但是，这并不排除使用使仅具有弹簧固定部和辊子保持部中的一者的柱沿着圆周方向的长度增加的情况。在这方面本发明所教导的是增加保持器的柱沿圆周方向的长度，使得偏压部件能够施加能够防止转矩传递在子组件状态下脱位的偏压载荷。使哪些柱沿圆周方向更长可按照应用的条件进行适当改变，只要这种偏压载荷能由偏压部件施加。虽然在上述实施例中凹形凸轮状部设置在外环的内周面上，但外环的内周面可以是平滑的圆筒形表面，并且凹形凸轮状部可设置在内环的外周面上。虽然在上述实施例中使用可折叠弹簧(accordion spring)作为偏压辊子的弹簧，但也可使用其他类型的弹簧。固定弹簧的具体方式、设置在外环或内环上的凹形凸轮状部的数量、辊子、可折叠弹簧和止推轴承的数量和位置可按照应用条件适当进行改变。该单向离合器的整体结构、保持器、内环、外环和其他零件的具体形状并不限于上述实施例的那些，而且它们可按照设计要求适当进行改变。

Claims (2)

1.一种单向离合器，包括：

内环；

与所述内环同轴地设置的外环；

设置在所述内环的外周面和所述外环的内周面中的一个上的多个凹形凸轮状部，每个凸轮均包括凹入部和倾斜面；

介于所述内环的外周面和所述外环的内周面中的另一个与所述凹形凸轮状部之间的多个转矩传递部件；

多个偏压部件，其分别与所述转矩传递部件成对并且朝所述凹形凸轮状部中的所述倾斜面偏压所述转矩传递部件；

保持所述内环与所述外环之间的径向上的空间的止推轴承；以及

设置在所述内环与所述外环之间以保持所述转矩传递部件和所述偏压部件的保持器，其中

所述转矩传递部件仅当所述内环和所述外环沿一个方向转动时克服所述偏压部件的偏压力在所述凹形凸轮状部中滚动，以在所述内环与所述外环之间传递转矩，

所述单向离合器在其中所述内环和外环中的一个、所述转矩传递部件、所述偏压部件、所述止推轴承和所述保持器被组装在一起的子组件状态下运载和运输，并且所述内环和外环中的另一个在后续的阶段组装，

保持所述止推轴承的槽设置在所述内环的外周面和所述外环的内周面中的所述一个上，并且与所述槽接合的接合突起设置在所述止推轴承上，

所述偏压部件是具有允许减少拖曳的弹簧力的弹簧，

所述保持器具有径向贯通它且以预定间隔设置的囊部、以及沿轴向延伸且设置在相邻囊部之间的柱部，

所述柱部沿圆周方向的长度是以这样的方式设计的：使所述偏压部件施加足够强以使得通过由所述偏压部件偏压而防止所述转矩传递部件在所述子组件状态下脱位的偏压力，并且

所述接合突起沿圆周方向的宽度小于所述槽沿圆周方向的宽度，并且当大于预定值的转矩输入时，所述保持器能够移位等于所述接合突起与所述槽之间间隙的距离。

2.根据权利要求2的单向离合器，其中，

所述囊部包括用于所述止推轴承的第一囊部和用于所述转矩传递部件的第二囊部，

所述柱部包括：构成所述第一囊部的成对的第一柱部以及该第一柱部以外的第二柱部，所述第二柱部中的每一个均沿圆周方向依次设置有用于固定所述转矩传递部件的突出部和用于固定并保持所述偏压部件的突出部，

在所述成对的第一柱部中的一个设置有用于固定并保持所述偏压部件的突出部，且在所述成对的第一柱部中的另一个设置有用于固定所述转矩传递部件的突出部，以及，

所述成对的转矩传递部件和偏压部件被保持在：设置在所述第一柱部中的所述一个上的用于固定并保持所述偏压部件的突出部与设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定所述传递部件的所述突出部之间、分别设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间、以及设置在所述第一柱部中的所述另一个上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与设置在相邻的所述第二柱部上的用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间，以及，所述第二柱部中的每一个上的用于固定所述转矩传递部件的所述突出部与用于固定并保持所述偏压部件的所述突出部之间的距离是以这样的方式设定的：使所述偏压部件施加足够强以便通过由所述偏压部件偏压而防止所述转矩传递部件在所述子组件状态下脱位的偏压力。

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