CN111316010B - 具有离心脱离的楔形离合器 - Google Patents

Abstract

提供了一种楔形单向离合器，该楔形单向离合器用于在一个方向上在两个部件之间选择性地传递扭矩，并在另一方向上选择性地锁定旋转。离合器具有内座圈，该内座圈具有绕其外表面限定的凹槽。离合器具有从内座圈径向向外布置的外座圈。外座圈具有作为槽腔的一部分的倾斜表面。楔形部置于该槽腔中。楔形部能够在该槽腔内移动，其中，楔形部在其内表面具有以可滑动的方式与凹槽接合的渐缩部或倒角。楔形件还可以具有与外座圈的倾斜表面配合并沿着其滑动的倾斜表面。楔形件能够沿倾斜表面并且沿着内座圈滑动，以便楔形件楔入在外座圈与内座圈之间以将它们锁定在一起。

Description

具有离心脱离的楔形离合器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月30日提交的美国申请No.15/827,455的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于联接两个或更多个部件的楔形离合器。更具体地，本公开的楔形离合器具有在受到离心力时允许部件脱离的结构。

背景技术

车辆动力总成可以包括用于将输入轴联接至输出轴的楔形离合器。楔形离合器包括连接至各轴中的一个轴的内座圈和连接至另一轴的外座圈。楔形元件径向地布置在内座圈与外座圈之间，并且构造成当离合器被锁定以将动力从输入轴传递至输出轴时接合内座圈和外座圈。

美国专利No.9,732,808公开了本领域中已知的楔形离合器的一个实施方式。

发明内容

在一个实施方式中，楔形离合器包括内座圈，该内座圈绕中心轴线延伸并且具有限定凹槽的外表面。外座圈绕轴线延伸并且能够相对于内座圈旋转。外座圈具有限定多个槽腔的内表面。每个槽腔具有面向轴线并且相对于内座圈的外表面倾斜的倾斜表面。多个楔形部布置在槽腔内。每个楔形部具有倾斜的外表面，该倾斜的外表面以滑动接合的方式接触槽腔中的一个槽腔的相应的倾斜表面，以使楔形部与外座圈之间能够相对周向运动。每个楔形部具有布置在内座圈的凹槽内的渐缩内表面。

外座圈的槽腔还可以限定弯曲的楔形接纳表面。楔形部各自在一个端部处可以具有弯曲的接合表面，该弯曲的接合表面能够与楔形接纳表面接合。

在另一实施方式中，楔形离合器包括内座圈，该内座圈绕轴线延伸并且具有外表面。外座圈与内座圈同心并且具有限定槽腔的内表面。槽腔具有面向轴线的倾斜表面。倾斜表面与内座圈的外表面之间存在间隙。间隙沿周向变窄。楔形部设置在槽腔中并且具有与内座圈的外表面滑动接合的内表面。楔形部还包括相对于楔形部的内表面倾斜的外表面。楔形部相对于槽腔的周向运动将楔形部楔入间隙的变窄部分，以将内座圈与外座圈锁定。

根据另一实施方式，单向离合器包括内座圈，该内座圈绕轴线延伸并且具有外表面。外座圈与内座圈同心并且具有限定槽腔的内表面。槽腔具有面向轴线的倾斜表面。倾斜表面沿绕轴线的周向方向朝向内座圈的外表面成角度。该槽腔还具有弯曲的楔形接纳表面。楔形部布置在该槽腔中。楔形部具有与槽腔的倾斜表面滑动接合的倾斜外表面。楔形部还具有弯曲的接合表面和位于与弯曲的接合表面相反的端部处的趾部。楔形部可以沿外座圈在(i)锁定位置与(ii)解锁位置之间滑动，在该锁定位置中，接合表面与楔形接纳表面间隔开，并且趾部楔入外座圈的倾斜表面与内座圈的外表面之间并与外座圈的倾斜表面和内座圈的外表面接触，以将外座圈锁定至内座圈，在该解锁位置中，接合表面接触楔形接纳表面，并且趾部从外座圈的倾斜表面与内座圈的外表面之间脱离楔入，以将外座圈和内座圈解锁。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施方式的楔形离合器的正视平面图。

图2是图1的区域“A”的放大视图。

图3是沿图1的线C-C截取的楔形离合器的一部分的横截面视图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施方式。然而，应理解所公开的实施方式仅是示例并且其它实施方式可采用各种替代形式。附图未必按照比例绘制；某些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅作为用于教示本领域技术人员对本发明进行各种应用的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照附图中的任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施方式。所描述的特征的组合提供了用于典型应用的代表性的实施方式。然而，对于特定的应用或实施方案，与本公开的教示相一致的特征的各种组合和改型可能是期望的。

应该理解的是，如在本文中使用的方向术语参照如附图所示的楔形离合器的定向。例如，参照“内”和“外”等是指图1A中的方向，其中，“内”和“外”是相对于穿过内座圈和外座圈的中心的中心轴线而言的，所述座圈绕该中心轴线旋转。外表面可以被称为周向表面或外周向表面。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的楔形离合器1，图2示出了图1的楔形离合器1的区域“A”的放大视图，并且，图3示出了沿图1中的C-C线截取的楔形离合器1的横截面视图。楔形离合器1包括内座圈10(也称为毂)、外座圈20(也称为承载件)、以及径向地设置在内座圈10与外座圈20之间的楔形部30(也称为楔形板)。内座圈10、外座圈20和楔形部30都可以彼此同心并且绕共同的轴线被支承。楔形部30构造成：当离合器被接合时径向地运动以沿至少一个方向将内座圈10与外座圈20旋转锁定，并且当离合器脱离接合时允许内座圈10与外座圈20之间的独立旋转。

楔形离合器1可以是下述单向离合器：该单向离合器在离合器被接合时沿一个方向选择性地将内座圈锁定至外座圈，并且允许外座圈相对于内座圈沿至少另一方向旋转。在所示的实施方式中，楔形离合器1是下述单向离合器：该单向离合器在离合器1被接合(也被称为锁定)时锁定防止外座圈20沿第一旋转方向(例如，在图1A的视角中为逆时针方向)的旋转，并且在离合器1脱离接合(也称为解锁)时允许外座圈20沿第二方向(例如，在图1A的视角中为顺时针方向)自由旋转。

内座圈10可以具有限定花键14或表面特征的内表面12，所述花键14或表面特征被接纳在形成于中心轴(未示出)中的凹槽中，因此内座圈10与中心轴锁定在一起。在一个实施方式中，中心轴是旋转固定的壳体，使得内座圈10不旋转。外座圈20绕固定的内座圈10旋转。该壳体未示出，但可以是变速器壳体、差速器壳体、动力传递单元(PTU)壳体或在车辆动力总成中出现的任何其他壳体。

内座圈10可以具有外表面16，该外表面16限定了从外表面16径向向内延伸的凹槽18。如以下所述的，凹槽18定尺寸并构造成接纳楔形部的相应的渐缩内边缘或倒角。

绕内座圈10的外表面16设置有多个楔形部30。在所示的实施方式中，设置有十二个楔形部30，但对于特定的设计应用，可以设置有多于或少于十二个的楔形部。每个楔形部30是分开的并且彼此不同；楔形部是彼此断开连接且分开的部件。然而，在未示出的另一实施方式中，楔形部例如经由保持架彼此连接。尽管本公开将各个部件指代为楔形部，但术语“楔形板”也可以指代这些楔形部中的一个楔形部或共同绕内座圈的楔形部的阵列。

每个楔形部30具有渐缩或倒角的内表面32。如图3所示，内座圈10的外表面16的凹槽18构造并定尺寸成接纳楔形部30的倒角的内表面32。倒角的内表面32可以沿凹槽18绕内圈周向地滑动。这允许在操作期间使内座圈10保持固定，同时楔形部30和外座圈20绕内座圈10旋转。

每个楔形部30具有周向地倾斜的外表面34。换句话说，外表面34距中心轴线的径向距离沿外表面34改变。外座圈20具有相应的内表面22，该内表面22倾斜成匹配外表面34的轮廓。换句话说，外座圈20可以包括具有下述内表面的槽腔：该内表面倾斜成适配楔形部30的轮廓。当楔形部30相对于外座圈20周向旋转时，这允许楔形部30的外表面34沿外座圈20的内表面滑动。内表面22定形状成使得楔形部30通过内座圈和外座圈在径向和周向上都受约束。因为内座圈与外座圈之间的距离沿内表面22减小，所以楔形部30在沿一个周向方向(例如，图1至图2中的顺时针方向)受力时被楔入在内座圈与外座圈之间。

简而言之，楔形部30既具有倒角的内表面、也具有带倾斜的轮廓的外表面。这允许根据实施方式的本文中所述的楔形离合器的特定操作。

根据一个实施方式，在操作期间，内座圈10保持固定，而外座圈20和楔形部30绕内座圈10旋转。当楔形离合器1静止时，弹簧40将楔形部30偏置成楔入接合在内座圈与外座圈之间(例如，图1至图2中的顺时针方向)。弹簧40可以被安装在外座圈内的相应槽腔中。内座圈上的凹槽与外座圈上的倾斜角之间的摩擦接触提供了离合器的锁定功能。这种楔入接合将离合器保持在其锁定位置或接合位置，并且被锁定的楔形离合器阻止外座圈20相对于楔形部沿另一方向(例如，图1至图2中的逆时针方向)运动。弹簧40在接合期间提供零游隙。

随着外座圈20和楔形部30开始旋转和/或增大其旋转速度(例如，图1至图2中的顺时针方向)，楔形部30切向地脱离至外座圈20的内表面22的倾斜的轮廓。换句话说，由于楔形部30和外座圈20的旋转而产生的离心力克服了来自弹簧40的偏置压力并且迫使楔形部30径向向外。这使得楔形部30沿内表面22在与旋转相反的相对方向上滑动，从而压缩弹簧40。当离合器以高速空转时，这不会提供来自离合器的附加拖曳扭矩。

外座圈20还设置有枢转特征，该特征在楔形部30在高旋转速度期间已经脱离之后将楔形部固定在适当位置。在一个实施方式中，枢转特征设置有弯曲的楔形接纳表面24，该弯曲的楔形接纳表面24接纳或接合楔形部的相应的弯曲的接合表面36。如图2所示，接纳表面24定尺寸和定形状成：当楔形部30已经行进至其相对于外座圈20周向延伸部(例如，图1至图2中的逆时针方向)时，接纳并与相应的楔形部30的相应的接合表面36配合。

在所示的实施方式中，接纳表面24和接合表面36均是S形的。每个表面包括沿径向方向延伸的部分、随后是转弯和沿周向方向延伸的部分、随后是另一转弯和沿径向方向延伸的另一部分。当楔形部30被迫抵靠偏置弹簧时，楔形部30将略微解锁或将自由摆动。然而，表面24、36的接合使这种运动稳定。表面24、36的接合提供了枢转点37，并且楔形部的质心在高速期间与枢转点37协同工作以迫使楔形部30的趾部38抵靠外座圈20。换句话说，楔形部30绕枢转点37枢转，在枢转点37处，外座圈20的接纳表面24接触楔形部30的接合表面36，并且楔形部30能够摇摆或枢转，使得趾部38在高速期间经由离心力压靠在外座圈20上。这样可以防止或减少可能会发生的冲击和噪音、振动和声振粗糙度(NVH)问题。

尽管本公开内容将内座圈的外表面描述为具有凹槽，而将楔形部的内表面描述为具有渐缩表面，但应理解，这些部件可以是反过来的——内座圈可以具有倒角的突出部，并且楔形部可以具有在其内表面上的构造成接纳内座圈的突出部的凹槽。

尽管上面描述了示例实施方式，然而这些实施方式并不意在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明中使用的词语是用于描述的词语而并非用于进行限制，并且可以理解的是，在不脱离本公开精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前所述，各种实施方式的特征可以进行组合以形成本发明的其他实施方式，这些实施方式可能没有明确描述或示出。虽然就一个或更多个期望特征而言，可能已将各种实施方式描述为提供诸多优势、或作为相较于其他实施方式或现有技术实施方案的优选实施方式，但本领域普通技术人员认识到的是，可以折衷一个或更多个特征或特性以实现期望的整个系统属性，这取决于特定的应用和实施方案。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可用性、重量、可制造性、易组装性等。如此，对于一个或更多个特征而言，任何实施方式被描述为在某种程度上不如其他实施方式或现有技术实施方式理想，这些实施方式不超出本公开的范围，并且对于特定应用而言可能是期望的。

Claims (9)

1.一种楔形离合器，包括：

内座圈，所述内座圈绕中心轴线延伸并且具有限定凹槽的外表面；

外座圈，所述外座圈绕所述轴线延伸并且能够相对于所述内座圈旋转，所述外座圈具有限定多个槽腔的内表面，每个槽腔具有面向所述轴线并且相对于所述内座圈的所述外表面倾斜的倾斜表面；以及

多个楔形部，所述多个楔形部布置在所述槽腔内，每个楔形部具有倾斜的外表面，所述倾斜的外表面以滑动接合的方式接触所述槽腔中的一个槽腔的相应的倾斜表面，以实现所述楔形部与所述外座圈之间的相对周向运动，并且每个楔形部具有渐缩的内表面，所述渐缩的内表面布置在所述内座圈的所述凹槽内，所述外座圈的所述槽腔各自限定弯曲的楔形接纳表面，并且所述楔形部各自在一个端部处具有弯曲的接合表面，所述接纳表面接纳或接合所述接合表面。

2.根据权利要求1所述的楔形离合器，其中，所述楔形部构造成在锁定位置与解锁位置之间沿所述内座圈的所述凹槽滑动，在所述锁定位置中，所述弯曲的接合表面与所述弯曲的楔形接纳表面间隔开，在所述解锁位置中，所述弯曲的接合表面接触所述弯曲的楔形接纳表面。

3.根据权利要求1所述的楔形离合器，还包括多个弹簧，每个弹簧联接至所述楔形部中的相应的一个楔形部，每个弹簧偏置相应的楔形部，使得所述弯曲的接合表面与所述弯曲的楔形接纳表面间隔开。

4.根据权利要求1所述的楔形离合器，其中，所述槽腔的所述倾斜表面在所述倾斜表面与所述内座圈的所述外表面之间限定间隙，其中，所述间隙在周向上变窄。

5.根据权利要求4所述的楔形离合器，其中，所述楔形部具有趾部，所述趾部在周向上变窄并且被构造成楔入所述间隙的变窄部分内。

6.根据权利要求1所述的楔形离合器，其中，所述弯曲的楔形接纳表面迫使所述楔形部的相反端部抵靠外圈。

7.一种楔形离合器，包括：

内座圈，所述内座圈绕轴线延伸并且具有外表面；

外座圈，所述外座圈与所述内座圈同心并且具有限定槽腔的内表面，所述槽腔具有面向所述轴线的倾斜表面，其中，在所述倾斜表面与所述内座圈的所述外表面之间存在间隙，所述间隙沿周向变窄；以及

楔形件，所述楔形件布置在所述槽腔中并且具有与所述内座圈的所述外表面滑动接合的内表面，所述楔形件还具有相对于所述楔形件的所述内表面倾斜的外表面，其中，所述楔形件相对于所述槽腔的周向运动将所述楔形件楔入到所述间隙的变窄部分中，以将所述内座圈与所述外座圈锁定，所述外座圈的所述槽腔各自限定弯曲的楔形接纳表面，并且所述楔形部各自在一个端部处具有弯曲的接合表面，所述接纳表面接纳或接合所述接合表面。

8.根据权利要求7所述的楔形离合器，其中，所述内座圈的所述外表面限定凹槽，并且所述楔形件的所述内表面限定在所述凹槽内与所述内座圈接合的倒角。

9.根据权利要求7所述的楔形离合器，其中，所述楔形件在相对所述接合表面的另一端部处包括变窄的趾部。

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