CN104428549A - 电磁致动的方向感知型滚子离合器 - Google Patents

Abstract

一种滚子离合器包括外座圈、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、被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件、和适于被供能或被去能的电磁动作元件。所述第一接合元件被构造成在所述外座圈施加正向转矩至所述第二接合元件时响应于所述电磁动作元件被供能和所述内座圈施加负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。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

电磁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Brian Schoolcraft命名为“ELECTROMAGNETICALLY-ACTUATEDDIRECTION SENSING ROLLER CLUTCH”的序列号为61/602,255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。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，公开了一种传动装置。所述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、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、和适于被供能或被去能的电磁动作元件。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，响应于所述旋转接收器沿正方向转动并施加正向转矩、或者响应于所述电磁动作元件被供能，转矩在所述旋转接收器和所述变速传动单元之间被传输。

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。当所述旋转接收器被沿正方向旋转时所述第一接合元件可以被移动至接触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。

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。所述致动器可以响应于所述电磁动作元件被供能而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。

在一些实施方式中，所述传动装置可以包括电液控制系统。所述电液控制系统可以被构造成向所述电磁动作元件供能。所述电液控制系统可以包括被构造成检测所述旋转接收器的旋转方向的传感器。所述电磁动作元件可以包括被连接以便与所述内座圈共同旋转的多个电磁铁。所述电液控制系统可以通过滑环而连接到所述电磁动作元件。

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、被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件、和适于被供能或被去能的电磁动作元件。所述第一接合元件可以被构造成在所述外座圈施加正向转矩至所述第一接合元件时响应于所述电磁动作元件被供能和所述内座圈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。

在一些实施方式中，电磁动作元件可以响应于所述内座圈沿正方向转动而被供能。所述电磁动作元件可以响应于所述内座圈沿负方向转动而被去能。

预期的是，所述致动器可以包括叶板。所述叶板可以由铁磁性材料形成，其被与所述电磁动作元件径向对准。

根据本发明的另一方面，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所述变速传动单元输入轴中的另一个共同旋转；离合器接合组件，其被置于所述内座圈和所述外座圈之间；以及构造成适于被供能或被去能的电磁铁。

预期的是，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电磁铁被供能和所述驱动单元输出轴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，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。所述致动器可以响应于传感器检测出所述驱动单元输出轴沿正方向转动而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。所述致动器可以响应于所述电磁铁被供能而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。所述电磁铁可以被连接以便随着所述离合器接合组件的内座圈旋转。

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24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、和电磁动作元件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相对的外表面46。内座圈40的外表面46包括被限定于间隔开的带斜面的突起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。在驱动单元输出轴20施加负向转矩至方向感知型滚子离合器24时，通过偏压各后向滚子58背离与外座圈38和内座圈40的接触，离合器接合组件32被偏压背离接合状态。接合致动器34和电磁动作元件36协作以克服弹簧64的偏压力，使得在驱动单元输出轴20沿正方向转动时离合器接合组件32被接合。

返回参照图2，接合致动器34被形成为包括致动器环68、多个致动元件或指状部70、和一个或多个叶板72。各指状部70从致动器环68朝向离合器接合组件34轴向地延伸。各叶板72例证性地从致动器环68径向向内地延伸并且由铁磁性材料形成。致动器环68支撑着各致动指状部70。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。应被意识到的是，尽管图2的例证性实施方式包括多个叶板72，但在一些实施方式中可以使用单一叶板72。

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，克服弹簧64的偏压力，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。

电磁动作元件36被构造成与电液控制器16协作以便在驱动单元输出轴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沿负方向转动时将其移动到无效位置。电磁动作元件36随着离合器接合组件32的内座圈40并随着旋转接收器21旋转。在该例证性的实施方式中，电磁动作元件36被具体实施为自离合器接合组件32的内座圈40轴向延伸的多个电磁铁74。每个电磁铁74被与接合致动器34的相应的叶板72径向对准。每个电磁铁74被构造成适于被供能，从而在相应的叶板72上施加吸引力，以及适于被去能，从而实质上不在相应的叶板72上施加力。在一些实施方式中，电磁动作元件36可以被具体实施为对应于如上面所论述的单一叶板72的单一电磁铁34。

当电磁动作元件36的电磁铁74被供能时，接合致动器34响应于接合致动器32的叶板72被牵引至与电磁铁74接触而被移动到致动位置，如例如在图5A和5B中所示。当电磁动作元件36的电磁铁74被去能时，接合致动器34通过弹簧64被移动到无效位置，如例如在图5C和5D中所示。电液控制器16可以被构造成为各电磁铁74供能和使各电磁铁74去能。

电液控制系统16例证性地包括传感器76、电源78、和控制器80。传感器76例证性地为构造成确定驱动单元输出轴20的旋转方向的传感器。传感器76可以被具体实施为例如连接到驱动单元输出轴20或连接到旋转接收器21的加速度计。传感器76被通信地连接到控制器80。电源78被连接到控制器80并且提供功率以便为电磁动作元件34的各电磁铁74供能。

控制器80例证性地包括包含指令的存储器82和连接到存储器82以便执行存储在其中的指令的处理器84。存储器82可以被具体实施为或其它方式包括一个或多个记忆装置或数据存储位置，包括：例如，动态随机存取记忆装置(DRAM)、同步动态随机存取记忆装置(SDRAM)、双倍速率同步动态随机存取记忆装置(DDRSDRAM)、掩模只读存储器(ROM)装置、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)装置、闪速记忆装置、和/或其它易失的和/或非易失的记忆装置。处理器84可以被具体实施为能够执行存储在存储器82中的指令的任何类型的处理器。该例证性的处理器84为单核处理器，但在其它实施方式中可以使用具有多核的处理器。

当处理器82执行存储在存储器84中的指令时，控制器80被构造成响应于传感器76指示出驱动单元输出轴20正沿正方向转动而将电源78连接至各电磁铁74、并且响应于传感器76指示出驱动单元输出轴正沿负方向转动而将电源78从各电磁铁74断开。于是，电磁动作元件72的各电磁铁74在驱动单元输出轴20沿正方向转动时被供能、并且在驱动单元输出轴20沿负方向转动时被去能。

现在参照图4，电液控制系统16经由滑环86被电连接至各电磁铁74。滑环86例证性地包括静止臂88和转动平台90。静止臂88包括电连接到电液控制系统16的多个电刷92。转动平台90例证性地被连接以便随着旋转接收器21旋转并且包括电连接到各电磁铁74的多个环94。各电刷92接触各环94以便将电液控制系统16与各电磁铁74电连接。在其它实施方式中，感应传输装置可以被用来将电液控制系统16与各电磁铁74电连接。

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通过该接合致动器34和该电磁动作元件36被移动至与外座圈38和内座圈40接触，如在图5A中所示。该电磁动作元件36被供能并且该接合致动器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。

另外，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，所以该电磁动作元件36被供能并且该接合致动器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。当驱动单元输出轴20沿负方向转动时，电磁动作元件36被供能并且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。于是，在向后驱动模式期间，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。

另外，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，所以电磁动作元件36被去能并且该接合致动器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。

另外，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(即使轻微地)，所以电磁动作元件36被去能并且该接合致动器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 (24)

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、和适于被供能或被去能的电磁动作元件，

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，响应于(i)所述旋转接收器沿正方向转动并施加正向转矩、或者(ii)响应于所述电磁动作元件被供能，转矩在所述旋转接收器和所述变速传动单元之间被传输。

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被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第一接合元件，当所述旋转接收器被沿正方向旋转时所述第一接合元件被移动至接触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。

3.如权利要求2所述的传动装置，其中所述方向感知型滚子离合器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，并且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。

4.如权利要求2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。

5.如权利要求4所述的传动装置，其中所述致动器响应于所述电磁动作元件被供能而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。

6.如权利要求5所述的传动装置，还包括构造成向所述电磁动作元件供能的电液控制系统。

7.如权利要求6所述的传动装置，其中所述电液控制系统包括被构造成检测所述旋转接收器的旋转方向的传感器。

8.如权利要求6所述的传动装置，其中所述电磁动作元件包括被连接以便与所述内座圈共同旋转的多个电磁铁。

9.如权利要求6所述的传动装置，其中所述电液控制系统通过滑环而连接到所述电磁动作元件。

10.一种滚子离合器，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；

被置于所述外座圈和所述内座圈之间的第二接合元件；和

适于被供能或被去能的电磁动作元件，

其中所述第一接合元件被构造成在所述外座圈施加正向转矩至所述第一接合元件时响应于(i)所述电磁动作元件被供能和(ii)所述内座圈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

其中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。

11.如权利要求10所述的滚子离合器，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中的至少一个接触。

12.如权利要求11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。

13.如权利要求12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。

14.如权利要求11所述的滚子离合器，其中电磁动作元件响应于所述内座圈沿正方向转动而被供能，并且响应于所述内座圈沿负方向转动而被去能。

15.如权利要求14所述的滚子离合器，其中所述致动器包括与所述电磁动作元件径向对准的由铁磁性材料形成的叶板。

16.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。

17.如权利要求16所述的传动系，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。

18.如权利要求17所述的传动系，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所述变速传动单元输入轴中的另一个共同旋转；离合器接合组件，其被置于所述内座圈和所述外座圈之间；以及构造成适于被供能或被去能的电磁铁。

19.如权利要求18所述的传动系，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(i)所述电磁铁被供能和(ii)所述驱动单元输出轴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。

20.如权利要求19所述的传动系，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。

21.如权利要求19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，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。

22.如权利要求21所述的传动系，其中所述致动器响应于传感器检测出所述驱动单元输出轴沿正方向转动而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。

23.如权利要求21所述的传动系，其中所述致动器响应于所述电磁铁被供能而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。

24.如权利要求23所述的传动系，其中所述电磁铁被连接以便随着所述离合器接合组件的内座圈旋转。