CN107438721A - 具有滑动凸轮轮廓的多模式离合器系统 - Google Patents

Abstract

多模式离合器系统(10)可以包括与致动器(82)操作性地相关联的凸轮滑块(66)。第一凸轮轮廓(70)和第二凸轮轮廓都可以与凸轮滑块(66)操作性地相关联。第一棘爪(26)可以与第一凸轮轮廓(70)操作性地相关联，并且第二棘爪可以与第二凸轮轮廓(74)操作性地相关联，其中第一凸轮轮廓(70)选择性地作用在第一棘爪(26)上，第二凸轮轮廓(74)选择性地作用在第二棘爪(30)上，并且多模式离合器系统(10)配置成允许根据不同的致动器(82)位置在第一和第二棘爪(26，30)与内座圈(14)之间进行多种操作模式。

Description

具有滑动凸轮轮廓的多模式离合器系统

相关申请的交叉引用

本申请是国际专利申请，根据35U.S.C.§119(e)要求2015年4月14日提交的美国临时专利申请No.62/147,442的优先权。

技术领域

本公开总体上涉及离合器，并且更具体地涉及多模式离合器组件。

背景技术

机动车辆通常包括内燃机，其包含旋转曲轴，所述旋转曲轴配置成通过驱动轴传递来自发动机的原动力以转动车轮。变速器介于发动机与驱动轴部件之间，以选择性地控制曲轴与驱动轴之间的转矩和转速比。在手动操作的变速器中，相应的手动操作的离合器可以介于发动机与变速器之间，以选择性地使曲轴与驱动轴接合和脱离，以便于在可用变速齿轮比之间进行手动换档。

另一方面，如果变速器是自动的，则变速器通常将包括内部的多个自动致动离合器单元，其适于在不同的可用齿轮比之间动态地换档，而无需驾驶员干预。多个这种离合器单元(也称为离合器模块)包含在这种变速器内以便于自动的齿轮比变化。

此外，变速器可以包含多组齿轮，并且各个齿轮在结构上可以由太阳齿轮、中间齿轮(例如由托架支撑的行星齿轮或小齿轮)和外齿圈组成。特定变速离合器可以与变速器内的可选齿轮的特定组相关联，以便于所需的比例变化。

例如，自动变速器的与第一(低)和倒档齿轮比相关联的一个离合器模块可以通常位于变速器的前部并且紧邻发动机曲轴。该离合器模块可以包括驱动构件和可围绕驱动构件周向设置的从动构件。驱动构件和从动构件可以配置为以多种模式操作，并且在一个非限制性示例中，驱动构件可以仅在一个方向上可驱动地旋转，然而，其他模式也是可能的。可替代地或者另外，驱动构件可以在多个方向上可驱动地旋转。此外，驱动构件可以经由接合机构(例如辊、楔块、棘爪或其他已知的接合机构)选择性地锁定于从动构件。此外，驱动构件的旋转可以有效地将旋转运动从发动机直接传递到传动系统。

在一些变速器系统中，从动构件可以固定于自动变速器的相关行星构件的内壳或壳体。在这种情况下，在第一配置模式中，驱动构件可能需要适于在一个旋转方向上驱动，而在称为超越的状态下在相反的方向上靠惯性滑行。本领域技术人员将理解，在某些操作状态下，例如当车辆正在下坡或滑行时，超越可能是特别需要的。在这种情况下，从动构件可能偶尔具有比驱动构件旋转更快的趋势。允许驱动构件超越从动构件可以提供防止对发动机和/或变速器部件造成损坏的保护。

在第二非限制模式中，例如当车辆可能处于倒档时，接合机构可以适于在驱动构件的两个旋转方向上主动地接合，从而不允许任何方向上的超越状态。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种多模式离合器系统。该多模式离合器系统可以包括与致动器操作性地相关联的凸轮滑块。第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓都可以与凸轮滑块操作性地相关联。第一棘爪可以与第一凸轮轮廓操作性地相关联，并且第二棘爪可以与第二凸轮轮廓操作性地相关联，其中第一凸轮轮廓选择性地作用在第一棘爪上，第二凸轮轮廓选择性地作用在第二棘爪上，并且多模式离合器系统配置成允许根据不同的致动器位置在第一棘爪和第二棘爪与内座圈之间进行多种操作模式。

根据本公开的另一方面，提供了一种多模式离合器系统。该多模式离合器系统可以包括与致动器操作性地相关联的凸轮滑块。内滑块可以与凸轮滑块操作性地相关联。内滑块与凸轮滑块之间可以设置有防止弹簧。第一凸轮轮廓可以设置在凸轮滑块和内滑块中的一个上。第二凸轮轮廓可以设置在凸轮滑块和内滑块中的另一个上。第一棘爪可以与第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓中的一个操作性地相关联。第二棘爪可以与第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓中的另一个操作性地相关联，其中第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓中的一个选择性地作用在第一棘爪上，第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓中的另一个选择性地作用在第二棘爪上，并且多模式离合器系统配置成允许根据不同的致动器位置在第一棘爪和第二棘爪与内座圈之间进行多种操作模式。

根据本公开的又一方面，提供了一种操作多模式离合器系统的方法。该方法可能需要操作多模式离合器系统的致动器、凸轮滑块、第一棘爪和第二棘爪的步骤。另一步骤可以是经由致动器将凸轮滑块选择性地定位在第一位置，使得第一棘爪和第二棘爪处于与多模式离合器系统的内座圈锁定的位置。再一步骤可以是经由致动器将凸轮滑块选择性地定位在第二位置，使得第一棘爪相对于内座圈处于打开位置，并且第二棘爪处于与内座圈锁定的位置。又一步骤可以是经由致动器将凸轮滑块选择性地定位在第三位置，使得第一棘爪和第二棘爪相对于内座圈处于打开位置。

当结合附图阅读以下详细描述时，将更好地理解这些和其他的方面和特征。

附图说明

为了进一步理解所公开的概念和实施例，可以参考下面结合附图阅读的详细描述，其中相似的元件编号相似，并且其中：

图1是根据本公开构造的离合器组件的侧视图；

图2是根据本公开构造的图1中的离合器组件的另一侧视图；

图3是根据本公开构造的图1中的离合器组件的俯视图；

图4是根据本公开构造的图1中的离合器组件的前视图；

图5是根据本公开构造的图1中的离合器组件的侧视图；

图6是根据本公开构造的图1中的离合器组件的侧视图，以与图1所示不同的模式示出；

图7是根据本公开构造的图1中的离合器组件的侧视图，以与图1或图6所示不同的模式示出；

图8是根据本公开构造的图1中的离合器组件的俯视图，示出了处于第一位置的凸轮滑块；

图9是根据本公开构造的图1中的离合器组件的俯视图，示出了处于与图8所示不同的位置的凸轮滑块；

图10是根据本公开构造的图1中的离合器组件的俯视图，示出了处于与图8和图9所示不同的位置的凸轮滑块；以及

图11是示出根据本公开的实施例可以实施的示例性步骤序列的流程图。

应当注意，附图仅示出了典型的实施例，因此不应将其视为对本公开或权利要求的范围的限制。相反，本公开的概念可以在其他等同有效的实施例内应用。此外，附图不一定按比例绘制，重点通常放在说明某些实施例的原理。

具体实施方式

现在转向附图，并且具体参考图1-4，根据本公开构造的离合器系统总体上由附图标记10表示。现在转向附图，并且具体参考图1-4，根据本公开配置的离合器系统总体上由附图标记10表示。内座圈14可以包括一系列凹口22。第一棘爪26和第二棘爪30可以分别围绕第一棘爪枢转点34和第二棘爪枢转点38旋转。壳体40也可以设置在棘爪26、30周围。第一棘爪枢转点34和第二棘爪枢转点38可以包括销、棘爪构件或壳体构件，其有助于棘爪26、30围绕棘爪枢转点34、38旋转。

棘爪26、30可以在打开位置与锁定位置之间旋转。打开位置可以允许内座圈14在特定方向上旋转，而锁定位置由于棘爪26、30中的一个与凹口22之间的干涉而可以不允许内座圈14在特定方向上旋转。此外，第一棘爪弹簧42可以朝向锁定位置偏压第一棘爪26，并且第二棘爪弹簧46可以朝向锁定位置偏压第二棘爪30。

更具体地，第一棘爪26可以包括第一跟部50和第一趾部54，并且第二棘爪30可以包括第二跟部58和第二趾部62。每个跟部50、58可以在操作期间由离合器系统10的部件移动，并且每个趾部54、62可以由每个相应的棘爪弹簧42、46朝向锁定位置偏压。此外，在棘爪26、30的锁定位置，每个趾部54、62可以凹口22干涉，从而防止内座圈14沿一个方向旋转。

除了上述元件之外，所公开的离合器系统10还可以包括凸轮滑块66。凸轮滑块66可以沿轴线滑动，并且在这样做时，使第一凸轮轮廓70和第二凸轮轮廓74滑动。在一实施例中，凸轮滑块66可以沿着与旋转点18的旋转轴线平行的轴线滑动。凸轮滑块面78可以相对于第一和第二凸轮轮廓70、74存在于凸轮滑块66的相对侧上。可以包括电枢86的致动器82可以经由凸轮滑块面78作用并撞击凸轮滑块66，使凸轮滑块66移动。致动器82可以是螺线管或者另一种常见的致动装置。凸轮弹簧90可以朝向致动器82偏压凸轮滑块66。

凸轮滑块66也可以设置在内滑块94和防止弹簧98的周围。内滑块94可以包括第一凸轮轮廓70，而凸轮滑块66可以包括第二凸轮轮廓70。防止弹簧98可以偏压内滑块94远离凸轮滑块面78。这些组件将在下面进一步讨论。

在操作中，凸轮滑块66以及相关联的第一凸轮轮廓70和第二凸轮轮廓74的滑动运动可以作用在跟部50、58上并使棘爪26、30旋转。凸轮轮廓70、74可以成形为使得它们的滑动连同凸轮滑块66的滑动可以使棘爪26、30旋转。此外，当凸轮滑块66位于特定位置时，凸轮轮廓70、74可以各自使相应的棘爪26、30旋转。

可替代地，一个凸轮轮廓70可以在特定的凸轮滑块66位置使棘爪26旋转，而另一个凸轮轮廓74可以在另一个凸轮滑块66位置使棘爪30旋转。这可以通过凸轮滑块66上的各个凸轮轮廓70、74位置或取向来实现。凸轮滑块66可以根据致动器82的致动而移动，并且致动器82可使凸轮滑块66移动到各个位置。以这种方式，致动器82的位置可以影响棘爪26、30的旋转。如将描述的那样，将棘爪26、30的各种排列旋转到打开位置和锁定位置使得离合器系统10能够以多种模式操作。

在一实施例中，三个凸轮滑块66位置是可能的。在所示实施例中，由于凸轮轮廓70、74，三个不同的凸轮滑块66和致动器82位置允许三种不同的棘爪26、30旋转组合。每个凸轮滑块66和致动器82位置可以对应于不同的操作模式。此外，尽管以三种操作模式示出，但是多于或少于三种模式，对应于多于或少于三个凸轮滑块66和致动器82位置当然也是可能的，并且这些实施例落在本公开的范围内。

现在转向图5，示出了第一操作模式。在这种模式中，两个棘爪26、30都处于锁定位置，并且每个棘爪26、30允许内座圈14沿一个方向旋转，而防止内座圈14沿另一个方向旋转。在这种操作模式中，内座圈14不允许沿任一方向旋转。这种模式可以通过使凸轮滑块66和致动器82处于第一位置来实现并与之相关联。

图6中示出了第二操作模式。在这种模式中，第一棘爪26处于打开位置，并且第二棘爪30处于锁定位置。因此，在这种操作模式中，允许内座圈14沿一个方向旋转而不能沿第二方向旋转。这种模式可以通过使凸轮滑块66和致动器82处于第二位置来实现并与之相关联。

转向图7，示出了第三操作模式。在这种模式中，第一棘爪26处于打开位置，并且第二棘爪30也处于打开位置。因此，在这种操作模式中，内座圈14允许沿两个方向旋转。这种模式可以通过凸轮滑块66和致动器82处于第三位置来实现并与之相关联。尽管以这三个位置示出，但是包括其他的位置和模式的其他实施例当然是可能的。

此外，所公开的离合器系统10可以包括一个或多个力防止系统102。转向图8，这种力防止系统102可以包括内滑块94和防止弹簧98。可以通过与内座圈14同轴旋转的轴(未示出)将转矩施加在内座圈14上。如果棘爪26处于锁定位置，并且转矩被施加到抵靠棘爪26的内座圈14上，则棘爪26与内座圈14之间可能存在力。该力可能超过致动器82或其他设计元件的能力。在这种情况下，棘爪26可能被栓锁在锁定位置，因为致动器82不能克服由施加转矩产生的力且不能使棘爪26旋转。

如果凸轮轮廓70、74不能使棘爪26旋转，则力防止系统102可以允许可包含一个或多个凸轮轮廓70、74的内滑块94朝向防止弹簧98滑动。在所示实施例中，内滑块94包括第一凸轮轮廓70。

转向图8，示出了涉及这种转矩以及所产生的力和被栓锁的棘爪26的第一情形。棘爪26被栓锁，但是凸轮滑块66没有滑动到试图利用凸轮轮廓70、74使棘轮26、30旋转的位置。因此，两个棘爪26、30可以处于锁定位置，防止内座圈14旋转。

转向图9，示出了涉及这种转矩以及所产生的力和被栓锁的棘爪26的第二情形。棘爪26被栓锁，但是凸轮滑块66现在已经滑动到试图利用凸轮轮廓70、74使棘爪26、30旋转的位置。然而，当棘爪26与内座圈14之间的力超过致动器82或其他设计元件的能力时，允许内滑块94朝向凸轮滑块面78滑动并且压缩防止弹簧98。因此，两个棘爪26、30可以保持在锁定位置，防止内座圈14旋转。

转向图9，示出了涉及这种转矩以及所产生的力和被栓锁的棘爪26的第三情形。棘爪26被栓锁，但是凸轮滑块66现在已经滑动到试图利用凸轮轮廓70、74使棘爪26、30旋转的位置。然而，当棘爪26与内座圈14之间的力超过致动器82或其他设计小面的能力时，允许内滑块94进一步朝向凸轮滑块面78滑动并且压缩防止弹簧98。此外，在这种情形下，即使允许内滑块94滑动，但凸轮滑块66现在可以处于使第二棘爪30旋转的位置，第二棘爪没有经受由施加转矩导致的任何力。因此，第一棘爪26可以保持在锁定位置，防止内座圈14沿一个方向旋转，而第二棘爪30可以旋转到打开位置，允许内座圈14沿另一个方向旋转。

可以使用各种装置来使得离合器系统10能够实现对应于不同致动器82设定的多种操作模式。在一个实施例中，可以通过改变第一棘爪枢转点34或者第二棘爪枢转点38或者第一和第二棘爪枢转点34、38的位置来实现多种操作模式。另外，棘爪26、30的形状、取向或尺寸可以配置成使得能够进行多模式操作。此外，凸轮轮廓70、74和凸轮滑块66的形状、取向和相对布置可以改变以实现多模式能力。此外，上述变量中的每个可以相对于彼此改变以实现多模式能力。

应当理解，前述内容是对本发明的一个或多个实施例的描述。然而，本发明不限于本文所公开的特定实施例。此外，上述描述中包含的陈述涉及特定实施例，并且不应解释为对本发明的范围或权利要求中使用的术语的定义的限制，除了上面明确地定义了术语或短语外。各种其它实施例以及对于所公开实施例的各种变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。所有这些其他实施例、变化和修改旨在落入所附权利要求的范围内。

图11示出了可以执行以操作多模式离合器系统10的示例性步骤序列的流程图1100。框1110示出了操作包括致动器82、凸轮滑块66以及第一棘爪26和第二棘爪30的多模式离合器系统10的步骤。判定框1112示出了确定是否需要第一操作模式的步骤。如果确定需要第一操作模式，则凸轮滑块66经由致动器82选择性地定位在第一位置，使得第一棘爪26和第二棘爪30处于与多模式离合器系统10的内座圈14锁定的位置，如框1114所示。然而，如果确定不需要第一操作模式，则在框1116确定是否需要第二操作模式，并且

如果确定需要第二操作模式，则凸轮滑块经由致动器82选择性地定位在第二位置，使得第一棘爪26相对于内座圈14处于打开位置，并且第二棘爪处于与内座圈14锁定的位置。然而，如果确定不需要第二操作模式，则在框1120确定是否需要第三操作模式。如果确定需要第三操作模式，则凸轮滑块66选择性地定位在第三位置，使得第一棘爪26和第二棘爪30相对于内座圈14处于打开位置。另一方面，如果确定不需要第三操作模式，则再次确定是否需要第一或第二操作模式，分别如框1112和框1116所示。

Claims (15)

1.一种多模式离合器系统(10)，其包括：

致动器(82)；

凸轮滑块(66)，其与所述致动器(82)操作性地相关联；

第一凸轮轮廓(70)和第二凸轮轮廓(74)，二者与所述凸轮滑块(66)操作性地相关联；以及

与所述第一凸轮轮廓(70)操作性地相关联的第一棘爪(26)和与所述第二凸轮轮廓(74)操作性地相关联的第二棘爪(30)，其中，所述第一凸轮轮廓(70)选择性地作用在所述第一棘爪(26)上，所述第二凸轮轮廓(74)选择性地作用在所述第二棘爪(30)上，并且所述多模式离合器系统(10)配置成允许根据不同的致动器(82)位置在所述第一和第二棘爪(26，30)与内座圈(14)之间进行多种操作模式。

2.根据权利要求1所述的多模式离合器系统(10)，还包括与所述凸轮滑块(66)操作性地相关联的内滑块(94)，其中，所述第一凸轮轮廓(70)设置在所述内滑块(94)上，并且所述第二凸轮轮廓(74)设置在所述凸轮滑块(66)上。

3.根据权利要求2所述的多模式离合器系统(10)，还包括第一棘爪弹簧(42)和第二棘爪弹簧(46)，所述第一棘爪弹簧(42)配置成将所述第一棘爪(26)偏压到与所述内座圈(14)锁定的位置，并且所述第二棘爪弹簧(46)配置成将所述第二棘爪(30)偏压到与所述内座圈(14)锁定的位置。

4.根据权利要求3所述的多模式离合器系统(10)，还包括凸轮弹簧(90)，所述凸轮弹簧配置成朝向所述致动器(82)偏压所述凸轮滑块(66)。

5.根据权利要求4所述的多模式离合器系统(10)，其中，第一操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第一位置，使得所述第一和第二棘爪(26，30)处于与所述内座圈(14)锁定的位置以防止其旋转。

6.根据权利要求5所述的多模式离合器系统(10)，其中，第二操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第二位置，使得所述第一棘爪(26)相对于所述内座圈(14)处于打开位置，并且所述第二棘爪(30)处于与所述内座圈(14)锁定的位置。

7.根据权利要求6所述的多模式离合器系统(10)，其中，第三操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第三位置，使得所述第一和第二棘爪(26，30)相对于所述内座圈(14)处于打开位置。

8.一种多模式离合器系统(10)，其包括：

致动器(82)；

凸轮滑块(66)，其与所述致动器(82)操作性地相关联；

内滑块(94)，其与所述凸轮滑块(66)操作性地相关联；

防止弹簧(98)，其设置在所述内滑块(94)与所述凸轮滑块(66)之间；

第一凸轮轮廓(70)，其设置在所述凸轮滑块(66)和所述内滑块(94)中的一个上；

第二凸轮轮廓(74)，其设置在所述凸轮滑块(66)和所述内滑块(94)中的另一个上；

第一棘爪(26)，其与所述第一凸轮轮廓(70)和所述第二凸轮轮廓(74)中的一个操作性地相关联；以及

第二棘爪(30)，其与所述第一凸轮轮廓(70)和所述第二凸轮轮廓(74)中的另一个操作性地相关联，其中，所述第一凸轮轮廓(70)和所述第二凸轮轮廓(74)中的一个选择性地作用在所述第一棘爪(26)上，所述第一凸轮轮廓(70)和所述第二凸轮轮廓(74)中的另一个选择性地作用在所述第二棘爪(30)上，并且所述多模式离合器系统(10)配置成允许根据不同的致动器(82)位置在所述第一和第二棘爪(26，30)与内座圈(14)之间进行多种操作模式。

9.根据权利要求8所述的多模式离合器系统(10)，其中，所述第一凸轮轮廓(70)设置在所述内滑块(94)上，并且所述第二凸轮轮廓(74)设置在所述凸轮滑块(66)上。

10.根据权利要求9所述的多模式离合器系统(10)，其中，第一操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第一位置，使得所述第一和第二棘爪(26，30)处于与所述内座圈(14)锁定的位置以防止其旋转。

11.根据权利要求10所述的多模式离合器系统(10)，其中，第二操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第二位置，使得所述内滑块(94)压缩所述防止弹簧(98)，使所述第一和第二棘爪(26，30)处于与所述内座圈(14)锁定的位置。

12.根据权利要求11所述的多模式离合器系统(10)，其中，第三操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)从所述第二位置定位到第三位置，使得所述第一棘爪(26)保持在与所述内座圈(14)锁定的位置，并且所述第二棘爪(30)相对于所述内座圈(14)处于打开位置。

13.根据权利要求10所述的多模式离合器系统(10)，其中，第二操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第二位置，使得所述第一棘爪(26)相对于所述内座圈(14)处于打开位置，并且所述第二棘爪(30)处于与所述内座圈(14)锁定的位置。

14.根据权利要求13所述的多模式离合器系统(10)，其中，第三操作模式经由所述致动器(82)将所述凸轮滑块(66)定位在第三位置，使得所述第一和第二棘爪(26，30)相对于所述内座圈(14)处于打开位置。

15.一种操作多模式离合器系统(10)的方法，所述方法包括：

操作所述多模式离合器系统的致动器、凸轮滑块、第一棘爪和第二棘爪；

经由所述致动器将所述凸轮滑块选择性地定位在第一位置，使得所述第一棘爪和所述第二棘爪处于与所述多模式离合器系统的内座圈锁定的位置；

经由所述致动器将所述凸轮滑块选择性地定位在第二位置，使得所述第一棘爪相对于所述内座圈处于打开位置，并且所述第二棘爪处于与所述内座圈锁定的位置；以及

经由所述致动器选择性地将所述凸轮滑块定位在第三位置，使得所述第一棘爪和第二棘爪相对于所述内座圈处于打开位置。