CN112272740B - 可切换的离合器总成 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在发动机与变矩器之间选择性地传递扭矩的离合器总成。第一板不可旋转地连接到变矩器盖。第二板被构造成接收来自发动机的扭矩输入。楔形离合器轴向地设置在所述第一板与所述第二板之间，并且被构造成在所述第一板与所述第二板之间选择性地传递扭矩。所述楔形离合器包括楔形段，所述楔形段被构造成共同径向地展开和收缩以在所述第一板与所述第二板之间选择性地传递扭矩。

Description

可切换的离合器总成

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月21日提交的美国申请No.16/106,303的优先权，该美国申请的公开内容全文通过引用合并于本文。

技术领域

本公开涉及被构造成在机动车辆中位于发动机与变速器之间的各种部件。具体地，可切换的离合器总成设置在发动机与变矩器之间。

背景技术

已知具有自动变速器的机动车辆装备有变矩器。变矩器是可以将旋转动力从发动机传递到自动变速器的液力联轴节。挠性板是将发动机的输出与变矩器的输入连接起来的板。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于在发动机与变矩器之间选择性地传递扭矩的离合器总成。第一板不可旋转地连接到变矩器盖。第二板被构造成接收来自发动机的扭矩输入。楔形离合器轴向地设置在第一板与第二板之间，并且被构造成在第一板与第二板之间选择性地传递扭矩。楔形离合器包括：内座圈，该内座圈具有限定环形凹槽的外表面；外座圈，该外座圈与内座圈同心并且具有限定在周向方向上渐缩的多个渐缩表面的内表面；以及多个楔形段。每个楔形段具有以滑动接合的方式设置在凹槽内的内表面，并且每个楔形段具有在周向方向上渐缩并与外座圈的多个渐缩表面中的对应一个渐缩表面接合的渐缩外表面。楔形段被构造成共同径向地展开和收缩以在第一板与第二板之间选择性地传递扭矩。

在另一个实施例中，提供了一种用于在发动机与变矩器之间选择性地传递扭矩的离合器总成。第一板被构造成不可旋转地与变矩器连接。第二板被构造成不可旋转地与发动机输出连接。楔形离合器被构造成在第一板与第二板之间选择性地传递扭矩。楔形离合器包括：第一座圈，该第一座圈具有限定环形凹槽的第一表面；以及第二座圈，该第二座圈与第一座圈同心并且具有限定多个倾斜表面的第二表面。楔形离合器还包括多个楔形段，每个楔形段接触环形凹槽和倾斜表面中的相应一个倾斜表面，其中楔形段被构造成共同径向地展开和收缩以在第一板与第二板之间选择性地传递扭矩。

在又一个实施例中，提供了一种用于在发动机与变矩器之间选择性地传递扭矩的系统。该系统包括变矩器，该变矩器可绕轴线旋转并且具有盖。第一板被构造成接收来自发动机的扭矩并将扭矩传递到变矩器。第二板轴向地设置在第一板与盖之间并且直接连接到盖。离合器轴向地设置在第一板与第二板之间。活塞设置在盖内并且被构造成在盖内轴向移动。致动器板联接到活塞以与活塞一起轴向移动。致动器板被构造成响应于活塞的移动而在以下模式之间切换离合器：(1)其中扭矩可在第一板与第二板之间传递的锁定模式，以及(2)其中扭矩在至少一个旋转方向上不可在第一板与第二板之间传递的解锁模式。

附图说明

图1是根据一个实施例的用于选择性地将动力源(诸如发动机)与变矩器连接起来的可切换的离合器总成(例如，包括楔形离合器)的分解透视图。

图2A是图1的可切换的离合器总成的第一剖视图。

图2B是图1的可切换的离合器总成的第二剖视图。

图3是根据一个实施例的可切换的离合器总成的前视平面图，其中为了清楚起见，移除了内板。

图4A是图3的可切换的离合器总成的一段的平面图，其中离合器处于锁定模式。

图4B是可切换的离合器总成的一段的平面图，其中离合器处于解锁模式。

图5是根据另一个实施例的用于选择性地将动力源(诸如发动机)与变矩器连接起来的可切换的离合器总成(例如，包括楔形离合器)的分解透视图。

图6是根据一个实施例的具有图5的整合式可切换离合器的挠性板的剖视图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，本公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以采用各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用这些实施例的代表性基础。本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出并描述的各种特征可以与在一个或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例。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，可以期望符合本公开的教导内容的这些特征的各种组合和修改用于具体应用或实施方式。

如下所述，在图1中示出了中心轴线12。各种部件可以绕该中心轴线12旋转。诸如“轴向”、“径向”和“周向”之类的词语是指相对于轴线12或平行于那些方向的方向。例如，“轴向地”延伸的元件是指该元件沿着中心轴线12或在平行于轴线12的方向上延伸。

传统上，内燃发动机(即，曲轴)经由柔性板(挠性板)连接到变矩器。挠性板允许在发动机与变矩器之间传递扭矩，同时还适应随变矩器的操作而产生的一定量的轴向移动。典型的挠性板牢固地连接到发动机和变矩器。因此，如果发动机正在旋转，则变矩器也旋转(反之亦然)。

在某些混合动力车辆中，电动马达可以在有或没有发动机辅助的情况下驱动变速器。电动马达可以同轴地位于发动机与变速器之间。然而，由于变矩器、挠性板与发动机之间的固定连接，允许电动机驱动变速器也将要求电动机反向驱动发动机。选择性地使发动机能够与挠性板断开从而与变矩器断开的离合器将允许电动马达在不反向驱动发动机的情况下操作变速器，从而提高了车辆的效率。

因此，根据各种实施例，本公开涉及一种离合器总成，该离合器总成被构造用于整合在车辆的变矩器与发动机之间。在一些实施例中，挠性板是分开的，并且离合器总成与分开的挠性板整合。在其他实施例中，离合器整合在减震器与变矩器之间。下述离合器总成允许择性地断开通过挠性板的扭矩。换句话说，当离合器断开或脱离时，扭矩不会在变矩器与发动机之间传递。并且，当离合器闭合或接合时，扭矩能够在变矩器与发动机之间传递。

图1示出了发动机输出与变矩器输入之间的离合器总成10的一个实施例，即在该实施例中，挠性板与其整合的离合器一起设置。可切换的离合器总成10及其各种部件可绕中心轴线12旋转。在该具体实施例中，可切换的离合器总成10包括外径(OD)衬套20、第一板或内板30、离合器内毂40、楔形板或多个楔形段50、离合器外座圈60、第二板或外板70、内径(ID)衬套80和致动器板90。这些部件将在下面描述，它们构成可切换的离合器总成的各种部件。图1的总成或其部分可以一般性称为离合器总成，如下将描述。

参考图1至图3，可切换的离合器总成10包括分开板挠性板。换句话说，尽管典型的挠性板具有安装到发动机和变矩器两者的单个板，但是本公开的挠性板包括两个分离的板，即内板30和外板70。内板30直接安装到发动机(例如曲轴)，以使内板30与发动机一起旋转。紧固件诸如螺栓可以穿过开口32并进入曲轴。同时，外板70直接安装到变矩器。例如，紧固件诸如螺栓可以穿过开口72并进入变矩器16的外盖14。当离合器断开时，内板30和外板70可独立于彼此旋转。如下面将进一步描述，挠性板内的离合器允许内板30(从而允许发动机)与外板70(因此与变矩器16)选择性地分离。

OD衬套20限定离合器的外部区域，容纳离合器外座圈60。具体地，OD衬套20限定面向轴线12的内表面22。内表面接收内板30的对应外表面34。OD衬套20具有背向轴线的外表面24，并且被接收在外板70内。当离合器断开以允许外板70与内板之间的滑动相互作用时，OD衬套20有利于这种相对旋转移动。OD衬套20也可经由衬套20中接收紧固件的孔26紧固(例如，螺栓栓接、螺丝拧紧、铆接等)到外板70上。在一个实施例中，外板70具有销钉，这些销钉轴向地面向OD衬套20并且被接收在孔26内，以将外板70径向地定位到衬套20上。

ID衬套80限定离合器的内部区域。具体地，ID衬套80包括背向轴线12的面向外的表面82。表面82接触外板70的面向内的表面，使得ID衬套80设置在外板70的径向内侧。当离合器断开或脱离时，ID衬套80还允许并有利于外板70与内板30之间的相对旋转。

OD衬套20和ID衬套80共同包含下面描述的楔形离合器，该楔形离合器包括离合器内毂40、楔形板或多个楔形段50和离合器外座圈60。离合器总成可以包括楔形离合器以及致动板和挠性板的分开板。

离合器内毂40由内板30和外板70轴向地约束。内毂40可不可旋转地固定(例如，通过销钉紧固件)到内板30。外板70可具有被构造成容纳并定位内毂40的环形凹部74。在所示的实施例中，离合器内毂40具有滑动地接合外板70的面向外的表面的内表面42。内毂40具有限定环形凹槽46的外表面44。凹槽46可以是渐缩的。在一个实施例中，凹槽46可具有轴向倾斜的侧表面，使得它们不垂直于轴线12延伸。这适应了楔形段50的渐缩或楔形性质，这在下面进一步描述。凹槽46用作楔形段的内座圈，与用作楔形段的外座圈的离合器外座圈60径向相对。

外座圈60径向地容纳楔形段50。外座圈60具有大致周向的外表面62。外座圈60可不可旋转地固定(例如，通过销钉或紧固件)到外板70；另选地，外座圈60可被构造成在外板70和OD衬套20内旋转。外座圈60具有包括多个渐缩表面66的内表面64，如图1中可见。渐缩表面66被布置成使得外座圈60的径向厚度沿着围绕轴线12的周向方向改变。每个渐缩表面66在与相邻的渐缩表面66相反的周向方向上渐缩。渐缩表面66共同限定围绕内表面64的几个谷点和顶点。每个单独的渐缩表面66接合楔形段50中的相应一个楔形段，并且具体地，接触楔形段50中的一个楔形段的外表面。

楔形段50围绕轴线12周向布置。因为楔形段50可以直接或间接地彼此连接，所以楔形段50可以统称为楔形板。在所示的实施例中，成对的楔形段50经由弹簧52彼此分离。然而，在另一个实施例中，楔形段50是单个连续楔形板的一部分，该部分被形成为在径向上被弹簧偏置，并且可以通过保持弹簧克服其偏置而被约束。回过去参考图1至图3，楔形段成对布置。每个楔形段50与弹簧52中的一个弹簧周向相邻，并且还与楔形段中的另一个楔形段周向相邻(在它们之间具有间隙，如下所讨论)。每个楔形段50具有形状为部分圆柱形的内表面54，使得楔形段可绕形成在内毂40中的凹槽共同旋转。内表面54可以是渐狭的、渐缩的或斜面的，以便装配在环形凹槽46内。每个楔形段50还具有周向渐缩以匹配外座圈60的内表面的外表面56。楔形段50的外表面56是渐缩的，使得每个楔形段50具有在围绕轴线12的周向方向上增大或减小的径向厚度。这允许楔形段50的外表面56沿着外座圈60的渐缩表面66中的相应一个渐缩表面周向滑动。楔形板还包括在两个相邻楔形段50之间的切口、间隙、凹穴或凹口(以下称为间隙)58。间隙58可产生完全将两个相邻的楔形段50分离的空隙；另选地，如图4A所示，间隙58可产生仅将两个相邻的楔形段50的一部分分离的空隙。

致动器板90被构造成选择性地接合离合器，以将内板30与外板70(并且因此将发动机与变矩器)锁定起来。致动器板90可被构造成响应于动力致动器(未示出)诸如电磁致动器或液压致动器而沿着轴线12线性平移。动力致动器可迫使销压靠致动器板90，以使致动器板沿着轴线12在轴向方向上移动。致动器板90具有沿轴线12的短行程，以在锁定模式(其中内板30和外板70不可旋转地联接)与解锁模式(其中内板30和外板70可以相对彼此旋转)之间切换离合器。

参考图1至图4B，致动器板90的形状可为环形，其具有圆柱形外表面92和圆柱形内表面94。致动器板90还可包括在平行于轴线12的轴向方向上延伸的多个突片96。每个突片96被构造成装配在两个相邻的楔形段50之间的间隙58中的相应一个间隙内。突片96可以是渐缩的或倒角的，以有利于在离合器的致动期间逐渐分离和扩展间隙58。

离合器经由将两个相邻的楔形段50分离的弹簧52被偏置在锁定模式。如图4A至图4B所示，弹簧52与外座圈60的内表面64的最外区域径向对准，而突片96与外座圈60的最内区域径向对准。弹簧52被偏置以便最小化间隙58。这将楔形板50保持在径向紧缩位置，在该位置中楔形板50呈现第一直径。在锁定模式下，楔形段50中的至少一些楔形段位于距轴线12第一径向距离处。每个楔形段50楔入内座圈40和外座圈60之间。具体地，外座圈60的最内区域限定楔形点；当楔形段50被迫进入内座圈40与外座圈60的最内区域之间的区域中时，楔形段50“楔入”它们之间，以将内座圈40锁定到外座圈60。

为了解锁离合器，致动器板90被接合以沿着轴线12轴向移动。突片96被迫进入间隙58中。这使得楔形段50彼此分离，从而抵抗弹簧52的力扩展间隙58的尺寸。楔形段50中的至少一些楔形段相对于外座圈60周向移动。具体地，楔形段50的外表面56远离外座圈60的最内区域沿着外座圈60的渐缩内表面66滑动。这使楔形段50从内座圈40与外座圈60之间“解楔”。这将楔形板50保持在径向扩展位置，在该位置中楔形板50呈现出大于第一直径的第二直径。

当命令致动器板90在轴向方向上缩回时，突片96可以从间隙58中拉出。这允许弹簧52将楔形段50推向其径向紧缩位置，从而通过将楔形段50楔入内座圈40与外座圈60之间来锁定离合器。

在图1至图4B所示的实施例中，离合器总成整合到挠性板中。这允许选择性地断开通过挠性板的扭矩。换句话说，当离合器断开或脱离时，扭矩不会通过挠性板(例如，在变矩器与发动机之间)。并且，当离合器闭合或接合时，扭矩能够通过挠性板(例如，在变矩器与发动机之间)。

图5和图6示出了发动机输出与变矩器输入之间的离合器总成的第二实施例，其中类似的元件由增加100的参考标号标记。在该实施例中，挠性板(未示出)可以保持完整作为单个部件，并且离合器总成可以轴向地在变矩器壳体与挠性板之间。在该实施例中，第一板130(其可以是减震器总成的输出或柔性板)被构造成与发动机一起旋转。第二板170被构造成与变矩器盖114一起旋转。具体地，第二板170以面对面的关系直接接触变矩器116的外盖114，经由紧固件诸如螺栓连接。

在该实施例中，变矩器116具有位于变矩器116本身内的轴向地在涡轮117与盖114之间的活塞板或活塞118。活塞118可以经由销171连接到第二板170或间接接触所述第二板，所述销延伸穿过盖114并进入形成在第二板中的弧形狭槽173。这允许第二板相对于盖114的略微相对周向旋转。销171还是致动系统的一部分，用于将致动板190致动，压靠致动板190的轴向面以使板190在轴向方向上移动，从而锁定或解锁离合器。例如，可以利用液压系统来轴向地推动活塞118，从而使销171和连接的致动板190也轴向移动，以将突片压成在相邻的楔形段之间接合(如上关于图4A至图4B所述)。活塞118、销171和致动板190被固定成作为整体结构移动，因此可以形成为单个部件或者可以是彼此固定或紧固的单独部件。

如在图5至图6所示的该实施例中可见，离合器总成更加分隔并且与板130(例如，减震器板或挠性板)分离，但是在活塞118位于其中的情况下稍微整合到变矩器本身中。这减小了轴向包装长度。具体地，离合器壳体的一部分(例如，第二板170)经由铆钉131直接铆接到变矩器盖114。代替铆钉131，离合器壳体可焊接或以其他方式固定到盖114，以使其与盖114一起旋转。同样，其中一个板(例如，接收来自发动机输出的扭矩的第一板130)经由铆钉133直接铆接到限定离合器的内座圈的内毂140。代替铆钉133，板130可以焊接或以其他方式固定到内毂140，以使其与内毂140一起旋转。

在一些实施例诸如上述实施例中，应当理解，可对楔形离合器进行修改，使得渐缩表面颠倒。例如，楔形段50可在其内表面而不是外表面上具有周向渐缩表面56。同样，内毂40将具有渐缩外表面而不是周向凹槽，并且外座圈60将具有周向内表面，该周向内表面具有接纳楔形板的外表面的周向凹槽。

在一些实施例诸如上述实施例中，还应当理解，可对楔形离合器进行修改，使得弹簧被构造成在解锁模式而不是锁定模式下偏置离合器。例如，弹簧和突片的位置可以颠倒，使得弹簧52与外座圈60的最内区域径向对准，并且突片96与外座圈60的内表面64的最外区域径向对准。在该实施例中，突片的插入将楔形段压向外座圈60的最内区域，从而将楔形段50楔入内座圈40与外座圈60之间。

将离合器整合到挠性板中(诸如本文公开的实施例)允许发动机选择性地与变矩器断开。这允许电动马达在不必也反向驱动发动机的情况下驱动变速器。在某些驱动条件下，可能需要马达反向驱动发动机。因此，本文公开的离合器可以以两种模式操作：(1)在两个旋转方向上都完全锁定，以及(2)在一个方向上锁定而在另一个方向上空转。因此，柔性板中的离合器可以被描述为可切换单向离合器，或者在更具体的实施例中被描述为可切换单向楔形离合器。

尽管本文使用术语诸如“第一”和“第二”，但是应当理解，这些术语是用于区分两个部件，并且可以根据首先使用哪个术语而互换。例如，出于在先基础的目的，上述“第一板”在权利要求中可以容易地称为“第二板”。

尽管上文描述了示例性实施例，但是并非旨在这些实施例描述由权利要求书所包含的所有可能的形式。说明书中所用的词语是说明性而非限制性词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，可以组合各个实施例的特征以形成本发明的未明确描述或示出的另外实施例。尽管各个实施例可能已被描述为在一个或多个期望特性方面提供优点或者优先于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应当认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就任何实施例被描述为在一个或多个特性方面比其他实施例或现有技术实施方式不受期望的程度上，这些实施例不在本公开的范围之外并且可以期望其用于具体应用。

零件列表

以下是附图中所示的参考标号的列表。然而，应当理解，这些术语的使用仅针对一个实施例用于说明目的。并且，既在附图中示出又在权利要求书中出现的与某个术语相关的参考标号的使用并非旨在将权利要求书限制为仅覆盖所示的实施例。

10挠性板 12中心轴线 14变矩器外盖 16变矩器 20外径(OD)衬套 22内表面 24外表面 26孔 30内板 32开口 34外表面 40内毂或内座圈 42内表面 44外表面 46外表面中的环形凹槽 50楔形段或楔形板 52弹簧 54内表面 56外表面 58间隙 60外座圈 62外表面 64内表面 66渐缩表面 70外板 72开口 74环形凹部 80内径(ID)衬套 82面向外的表面90致动器板 92外表面 94内表面 96突片 110可切换的离合器总成 114变矩器外盖 116变矩器 118活塞 120 OD衬套 130第一板 131铆钉 133铆钉 140内毂 150 楔形段或楔形板160外座圈 170第二板 171销 173狭槽 180 ID衬套 190致动器板

Claims (10)

1.一种用于在发动机与变矩器之间选择性地传递扭矩的离合器总成，所述离合器总成包括：

第一板，所述第一板不可旋转地连接到变矩器盖；

第二板，所述第二板被构造成接收来自发动机的扭矩输入；以及

楔形离合器，所述楔形离合器轴向地设置在所述第一板与所述第二板之间，并且被构造成在所述第一板与所述第二板之间选择性地传递扭矩，所述楔形离合器包括：

内座圈，所述内座圈具有限定环形凹槽的外表面，

与所述内座圈同心的外座圈，所述外座圈具有限定在周向方向上渐缩的多个渐缩表面的内表面，以及

多个楔形段，每个楔形段具有以滑动接合的方式设置在所述凹槽内的内表面，并且每个楔形段具有在所述周向方向上渐缩并与所述外座圈的所述多个渐缩表面中的对应一个渐缩表面接合的渐缩外表面，其中所述楔形段被构造成共同径向地展开和收缩以在所述第一板与所述第二板之间选择性地传递扭矩；

多个弹簧，每个弹簧周向地位于相应一对所述楔形段之间，以将所述楔形离合器保持在锁定模式或解锁模式；

致动器板，所述致动器板被构造成轴向移动以将所述离合器在锁定模式和解锁模式之间切换。

2.根据权利要求1所述的离合器总成，其中所述内座圈轴向地约束在所述第一板与所述第二板之间。

3.根据权利要求1所述的离合器总成，还包括所述多个弹簧被偏置以将所述相应一对所述楔形段压向所述外座圈的径向最内部分，以楔入所述内座圈与所述外座圈之间，从而将所述楔形离合器保持在锁定模式。

4.根据权利要求3所述的离合器总成，所述致动器板被构造成轴向移动以将所述离合器从扭矩可在所述第一板与所述第二板之间传递的所述锁定模式切换到扭矩在至少一个旋转方向上不可在所述第一板与所述第二板之间传递的解锁模式。

5.根据权利要求4所述的离合器总成，其中所述致动器板包括朝向所述楔形段延伸的突片，其中在所述解锁模式下，每个突片被迫进入两个相应楔形段之间的相应间隙中，以周向地分离所述两个相应楔形段。

6.根据权利要求5所述的离合器总成，其中所述致动器板在第一轴向方向上的移动迫使所述楔形段相对于所述外座圈周向滑动并且沿着所述外座圈的所述渐缩表面径向向外滑动。

7.根据权利要求5所述的离合器总成，其中所述致动器板在第二轴向方向上的移动使所述突片从所述间隙缩回，以允许所述弹簧将所述楔形离合器偏置在所述锁定模式。

8.根据权利要求4所述的离合器总成，还包括销，所述销延伸穿过所述变矩器盖并且接触所述致动器板。

9.根据权利要求1所述的离合器总成，其中所述第一板和所述第二板共同形成挠性板。

10.根据权利要求1所述的离合器总成，其中所述第一板直接铆接或焊接到所述离合器的所述内座圈。

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