本申請(qǐng)是在2014年4月21日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)61/982,068的非臨時(shí)申請(qǐng)，并且在35U.S.C.119(e)下要求上述申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及通常與自動(dòng)變速箱中的齒輪組一起使用的超越多模式離合器，并且更具體地涉及這些離合器的允許中所采用的離合器致動(dòng)器。

背景技術(shù)：

雖然本發(fā)明具有超出汽車(chē)的可應(yīng)用性，但是在這里僅僅提供汽車(chē)的示例和描述相關(guān)的內(nèi)容；即，以確切地呈現(xiàn)其用途的至少一個(gè)潛在區(qū)域。

因此，機(jī)動(dòng)車(chē)輛包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包含旋轉(zhuǎn)式曲柄軸，其配置成通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸傳遞來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力，以轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪來(lái)移動(dòng)車(chē)輛。變速箱通常置于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸部件之間，以選擇性地控制曲柄軸和驅(qū)動(dòng)軸之間的扭矩和速度比值。在手動(dòng)操作的變速箱中，對(duì)應(yīng)的手動(dòng)操作的離合器可置于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間，以選擇性地接合曲柄軸和驅(qū)動(dòng)軸以及將曲柄軸從驅(qū)動(dòng)軸脫開(kāi)，從而便于在可用的變速箱傳動(dòng)比中進(jìn)行手動(dòng)換檔。

另一方面，如果變速箱是自動(dòng)的，則該變速箱正常會(huì)包括內(nèi)部多個(gè)自動(dòng)地致動(dòng)的離合器，這些離合器適合于在各個(gè)齒輪組的可用傳動(dòng)比中動(dòng)態(tài)地?fù)Q檔，而無(wú)需駕駛員的介入。多個(gè)離合器(這里也稱(chēng)為離合器單元或模塊)結(jié)合在此類(lèi)變速箱內(nèi)，以便于自動(dòng)的傳動(dòng)比改變。

自動(dòng)變速箱的離合器模塊中與第一(低)檔和倒檔傳動(dòng)比相關(guān)聯(lián)的一個(gè)離合器模塊可通常位于變速器的前部處并且緊鄰于發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸。該離合器可具有內(nèi)座圈和外座圈，該外座圈繞內(nèi)座圈周向地設(shè)置。其中一個(gè)座圈、例如內(nèi)座圈可沿僅僅一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。內(nèi)座圈可經(jīng)由接合機(jī)構(gòu)選擇性地鎖定至外座圈，作為示例，該接合機(jī)構(gòu)例如但不限于輥?zhàn)?、楔塊或棘爪。在一個(gè)方向上，內(nèi)座圈可有效地將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從發(fā)動(dòng)機(jī)直接地傳遞至傳動(dòng)系統(tǒng)。

在后一系統(tǒng)內(nèi)，外座圈可固定于變速箱的相關(guān)聯(lián)行星構(gòu)件的內(nèi)箱體或殼體。在這些情形下，在第一配置中，內(nèi)座圈會(huì)需要適合于沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)，但在稱(chēng)為超越的配置中則沿相反方向空轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在某些運(yùn)行狀態(tài)下、例如當(dāng)車(chē)輛下坡行駛時(shí)，超越會(huì)是尤其期望的。在這些情形下，傳遞系統(tǒng)會(huì)偶爾具有比其相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸旋轉(zhuǎn)得更快的趨勢(shì)。使得內(nèi)座圈超越外座圈可例如用于減小阻力和/或旋轉(zhuǎn)損失。

在第二配置中，例如當(dāng)車(chē)輛可能處于倒檔中時(shí)，接合機(jī)構(gòu)可適合于沿內(nèi)座圈的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向主動(dòng)地接合，因此不允許沿非驅(qū)動(dòng)方向的超越狀況。

在其他配置中，離合器模塊可在各模式之間切換，其在第三模式中適合于沿另一旋轉(zhuǎn)方向鎖定，而在替代的或第四模式中沿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向空轉(zhuǎn)。

設(shè)計(jì)成并且適合于使離合器模塊在它們的操作模式之間進(jìn)行切換的致動(dòng)器通常局限于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)它們的致動(dòng)功能。在US7,101,306中提供一個(gè)示例，其教示使用成對(duì)致動(dòng)器凸輪26，這些致動(dòng)器凸輪適合于在角向極限之間旋轉(zhuǎn)或“鎖定”，以選擇性地接合和脫開(kāi)棘爪24，用以?xún)?nèi)座圈12和外座圈18之間的扭矩傳遞或空轉(zhuǎn)。然而，這樣的離合器模塊設(shè)計(jì)范圍的局限性會(huì)更容易使得自身適合于這樣的致動(dòng)器，這些致動(dòng)器配置成以旋轉(zhuǎn)以外的一些方向運(yùn)動(dòng)以提供致動(dòng)。此種替代的致動(dòng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)在潛在的設(shè)計(jì)布置中提供更大的靈活性而顯著地使得離合器模塊設(shè)計(jì)者具有更大余地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，軸向作用致動(dòng)器可配置成與自動(dòng)變速箱的多模式離合器模塊一起使用。在一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施例中，離合器模塊包括內(nèi)座圈和外座圈，該內(nèi)座圈和外座圈繞同一軸線(xiàn)同心地設(shè)置。接合機(jī)構(gòu)(例如，棘爪)周向地定位在內(nèi)座圈和外座圈之間，并且該致動(dòng)器包括致動(dòng)器套筒，該致動(dòng)器套筒具有帶有凸輪指狀物的軸向延伸臂。這些凸輪指狀物軸向地移動(dòng)，并且配置成與接合機(jī)構(gòu)相互作用并使該接合機(jī)構(gòu)在離合器模塊的至少兩個(gè)方向扭矩控制模式之間切換。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，致動(dòng)器套筒配置成隨著離合器模塊的內(nèi)座圈旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)座圈包括一對(duì)側(cè)板，所述一對(duì)側(cè)板固定地固定在一起并且包括至少一個(gè)孔。該孔接納凸輪指狀物并且適應(yīng)該指狀物經(jīng)由致動(dòng)器套筒的軸向移動(dòng)引起的穿過(guò)該孔的軸向移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，致動(dòng)器套筒配置成隨著離合器模塊的外座圈而非內(nèi)座圈旋轉(zhuǎn)。該凸輪指狀物與接合機(jī)構(gòu)形成界面，以提供第一鎖定致動(dòng)器模式，其中，該內(nèi)座圈可沿驅(qū)動(dòng)和非驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向兩者鎖定至外座圈。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，另一致動(dòng)器模式用于脫開(kāi)的內(nèi)座圈和外座圈，以沿驅(qū)動(dòng)和非驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向兩者相對(duì)于彼此空轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，多模式離合器模塊包括致動(dòng)器，該致動(dòng)器適合于使得凸輪指狀物在兩個(gè)以上軸向位置之間選擇性地移動(dòng)，其中至少一個(gè)位置使內(nèi)座圈和外座圈沿其旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個(gè)方向鎖定在一起且沿相反的旋轉(zhuǎn)方向空轉(zhuǎn)，至少另一個(gè)位置允許內(nèi)座圈和外座圈沿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于彼此空轉(zhuǎn)。

通過(guò)參照以下詳細(xì)描述和附圖可更佳地理解本發(fā)明的這些和其他方面以及特征。

附圖說(shuō)明

圖1是離合器模塊的第一實(shí)施例的部分立體圖，該離合器模塊包含根據(jù)本發(fā)明配置的軸向作用致動(dòng)器凸輪指狀物。

圖2是所公開(kāi)的離合器模塊的第二實(shí)施例的部分立體圖，其并未示出該離合器模塊的側(cè)板以更佳地露出部件的細(xì)節(jié)。

圖3是沿著圖2的剖線(xiàn)3-3觀察而得的圖2所示實(shí)施例的剖視圖。

圖4是離合器模塊的第三實(shí)施例的部分立體圖。

應(yīng)理解的是，這些附圖并不是按比例繪制的，并且所公開(kāi)的實(shí)施例僅僅圖示地并且以局部的或部分的視圖來(lái)說(shuō)明。還應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于這里說(shuō)明的具體實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

首先參照?qǐng)D1，多模式離合器模塊10可用作車(chē)輛自動(dòng)變速箱(未示出)的子單元。僅僅作為一個(gè)示例，這樣的變速箱可以是在車(chē)輛(未示出)中采用的全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)的一部分。離合器模塊10包括環(huán)形的致動(dòng)器套筒12，軸向延伸凸輪臂14可一體地附連于該致動(dòng)器套筒。如本文所示和描述，離合器模塊10可包含在前進(jìn)或后退齒輪組(都未示出)內(nèi)。

多個(gè)周向隔開(kāi)輪齒16限定離合器模塊10的外部。內(nèi)座圈20由一對(duì)同軸隔開(kāi)的第一板20A和第二板20B限定。外座圈22周向地圍繞內(nèi)座圈用以與該內(nèi)座圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且圖1的實(shí)施例的外座圈22包含所述周向隔開(kāi)輪齒16。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的是，輪齒16適合于與行星變速箱部件(未示出)匹配。

致動(dòng)器凸輪指狀物24固定于凸輪臂14。凸輪臂14和凸輪指狀物24均剛性地固定于致動(dòng)器套筒12。在自動(dòng)變速箱的環(huán)境中，致動(dòng)器套筒12可借助換檔叉(未示出)軸向地移動(dòng)。在所描述的實(shí)施例中，多個(gè)周向隔開(kāi)致動(dòng)器凸輪指狀物24延伸穿過(guò)槽26，以接合所示的座圈接合機(jī)構(gòu)(例如，棘爪30)。棘爪30適合于在各位置之間角向地切換，這些位置配置成選擇性地接合或脫開(kāi)內(nèi)座圈20和外座圈22。在所描述的實(shí)施例中，凸輪指狀物24共同地限定致動(dòng)器套筒12的內(nèi)徑。

在圖1的配置中，簡(jiǎn)易單向離合器模塊適用于允許在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上空轉(zhuǎn)并且在相反方向上將座圈鎖定在一起。套筒12的軸向移動(dòng)將導(dǎo)致指狀物24軸向移動(dòng)(即，線(xiàn)性平移移位)至指狀物24與棘爪30之間的接觸位置以導(dǎo)致鎖定座圈的接合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的是，指狀物24的軸向收縮將它們從棘爪中移除，由此允許座圈相對(duì)于彼此空轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在參考圖2和圖3，離合器模塊10'現(xiàn)在被描述為提供不同操作特性的第二實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的是，離合器模塊10'是四通道模塊，但是一個(gè)通道適用于在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上僅僅提供鎖定座圈模式或在兩個(gè)方向上提供空轉(zhuǎn)座圈模式。為此目的，如圖所示，離合器模塊10'包含兩組對(duì)置棘爪30(即，正向棘爪30A'和反向棘爪30B')。

在圖2的實(shí)施例中，致動(dòng)器凸輪指狀物24'被配置為足夠?qū)捯酝瑫r(shí)接合兩個(gè)相鄰對(duì)置組的棘爪的一個(gè)正向棘爪30A和一個(gè)反向棘爪30B。圖2的配置提供所公開(kāi)的軸向接合致動(dòng)器凸輪指狀物24'的柔韌性的實(shí)例。

現(xiàn)在又參考圖3，將注意的是，每個(gè)棘爪30A、30B分別包含前尖部32A、32B和后根部34A、34B。前尖部32A、32B被配置為與外座圈22'中的周向地隔開(kāi)的徑向朝內(nèi)突出的凹口36的陣列相互作用。為此目的，每個(gè)后根部34A、34B被配置為通過(guò)軸向延伸指狀物24'克服彈簧38的力而選擇性地移動(dòng)(圖2)。

在所示的配置中，默認(rèn)位置為：除非彈力38經(jīng)由棘爪后根部34借助于指狀物24'的移位而克服，否則座圈將空轉(zhuǎn)的位置。相反地，可采用相反條件，其中彈簧將將棘爪推動(dòng)至鎖定座圈的默認(rèn)位置中。另外，雖然如所示的彈簧38是板簧，但是可以有效地利用盤(pán)簧或數(shù)種其它彈簧變型。

每個(gè)棘爪30具有軸向延伸凸起40，其被配置為延伸至內(nèi)座圈側(cè)板20A和20B的對(duì)準(zhǔn)孔42(圖1中最佳地所示)中并且?jiàn)A在板20A與20B之間。因而，板通過(guò)鉚釘44(圖2)沿軸線(xiàn)a-a(圖3)剛性地固定在一起。

現(xiàn)在具體參考圖3，致動(dòng)器凸輪指狀物24'可以包括至少兩個(gè)厚度T1和T2用于控制指狀物24'與棘爪30A和30B的后根部34A和34B之間的相互作用。在所示的位置中，座圈適用于空轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪指狀物24'朝內(nèi)軸向地向右移動(dòng)時(shí)，致動(dòng)器凸輪指狀物24'的較厚部分T1將允許接合后根部以足以將棘爪30切換至座圈鎖定位置。

現(xiàn)在參考圖4，離合器模塊50提供操作為四通道模塊的第三實(shí)施例，其中內(nèi)座圈52和外座圈54可以適用于鎖定在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上、在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上空轉(zhuǎn)、一起鎖定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上以及在相反方向上空轉(zhuǎn)，或一起鎖定在相反旋轉(zhuǎn)方向上，同時(shí)在反向方向上空轉(zhuǎn)。離合器模塊50具有被外座圈54周向地包圍的內(nèi)座圈52，內(nèi)座圈52具有類(lèi)似于圖1的外座圈22的間隔輪齒16的多個(gè)周向地隔開(kāi)輪齒56。在此實(shí)施例中，由徑向朝外突出齒66的圓周陣列限定的凹口58適用于分別與棘爪60A、60B的前尖部62A、62B對(duì)接。因而，與棘爪30的前尖部32與圖1的外座圈22之間相互作用以將座圈20、22鎖定在一起相反，此實(shí)施例的棘爪60與內(nèi)座圈相互作用以將內(nèi)座圈52和外座圈54鎖定在一起。另外，棘爪60適用于被彈簧裝載至座圈鎖定位置中，而非如關(guān)于圖1的實(shí)施例的棘爪30所述般進(jìn)入空轉(zhuǎn)位置中。

在圖4的局部描繪中，僅僅描繪了兩個(gè)相鄰致動(dòng)器凸輪指狀物70、80。這些指狀物70、80的圓周陣列被配置為分別與正向?qū)χ眉?0A和反向?qū)χ眉?0B的類(lèi)似陣列相互作用。類(lèi)似于圖1和圖2的所述實(shí)施例，凸輪指狀物70、80從凸輪臂(未示出)延伸，所述凸輪臂從致動(dòng)器套筒(未示出)延伸。然而，在此第三實(shí)施例中，離合器模塊50的四通道致動(dòng)系統(tǒng)被配置為容納對(duì)置(即，正向和反向)棘爪作為圖2的實(shí)施例。

如所描繪，凸輪指狀物70、80中的每一個(gè)具有四個(gè)軸向位置以與棘爪60A和60B的相應(yīng)后根部64A、64B相互作用，且凸輪指狀物70、80的每個(gè)軸向位置與T1或T2的厚度相關(guān)聯(lián)。在每種情況中，較大厚度T1用于與后根部64A、64B相互作用以將相應(yīng)的后根部克服彈力而移位以按照任何期望方式且無(wú)關(guān)于座圈52和54的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)選擇性地脫離座圈。

例如，致動(dòng)器凸輪指狀物70被示為處于具有厚度T1的位置72中，其中棘爪60A的后根部64A被定位為使其前尖部62A從內(nèi)座圈52移位。在相同致動(dòng)器套筒位置中，致動(dòng)器凸輪指狀物80將處于其中凸輪指狀物80的厚度為T(mén)2的對(duì)應(yīng)位置82中。在所述位置中，對(duì)置或反向棘爪60B的前尖部62B將如所示般被彈簧裝載為與內(nèi)座圈52接合。因此，可以根據(jù)以下圖表描述全部四個(gè)位置連同各種指狀物位置厚度。具體而已，圖表列出了具有用于假想組的正向凸輪指狀物70和反向凸輪指狀物80的離合器模塊座圈配置的相應(yīng)指狀物位置：

本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的是，多種選擇可以用于相應(yīng)凸輪指狀物的配置以及厚度。選擇的增強(qiáng)陣列可以為離合器模塊設(shè)計(jì)者提供優(yōu)于傳統(tǒng)方法的顯著的另外靈活性。

工業(yè)實(shí)用性

包含本公開(kāi)的軸向作用致動(dòng)器的離合器模塊具有多種應(yīng)用中的可能應(yīng)用，包括(但不限于)車(chē)輛變速器和分動(dòng)箱。甚至更一般地，此離合器模塊可以尤其用于需要兩個(gè)旋轉(zhuǎn)部件之間的可選扭矩傳送的非公路和工業(yè)應(yīng)用。

所公開(kāi)的致動(dòng)器可以為離合器部件設(shè)計(jì)提供更大靈活性，包括用于顯著地減小用于自動(dòng)變速器的離合器模塊的尺寸封套和/或包裝的機(jī)會(huì)。這些益處可以導(dǎo)致增強(qiáng)變速器的齒輪組和數(shù)種其它應(yīng)用，其中容量密度有望最小化，和/或包裝空間可能非常珍貴。

雖然已經(jīng)具體在僅僅三個(gè)實(shí)施例中描述了所公開(kāi)的致動(dòng)器，但是數(shù)種另外的實(shí)施例和其它配置可以落在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。