用于传动系断开的驱动系统

摘要

一种驱动器组件，具有第一套筒和第二套筒、滚筒、从动件、槽、弹簧和联接至所述第二套筒的输出构件。所述第一套筒具有外部带齿的第一主体、从所述第一主体径向向外延伸的第一凸缘和第一孔。所述滚筒被接收在所述第一孔中并且可在其中旋转。所述从动件被固定至所述滚筒和所述第一套筒中的一个，并且被接收在所述槽中，所述槽被形成在所述滚筒和所述第一套筒中的另一个中。所述第二套筒具有第二主体，其具有内部带齿的第二孔。所述第二套筒围绕所述第一套筒布置，使得内齿和外齿啮合以能够轴向滑动地但不能旋转地联接所述第一套筒和第二套筒。所述弹簧被布置在所述第一凸缘和所述第二套筒之间。

权利要求

1.一种用于运行传动系的部件的驱动器组件，所述驱动器组件包括：

第一套筒，具有第一套筒主体、第一凸缘和围绕驱动轴线布置的第一内孔，所述第一套筒主体具有多个外齿，所述第一凸缘从所述第一套筒主体径向向外延伸；

滚筒，被接收在所述第一内孔中并且能够围绕驱动轴线旋转；

凸轮从动件，被固定地联接至所述滚筒和所述第一套筒中的一个，所述凸轮从动件被接收在形成于所述滚筒和所述第一套筒中的另一个中的凸轮槽中；

第二套筒，具有第二套筒主体，所述第二套筒主体限定具有在其上形成的多个内齿的第二内孔，所述第二套筒围绕所述第一套筒布置，使得所述内齿与所述外齿啮合，从而将所述第二套筒能够轴向滑动但是不能旋转地联接至所述第一套筒；

被布置在所述第一凸缘和所述第二套筒之间的第一弹簧；以及

驱动器输出构件，被联接至所述第二套筒以随其沿所述驱动轴线移动。

2.如权利要求1所述的驱动器组件，其中所述第一弹簧被接收在所述第二内孔中，并且抵靠形成在所述第二套筒主体上的内部周向延伸的突肩。

3.如权利要求1所述的驱动器组件，其中所述第一套筒具有联接至所述第一套筒主体的第二凸缘，其中所述第二套筒被布置在所述第一凸缘和第二凸缘之间。

4.如权利要求3所述的驱动器组件，其中所述第一凸缘和第二凸缘中的至少一个为组装至所述第一套筒主体的卡环。

5.如权利要求3所述的驱动器组件，进一步包括被接收在所述第二凸缘和所述第二套筒之间的第二弹簧。

6.如权利要求1所述的驱动器组件，进一步包括外壳和一对轴承，所述轴承支撑所述滚筒以相对于所述外壳旋转。

7.如权利要求6所述的驱动器组件，其中所述轴承被直接安装至所述滚筒。

8.如权利要求1所述的驱动器组件，其中所述驱动器输出构件包括具有一对臂的叉杆。

9.如权利要求1所述的驱动器组件，进一步包括第一传感器目标和第一传感器，所述第一传感器目标被联接至所述第二套筒，以随其沿所述驱动轴线平移，所述第一传感器被配置为当所述第二套筒沿所述驱动轴线相对于所述滚筒处于至少一个位置时感测所述第一传感器目标，并且响应地产生第一传感器信号。

10.如权利要求9所述的驱动器组件，进一步包括第二传感器目标和第二传感器，所述第二传感器目标被联接至所述滚筒以随其旋转，所述第二传感器被配置为当所述第二传感器目标相对于所述第二传感器目标处于至少一个预定的旋转位置时感测所述第二传感器目标，并且响应地产生第二传感器信号。

11.如权利要求9所述的驱动器组件，进一步包括限定闭合的外壳腔的外壳组件，所述第一传感器和第二传感器被接收在所述闭合的外壳腔中，并且其中所述第一传感器目标和第二传感器目标被布置在所述闭合的外壳腔的外侧。

12.如权利要求1所述的驱动器组件，其中所述凸轮槽具有周向间隔开的端部，所述端部具有布置在其间的壁构件。

13.如权利要求1所述的驱动器组件，进一步包括联接至所述滚筒以随其旋转的传感器目标，其中所述第一套筒能够沿所述驱动轴线在第一位置和第二位置之间移动，并且其中当所述第一套筒处于所述第一位置和第二位置中的至少一个时，所述第一套筒被接收在所述传感器目标中。

14.如权利要求1所述的驱动器组件，进一步包括被配置为提供用于围绕所述驱动轴线旋转所述滚筒的旋转动力源的电动马达。

15.如权利要求14所述的驱动器组件，其中所述电动马达通过变速器被联接至所述凸轮滚筒。

说明书

用于传动系断开的驱动系统

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2016年4月22日提交的美国发明申请No.15/135,590的优先权，并且还要求2015年4月23日提交的美国临时申请No.62/151,782的权益，其公开内容通过引用如其全部在此详细阐述一样被合并。

技术领域

[0003] 本公开涉及一种用于平移传动系部件的可移动元件的驱动器组件。

背景技术

[0004] 在传动系领域中已知多种驱动器用于选择性地平移传动系部件的元件，以使该传动系部件以不同的模式或条件运行。该元件可以是用于通过该传动系部件选择性地传输旋转动力的联轴器的一部分。该联轴器可以是卡爪(dog)或者轴环(collar)，其被选择性地平移而与另一卡爪或者花键轴接合和断开。替代地，该元件可以是传动系部件内的变速器的一部分，其被用于以两种或更多种转速比选择性地运行该传动系部件。作为另一个替代，该元件可以是锁定机构的一部分，其可选择性地接合以禁止该传动系部件中的一对力矩传输元件之间的相对旋转。

[0005] 美国专利申请公开No.2015/0053027中描述了一个这样的驱动器，其被用在可断开的双速动力输出单元(PTU)中，以控制PTU中的一对元件的接合，其通过该PTU和该PTU内的齿轮减速器控制动力传输。虽然这种驱动器对于其预期目的是令人满意的，然而这种驱动器仍然可被改进。

发明内容

[0006] 本部分提供本公开的概述，而不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

[0007] 在一种形式中，本教导提供一种驱动器组件，用于选择性地运行传动系的部件。该驱动器组件包括第一套筒、滚筒、凸轮从动件、凸轮槽、第二套筒、第一弹簧和驱动器输出构件。所述第一套筒具有第一套筒主体、第一凸缘和围绕驱动轴线布置的第一内孔。所述第一套筒主体具有多个外齿。所述第一凸缘从所述第一套筒主体径向向外延伸。所述滚筒被接收在所述第一内孔中并且能够围绕驱动轴线旋转。所述凸轮从动件被固定地联接至所述滚筒和所述第一套筒中的一个。所述凸轮从动件被接收在形成于所述滚筒和所述第一套筒中的另一个中的凸轮槽中。所述第二套筒具有第二套筒主体，所述第二套筒主体限定具有形成在其上的多个内齿的第二内孔。所述第二套筒围绕所述第一套筒布置，使得所述内齿与所述外齿啮合，从而将所述第二套筒能够轴向滑动地但是不能旋转地联接至所述第一套筒。所述第一弹簧被布置在所述第一凸缘和所述第二套筒之间。所述驱动器输出构件被联接至所述第二套筒，以随其沿所述驱动轴线移动。

[0008] 根据在此提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

[0009] 在此描述的附图仅用于例示所选实施例的目的，而非所有可能的实施方式，并非旨在限制本公开的范围。

[0010] 图1是根据本公开教导构造的驱动器组件的透视图；

[0011] 图2是图1的驱动器组件的分解透视图；

[0012] 图3是沿驱动轴线通过图1的驱动器组件截取的剖视图；和

[0013] 图4是图1的驱动器组件的一部分的正视图。

[0014] 在全部附图中的若干视图中，相应的附图标记表示相应部件。

具体实施方式

[0015] 参见图1和图2，根据本公开教导构造的驱动器组件总体上由附图标记10指示。驱动器组件10可包括外壳组件12、滚筒(barrel)14、第一套筒16、第二套筒18、弹簧20、驱动器输出构件22、旋转动力源24和控制单元26。

[0016] 参见图1和图3，外壳组件12可分别包括第一外壳构件30和第二外壳构件32(其可配合以形成闭合的外壳腔34)、马达和变速器安装座36，以及一对轴承安装座38。第一外壳构件30和第二外壳构件32可由任意所需材料形成，诸如加强塑料材料或者轻重量材料，例如镁或者铝。如果需要的话，一个或者多个垫圈(未具体示出)可被布置在第一外壳构件30和第二外壳构件32之间以在其间形成密封。轴承40可被布置在各轴承安装座38中。

[0017] 在图2至图4中，滚筒14可被支撑以围绕驱动轴线44相对于外壳组件12旋转。在所提供的示例中，滚筒14包括一对收缩段46，其被安装在轴承40中，以使轴承40直接支撑滚筒14相对于外壳组件12旋转。滚筒14可具有中部区段50，周向延伸的凸轮槽52可被形成至其中。在所提供的示例中，驱动器组件10被配置为将驱动器输出构件22在两个不同的位置(即第一输出构件位置和第二输出构件位置)之间移动，因而凸轮槽52分别具有由过渡部58连接的第一槽部54和第二槽部56。第一槽部54和第二槽部56沿驱动轴线44彼此间隔开，并且围绕中部区段50的一部分周向延伸，而过渡部58以螺旋的方式延伸以连接第一槽部54和第二槽部56。在所提供的示例中，壁构件60在与过渡部58相反的一侧上被周向布置在第一槽部54和第二槽部56之间，使得凸轮槽52并不完全围绕中部区段50的圆周延伸。然而将理解，第二过渡部(未示出)可被用于连接第一槽部54和第二槽部56，使得凸轮槽52完全围绕中部区段50的圆周延伸。第二过渡部可以以与过渡部58相反的方式围绕中部区段50的圆周的一部分螺旋地延伸。还将理解，如果驱动器组件10的驱动器输出构件22具有两个以上的不同位置，则凸轮槽52可被配置有对应数量的周向延伸的槽部，而且螺旋配置的过渡部可被用于将邻近的周向延伸的槽部彼此链接。

[0018] 在图2和图3中，第一套筒16可具有第一套筒主体64、第一凸缘66、第二凸缘68和第一内孔70。第一套筒主体64可具有多个外花键或齿72，其可关于驱动轴线44被同轴地布置。第一凸缘66和第二凸缘68可沿驱动轴线44彼此轴向间隔开，并且可从第一套筒主体64径向向外延伸。第一凸缘66可与第一套筒主体64整体且一体地形成，而第二凸缘68可被可移除地联接至第一套筒主体64。在所提供的特定示例中，第二凸缘68为卡环，其被接收在形成在第一套筒主体64中的槽74中。第一内孔70纵向通过第一套筒16形成并与驱动轴线44对准。
滚筒14被接收在第一内孔70中，并且可相对于第一套筒16旋转。凸轮从动件80可被联接至第一套筒16，并且可被接收在凸轮槽52中。在所提供的示例中，从动件孔82形成在第一套筒主体64中并且与第一内孔70相交，并且凸轮从动件80被接收在从动件孔82中。可以采用任何所需的机构以将凸轮从动件80保持至第一套筒16，诸如采用保持环84。

[0019] 虽然凸轮槽52已经被描述为被形成在滚筒14中，并且凸轮从动件80已经被描述为被安装至第一套筒16，但是将理解，替代地，凸轮槽52可被形成在第一套筒16中，并且凸轮从动件80可被联接至滚筒14以随其旋转。

[0020] 第二套筒18可具有可限定第二内孔92的第二套筒主体90。第二内孔92可具有其上可被形成多个内齿96的第一部分94，和直径可相对地大于第一部分94的第二部分98。第二套筒18可围绕第一套筒16轴向地布置于第一凸缘66和第二凸缘68之间，使得内齿96与外齿72啮合，从而将第二套筒18可轴向滑动地但是不可旋转地联接至第一套筒16。

[0021] 弹簧20可被接收在第一套筒16和第二套筒18之间，并且可以以预定的轴向方向相对于第一套筒16偏压第二套筒18。在所提供的示例中，弹簧20围绕第一套筒主体64被接收，弹簧20的第一轴端抵靠第一凸缘66，弹簧20被接收在第二内孔92的第二部分98中，并且抵靠形成在第二套筒主体90上的周向延伸的突肩100，第二内孔92的第一部分94和第二部分98在此处相交。如从以下的讨论将显见的，弹簧20为驱动器组件10提供适量的柔度，这在第二套筒18(和驱动器输出构件22)不能沿驱动轴线44在所述预定的轴向方向上相应地平移的情况下，允许滚筒14围绕驱动轴线44旋转，并允许第一套筒16沿驱动轴线44在所述预定的轴向方向上被平移。

[0022] 可选地，第二弹簧(未示出)可被用于在与所述预定的轴向方向相反的轴向方向上相对于第一套筒16偏压第二套筒18。例如，第二弹簧可围绕第一套筒主体64布置，并且轴向地位于第二凸缘68和第二套筒主体90的轴端之间。第二弹簧20可被用于向驱动器组件10提供适量的柔度，这在第二套筒18(和驱动器输出构件22)不能沿驱动轴线44在与所述预定的轴向方向相反的方向上相应地平移的情况下，允许滚筒14围绕驱动轴线44旋转，并允许第一套筒16沿驱动轴线44在与所述预定的轴向方向相反的方向上被平移。

[0023] 驱动器输出构件22可以是被配置为将第二套筒18的运动沿驱动轴线44传输至传动系部件(未示出)的可移动元件(未示出)的任意类型的结构。在所提供的特定示例中，驱动器输出构件22包括叉杆108，叉杆108固定地联接至第二套筒18，并具有被配置为被接收在可移动元件中的周向槽(未示出)中的一对臂110。叉杆108可与第二套筒18一体和整体地形成。

[0024] 在图2至图4中，旋转动力源24被配置为向滚筒14提供旋转动力，以围绕驱动轴线44旋转滚筒14。旋转动力源24可包括具有联接至滚筒14以共同旋转的输出轴杆的电动马达。然而，在所提供的特定示例中，旋转动力源24包括旋转马达120和变速器122。旋转马达
120可以是诸如电动马达之类的任意类型的马达，并且可具有可固定地联接至外壳组件12的定子和驱动马达输出轴杆126的转子。变速器122可包括可被联接至马达输出轴杆126以随其旋转的输入齿轮130、可被联接至滚筒14以共同旋转的输出齿轮132，以及在输入齿轮
130与输出齿轮132之间传输旋转动力的一个或多个中间齿轮134。

[0025] 在图2和图4中，控制单元26可被配置为确定滚筒14的旋转位置、驱动器输出构件22的轴向位置，并控制旋转动力源24的运行，以沿驱动轴线44选择性地将驱动器输出构件
22定位在所需的位置。控制单元26可包括第一传感器150、第二传感器152和控制器154，其全部可被接收在外壳组件12中的闭合的外壳腔34中。第一传感器150和第二传感器152可被配置为分别感测第一传感器目标160和第二传感器目标162，并响应地产生相关的传感器信号。第一传感器目标160和第二传感器目标162可位于闭合的外壳腔34外侧的位置。控制器
154被配置为接收第一传感器信号和第二传感器信号以及外部产生的变换命令，并响应地控制旋转动力源24。

[0026] 第一传感器目标160可被联接至第二套筒以随其沿驱动轴线44平移。第一传感器150被配置为当第二套筒18沿驱动轴线相对于滚筒14处于至少一个位置时感测第一传感器目标160，并响应地产生第一传感器信号。在所提供的示例中，第一传感器目标160为被联接至第二套筒18(例如与其一体和整体地形成)的标签状结构(tab-like structure)。在所提供的示例中，第一传感器150为霍尔效应传感器。

[0027] 在图3和图4中，第二传感器目标162可由钢板或者粉末金属材料形成，并且可被联接至滚筒14以随其旋转。第二传感器152被配置为当第二传感器目标162(并因此滚筒14)相对于第二传感器处于至少一个预定的旋转位置时感测第二传感器目标162，并响应地产生第二传感器信号。在所提供的特定示例中，第二传感器152为霍尔效应传感器，并且第二传感器目标162具有被装配至滚筒14的圆柱形段182并抵靠滚筒14上的突肩184的内环形轴环180、围绕内环形轴环180同心布置的外环形轴环186，以及联接内环形轴环180和外环形轴环186的径向延伸段187。切口(notch)188(在图1中最佳示出)可被形成在外环形轴环186中，并且可被旋转地定向至滚筒14的对应旋转方位。

[0028] 滚筒14可相对于第一套筒16被旋转地定位，使得凸轮从动件80被定位在第一槽部54中，以使第一套筒16为如图3中所示被定位。在此位置，第二凸缘68抵靠第二套筒18的轴端，同时第一凸缘66与周向延伸的突肩100轴向间隔开，并且因而驱动器输出构件22处于第一输出构件位置。

[0029] 响应于收到外部产生的变换命令，控制器154可运行旋转动力源24沿第一旋转方向旋转滚筒14，以将驱动器输出构件22沿第一轴向方向朝向第二输出构件位置移动。控制器154可接收第二传感器信号以确定何时凸轮从动件80被定位在第二槽部56中，并且可停止旋转动力源24的运行。控制器154可基于第一传感器信号确定驱动器输出构件22是否已经被定位在第二输出构件位置。

[0030] 在驱动器输出构件22的移动被阻止沿第一轴向方向移动至第二输出构件位置(例如，由于传动系部件的可移动元件与可移动元件所要接合的元件之间齿对齿的接触)的情况下，滚筒14沿第一旋转方向旋转的同时，第二套筒18沿驱动轴线44在第一轴向方向上的移动将停止。第一套筒16沿驱动轴线44在第一轴向方向上的进一步移动将压缩第一凸缘66和周向延伸的突肩100之间的弹簧20，从而向第二套筒18施加偏压力。当驱动器输出构件22能够沿第一轴向方向朝向第二输出构件位置移动时，由弹簧20施加到第二套筒18上的负载将使第二套筒18沿驱动轴线44在第一轴向方向上移动，以将驱动器输出构件22定位在第二输出构件位置。

[0031] 响应于收到另一外部产生的变换命令，控制器154可运行旋转动力源24以将滚筒14沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以将驱动器输出构件22沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向朝向第一输出构件位置移动。控制器154可接收第二传感器信号，以确定何时凸轮从动件80被定位在第一槽部54中，并且可停止旋转动力源24的运行。滚筒14沿第二旋转方向的旋转可将第一套筒16驱动至图3中的左侧，并且第二凸缘68和第二套筒18的轴端之间的接触将使第二套筒18(和驱动器输出构件22)随第一套筒16沿第二轴向方向行进。

[0032] 如果需要的话，当驱动器输出构件22处于第一输出构件位置和第二输出构件位置中的至少一个时，第一套筒16可被接收在第二传感器目标162中(例如在内环形轴环180和外环形轴环186之间)。以此方式构造可有助于减小驱动器组件10的总体尺寸。

[0033] 为了例示和说明的目的已经提供实施例的以上描述。其并非旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单独元件或特征一般不限于该特定实施例，而是在可适用的情况下，即使没有具体示出或描述，也可互换于并可被用于所选的实施例中。上述情况也可以以许多方式变化。这种变化不被视为背离本公开，并且所有这种修改均旨在被包括在本公开的范围内。