具有径向一体的前/后摇杆的可选择单向离合器

摘要

可选择的单向离合器组件（SOWC）包括第一座圈、第二座圈、多个摇杆、以及选择器环。第一座圈和第二座圈每个都围绕第一轴线。每个摇杆有选择地在转动方向保持转矩以建立离合器工作模式。选择器环限定了多个窗口，并且构成为围绕第一轴线转动以对齐至少一个窗口定位从而建立多个不同的离合器工作模式中的一个。SOWC通过围绕第一轴线转动选择器环从而以预定方式对齐至少一个窗口而接合。对齐允许至少一个摇杆在径向方向接合第二座圈以在至少一个转动方向保持转矩。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在任意转动方向保持转矩的可选择的单向离合器。

背景技术

在多种机械装置中，并且尤其在汽车变速器内部，专用的超越或单向离合器装置用来在各个输入和输出离合器座圈之间产生单向的传动连接。具体地，当一个座圈相对于另一座圈的转动是沿一个方向时，单向离合器能够传递转矩，并且当转动方向相反时离合器“超越”或惯性滑行。

取决于离合器设计，输入和输出座圈的相对形状和方向可以变化。某些单向离合器具有彼此相互以径向同心的方式定位的输入和输出座圈。可替换地，输入和输出座圈的相对或接合面具有平面定向或关系。用于锁定典型的单向离合器的机构是变化的，但可以包括诸如位于输入和输出座圈之间的滚子，楔块，摇杆或支撑的一个或多个转矩传递元件。为了有选择地启动不同的离合器工作模式，取决于单向离合器的具体类型或形式和转动方向，每个座圈可以包含适合于接合一个或多个这样的转矩传递元件的独特的表面特征。

基本的单向离合器的工作模式是在一个转动方向的“锁定”模式，以及在相反的转动方向的“惯性滑行”模式。在基本的单向离合器中，工作模式由作用到输入座圈上的转矩的方向确定。

发明内容

可选择的单向离合器组件（SOWC）包括第一座圈、第二座圈、多个摇杆，以及选择器环。第一座圈和第二座圈每个都围绕第一轴线。摇杆每个都构成为有选择地在第一和第二转动方向之一中保持转矩以建立多个不同离合器工作模式中一个。选择器环限定了多个窗口，选择器环构成为围绕第一轴线转动以由此将多个窗口中的至少一个相对于摇杆定位从而建立多个不同的离合器工作模式中的一个。SOWC通过围绕第一轴线转动选择器环而接合以由此以预定方式对齐多个窗口中的至少一个。窗口的对齐允许至少一个摇杆在径向方向相对于第一轴线接合第二座圈以在至少一个转动方向保持转矩。

可选择的单向离合器组件（SOWC组件）包括第一座圈、第二座圈、多个摇杆，多个偏压装置、以及选择器环。第一座圈和第二座圈每个都围绕第一轴线。第一座圈限定了多个摇杆凹腔。摇杆布置在相应的摇杆凹腔内。多个摇杆中的每个都构成为有选择地在第一和第二转动方向之一中保持转矩以建立多个不同离合器工作模式中的一个。偏压装置布置在相应的摇杆凹腔内并且每个均构成为径向地朝向第一轴线偏压相应的摇杆。选择器环限定了多个窗口。选择器环构成为围绕第一轴线转动以由此将多个窗口中的至少一个相对于摇杆对齐从而建立多个不同的离合器工作模式中的一个。SOWC组件通过围绕第一轴线转动选择器环而接合以由此以预定方式对齐多个窗口中的至少一个。窗口的定位允许至少一个摇杆在径向方向相对于第一轴线接合第二座圈以在至少一个转动方向保持转矩。

可选择的单向离合器组件（SOWC组件）包括第一座圈、第二座圈、多个摇杆、偏压装置、以及选择器环。第一座圈和第二座圈每个都围绕第一轴线。第一座圈限定了多个摇杆凹腔。第二座圈限定了多个凹口。摇杆布置在相应的一个摇杆凹腔内。多个摇杆中的每个都构成为有选择地在第一和第二转动方向之一中保持转矩以建立多个不同离合器工作模式中的一个。偏压装置布置在相应的摇杆凹腔内并且每个都构成为径向地朝向第一轴线偏压相应的摇杆使得相应的摇杆围绕第二轴线转动。选择器环限定了多个窗口。选择器环构成围绕第一轴线转动以由此将多个窗口中的至少一个与摇杆中的至少一个对齐从而建立多个不同的离合器工作模式中的一个。SOWC组件通过围绕第一轴线转动选择器环而接合以将多个窗口中的至少一个与摇杆中的至少一个对齐。窗口的对齐允许至少一个摇杆接合在第二座圈中限定的凹口中的相应一个以在至少一个转动方向保持转矩。

动力传递机构的增加的复杂性产生了一系列可选择的单向离合器，在下文中被称作多个SOWC。如上所述，SOWC工作中类似于基本的单向离合器。然而，顾名思义，SOWC还能够在一个或两个转动方向上在输入和输出座圈之间产生驱动连接，和/或需要时在一个或两个转动方向上还能够惯性滑行。

当结合附图，从实现本发明的最佳方式的以下详细说明中，本发明的上述特征和优点，以及其它的特征和优点将很容易变得显而易见。

附图说明

图1是具有一体的正反向径向摇杆的可选择的单向离合器的俯视透视图；

图2是图1的可选择的单向离合器的分解的概略透视图；

图3是图1和图2的局部剖切的可选择的单向离合器的概略透视剖视图，示出了在前向锁定位置的摇杆；

图4是根据本发明的摇杆的概略透视图；

图5是可选择的单向离合器的不完全的概略截面侧视图，示出了在前向锁定位置的摇杆；

图6是可选择的单向离合器的不完全的概略截面侧视图，示出了在前向惯性滑行位置的摇杆；

图7是可选择的单向离合器的不完全的概略截面侧视图，示出了在空档位置的摇杆；

图8是可选择的单向离合器的不完全的概略截面侧视图，示出了在反向锁定位置的摇杆。

具体实施方式

参照附图，其中相同的参考符号表示相同的部件，在图1中示出了可选择的单向离合器10，以下称作SOWC 10。SOWC 10可以被用于变速器（未示出）中，用于有选择地，可操作地将变速器的输入和输出互相连接。

如图2所示，SOWC 10绕第一轴线A延伸。SOWC 10包括第一座圈或凹腔环12，第二座圈或凹口环14，以及选择器环16。每个环12，14，16绕第一轴线A延伸。为了清楚，第一和第二座圈12，14在下文中分别被称作凹腔环12和凹口环14。凹腔环12可以包括多个向外突出的花键齿11，该花键齿与诸如变速器箱体（未示出）的静止反作用构件的匹配花键齿（未示出）可传动地啮合或以其他方式。凹口环14可以包括多个等距的、向内突出的齿或花键18，其与转矩输入装置（未示出）的相对的齿或花键传动地可啮合或可匹配。SOWC 10可以包括用于将环12，14，16保持在SOWC 10内部的两个挡圈20。

再次参照附图2，示出了SOWC 10的分解图。凹腔环12绕第一轴线A延伸并且包括与第二面24相对的第一面22。第一开口26限定为沿第一轴线A通过凹腔环12。面向内的内表面28围绕第一开口26。内表面28限定了多个等距间隔的井（well）或摇杆凹腔30，其绕第一开口26在圆周上间隔开。第一表面22和第二表面24每个都限定了围绕第一开口26的轴向延伸的第一孔32。第一表面22还限定了向第一孔32打开的轴向延伸凹口34。第二孔33适于转动地定位选择器环16。第二表面24限定了向各个第一孔32打开的轴向延伸的径向槽36。在每个第一孔32中接近每个表面22，24处限定了圆周保持凹槽38。每个圆周保持凹槽38径向地围绕第一轴线A。圆周保持凹槽38适于支持或保持其中的相应卡环或挡圈20。

参照图5-8，每个摇杆凹腔30包括基座凹口40和弹簧凹口42。基座凹口40向第一开口26打开以及弹簧凹口42向基座凹口40打开。偏压装置44可以布置在每个弹簧凹口42中。偏压装置44可以是弹簧。在附图中示出的实施例中，偏压装置44是手风琴类型的压缩弹簧44。如在下文中更详细的描述，每个弹簧44构成为在至少部分地布置在基座凹口40中的相对的摇杆46上作用足够的弹簧力以由此使摇杆46致动或移动成与凹口环14相接合。尽管优选为手风琴类型的压缩弹簧44，但也可以使用如本领域技术人员公知的诸如螺旋压缩弹簧等的替换储能装置。还应当理解的是，为了最好的适应偏压装置44的形状，弹簧凹口42的形状将适合于所选择的偏压装置44的轮廊。

参照图2和图3，凹口环14绕第一轴线A延伸。凹口环14限定了围绕第一轴线A的第二开口48。凹口环14布置在凹腔环12的第一开口26内。凹口环14包括第一边50以及与第一边50相对的第二边52。每个边50、52从凹口环14的相对侧延伸或伸出并且围绕第二开口48。每个边50、52具有外径OD。向内突出的齿18从凹口环14延伸并且围绕第二开口48。与向内突出的齿18相反，多个向外突出的凹口齿54从凹口环14径向地延伸。凹口齿54绕凹口环14外部的整个圆周在圆周方向上间隔开。摇杆凹口56限定在每个相邻的凹口齿54之间。

参照图2和图3，第一支承板58布置在凹腔环12的第一表面22上的第一孔32内。挡圈20布置在与第一表面22相关的挡圈槽38中以将第一支承板58固定到凹腔环12上。第一支承板58绕第一轴线A延伸并且限定了具有第一导向直径D1的导向孔60。第三边62轴向地从第一支承板58延伸以围绕第一导向孔60。参照图1和图2，第二支承板64布置在凹腔环12的第二表面24上的第一孔32中。另一挡圈20布置在与凹腔环12的第二表面24相关的挡圈槽38中以将第二支承板64保持在凹腔环12上。第二支承板64限定了具有第二导向直径D2的第二导向孔66。为了维持凹腔环12与凹口环14之间的同心度，第一和第二导向直径D1，D2被设置尺寸从而使每个第一和第二边50，52的外径OD通过各个第一和第二导向直径D1，D2延伸以与各个第一和第二支承板58，64相接合。

如图2所示，第一调整片68径向地从第一支承板58延伸。第一调整片68与凹腔环12的第一表面22中限定的凹口34接合。第一调整片68构成为防止第一支承板58相对于凹腔环12转动。类似地，如图1和图2所示，第二调整片70径向地从第二支承板64延伸。第二调整片70与凹腔环12的第二表面24中限定的径向槽36接合。第二调整片70构成为防止第二支承板64相对于凹腔环12转动。此外，当支承板58，64通过相应的挡圈20固定到凹腔环12的相应表面22，24时，SOWC 10和单个部件的轴向移动沿第一轴线A被限制。

再次参照图2，选择器环16限定了第三开口72并且包括径向地围绕第三开口72的选择器环形辐板74。选择器辐板74围绕第一轴线A。凸缘73从选择器辐板74的第一边缘76径向地向内延伸以径向地围绕第一轴线A。凸缘73内的第三开口72具有第三导向直径D3。如图3所示，为了进一步保持同心度，凹口环14的第一边50的外径OD被设置尺寸，使得第一边50延伸通过选择器环16的第三导向直径D3以及然后通过第一支承板58的第一导向直径D1。所以，第三边62轴向地相对于凸缘73布置。选择器带78从与第一边缘76相对的第二边缘80径向地向外延伸以径向地围绕第三开口72。选择器杆82从选择器带78径向地向外延伸。通常参照图1，如将在下文中更详细的说明，选择器杆82可转动地布置在径向槽内并且构成为在第一位置P1，第二位置P2，以及空档位置P3之间围绕第一轴线A有选择地转动。如图2所示，环形辐板74限定了多个沿第三开口72圆周地间隔开的等间隔的窗口84。选择器环16布置在凹腔环12的第一开口26内并且凹口环14布置在选择器环16的第三开口72中。因此，环形辐板74布置在凹腔环12的内表面28与凹口环14的摇杆凹口56以及凹口齿54之间。窗口84的数量优选地等于凹腔环12中限定的摇杆凹腔30的数目。如图2和图3所示，每个窗口84构成为有选择地允许摇杆46与在环形辐板74的另一侧上的凹口齿54相接触。

参照图4，摇杆46可以围绕第二转动轴线B对称地形成。每个摇杆46的第二轴线B与第一轴线A间隔开并且通常是平行关系。摇杆46包括沿第二轴线B延伸的气缸86。第一臂88和第二臂90通常沿相反的方向从气缸径向地向外延伸。第一臂88沿向内的第一表面92延伸并且第二臂90沿向内的第二表面94延伸，从而第一臂88的向内第一表面92和第二臂90的向内第二表面94在其间形成了大体的V形。第一臂88延伸至第一自由端96并且第二臂90延伸至第二自由端98。臂88，90可以从气缸86至相应自由端96，98成锥形以减小摇杆46上的弯曲应力。自由端96、98可以实质上相同的。一旦摇杆46布置在凹腔环12内的相应凹腔30中，“反向端”以及“前向端”标记是固定的，这些标记描述了摇杆46相对于离合器转动方向的定位。为了说明的目的，第一自由端96在下文中被称作前向端96，以及第二自由端98在下文中被称作反向端98。

参照图3，凹腔环12中的每个摇杆凹腔30包含了其中一个摇杆46。每个摇杆46围绕第二轴线B学相应摇杆凹腔30内可转动。此外，如在图2和图3中所示出的，每个摇杆46可以逆着偏压装置44的力具有相对于SOWC 10的第一轴线A径向向内移动的能力。两个直径地相对的摇杆46可以同时地接合凹口环14中直径地相对的凹口56以消除由摇杆46与相应凹口56相接合产生的反作用力。摇杆46在摇杆凹腔30内围绕第二轴线B转动或可以摇动。由偏压装置44提供的力也可以使摇杆46从摇杆凹腔30的基座凹口40中移出。取决于凹口环14中凹口56的数目以及摇杆46的数目，将一个或多个摇杆46的前向端96或反向端98定位成与凹口环14中的相应一个凹口56相接合。如将在下文中更详细地说明的，凹口环14中相应的凹口56内的摇杆46的其中一个端部96，98的接合决定了变速器的工作模式。如图5和图6所示，当摇杆46的反向端98完全与凹口环14上的相应凹口56相接合时，摇杆46的第一臂88的向内第一表面92可以具有大体与凹口环14转动的第一轴线A同心的曲率。类似地，如图8所示，当摇杆46的前向端96完全与凹口环14上的相应凹口56相接合时，摇杆46的第二臂90的向内第二表面94可以具有大体与凹口环14转动的第一轴线A同心的曲率。

选择器环16围绕第一轴线A相对于凹腔环12和摇杆46可转动。这意味着选择器环形辐板74围绕第一轴线A转动并且相对于凹腔环12的内表面28转动。选择器环16可以使用螺线管（未示出），液压致动装置（未示出），或任意其它适于有选择地相对于凹腔环12致动或转动选择器环16的机构转动。选择器杆82限制了选择器环16可以相对于凹腔环12和摇杆46围绕第一轴线A转动的量。

再次参照图5，示出凹口环14相对于凹腔环12和摇杆46的转动方向，并且选择器辐板环74转动至第一位置P1或"前向锁定"位置。当转矩在箭头F的方向上作用在凹口环14上时，当选择器辐板环74在前向锁定位置时，防止了凹口环14在如箭头F所示的向前方向转动。每个摇杆46的气缸86布置在相应摇杆凹腔30内并且由偏压装置44从摇杆凹腔30偏压出而朝向凹口56。为了到达前向锁定位置，选择器环16在如箭头F所示的前向方向被致动，移动，或以其他方式绕第一轴线A转动。如图1所示，为了防止选择器环16在前向方向进一步转动，选择器环16可以围绕第一轴线A转动，直到选择器杆82接触对应于第一位置P1的凹腔环12中径向槽36的最前向端100为止。选择器杆82接触径向槽36的最前向端100后，至少一个径向窗口84至少部分地与至少一个摇杆46的对应的反向端98对准。因此，通过相应的偏压装置44，反向端98被偏压成与相应的凹口56相接合。作为至少一个摇杆46的反向端98与凹口环14的相应凹口56之间的接合的结果，凹口环14被防止在箭头F的方向上相对于凹腔环12转动。这意味着在凹腔环12与凹口环14之间力可以在箭头F的方向上传递。

参照图6，示出了“前向惯性滑行”位置。在前向惯性滑行位置，凹口环14可以沿反向位置转动，如箭头R表示。在前向惯性滑行位置中，选择器环16仍然在第一位置P1。然而，在前向惯性滑行位置中，图5示出了当转矩在箭头R的方向上作用到凹口环14上时，凹口环14如何在由箭头R表示的方向上相对于凹腔环12转动。因此，当凹口齿54相对于摇杆46转动以将第二臂90从凹口56中提升出时，通过绕与选择器环形辐板74接触的反向端98枢转，摇杆46的反向端98可自由地移动脱离与匹配凹口56的接合。以这种方式，凹口环14自由地在由箭头R表示的方向上转动。当这发生时，偏压装置44在摇杆46上作用力矩，这推动了与相应窗口84对准的摇杆46的反向端98从相应的凹口56中出来。

参照图7，示出了“空档”位置。空档位置P3可以是摇杆46的两端96，98被防止与凹口环14中的任一凹口56相接合的位置。空档位置P3通过移动选择器杆82至凹腔环12中的径向槽36的中心而获得。结果，选择器环形辐板74移动到摇杆46的气缸86的中心。摇杆46被迫转动至两个端部96，98大致上与凹口齿54等距离的位置处。当端部96、98以这种方式定位时，因为每个端部96、98被防止进入凹口56，在凹腔环12与凹口环14之间没有力传递。因此，凹口环14在由箭头N表示的两个转动方向上自由地转动。

参照图8，示出凹口环14相对于凹腔环12和摇杆46的转动方向，并且选择器辐板环74转动至第一位置P1或"反向锁定"位置。当选择器辐板环74在前向锁定位置时，当转矩在箭头R的方向上作用到凹口环14上时，凹口环14被防止在如箭头R所示的相反方向转动。每个摇杆46的气缸86布置在相应的摇杆凹腔30内并且由偏压装置44偏压出摇杆凹腔30并且朝向凹口56。为了到达反向锁定位置，选择器环16在反向方向上被致动，移动，或以其他方式绕第一轴线A转动，如箭头R所示。如图1所示，为了防止选择器环16在反向方向进一步转动，选择器环16可以围绕第一轴线A转动，直到选择器杆82接触对应于第二位置P2的凹腔环12中径向槽36的最后端102为止。在选择器杆82接触径向槽36的最后端102后，至少一个径向窗口84至少部分地与至少一个摇杆46的对应的反向端98对准。因此，通过相应的偏压装置44，前向端96被偏压为与相应的凹口56相接合。作为至少一个摇杆46的前向端96与凹口环14的相应凹口56之间接合的结果，凹口环14被防止在箭头R的方向上相对于凹腔环12转动。这意味着在凹腔环12与凹口环14之间力可以在箭头R的方向上传递。

如图1-3以及图5-8所示，在前向或反向惯性滑行模式期间，在凹口环14中可以限定出一系列的径向油道104。随着油道移动进出凹口齿54中限定的凹口56，油道104适于为摇杆46供应阻尼和润滑。在惯性滑行模式期间，径向油道104也可以为相对彼此移动的部件表面提供润滑油和冷却。类似结构的润滑孔104也可以结合到凹腔环12中以起到排气口的作用从而改进油流动和冷却。

尽管已经详细描述了用于执行本发明的最佳方式，本领域技术人员将会理解用于实现本发明的各种可替换的设计和实施例也在所附权利要求的范围内。