CN107466343A - 用于多模式离合器模块的双臂曲柄致动器组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于多模式离合器模块(8)的致动器装置(22)可配置为与双臂曲柄(40)相互作用，以选择性地控制位于多模式离合器模块(8)的驱动构件(16)和从动构件(12)之间的多个棘爪(18)的移动。双臂曲柄(40)可围绕从动构件(16)的枢转点(42)枢转。致动器装置(22)可与双臂曲柄(40)接合，以使致动器环(20)在多个角度位置之间移动，并且可选择性地控制该多个棘爪(18)，以允许多种接合模式，从而使得驱动构件(16)和从动构件(12)配置为允许多模式离合器模块(8)的多种操作模式。

Description

用于多模式离合器模块的双臂曲柄致动器组件
相关申请的交叉引用
本申请是根据美国35 U.S.C§119(e)规定要求于2015年4月15日提交的美国临时专利申请号62/147,685的优先权的国际专利申请。
技术领域
本发明总体上涉及用于汽车变速器的离合器，具体涉及用在此类变速器的操作中的多模式离合器致动器。
背景技术
机动车辆通常包括包含转动曲轴的内燃机，该转动曲轴配置用于通过驱动轴传递来自内燃机的原动力以使车轮转动。变速器置在发动机和驱动轴部件之间，以选择性地控制曲轴和驱动轴之间的转矩和速度比。在手动操作的变速器中，相应的手动操作离合器可置于发动机和变速器之间，以选择性地从驱动轴接合和脱离曲轴，以便于在可用变速器传动比之间进行手动换挡。
另一方面，如果变速器是自动的，那么变速器通常会包括多个内部自动致动的离合器单元，该离合器单元适用于在多种可用传动比之间动态换挡，而不需要驾驶员介入。多个此类离合器单元(也称作离合器模块)结合在此类变速器中，以便于自动改变传动比。
此外，变速器可结合许多组齿轮，并且各个齿轮可以在结构上由太阳齿轮、中间齿轮(诸如由载体支撑的行星齿轮和小齿轮)以及其它外部环形齿轮组成。特殊的变速器离合器可与在变速器内的特定组的可选择齿轮相关联，以便于改变期望的传动比。
例如，与第一(低速)和倒退传动比相关联的自动变速器的离合器模块中的一个通常可位于变速器的前端，并紧邻发动机曲轴。离合器模块可包括驱动构件和沿圆周方向设置在驱动构件周围的从动构件。驱动构件和从动构件可配置为在多模式下操作，并且在一个非限制性示例中，驱动构件可以仅沿一个方向可驱动地旋转，但其它模式也是可能的。可选择地或另外地，驱动构件可以沿多个方向可驱动地旋转。另外，驱动构件可以经由接合机构(例如滚轮、楔块、棘爪或其它已知的接合机构)选择性地锁定至从动构件。此外，驱动构件的旋转可以是有效的，以直接将来自发动机的旋转动作传递至传动系统。
在某些变速器系统中，从动构件可固定至自动变速器的相关联的行星式构件的内部盒体或壳体。在这种情况下，在第一配置模式中，驱动构件可能需要适用于沿一个旋转方向驱动，但沿相对方向空转(在称为超速的情况下)。本领域技术人员应当理解，在某些操作状态下(例如当车辆正在下坡或滑行时)，超速可能是特别需要的。在这种情况下，从动构件可能偶尔有比驱动构件旋转速度快的趋势。允许驱动构件超过从动构件的速度可以为发动机和/或变速器组件提供保护以免受损害。
在第二个非限制性模式中，例如当车辆处于倒挡位置时，接合机构可适用于主动地接合驱动构件的两个旋转方向，从而不允许在任一方向上呈现超速状态。
由于自动变速器包括多个齿轮组以适应多种传动比，因此用于在各种可用操作模式之间自动转换离合器模块的致动器的可靠性是一贯的设计考虑。因此，已经做出了很多努力来寻找以有竞争力的成本确保致动器可靠性的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种用于与多模式离合器模块一起使用的致动器组件。多模式离合器模块可具有驱动构件和从动构件，以及沿圆周方向定位在驱动构件和从动构件之间的多个棘爪。致动器组件还可包括具有转矩臂的致动器环，并且致动器环可配置为在多个角度位置之间移动，并且致动器环可适用于选择性地控制该多个棘爪的移动，以将驱动构件和从动构件锁定在一起以及解锁驱动构件和从动构件。致动器组件还可包括包括壳体的致动器装置。此外，可平移柱塞可具有固定在壳体内的第一端，且柱塞具有第二自由端。此外，双臂曲柄可枢转地固定至从动构件，并且从动构件可配置为是非旋转构件，双臂曲柄具有第一杠杆和第二杠杆，第一杠杆和第二杠杆适用于接合柱塞的自由端和转矩臂，以使致动器环在该多个角度位置之间移动。致动器组件可配置为使致动器环移动，并选择性地控制该多个棘爪，以允许多种接合模式，从而使得驱动构件和从动构件配置为允许多模式离合器模块的多种操作模式。
根据本发明的一个方面，公开了一种用于与多模式离合器模块一起使用的致动器组件。多模式离合器模块可具有驱动构件和从动构件，以及沿圆周方向定位在驱动构件和从动构件之间的多个棘爪。致动器组件还可包括具有转矩臂的致动器环，转矩臂垂直于驱动构件的旋转轴线延伸。致动器环可配置为在多个角度位置之间移动，并适用于选择性地控制该多个棘爪的移动，以将驱动构件和从动构件锁定在一起以及解锁驱动构件和从动构件。致动器组件还可包括致动器装置和具有第一端和自由端的可平移柱塞，第一端和自由端可配置为平行于驱动构件的旋转轴线延伸。此外，双臂曲柄可枢转地固定至从动构件，并且双臂曲柄可具有第一杠杆和第二杠杆，第一杠杆和第二杠杆适用于接合柱塞的自由端和转矩臂，以使致动器环在该多个角度位置之间移动。致动器组件可使致动器环移动，以选择性地控制该多个棘爪，以允许多种接合模式，从而使得驱动构件和从动构件配置为允许多模式离合器模块的多种操作模式。
结合附图阅读下面的具体实施方式，将会更好的理解这些或其它方面和特征。
附图说明
图1是包括根据本发明构造的致动器组件的多模式离合器模块的立体侧视图。
图2是图1所示离合器模块的部分2的放大视图。
图2A是图2所示结构的部分的剖视图(沿图2所示的线2A-2A截取)。
图3是图2所示结构的放大视图，虽然以第二模式配置示出。
图3A是图3所示结构的部分的剖视图(沿图3所示的线3A-3A截取)。
图4是包括根据本发明构造的致动器组件的另一个实施例的与图1所示相似的多模式离合器模块的立体侧视图。
图4A是图4所示离合器模块的部分4的放大视图(沿图4所示线4A-4A截取)。
图5是图4所示多模式离合器模块的实施例的立体侧视图，虽然以第二模式示出。
图5A是图5所示离合器模块的部分5的放大视图(沿图5所示线5A-5A截取)。
图6是示出了可根据本发明的实施例实践的示例性过程或方法的流程图。
应当理解，附图并不是按比例绘制的，并且所公开的实施例仅仅以图解和部分视图的形式示出。还应当理解，本发明并不限于本文所示的特定实施例。
具体实施方式
现在参照附图，特别参照图1，图中示出了多模式离合器模块8(也称为多模式离合器模块或MMCM)。多模式离合器模块8具有轴线“A-A”，并且可用作自动变速器(未示出)的子单元，但多模式离合器模块8的其它用途当然也是可能的。如本文所述，此种变速器可用在例如汽车中，并且多模式离合器模块8可使用致动器组件10。如本领域技术人员应当理解的，多模式离合器模块8可包括外部盒体或壳体(未示出)，其可用作不可旋转的从动构件。
花键内部从动轮毂14可适用于将来自输入端(例如发动机(未示出))的动力传递至输出端(未示出)。现在参照图2，从动轮毂14可与驱动构件16形成为一体，并且驱动构件16和从动构件12可选择性地通过圆周布置的多个棘爪18联接到一起。
多个棘爪18的控制运动可以经由致动器环20或凸轮环来实现，该致动器环20或凸轮环具有径向布置的致动器环表面21，该致动器环表面21可配置为选择性地阻挡或解除阻挡以其它方式弹簧负载的多个棘爪18的运动。出于此目的，致动器环20可以是在多个角度界限内可旋转的，如本领域技术人员应当理解的。
致动器装置22(例如螺线管、液压致动器或其它已知致动器装置)可电动或液压地提供动力。此外，致动器装置可包括壳体24和从壳体24延伸的柱塞30。柱塞30的一端(未示出)可附接至活塞或衔铁(未示出)，并且可进行支撑以在壳体24内相对于固定支撑在壳体24内的定子(未示出)进行往复移动。此外，柱塞30的相对的自由端32可适用于与双臂曲柄40相互作用。在某些实施例中，双臂曲柄(40)可以是可围绕固定至从动构件12的枢转点42旋转的，但其它双臂曲柄(40)的配置也是可能的。双臂曲柄40可具有连接或以其它方式附接至致动器环20的转矩臂52。在某些实施例中，转矩臂52可配置为可协同地与双臂曲柄(40)接合。
现在参照图3，随着柱塞端32由致动器装置22移动，柱塞端32可与双臂曲柄40的杠杆臂44接合。在一个非限制性示例中，通过柱塞端32接合杠杆臂44可造成双臂曲柄40从其图2所示位置沿第一方向(例如逆时针方向)旋转，但其它旋转方向也是可能的。此外，沿第一方向的旋转可通过转矩臂52与双臂曲柄40的相互作用，迫使致动器环20处于与由箭头36示出的第一方向相反的第二方向。正如下文将进行描述的，一旦致动器环在最少两个角度位置(参见图2和图3)之间旋转，致动器环20可适用于选择性地阻止位于驱动构件16和从动构件12之间的多个棘爪发生相互作用。
本领域技术人员应当理解，抵抗至少一个周缘凸轮复位弹簧23(图1)的复位弹簧力，致动器环20可发生角度移动。出于此目的，复位弹簧23可锚固在从动构件12上。一旦致动器装置22失活，柱塞30可缩回至图2所示的位置，并且致动器环20之后可经由凸轮复位弹簧23朝后旋转回至其图2所示的初始角度位置。
致动器环20的有限角度旋转可以是有效的，以选择性地控制多个棘爪18相对于多模式离合器模块8的给定操作模式的移动。出于此目的，多个棘爪18布置为两个(棘爪18A和18B)一组，每个均具有跟部端26和相对的趾部端28，但其它布置也是可能的。正如所公开的，各个组的棘爪18A和18B可以是非对称形状，并且可以是相对相同的。跟部端26可配置为与致动器环20的致动器环表面21相互作用。此外，轴向定向的沿圆周间隔开的凹口29设置在内部从动轮毂14的外周上，以便由趾部端28选择性地接合。这样，棘爪18A和18B可以通常适用于在棘爪弹簧34的力作用下与凹口29相互作用(除非被致动器环20的致动器环表面21阻挡)，以支撑驱动构件16围绕轴线A-A的进行期望的旋转移动。
在所述配置中，多模式离合器模块8的壳体可用作从动构件12，其相对于相关联的变速器(未示出)可旋转地进行固定。致动器装置22(图1、图2和图3)可以牢固地固定至多模式离合器模块8的壳体或从动构件12。此外，致动器环20还可支撑在所固定的从动构件12上。在某些实施例中，致动器环20和从动构件12可配置为支撑驱动构件16沿轴线A-A的所述角度旋转。
如本文所示和所公开的，该多个棘爪18可以是沿圆周定位在多模式离合器模块8的轴线A-A周围的细长的硬化钢构件。可替换地，该多个棘爪18可以是锻件或其它制造结构，通常适于在任何特定的离合器设计所需的情况下处理驱动构件16和从动构件12之间的所需的接合载荷。
鉴于上述内容，应当理解，致动器装置22可控制致动器环20的移动，致动器环20反过来在该多个角度位置之间旋转。棘爪18A和18B的实际位置可直接由致动器环表面21来控制，抵抗棘爪弹簧34的力。
现在特别参照图2和图3，致动器环20出于第一(图2)角度位置。在一个非限制性示例中，一组相对的棘爪(例如棘爪18B)可以仅在一个方向上驱动地将可旋转驱动构件16锁定至不可旋转从动构件12。因此，当驱动构件16沿第一方向旋转时，驱动构件16可锁定或以其它方式固定至从动构件12。此外，驱动构件16的空转可以在驱动构件16沿第二方向旋转的时候发生。在某些实施例中，第一方向和第二方向可提供相反方向的旋转。
可选地，当致动器环20处于第二角度位置(图3)时，棘爪18A可在驱动构件16的第二旋转期间将驱动构件16锁定至从动构件12，例如以适应倒退齿轮配置。相反地，在致动器环20的后者角度位置，驱动构件16可以在沿第一方向旋转时能够空转，以允许超速。在多模式离合器模块8的两个所述配置中，从动构件12相对于相关联的变速器(未示出)的内部盒体或壳体是不可旋转的，并因此是接触地面的。
正如所公开的，每个单独的棘爪18A、18B经由单个弹簧34径向朝外推动。尽管示出了叶片弹簧的使用，但可以采用替代弹簧类型或甚至其它偏压装置。例如，可使用一对螺旋弹簧；例如，用于每一对相对的棘爪18A、18B的弹簧。
本文所述的结构可具有可替代配置，虽然这些可替代配置在本文中并未示出或进行描述。例如，致动器装置22可以液压致动而不是电动致动。此外，用于使致动器环20复位的偏压系统可使用弹簧结构，而不是传统类型的螺旋弹簧(图1)(例如复位弹簧23)。尽管这些修改仅构成了两个示例，但是在本公开的上下文中可以应用许多其它变型。
处于本发明的目的，双臂曲柄致动器组件10可包括，但不限于以下部件：
a)致动器装置22；
b)柱塞30；
c)双臂曲柄40；
d)致动器环复位弹簧23；以及
e)致动器环20，致动器环20包括转矩臂52。
现在参照图4，图4示出了所公开的致动器组件10'的可选实施例。在本实施例中，致动器22’的取向是使得柱塞30’可平行于多模式离合器模块8’的驱动构件16’的旋转轴线A’-A’延伸。在一个非限制性实施例中，双臂曲柄40’可具有垂直于轴线A’-A’定位的枢转点42’，并且致动器环20’的转矩臂52’同样垂直于轴线A’-A’延伸。此外，在一个非限制性示例中，枢转点42’可与销或其它可枢转结构结合。
出于比较的目的参照图4A和图5A，一旦致动致动器装置22’，柱塞30’从致动器装置22’的延伸可使双臂曲柄40’围绕枢转点42’旋转，并且因此，在与图1至图3中示出的双臂曲柄40的平面相差90°的平面内。但其他取向也是可能的。两个实施例10和10'的所有功能方面是相同的。
图6示出了使用多模式离合器模块8的示例性方法或过程54。在第一方框56中，转矩臂52可附接至致动器环20，并且致动器环20可配置为选择性地控制该多个棘爪18的移动。在下一个方框58中，双臂曲柄40可以可枢转地固定至从动构件12。此外，双臂曲柄40可定位为使得第一杠杆44接合致动器柱塞30的自由端32，并且第二杠杆接合转矩臂52，但双臂曲柄40的其它位置也是可能的。此外，在下一个方框60中，致动器22可激活，以使致动器环20以选择性地使该多个棘爪18移动的方式移动，并且将驱动构件16锁定至从动构件12。可替换地，在下一个方框62中，致动器22可激活以使致动器环20移动，从而使得驱动构件16能够相对于从动构件12而空转。
工业实用性
通常而言，本发明的离合器模块(包括致动器)可用在各种工业应用中，包括但不限于汽车、卡车、越野车辆以及具有发动机、自动变速器和传动系统的类型的其它机器。
所公开的离合器模块致动器组件提供了一种控制通常适用于接合用在自动变速器中的离合器模块的驱动构件和从动构件的棘爪的独特方法。根据本发明使用双臂曲柄可提供用于控制用在变速器中的离合器模块的其它设计机会。

Claims (15)

1.一种致动器组件(10)，所述致动器组件(10)配置为与多模式离合器模块(8)一起使用，所述多模式离合器模块(8)具有驱动构件(16)和从动构件(12)，以及沿圆周方向定位在所述驱动构件(16)和所述从动构件(12)之间的多个棘爪(18)；所述致动器组件(10)包括：
致动器环(20)，所述致动器环(20)具有转矩臂(52)，所述致动器环(20)配置为在多个角度位置之间移动，并适用于选择性地控制所述多个棘爪(18)，以将所述驱动构件(16)和所述从动构件(12)锁定在一起以及解锁所述驱动构件(16)和所述从动构件(12)；
致动器装置(22)，所述致动器装置(22)包括壳体(24)；
可平移柱塞(30)，所述可平移柱塞(30)具有第一端和自由端(32)，所述第一端固定在所述壳体(24)内；以及
双臂曲柄(40)，所述双臂曲柄(40)枢转地固定至所述从动构件(12)，所述从动构件(12)是非旋转的，所述双臂曲柄(40)具有第一杠杆(44)和第二杠杆(46)，所述第一杠杆(44)和所述第二杠杆(46)适用于接合所述柱塞(30)的所述自由端(32)和所述转矩臂(52)，以使所述致动器环(20)在所述多个角度位置之间移动；
其中，所述致动器组件(10)使所述致动器环(20)移动，以选择性地控制所述多个棘爪(18)，以允许多种接合模式，从而使得所述驱动构件(16)和所述从动构件(12)配置为允许所述多模式离合器模块(8)的多个操作模式。
2.如权利要求1所述的致动器组件(10)，其中，所述柱塞(30)的所述自由端(32)接合所述第一杠杆(44)，使得所述双臂曲柄(40)沿第一方向旋转。
3.如权利要求2所述的致动器组件(10)，其中，所述双臂曲柄(40)沿所述第一方向的旋转产生了所述致动器组件(10)和所述双臂曲柄(40)之间的相互作用，使得所述致动器环(20)沿第二方向旋转。
4.如权利要求3所述的致动器组件(10)，其中，所述致动器环(20)具有锚固在所述从动构件(12)上的复位弹簧(23)，并且所述致动器环(20)沿所述第二方向的旋转抵抗所述复位弹簧(23)的复位力而发生。
5.如权利要求4所述的致动器组件(10)，其中，所述致动器装置(22)的去激活造成所述柱塞(30)的缩回，并且所述致动器环(20)通过所述复位弹簧(23)复位至其初始位置。
6.如权利要求1所述的致动器组件(10)，其中，所述多个棘爪(18)各自均配置为具有跟部端(26)和趾部端(28)，并且所述多个棘爪(18)布置为多对棘爪(18A、18B)。
7.如权利要求6所述的致动器组件(10)，其中，所述多对棘爪(18A、18B)是非对称的形状，并且是相对相同的，所述跟部端(26)配置为与所述致动器环(20)的致动器表面(21)相互作用，并且所述趾部端(28)配置为选择性地接合沿轮豰(14)的外周沿圆周间隔开的多个凹口(29)。
8.如权利要求7所述的致动器组件(10)，其中，所述多对棘爪(18A、18B)在棘爪弹簧(34)的力作用下接合所述多个凹口(29)，并且每对棘爪(18A、18B)由所述棘爪弹簧(34)向外推动。
9.一种致动器组件(10’)，所述致动器组件(10’)配置为与多模式离合器模块(8’)一起使用，所述多模式离合器模块(8’)具有驱动构件(16’)和从动构件(12’)，以及沿圆周方向定位在所述驱动构件(16’)和所述从动构件(12’)之间的多个棘爪(18’)；所述致动器组件(10’)包括：
致动器环(20’)，所述致动器环(20’)具有垂直于所述驱动构件(16’)的旋转轴线(A’-A’)延伸的转矩臂(52)，所述致动器环(20’)配置为在多个角度位置之间移动，并适用于选择性地控制所述多个棘爪(18’)的移动，以将所述驱动构件(16’)和所述从动构件(12’)锁定在一起以及解锁所述驱动构件(16’)和所述从动构件(12’)；
致动器装置(22’)；
可平移柱塞(30’)，所述可平移柱塞(30’)具有配置为平行于所述驱动构件(16’)的旋转轴线(A’-A’)延伸的第一端和自由端(32)；
双臂曲柄(40’)，所述双臂曲柄(40’)枢转地固定至所述从动构件(12’)，所述双臂曲柄(40’)具有第一杠杆(44)和第二杠杆(46)，所述第一杠杆(44)和所述第二杠杆(46)适用于接合所述柱塞(30’)的所述第一端(32’)和所述转矩臂(52’)，以使所述致动器环(20’)在所述多个角度位置之间的移动；
其中，所述致动器组件(10’)使所述致动器环(20’)移动，以选择性地控制所述多个棘爪(18’)，以允许多种接合模式，从而使得所述驱动构件(16’)和所述从动构件(12’)配置为允许所述多模式离合器模块(8)的多种操作模式。
10.如权利要求9所述的致动器组件(10’)，其中，所述柱塞(30’)的所述自由端(32’)与所述第一杠杆(44)接合，使得所述双臂曲柄(40’)沿第一方向旋转。
11.如权利要求10所述的致动器组件(10’)，其中，所述双臂曲柄(40’)沿所述第一方向的旋转产生了所述致动器组件(10’)和所述双臂曲柄(40’)之间的相互作用，使得所述致动器环(20’)沿第二方向旋转。
12.如权利要求11所述的致动器组件(10’)，其中，所述致动器环(20’)具有锚固在所述从动构件(12’)上的复位弹簧(23)，所述致动器环(20’)沿所述第二方向的旋转抵抗所述复位弹簧(23)的复位力而发生。
13.如权利要求12所述的致动器组件(10’)，其中，所述致动器装置(22’)的去激活造成所述柱塞(30’)的缩回，并且所述致动器环(20’)通过所述复位弹簧(23)复位至其初始位置。
14.如权利要求9所述的致动器组件(10’)，其中，所述多个棘爪(18’)各自均配置为具有跟部端(26)和趾部端(28)，并且所述多个棘爪(18’)布置为多对棘爪(18A、18B)。
15.如权利要求14所述的致动器组件(10’)其中，所述多对棘爪(18A、18B)是非对称的形状，并且相对是相同的，所述跟部端(26)配置为与所述致动器环(20)的致动器表面(21)相互作用，并且所述趾部端(28)配置为选择性地接合沿轮豰(14)的外周沿圆周间隔开的多个凹口(29)，所述多对棘爪(18A、18B)配置为在棘爪弹簧(34)的力作用下接合所述多个凹口(29)，并且每对棘爪(18A、18B)通过所述棘爪弹簧(34)轴向向外推动。
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