CN110603389B - 自供电电磁断开执行器 - Google Patents

Abstract

断开系统(32)，用于选择性地接合和分离动力传动系单元的一个或更多个轴。该断开系统包括多个凸轮构件(40、42)和电磁线圈(36)。至少一个凸轮构件以与输入轴相同的速度旋转。至少一个凸轮构件以可变的速度旋转。运行时，电磁线圈通过输入轴(46)的转动通电，以选择地激活离合器(38)从而接合凸轮(40、42)中的一个或更多个，以连接或断开一个或更多个输出轴(48)。

Description

自供电电磁断开执行器

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2017年2月21日的美国临时专利申请第62/461392号的优先权，该申请的全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于选择性地连接和断开全轮驱动系统部件的断开系统。更具体地，本公开涉及一种断开系统，该断开系统包括一个或更多个凸轮构件和离合器，用于选择性地接合和分离全轮驱动系统的一个或更多个部件。

背景技术

与传动系仅连接到单个车轴的车辆相比，能全轮驱动(AWD)的车辆具有许多的优势。具体地，与仅使用单个车轴驱动的类似车辆相比，能全轮驱动的车辆倾向于具有增加的牵引力和增强的驾驶性能。

传统的全轮驱动车辆通常由永久接合的前后驱动车轴组成，其中全轮驱动传动系组件的某些零件(包括第二驱动车轴和传动系的其他部分)持续地旋转，即使在不要求全轮驱动传动系组件的性能或优点时。因此，在与仅使用单个车轴驱动的车辆相比时，传统的全轮驱动车辆倾向于降低燃油和整体效率。

一些全轮驱动车辆通过包含全轮驱动断开系统来减轻这些性能损失。全轮驱动断开系统旨在通过断开全轮驱动传动系组件的主要旋转的传动系部件来提高全轮驱动车辆的燃油和其他效率，并在不需要全轮驱动传动系组件的性能或优点时将车辆置于单驱动模式。在这种车辆中，只有当全轮驱动传动系组件可能提供性能优势时，例如改善车辆在打滑情况下的运行，才优选地连接它。一旦第二驱动车轴断开，扭矩就不会传递到第二驱动车轴。因此，通过允许第二驱动车轴和其他相关传动系部件保持在闲置情况，可以消除其与速度相关的损失。

车辆可以包括可断开的动力传输单元(PTU)和后传动系模块或单元(RDM/RDU)，其允许在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间切换车辆的运行。在两轮驱动模式下，可以断开后传动系模块和动力传输单元，以将动力损失降至最低，并提供更好的燃油效率。

辅助传动系断开系统也可以使用接合套，通常是马达或凸轮驱动马达，或者可以使用电磁执行器来进行辅助传动系的接合和分离。典型的断开系统使用外部动力源(例如马达)为断开系统提供动力。用于这类系统的马达通常需要大电流(约30至40安培)，而且由于断开系统的动力源往往与其余部件不在相同轴线上，因此用于这类系统的马达往往昂贵且复杂。此外，由于来自马达的动力不得不先转移到换挡机构，然后再接合断开系统，这类系统的响应时间通常很慢。鉴于接下来示例实施例的详细描述，可以理解现有系统的其他困难。

发明内容

公开了一种断开系统，该断开系统包括电磁线圈或其他动力源、离合器和一个或更多个凸轮构件。电磁线圈或动力源激活离合器，然后离合器选择性地接合一个或多个凸轮构件，以断开全轮驱动系统中的部件的输出。断开系统可以使用车辆的动力源，这样就不需要外部动力源来断开部件。线圈和离合器构造为选择地接合和保持凸轮构件中的一个，并且来自传动系的其他部件的动力用于使断开系统的其余部件相对于已经由线圈接合的凸轮构件旋转。

从广义方面上，公开了一种用于选择性地接合和分离一个或更多个轴的断开系统。该断开系统包括输入轴；至少一个第一凸轮构件，该第一凸轮构件可驱动地连接至输入轴并构造为以与输入轴相同的速度旋转；至少一个第二凸轮构件，该第二凸轮构件可驱动地连接到至少一个第一凸轮构件并构造为以可变速度旋转；以及至少一个离合器，该至少一个离合器可驱动地连接到输入轴和至少一个第二凸轮构件。该系统还包括输出轴，该输出轴可驱动地连接到至少一个第二凸轮构件；以及线圈，该线圈可驱动地连接与至少一个第二凸轮构件。其中，线圈通过驱动轴的旋转选择性地通电和断电，线圈激活离合器，离合器选择性地接合和分离至少一个第二凸轮构件相对于至少一个第一凸轮构件的旋转，以将至少一个第二凸轮构件的旋转运动转换为轴向运动，并且输入轴使至少一个第一凸轮构件相对于至少一个第二凸轮构件旋转，以接合和分离输出轴。

在一些实施例中，线圈是电磁致动的。在一些实施例中，断开系统进一步包括偏置构件，该偏置构件可操作地联接至离合器，以选择性地接合离合器。在一些实施例中，偏置构件为弹簧。

在一些实施例中，断开系统可以包括壳体，该壳体至少部分地围绕断开系统。

在一些实施例中，断开系统包括控制系统，该控制系统构造为控制线圈的选择性接合和分离。

在一些实施例中，输出轴是动力传动系或车轴的输出。在一些实施例中，第二凸轮构件的轴向运动由止动器机构控制。在一些实施例中，止动器机构包括坡道，该坡道在第一凸轮构件和第二凸轮构件之间横贯一段距离。

在一些实施例中，断开系统在车辆中体现。

从另一广义方面上，公开了一种用于选择性地接合和分离一个或更多个轴的断开系统，该断开系统包括：输入轴；至少一个第一凸轮构件，该第一凸轮构件可驱动地连接至输入轴并构造为以与输入轴相同的速度旋转；以及至少一个第二凸轮构件，该第二凸轮构件可驱动地连接到至少一个第一凸轮构件并构造为以可变速度旋转。该断开系统还包括至少一个离合器，该至少一个离合器可驱动地连接到输入轴和至少一个第二凸轮构件；输出轴，该输出轴可驱动地连接到至少一个第二凸轮构件；以及动力源，该动力源可驱动地连接与至少一个第二凸轮构件，其中动力源激活离合器，该离合器选择性地接合和分离至少一个第二凸轮构件相对于第一凸轮构件的旋转，以将至少一个第二凸轮构件的旋转运动转换为轴向运动，并且输入轴使至少一个第一凸轮构件相对于至少一个第二凸轮构件旋转，以接合和分离输出轴。

在一些实施例中，该断开系统进一步包括偏置构件，该偏置构件可操作的联接至离合器，以选择性地接合离合器。在一些实施例中，该偏置构件为弹簧。

在一些实施例中，第一凸轮构件和第二凸轮构件为滚珠凸轮和滚柱凸轮中的一个或更多个。

在一些实施例中，断开系统包括控制系统，该控制系统构造为控制一个或更多个第一凸轮构件和第二凸轮构件的选择性接合和分离。

在一些实施例中，输出轴是动力传动系或车轴的输出。在一些实施例中，第二凸轮构件的轴向运动由止动器机构控制。

在一些实施例中，断开系统可以在车辆中体现。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下的详细描述可以更好地容易理解并了解本公开的优点：

图1是示出了根据本公开实施例的包括断开组件的车辆传动系组件的图；

图2A是根据本公开实施例的断开系统在第一分离位置的横截面视图；

图2B是根据本公开实施例的断开系统在第二接合位置的横截面视图；

图3是根据本公开实施例的断开系统的分解视图；

图4示出了图3的装配好的断开系统；

图5A示出了根据本公开另一实施例的断开系统的分解视图；

图5B示出了图5A的断开系统的另一分解视图；

图5C示出了图5A的部分断开系统的一部分的装配视图；

图6A图5A的断开系统的横截面视图；

图6B为图5A的断开系统在第一接合位置的横截面视图；

图6C为图5A的断开系统在第二分离位置的横截面视图；

图6D为根据本公开另一示例实施例的断开系统的横截面视图；

图7A-图7C示出了可以用于本公开的断开系统中的示例凸轮构件；

图8A是根据本公开另一实施例的断开系统在第一分离位置的横截面视图；

图8B是根据本公开另一实施例的断开系统在第二分离位置的横截面视图；

图9A是显示了图8A的断开系统在接合(右)和分离(左)位置运行的图；

图9B是显示了图9A的断开系统的特性的曲线图；

图10A是根据本公开另一实施例的断开系统在第一分离位置的横截面视图；

图10B是根据本公开另一实施例的断开系统在第二分离位置的横截面视图；

图11A是根据本公开另一实施例的断开系统在第一分离位置的横截面视图；

图11B是根据本公开另一实施例的断开系统在第二接合位置的横截面视图；以及

图12是显示了图11A和图11B的断开系统在接合(右)和分离(左)位置运行的图。

类似的附图标记可以用在不同的图中来表示类似的部件。

具体实施方式

本公开针对位于车辆传动系内的断开系统。具体地，本公开针对紧凑型断开系统，在一些实施例中，该系统可以是自供电电磁线圈或动力源，以连接和断开全轮驱动系统内部件的输出，其包括但不限于动力传输单元(PTU)或车轴。该系统还包括离合器和包含一个或更多个凸轮构件的凸轮系统。根据一个实施例，由输入轴旋转产生的瞬时低电平电流用于激活电磁离合器凸轮系统，以将输入轴的传动系旋转转换为凸轮构件中至少一个的轴向(线性)运动，用来将输入轴从输出轴接合和分离。输入轴可以连接到全轮驱动系统的后轮，从而接合和分离车辆的全轮部件。

图1示出了具有全轮驱动功能的示范性车辆动力传动系组件10，用于将扭矩传递给车辆的第一组或主要组车轮12和第二组或辅助组车轮14。动力传动系组件10包括主传动系或前传动系16和辅助传动系或后传动系18。前传动系16包括发动机20、变速器22和动力传输单元24(PTU)等部件。动力传输单元24包括输出26，以通过传动轴28将扭矩传输到辅助驱动单元，并具体是传输到用于驱动后轮14的后驱动单元或模块30(RDU/RDM)；以及根据本公开实施例的断开系统32，如本文描述的，该断开系统用于选择性地接合和分离辅助驱动单元。控制器(未显示)可以与前传动系16和后传动系18中的部件通讯，也可以与位于整个车辆中的一个或更多个传感器通讯。

断开系统32的横截面视图如图2A和图2B所示。在图2A和图2B所示的实施例中，断开系统32是自供电紧凑型断开执行器，该执行器用于连接和断开全轮驱动断开系统中动力传输单元24的输出26。

参考图2至图4，断开系统32包括壳体34，该壳体34接收并包容断开系统32的一个或更多个部件，包括电磁线圈36，该壳体有助于将断开系统32安装到车辆。在至少一些示例性实施例中，断开系统32位于动力传输单元中，例如动力传输单元24。

选择性地对该线圈36通电以接合和分离断开系统32的一个或更多个部件。线圈组件可以包括多个卷线或卷轴(例如图6D中所示的卷轴63)，并且可以进一步包括一个或更多个线圈丝(例如图6D中所示的线圈丝64)和线圈封装72(图6D)，从而保护线圈36的部件。断开系统32包括引导离合器38，该引导离合器38可以包括一个或更多个内板39和外板41，其可容纳在电枢37内。断开系统32还包括一个或更多个凸轮构件40、42，该凸轮构件可以容纳在接合套组件54中。引导离合器38的内板39通过花键联结到离合器凸轮构件40，在一些实施例中，该离合器凸轮构件可以是旋转的离合器凸轮。引导离合器38的外板41通过花键联结到壳体34。离合器凸轮构件(下凸轮)40与凸轮套组件42(上凸轮)的面上的凸轮轮廓接触。运行中，当离合器凸轮40连接到凸轮套组件42时，离合器凸轮40旋转的中断(或停止)将凸轮套组件42的旋转运动转换为凸轮套组件42的轴向(线性)运动。凸轮套组件42可操作地连接到输出轴46，并与输出轴46一起旋转，但凸轮套组件42构造为相对于输出轴46轴向运动。凸轮套组件42在凸轮套组件42的内径上有花键齿(如图7B所示的齿76)，并与输入轴48上具有类似齿轮廓的外径花键齿相配合，输入轴48与凸轮套组件42可操作地连接。

凸轮套组件42连接到偏压构件44，在一些实施例中，偏压构件44可以是弹簧。可以理解，可以使用提供类似偏置作用的其它偏置手段。当凸轮套组件42在轴向运动时，偏置构件44被压缩。断开系统32还包括传感器50，在一些实施例中，该传感器50可以是霍尔效应或线性位置转换器。传感器50是控制单元(未示出)的一部分，其监控凸轮套组件42的位置和断开系统32的接合或分离状态，并且可以容纳在图3所示的传感器环内，如传感器环51。控制单元可以包括控制器，用于确定车辆的全轮驱动组件的连接状态，包括通过监视和确定上凸轮是否连接或断开。控制器可以包括多个部件，包括存储器、无线通信子系统和处理器，该处理器构造为响应命令进行一系列的指令，该命令来自于车辆操作员、从控制器接收的数据、从至少一个传感器50接收的数据(例如关于驾驶环境的外部条件的数据)、或其组合以使断开系统接合或分离。电磁线圈36与控制单元通讯，且控制单元构造为执行控制电磁线圈36运行的指令。断开系统32还包括一个或更多个止推轴承52和一个或更多个止推垫圈53，其与断开系统32部件中的一个或更多个接触，以允许在各个部件之间旋转。在一些实施例中，止推垫圈53作为偏置构件44的垫板。

在运行中，断开系统32构造为从2B所示的分离状态移动，其中凸轮套组件42从输入轴48分离至凸轮套组件42与输入轴48接合的接合位置。

在动力传输单元24分离的连接状态(如图2A所示)中，电磁线圈36通过输入轴48或输出轴46中的一个或更多个的旋转动作通电。在通电状态下，引导离合器38的内板和外板被推动在一起，在内板和外板之间产生阻力。当车辆运动时，输出轴46旋转，因为输出轴46通过可以包括前后传动系16、18和变速器42的其余传动系连接。离合器凸轮构件40与凸轮套组件42连接，凸轮套组件42自身连接到输出轴46。从而，离合器凸轮构件40可驱动地连接到输出轴46并以与输出轴46相同的速度旋转。除了通过引导离合器38，离合器凸轮40未与断开系统32的任何旋转部件连接。随着由于引导离合器38的内外板的移动而在引导离合器38中产生阻力，离合器凸轮40的旋转速度减慢，导致离合器凸轮40与凸轮套组件42比相对旋转。离合器凸轮构件40相对于凸轮组件42较慢的旋转导致了凸轮组件42轴向运动，从而在一个方向上偏置(压缩)偏置构件44，导致其将输出轴46从输入轴48分离。

在随后的步骤(如图2B所示)中，输入轴48和输出轴46相连接。为了连接动力传输单元24，后驱动模块30中的调节离合器被激活，从而与传动系的断开部分同步，以匹配输入轴48的速度。在此同步过程中，动力传输单元24中的输出轴48旋转以达到此速度。如本文所述，电磁线圈36通电，导致引导离合器38的内板和外板朝彼此移动。此动作在引导离合器38的表面上产生阻力。当引导离合器38的阻力产生时，离合器凸轮40的旋转减慢，导致离合器凸轮40与凸轮套组件42比相对旋转。离合器凸轮构件40相对于凸轮套组件42的旋转差导致凸轮套组件42轴向运动，从而沿第二方向偏置(释放)被压缩的偏置构件44，这导致其将输出轴46与输入轴48接合。

图3和图4分别显示了断开系统32的分解视图和装配视图。可以看出，断开系统是紧凑和同轴的。可以看出，断开系统32可以与车辆的一个或更多个轴接合，使用车辆动力或惯性，而无需外部马达或其他动力源，从而降低系统的成本、复杂性和表面积。减小的表面积可以将系统的响应时间减少到小于70毫秒，并且随着车辆速度的增加导致凸轮40、42中的一个或更多个的旋转增加，进一步产生低旋转损失。处理换挡的凸轮套组件42能够以更高的速度换挡。从而，车辆速度越快，断开系统32就可以更快地接合和分离。进一步地，由于没有用于动力源单独的平行轴，并且消除了换挡拨叉，因此系统内部是同轴的，从而减少了包装空间。该系统在使用永磁齿轮和坡道时也不需要高公差的梯形螺纹。

进一步的优点包括，由于从车辆驱动轴的动力循环以及使用线圈连接和断开全轮驱动系统，该系统产生更低的功耗(以毫秒为间隔，大约3至4安培)。系统有接合或分离位置，没有中间接合位置。因此，驱动过程中的功率损失会导致凸轮构件40、42默认为带有止动器位置(如止动器位置74)的接合或分离位置，以将凸轮40、42保持在接合或分离位置，而不需要马达制动器或电流将断开部件保持在特定状态。离合器38的使用使得减少了扭矩陷阱(torque trap)问题，并提高了差量换挡(delta shift)期间的耐用性。在至少一些实施例中，断开系统32可以使用离合器38上的倒锥齿来增强轴的接合和连接，这些和其他优点适用于本公开的其他实施例。

现在参考图5至图7，公开了断开系统32的另一实施例。如图5至图7所示的实施例包括了图2A所示的特征或功能相同的特征。相同的附图标记用于显示相同或高度类似的特征。如图5B所示，断开系统32还包括一个或更多个螺旋齿轮58和挡圈60，它们可以是变速器22一部分。

图6A和图6D显示了根据本公开另一实施例的断开系统32的横截面视图。断开系统32包括变速器输入56，该变速器输入56能够与输入轴46可操作地连接。系统32还包括连接到车辆后轮的输出(或从动)轴。由于输入轴48和输出轴46并不是永久地彼此连接，可以在输入轴48和外轴46之间配置接头。在一些实施例中的上凸轮42与凸轮套组件42功能上相同，该上凸轮42为花键凸轮，在一些实施例中可执行一个或更多个功能。在至少一些示例性实施例中，当上凸轮42接合并且该上凸轮42与输入轴48和从动轴46联接时，上凸轮42横跨输入轴48和输出轴46。在一些实施例中，上凸轮42通过一个或更多个凸轮连接器66(如图6D所示)连接到输入轴48。运行中，这将产生具有包括接合位置和分离位置的双稳定轮廓的上凸轮42。在图6A所示的实施例中，除了通过上凸轮42的接合进行可操作地连接外，两个轴46、48都是彼此相对独立地固定和运行的。

该上凸轮42还可以包括凸轮特征，该凸轮特征位于与下凸轮40界面连接的凸轮构件上。在一些实施例中，上凸轮与离合器凸轮构件42在功能上相同。上凸轮构件42和下凸轮构件40相对彼此静止，但与输入轴48一起旋转。

当上凸轮42轴向运动以接合输出轴46时发生接合或分离。凸轮轮廓驱动上凸轮42的轴向运动，凸轮构件42和40的相对旋转驱动整个凸轮组件的运动。

断开系统32还包括引导离合器38和电枢37，该引导离合器38包括执行上述相同离合器功能的内离合器盘39和外离合器盘41。在图6A所示的实施例中，断开系统32包括线圈壳体55，该线圈壳体55可以容纳至少一部分的线圈36。在一些实施例中，断开系统32还可以包括连接线圈的各个部件的线圈连接器子组件62(图6D)。

运行中，上凸轮42以与输入轴48相同的速度旋转。下凸轮40以可变转速旋转。除上凸轮40接合或分离期间，下凸轮40以与输入轴46相同的速度旋转。为了促进从旋转运动到轴向运动的转变，要求凸轮构件42、40相对旋转。通过引导离合器38，下凸轮40的旋转速度降低，该离合器由电磁线圈36激活从而选择性地与下凸轮40接合。通过与下凸轮40有关的离合器38，下凸轮40的选择性接合降低了下凸轮40的旋转。然后，下凸轮40的旋转运动转换为轴向运动，该轴向运动与输入轴48结合使上凸轮42相对于下凸轮40转动，以接合和分离输入轴48和输出轴46，从而选择性地连接和断开全轮驱动组件。在一些实施例中，电磁线圈36用作引导离合器，以直接选择性地接合和分离凸轮构件40、42中的一个，以将凸轮构件40、42的旋转运动转换为轴向运动。

在图6B所示的接合位置，上凸轮42通过花键联结到输入轴48和输出轴46，并横跨输入轴48和从动轴46，从而为车辆的前轮和后轮(例如前轮12和后轮14)提供动力。在一些实施例中，这导致全轮驱动运行。在接合位置，如图6B所示，上凸轮42通过花键联结到输入轴和主从动轴，从而允许两个凸轮40、42以相同的速度运行。

在图6C所示的分离位置，上凸轮42与输入轴48和从动轴46断开，从而切断了输入轴48和从动轴46之间的连接，并断开了全轮驱动。在一些实施例中，当全轮驱动系统断开时，输入轴48可连接到后轮14以产生后轮驱动。在分离位置，上凸轮42花键与输出轴46分离，从而允许离合器接合下凸轮以降低下凸轮40的旋转速度。

在运行中，在图6C所示的分离状态下，线圈36通过接触离合器盘39、41中的一个或更多个与离合器38接合，从而中断下凸轮40的旋转。此作用促使包括上凸轮42和下凸轮40的接合套组件54朝向偏置构件(弹簧)44，该偏置构件以上述相同方式从车辆中充入动力，并通过与上凸轮42接合将输出轴46与输入轴48分离。在至少一些实施例中，来自车辆的能量为旋转能量的形式，该旋转能量来自于输入轴48。在随后的接合循环中，如图6B所示，线圈36被重新激活，致使偏置构件44被释放并接合上凸轮42。然后，上凸轮42横跨输入轴48和输出轴46以接合输入轴448和输出轴46。

要从接合位置移动到分离位置，上凸轮42必须横贯坡道部。这为上凸轮42提供了内置止动器，因为横贯坡道需要扭矩来克服上凸轮42和下凸轮40之间的物理屏障。

图5C是断开系统32的装配视图，该视图更清楚地显示了上凸轮42和止推垫圈53通过花键联结到输入轴48，该输入轴48贯穿上凸轮42和下凸轮40的中心。上凸轮42和止推垫圈能够以多种方式通过花键联结到输入轴48，包括通过花键和接地的连接。如图3所示，下凸轮40具有到输入轴48的内径引导连接和到引导离合器38的内离合器盘39的外径花键连接。因此，下凸轮40和引导离合器38不是通过花键联结到输入轴48，而是被引导至输入轴48。运行中，输入轴48驱动断开系统32部件的旋转，输入轴48对电磁线圈36的通电产生离合器盘39、41或引导离合器38之间的阻力，使得上凸轮42压缩偏置构件44，从而如本文所述将输出轴46与输入轴48分离。离合器盘39、41中的一个或更多个接地以断开壳体34。如上所述，线圈随后的通电导致上凸轮42被类似地转位，从而释放偏置构件44并使得输入轴48和输出轴46接合。

如本文所述，在本实施例中，断开系统32包括传感器，如图2A所示的传感器50。传感器50类似地可以是控制系统(未示出)的一部分，该控制系统监视上凸轮42的位置以确定上凸轮42是连接还是断开。上凸轮42上的位置传感器50用于控制线圈36是否通电以及上凸轮42的接合持续时间。控制系统可以包括控制器(未示出)，该控制器用于确定全轮驱动组件的连接状态。控制器可以包括多个部件，包括存储器、无线通信子系统和处理器，该处理器构造为响应于驾驶环境的外部条件，从而连接和断开车辆的全轮驱动组件的全轮驱动状态。

现在参考图7A-图7C，公开了上凸轮42和下凸轮40的图示。上凸轮42和下凸轮40设计用于大约4.5毫米的轴向运动。接合轮廓(图9A所示的示例)是快速换挡的陡降。由于不需要快速分离，分离轮廓是渐进的坡道。在一些实施例中，在凸轮构件的顶部包括止动器，该止动器用于正载荷构造，以将上凸轮42和下凸轮40保持在一起并防止凸轮构件42、40中的一个或更多个运动。在一些实施例中，如本文所述，内置止动器可以用于控制一个或更多个凸轮构件的运动。

现在参考图8A和图8B，公开了断开系统80的另一实施例的横截面视图。如图9A所示，在本实施例中，车辆运动使滚珠坡道旋转以接合或分离一个或更多个轴。断开系统80位于动力传输单元(如动力传输单元24)中，该断开系统80包括自供电线圈82，用于连接和断开全轮驱动断开系统的动力传输单元(如动力传输单元24)的输出。

引导离合器81的内板(本实施例中未显示，但可以类似于内板39)与旋转凸轮84连接，该旋转凸轮84执行与凸轮套组件42(上凸轮)类似的功能。引导离合器81的外板(本实施例中未显示，但其可以类似于外板41)与引导鼓99的端部连接。引导鼓99的第二端部与执行器滑块86连接并随其旋转，但引导鼓99不随执行器滑块86轴向运动。执行器滑块86执行与离合器凸轮和下凸轮40类似的功能。旋转凸轮84在面上可以有滚珠或滚柱，其与执行器滑块86面上的凸轮轮廓接触。连接到执行器滑块86的旋转凸轮84将旋转凸轮84的旋转运动转换为执行器滑块86的轴向运动。执行器滑块86类似地与偏置构件(如弹簧94)连接，当执行器滑块86沿轴向运动时，偏置构件被压缩。执行器滑块86也从相对于壳体98的旋转而固定，但该执行器滑块86构造为相对于壳体98滑动。离合器滑块90与执行器滑块86连接并随执行器滑块86轴向运动，但允许离合器滑块90相对于执行器滑块86自由旋转。离合器滑块90与主轴92连接(主轴执行与输入轴48类似的功能)，并与主轴92一起旋转，但允许离合器滑块90相对于主轴92轴向运动。离合器滑块90在面上有齿轮齿(未显示，但可以与齿76类似)并与变速器输出97上的类似齿轮廓相配合。在至少一些示例性实施例中，断开系统80还包括线性位置转换器96，在一些实施例中，该线性位置转换器96可以是线性差动变压器(LVDT)，其将主轴92的旋转运动转换为相应的电信号，用于为线圈82供能。转换器96接触在执行器滑块86上的坡道特征(见图9A)。图9B是显示了坡道的轮廓、线圈电流、速度差量和执行器滑块86位置的曲线图。

运行中，为了将主轴92从输出97上断开，线圈82通电，使得引导离合器81的内外板被推动在一起，从而在内外板之间产生阻力。当车辆运动时，主轴92旋转，因为其通过传动系和变速器的其余部分连接。引导鼓99与执行器滑块86连接，执行器滑块86与主轴92连接，使得引导鼓99与主轴92以相同的速度旋转。除通过引导离合器81外，旋转凸轮84未与任何旋转部件连接。随着引导离合器81中的阻力产生，来自引导鼓的旋转转移到旋转凸轮84，从而使旋转凸轮84抵着执行器滑块86旋转。凸轮84的旋转使执行器滑块86轴向运动，从而压缩弹簧94并将主轴92从输出轴97上分离。

要连接动力传输单元24(即主轴92到输出97)，后驱动模块30中的调节离合器(未显示)被激活，从而使传动系的断开部分(前传动系16或后传动系18)同步，以匹配变速器输出97的速度。在此同步过程中，动力传输单元24中的主轴92旋转以达到此速度。线圈82通电，使得引导离合器81的内外板聚集在一起，从而在引导离合器81上产生阻力。引导鼓99与离合器滑块90连接，该离合器滑块90随主轴92旋转。引导鼓99的旋转通过引导离合器81传递，并使旋转凸轮84旋转。当旋转凸轮84旋转时，执行器滑块86上相配合的凸轮面达到急剧转变，从而允许弹簧94释放弹簧能量，并使执行器滑块86向变速器输出97移动，以及通过轴92、97面上的齿轮齿将主轴92和输出轴97连接。

在至少一些实施例中，断开系统可以使用配置在一个或更多个凸轮上的滚珠或滚柱来接合或分离输入轴和输出轴。如图12所示，在本实施例中，车辆运动使滚珠坡道旋转，用于接合或分离一个或更多个轴。参考图10至图12，公开了断开系统100的另一实施例。类似地，断开系统100可以位于动力传输单元(例如动力传输单元24)中，并且用于全轮驱动断开系统的动力传输单元24的输出(例如输出26)的连接和断开。

在图10A至图11B所示的实施例中，断开系统100由马达102供能，该马达可以驱动主轴104。马达102与驱动齿轮106连接，驱动齿轮106通过齿轮比连接至旋转凸轮108。旋转凸轮108在外圆周上包含齿轮特征，并与驱动齿轮106啮合。旋转凸轮108可以在旋转凸轮108面上具有滚珠(图10A和图10B)或滚柱(图11A和图11B)，并与执行器滑块110面上的凸轮轮廓接触。旋转凸轮108与执行器滑块110连接，并将旋转凸轮108的旋转运动转换为执行器滑块110的轴向运动。执行器滑块110与偏置构件(弹簧)112连接，并且当执行器滑块110沿轴向运动时，压缩偏置构件(弹簧)112。执行器滑块110也通过花键联结到壳体114而固定不旋转，但允许其相对于壳体114轴向运动。离合器滑块116与执行器滑块110连接并随执行器滑块110轴向运动，但允许离合器滑块116相对于执行器滑块110自由旋转。离合器滑块116与主轴104连接并与主轴104一起旋转，但允许离合器滑块116相对于主轴104轴向运动。离合器滑块116在面上具有齿轮齿，并且与变速器输出118上的类似齿轮廓相配合。断开系统100还包括类似于转换器96的线性位置转换器118，该转换器接触执行器滑块110上的坡道特征。

与其他实施例一样，在连接状态下，当马达102旋转时，旋转凸轮108通过其与驱动齿轮106的连接而旋转。旋转凸轮108与执行器滑块110接触，根据执行器滑块110的凸轮轮廓，将旋转凸轮108的旋转运动转换为执行器滑块110的轴向运动。当执行器滑块110轴向运动时，弹簧112或类似的偏置构件被压缩，直到执行器滑块110的凸轮轮廓进入止动器位置。在此位置，弹簧112被完全压缩。压缩弹簧时，离合器滑块116与执行器滑块110一起移动，并将面离合器齿与变速器输出118分离啮合，从而将动力传输单元24从变速器22断开。

为了连接动力传输单元24，马达102进一步旋转，使得旋转凸轮108相对于执行器滑块110上的凸轮轮廓旋转，进入断开系统32的区域，在该区域中可以发生运动中的急剧转变。当旋转凸轮108移动进入该轮廓时，由于压缩弹簧112能量的快速释放，该急剧转变允许执行器滑块110快速地朝旋转凸轮108移动。当执行器滑块110向旋转凸轮108移动时，离合器滑块116与执行器滑块110一起移动，并将离合器滑块116面上的齿轮齿与变速器输出9接合。转换器120用于反馈控制以确定执行器滑块110的位置和接合状态。

本公开关于全轮驱动断开系统进行描述。然而，本公开可用于前车轴断开其它断开系统。本公开以说明的方式进行了描述，并且应当理解，所使用的术语旨在为描述性语言而不是限制性语言。根据上述说明，本公开的许多修改和变型是可能的。可以组合多种实施例和子实施例。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，可以不同于所具体描述的来实施本公开。本文和所述权利要求书中描述的主题旨在涵盖和包含技术上的所有适当改变。

Claims (16)

1.断开系统，所述断开系统用于选择性地接合和分离一个或更多个轴，包括：

输入轴；

输出轴；

凸轮套组件，所述凸轮套组件具有至少一个第一凸轮构件，所述凸轮套组件可驱动地连接到所述输入轴或所述输出轴中的一个，使得所述凸轮套组件构造为与其连接的所述输入轴或所述输出轴以相同的速度旋转，同时所述凸轮套组件相对于所述输入轴或所述输出轴轴向可移动；所述至少一个第一齿轮构件包括所述至少一个第一齿轮构件的内径上的第一花键齿，所述第一花键齿构造为与所述输入轴或所述输出轴中的另一个的外径上的第二花键齿啮合地接合；

至少一个第二凸轮构件，所述至少一个第二凸轮构件可驱动地连接到所述至少一个第一凸轮构件并构造相对于所述至少一个第一凸轮构件为以可变速度旋转；其中，当所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件以相同的速度旋转时，所述至少一个第一凸轮构件轴向静止，并且当所述至少一个第二凸轮构件以不同于所述至少一个第一凸轮构件的速度旋转时，所述至少一个第一凸轮构件通过所述至少一个第二凸轮构件轴向可移动；

至少一个离合器，所述至少一个离合器可驱动地连接到所述至少一个第二凸轮构件，所述至少一个离合器选择性地可执行以改变所述至少一个第二凸轮构件相对于所述至少一个第一凸轮构件的旋转速度，以选择性地在接合位置和分离位置之间轴向移动所述至少一个第一凸轮构件，在所述接合位置中，通过将所述至少一个第一凸轮构件上的所述第一花键齿与所述输入轴或所述输出轴的另一个上的所述第二花键齿啮合地接合，所述至少一个第一凸轮构件将所述输入轴和所述输出轴连接在一起以相互旋转，所述分离位置通过将所述至少一个第一凸轮构件上的所述第一花键齿从所述输入轴或所述输出轴的另一个上的所述第二花键齿分离，从而将所述输出轴从所述输入轴断开；以及

线圈，所述线圈可驱动地连接到所述至少一个离合器，以旋转性地执行所述至少一个离合器，并且改变所述至少一个第二凸轮构件的旋转速度，

其中所述线圈选择性地通电和断电，所述线圈激活和解除激活所述至少一个离合器，由此，所述至少一个离合器选择性地接合和分离所述至少一个第二凸轮构件相对于所述至少一个第一凸轮构件的旋转，以将所述至少一个第二凸轮构件的旋转运动转换为所述凸轮套组件的轴向运动，使得所述至少一个第一凸轮构件相对于所述至少一个第二凸轮构件的相对旋转操作，以接合和分离所述输出轴和所述输入轴，

其中所述至少一个离合器包括至少一个内板和至少一个外板，所述至少一个内板通过花键联结到所述至少一个第二凸轮构件，并且所述至少一个外板通过花键联结到所述断开系统的壳体。

2.根据权利要求1所述的断开系统，其中所述线圈是电磁致动的。

3.根据权利要求1或2所述的断开系统，进一步包括偏置构件，所述偏置构件可操作地联接至所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件的至少一个，以将所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件偏置在一起。

4.根据权利要求3所述的断开系统，其中偏置构件为弹簧。

5.根据权利要求1或2所述的断开系统，所述壳体至少部分地围绕所述断开系统。

6.根据权利要求1或2所述的断开系统，进一步包括控制系统，所述控制系统构造为控制线圈的选择性接合和分离。

7.根据权利要求1或2所述的断开系统，其中所述输出轴是动力传动系单元和车轴中任意一个的输出。

8.根据权利要求1或2所述的断开系统，其中所述至少一个第二凸轮构件的轴向运动由止动器机构控制。

9.根据权利要求8所述的断开系统，其中所述止动器机构包括坡道，所述坡道在所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件之间横贯一段距离。

10.车辆，所述车辆包括如权利要求1-9中任一项所述的断开系统。

11.断开系统，所述断开系统用于选择性地接合和分离一个或更多个轴，包括：

输入轴；

输出轴；

凸轮套组件，所述凸轮套组件具有至少一个第一凸轮构件，所述凸轮套组件可驱动地连接到所述输入轴或所述输出轴中的一个，使得所述凸轮套组件构造为与其连接的所述输入轴或所述输出轴以相同的速度旋转，同时所述凸轮套组件相对于所述输入轴或所述输出轴轴向可移动；所述至少一个第一齿轮构件包括所述至少一个第一齿轮构件的内径上的第一花键齿，所述第一花键齿构造为与所述输入轴或所述输出轴中的另一个的外径上的第二花键齿啮合地接合；

至少一个第二凸轮构件，所述至少一个第二凸轮构件可驱动地连接到所述至少一个第一凸轮构件并构造相对于所述至少一个第一凸轮构件为以可变速度旋转；其中，当所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件以相同的速度旋转时，所述至少一个第一凸轮构件轴向静止，并且当所述至少一个第二凸轮构件以不同于所述至少一个第一凸轮构件的速度旋转时，所述至少一个第一凸轮构件通过所述至少一个第二凸轮构件轴向可移动；

至少一个离合器，所述至少一个离合器可驱动地连接到所述至少一个第二凸轮构件，所述至少一个离合器选择性地可执行以降低所述至少一个第二凸轮构件相对于所述至少一个第一凸轮构件的旋转速度，以选择性地在接合位置和分离位置之间轴向移动所述至少一个第一凸轮构件，在所述接合位置中，通过将所述至少一个第一凸轮构件上的所述第一花键齿与所述输入轴或所述输出轴的另一个上的所述第二花键齿啮合地接合，所述至少一个第一凸轮构件将所述输入轴和所述输出轴连接在一起以相互旋转，所述分离位置通过将所述至少一个第一凸轮构件上的所述第一花键齿从所述输入轴或所述输出轴的另一个上的所述第二花键齿分离，从而将所述输出轴从所述输入轴断开；以及

动力源，所述动力源可驱动地连接到所述至少一个离合器，以旋转性地执行所述至少一个离合器，并且改变所述至少一个第二凸轮构件的旋转速度，

其中所述动力源激活和解除激活所述至少一个离合器，由此，所述至少一个离合器选择性地接合和分离所述至少一个第二凸轮构件相对于所述至少一个第一凸轮构件的旋转，以将所述至少一个第二凸轮构件的旋转运动转换为所述凸轮套组件的轴向运动，使得所述至少一个第一凸轮构件相对于所述至少一个第二凸轮构件的相对旋转操作，以接合和分离所述输出轴和所述输入轴，

其中所述至少一个离合器包括至少一个内板和至少一个外板，所述至少一个内板通过花键联结到所述至少一个第二凸轮构件，并且所述至少一个外板通过花键联结到所述断开系统的壳体。

12.根据权利要求11所述的断开系统，进一步包括偏置构件，所述偏置构件可操作地联接至所述至少一个第二凸轮构件，以将所述至少一个第一凸轮构件和所述至少一个第二凸轮构件偏置在一起。

13.根据权利要求11或12所述的断开系统，其中所述第一凸轮构件和所述第二凸轮构件为滚珠凸轮或滚柱凸轮中的一个或更多个。

14.根据权利要求11或12所述的断开系统，进一步包括控制系统，所述控制系统构造为控制一个或更多个第一凸轮构件和第二凸轮构件的选择性接合和分离。

15.根据权利要求11或12所述的断开系统，其中所述至少一个第二凸轮构件的轴向运动由止动器机构控制。

16.车辆，所述车辆包括如权利要求11-15中任一项所述的断开系统。

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