CN104379956B - 机械致动的方向感知型滚子离合器 - Google Patents

Abstract

一种滚子离合器，其包括外座圈、内座圈、被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第一接合元件、和被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件。所述第一接合元件被构造成仅响应于所述内座圈沿正方向转动并施加负向转矩至所述第一接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。所述第二接合元件被构造成在所述外座圈施加负向转矩至所述第二接合元件时响应于所述内座圈施加正向转矩至所述第二接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。

Description

机械致动的方向感知型滚子离合器

对相关的美国专利申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求享有2012年2月23日提交的、由BrianSchoolcraft命名为“MECHANICALLY ACTUATED DIRECTION SENSING ROLLER CLUTCH”的序列号为61/602,252的美国临时申请的优先权，该申请的全部在此通过引用被合并。

技术领域

本发明总体上涉及滚子离合器，并且更特别地，涉及用于在传动装置中使用的方向感知型滚子离合器。

背景技术

传动装置被用来将驱动转矩从驱动单元传递到负载。例如，车辆传动装置将驱动转矩从车辆发动机传递到车辆负载。一些传动装置包括有限组的齿轮，它们可以被选择以便产生具体的传动比。其它的传动装置可以包括比率改变单元(“变速器”)以便提供传动比的大致连续的变化而不是一系列预定的传动比。这些传动装置通常被称作连续可变传动装置(CVT)、无级变速器(IVT)、环面型传动装置等等。

典型的传动装置包括一个或多个离合器。可以在传动装置、以及其它装置中使用的一种类型的离合器被称为滚子离合器。常规的滚子离合器可以被用作单向或超越离合器以便依赖于输入和输出的转矩交互作用而允许输出(例如，输出轴)相对于输入(例如，输入轴)空转。例如，车辆传动装置可以包括对转矩差别敏感的单向离合器，诸如滚子离合器，以便将输入轴连接至输出轴，从而在驱动单元至车辆负载的直接连接不合需要时允许驱动单元和车辆负载之间的传动系的空转。这一常规滚子离合器的一个实例在图6-7D中被示出。类似的装置诸如斜撑离合器和棘轮也可以被用来在输入和输出之间提供单向或超越离合器关系。

发明内容

根据本发明的一个方面，传动装置可以包括旋转接收器、变速传动单元、和方向感知型滚子离合器。所述方向感知型滚子离合器可以包括连接到所述旋转接收器或所述变速传动单元中的一个的内座圈、和连接到所述旋转接收器或所述变速传动单元中的另一个的外座圈。所述方向感知型滚子离合器可以被构造成在所述内座圈和所述外座圈之间传输转矩，使得转矩在所述旋转接收器和所述变速传动单元之间被传输，除非所述旋转接收器既沿负方向转动又施加负向转矩。

在一些实施方式中，所述方向感知型滚子离合器可以包括被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第一接合元件。所述第一接合元件可以被构造成仅响应于所述旋转接收器沿正方向转动并施加负向转矩而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。

所述方向感知型滚子离合器可以包括被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件。所述第二接合元件可以被构造成在所述变速传动单元施加负向转矩时响应于所述旋转接收器施加正向转矩而在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。

所述方向感知型滚子离合器可以包括致动器，其被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈接触。所述致动器可以通过行星齿轮组被连接到抗旋转器。所述致动器可以被连接到行星齿轮组。

在一些实施方式中，所述行星齿轮组可以包括被连接以便与所述旋转接收器共同旋转的支架。所述致动器可以被连接以便与包括于所述行星齿轮组中的齿环共同旋转。所述行星齿轮组可以包括被直接连接到抗旋转器的中心齿轮。

根据本发明的另一方面，滚子离合器可以包括外座圈、内座圈、被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第一接合元件、和被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件。所述第一接合元件可以被构造成仅响应于所述内座圈沿负方向转动并施加负向转矩至所述第一接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。所述第二接合元件可以被构造成在所述外座圈施加负向转矩至所述第二接合元件时响应于所述内座圈施加正向转矩至所述第二接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。

在一些实施方式中，所述滚子离合器可以包括致动器。所述致动器可以被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈中的至少一个接触。

所述第一接合元件可以通过第一弹簧被背离与所述外座圈和所述内座圈中的至少一个的接合而进行偏压。所述第二接合元件可以通过第二弹簧被朝向与所述外座圈和所述内座圈的接合而进行偏压。

预期的是，所述致动器可以被连接到抗旋转器，所述抗旋转器被构造成施加阻抗转矩至所述内座圈。所述致动器可以被连接到行星齿轮组，所述行星齿轮组包括中心齿轮。所述中心齿轮可以被直接连接到所述抗旋转器。

在本发明的又另一方面，教导了用于驱动负载的传动系。所述传动系可以包括具有驱动单元输出轴的驱动单元、和连接到所述驱动单元的传动装置。所述传动装置可以被构造成在所述驱动单元和所述负载之间传递转矩，除非所述驱动单元输出轴沿负方向转动并施加负向转矩至所述传动装置。

在一些实施方式中，所述传动装置可以包括变速传动单元和方向感知型滚子离合器。所述方向感知型滚子离合器可以被连接在所述驱动单元和所述变速传动单元之间。所述方向感知型滚子离合器可以包括：内座圈，其被连接以便与所述驱动单元输出轴或变速传动单元中的一个共同旋转；外座圈，其被连接以便与所述驱动单元输出轴或变速传动单元输入轴中的另一个共同旋转；以及离合器接合组件，其被置于所述内座圈和所述外座圈之间。

所述离合器接合组件可以包括第一接合元件。所述第一接合元件可以被构造成仅响应于所述驱动单元输出轴既沿正方向转动又沿负方向施加转矩而在所述驱动单元输出轴和所述变速传动单元输入轴之间传输转矩。

所述离合器接合组件可以包括第二接合元件。所述第二接合元件可以被构造成在所述变速传动单元输入轴沿负方向施加转矩时响应于所述驱动单元输出轴沿正方向施加转矩而在所述驱动单元输出轴和所述变速传动单元输入轴之间传输转矩。

在一些实施方式中，所述方向感知型滚子离合器可以包括致动器。所述致动器可以被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈接触。所述致动器可以被连接到包括中心齿轮的行星齿轮组。所述中心齿轮可以被直接连接到抗旋转器，所述抗旋转器被构造成沿着与由所述输入轴施加的转矩相反的方向在所述中心齿轮上施加反作用转矩。

预期的是所述行星齿轮组可以包括支撑着多个行星齿轮的支架。所述支架可以被连接以便与所述输入轴共同旋转。所述行星齿轮组可以包括与所述多个行星齿轮中的每个互相啮合并且被连接以便与所述致动器共同旋转的齿环。

附图说明

在此所描述的系统和方法是以举例的方式而不是以限制的方式在附图中被示出。出于图示的简单性和清楚性，在各图中示出的元件不必要按比例绘制。例如，一些元件的尺寸可以出于清楚性而相对于其它元件被放大。此外，在认为合适的地方，附图标记在各图之中被重复以表示相应的或类似的元件。

图1为车辆传动系的至少一个实施方式的图解视图，所述车辆传动系包括驱动单元、传动装置、和电液控制装置；

图2为图1的车辆传动系的传动装置的至少一个实施方式的示意图；

图3为图2的传动装置的方向感知型滚子离合器的至少一个实施方式的轴向正视图；

图4为图3的方向感知型滚子离合器的详细截面视图；

图5A为图3的方向感知型滚子离合器的一个片段的至少一个实施方式的轴向视图，示出了在车辆动力传动系处于操作的向前驱动模式时该方向感知型滚子离合器的布置；

图5B为图5A的方向感知型滚子离合器的该片段的至少一个实施方式的轴向视图，示出了在车辆动力传动系处于操作的向前超越模式时该方向感知型滚子离合器的布置，其中该模式中驱动单元被传动装置沿旋转的正方向超越；

图5C为图5A的方向感知型滚子离合器的该片段的至少一个实施方式的轴向视图，示出了在车辆动力传动系处于操作的向后驱动(或逆转)模式时该方向感知型滚子离合器的布置，其中该模式中驱动单元试图沿旋转的负方向驱动传动装置；并且

图5D为图5A的方向感知型滚子离合器的该片段的至少一个实施方式的轴向视图，示出了在车辆动力传动系处于操作的向后超越模式时该方向感知型滚子离合器的布置，其中该模式中驱动单元被传动装置沿旋转的负方向超越。

具体实施方式

尽管本发明的概念容许各种修改和替代形式，但其具体的示例性实施方式在图中以举例的方式被示出并将在此被详细描述。然而，应理解的是，并不意欲将本发明的概念限制至所公开的特定形式，但相反的是，其目的是覆盖落入如通过所附的权利要求限定的本发明的主旨和范围内的所有的修改、等同方式、和替代方式。

在说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例性实施方式”等的参考，表示的是所描述的实施方式可以包括特定的特征、结构、或特性，但每个实施方式可能并不必然地包括该特定的特征、结构、或特性。此外，这些措辞并不必然是指同一实施方式。此外，在特定的特征、结构、或特性被结合实施方式进行描述时，被认为的是，不论是否明确地说明，结合其它实施方式来实现这些特征、结构、或特性是在本领域技术人员的认知范围内的。

参考图1，在一个实施方式中，车辆8的传动系10包括驱动单元12和构造成驱动车辆负载18的传动装置14。传动系10还包括电液控制系统16。其连接到驱动单元12和传动装置14以便如下面更详细论述的那样协调驱动单元12和传动装置14的操作。另外，在一些实施方式中，传动系10可以包括常见于传动系中但为增加本说明的清楚性而未在图1中示出的其它构件。

驱动单元12被例证性地具体实施为柴油内燃机。然而，在其它实施方式中，驱动单元12可以被具体实施为火花点火式内燃机(即汽油发动机)、发动机-电动机混合组合、或其它的旋转动力源。驱动单元12包括驱动单元输出轴20，其提供旋转动力给传动装置14。作为贯穿本说明书的约定，术语“正方向”指的是在从驱动单元12朝传动装置14看时的顺时针方向，如在图1中由箭头100所示。术语“负方向”指的是在从驱动单元12朝传动装置14看时的逆时针方向，如在图1中由箭头102所示。本约定将在提到速度或转矩的任一者的方向时被使用。

传动装置14是可操作的以便以各种传动比从驱动单元12向车辆负载18传输旋转动力。由传动装置14提供的传动比通过电液控制系统16被控制。例如，电液控制系统16被构造成在操作期间更改传动比使得驱动单元12以根据车辆负载18和车辆8速度的一组优化条件运行。

如在图2中所示，传动装置14例证性地包括旋转接收器21、变速传动单元22、和方向感知型滚子离合器24，该离合器被构造成防止或其它方式抵抗驱动单元12沿负方向驱动变速传动单元22。旋转接收器21可以被具体实施为输入轴、齿轮、联轴器、链轮、或者是能够与驱动单元输出轴20连接以便与其共同旋转的其它装置。照此，旋转接收器21可以在一些实施方式中形成方向感知型滚子离合器24的整体部分，或者可以被具体实施为传动系10的从方向感知型滚子离合器分离但与其连接的构件。变速传动单元22被例证性地具体实施为无级变速的中间轴传动单元。然而，在其它实施方式中，变速传动单元22可以被具体实施为连续变速传动单元或“标准的”传动单元，其被构造成提供有限数目的齿轮传动比。方向感知型滚子离合器24经旋转接收器21将驱动单元12连接至变速传动单元22，使得除了在其中驱动单元输出轴20沿负方向转动并施加负向转矩至方向感知型滚子离合器24的情形以外，转矩通过方向感知型滚子离合器24在驱动单元12和变速传动单元22之间被传递。例如，这种情形可能紧接着在柴油发动机的停机之后出现，此时在发动机气缸中建立起来的压力抵抗正向旋转并产生“逆转”。

如在图2中示意性地示出的，变速传动单元22包括中间轴组件26和变速器28。例证性的变速传动单元22具有变速前向速度模式、变速反向速度模式、和从动中间模式。中间轴组件26通过变速传动输入轴30连接到方向感知型滚子离合器24，该输入轴30在传动装置14的操作期间沿正方向转动以便驱动变速传动单元22。变速器28例证性地被具体实施为具有多个滚子的环面型变速器。然而，在其它实施方式中，变速器28可以被具体实施为摩擦锥型变速器或其它合适的变速传动配置。中间轴组件26和变速器28协作以便提供大致无级的变速传动单元。当使用典型的变速传动单元时，变速传动输入轴30沿负方向的旋转会导致变速器28的反转，这可能损坏滚子、椎体、或变速器28的其它构件。照此，方向感知型滚子离合器24被构造成防止或其它方式限制这种负向旋转，如下面更详细论述的。

如在图2中所示，方向感知型滚子离合器24包括离合器接合组件32、接合致动器34、和致动行星齿轮组36。当离合器接合组件32被接合时，离合器接合组件32在传动装置14的旋转接收器21和变速传动输入轴30之间传输转矩。离合器接合组件32在驱动单元输出轴20施加正向转矩至传动装置24的旋转接收器21时被朝向接合状态偏压，并且在驱动单元输出轴20施加负向转矩时被偏压离开接合状态。然而，如更详细论述的，接合致动器34被构造成在驱动单元输出轴20施加负向转矩但沿正方向转动时将离合器接合组件32移动至接合配置从而使方向感知型滚子离合器24对方向敏感。

如在图2和图3中所示，离合器接合组件32包括外座圈38、内座圈40、和多个滚子组42。外座圈38被连接到变速传动输入轴30以便与其共同旋转。类似地，内座圈40被连接到旋转接收器21以便与其共同旋转。多个滚子组42被置于外座圈38和内座圈40之间。

外座圈38被形成为包括圆柱形的内表面44。内座圈40被形成为包括与外座圈38的圆柱形内表面44相对的大致圆柱形的外表面46。内座圈40的外表面46包括被限定于相应的带斜面的突起49之间的一系列弓形部分48。每个带斜面的突起49包括前向斜面部分50(即，在从驱动单元12朝方向感知型滚子离合器24看时该带斜面的突起49的左侧)和后向斜面部分52(即，在从驱动单元12朝方向感知型滚子离合器24看时该带斜面的突起49的右侧)。外座圈38和内座圈40被定位成使得内座圈40的每个弓形部分48、前向斜面部分50、和后向斜面部分52在外座圈38的内表面44和内座圈40的外表面46之间形成凹穴54。

滚子组42在外座圈38和内座圈40之间被定位在每个凹穴54中，如在图3中所示。每个滚子组42包括前向滚子56和后向滚子58。前向滚子56由偏压元件60(例证性地为弹簧)朝向与外座圈38的内表面44和内座圈40的前向斜面部分50接触的方向进行偏压。每个弹簧60被连接到固定至内座圈40的弹簧支撑部62。每个后向滚子58被弹簧64偏压离开与外座圈38的内表面44和内座圈40的后向斜面部分52的接触。弹簧64被连接到固定至内座圈40的弹簧支撑部66。

返回参照图2，接合致动器34包括致动器环68和自致动器环68轴向延伸的多个致动元件或指状部70。致动器环68支撑着致动指状部70并被连接到致动行星齿轮组36。每个致动指状部70延伸至凹穴54中并且被构造成在致动位置和无效位置之间移动。在图3中所示的致动位置中，每个致动指状部70接触相应的后向滚子58以便将相应的后向滚子58移动至与外座圈38的内表面44和内座圈40的后向斜面部分52接触。相反地，在无效位置中，每个致动指状部70被移动离开与相应的后向滚子58的接触或其它方式被定位以便允许相应的后向滚子58被弹簧64推动离开与外座圈38内表面44和内座圈40的后向斜面部分52的接触。

现在参照图4，致动行星齿轮组36被构造成在驱动单元输出轴20沿正方向转动时将致动器34移动到致动位置、并且在驱动单元输出轴20沿负方向转动时将致动器34移动到无效位置。致动行星齿轮组36包括齿环72、多个行星齿轮74、支撑着行星齿轮74的支架76、中心齿轮78、和抗旋转器(rotational resistor)80。齿环72被连接到该接合致动器34以便与接合致动器34一起旋转。在一些实施方式中，齿环72和接合致动器34可以被构造为整体式齿环-致动器82。行星齿轮74与齿环72和中心齿轮78互相啮合。支架76被连接到旋转接收器21以便与驱动单元输出轴20共同旋转。

中心齿轮78被连接到抗旋转器80，抗旋转器80施加对中心齿轮78的旋转的阻抗转矩。因为齿环72和中心齿轮78均与各行星齿轮74互相啮合，所以齿环72或中心齿轮78中任一者的运动都导致在齿环72或中心齿轮78中另一者处的反作用。由抗旋转器80施加的阻抗转矩导致中心齿轮78相对于齿环72滞后，使得齿环72相对于支架76发生运动。如下面将更详细描述的，齿环72和支架76的相对运动导致各后向滚子58在凹穴54中进入和离开致动位置的运动，从而通过方向感知型滚子离合器24传输转矩。

抗旋转器80例证性地包括多个旋转盘84和多个固定盘86，如在图4中所示。各旋转盘84被连接到中心齿轮78以便与其共同旋转。各固定盘86被连接至传动装置外壳88并且被从各旋转盘84隔开。在该例证性实施方式中，流体填充收容抗旋转器80的腔体。该流体在旋转盘84和固定盘86之间产生拖曳，这在旋转盘84的速度增大时增加了对旋转盘84的旋转的阻力，从而增大了对中心齿轮78的旋转的阻抗转矩。在其它实施方式中，各旋转盘84可以与各固定盘86摩擦干涉以便提供对旋转的扭转阻力。

当驱动单元输出轴20沿正方向旋转时，致动行星齿轮组36将致动器34移动至致动位置，以便借此将后向滚子56移动至与外座圈38和内座圈40接触，如在图5A和5B中所示。在驱动单元输出轴20的正向旋转期间，致动行星齿轮组36的支架76与旋转接收器21和驱动单元输出轴20一起沿正方向旋转，如由箭头20S所表示。支架76的旋转通过各行星齿轮74施加转矩至齿环72和中心齿轮78。然而，如上面所论述的，抗旋转器80施加阻抗转矩至中心齿轮78以便抵抗通过各行星齿轮74施加的来自驱动单元输出轴20的转矩。施加至中心齿轮78的阻抗转矩的结果导致齿环72和中心齿轮78之间的相对运动，使得齿环72相对于支架76和被连接以便与支架76共同旋转的内座圈40运动。齿环72和中心齿轮78之间的运动导致各行星齿轮74沿着如由箭头74S所表示的正方向转动，使得齿环72和致动器34被沿正方向相对于支架76和内座圈40旋转，如在图5A和5B中所示。当致动器34被沿正方向旋转并且克服弹簧64的偏压力时，后向滚子58接触离合器接合组件32的座圈38、40，如在图5A和5B中所示。当内座圈40施加负向转矩至后向滚子58并且外座圈38施加正向转矩至后向滚子58时，滚子58和外座圈38及内座圈40之间的接触导致内座圈40沿正方向的运动通过后向滚子58被传递到外座圈38。一旦内座圈40和外座圈38被接合以便经由滚子58一起运动，中心齿轮78和齿环72也就一起运动，使得驱动单元输出轴20的旋转克服传动装置驱动负载18的反作用转矩以及抗旋转器80的阻抗转矩。

当驱动单元输出轴20沿负方向旋转时，致动行星齿轮组36将致动器34移动至无效位置，使得后向滚子58被移动离开与外座圈38和/或内座圈40的接触，如在图5C和5D中所示。在驱动单元输出轴20的负向旋转期间，支架76与旋转接收器21和驱动单元输出轴20一起沿负方向旋转，如由箭头20S所表示。支架76的旋转通过各行星齿轮74施加转矩至齿环72和中心齿轮78。再次，如上面所论述的，抗旋转器80施加阻抗转矩至中心齿轮78以便抵抗通过各行星齿轮74施加的来自驱动单元输出轴20的转矩。中心齿轮78上的阻抗转矩的结果导致齿环72和中心齿轮78之间的相对运动，使得齿环72相对于支架76和被连接以便与齿环72共同旋转的内座圈40运动。齿环72和中心齿轮78之间的运动导致各行星齿轮74沿着如由箭头74S所表示的负方向转动，使得齿环72和致动器34被沿负方向相对于支架76和内座圈40旋转，如在图5C和5D中所示。当致动器34被沿负方向旋转时，后向滚子58通过弹簧64的偏压力被移动离开与离合器接合组件32的外座圈38和内座圈40的接触，如在图5C和5D中所示。

返回参照图5A，示出了传动系10的向前驱动模式，其中驱动单元12沿正方向驱动传动装置14。离合器接合组件32在向前驱动模式期间被接合，使得来自驱动单元12的动力可以被用来移动车辆负载18。在向前驱动模式中，驱动单元12通过经由驱动单元输出轴20沿正方向施加转矩至旋转接收器21和方向感知型滚子离合器24而驱动传动装置14，如由箭头20T所表示。反作用转矩通过变速传动输入轴30沿负方向被施加到方向感知型滚子离合器24，如由箭头30T所表示。当驱动单元12沿正方向驱动传动装置14时，驱动单元输出轴20沿着如由箭头20S所表示的正方向旋转，并且传动装置输入轴30沿着如由箭头30S所表示的正方向旋转。

离合器接合组件32的每个前向滚子56接触并接合外座圈38和内座圈40，使得离合器接合组件32在向前驱动模式期间被接合。响应于内座圈40(被连接到旋转接收器21和驱动单元输出轴20)和外座圈38(被连接到传动装置输入轴30)之间的转矩交互作用，内座圈40的每个前向斜面部分50朝向外座圈38推动相应的前向滚子56。前向滚子56由此被楔在外座圈38和内座圈40之间。如在图5A中由前向滚子56的阴影所表示的，当前向滚子56被楔在外座圈38和内座圈40之间时，转矩在外座圈38和内座圈40之间通过前向滚子56被传输。

在向前驱动模式期间离合器接合组件32的后向滚子58通过接合致动器34被移动至与外座圈38和内座圈40接触，如在图5A中所示。接合致动器34被移动到致动位置使得后向滚子58响应于驱动单元输出轴20被沿正方向旋转而接触外座圈38和内座圈40。然而，内座圈40和外座圈38的转矩交互作用并不迫使后向滚子58被楔在外座圈38和内座圈40之间。照此，在传动系10处于向前驱动模式时转矩不通过后向滚子58传输。

再次参照图5B，示出了传动系10的向前超越模式，其中驱动单元12被传动装置14沿正方向超越(或超过)。这种情形可能出现在例如车辆8在下山行驶并且车辆8在由重力加速的时候。离合器接合组件32在向前超越模式期间被接合使得驱动单元12可以减慢传动装置14。在向前超越模式中，传动装置14通过经由传动装置输入轴30沿正方向施加转矩至方向感知型滚子离合器24而驱动该驱动单元12，如由箭头30T所表示。反作用转矩通过驱动单元输出轴20沿负方向被施加到旋转接收器21和方向感知型滚子离合器24，如由箭头20T所表示。当传动装置14沿正方向驱动该驱动单元12时，传动装置输入轴30沿着如由箭头30S所表示的正方向旋转，并且驱动单元输出轴20沿着如由箭头20S所表示的正方向旋转。

在发动机向前超越模式期间，离合器接合组件32的各前向滚子56接触外座圈38和内座圈40，如在图5B中所示。然而，内座圈40和外座圈38的转矩交互作用并不迫使各前向滚子56被楔在外座圈38和内座圈40之间。照此，在传动系10处于发动机向前超越模式时转矩不通过各前向滚子56传输。

在发动机向前超越模式期间，离合器接合组件32的各后向滚子58通过该接合致动器34被移动至与外座圈38和内座圈40接触，如在图5B中所示。因为驱动单元输出轴20沿正方向旋转，所以接合致动器34启动各后向滚子58使得各后向滚子58接触外座圈38和内座圈40。各后向滚子58接合座圈38、40，使得离合器接合组件32在发动机向前超越模式中被接合。响应于内座圈40(被连接到旋转接收器21和驱动单元输出轴20)和外座圈38(被连接到传动装置输入轴30)的转矩交互作用，内座圈40的后向斜面部分52朝向外座圈38推动后向滚子58。各后向滚子58结果被楔在外座圈38和内座圈40之间。如在图5B中由后向滚子58的阴影所表示的，当各后向滚子58被楔在外座圈38和内座圈40之间时，转矩在外座圈38和内座圈40之间通过各后向滚子58而被传输。

再次参照图5C，示出了可能被传动系10所经历的向后驱动或“逆转”模式。这一组条件可能例如紧接着在柴油发动机驱动单元12被停机之后被施加到方向感知型滚子离合器24。在被停机时，在柴油发动机中建立起的压力可能在发动机中克服摩擦力并且导致驱动单元输出轴20的负向旋转。在向后驱动模式中，驱动单元12试图通过沿着负方向旋转该驱动单元输出轴20而沿负方向驱动传动装置14，如由箭头20S所表示。驱动单元输出轴20沿负方向的旋转沿着负方向施加转矩到旋转接收器21并且到方向感知型滚子离合器24，如由箭头20T所表示。然而，在向后驱动模式期间方向感知型滚子离合器24的离合器接合组件32被脱离接合，使得驱动单元输出轴20相对于变速传动单元22空转。在向后驱动模式期间防止驱动单元12沿负方向驱动传动装置14可以避免对变速传动单元22的损伤。

在向后驱动模式期间，离合器接合组件32的各前向滚子56接触外座圈38和内座圈40，如在图5C中所示。然而，在传动系10处于向后驱动模式时，内座圈40和外座圈38的转矩交互作用并不迫使前向滚子56被楔在外座圈38和内座圈40之间，并且转矩不通过前向滚子56传输。

在向后驱动模式期间，离合器接合组件32的后向滚子58通过弹簧64被移动离开与外座圈38和/或内座圈40的接触，如在图5C中所示。因为驱动单元输出轴20被沿负方向旋转，所以接合致动器34被移动到无效位置，使得后向滚子58自由地移动离开与外座圈38和/或内座圈40的接触。由于后向滚子58离开与外座圈38和内座圈40的接触，因而后向滚子58并不在外座圈38和/或内座圈40之间传输转矩。

再次参照图5D，示出了传动系10的向后超越模式。在向后超越模式中，驱动单元12被传动装置14沿负方向超越(或超过)。这种情形可能在例如车辆8被满载且被停在斜坡上并且被重力向后滚动下斜坡的时候出现。离合器接合组件32在向后超越模式期间被接合使得驱动单元12可以减慢传动装置14。在向后超越模式中，传动装置14通过经由传动装置输入轴30沿负方向施加转矩至方向感知型滚子离合器24而驱动该驱动单元12，如由箭头30T所示。反作用转矩通过驱动单元输出轴20沿正方向被施加到方向感知型滚子离合器24，如由箭头20T所示。当传动装置14沿负方向驱动该驱动单元12时，传动装置输入轴30沿着如由箭头30S所表示的负方向旋转，并且驱动单元输出轴20沿着如由箭头20S所表示的负方向旋转。

在向后超越模式期间，离合器接合组件32的前向滚子56接触并接合外座圈38和内座圈40，使得离合器接合组件32被接合。响应于内座圈40和外座圈38的转矩交互作用，内座圈40的前向斜面部分50朝向外座圈38推动前向滚子56，使得前向滚子56被楔在外座圈38和内座圈40之间。如在图5D中由前向滚子56的阴影所表示的，当前向滚子56被楔在外座圈38和内座圈40之间时，转矩在外座圈38和内座圈40之间通过前向滚子56被传输。

在向后驱动模式期间，离合器接合组件32的后向滚子58通过弹簧64被移动离开与外座圈38和/或内座圈40的接触，如在图5D中所示。因为驱动单元输出轴20被沿负方向旋转，所以接合致动器34被移动到无效位置，使得后向滚子58离开与外座圈38和/或内座圈40的接触。由于后向滚子58离开与外座圈38和/或内座圈40的接触，因而后向滚子58并不在外座圈38之间传输转矩。

应理解的是，本发明的方向感知型滚子离合器24可以被用于其中期望主动轴相对于从动轴的单模空转的其它应用中。特别地，方向感知型滚子离合器24可以被并入其中期望以下操作的应用中：(i)在主动轴转动并沿一个方向施加转矩时将主动轴从从动轴断开，和(ii)在所有其它模式的操作中连接主动轴和从动轴。另外，应被意识到的是，本实例的方向感知型滚子离合器24可以被反向以便提供转矩传递，除非输入沿正方向旋转并施加正向转矩。

尽管本发明已在附图和前述的说明中被详细地示出和描述，但这种图示和说明应被视作是在特征方面的示范性的而不是限制性的，应理解的是，仅例证性的实施方式被示出和描述，并且在本发明的主旨范围内的所有改变和修改都期望被保护。

Claims (18)

1.一种传动装置，其包括：

旋转接收器；

变速传动单元；和

方向感知型滚子离合器，其包括连接到所述旋转接收器或所述变速传动单元中的一个的内座圈、连接到所述旋转接收器或所述变速传动单元中的另一个的外座圈、被置于所述外座圈和所述内座圈之间的且第一接合元件、和被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件，所述第一接合元件被构造成仅响应于所述旋转接收器沿正方向转动并施加负向转矩而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩，所述第二接合元件被构造成在所述变速传动单元施加负向转矩时响应于所述旋转接收器施加正向转矩而在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩，其中所述方向感知型滚子离合器被构造成在所述内座圈和所述外座圈之间传输转矩，使得转矩在所述旋转接收器和所述变速传动单元之间被传输，除非所述旋转接收器沿负方向转动并且施加负向转矩。

2.如权利要求1所述的传动装置，其中所述方向感知型滚子离合器包括致动器，所述致动器被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈接触。

3.如权利要求2所述的传动装置，其中所述致动器通过行星齿轮组被连接到抗旋转器。

4.如权利要求3所述的传动装置，其中所述致动器被连接到行星齿轮组。

5.如权利要求4所述的传动装置，其中所述行星齿轮组包括被连接以便与所述旋转接收器共同旋转的支架。

6.如权利要求4所述的传动装置，其中所述致动器被连接以便与包括于所述行星齿轮组中的齿环共同旋转。

7.如权利要求4所述的传动装置，其中所述行星齿轮组包括被直接连接到抗旋转器的中心齿轮。

8.一种滚子离合器，其包括：

外座圈；

内座圈；

被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第一接合元件；和

被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件，

其中所述第一接合元件被构造成仅响应于所述内座圈沿正方向转动并施加负向转矩至所述第一接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩，并且所述第二接合元件被构造成在所述外座圈施加负向转矩至所述第二接合元件时响应于所述内座圈施加正向转矩至所述第二接合元件而接合所述外座圈和所述内座圈，以便在所述外座圈和所述内座圈之间传输转矩。

9.如权利要求8所述的滚子离合器，还包括致动器，其被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈中的至少一个接触。

10.如权利要求9所述的滚子离合器，其中所述第一接合元件通过第一弹簧被背离与所述外座圈和所述内座圈中的至少一个的接合而进行偏压。

11.如权利要求10所述的滚子离合器，其中所述第二接合元件通过第二弹簧被朝向与所述外座圈和所述内座圈的接合而进行偏压。

12.如权利要求9所述的滚子离合器，其中所述致动器被连接到抗旋转器，所述抗旋转器被构造成施加阻抗转矩至所述内座圈。

13.如权利要求12所述的滚子离合器，其中所述致动器被连接到行星齿轮组，所述行星齿轮组包括中心齿轮，所述中心齿轮被直接连接到所述抗旋转器。

14.用于驱动负载的传动系，所述传动系包括：

具有驱动单元输出轴的驱动单元；和

连接到所述驱动单元的传动装置，其中所述传动装置被构造成在所述驱动单元和所述负载之间传递转矩，除非所述驱动单元输出轴沿负方向转动并施加负向转矩至所述传动装置，其中所述传动装置包括变速传动单元和方向感知型滚子离合器，所述方向感知型滚子离合器被连接在所述驱动单元和所述变速传动单元之间，其中所述方向感知型滚子离合器包括：内座圈，其被连接以便与所述驱动单元输出轴或变速传动单元输入轴中的一个共同旋转；外座圈，其被连接以便与所述驱动单元输出轴或变速传动单元输入轴中的另一个共同旋转；以及离合器接合组件，其被置于所述内座圈和所述外座圈之间，其中所述离合器接合组件包括第一接合元件，其被构造成仅响应于所述驱动单元输出轴沿正方向转动并且沿负方向施加转矩而在所述驱动单元输出轴和变速传动单元输入轴之间传输转矩，其中所述离合器接合组件包括第二接合元件，其被构造成在所述变速传动单元输入轴沿负方向施加转矩时响应于所述驱动单元输出轴沿正方向施加转矩而在所述驱动单元输出轴和所述变速传动单元输入轴之间传输转矩。

15.如权利要求14所述的传动系，其中所述方向感知型滚子离合器还包括致动器，所述致动器被构造成将所述第一接合元件移动至与所述外座圈和所述内座圈接触。

16.如权利要求15所述的传动系，其中所述致动器被连接到包括中心齿轮的行星齿轮组，所述中心齿轮被直接连接到抗旋转器，所述抗旋转器被构造成沿着与由所述输入轴施加的转矩相反的方向在所述中心齿轮上施加反作用转矩。

17.如权利要求16所述的传动系，其中所述行星齿轮组包括支撑着多个行星齿轮的支架，所述支架被连接以便与所述输入轴共同旋转。

18.如权利要求17所述的传动系，其中所述行星齿轮组包括与所述多个行星齿轮中的每个互相啮合并且被连接以便与所述致动器共同旋转的齿环。