用于车辆变速器的双向棘轮的径向施加的爪式离合器

摘要

一种用于车辆变速器的爪式离合器包括配置成围绕轴线旋转并且包括从轴线径向延伸的空腔的驱动构件、可在径向延伸的空腔内滑动地移动的驱动齿、同轴围绕驱动构件并且包括与驱动齿轴向对准的径向向内延伸的从动齿的从动构件、同轴位于驱动构件内并可沿轴线移动的致动器轴、致动器轴上的保持器、同轴安装在致动器轴上的弹头形致动器以及同轴安装在致动器轴上并位于弹头形致动器和保持器之间的偏压构件。

权利要求

1.一种用于车辆变速器的爪式离合器，所述离合器包括：驱动构件，其配置成围绕轴线旋转并且包括从所述轴线径向延伸的空腔；

驱动齿，其可在所述径向延伸的空腔内滑动；

从动构件，其同轴围绕所述驱动构件并且包括与所述驱动齿轴向对准的径向向内延伸的从动齿；

致动器轴，其同轴定位在所述驱动构件内并且可沿所述轴线移动；

所述致动器轴上的保持器；

弹头形致动器，其同轴安装在所述致动器轴上；以及偏压构件，其同轴安装在所述致动器轴上并定位在所述弹头形致动器和所述保持器之间。

2.根据权利要求1所述的离合器，其中所述致动器轴包括模锻端。

3.根据权利要求2所述的离合器，其中所述弹头形致动器定位在所述模锻端与所述偏压构件之间。

4.根据权利要求1所述的离合器，其中所述弹头形致动器包括接合台面和轴向邻近所述接合台面的脱离台面。

5.根据权利要求4所述的离合器，其中所述接合台面朝向所述脱离台面径向向内倾斜。

6.根据权利要求4所述的离合器，其中所述接合台面远离所述偏压构件径向向内倾斜。

7.根据权利要求4所述的离合器，其中所述偏压构件在朝向使所述驱动齿与所述接合台面接触的接合轴向位置的轴向上偏压所述致动器轴上的所述弹头形致动器，使得所述驱动齿接合所述从动齿并从使所述驱动齿和所述脱离台面接触的脱离轴向位置离开，使得所述驱动齿不接合所述从动齿。

8.根据权利要求4所述的离合器，其中所述弹头形致动器还包括在所述接合台面与所述脱离台面之间的斜面。

9.根据权利要求1所述的离合器，其中所述偏压构件包括同轴围绕所述致动器轴的螺旋形盘簧。

10.根据权利要求1所述的离合器，其中所述致动器轴包括保持凹槽，并且其中所述保持器定位在所述保持凹槽内。

说明书

用于车辆变速器的双向棘轮的径向施加的爪式离合器

技术领域

[0001] 本公开涉及一种用于车辆变速器的具有双向棘轮的径向施加的爪式离合器。

背景技术

[0002] 该引言通常呈现本公开的背景。在该引言和本说明书的各个方面中描述的指出姓名的发明人的工作所进行的程度并不表明其在本申请提交时作为现有技术，从未明示或暗示其被承认为本申请的现有技术。

[0003] 离合器通常存在于汽车变速器中。摩擦离合器是最常见的，但存在许多缺点。摩擦离合器遭受旋转损失和泵损失。摩擦离合器通常需要高压液压系统来控制离合器的操作。为高压液压流体提供源的泵所消耗的能量会不利地影响具有包括摩擦离合器的变速器的车辆的效率，从而降低其燃料经济性。

[0004] 相比之下，爪式离合器提供不依赖于摩擦的可选择性致动的紧密连接。相反，爪式离合器依赖于离合器的部件之间的干涉。爪式离合器也不会滑动。此外，不需要高压液压系统来致动爪式离合器。因此，爪式离合器可以提供超过摩擦离合器的多个优点。

[0005] 爪式离合器的另一个缺点是它们可能难以断开或脱离，特别是在负载下。作用在齿上的离心力抵抗齿的任何径向向内运动，从而使脱离有时不可靠。

[0006] 另外，即使当脱离时，施加在径向施加的爪式离合器中的齿上的离心力也使得它们径向向外移动。这导致这些齿与外部从动齿之间的不期望的接触，这可能是噪音(棘轮噪音)的重要来源，并且是旋转损失的原因，这会对系统的整体效率产生不利影响并导致燃料经济性损失。

发明内容

[0007] 在一个示例性方面，用于车辆变速器的爪式离合器包括配置成围绕轴线旋转并且包括从轴线径向延伸的空腔的驱动构件、可在径向延伸的空腔内滑动地移动的驱动齿、同轴围绕驱动构件并且包括与驱动齿轴向对准的径向向内延伸的从动齿的从动构件、同轴位于驱动构件内并可沿轴线移动的致动器轴、致动器轴上的保持器、同轴安装在致动器轴上的弹头形致动器以及同轴安装在致动器轴上并位于弹头形致动器和保持器之间的偏压构件。

[0008] 在另一个示例性方面，致动器轴包括模锻端。

[0009] 在另一个示例性方面，弹头形致动器定位在模锻端和偏压构件之间。

[0010] 在另一个示例性方面，弹头形致动器包括接合台面和轴向邻近该接合台面的脱离台面。

[0011] 在另一个示例性方面，接合台面朝向脱离台面径向向内倾斜。

[0012] 在另一个示例性方面，接合台面从偏压构件径向向内倾斜。

[0013] 在另一个示例性方面，偏压构件在朝向使驱动齿与接合台面接触的接合轴向位置的轴向上偏压致动器轴上的弹头形致动器，使得驱动齿接合从动齿并从使驱动齿和脱离台面接触的脱离轴向位置离开，使得驱动齿不接合从动齿。

[0014] 在另一个示例性方面，弹头形致动器还包括在接合台面和脱离台面之间的斜面。

[0015] 在另一个示例性方面，偏压构件包括同轴围绕致动器轴的螺旋形盘簧。

[0016] 在另一个示例性方面，致动器轴包括保持凹槽，并且其中保持器定位在该保持凹槽内。

[0017] 在另一个示例性方面，用于车辆变速器的爪式离合器包括配置成围绕轴线旋转并且包括从所述轴线径向延伸的第一空腔和从所述轴线径向延伸的第二空腔的驱动构件、可在第一径向延伸空腔内滑动的第一驱动齿、可在第二径向延伸空腔内滑动的第二驱动齿、同轴围绕该驱动构件并且包括与第一驱动齿轴向对准的第一径向向内延伸的从动齿的第一从动构件、同轴围绕该驱动构件并且包括与第二驱动齿轴向对准的第二径向向内延伸的从动齿的第二从动构件、同轴定位在驱动构件内并且包括模锻端以及可沿轴线移动的致动器轴、致动器轴上的保持器、同轴安装在致动器轴上并且包括径向向内延伸的突部的弹头形致动器、同轴安装在致动器轴上并轴向定位在径向向内延伸的突部和保持器之间的第一偏压构件，以及同轴安装在致动器轴上并轴向定位在径向向内延伸的突部和模锻端之间的第二偏压构件。

[0018] 在另一个示例性方面，弹头形致动器还包括第一脱离台面、第二脱离台面和轴向定位在第一脱离台面与第二脱离台面之间的接合台面。

[0019] 在另一个示例性方面，接合台面径向向内地向第一脱离台面和第二脱离台面倾斜。

[0020] 在另一个示例性方面，弹头形致动器还包括位于第一脱离台面和接合台面之间的第一斜面以及位于第二脱离台面和接合台面之间的第二斜面。

[0021] 在另一个示例性方面，第一偏压构件和第二偏压构件中的一个包括同轴围绕致动器轴的螺旋形盘簧。

[0022] 在另一个示例性方面，用于车辆变速器的爪式离合器包括驱动构件，其配置成围绕轴线旋转并且包括从所述轴线径向延伸的第一空腔和从所述轴线径向延伸的第二空腔、可在第一径向延伸空腔内滑动的第一驱动齿、可在第二径向延伸空腔内滑动的第二驱动齿、同轴围绕该驱动构件并且包括与第一驱动齿轴向对准的第一径向向内延伸的从动齿的第一从动构件、同轴围绕该驱动构件并且包括与第二驱动齿轴向对准的第二径向向内延伸的从动齿的第二从动构件、同轴定位在驱动构件内并且包括模锻端以及可沿轴线移动的致动器轴、同轴安装在致动器轴上并邻近模锻端定位的第一弹头形致动器、同轴安装在致动器轴上并邻近第一弹头形致动器轴向定位的第一偏压构件、位于致动器轴上邻近第一偏压构件轴向定位的第一保持器、同轴安装在致动器轴上并邻近第一保持器轴向定位的第二偏压构件、同轴安装在致动器轴上并邻近第二偏压构件轴向定位的第二弹头形致动器、同轴安装在致动器轴上并邻近第二弹头形致动器轴向定位的第三偏压构件、以及位于致动器轴上并邻近第三偏压构件轴向定位的第二保持器。

[0023] 在另一个示例性方面，第一和第二弹头形致动器中的一个还包括第一接合台面、第二接合台面和轴向定位在第一脱离台面与第二脱离台面之间的脱离台面。

[0024] 在另一个示例性方面，第一接合台面和第二接合台面中的一个径向地向内倾斜到脱离台面。

[0025] 在另一个示例性方面，第一和第二弹头形致动器中的一个还包括第一接合台面和脱离台面之间的第一斜面以及第二接合台面和脱离台面之间的第二斜面。

[0026] 在另一个示例性方面，第一偏压构件、第二偏压构件和第三偏压构件中的一个包括同轴围绕致动器轴的螺旋形盘簧。

[0027] 以这种方式，本发明提供了爪式离合器在摩擦离合器上的所有优点(避免了摩擦损失和泵送损失)，同时使得更容易、更一致、更可控和可靠的脱离成为可能以及最小化或防止棘轮噪音和旋转损失，从而显著提高效率、燃油经济性并降低噪音。

[0028] 此外，本发明的示例性实施例提供了在过载状况下最小化或防止潜在损坏的能力，并且还使用可以极大地简化操作、减小尺寸和成本的单个致动器来控制多个径向施加的爪式离合器。

[0029] 根据下面提供的详细描述，本公开的其他应用领域将变得显而易见。应该理解的是，详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并不意图限制本公开的范围。

[0030] 本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点从详细描述以及结合附图时的示例性实施例中是显而易见的。

附图说明

[0031] 从详细描述和附图中将更全面地理解本公开，其中：

[0032] 图1是本发明的示例性爪式离合器的轴向剖视图；

[0033] 图2A是图1的按脱离配置的爪式离合器的一部分的径向剖视图；

[0034] 图2B是图1的按接合配置的爪式离合器的一部分的剖视图；

[0035] 图3是包括具有单个致动器的多个爪式离合器的另一个示例性爪式离合器的一部分的剖视图；

[0036] 图4A是按第一配置的另一个示例性爪式离合器的一部分的剖视图；

[0037] 图4B是图4A的按第二配置的爪式离合器的一部分的剖视图；以及[0038] 图4C是图4A的按第三配置的爪式离合器的一部分的剖视图。

具体实施方式

[0039] 图1是根据本发明的示例性爪式离合器100的轴向剖视图。爪式离合器100包括支撑可径向移动的齿104的驱动构件102。每个齿104由偏压构件106径向向内偏压。在图1所示的特定实施例中，偏压构件106是螺旋地盘绕的弹簧，其捕获在弹簧保持器108和每个齿上的台面112之间，每个弹簧保持器108位于周向地围绕每个对应的齿104的驱动构件102中的凹槽110内。爪式离合器100还包括具有多个径向朝内的从动齿116的从动构件114和可选择性致动的致动器118。

[0040] 现在参考图1至图2B，说明了爪式离合器100的操作以及关于致动器118的附加细节。致动器118包括同心地安装在致动轴122上的弹头形致动器120。致动轴122的一端包括防止弹头形致动器120从致动轴122的端部移出的冲模124。偏压弹簧126同轴安装在致动轴122上并捕获在弹头形致动器120和保持器128之间。

[0041] 图2A示出了致动轴122被定位成使得齿104被偏压成与弹头形致动器120上的脱离台面130接触的脱离配置。在这种配置中，齿104不接合从动构件114的从动齿116。因此，驱动构件102可以自由旋转而不接合从动构件114。

[0042] 为了从图2A的脱离配置转换到图2B的接合配置，致动轴122相对于图2A和图2B轴向向右移动，其将保持器128向右移动并压缩偏压弹簧126，这导致弹头形致动器120向右移动。当弹头形致动器120向右移动时，齿104沿弹头形致动器120的凸轮表面从脱离台面130滑动到接合台面132。在该转换期间，齿104上的倒角表面140可以接触弹头形致动器120上的斜面142以促进该运动。这导致齿104抵靠偏压构件106的偏压力径向向外移动并与从动构件114的从动齿116接合。以这种方式，使得从动构件114随着驱动构件102的旋转运动而可旋转地移动。

[0043] 另外，偏压弹簧126、弹头形致动器120和致动轴122的本发明的配置使得当齿104不与从动构件114上的齿116之间的凹部对准时，能够使齿104棘轮化。在图2A和2B所示的示例性实施例中，接合台面132朝向脱离台面130径向向内倾斜。以这种方式，超过预定阈值的来自抵靠接合台面132的齿104的径向向内施加的力导致致动器120抵靠偏压弹簧126向图2A和图2B中的左侧移动。这防止或避免了过载状况可能损坏离合器的情况。当过载状态被移除或解决时，偏压弹簧126操作以移动致动器120，使得齿104从脱离台面130向上移动到斜面142而到达接合台面132。

[0044] 此外，在齿104不与从动齿116对准的情况下，本发明的配置允许弹头形致动器120抵靠偏压弹簧126移动，并且避免了驱动构件102的齿104被迫与从动构件114的齿116接合，这可能导致故障。齿104上的倒角表面140的存在进一步有助于这种棘轮化功能。

[0045] 为了从图2B的接合配置转换到图2A的脱离配置，致动轴122轴向向左移动(在图2A和2B中)。冲模124将弹头形致动器120拉向左侧，使得齿104能够沿着弹头形致动器的凸轮表面从接合台面132经过斜面142滑动到允许偏压构件106正向迫使齿104脱离与从动齿116的接合接触的脱离台面130。与传统的径向施加的爪式离合器设计相比，偏压构件106提供了显著的优点，因为偏压构件106克服了将齿104径向向外拉动的离心力，从而能够对齿104与从动齿116的脱离进行肯定的控制。

[0046] 如上所述，接合台面132包括提供熔断器功能的略微径向向内的斜坡，该接合台面132使弹头形致动器120能够在致动轴122上向左滑动，抵靠偏压弹簧126以在当爪式离合器
100过载时，使与接合台面132接触的齿104移动到脱离台面130。在没有过载的情况下，偏压弹簧126将弹头形致动器120抵靠冲模124偏压，该冲模用于防止齿104从接合台面132向下滑动(向下凸)到脱离台面130。

[0047] 图3是另一个示例性爪式离合器300的一部分的剖视图。爪式离合器300示出了本发明的配置，其包括两个离合器302和304的致动，其中每一个由单个致动器306控制。离合器302和304中的每一个都包括与之前关于图2A和图2B描述的部件类似的部件。爪式离合器300包括两个从动构件308和310，每个从动构件308和310包括从动齿312和314。爪式离合器
300包括具有两组驱动齿318和320的驱动构件316，该两组驱动齿318和320分别选择性地与从动齿312和314接合。

[0048] 爪式离合器300的致动器306包括同轴定位在致动轴324上的弹头形致动器322。弹头形致动器322包括径向向内延伸的突部326，并且致动轴324包括模锻端328。第一偏压弹簧330被径向地捕获在弹头形致动器322与致动器轴324之间并轴向地捕获在模锻端328与突部326之间。保持器332安装在致动器轴324上，并且第二偏压弹簧334径向地捕获在弹头形致动器322与致动器轴324之间并轴向地捕获在突部326和保持器332之间。弹头形致动器包括第一脱离台面336、第二脱离台面338和接合台面340。

[0049] 爪式离合器300的操作类似于之前关于图2A和2B中的爪式离合器100所描述的操作，并且包括所有先前描述的优于传统的爪式离合器的优点和益处。爪式离合器300操作中的不同之处在于，致动器轴324的模锻端328不直接接合弹头形致动器322。相反，当偏压弹簧330接合并向左偏压突部326时，模锻端328在当致动器轴324向左移动(在图3中)时接合偏压弹簧330以将弹头形致动器322偏压到左侧。在该接合期间，弹头形致动器322可略微延伸离开致动器轴324的端部以适应偏压弹簧330的压缩。

[0050] 图4A-4C示出了按不同接合配置的另一个示例性爪式离合器400的一部分的剖视图。爪式离合器400包括两个可独立选择并可接合的离合器402和404。爪式离合器400包括单个致动器轴406。第一弹头形致动器408和第二弹头形致动器410同轴安装在单个致动器轴406上。第一离合器404和第一弹头形致动器408以与上面关于图1-2B的爪式离合器100描述的方式的非常类似的方式操作。相反，第二弹头形致动器410包括单个脱离台面412以及两个接合台面：第一接合台面414和第二接合台面416。第二离合器402还包括第一偏压构件418、第二偏压构件420、第一保持器422和第二保持器424(参见图4B)。第一偏压构件418和第二偏压构件420同轴安装在致动器轴406上。第一偏压构件418捕获在第一保持器422和弹头形致动器410之间的轴406上，并且第二偏压构件420捕获在第二保持器424和弹头形致动器410之间的轴406上。

[0051] 弹头形致动器408和410两者包括前述发明特征，该前述发明特征包括并结合偏压构件从接合台面到相应的脱离台面的径向向内斜坡，该偏压构件提供熔断器功能，使得每个离合器在存在过载状态下脱离。以这种方式，如果施加到相应离合器的负载超过预定阈值，则每个离合器402和404将脱离。

[0052] 图4A示出了在第一离合器404脱离而第二离合器402接合的配置中的爪式离合器400。当致动器轴406相对于图4A-4C所示的位于最左侧的位置时，获得该配置。在该配置中，第二离合器402的齿426与第二接合台面416接触，使得齿426接合从动齿428。

[0053] 图4B示出了在第一离合器404接合而第二离合器402脱离的配置中的爪式离合器400。可以通过将致动器轴406轴向移动到右侧将离合器从图4A中所示的配置转换成图4B中所示的配置。将轴406向右移动导致保持器424略微压缩将弹头形致动器410偏压到右侧的偏压构件420，使得与接合台面416接触的齿426移动到脱离台面412。

[0054] 图4C示出了按接合两个离合器402和404的配置的爪式离合器400。可以通过将致动器轴406轴向移动到右侧使离合器从图4B中所示的配置转换到图4C中所示的配置。将轴406向右移动导致保持器424略微压缩偏压构件420，该偏压构件420将弹头形致动器410偏压到右侧，使得与脱离台面412接触的齿426移动到接合台面414。

[0055] 可以通过将致动器406向左移动来类似地实现图4C和图4B的配置之间的转换以及图4B和4A之间的转换。

[0056] 尽管图4A-4C中示出的爪式离合器400未示出其中两个离合器402和404都脱离的配置，但是应当理解的是，可以通过修改弹头形致动器的接合和脱离台面的轴向位置来实现这种配置，以使这样的配置成为可能并仍然形成本发明的示例性实施例。此外，可以设想任何数量的附加离合器和配置，并且仍然是本发明的示例性实施例。如前所述，本发明的示例性实施例提供了在过载状况下最小化或防止潜在损坏的能力，并且还使用可以极大地简化操作、减小尺寸和成本的单个致动器来控制多个径向施加的爪式离合器。

[0057] 本说明书本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。可以通过各种形式来实现本公开的广泛教导。虽然本发明包括了特定示例，但是本发明的真实范围不应该局限于此，因为在本领域技术人员研读了附图和说明书之后可以发现其他修改。