CN107532657A - 具有机电致动装置的多模式离合器系统 - Google Patents

Abstract

多模式离合器系统(10)可以包括致动器(14)和由致动器(14)致动的凸轮输出构件(22)。多模式离合器系统(10)可以进一步包括在凸轮输出构件(22)上的凸轮型线(78)和附接到凸轮输出构件(22)的凸轮臂(26)，其中凸轮臂(26)可以与致动器(14)操作性地相联。此外，多模式离合器系统(10)可以包括棘爪(42)，该棘爪(42)能根据凸轮型线(78)的位置而旋转。多模式离合器系统(10)可以配置成根据不同的致动器(14)位置而允许棘爪(42)与驱动构件(66)之间的多种运行模式。

Description

具有机电致动装置的多模式离合器系统

相关申请的交叉引用

本申请是根据美国35U.S.C§119(e)要求享有2015年4月14日提交的62/147,451号美国临时专利申请的优先权的国际专利申请。

技术领域

本公开大体上涉及用于汽车变速器的离合器，更具体地，涉及在这种变速器的运行中使用的多模式离合器组件。

背景技术

有些机器，如汽车、卡车、货车、农业设备、建筑设备以及其他这种车辆，可以配备有多模式离合器致动装置。还有，这种机器可以包括内燃机，该内燃机包含配置用于通过驱动轴从发动机传递动力以便推进机器的可旋转曲轴。此外，可以将变速器置于内燃机与驱动轴之间来选择性地控制曲轴与驱动轴之间的扭矩和速度比。

在手动操作的变速器的情况下，可以将手动操作的离合器置于内燃机与变速器之间来选择性地将曲轴从驱动轴接合和分离，以便通过可用的变速器齿轮比帮助换挡。可替换地，在自动操作的变速器中，多个自动致动的离合器单元可适用于通过可用的齿轮比动态换挡，无需操作者干预。在有些实施方式中，可将多个离合器单元或离合器模块组装到自动变速器中以便帮助通过齿轮比自动换挡。

还有，变速器可以组装多组齿轮，各种齿轮可以在结构上由太阳齿轮、中间齿轮例如由载体支承的行星或小齿轮，以及外环齿轮组成。还有，具体的变速器离合器可以与变速器中具体的可选择齿轮组相联以便帮助所需的比率变化。

可以将与第一(低)和倒挡齿轮比相联的示例性自动变速器离合器模块置于变速器前侧附近并紧邻发动机曲轴。离合器可以具有驱动构件和沿周向设置在驱动构件周围的从动构件。此外，驱动构件和从动构件可以配置成在多种模式下运行。在一个非限制性示例中，驱动构件可以驱动仅能沿一个方向旋转。可替代地或另外地，驱动构件可以驱动能沿多个方向旋转，然而其他模式和旋转也是可能的。还有，驱动构件可以通过接合机构(例如，滚子、楔块、棘爪或其他已知的接合机构)选择性地被锁定到从动构件。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。

在有些变速器系统中，从动构件可以被固定到相联的自动变速器行星构件的内壳体或壳体。在这种情况下，在称为超速航行的条件下，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，而自由轮在相反的方向。本领域技术人员将可以理解，在某些运行状态下，如机器在下坡或滑行时，超速航行可能是特别可取的。在这样的条件下，从动构件可能有时有比其相联的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帮助保护发动机和/或变速器部件不受损坏。

在第二非限制性模式中，例如当机器可能处于倒挡齿轮时，接合机构可以适用于在驱动构件的两个旋转方向上主动接合，从而不允许在任一方向上的超速航行条件。

自动变速器可以包括多个齿轮组以适应多个齿轮比，因此用于在各种可用的操作模式之间和/或中间自动切换离合器模块的致动器的可靠性始终是设计顾虑。因此，已付出大量努力致力于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

根据本公开的一个方面，公开一种多模式离合器系统。该多模式离合器系统可以包括致动器和由致动器致动的凸轮输出构件。该多模式离合器系统可以进一步包括在凸轮输出构件上的凸轮型线和附接到凸轮输出构件的凸轮臂，其中凸轮臂可以与致动器操作性地相联。此外，该多模式离合器系统可以包括棘爪，棘爪能根据凸轮型线的位置而旋转。该多模式离合器系统可以配置成根据不同的致动器位置而在棘爪和驱动构件之间允许多种运行模式。

根据本公开的另一个方面，公开一种多模式离合器系统。该多模式离合器系统可以包括第一致动器和第二致动器。该多模式离合器系统可以进一步包括第一凸轮输出构件以及由第一致动器和第二致动器致动的第二凸轮输出构件。另外，第一凸轮输出构件可以具有第一凸轮型线，第二凸轮输出构件可以具有第二凸轮型线。还有，第一凸轮臂可以附接到第一凸轮输出构件，第二凸轮臂可以附接到第二凸轮输出构件，其中第一凸轮臂与第一致动器操作性地相联，第二凸轮臂与第二致动器操作性地相联。离合器组件可以进一步包括棘爪，棘爪绕在设置于棘爪附近的侧板上形成的棘爪枢转点旋转。此外，棘爪可以通过诸如棘爪销或其他已知特征之类的特征附接到侧板，棘爪可以配置成根据第一凸轮型线和第二凸轮型线的位置而旋转。该多模式离合器系统可以进一步配置成根据不同的致动器位置而在棘爪和驱动构件之间允许多种运行模式。

当阅读以下结合附图的详细描述时，将更好地理解这些以及其他方面和特征。

附图说明

为了进一步理解所公开的构思和实施方式，可以参考以下详细的描述，结合附图阅读，其中相同的元件使用相同的附图标记，其中：

图1是根据本公开构造的离合器组件的端部截面图；

图2是根据本公开构造的图1的离合器组件的侧向截面图；

图3是根据本公开构造的图1的离合器组件的另一实施方式的端部截面图；

图4是根据本公开构造的图3的离合器组件的侧向截面图；

图5是说明根据本公开的实施方式而可以实施的示例性过程或方法的流程图。

应该注意的是，附图仅仅说明典型的实施方式，因此不应视为限制了本公开或权利要求的范围。相反，本公开的构思可以在其他等效实施方式内使用。还有，附图不一定是按比例的，而是一般将重点放在说明某些实施方式的原理上。

具体实施方式

现在参看附图，并具体参照图1～2，根据本公开构造的多模式离合器系统一般由附图标记10表示。示出多模式离合器系统10包括致动器14，致动器14包括电枢18。致动器14可以是螺线管、磁装置、液压装置。或者其他类型的致动器14。还有，电枢18可以在致动器14致动时移动，这种致动可以涉及电枢18伸出远离致动器14。

多模式离合器系统10还可以包括凸轮输出构件22和凸轮臂26。凸轮臂26可以刚性附接到凸轮输出构件22。此外，凸轮输出构件22形状上可大体呈圆形。臂面30可以位于凸轮臂26上，电枢18可以定位成在其致动时作用于该臂面30。在一个实施方式中，电枢18可以在电枢18的致动时碰撞在臂面30上。此碰撞可以引起凸轮臂26移动。相应地，由于凸轮臂26可以刚性附接到凸轮输出构件22，凸轮臂26的运动可以产生凸轮输出构件22相应的运动或旋转。以此方式，凸轮臂26和凸轮输出构件22可以根据致动器14和电枢18的运动而移动。

除了上述部件，该多模式离合器系统10还可以包括第一棘爪34和第二棘爪38。每一组棘爪34、38可以包括一个或多个棘爪42。每个棘爪42可以绕棘爪枢转点46旋转，可以包括跟部50和趾部54。还有，侧板56可以设置在棘爪42的附近，且可以容纳、包含或包括每个棘爪枢转点46。在有些实施方式中，每个棘爪42可以绕棘爪销57或者内含的经过侧板56并与棘爪枢转点46相对应的棘爪构件或侧板构件旋转。

多模式离合器系统10还可以包括可旋转的驱动构件66。驱动构件66可以包括一系列凹口70。在运行中，多个棘爪42可以在打开位置、锁定位置或任何其他需要的位置之间旋转。多个棘爪42的打开位置可以允许驱动构件66在特定方向或同时两个方向上旋转，而多个棘爪42的锁定位置可由于棘爪42之一与凹口70之间的干扰而不允许驱动构件66在特定方向上旋转。在有些实施方式中，锁定位置也可称为接合位置。更具体地，在锁定位置，棘爪42的趾部54可以干扰驱动构件66的凹口70，从而阻止驱动构件66在特定方向上旋转。如所公开的，每个单独的棘爪34、38通过单一弹簧74沿径向向外被施力。虽然描绘了片式弹簧的使用，但也可采用替代的弹簧类型或其他偏置布置。例如，可以使用一对螺旋弹簧；例如，每一对相对的棘爪34、38一个。

凸轮输出构件22可以包括能与第一组棘爪34和第二组棘爪38相互作用的凸轮型线78。凸轮型线78可以以使得它可以基于其自身位置而在打开位置和锁定位置之间改变一组或多组棘爪34、38位置的方式成型。在有些实施方式中，凸轮输出构件22能在各种位置之间旋转，这种旋转可以由凸轮臂26借助致动器14的移动引起。此外，复位弹簧82可以朝着特定方向或位置偏置凸轮输出构件22，此种方向或位置可以与致动器14致动的方向相反。以此方式，致动器14可以通过致动借助凸轮输出构件22的移动影响棘爪34、38组的位置。

在运行中，致动器14能将电枢18移动到各种位置。在一个实施方式中，两个位置是可能的，尽管其他位置和/或配置当然也是可能的。多模式离合器系统10可以以不同的致动器14位置可以对第一组棘爪34和第二组棘爪48的位置具有不同影响的方式布置。在非限制性实施方式中，两种不同的致动器14位置允许第一组棘爪34和第二组棘爪38的两种不同的位置。每种致动器14位置可以因此与不同的凸轮输出构件22位置以及第一组棘爪34和第二组棘爪38位置相对应，从而是不同的离合器运行模式。然而，其他实施方式可以包括仅一个棘爪42或一组棘爪34、38的致动。

在一个实施方式中，如图1所示，多模式离合器系统10可以处于第一运行模式，其中第一组棘爪34处于打开位置，另一组棘爪38处于锁定位置。在这种模式下，驱动构件66的旋转可能在一个方向上，而在另一方向上是锁定的。

在另一个实施方式中，多模式离合器系统10可以处于第二运行模式，其中第一组棘爪34处于打开位置，另一组棘爪38处于打开位置。在这种模式下，驱动构件66的旋转在任一方向上都是可能的。第一组棘爪34和第二组棘爪38位置各自在打开位置至锁定位置之间变化的其他位置和模式当然是可能的，且可以提供允许驱动构件66在同时两个方向、一个方向上旋转或在所有方向上不旋转的模式。此外，多于两组棘爪42是可能的，允许另外的运行模式。

参看图3和图4，示出多模式离合器系统10的一个非限制性实施方式具有第二致动器86、第二电枢90、有第二凸轮臂98的第二凸轮输出构件94以及第二凸轮复位弹簧106。加入图1和图2所示实施方式的运行，图3和图4所示的非限制性实例进一步涉及第二致动器86利用第二电枢90碰撞并移动第二凸轮臂98。第二电枢90可以作用于第二凸轮臂98上的第二臂面110。这种移动可以引起第二凸轮输出构件94旋转至不同位置。此种旋转时，第二凸轮型线114可以影响第一组棘爪34和第二组棘爪38之一或更多的位置，而凸轮输出构件22的凸轮型线78也可以影响第一组棘爪34和第二组棘爪38之一或更多的位置。

以此方式，第一致动器14和第二致动器86位置的组合可以影响第一凸轮输出构件22和第二凸轮输出构件94的位置。相应地，这可以影响一组或多组棘爪34、38的位置。此种布置允许棘爪42设置的组合用于所允许的驱动构件66旋转的多种模式。在一个实施方式中，可以启用三种运行模式，尽管在其他实施方式中，可以启用四种运行模式(或者不同数量的模式)。

例如，在一种模式中，所有组的棘爪34、38可以通过凸轮输出构件22、94中之一、既无凸轮输出构件22也无凸轮输出构件94或者凸轮输出构件22、94两者而设置到打开位置，允许驱动构件66在所有方向上的旋转。在另一种模式中，棘爪34、38的组之一或另一可以设置到锁定位置，阻止了在一个方向上的旋转。在又一种模式中，两组棘爪34、38可以设置到锁定位置，阻止了在两个方向上的旋转。

现在参照图5，示出了使用多模式离合器系统10的方法116。在第一个框118中，致动器14可以致动使得致动器14引起电枢18根据所需的离合器运行模式而移动。在下一框120中，凸轮输出构件22可以通过移动电枢18而旋转到所需的位置，使得电枢18碰撞在凸轮面30上。在下一框122中，凸轮输出构件22的旋转可以与棘爪42相互作用并引起棘爪42的旋转。此外，在下一框124中，使棘爪42旋转使得它可以定向处于锁定位置或打开位置。棘爪42的定向可以取决于驱动构件66所需的旋转方向。

可以理解的是，前述是对本发明一个或多个实施方式的描述。然而，本发明并不限于本文所公开的特定实施方式。此外，包括在前述描述中的声明涉及具体的实施方式，不能解释为限定本发明的范围或限定权利要求所使用的术语，除非该术语或措词在上文进行了特别限定。各种其他实施方式以及针对所公开的实施方式的各种变化和修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的。所有这类其他的实施方式、变化和修改都应确定为附后权利要求的范围之内。

工业实用性

总的来说，本公开的多模式离合器可以用于各种工业应用，包括但不限于汽车、卡车、货车、越野车、农业设备、建筑设备以及组装了内燃机、变速器和传动系的其他类型的设备。

如本文所公开的，多模式离合器组件可以组装具有电枢的致动器，电枢可以配置成与离合器组件的凸轮输出构件相互作用。此外，电枢与凸轮输出构件的相互作用可以产生凸轮输出构件的移动和/或旋转。还有，凸轮输出构件可以形成具有适宜于作用在棘爪上或者有些情况下是第一和第二组棘爪上的凸轮型线。在运行期间，根据本公开使用致动器可以对凸轮输出构件和棘爪组的位置产生不同影响，因此离合器组件能在若干个不同模式下运行。

Claims (15)

1.一种多模式离合器系统(10)，其包括：

致动器(14)；

凸轮输出构件(22)，其由被所述致动器(14)致动；

凸轮型线(78)，其在所述凸轮输出构件(22)上；

凸轮臂(26)，其附接到所述凸轮输出构件(22)，其中所述凸轮臂(26)操作性地与所述致动器(14)相联；以及

棘爪(42)，其中所述棘爪(42)能根据所述凸轮型线(78)的位置而旋转，所述多模式离合器系统(10)配置成根据不同的致动器(14)位置而在所述棘爪(42)与驱动构件(66)之间允许多种运行模式。

2.根据权利要求1所述的多模式离合器系统(10)，其中所述凸轮臂(26)具有臂面(30)，所述凸轮臂(26)刚性附接到所述凸轮输出构件(22)。

3.根据权利要求2所述的多模式离合器系统(10)，其中电枢(18)以能移动的方式与所述致动器(14)相联，所述电枢(18)被定位成碰撞在所述臂面(30)上使得所述致动器(14)和所述电枢(18)的致动引起所述凸轮臂(26)和所述凸轮输出构件(22)的移动，使得所述凸轮输出构件(22)在各种位置之间旋转，复位弹簧(82)在与所述致动器(14)和所述电枢(18)所产生的旋转相反的方向上提供凸轮输出构件(22)偏置。

4.根据权利要求1所述的多模式离合器系统(10)，其中所述棘爪(42)可以绕在侧板(56)上形成的棘爪枢转点(46)旋转，所述侧板设置在所述棘爪(42)附近，所述棘爪(42)通过棘爪销(57)附接到所述侧板(56)。

5.根据权利要求4所述的多模式离合器系统(10)，其中所述棘爪(42)配置具有跟部(50)和趾部(54)，所述多模式离合器系统(10)进一步包括第一组棘爪(34)和第二组棘爪(38)。

6.根据权利要求5所述的多模式离合器系统(10)，其中所述棘爪(42)在打开位置与锁定位置之间旋转，棘爪弹簧(74)朝着所述锁定位置偏置所述棘爪(42)，所述多模式离合器系统(10)进一步包括配置有多个凹口(70)的所述驱动构件(66)，当所述棘爪(42)处于锁定位置时所述趾部(54)干扰所述多个凹口(70)使得阻止所述驱动构件(66)在特定方向上旋转。

7.根据权利要求6所述的多模式离合器系统(10)，其中所述凸轮型线(78)与所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)相互作用，使得所述凸轮型线(78)的位置引起所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)在所述打开位置与所述锁定位置之间旋转。

8.根据权利要求7所述的多模式离合器系统(10)，其中第一运行模式将所述第一组棘爪(34)置于所述打开位置，将所述第二组棘爪(38)置于所述锁定位置，使得所述驱动构件(66)能在一个方向上旋转而在另一方向上被锁定，第二运行模式将所述第一组棘爪(34)置于打开位置，将第二组棘爪(38)置于打开位置，使得所述驱动构件(66)能在任一方向上旋转。

9.一种多模式离合器系统(10)，其包括：

第一致动器(14)和第二致动器(86)；

由所述第一致动器(14)和所述第二致动器(86)致动的第一凸轮输出构件(22)和第二凸轮输出构件(94)；

在所述第一凸轮输出构件(22)上的第一凸轮型线(78)和在所述第二凸轮输出构件(94)上的第二凸轮型线(114)；

附接到所述第一凸轮输出构件(22)的第一凸轮臂(26)和附接到所述第二凸轮输出构件(94)的第二凸轮臂(98)，其中所述第一凸轮臂(26)与所述第一致动器(14)操作性地相联，所述第二凸轮臂(98)与所述第二致动器(86)操作性地相联；以及

棘爪(42)，其中所述棘爪(42)绕在侧板(56)上形成的棘爪枢转点(46)旋转，所述侧板(56)设置在所述棘爪(42)附近，所述棘爪(42)通过棘爪销(57)附接到所述侧板(56)并能根据所述第一凸轮型线(78)和所述第二凸轮型线(114)的位置而旋转，所述多模式离合器系统(10)配置成根据不同的致动器位置而在所述棘爪(42)与驱动构件(66)之间允许多个运行模式。

10.根据权利要求9所述的多模式离合器系统(10)，其中所述第一凸轮臂(26)具有第一臂面(30)，所述第二凸轮臂(98)具有第二臂面(110)，所述第一凸轮臂(26)刚性附接到所述第一凸轮输出构件(22)，所述第二凸轮臂(98)刚性附接到所述第二凸轮臂(94)。

11.根据权利要求10所述的多模式离合器系统(10)，其中第一电枢(18)以能移动的方式与所述第一致动器(14)相联，第二电枢(90)以可移动的方式与所述第二致动器(86)相联，所述第一电枢(18)和所述第二电枢(90)定位成分别碰撞在所述第一臂面(30)和所述第二臂面(110)上使得所述第一致动器(14)和所述第二致动器(86)以及所述第一电枢(18)和所述第二电枢(90)的致动引起所述第一凸轮臂(26)和所述第二凸轮臂(98)的移动，使得所述第一凸轮输出构件(22)和所述第二凸轮输出构件(94)在各种位置之间旋转，第一复位弹簧(82)在与所述第一致动器(14)和所述第一电枢(18)产生的旋转相反的方向上提供第一凸轮输出构件(22)偏置，第二复位弹簧(106)在与所述第二致动器(86)和所述第二电枢(90)产生的旋转相反的方向上提供第二凸轮输出构件(94)偏置。

12.根据权利要求9所述的多模式离合器系统(10)，其中所述棘爪(42)配置成具有跟部(50)和趾部(54)，所述多模式离合器系统(10)进一步包括第一组棘爪(34)和第二组棘爪(38)。

13.根据权利要求12所述的多模式离合器系统(10)，其中所述棘爪(42)在打开位置与锁定位置之间旋转，棘爪弹簧(74)朝着所述锁定位置偏置所述棘爪(42)，所述多模式离合器系统(10)进一步包括配置有多个凹口(70)的驱动构件(66)，当所述棘爪(42)处于锁定位置时所述趾部(54)干扰所述多个凹口(70)使得阻止所述驱动构件(66)在特定方向上旋转。

14.根据权利要求13所述的多模式离合器系统(10)，其中所述第一凸轮型线(78)和所述第二凸轮型线(114)与所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)相互作用，使得所述第一凸轮型线(78)和所述第二凸轮型线(114)的位置使所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)在所述打开位置与所述锁定位置之间旋转。

15.根据权利要求14所述的多模式离合器系统(10)，其中第一运行模式将所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)置于所述打开位置，使得所述驱动构件(66)能在所有方向上旋转，第二运行模式将所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)之一置于所述锁定位置并将所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)之一置于所述打开位置，使得所述驱动构件(66)能在单一方向上旋转，第三运行模式将所述第一组棘爪(34)和所述第二组棘爪(38)置于所述锁定位置，使得能旋转的驱动构件(66)不能在任何方向上旋转。