CN108700125A - 具有超越模式的连接组件和其中使用的有沟的锁定构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有超越模式的连接组件和有沟的锁定构件。锁定构件具有倾斜的开口沟，该沟延伸穿过锁定构件的鼻部和主体到达主体的上面部。锁定构件可在第一位置和第二位置之间移动。第一位置是连接位置，第二位置是断开位置。在组件的第一构件相对于组件的第二构件在第一方向上高于预定的RPM旋转时，向沟的底部引导的加压流体将锁定构件推向第二位置，以防止锁定构件在超越模式下与第一构件的肩部抵接。

Description

具有超越模式的连接组件和其中使用的有沟的锁定构件

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月4日提交的美国临时申请序列号第62/291,035号的优先权。

技术领域

本发明总体涉及具有超越模式的连接组件和其中使用的锁定构件(例如，支柱)的领域。

背景技术

如美国专利第8,844,693号中所述，超越连接组件可用于在各种结构环境中将扭矩从驱动构件传递至从动构件。这允许扭矩从驱动构件传递至从动构件，同时在扭矩被中断时允许驱动构件相对于从动构件空转运动。这样的连接器通常包括相对于内座圈同心设置的外座圈，外座圈具有限定槽的凸轮表面，连接辊组装在该槽中。

驱动构件连接至一个座圈，从动构件连接至另一个座圈。在从驱动构件到从动构件的扭矩传递期间，辊通过抵靠凸轮表面的凸轮作用变为被锁定，从而在驱动构件和从动构件之间建立正驱动连接。在扭矩被中断时，随着辊与它们各自的凸轮表面变为被解锁，从动构件可以相对于驱动构件空转。

另一种常见的超越连接器包括设置在外座圈的圆柱形内表面和内座圈的圆柱形表外面之间的超越连接器楔块，使得楔块随着扭矩传递至从动构件而将座圈锁定在一起。当扭矩传递被中断时，楔块相对于内座圈的表面和外座圈的表面变为被解锁。

为了本申请的目的，术语“连接器”应该理解为包括离合器或制动器，其中一个板可驱动地连接至传动装置的扭矩传递元件，另一个板可驱动地连接至另一个扭矩传递元件或相对于传动装置壳体锚固并保持静止。术语“连接器”、“离合器”和“制动器”可互换使用。

槽板可以设置有围绕单向离合器的轴线成角度设置的凹部或槽。槽形成在槽板的平面表面中。每个槽都容纳扭矩传递支柱，该扭矩传递支柱的一个端部或尾部接合槽板的槽中的锚固点。支柱的相对的边缘(下文可以称为活动边缘或鼻部)可从槽内的某个位置移动到活动边缘从槽板的平面表面向外伸出的位置。支柱可以通过单独的弹簧被远离槽板偏置。

凹口板可以形成有大致位于槽板的槽的半径上的多个凹部或凹口。凹口形成在凹口板的平面表面中。

在美国专利第5,597,057号中公开了超越平面离合器的另一个例子。

与本发明有关的其他美国专利包括：美国专利号5,070,978、5,449,057、5,806,643、5,871,071、5,918,715、5,964,331、5,927,455、5,979,627、6,065,576、6,116,394、6,125,980、6,129,190、6,186,299、6,193,038、6,244,965、6,386,349、6,481,551、6,505,721、6,571,926、6,854,577、7,258,214、7,275,628、7,344,010和7,484,605。

还有其他相关的美国专利包括：美国专利号4,200,002、5,954,174和7,025,188。

最近的相关专利文献包括美国专利号：7,100,756、7,223,198、7,383,930、7,448,481、7,451,862、7,455,156、7,455,157、7,450,548、7,614,486、7,661,518、7,743,678、7,942,781、7,98,372、7,992,695、8,042,669、8,042,670、8,051,959、8,056,690、8,079,453、8,083,042、8,091,696、8,491,439、8,646,587、8,720,659、8,881,516、8,986,157、9,121,454、9,186,977、9,188,170、9,188,172和9,188,174。还包括公开的美国专利申请号：2008/0110715、2011/0269587、2011/0183806、2011/0214962、2011/0297500、2008/0169165、2009/0159391和2010/0288592。

通常，希望保持可控的或可选的单向离合器的有棘齿的反向支柱或径向棘齿被选择板覆盖，以防止它们接合离合器的凹口板。如果反向支柱或棘齿在超越过程中露出，它们可能锁定到凹口板上。当在预定的每分钟转速(RPM)以上(例如，大约200RPM)发生这种情况时，结果可能是离合器破损并且使得车主具有破损的传动装置。

换言之，当滑动板或选择板在超越模式或超越状态期间移位或移动时发生潜在的故障状况，使一个或多个反向支柱或棘齿暴露从而与凹口板在高速下接合。

此外，对于可选的或可控的单向离合器或制动器，支柱或棘齿与凹口板在高速下非同步接合可能是有害的。当在离合器/制动器在成为锁定方向的方向上旋转时使支柱不接合并且然后支柱突然能够接合时，发生非同步接合。在高惯性情况下在高速下接合可能会立即发生故障。

发明内容

本发明的至少一个实施方式的目的是提供一种具有超越模式的连接组件以及其中使用的反向支柱或径向棘齿，其中向支柱或棘齿的活动边缘或尖端添加有沟，使得未被覆盖的或暴露的反向支柱或径向棘齿不接合组件的凹口板，直到达到预定的“低”RPM。当在凹口板和槽板之间有足量的流体流动时，流体在支柱的沟中相互作用以阻止支柱在“高”RPM的情况下进入并接合凹口板的凹口。在支柱或棘齿的活动边缘或尖端中使用这样的沟使得连接组件在正常操作期间更加坚固并且故障保险。

在实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的时，提供了一种具有超越模式的连接组件。该组件包括各自包括第一连接面部和第二连接面部的第一构件和第二构件，第一连接面部和第二连接面部彼此小间距地相对并且在它们之间限定流体通道，其中构件中的至少一个被安装为围绕轴线旋转。该组件还包括锁定构件，该锁定构件设置在构件的连接面部之间并且具有倾斜的开口沟，该开口沟延伸穿过锁定构件的鼻部和主体到达主体的上面部。锁定构件可在第一位置和第二位置之间移动。第一位置是连接位置，其特征在于锁定构件与第一构件和第二构件各自的相应的肩部抵接，第二位置是断开位置，其特征在于锁定构件与第一构件和第二构件中的至少一个不抵接。在第一构件相对于第二构件在第一方向上高于预定的RPM旋转时，在流体通道中流动的加压流体向沟的底部被引导，以将锁定构件推向第二位置，从而防止锁定构件在超越模式下与第一构件的肩部抵接。

组件还可包括控制元件，该控制元件被安装为在连接面部之间进行受控的运动并且可操作为控制锁定构件的位置。控制元件可以具有至少一个开口，该开口完全穿过控制元件延伸，以在控制元件的受控位置允许锁定构件延伸穿过该开口到达第一位置。

沟的底部可以相对于锁定构件的主体的下面部具有基本上恒定的角度或斜度。

第一构件和第二构件中的一个可以是凹口板，第一构件和第二构件中的另一个可以是槽板。

组件可以是可控的或可选的单向离合组件。

预定的RPM可以是230RPM。

控制元件可以是能绕轴线旋转的控制板或选择板。

组件可包括由第二构件承载的、用于将锁定构件推向第一位置的偏置构件。

角度或斜度可以在10°和60°之间。

加压流体可以在连接面部之间以大于50毫升/分钟的速率流动。

锁定构件可以通过在锁定构件的尾部处枢转而在第一位置和第二位置之间移动。

另外，在实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的时，提供了一种用于连接组件的有沟的锁定构件。该锁定构件包括：构件接合鼻部；与鼻部完全相反的构件接合尾部；鼻部和尾部之间的主体，该主体具有上面部和下面部。该锁定构件还包括开口沟，其延伸穿过鼻部和主体，以将通过鼻部进入的加压流体向沟的底部引导。被引导的加压流体将锁定构件推向断开位置，该断开位置的特征在于鼻部与组件的第一构件在第一构件相对于第二构件旋转时不抵接。

锁定构件还可包括一对从尾部横向伸出的、相对地突出的凸耳。

锁定构件可以是支柱。

鼻部的尖端和尾部的端部可以是倾斜的。

支柱可以是棘齿支柱。

沟可以在鼻部处具有矩形截面。

沟可以沿着沟的整个长度在鼻部和主体中具有矩形截面。

沟可以居中地定位在主体的侧面部之间。

沟的底部可以包括斜面。

虽然以上描述了示例性实施方式，但并不意味着这些实施方式描述了本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是说明性词语而不是限制性词语，并且应当理解，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。另外，可以组合不同的实施方式的特征形成本发明的其他实施方式。

附图说明

图1是本发明的连接组件的至少一个实施方式的局部剖视的侧视示意图，其中组件的锁定构件或支柱在截面中处于不抵接位置；

图2是根据本发明的至少一个实施方式构造的锁定构件或支柱的立体图；

图3是针对三种不同的支柱和两种不同的流体(即，油)流率的、使支柱鼻部移动所需的力矩与支柱斜面角度相比的曲线图，并且考虑了支柱上的弹簧力和重力；

图4是与图3的曲线图类似的曲线图，但是支柱上只有流体力而没有弹簧力并且假设支柱没有重量；以及

图5是针对特定的流体流率和包括根据本发明的不同实施方式构造的支柱的许多不同的支柱的、棘齿接合速度(即，RPM)的曲线图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细的实施方式；然而，应理解的是，所公开的实施方式仅仅是可以被实施为不同的和替代的形式的本发明的示例。附图不一定成比例；为了示出特定的部件的细节，一些特征可能被放大或最小化。因此，本文所公开的特定的结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

图1示出了根据本发明的至少一个实施方式构造的平面或超越连接组件或离合组件(总体用11表示)的槽构件或槽板(总体用10表示)。组件11的连接板或凹口板(总体用14表示)通常嵌套在槽板10内。凹口板14可以经由形成在凹口板14上的内花键连接至某个部件(没有示出)，该内花键接合该部件上的花键。槽板10通常可设置有外花键。

致动器(没有示出)可驱动地连接至滑动元件或控制元件、或滑动板或控制板(总体用20表示)，从而使控制板20相对于中心轴线被成角度地调节，板14和10中的至少一个可围绕该中心轴线旋转。如美国专利第7,344,010号中总体所示，控制板20设置在板10和14之间，以相对于板10和14进行有限的角旋转。

控制元件或控制板20通常不是完整的圆形部件，因此需要较少的材料来制造该部件。因此，在冲压组装操作期间，部件10、14和20可以更紧密地嵌套在一起。此外，由于控制板20不是完整的圆形，因此更容易安装到离合组件中。

板14可以相对于板10围绕中心轴线在箭头24所示的一个角方向上空转。在致动器(例如，借助于叉)将控制板20相对于槽板10围绕中心轴线的角位置调节到前向位置时的操作模式中实现该单向的空转运动，该前向位置通过将控制板20从其反向位置成角度地移动几度(例如10°)来获得。

凹口板14具有内表面或参考表面或连接面部26，一个或多个凹口28形成在其中并且被公共壁29隔开。如前所述，凹口板14可以适于被接收在槽板10中。

槽板10具有带有前向凹部(没有示出)的内表面30和形成在板10的对应的棘爪保持部分中的反向槽或反向凹部33。控制板20位于板14和板10各自的内表面26、30的中间。

在一个实施方式中，可以有十九个支柱或棘爪被接收并保持在槽板10中的十九个凹部(十二个前向凹部和七个反向凹部33)中。其中十二个棘爪是围绕中心轴线在前向方向上传递扭矩的“有耳的”前向棘爪(没有示出)，并且其中七个棘爪是“有耳的”的反向棘爪(总体用34表示)，这些反向棘爪彼此紧密地聚集或集合成为弯曲的一行或一列，以防止构件10和14之间围绕中心轴线在“反向”方向上的旋转。如美国专利第6,065,576号中总体所示，每个“有耳的”前向支柱或前向棘爪都包括大致矩形的平面部分和一对凸耳。

参照图1和图2，每个反向棘爪或反向支柱34都包括在支柱34的鼻端部39处的第一端表面或端面部36。支柱34还包括在支柱34的尾端部41处的第二端表面或端面部38(图1)，其与第一端表面36在周向上相对。尾端部41接合板10中的肩部37。支柱34还分别包括支柱34的主体部分43的上面部40和下面部42。

支柱34还包括开口沟(总体用44表示)，其延伸穿过鼻部39和主体43，以将通过鼻部39进入的加压流体(通过流体流动线82表示)引导至沟44的底部并在沟的底部上施加力(F)。被引导的加压流体将锁定构件或锁定支柱34推向断开位置，该断开位置的特征在于，在板14相对于板10在高于预定的RPM(即，通常为230RPM)的情况下旋转(即，在方向24上)时鼻部39与第一构件或第一板14不抵接，以防止支柱34在超越模式下与板14的肩部45抵接。

优选地，如图2所示，沟44沿沟44的整个长度在鼻部39和主体43中具有矩形截面。此外，优选地，沟44居中地定位在主体43的侧面部60之间。沟44的底部包括斜面62，斜面62相对于支柱34的主体43的下面部42具有基本上恒定的角度或斜度。如图3和图4所示，该角度或斜度优选在10°和60°之间。

代表重定向的油流的流体流动线或分量在图1中用82表示。代表油在传统支柱34”(图3、图4和图5)的情况下流动的流体流动线或分量用84表示。

当控制板20位于其“前向”位置时，其覆盖“反向”的一组聚集的棘爪或支柱34。当控制板20位于“反向”位置时，其不覆盖“反向”的一组聚集的支柱34。当未被覆盖时，“反向”支柱34被允许在高于构件14相对于构件10的预定的RPM的情况下接合。在低于预定的RPM(例如，大约230RPM)的情况下，反向支柱34阻止槽板10和凹口板14之间在“反向”方向(由箭头24表示)上旋转。

在上述例子中，控制板20设置有七个聚集或集合的孔眼46。它们是间隔开的并且围绕中心轴线成角度地设置。当控制板20适当地定位在“反向”位置时，其中一个孔眼46将直接设置在每个凹部33上方。

孔眼46和凹口28的尺寸被设定成使得反向棘爪34的部分可以进入凹口板14的棘爪接收部分的凹口28中并接合凹口28的肩部45，以在反向棘爪34和板14之间产生锁定作用，这会阻止板14和板10之间的旋转。

如果控制板20从反向位置旋转到不同的(即，前向)角位置，则控制板20接合棘爪的顶表面，以使反向棘爪34绕它们的枢轴70向下旋转到它们的凹部33中，并且在接合点72处至少部分地被控制板20覆盖且被阻止枢转地向上移动。当控制板20如此定位时，板14可相对于板10绕中心轴线空转。

“有耳的”前向棘爪不被控制板20覆盖，而是仅被凹口板14覆盖。前向棘爪通常可以向外旋转，同时被凹口板14部分地保持。

反向棘爪或反向支柱34各自具有一对从它们的尾部41横向伸出的、反向地突出的凸耳68。

尽管任何合适的支柱弹簧都可以与本发明的一个实施方式一起使用，但是螺旋弹簧64在形成在凹部33中的凹部66内设置在前向棘爪和反向棘爪34各自的下方。

当凹口板14被接收或嵌套在槽板10内并且控制板20位于它们之间时，板10和14通常通过保持环或卡环(没有示出)在轴向上被快速地保持。卡环被接收并保持在形成在板10中的凹槽中。当组装时，控制板20通常位于形成在槽板10中的环形凹槽(没有示出)内。

反向支柱34可以由一段薄的冷成型原料形成，例如冷拉或冷轧钢丝或球化和退火的SAE1065钢。可以滚磨每个支柱34，以实现合适的边角断裂，例如最大0.015英寸；在1550℉硬化；油淬；并在350℉下回火至最小硬度为53洛氏硬度标尺C。可替代地，反向支柱可以通过金属注射成型形成。

图3是曲线图，其示出了针对两种不同的流体流率下的三种不同构造的支柱34、34’和34”，在凹口板(NP)对于支柱34和34’的不同的支柱斜面角度以230RPM旋转的情况下移动支柱鼻部所需的力矩是如何变化的。支柱34、34’和34”上的外力包括弹簧力和来自流体撞击支柱的力。

最佳的支柱斜面角度是产生足够的向下的力(y方向力)而不产生太大的x方向力的角度，因为x方向力需要使支柱旋转离开其槽。支柱中的斜面越平坦(斜面角度越小)，向下的力越靠近支柱枢轴点，这会减小其力矩。

图4是类似于图3的曲线图，但是去除了弹簧力并且假设了支柱没有重量。

图5示出了虽然支柱34”’和34具有相同的角度和斜面表面区域，但支柱34”’和34测试结果完全不同。这是因为支柱34的内部斜面(以及支柱34’的内部斜面)将流体收集在支柱34和凹口板14的进入凹口之间，从而降低了支柱接合速度。支柱34”’的外部斜面允许流体被推开，从而提高棘齿接合速度。

应当理解，除了上面公开的连接组件之外，也可以提供具有径向棘齿的第二实施方式的连接组件，其中径向棘齿和凹口尖端的形状优选是椭圆形。

尽管上面描述了示例性实施方式，但是并不认为这些实施方式描述了本发明的所有可能的形式。相反，说明书中所使用的词语是说明性而非限制性词语，并且应理解的是在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以做出各种变化。另外，不同实施方式的特征可以组合，以形成本发明的另外的实施方式。

Claims (20)

1.一种具有超越模式的连接组件，该组件包括：

第一构件和第二构件，它们各自包括第一连接面部和第二连接面部，第一连接面部和第二连接面部彼此小间距地相对并且在它们之间限定流体通道，其中第一构件和第二构件中的至少一个被安装为围绕轴线旋转；以及

锁定构件，其设置在第一构件和第二构件的第一连接面部和第二连接面部之间并且具有倾斜的开口沟，该沟延伸穿过锁定构件的鼻部和主体到达主体的上面部，锁定构件可在第一位置和第二位置之间移动，第一位置是连接位置，该连接位置的特征在于锁定构件与第一构件和第二构件各自的相应的肩部抵接，第二位置是断开位置，该断开位置的特征在于锁定构件与第一构件和第二构件中的至少一个不抵接，其中，在第一构件相对于第二构件在第一方向上高于预定的每分钟转速旋转时，在流体通道中流动的加压流体向沟的底部被引导，以将锁定构件推向第二位置，从而防止锁定构件在超越模式下与第一构件的肩部抵接。

2.根据权利要求1所述的组件，其还包括控制元件，该控制元件被安装为在第一连接面部和第二连接面部之间进行受控的运动并且可操作为控制锁定构件的位置，控制元件具有至少一个开口，该开口完全穿过控制元件延伸，以在控制元件的受控位置允许锁定构件延伸穿过该开口到达第一位置。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，沟的底部相对于锁定构件的主体的下面部具有基本上恒定的角度或斜度。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，第一构件和第二构件中的一个是凹口板，并且第一构件和第二构件中的另一个是槽板。

5.根据权利要求1所述的组件，其中，组件是可控的或可选的单向离合组件。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，预定的每分钟转速是230RPM。

7.根据权利要求2所述的组件，其中，控制元件是可绕所述轴线旋转的控制板或选择板。

8.根据权利要求1所述的组件，其还包括由第二构件承载的偏置构件，以用于将锁定构件推向第一位置。

9.根据权利要求2所述的组件，其中，角度或斜度在10°和60°之间。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，加压流体在第一连接面部和第二连接面部之间以大于50毫升/分钟的速率流动。

11.根据权利要求1所述的组件，其中，锁定构件通过在锁定构件的尾部处枢转而在第一位置和第二位置之间移动。

12.一种用于连接组件的有沟的锁定构件，该锁定构件包括：

构件接合鼻部；

与鼻部完全相反的构件接合尾部；

鼻部和尾部之间的主体，该主体具有上面部和下面部；以及

开口沟，其延伸穿过鼻部和主体，从而将通过鼻部进入的加压流体向沟的底部引导，被引导的加压流体将锁定构件推向断开位置，该断开位置的特征在于鼻部与组件的第一构件在第一构件相对于组件的第二构件旋转时不抵接。

13.根据权利要求12所述的锁定构件，其还包括一对从尾部横向伸出的、相对地突出的凸耳。

14.根据权利要求12所述的锁定构件，其中，锁定构件是支柱。

15.根据权利要求12所述的锁定构件，其中，鼻部的尖端和尾部的端部是倾斜的。

16.根据权利要求14所述的锁定构件，其中，支柱是棘齿支柱。

17.根据权利要求12所述的锁定构件，其中，沟在鼻部处具有矩形截面。

18.根据权利要求17所述的锁定构件，其中，沟沿着沟的整个长度在鼻部和主体中具有矩形截面。

19.根据权利要求12所述的锁定构件，其中，沟居中地定位在主体的侧面部之间。

20.根据权利要求12所述的锁定构件，其中，沟的底部包括斜面。