CN107806485A - 离合器监测 - Google Patents

Abstract

本公开涉及离合器监测。一种可控的单向离合器具有第一环形圈，第一环形圈具有中心旋转轴线和具有至少一个齿的外边缘。第二环形圈与第一环形圈同心地布置并具有第二边缘。枢转构件连接到第二环形圈并且可以从分离位置枢转到接合位置(当枢转构件与第一环形圈的齿接合时)。当枢转构件未与所述齿接合时，枢转构件处于分离位置。固定到第一环形圈或第二环形圈的传感器随着第一环形圈的旋转而检测所述齿的存在。控制器被配置为响应于传感器指示第一环形圈的转速超过阈值而防止枢转构件接合第一环形圈。

Description

离合器监测

技术领域

本公开涉及控制附连到车辆的变速器的单向离合器的接合，以防止单向离合器在高速率下锁止。

背景技术

单向离合器通常包括连接到第一可旋转部件的内座圈和连接到第二可旋转部件的外座圈。当第一部件和第二部件之间的相对旋转在一个方向上时，单向离合器接合以在内座圈和外座圈之间传递扭矩，当所述相对旋转在另一方向上时，单向离合器分离以使轮子自由旋转。单向离合器经由从分离位置(在支柱未与内座圈接触时)运动到接合位置(在支柱与内座圈接触时)的可枢转支柱而接合以传递扭矩。

用于车辆的单向离合器可以以高达超过7500转每分钟的转速操作。当在高转速下单向离合器中的支柱被致动以接合内座圈时，单向离合器可能会遇到问题。作为一个示例，短路可能允许电流流到致动器，导致支柱以不适当的转速移位。在另一示例中，操作者可能错误地发送信号而以不正确的转速接合内座圈。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种可控的单向离合器具有第一环形圈，第一环形圈具有中心旋转轴线和具有至少一个齿的外边缘。第二环形圈与第一环形圈同心地布置并具有第二边缘。枢转构件连接到第二环形圈并且可以枢转到接合位置。当枢转构件处于接合位置时，枢转构件与第一环形圈的齿接合。当枢转构件处于分离位置时，枢转构件不与所述齿接合。固定到第二环形圈的传感器随着第一环形圈的旋转而检测齿的存在。控制器被配置为响应于传感器指示第一环形圈的转速超过阈值而防止枢转构件接合第一环形圈。

根据第一实施例的变型，可控的单向离合器另外包括机电致动器，该机电致动器具有向可枢转构件施加力以使可枢转构件从分离位置移位到接合位置的可运动构件。控制器被配置为当第一环形圈的转速超过阈值时，防止机电致动器施加力。该转速由检测所述齿的存在和运动随时间的变化的传感器确定。

根据一个实施例，第一环形圈的转速阈值为大约100转每分钟。作为示例，如果第一环形圈以低于100转每分钟的转速旋转，则控制器将允许可枢转构件接合第一环形圈。

根据另一实施例，第二环形圈具有基本上垂直于第一环形圈和第二环形圈的中心旋转轴线的形成凹槽的凸起部。此外，机电致动器可以设置在第二环形圈的凹槽内。

根据一个实施例，接近传感器设置在所述凹槽内并且邻近于第一环形圈。

根据本公开的一种控制单向离合器的方法包括：使第一座圈在第二座圈内旋转，同时检测第一座圈上的齿的位置随时间的变化，以指示第一座圈的转速。在确定转速并接收到接合命令之后，如果第一座圈的转速超过预定阈值，则控制器将防止第一座圈和第二座圈的锁止。为了防止锁止，控制器可以防止支柱从分离位置运动到接合位置。

控制器可以防止支柱从分离位置运动到接合位置的方式之一是通过响应于第一内圈的转速超过阈值而禁止机电致动器接收电流。

根据本发明，提供一种控制单向离合器的方法，所述方法包括：使第一座圈在第二座圈内旋转；检测第一座圈上的齿的位置随时间的变化，以指示第一座圈和第二座圈的相对转速；在接收到接合命令时，响应于第一座圈的转速超过预定阈值，防止第一座圈和第二座圈的锁止。

根据本发明的一个实施例，锁止第一座圈包括将支柱从分离位置枢转到接合位置。

根据本公开的另一方面，一种可控的单向离合器具有第一座圈和第二座圈。第一座圈具有带齿的边缘。第一座圈和第二座圈彼此同心地对齐。支柱定位在第一座圈和第二座圈之间并且能够在分离位置和接合位置之间枢转。在分离位置，支柱不与第一座圈的齿接合。在接合位置，支柱与第一座圈的齿接合。接近传感器被配置为：当第一座圈以超过预定转速的转速旋转时，将指示第一座圈的转速的信号输出到控制器，以防止支柱与第一座圈接合。接近传感器和控制器协作，以通过检测齿的接近度来定义第一座圈的转速。

根据本发明，提供一种可控的单向离合器，包括：第一座圈，具有设置有齿的边缘；第二座圈，与第一座圈同心；支柱，设置在第一座圈和第二座圈之间并且能够在接合位置和分离位置之间枢转；接近传感器，固定到第二座圈并被配置为检测所述齿；控制器，基于来自接近传感器的输出来防止超过预定转速时的接合。

根据本发明的一个实施例，控制器是设置在第一座圈或第二座圈上的电路。

根据本发明的一个实施例，第二座圈部分地环绕第一座圈。

根据本发明的一个实施例，第一座圈发射第一磁场，第一座圈的齿发射与第一磁场不同的第二磁场，其中，接近传感器随着第一座圈旋转在第一磁场和第二磁场接近所述传感器时检测所述齿的接近度。

根据本发明的一个实施例，所述接近传感器是霍尔效应传感器。

根据本发明的一个实施例，在接合位置，支柱与第一座圈的齿接合，在分离位置，支柱不与第一座圈的齿接合。

根据本发明的一个实施例，所述接合位置将第一座圈和第二座圈锁止在一起。

附图说明

图1是支柱处于接合位置的单向离合器的左/前透视图。

图2是根据本公开的单向离合器的详细视图。

图3是根据本公开的控制单向离合器的方法的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采取各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；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解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。

在此公开的处理、方法或算法可交付到处理装置、控制器或计算机或者可由所述处理装置、控制器或计算机实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为通过控制器或计算机可执行的数据和指令，其中，所述多种形式包括但不限于，永久地存储在不可写的存储介质(诸如，ROM装置)中的信息以及可变地存储在可写的存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)中的信息。所述处理、方法或算法还可在软件可执行对象中实现。可选地，可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来全部或部分地实现所述处理、方法或算法。

在下面的附图讨论中，采用极坐标系。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旋转轴线朝向离合器的边缘延伸。圆周方向正交于径向方向在离合器的主平面内延伸。

参照图1和图2，示出了包括内座圈10和外座圈4的可控的单向离合器组件2。外座圈总体上形如环形圈。外座圈优选地保持不旋转，例如，通过紧固件固定到固定的构件或壳体。除了位于旋转轴线上方的凹槽和形成在外座圈内的少数结构肋以外，外座圈总体上具有均匀的厚度。外座圈的内表面总体上平滑。存在两个切口，一个切口被构造为容纳支柱12，另一个切口可以被构造为容纳传感器16。

离合器2还包括总体上形为环形圈的内座圈10。内座圈10被构造为围绕旋转轴线Z旋转，并且可以通过紧固件固定到可旋转的轴。多个齿或脊组成内座圈的外边缘。内座圈可以比外座圈厚。在未锁止位置中，连接到内座圈的轴旋转，进而内座圈相对于外座圈旋转。

图1和图2中示出了单向离合器及其锁止位置。支柱或可枢转构件12设置在外座圈4和内座圈10之间并与内座圈上的齿8接合。

支柱12的枢转轴线大体上平行于旋转轴线Z。当支柱12相对于外座圈4枢转时，支柱朝向旋转轴线Z向内突出。

有利地，支柱12可以通过铸铝或粉末冶金形成为单个整体件。凹槽可以在初始制造时形成在支柱12中。因此，需要少量的额外加工。

接近传感器16设置在外座圈4内并且与内座圈10相邻。所述传感器可以是各种不同类型的传感器中的一种，例如，光电传感器、电容传感器、磁传感器和感应传感器等。在优选实施例中，接近传感器是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器感测由第一座圈发射的磁场和由第一座圈的齿发射的磁场的变化。当第一座圈旋转时，传感器随着磁场接近传感器而检测齿的接近度。

螺线管20连接到第二座圈4并且致动支柱从分离位置至接合位置，或者从接合位置至分离位置。螺线管可以由能够响应于接收到电流而使构件移位的任何数量的机电致动器代替。螺线管20可以是根据给定应用的要求而选择的任何传统类型。螺线管具有大体上圆筒形的形状并具有容纳电连接器的至少两个开口。响应于电流，螺线管20内的线圈产生磁场。磁场驱动螺线管以在支柱12上施加力。在这样的实施例中，不需要偏置弹簧使支柱返回到起始位置。在这样的实施例中，螺线管可以机械地连接到支柱臂、支柱肘或其它适当位置。

响应于电流的中止，螺线管20返回到初始位置。然后弹簧的偏置可以使支柱12围绕枢转轴线枢转，以使支柱12返回到凹槽并使离合器返回到分离位置。

参照图3，示出了用于控制单向离合器的方法。该方法通过使与第二座圈4同心的第一座圈10旋转而在202处开始。在步骤204中，接近传感器16检测第一座圈10的齿8的位置随时间的变化，以指示第一座圈10和第二座圈4的相对转速。在步骤206中，控制器确定第一座圈的转速是否大于预定阈值。如果是，则在步骤210中控制器防止致动支柱。如果否，则方法进行到步骤208，在步骤208中，控制器(未示出)确定是否接收到接合第一座圈10的命令。如果是，则在步骤212中控制器允许致动支柱。如果否，则在步骤210中控制器防止致动支柱，从而防止第一座圈与第二座圈锁止。

预定阈值可以是当时间保持恒定时与距离成正比的速度或者当距离保持恒定时与时间成反比的速度。在另一实施例中，所述阈值可以被设置为以每分钟转数测量的转速。

可以看出，根据本公开的实施例提供了多个优点。例如，根据本公开的单向离合器由于螺线管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的具有低能耗而相对节能。

虽然上面描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下能够进行各种变化。如前所述，各个实施例的特征可组合，以形成本发明可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然各个实施例已经被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性方面优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特点或特性可被折衷，以实现期望的总体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。这样，在任何实施例被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的程度上，这些实施例不在本公开的范围之外，且可期望用于特定应用。

Claims (13)

1.一种可控的单向离合器组件，包括：

第一环形圈，具有中心旋转轴线、第一边缘和在第一边缘上的至少一个齿；

第二环形圈，与第一环形圈同心地布置并具有第二边缘；

可枢转构件，连接到第二环形圈并且能够在接合位置和分离位置之间枢转，其中，在接合位置，可枢转构件与所述齿接合，在分离位置，可枢转构件与所述齿分离；

传感器，设置在第二环形圈上并被配置为检测所述至少一个齿的存在；

控制器，被配置为：响应于所述齿的存在指示第一环形圈的转速超过阈值，防止可枢转构件枢转到接合位置。

2.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，还包括机电致动器，所述机电致动器具有可运动构件，所述可运动构件被构造为向可枢转构件施加力并使可枢转构件从分离位置移位到接合位置，其中，控制器被配置为：响应于所述齿的存在指示第一环形圈的转速超过阈值而防止施加力。

3.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，其中，所述传感器被配置为：基于所述齿的位置输出指示第一环形圈的转速的信号。

4.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，其中，所述传感器是霍尔效应传感器。

5.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，其中，第一环形圈发射第一磁场，第一环形圈的齿发射与所述第一磁场不同的第二磁场，其中，所述传感器被配置为：当第一环形圈围绕中心旋转轴线旋转且所述齿邻近所述传感器时检测到第二磁场的存在。

6.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，其中，所述阈值为大约100转每分钟。

7.根据权利要求1所述的可控的单向离合器组件，其中，第二环形圈具有基本上垂直于第一环形圈的中心旋转轴线并在其内限定凹槽的凸起部。

8.根据权利要求7所述的可控的单向离合器组件，还包括设置在所述凹槽内的机电致动器。

9.根据权利要求8所述的可控的单向离合器组件，其中，所述控制器响应于所述齿的存在指示第一环形圈的转速超过阈值，禁止电流流到所述机电致动器。

10.根据权利要求8所述的可控的单向离合器组件，其中，所述控制器响应于所述齿的存在指示第一环形圈的转速低于预定阈值，允许电流流到所述机电致动器。

11.根据权利要求8所述的可控的单向离合器组件，还包括设置在凹槽内并且邻近于第一环形圈的接近传感器。

12.一种控制单向离合器的方法，包括：

使第一座圈在第二座圈内旋转；

检测第一座圈的齿随时间的位置，以指示第一座圈和第二座圈的相对转速；

在接收到接合命令时，响应于第一座圈的转速超过预定阈值，防止第一座圈和第二座圈的锁止。

13.一种可控的单向离合器，包括：

第一座圈，具有设置有齿的边缘；

第二座圈，与第一座圈同心；

支柱，设置在第一座圈和第二座圈之间并且能够在接合位置和分离位置之间枢转；

接近传感器，固定到第二座圈并被配置为检测所述齿；

控制器，基于来自接近传感器的输出而防止超过预定转速时的接合。