CN102444675A

CN102444675A - 被动机械起动装置

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Publication number: CN102444675A
Application number: CN2011103086763A
Authority: CN
Inventors: A.W.菲利普斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: US20120085617A1; CN102444675B; US8770367B2

Abstract

提供一种装置，该装置包括扭矩传递机构，其可通过向心力进行选择性接合以在可旋转的输入构件和可旋转的输出构件之间传送扭矩。块体被连接用于与所述输出构件一起旋转并且被配置为随着所述输出构件旋转径而向向外运动以便当所述输出构件的速度接近所述输入构件的速度时降低从所述输入构件到所述输出构件的扭矩传递。而且，被连接用于与输出构件一起旋转的块体可产生一力，该力在输出构件比输入构件旋转得更快时引起所述输入构件和所述输出构件之间的扭矩传递。

Description

被动机械起动装置

技术领域

本发明涉及一种可通过向心力进行选择性接合的装置，具体地，涉及用于改进车辆起动的装置。

背景技术

牵引力传递到车辆轮子必须尽可能平滑地实现。例如，起动车辆以在车辆轮子处提供牵引力应当在没有会被车辆乘坐者觉察到的扭矩突然变化的情况下进行。液力耦合器例如变矩器可用来提供这样的一种“软锁定”起动。变矩器相对较大，并且需要液力源进行操作。

限滑差速器允许车辆轮子之间的一定角速度，也被称为滑动，但是锁定在预定滑动。限滑差速器的平滑锁定将使扭矩峰值平滑以改进乘客的舒适性。

传统的向心离合器具有可旋转地附连到输入构件的块体，以使随着发动机转速升高，离合器的扭矩能力也升高。这样的传统的离合器怠速时(当发动机转速较低时)具有较低的扭矩能力。然而，这些离合器当被锁定、进行接合、脱开以及换档时保持高的扭矩能力，其会被车辆乘客觉察到，除非采取另一些措施来控制扭矩峰值。

发明内容

提供一种装置，该装置包括可通过向心力进行选择性接合以在可旋转的输入构件和可旋转的输出构件之间传送扭矩的扭矩传递机构。块体被连接用于与输出构件一起旋转并且被配置为随着输出构件旋转而径向向外运动以便当输出构件的速度接近输入构件的速度时降低从输入构件到输出构件的扭矩传递。而且，被连接用于与输出构件一起旋转的块体可产生一力，该力可在当输出构件比输入构件旋转得更快时引起在输入构件和输出构件之间的扭矩传递以制动输出构件。该装置提供一种类似于液力耦合器的起动感觉，不像简单的向心装置的硬锁定。因为起动装置是被动(passive)装置(即不需要电子或液压控制)，该装置可比变矩器稍微便宜些。它还可更轻且更小。如果用于被动的限滑差速器中，那么起动装置可提供一种比回转泵更快，更始终如一的特性，因为液压源和液压的构建不是必需的。

在一个实施例中，该装置还包括：轴承，该轴承位于第二构件和摇杆之间以使第二力通过轴承被施加到摇杆。

在一个实施例中，该装置还包括：第一大致为环状的构件，该第一大致为环状的构件位于第二构件和轴承之间并且被配置为相对于输出构件轴向滑动；以及第二大致为环状的构件，该第二大致为环状的构件位于轴承和摇杆之间并且被配置为相对于输入构件轴向滑动。

在一个实施例中，该装置还包括：还包括：第三组板，该第三组板被连接用于与输入构件一起旋转；第四组板，该第四组板被连接用于与输出构件一起旋转；以及其中第三组板和第四组板与第一组板和第二组板相比是在活塞的相对侧上以使第二力使活塞滑动以便当第二力大于第一力时将第三组板和第四组板彼此接合。

在一个实施例中，该装置还包括：轴承，该轴承布置在第二构件和活塞之间以使第二力通过轴承施加到活塞。

在一个实施例中，其中活塞具有第一部分和第二部分并且还包括：位于第一部分和第二部分之间的轴承；其中第一构件将第一力施加到第一部分，第二构件将第二力施加到第二部分。

在一个实施例中，其中第一力和第二力的量值的差引起第一组板和第二组板以最大扭矩接合，最大扭矩随着量值的差的增加而增加。

当与附图结合考虑时，从以下用于实施本发明的最佳模式的详细描述，本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点是容易明显的。

附图说明

图1是车辆动力传动系中的车辆起动装置的第一实施例的部分横截面视图的示意图；

图2是车辆动力传动系中的车辆起动装置的第二实施例的部分横截面视图的示意图；以及

图3是车辆动力传动系中的车辆起动装置的第三实施例的部分横截面视图的示意图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记在整个的数个视图中代表相同的部件，图1示出起动装置(launch device)10，其被配置成在扭矩传递机构的可旋转的输入构件12和可旋转的输出构件14之间被动地传递扭矩，所述扭矩传递机构在此称为离合器15，其扭矩能力随着输入构件12的旋转速度和输出构件14的旋转速度之间的差减小而减小。起动装置10示出为结合到车辆动力传动系16中，但是其还可实施在其他应用中。输入构件12连接第一动力传动系部件18，例如发动机，输出构件14连接第二动力传动系部件20，例如变速器输入构件。替代地，第一动力传动系部件18可以是变速器输出构件，第二动力传动系部件20可以是连接在变速器和车辆轮子之间的最终驱动构件。

输入构件12和输出构件14都可围绕旋转轴线21旋转。在图1中输出构件14被定位为相对于输入构件12径向向外。仅一部分输入构件12和一部分输出构件14在示意性的横截面视图中示出；然而，两者都大致为环状。

板22被连接用于与输入构件12一起旋转。板22被称为第一组板，并且与被连接为与输出构件14一起旋转的板24交插。板24被称为第二组板。板22之一是施加板25，其可轴向运动以迫使这些板22，24彼此接触，从而产生跨过离合器15的扭矩能力以及在输入构件12和输出构件14之间的扭矩传递。

第一构件，在此称为第一向心构件26，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴28处与输入构件12一起旋转。第一向心构件26被配置为具有第一块体30。当输入构件12围绕旋转轴线21旋转时，向心力32使块体30径向向外运动以使第一向心构件26从图1所示的位置顺时针枢转。这引起第一向心构件26的臂部分34在轴向方向上抵靠施加构件38施加一力36。在该实施例中，施加构件38被称为摇杆38。虽然在该实施例中使用了摇杆设计，但是可使用通过向心力接合的其他机构，例如球和倾斜装置。摇杆38在枢转点40处被枢转地连接到输入构件12。当臂部分34施加力36到摇杆38的内部部分42时，摇杆38可围绕枢转点40枢转，从而在逆时针方向上运动，力36被传递到第一组板22的施加板25。施加板25是图1中最左侧的板22。如果力36足够大并且没有被以下讨论的反向力抵消，施加板25轴向运动以使板22和板24接合。力36随着输入构件12的旋转速度的增大而增大。虽然仅示出了一个摇杆38和一对向心构件26，44，但是会存在至少一个其他的摇杆38，其具有在输入构件12和输出构件14之间周向隔开的向心构件26，44。在某些实施例中，会存在三个或更多的摇杆38，其具有围绕旋转轴线21隔开的相应向心构件26，44。

当板22和24接合时，扭矩从输入构件12传递到输出构件14，从而使得输出构件14开始旋转。第二构件，在此被称为第二向心构件14，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴45处与输出构件14一起旋转。第二向心构件44被配置为具有第二块体46。当输出构件14围绕旋转轴线21旋转时，向心力48使第二块体46径向向外运动以使第二向心构件44从图1所示的位置逆时针枢转。这引起第二向心构件44的臂部分49在轴向方向上抵靠摇杆38的外部部分52施加第二轴向力50。第二轴向力50使得摇杆38在顺时针方向旋转，并且随着输出构件的旋转速度的增大而增大。

第二轴向力50通过第一大致为环状的构件54、轴承56以及第二大致为环状的构件58施加到摇杆38。第一大致为环状的构件54是轴向环，其压配合以与输出构件14一起旋转并且在输出构件14的径向内表面处的凹槽内可轴向滑动。第一大致为环状的构件54提供臂部分49和轴承56之间的始终如一的接合。第二大致为环状的构件58也是轴向环，其压配合以与输出构件12一起旋转并且在输入构件12的径向外表面处的凹槽内可轴向滑动。第二大致为环状的构件58提供摇杆38的外部部分52和轴承56之间的始终如一的接合。

力36和50在摇杆38上产生相反的旋转力矩。当力36和50相等时，摇杆38将在图1所示的中性位置，第一组板22没有接合第二组板24，并且没有扭矩通过扭矩传递机构15进行传递。装置10可设计为以使当输出构件14的速度等于输入构件12的速度时摇杆38将处于所示的中性位置。或者，向心构件26，44和块体30，46可设计为以使产生的力36，50使得摇杆38稍微顺时针或逆时针枢转以使得当输入构件12和输出构件14的速度同步时扭矩传递机构15具有一定扭矩能力。

如果力36和50不相等，摇杆38从图1所示的中性位置枢转开以使扭矩传递机构15具有扭矩能力。如果第一动力传动系部件18是发动机，那么当力50大于力36时装置10提供发动机制动。所谓的“发动机制动”使用发动机摩擦力以在滑行情况下，例如当沿着陡山向下运行时，限制车辆的速度。这减小或消除了施加制动以保持安全速度的需要。普通的向心离合器不能保证发动机制动，因为，不管输出构件的速度如何，这样的普通的向心离合器仅在如果输入端已经旋转得足够快以克服限制向心块体的任何弹力(即通常比空转速度更快)的情况下才在输入构件和输出构件之间提供扭矩能力。因此，如果车辆在中性位置沿着山向下滑行，为了提供发动机制动，车辆操作人员必须不仅接合驱动装置，而且违反常理地踩下油门以使离合器可“锁上”。在此描述的起动装置10，110，210确保发动机制动的可用性，而不管第一动力传动系部件18，118，218(例如发动机)的初始速度如何。通常，随着力36，50的量值的差增大，离合器15的扭矩能力增大。

图2示出起动装置110的另一实施例，该起动装置被配置为在此处被称为离合器115的扭矩传递机构的可旋转的输入构件112和可旋转的输出构件114之间被动地传递扭矩，而扭矩能力随着输入构件112的转速和输出构件114的转速之间的差的减小而减小。起动装置110被示出为结合到车辆动力传动系116中，但是其还可实施在其他的应用中。输入构件112被连接于第一动力传动系部件118，例如发动机，输出构件114被连接于第二动力传动系部件120，例如变速器输入构件。替代地，第一动力传动系部件118可以是变速器输出构件，第二动力传动系部件120可以是连接在变速器和车辆轮子之间的最终驱动构件。

输入构件112和输出构件114都围绕旋转轴线121旋转。输出构件114被定位为从图2的输入构件112径向向外。仅一部分输入构件112和一部分输出构件114以示意性的横截面视图示出；然而，两者都大致为环状的。

板122被连接用于与输入构件112一起旋转。板122被称为第一组板，并且与被连接用于与输出构件114一起旋转的板124交插。板124被称为第二组板。板122之一是施加板125，其可轴向运动以迫使这些板122，124彼此接触，从而产生跨过离合器115的扭矩能力以及输入构件112和输出构件114之间的扭矩传递。

第一构件，在此称为第一向心构件126，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴128处与输入构件112一起旋转。第一向心构件126被配置为具有第一块体130。当输入构件112围绕旋转轴线121旋转时，向心力132使块体130径向向外运动以使第一向心构件126从图2所示的位置顺时针枢转。这使得第一向心构件126的臂部分134在轴向方向上抵靠施加构件138施加一轴向力136。在该实施例中，施加构件138是两件式的滑动活塞138。两件式的滑动活塞138具有第一部分137，其与施加板125连接用于与输入构件112一起旋转，并且相对于输入构件112轴向可滑动。滑动活塞138还具有第二部分139，其通过轴承156与第一部分137可操作地连接。

第二构件，在此被称为第二向心构件144，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴145处与输出构件114一起旋转。第二向心构件144被配置为具有第二块体146。第三组板包括板180，其被连接用于与输入构件112一起旋转。第四组板包括板182，其被连接用于与输出构件114一起旋转并且与板182交插。板182之一是施加板183，其轴向可运动以迫使板180，182彼此接触，从而产生跨过离合器115的扭矩能力和在输入构件112和输出构件114之间的扭矩传递。虽然仅示出了一对具有块体130，146的向心构件126，144，但是可存在至少一对其他的向心构件126，144，其具有在输入构件112和输出构件114之间被周向隔开的块体130，146。

当臂部分134施加力136到活塞138的第一部分137时，力136被传递到第一组板122的施加板125。如果力136足够大并且没有被如下讨论的反向力抵消，那么力136将使施加板125轴向运动以使板122与板124接合。力136随着输入构件112的旋转速度的增大而增大。

类似地，当输出构件114围绕旋转轴线121旋转时，向心力148使块体146径向向外运动以使第二向心构件144围绕枢轴145从图2所示的位置逆时针枢转。这使得第二向心构件144的臂部分149在轴向方向上抵靠活塞138的第二部分139施加轴向力150。轴向力150在与力136相反的方向上。如果力150大于力136，施加板183将轴向运动以使板182与板180接合。这将引起输出构件114(和第一动力传动系部件118，例如发动机)的制动。力150随着输出构件114的旋转速度的增大而增大。输入构件112和输出构件114以及相对块体130，146的速度差确定当输入构件112的速度等于输出构件114的速度时是否合力(力136和150之间的差)将为零，或者将为在第一部分137上的正的力，以使当输入构件112和输出构件114的速度同步时离合器115具有一定扭矩能力。

图3示出起动装置210的另一实施例，其中起动装置被配置为在扭矩传递机构的可旋转的输入构件212和可旋转的输出构件214之间被动地传递扭矩，其中所述扭矩传递机构在此被称为离合器215，扭矩能力随着输入构件212的旋转速度和输出构件214的旋转速度之间的差的减小而减小。起动装置210被示出为结合到车辆动力传动系216中，但是其还可在其他应用中实施。输入构件212连接于第一动力传动系部件218，例如发动机，输出构件214被连接于第二动力传动系部件220，例如变速器输入构件。替代地，第一动力传动系部件218可以是变速器输出构件，第二动力传动系部件220可以是连接在变速器和车辆轮子之间的最终驱动构件。

输入构件212和输出构件214都围绕旋转轴线221旋转。在图3中，输出构件214被定位为从输入构件212径向向外。仅一部分输入构件212和一部分输出构件214以示意性的横截面视图示出；然而，两者都大致为环状的。

板222被连接用于与输入构件212一起旋转。板222被称为第一组板，并且与被连接用于与输出构件214一起旋转的板224交插。板224被称为第二组板。板222之一是施加板225，其可轴向运动以迫使这些板222，224彼此接触，从而产生跨过离合器215的扭矩能力以及输入构件212和输出构件214之间的扭矩传递。

第一构件，在此称为第一向心构件226，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴228处与输入构件212一起旋转。第一向心构件226被配置为具有第一块体230。当输入构件212围绕旋转轴线221旋转时，向心力232使块体230径向向外运动以使第一向心构件226从图3所示的位置顺时针枢转。这使得第一向心构件226的臂部分234在轴向方向上抵靠施加构件238施加一轴向力236。在该实施例中，施加构件238被称为滑动活塞238。滑动活塞238被连接用于与施加板225和与输入构件212一起旋转，并且相对于输入构件212可轴向滑动。

第二构件，在此被称为第二向心构件244，通过枢转销或其他合适的紧固件枢转地连接用于在枢轴245处与输出构件214一起旋转。第二向心构件244被配置为具有第二块体246。第三组板包括板280，其被连接用于与输入构件212一起旋转。第三组板的板280之一是施加板283，其可轴向运动以迫使板280，283彼此接触，从而产生跨过离合器215的扭矩能力和在输入构件212和输出构件214之间的扭矩传递。第四组板包括282，其被连接用于与输出构件214一起旋转并且与板282交插。虽然仅示出了一对具有块体230，246的向心构件226，244，但是可存在至少一对其他的向心构件226，244，其具有在输入构件212和输出构件214之间被周向隔开的块体230，246。

当臂部分234施加力236到活塞238时，力236被传递到第一组板222的施加板225。如果力236足够大并且没有被如下讨论的反向力抵消，那么力236将使施加板225轴向运动以使板222与板224接合。力236随着输入构件212的旋转速度的增大而增大。

类似地，当输出构件214围绕旋转轴线221旋转时，向心力248使块体246径向向外运动以使第二向心构件244围绕枢轴245从图3所示的位置逆时针枢转。这使得第二向心构件244的臂部分249通过位于臂部分249和活塞238之间的轴承256和滑动的大致为环状的构件254在轴向方向上抵靠活塞238施加轴向力250。大致为环状的构件254是轴向环，其压配合以与输出构件214一起旋转并且在输出构件214的径向向内表面处的凹槽内可轴向滑动。

力250在与力236相反的方向上。如果力250大于力236，活塞238将轴向运动到图3的左侧，从而使得板283轴向运动并接合板282与板280。这将使得输出构件214(和第一动力传动系部件218，例如发动机)制动。力250随着输出构件214的旋转速度的增大而增大。输入构件212和输出构件214以及相对块体230，246的速度差确定当输入构件212的速度等于输出构件214的速度时是否合力(力236和250之间的差)将为零，或者将为到图3右侧的正的轴向力，以使当输入构件212和输出构件214的速度同步时离合器215具有一定扭矩能力。

以上描述的起动装置10，110，210在没有使用电子或液压控制的情况下利用向心力以被动和机械地控制输入构件和输出构件之间的扭矩传递。而且，通过利用在输出构件上的向心构件，当输出构件比输入构件旋转得更快时，自动实现了输出构件的制动。

尽管已经更详细地描述了用于实现本发明的最佳模式，但是熟悉与本发明有关的技术的人员将认识到用于实现本发明的不同的替代设计和实施方式，其落在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种装置，包括：

扭矩传递机构，该扭矩传递机构能够通过向心力进行选择性接合以在可旋转的输入构件和可旋转的输出构件之间传递扭矩；以及

块体，该块体被连接用于与所述输出构件一起旋转并且被配置为随着所述输出构件旋转而径向向外运动，以便当所述输出构件的速度接近所述输入构件的速度时降低从所述输入构件到所述输出构件的扭矩传递。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：

另一块体，该另一块体被连接用于与所述输入构件一起旋转并且被配置为随着所述输入构件的速度的增大而径向向外运动；

第一组板，该第一组板被连接用于与所述输入构件一起旋转；

第二组板，该第二组板被连接用于与所述输出构件一起旋转；以及

施加构件，该施加构件被定位为邻近所述第一组板和所述第二组板并被配置为朝向所述第一组板和所述第二组板运动以使得在所述输入构件和所述输出构件之间传递扭矩。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述施加构件是摇杆，该摇杆在枢轴处被连接到邻近所述第一组板的所述输入构件和所述输出构件中的一个；其中第一力通过所述摇杆施加到所述第一组板并且使得所述摇杆围绕所述枢轴在第一方向上旋转；以及其中第二力通过所述摇杆施加到所述第一组板并且使得所述摇杆围绕所述枢轴在与所述第一方向相反的第二方向上旋转。

4.如权利要求3所述的装置，还包括：

轴承，该轴承位于所述第二构件和所述摇杆之间以使所述第二力通过所述轴承被施加到所述摇杆；

第一大致为环状的构件，该第一大致为环状的构件位于所述第二构件和所述轴承之间并且被配置为相对于所述输出构件轴向滑动；以及

第二大致为环状的构件，该第二大致为环状的构件位于所述轴承和所述摇杆之间并且被配置为相对于所述输入构件轴向滑动。

5.如权利要求2所述的装置，其中所述施加构件为活塞，该活塞被连接用于与所述输入构件和所述输出构件中的一个一起在所述输入构件和所述输出构件之间并且邻近所述第一组板和所述第二组板旋转；其中所述活塞被配置为相对于所述输入构件和所述输出构件中的所述一个可轴向滑动；其中所述第一构件通过所述活塞将所述第一力施加到所述板上并且使得所述活塞在朝向所述第一组板和所述第二组板的第一方向上滑动；以及其中所述第二力被施加到所述活塞并且使得所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上远离所述第一组板和第二组板滑动。

6.如权利要求2所述的装置，还包括：

第三组板，该第三组板被连接用于与所述输入构件一起旋转；

第四组板，该第四组板被连接用于与所述输出构件一起旋转；以及

其中所述第三组板和所述第四组板在所述施加构件的与所述第一组板和所述第二组板的相对的侧上，以使第二力使得所述施加构件将所述第三组板和所述第四组板彼此接合。

7.一种用于控制输入构件和输出构件之间的扭矩传递的装置，包括：

第二组板，该第二组板被连接用于与所述输出构件一起旋转；

第一构件，该第一构件被枢转地连接用于与所述输入构件一起旋转并被配置为具有第一块体以使所述第一构件将第一力施加在所述板上，以便当所述输入构件旋转时随着向心力枢转所述第一构件以使所述第一块体运动而接合所述第一组板和所述第二组板，所述第一力随着所述输入构件的旋转速度的增大而增大；以及

第二构件，该第二构件被枢转地连接用于与所述输出构件一起旋转并被配置为具有第二块体，以使当所述输出构件旋转时随着向心力枢转所述第二臂以使所述第二块体运动，所述第二构件施加第二力，该第二力随着所述输出构件的旋转速度的增大而增大。

8.如权利要求7所述的装置，还包括：

摇杆，该摇杆在枢轴处被连接到邻近所述第一组板的所述输入构件和所述输出构件中的一个；其中所述第一力通过所述摇杆被施加到所述板并且使得所述摇杆围绕所述枢轴在第一方向上旋转；以及

其中所述第二力通过所述摇杆被施加到所述第一组板并且使得所述摇杆围绕所述枢轴在与所述第一方向相反的第二方向上旋转。

9.如权利要求7所述的装置，还包括：

活塞，该活塞被连接用于与所述输入构件和所述输出构件中的一个一起在所述输入构件和所述输出构件之间并且邻近所述第一组板和所述第二组板旋转；

其中所述活塞被配置为相对于所述输入构件和所述输出构件中的所述一个可轴向滑动；其中所述第一构件通过所述活塞将所述第一力施加到所述第一组板上并且使得所述活塞在朝向所述第一组板的第一方向上滑动；以及其中所述第二力被施加到所述活塞并且使得所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上远离所述第一组板滑动。

10.如权利要求7所述的装置，其中所述第一构件被配置为以使当所述输入构件和所述输出构件在以相同的速度旋转时所述第一力大于所述第二力，扭矩由此在所述输入构件和所述输出构件之间传递。