CN113544397A - 主动式空气动力学部件的不可反向驱动的离合器装置 - Google Patents

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CN113544397A CN202080019181.6A CN202080019181A CN113544397A CN 113544397 A CN113544397 A CN 113544397A CN 202080019181 A CN202080019181 A CN 202080019181A CN 113544397 A CN113544397 A CN 113544397A
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Abstract

一种用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块，双向致动器比如为车辆上用于主动空气动力学部件的致动器。该模块具有止动器模式和离合器模式。在止动器模式期间，使用锁定的支承构件将反向驱动力远离致动器转移。如果该力过大，离合器模式将使反向驱动力与连接至致动器的轴完全地断开接合，从而防止对致动器的损坏。

Description

主动式空气动力学部件的不可反向驱动的离合器装置
技术领域
本发明涉及用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块，双向致动器比如为车辆上用于主动空气动力学部件的致动器。
背景技术
设计下述装置：该装置可以将从输入驱动器施加的扭矩传递至输出驱动器，但不能将扭矩从输出驱动器传递回到输入驱动器。输出驱动器还应当能够为了大扭矩输入将自身与输入驱动器断开联接以保护系统。另外，该装置还应当将输出轴振动和冲击载荷传递至装置结构并且不会通过输入驱动器，从而保护致动器。在冲击期间，输出轴将会断开联接，一旦载荷被移除，装置应当通过机械解决方案返回到指定位置并且不需要电动位置传感器。
发明内容
本发明涉及一种用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块。不可反向驱动的模块包括具有内表面的壳体。壳体能够连接至位于该壳体外部的致动器。在壳体内设置有形成腔的内表面。在壳体的腔中部分地设置有输入轴齿轮，该输入轴齿轮具有从壳体延伸出来的轴部分，轴部分被连接至位于壳体外部的致动器。输入轴齿轮还具有以可旋转的方式定位在壳体中的齿轮部分。齿轮部分包括多个支承凹部和多个驱动凹部，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部各自具有第一侧部、第二侧部、第三侧部和第四侧部。多个支承凹部和多个驱动凹部中的每一者的第一侧部和第二侧部由从齿轮部分的表面延伸的多个齿部中的一个齿部形成，并且第三侧部由壳体的内表面限定；
该模块还具有离合输出轴，该离合输出轴具有从壳体延伸出来的轴部分，轴部分被连接至由致动器驱动的装置。离合输出轴还具有以可旋转的方式定位在壳体的腔内的离合器齿轮接纳部分。
该模块还包括位于输入轴齿轮与离合输出轴之间的离合器齿轮。离合器齿轮具有与离合输出轴的离合器齿轮部分的弹性连接和制动连接两者。离合器齿轮具有止动器模式，其中，离合器齿轮作用在离合器齿轮与壳体之间的至少一个支承构件上并且将离合器齿轮锁定以防止离合器齿轮使输入轴齿轮移动。离合器齿轮还具有离合器模式，该离合器模式将离合器齿轮与离合输出轴断开接合。
本发明的其他应用领域将从下文中提供的详细描述中变得显而易见。详细说明和特定实施方式尽管表明了本发明的优选实施方式，但仅意在出于说明的目的并非意在限制本发明的范围。
附图说明
本发明将从详细说明和附图中得到更充分的理解，其中：
图1是用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块的分解等距俯视图。
图2是用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块的第二分解等距俯视图。
图3是不可反向驱动的离合模块的横截面侧视等距视图。
图4是不可反向驱动的离合模块的横截面侧视平面图。
图5是根据本发明的离合器齿轮的侧视等距视图。
图6是根据本发明的与弹簧元件连接的离合输出轴的侧视等距视图。
图7是与装置的致动器连接的离合器齿轮的侧视立体图。
图8是与致动器或装置连接的离合器齿轮的俯视平面图。
具体实施方式
优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且决不意在限制本发明、本发明的应用或用途。
参照附图，本发明涉及用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块或模块10。模块10包括具有本体件12和覆盖件11的壳体，主体件12具有安装凸缘14并且覆盖件11具有安装凸缘14'，安装凸缘14、14'用以将壳体连接至位于模块10的部件外部的双向致动器13。尽管模块10被描述为与致动器13分开，但是将该模块一体结合到致动器13中也在本发明的范围内。本体件12包括内表面16，该内表面16形成腔18，该腔18用于容纳模块10的其他部件的部分。
在壳体12的腔18中部分地设置有具有轴部分22的输入轴齿轮20，该轴部分22从壳体12延伸出来并且连接至位于壳体12外部的致动器13。输入轴齿轮20还具有以可旋转的方式定位在壳体12中的齿轮部分24。齿轮部分24包括多个支承凹部26、28和多个驱动凹部30、32，所述多个支承凹部26、28和所述多个驱动凹部30、32各自具有第一侧部34a至34d、第二侧部36a至36d、第三侧部38和第四侧部40a、40b。多个支承凹部26、28和多个驱动凹部30、32中的每一者的第一侧部34a至34d和第二侧部36a至36d由从齿轮部分24的表面延伸的多个齿部42、42'、42”、42”'中的一个齿部形成，并且第三侧部38由壳体12的内表面16限定。
模块10还具有离合输出轴44，该离合输出轴44具有轴46部分，该轴46部分从壳体12延伸出来并且连接至由致动器13驱动的装置45。如图7和图8中所示，被驱动的装置45是主动式空气动力学系统、更具体地是空气坝，并且轴46连接至扭矩传递管43，该扭矩传递管43连接至联动装置然后使偏转器49在展开位置与未展开位置之间移动。尽管装置45被示出为主动式空气动力系统的部分，但是模块10在存在担心来自反向驱动力的损害的任何系统中使用也在本发明的范围内。装置的示例包括可移动扰流板致动器、主动式空气坝致动器、主动式轮胎罩致动器、主动式D柱致动器、举升门致动器、侧视镜致动器、窗致动器、可缩回踏板致动器、滑动门致动器以及座椅致动器。
离合输出轴44还具有以可旋转的方式定位在壳体12的腔18内的离合器齿轮接纳部分48。
模块10还包括定位在输入轴齿轮20与离合输出轴44之间的离合器齿轮50。离合器齿轮50具有与离合输出轴44的离合器齿轮接纳部分48的弹性连接52和制动连接两者。弹性连接52被描绘为弹簧，该弹簧具有：第一端部58，该第一端部58连接至离合器齿轮接纳部分48中的槽60；以及第二端部62，该第二端部62连接至离合器齿轮50中的孔64。使用的弹簧类型可以根据特定应用而变化。在本发明的当前实施方式中，弹簧是螺旋弹簧。然而，使用诸如波形弹簧、螺旋弹簧及其组合的其他弹簧也在本发明的范围内。制动连接由离合器齿轮50上的制动突出部66提供，制动突出部66与形成在离合输出轴44的离合器齿轮50接纳部分48的表面上的制动凹部68接合。离合器齿轮50还包括该离合器齿轮50的多个齿部70。多个齿部70、70'中的每一个齿部构造成与输入轴齿轮20的多个驱动凹部30、32中的一个驱动凹部配合并且接合。当输入轴齿轮20响应于从致动器经由轴部分22而来的扭矩进行旋转时，输入轴齿轮20的多个齿部42、42'、42”、42”'将压靠于多个齿部70、70'以传递旋转力，该旋转力被传送至离合输出轴44。
离合器齿轮50的多个平坦表面72、72'还具有构造成形成多个支承凹部26、28中的相应一个支承凹部的第四侧部40a、40b的多个平坦表面72、72'。在多个支承凹部26，28中的每一个支承凹部中定位有支承件74、74'。附图描绘了滚珠支承件，然而，支承件74、74'是诸如圆柱形滚子支承件、锥形支承件或双头渐缩式支承件之类的不同类型的支承件也在本发明的范围内。
模块10具有止动器模式和离合器模式。在第一反向驱动力被施加至离合输出轴44时，止动器模式发生。离合器齿轮50停止将反向驱动力通过输入轴齿轮20传送至致动器。这通过如下方式发生：力作用在离合输出轴44上而使离合器齿轮50旋转，使得离合器齿轮50的多个齿部70、70'旋转离开并且与输入轴齿轮20的多个齿部42、42'、42”、42”'断开联接。在该旋转运动期间，形成相应多个支承凹部26、28的第四壁40a、40b的多个平坦表面72、72'抵靠相应支承件止动凹部26、28中的支承件74、74'起作用，使得多个支承凹部26、28中的每个支承件74、74'被锁定在第四壁40a、40b与作为壳体12的内表面16的第三壁38之间，从而防止反向驱动力被传送至输入轴齿轮20。因此，反向驱动力远离输入轴齿轮20转移至壳体12，这防止致动器反向驱动并且用于使离合输出轴44止动或保持就位。
输入轴齿轮20和离合输出轴44具有在从输入轴齿轮20施加扭矩时允许摩擦锁定的几何形状。在输出轴齿轮与支承件之间产生摩擦力，支承件可以是圆柱体、球体、锥形滚子、齿圈或抵靠壳体的内表面或外圈壁锁定的其他合适元件。一旦摩擦力等于由施加扭矩导致旋转期间产生的角度所产生的输出轴齿轮之间的法向力，系统就不能被反向驱动。输入轴齿轮上的几何形状不允许圆柱体在外圈上产生这种摩擦力并且因此将扭矩传递至输出轴。可以使用各种形状和弹簧来调整性能、比如限制系统的自由游隙或间隙或者调整各种功能件的接合时机。
然而，如果大于作用在离合输出轴44上的第一反向驱动力的第二驱动力过大，则模块10具有离合器模式。当第二反向驱动力足以克服离合输出轴与离合器齿轮之间的弹性连接时，离合器模式将会发生。离合输出轴将使离合输出轴与离合器齿轮之间的制动连接断开接合，并且离合输出轴将克服弹性连接的力而自由地移动，其中，在第二反向驱动力中止时，弹性连接致使制动连接再次接合。
本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此，不背离本发明的要旨的变型意在落入本发明的范围内。这些变型不应被认为是对本发明的精神和范围的背离。

Claims (20)

1.一种用于致动器的不可反向驱动的离合模块，所述不可反向驱动的离合模块包括：
壳体，所述壳体具有限定腔的内表面；
输入轴齿轮，所述输入轴齿轮具有：轴部分，所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至外部的致动器；以及齿轮部分，所述齿轮部分以可旋转的方式定位在所述壳体的所述腔中，其中，所述齿轮部分包括多个支承凹部和多个驱动凹部，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部各自具有第一侧部、第二侧部、第三侧部和第四侧部，其中，所述第一侧部和所述第二侧部各自由从所述齿轮部分的表面延伸的多个齿部中的一个齿部形成，并且所述第三侧部由所述壳体的所述腔的所述内表面限定；
离合输出轴，所述离合输出轴具有：轴部分，所述离合输出轴的所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至由所述致动器通过所述不可反向驱动的离合模块驱动的装置；以及离合器齿轮接纳部分，所述离合器齿轮接纳部分以可旋转的方式定位在所述壳体的所述腔内；
离合器齿轮，所述离合器齿轮位于所述输入轴齿轮与所述离合输出轴之间，其中，所述离合器齿轮具有与所述离合输出轴的弹性连接和制动连接两者。
2.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，还包括：
所述离合器齿轮的多个齿部，其中，所述多个齿部中的每一个齿部构造成与所述输入轴齿轮的所述多个驱动凹部中的一个驱动凹部配合并且接合。
3.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，还包括：
所述离合器齿轮的多个平坦表面，所述多个平坦表面构造成形成所述多个支承凹部中的相应一个支承凹部的所述第四侧部；以及
支承件，所述支承件定位在所述多个支承凹部中的每一个支承凹部中。
4.根据权利要求3所述的不可反向驱动的离合模块，还包括：
所述不可反向驱动的离合模块的止动器模式，其中，在第一反向驱动力被施加至所述离合输出轴时，通过如下方式阻止所述离合器齿轮将反向驱动力通过所述输入轴齿轮传送至所述致动器：使形成相应的所述多个支承凹部的第四壁的所述多个平坦表面移动，使得所述多个支承凹部中的每个支承件被锁定在所述第四壁与作为所述壳体的所述内表面的第三壁之间，从而防止所述反向驱动力被传送至所述输入轴齿轮。
5.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，还包括：
离合器模式，其中，在第二反向驱动力大于所述第一反向驱动力并且所述第二反向驱动力足以克服所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述弹性连接时，所述离合输出轴将使所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述制动连接断开接合，并且所述离合输出轴将克服所述弹性连接的力而自由地移动，其中，在所述第二反向驱动力中止时，所述弹性连接致使所述制动连接再次接合。
6.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述至少一个支承构件是滚珠支承件、滚子支承件、锥形支承件。
7.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有连接至所述离合器齿轮的第一端部和连接至所述离合输出轴的第二端部。
8.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是从包括波形弹簧、螺旋弹簧及其组合的组中选择的一者。
9.根据权利要求1所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述装置是从由下述各者组成的组中选择的一者：可移动扰流板致动器、主动式空气坝致动器、主动式轮胎罩致动器、主动式D柱致动器、举升门致动器、侧视镜致动器、窗致动器、可缩回踏板致动器、滑动门致动器以及座椅致动器。
10.一种用于致动器的不可反向驱动的离合模块，包括：
壳体，所述壳体具有内表面；
输入轴齿轮，所述输入轴齿轮具有：轴部分，所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至位于所述壳体外部的致动器；以及连接至所述齿轮部分的所述轴部分的齿轮部分，所述齿轮部分以可旋转的方式定位在所述壳体中，其中，所述齿轮部分包括多个支承凹部和多个驱动凹部，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部各自具有第一侧部、第二侧部、第三侧部和第四侧部，其中，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部中的每一者的所述第一侧部和所述第二侧部由从所述齿轮部分的表面延伸的多个齿部形成，并且所述第三侧部由所述壳体的所述内表面限定；
离合输出轴，所述离合输出轴具有：轴部分，所述离合输出轴的所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至由所述致动器通过所述不可反向驱动的离合模块驱动的装置；以及离合器齿轮接纳部分，所述离合器齿轮接纳部分以可旋转的方式定位在所述壳体的腔内；以及
离合器齿轮，所述离合器齿轮位于所述输入轴齿轮与所述离合输出轴之间，其中，所述离合器齿轮具有与所述离合输出轴的所述离合器齿轮部分的弹性连接和制动连接两者，其中，所述离合器齿轮具有：离合器模式，所述离合器模式使所述离合器齿轮与所述离合输出轴断开接合；以及止动器模式，其中，所述离合器齿轮作用在所述离合器齿轮与所述壳体之间的至少一个支承构件上，并且将所述离合器齿轮锁定以防止所述离合器齿轮使所述输入轴齿轮移动。
11.根据权利要求10所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述至少一个支承构件是滚珠支承件、滚子支承件、锥形支承件。
12.根据权利要求10所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有连接至所述离合器齿轮的第一端部和连接至所述离合输出轴的第二端部。
13.根据权利要求10所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是从包括波形弹簧、螺旋弹簧及其组合的组中选择的一者。
14.根据权利要求10所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述离合器模式还包括：在第二反向驱动力大于所述第一反向驱动力并且所述第二反向驱动力足以克服所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述弹性连接时，所述离合输出轴将使所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述制动连接断开接合，并且所述离合输出轴将克服所述弹性连接的力而自由地移动，其中，在所述第二反向驱动力中止时，所述弹性连接致使所述制动连接再次接合。
15.根据权利要求10所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述装置是从由下述各者组成的组中选择的一者：可移动扰流板致动器、主动式空气坝致动器、主动式轮胎罩致动器、主动式D柱致动器、举升门致动器、侧视镜致动器、窗致动器、可缩回踏板致动器、滑动门致动器以及座椅致动器。
16.一种用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块，包括：
壳体，所述壳体具有限定腔的内表面；
输入轴齿轮，所述输入轴齿轮具有：轴部分，所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至外部的致动器；以及齿轮部分，所述齿轮部分以可旋转的方式定位在所述壳体的所述腔中，其中，所述齿轮部分包括多个支承凹部和多个驱动凹部，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部各自具有第一侧部、第二侧部、第三侧部和第四侧部，其中，所述第一侧部和所述第二侧部各自由从所述齿轮部分的表面延伸的多个齿部中的一个齿部形成，并且所述第三侧部由所述壳体的所述腔的所述内表面限定；
离合输出轴，所述离合输出轴具有：轴部分，所述离合输出轴的所述轴部分从所述壳体延伸出来并且连接至由所述致动器通过所述不可反向驱动的离合模块驱动的装置；以及离合器齿轮接纳部分，所述离合器齿轮接纳部分以可旋转的方式定位在所述壳体的所述腔内；
离合器齿轮，所述离合器齿轮位于所述输入轴齿轮与所述离合输出轴之间，其中，所述离合器齿轮具有与所述离合输出轴的弹性连接和制动连接两者；
所述离合器齿轮的多个齿部，其中，所述多个齿部中的每一个齿部构造成与所述输入轴齿轮的所述多个驱动凹部中的一个驱动凹部配合并且接合；
所述离合器齿轮的多个平坦表面，所述多个平坦表面构造成形成所述多个支承凹部中的相应一个支承凹部的所述第四侧部；
支承件，所述支承件定位在所述多个支承凹部中的每一个支承凹部中；
止动器模式，其中，在第一反向驱动力被施加至所述离合输出轴时，通过如下方式阻止所述离合器齿轮将反向驱动力通过所述输入轴齿轮传送至所述致动器：使形成相应的所述多个支承凹部的第四壁的所述多个平坦表面移动，使得多个支承凹部中的每个支承件被锁定在所述第四壁与作为所述壳体的所述内表面的第三壁之间，从而防止反向驱动力被传送至所述输入轴齿轮；以及
离合器模式，其中，在第二反向驱动力大于所述第一反向驱动力并且所述第二反向驱动力足以克服所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述弹性连接时，所述离合输出轴将使所述离合输出轴与所述离合器齿轮之间的所述制动连接断开接合，并且所述离合输出轴将克服所述弹性连接的力而自由地移动，其中，在所述第二反向驱动力中止时，所述弹性连接致使所述制动连接再次接合。
17.根据权利要求16所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述至少一个支承构件是滚珠支承件、滚子支承件、锥形支承件。
18.根据权利要求16所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有连接至所述离合器齿轮的第一端部和连接至所述离合输出轴的第二端部。
19.根据权利要求16所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述弹性构件是从包括波形弹簧、螺旋弹簧及其组合的组中选择的一者。
20.根据权利要求16所述的不可反向驱动的离合模块，其中，所述装置是从由下述各者组成的组中选择的一者：可移动扰流板致动器、主动式空气坝致动器、主动式轮胎罩致动器、主动式D柱致动器、举升门致动器、侧视镜致动器、窗致动器、可缩回踏板致动器、滑动门致动器以及座椅致动器。
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