CN106996429A - 具有电磁螺线管的单向离合器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有电磁螺线管的单向离合器。一种可控的单向离合器包括第一座圈和第二座圈。第一座圈具有设置有齿的周边。第二座圈具有摇臂，摇臂具有相关联的螺线管。摇臂能够在第一位置和第二位置之间枢转。在第一位置处，摇臂与所述齿接合。在第二位置处，摇臂与所述齿分离。螺线管具有衔铁，衔铁被布置为使摇臂从第一位置移动到第二位置以及/或者从第二位置移动到第一位置。

Description

具有电磁螺线管的单向离合器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月19日提交的第62/280,297号美国临时申请的权益，该美国临时申请公开的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及单向离合器，特别是用于机动车辆变速器的单向离合器。

背景技术

单向离合器通常包括结合到第一可旋转部件的内座圈和结合到第二可旋转部件的外座圈。单向离合器在第一可旋转部件和第二可旋转部件沿一个方向相对旋转时接合以在内座圈和外座圈之间传递扭矩，并在第一可旋转部件和第二可旋转部件沿另一个方向相对旋转时分离以自由旋转。一些单向离合器布置可被控制为以多种模式操作。例如，内座圈和外座圈可以被选择性地保持处于分离状态以沿两个相对旋转方向自由旋转，和/或可以被选择性地保持处于接合状态以沿两个相对旋转方向传递扭矩。

发明内容

根据本公开的一种可控的单向离合器包括第一座圈和第二座圈。第一座圈具有设置有齿的周边(periphery)。第二座圈具有摇臂(rocker)，摇臂具有相关联的螺线管。摇臂能够在第一位置和第二位置之间枢转。在第一位置处，摇臂与所述齿接合。在第二位置处，摇臂与所述齿分离。螺线管具有衔铁，衔铁被布置为使摇臂从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。

根据第一实施例，第一座圈是内座圈，第二座圈是与内座圈同心地布置的外座圈。

根据第二实施例，摇臂具有中心部分，中心部分具有穿过所述中心部分的枢转轴线。摇臂还具有从所述中心部分沿着第一方向突出的肘部以及从所述肘部沿着第二方向突出的臂部。所述第二方向不同于所述第一方向。所述衔铁被布置为接触所述臂部或所述肘部。

在第二实施例的一个变型中，弹性构件被布置为向所述肘部施加偏置力，以使所述摇臂偏置至所述第二位置。在这样的变型中，所述衔铁被布置为向所述臂部选择性地施加力，以使所述摇臂从所述第二位置移动到所述第一位置。

在第二实施例的另一个变型中，弹性构件被布置为向所述臂部施加偏置力以使所述摇臂偏置至所述第一位置。在这样的变型中，所述衔铁被布置为向所述肘部选择性地施加力，以使所述摇臂从所述第一位置移动到所述第二位置。

在第二实施例的又一个变型中，所述衔铁机械地连接到所述臂部或所述肘部，以使所述摇臂从所述第一位置移动到所述第二位置，并使所述摇臂从所述第二位置移动到所述第一位置。

在第二实施例的又一个变型中，所述第二座圈包括设置有凹腔的周边，所述摇臂被设置在所述凹腔内并能够在所述凹腔内枢转。在这样的变型中，当在所述第一位置处时，所述臂部从所述凹腔突出，当在所述第二位置处时，所述臂部被保持在所述凹腔内。所述第二座圈可包括表面和通向所述表面的槽，所述槽与所述凹腔连通。在这样的变型中，所述螺线管被设置在所述槽内。

根据本公开的一种可控的单向离合器组件包括第一环形圈和第二环形圈。所述第一环形圈具有中心旋转轴线、第一周边以及围绕所述第一周边布置的至少一个齿。所述第二环形圈与所述第一环形圈同心地布置。所述第二环形圈具有第二周边和凹入于所述第二周边内的凹腔。所述可控的单向离合器组件还包括布置在所述凹腔内的可枢转构件。所述可枢转构件具有穿过所述凹腔的枢转轴线，所述枢转轴线大体上平行于所述中心旋转轴线。所述可枢转构件能够围绕所述枢转轴线在接合位置和分离位置之间枢转。在所述接合位置处，所述可枢转构件与所述齿接合，在所述分离位置处，所述可枢转构件与所述齿分离。所述可控的单向离合器组件还包括具有可移动构件的机电致动器。所述可移动构件被布置为向所述可枢转构件施加力，并使所述可枢转构件从所述接合位置移动到所述分离位置或者从所述分离位置移动到所述接合位置。

根据第一实施例，所述可枢转构件包括从所述枢转轴线沿着第一方向延伸的第一部分和从所述第一部分沿着第二方向延伸的第二部分。在这样的实施例中，所述可移动构件被构造为向所述第一部分和所述第二部分中的一个施加力。

根据第一实施例的变型，所述可控的单向离合器组件还包括弹性构件，所述弹性构件被布置为向所述第一部分和所述第二部分中的另一个施加偏置力。

根据第一实施例的另一变型，所述可移动构件机械地结合到所述第一部分和所述第二部分中的一个。在这样的变型中，所述可移动构件被构造为使所述可枢转构件从所述接合位置移动到所述分离位置，并使所述可枢转构件从所述分离位置移动到所述接合位置。

根据第二实施例，所述第二环形圈具有大致正交于所述旋转轴线延伸的表面。在这样的实施例中，所述第二环形圈包括通向所述表面并与所述凹腔连通的通道。所述机电致动器被设置在所述通道中。

根据第三实施例，所述机电致动器包括螺线管，所述可移动构件包括所述螺线管的衔铁。

根据本公开的实施例提供多个优点。例如，根据本公开的单向离合器利用易于获得的部件，并且可使用比已知的离合器更少的机械加工或成形步骤来制造。因此，相比于已知的离合器，根据本公开的单向离合器可以被更简单且更廉价地制造。另外，相比于已知的单向离合器，根据本公开的实施例可以更节能。

当下文详细描述的优选实施例结合附图时，本公开的上述优点和其他优点及特征将显而易见。

附图说明

图1是单向离合器的示图；

图2是具有单作用螺线管和复位弹簧的单向离合器的详细视图；和

图3是具有双作用螺线管的单向离合器的详细视图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解，公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式实施。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。

在下面的对附图的讨论中，使用了极坐标系。轴向方向沿着离合器的旋转轴线延伸。径向方向正交于轴向方向从离合器的旋转轴线朝向离合器的周边延伸。周向方向在离合器的总平面内正交于径向方向。

现参照图1和图2，示出了根据本公开的单向离合器10。单向离合器10包括外座圈或摇臂盘(rocker plate)12。摇臂盘12大体上呈环形圈状。摇臂盘可保持不旋转，例如通过紧固件固定到固定的构件或壳体。摇臂盘包括凹腔14，每个凹腔14容纳对应的摇臂16。摇臂16是被保持在各自的凹腔14内的可枢转构件。摇臂16被布置为在各自的凹腔14内围绕穿过中心部分17的枢转轴线枢转。每个摇臂16包括与所述枢转轴线间隔开的第一部分或肘部18以及从肘部延伸的第二部分或臂部19。

离合器10还包括具有凸轮盘20的内座圈。凸轮盘20大体上呈环形圈状。凸轮盘20被构造为围绕旋转轴线Z旋转，例如，通过紧固件固定到可旋转的轴。摇臂16的枢转轴线大体上平行于旋转轴线Z。凸轮盘20具有限定齿22的多个凹部。当摇臂16相对于凹腔14枢转时，臂部19从凹腔向内突出并且可卡在齿上。在该实施例中，弹性构件或弹簧24在肘部18上产生偏置力以将摇臂16保持在凹腔内而不突出。在该位置处，摇臂臂部19和齿22之间不接合，因此在摇臂盘12和凸轮盘20之间不传递扭矩。图1示出了处于这样的分离位置的离合器10。

凸轮盘20包括具有衔铁28的螺线管26。螺线管26可以是根据给定应用的需求而选择的任何传统类型的螺线管。响应于电流，螺线管26内的线圈产生磁场。磁场驱动衔铁28以在摇臂臂部19上产生力。响应于该力，摇臂16抵抗弹簧24的力而从凹腔14径向向外枢转，使得摇臂臂部19突出超过摇臂盘12的径向向内的表面。摇臂臂部19可以与齿22接合并沿着一个旋转方向在摇臂盘12和凸轮盘20之间传递扭矩。图2示出了处于这样的接合位置的离合器10。在该接合位置处，当沿着如图2中所示的顺时针方向将扭矩施加在凸轮盘20上时，摇臂16卡在齿22上并且凸轮盘20可旋转。当沿着如图2中所示的逆时针方向将扭矩施加在凸轮盘20上时，摇臂16阻止凸轮盘20旋转。

响应于电流的中断，衔铁28返回到初始位置。随后，弹簧24的偏置力可使摇臂16围绕枢转轴线枢转，以使摇臂臂部19返回到凹腔14并使离合器10返回到分离位置。

有利地，可通过铸铝或粉末冶金将摇臂盘12形成为单个的一体件。可以在初始制造时将凹腔14形成到摇臂盘12中。由此，几乎不需要额外的机加工。

根据一个实施例，螺线管26被保持在从摇臂盘12的外径向表面径向地延伸穿过凹腔14的内径向表面的通孔中。可在形成摇臂盘12之后使用钻头来设置这样的通孔。根据另一个实施例，螺线管26被保持在从摇臂盘12的一个轴向面轴向延伸的槽中。有利地，可在初始制造时将这样的槽形成到摇臂盘12中。

如可以看到的，图2中示出的实施例包括利用弹簧返回到关闭位置的“单作用打开”式螺线管26。

另一个实施例包括利用弹簧返回到打开位置的“单作用关闭”式螺线管。在这样的实施例中，弹簧被布置为朝向打开位置在摇臂上施加偏置力，而螺线管被布置为响应于施加电流而选择性地朝向关闭位置驱动摇臂。例如，这样的实施例可包括被布置为在摇臂臂部上施加偏置力的弹簧和被布置为向摇臂肘部选择性地施加力的螺线管。

图3中示出的进一步的实施例包括双作用螺线管。在这样的实施例中，在螺线管26的衔铁28和摇臂18’之间提供机械连接。因此，当衔铁响应于电流的施加或中断而滑动时，摇臂与衔铁一起移动。在这样的实施例中，无需使用偏置弹簧来使摇臂返回到起始位置。在这样的实施例中，螺线管可被机械地连接到摇臂臂部、摇臂肘部或其它适合的位置。

在又一个实施例中，摇臂盘和摇臂设置在内座圈上，而凸轮盘设置在外座圈上。

其它考虑的实施例可使用具有适合的可移动构件的其它类型的机电致动器。

如可以看出的，根据本公开的实施例提供多个优点。例如，相对于用于单向离合器的液压致动器或其它已知的控制机构，由于螺线管的低能耗，因此根据本公开的单向离合器相对节能。此外，螺线管是常见且廉价的部件，降低了单向离合器的总成本。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。此外，各个实施的实施例的特征可以组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种可控的单向离合器，包括：

第一座圈，具有设置有齿的周边；和

第二座圈，具有摇臂，所述摇臂具有相关联的螺线管，所述摇臂能够在与所述齿接合的第一位置和与所述齿分离的第二位置之间枢转，所述螺线管具有衔铁，所述衔铁被布置为使所述摇臂从所述第一位置移动到所述第二位置或者从所述第二位置移动到所述第一位置。

2.如权利要求1所述的可控的单向离合器，其中，所述第一座圈是内座圈，所述第二座圈是与所述内座圈同心地布置的外座圈。

3.如权利要求1所述的可控的单向离合器，其中，所述摇臂包括中心部分、从所述中心部分沿着第一方向突出的肘部以及从所述肘部沿着第二方向突出的臂部，所述第二方向不同于所述第一方向，所述摇臂被布置为围绕穿过所述中心部分的枢转轴线枢转，所述衔铁被布置为接触所述臂部或所述肘部。

4.如权利要求3所述的可控的单向离合器，还包括弹性构件，所述弹性构件被布置为向所述肘部施加偏置力，以使所述摇臂偏置至所述第二位置，其中，所述衔铁被布置为向所述臂部选择性地施加力，以使所述摇臂从所述第二位置移动到所述第一位置。

5.如权利要求3所述的可控的单向离合器，其中，所述衔铁机械地连接到所述臂部或所述肘部，以使所述摇臂从所述第一位置移动到所述第二位置以及从所述第二位置移动到所述第一位置。

6.如权利要求3所述的可控的单向离合器，其中，所述第二座圈包括设置有凹腔的周边，所述摇臂被设置在所述凹腔内并能够在所述凹腔内枢转，其中，在所述第一位置处所述臂部从所述凹腔突出，在所述第二位置处所述臂部被保持在所述凹腔内。

7.如权利要求6所述的可控的单向离合器，还包括通向所述第二座圈的表面的槽，所述槽与所述凹腔连通，并且所述螺线管被设置在所述槽内。

8.一种可控的单向离合器组件，包括：

第一环形圈，所述第一环形圈具有中心旋转轴线、第一周边以及围绕所述第一周边布置的至少一个齿；

第二环形圈，与所述第一环形圈同心地布置，所述第二环形圈具有第二周边和凹入于所述第二周边内的凹腔；

可枢转构件，布置在所述凹腔内并且具有穿过所述凹腔的枢转轴线，所述枢转轴线大体上平行于所述中心旋转轴线，所述可枢转构件能够围绕所述枢转轴线在接合位置和分离位置之间枢转，其中，在所述接合位置处所述可枢转构件与所述齿接合，在所述分离位置处所述可枢转构件与所述齿分离；

机电致动器，具有可移动构件，所述可移动构件被布置为向所述可枢转构件施加力，并使所述可枢转构件从所述接合位置移动到所述分离位置或从所述分离位置移动到所述接合位置。

9.如权利要求8所述的可控的单向离合器组件，其中，所述可枢转构件包括从所述枢转轴线沿着第一方向延伸的第一部分和从所述第一部分沿着第二方向延伸的第二部分，所述可移动构件被构造为向所述第一部分和所述第二部分中的一个施加力。

10.一种可控的单向离合器，包括：

第一座圈，具有设置有齿的周边；

第二座圈，具有摇臂，所述摇臂具有相关联的螺线管，所述摇臂能够在与所述齿接合的第一位置和与所述齿分离的第二位置之间枢转，所述螺线管具有衔铁，所述衔铁被布置为使所述摇臂从所述第一位置移动到所述第二位置以及从所述第二位置移动到所述第一位置。