CN109952447A - 扇形离合器 - Google Patents

Abstract

一种用于选择性地防止带齿齿轮(12)绕轴线旋转运动的离合器(10)可以包括致动器(20)和与带齿齿轮(12)相互作用的可枢转移动的棘爪(40)。柱塞(24)可以在致动器(20)内并且借由致动器(20)径向移动。一对轴向间隔开的侧壁(16、18)可以包括相对的径向延伸槽(52)。棘爪推动器(50)可以在柱塞(24)和棘爪(40)之间径向移动。棘爪推动器(50)可以包括一对轴向延伸的翼部(54、56)，该翼部可滑动地支撑在相对槽(52)之一中，以仅将棘爪推动器(50)的运动限制为径向。由棘爪(40)传递到棘爪推动器(50)的轴向和/或圆周力负载可以不传递到径向可移动柱塞(24)。

Description

扇形离合器

技术领域

本发明涉及离合器，更具体地涉及具有用于带齿齿轮旋转控制的棘爪的扇形离合器。

附图说明

以下将结合附图描述本发明的一个或多个实施例，其中相同的标记表示相同的元件，并且其中：

图1是扇形离合器的一个实施例的透视图，示出为与带齿齿轮相互作用，并且包括一对侧板，其构造成用于支撑根据本发明的一个实施例构造的致动器；

图2是图1的扇形离合器的相同实施例的局部侧视图，其中侧板之一经移除以展现相对于带齿齿轮定位在解锁或自由轮转模式中的内部离合器结构；

图3是图1和图2的扇形离合器的相同实施例的类似的局部侧视图，但是示出了相对于带齿齿轮定位在锁定模式中；

图4是沿图3的线4-4截取的扇形离合器的内部部分的截面图，该部分根据本发明的一个实施例构造；

图5是扇形离合器的一个替代实施例的局部侧视图，该扇形离合器还具有一个侧板，该侧板经移除以展现相对于带齿齿轮以自由轮转模式定位的内部离合器结构；

图6示出了图5的扇形离合器的相同实施例的类似的局部侧视图，但是示出了相对于带齿齿轮定位在锁定模式中。

图7示出了一对扇形离合器，该扇形离合器位于相反的取向上以在本发明的又一个实施例中提供额外的功能。

具体实施方式

本文描述的扇形离合器经构造用以控制分开的旋转运动，例如具有多个齿、嵌齿或棘爪的齿轮。与其他离合器不同，扇形离合器经构造用以接合与其相互作用的旋转圆形齿轮的360°圆周的相对有限的角度范围或扇形。这种离合器可以用于仅通过单个致动器和单个棘爪来控制齿轮。齿轮和棘爪可以各自围绕分开的轴线枢转，用于齿轮的选择性接合和脱离，以允许或防止齿轮的旋转运动。

致动器可以控制棘爪，转而，致动器又可以移动柱塞以接合齿轮以及使棘爪与齿轮脱离。本文所示和所述的离合器的实施例可以用于受益于齿轮运动的致动器控制的多种应用中。尽管离合器可以用于控制车辆变速器内齿轮的运动，但是涉及选择性控制旋转齿轮运动的其他应用也是适用的。

现参照图1，示出了扇形离合器10的第一实施例，该扇形离合器10相对于沿着旋转轴线a-a定向的带齿齿轮12在空间上固定并且与之接合。在至少一个实施例中，扇形离合器10固定在围绕带齿齿轮12周向延伸的交互式传动部件(未示出)中。在本文中带齿齿轮，例如，带齿齿轮12，被定义为包括至少一个或多个嵌齿14的齿轮。扇形离合器10包括第一侧板16(背景)和第二侧板18(前景)，第一和第二侧板如图所示轴向间隔开。

现参照图2，示出为电磁线圈的致动器20可以用于使致动器20通电，尽管其他动力源，例如液压，也可以用于使致动器20通电。致动器包括电枢22和柱塞24，柱塞24经构造用以在电枢或柱塞弹簧26产生的电磁场的选择性施加力的作用下往复运动。为此，柱塞弹簧26受限于柱塞24的远端28和致动器支撑块36的内部上表面38之间，致动器支撑块36通过延伸穿过孔34的螺栓(未示出)固定在第一和第二侧板16、18之间。致动器支撑块36可以由非导电材料形成，或者如果需要，例如对于一些配置以容纳到螺线管的磁通流，致动器支撑块36可以可选地至少部分地由导电材料形成。理想地，支撑块36由刚性材料形成，例如硬聚合物，其足以使得在例如汽车变速器内发生的高热负荷和交变机械力的相对苛刻环境中产生的任何变形最小化。

继续参照图2，将凸台30固定到柱塞24的近端32。凸台30经构造用以至少间接地与棘爪40相互作用，使得棘爪40绕轴向延伸以支撑凸台42枢转。每当柱塞24与棘爪40的跟部46相互作用时，这种相互作用使得棘爪40的趾部44移动。对于返回运动，本领域技术人员将理解，与推动柱塞24的远端28的相互作用弹簧28的力相比，棘爪弹簧48对棘爪的趾部44施加相对小的力。在本发明的实施例中，每当电枢22断电时，柱塞弹簧26将有效地迫使柱塞向下，克服棘爪弹簧48的相反力，并使离合器移动到自由轮模式，如图所示。在后一种模式中，趾部44保持不与嵌齿14接合，并因此与嵌齿14相互作用。同样地，在故障保护模式中，即在本文中设计为不向电枢22供电的模式，离合器将移动到并且保持在图2所示的自由轮模式中。尽管如所述构造，故障保护模式仍然可替代地经修改以适应锁定模式。

现参照图3，示出了致动器20处于通电状态，并且示出了扇形离合器10处于锁定模式，其中棘爪40的趾部44被棘爪弹簧48的力推动成与齿轮12的嵌齿14接合。在通电状态下，由电枢22产生的电磁场有效地将柱塞24向上拉入电枢的内部。电枢经构造以具有足以克服柱塞弹簧26的力的强度。

在图2和3的扇形离合器10的公开实施例中，采用棘爪推动器50以避免从棘爪40传递柱塞24上的非径向载荷。为此，固定到柱塞24近端的凸台30构造成仅直接与棘爪推动器50相互作用。现继续参照图4，沿着图3的线4-4径向观察的棘爪推动器的横截面显示了一对第一和第二相对的翼部54、56，该翼部在侧板16、18(仅在图3中的第一侧板16中示出)的径向定向的槽52内径向地通过。相对的翼部58和60在第一和第二侧板16、18之间周向地延伸，或者相对于第一和第二翼部54、56正交地延伸，从而在棘爪推动器50中形成四杆横截面，如沿棘爪推动器50的径向方向所观察到的(图4)。棘爪推动器50的四个径向间隔的翼部54、56、58和60协作地确保棘爪40施加的侧向载荷不会传递到柱塞24。由于浮动棘爪推动器50的翼部仅限于径向运动，包括在第一和第二侧板16、18的槽52内的径向运动，所以凸台30和柱塞24都不会受到来自棘爪40的非径向力。

现参照图5，示出了扇形离合器110的第二实施例。在本文提供的附加实施例的描述中，所有参考类似于先前描述的实施例。因此，当引入每个新实施例时，类似于先前引入的实施例的元件将共享类似编号的关系，但是以一百的倍数加以区分。例如，第一实施例的棘爪推动器50将成为第二实施例中的棘爪推动器150等。

因此，在扇形离合器110的第二实施例中，棘爪推动器150抵靠趾部144而不是跟部146。同样在该第二实施例中，棘爪弹簧148压靠棘爪140的跟部146，而不是趾部144。在图5中，示出了离合器处于自由轮模式，其中致动器120已经断电，类似于针对图2的第一实施例描述的故障保护模式。本领域技术人员将理解，除了所述例外之外，扇形离合器110在所有方面都类似于第一实施例(图2)。

在图6中，示出了扇形离合器110的第二实施例处于锁定模式，其中，示出了趾部144与齿轮112的嵌齿114接合。在该模式中，电枢120通电，并且因此柱塞弹簧(未示出)的力有效地克服较小的棘爪弹簧力148，类似于相对于第一实施例所述的离合器的状态。

最后，参照图7，双扇形离合器装置具有提供附加功能的第三实施例。因此，扇形离合器210和310(示出为彼此成角度地相邻定位以用于与带齿齿轮212的接合相互作用)，提供了超出由前两个扇形离合器实施例提供的单向自由轮和单向锁定模式的附加操作模式。该双扇形离合器装置提供四种不同的状态或模式：1)不受阻碍的旋转；2)完全锁定旋转；3)仅沿顺时针方向旋转；4)仅沿逆时针方向旋转。本领域技术人员将容易理解，离合器210和310的相应双致动器220和320可以被选择性地控制以允许齿轮212经选择性地旋转以实现四种状态中的每一种。

作为一个示例，离合器210可以是变速器离合器，经构造以致动仅与车辆的向前移动相关联的主棘爪240，而离合器310可以致动副棘爪，例如，棘爪340，用于仅控制这种车辆的反向运动。

应当理解，前面仅描述了本发明的几个实施例。然而，本发明不限于所公开的特定实施例。例如，可以想到的是，尽管本文仅示出和描述了棘爪推动器50、150、250、350的径向移动，其他实施例配置可以仅利用棘爪推动器的轴向移动。此外，说明书中所包含的陈述仅涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求书中所使用的术语的定义的限制，除非已明确定义术语或短语。对所公开的实施例的各种其他实施例的改变和修改对本领域技术人员来说是清楚明白的，并且旨在落入所附权利要求的精神和范围内。

如本发明所使用的，各种术语“如”、“例如”、“比如”、“诸如”和“像”以及动词“包括”、“具有”、“包含”以及它们的其他动词形式，当与一个或多个组件或其他项目的列表一起使用时，将被解释为开放式的，这意味着该列表不被认为排除其他或附加组件或项目。除非在明确需要不同解释的情况下使用，否则所有术语将被赋予其最广泛的合理含义。

Claims (15)

1.一种用于选择性地防止带齿齿轮绕轴线旋转运动的离合器，所述离合器包括：

致动器；

可枢转移动的棘爪，所述棘爪与所述带齿齿轮相互作用；

柱塞，所述柱塞在所述致动器内并且由所述致动器径向地移动，所述柱塞相对于所述轴线正交地定向以控制棘爪移动；

一对轴向间隔开的侧壁，每个侧壁包括相对的径向延伸槽；

棘爪推动器，所述棘爪推动器在所述柱塞与所述棘爪之间是径向可移动的，所述棘爪推动器包括一对轴向延伸的翼部，每个翼部可滑动地支撑在这些相对的槽之一中用以仅将所述棘爪推动器的移动限制到径向；

其中由所述棘爪传递到所述棘爪推动器构件的轴向和/或圆周力负载不传递到所述径向可移动柱塞。

2.根据权利要求1所述的离合器，其中所述柱塞具有径向间隔开的近端和远端，其中凸台位于所述柱塞的近端处，其中所述凸台直接接触并且移动所述棘爪推动器构件。

3.根据权利要求1所述的离合器，其中所述棘爪推动器构件具有四杆截面。

4.根据权利要求1所述的离合器，其中所述棘爪推动器构件经构造用以在所述凸台与所述棘爪之间径向浮动。

5.根据权利要求1所述的离合器，其中所述离合器是扇形离合器，并且每个棘爪包括跟部和趾部。

6.根据权利要求1所述的离合器，进一步包括偏压抵靠所述棘爪的跟部的弹簧，并且其中所述棘爪推动器偏压所述棘爪的趾部。

7.根据权利要求1所述的离合器，进一步包括偏压抵靠所述棘爪的趾部的弹簧，并且其中所述棘爪推动器偏压所述棘爪的跟部。

8.一种用于离合器的棘爪推动器，所述棘爪推动器经构造以选择性地防止齿轮的旋转运动，所述棘爪推动器包括：

十字形构件，所述十字形构件经适配以径向地布置在所述离合器的一个控制柱塞与所述离合器的一个枢转棘爪之间，其中所述构件受限于仅在所述离合器内径向移动。

9.根据权利要求8所述的棘爪推动器，其中所述控制柱塞具有径向间隔开的近端和远端，其中凸台位于其近端处，其中所述凸台直接接触并且移动所述棘爪推动器构件。

10.根据权利要求8所述的棘爪推动器，进一步包括四杆截面。

11.根据权利要求8所述的棘爪推动器，进一步经构造以在所述凸台与所述棘爪之间径向浮动。

12.根据权利要求8所述的棘爪推动器，其中所述离合器是扇形离合器，并且其中每个棘爪包括跟部和趾部。

13.根据权利要求8所述的棘爪推动器，其中所述离合器进一步包括偏压抵靠所述棘爪的跟部的弹簧，并且其中所述棘爪推动器偏压所述棘爪的趾部。

14.根据权利要求8所述的棘爪推动器，其中所述离合器进一步包括偏压抵靠所述棘爪的趾部的弹簧，并且其中所述棘爪推动器偏压所述棘爪的跟部。

15.一种制造扇形离合器的方法，所述扇形离合器用于选择性地防止带齿齿轮绕轴线的旋转运动；该方法包括以下步骤：

形成致动器支撑块，并将致动器安装在所述支撑块内；

形成一对轴向间隔开的侧壁，每个侧壁具有相对于所述轴线径向定向的槽；

将所述侧壁固定到所述支撑块；

形成可枢转移动的棘爪以便与所述齿轮上的嵌齿相互作用，所述棘爪具有可枢转地锚定在每个侧壁中的多个轴向末端；

形成相对于所述轴线正交定向的径向可移动的柱塞，所述柱塞适于控制棘爪移动；

将所述柱塞固定到所述致动器；

形成棘爪推动器，所述棘爪推动器经构造以在所述柱塞与所述棘爪之间径向浮动，所述棘爪推动器包括一对轴向延伸的翼部，每个翼部可滑动地支撑在所述相对的槽之一中以适应所述棘爪推动器的移动；

其中由所述棘爪传递到所述棘爪推动器构件的轴向和/或圆周力负载不传递到所述径向可移动柱塞。