CN109882525A - 一种双向可控式超越离合器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双向可控式超越离合器，由保持架驱动组件、滚柱执行组件和控制组件组成，保持架驱动组件的控制末端与滚柱执行组件的保持架同轴固定连接，滚柱执行组件中，内圈的外壁和外圈的内壁之间形成若干两端窄中间宽的梭形空间，保持架的圆周方向垂直于其端面设有若干拨架，保持架套装在内圈与外圈之间，保持架的拨架与梭形空间一一对应，滚柱对应安装在保持架的拨架内，在保持架的旋转带动下，滚柱在对应的内圈和外圈之间的梭形空间内沿圆周方向运动，控制组件与保持架驱动组件控制连接，以控制保持架驱动组件带动保持架沿轴向旋转。本发明所述双向可控式超越离合器性能稳定可靠、结构简单紧凑且控制性能好。
Description
技术领域
本发明属于机械式自动变速器中的离合器及其控制技术领域，具体涉及一种双向可控超越离合器及其控制方法。
背景技术
随着纯电动车市场的逐渐成熟，市场对其舒适性、动力性和经济性提出了更高的要求。为了满足多元化的使用要求，电动车驱动***多挡位化是如今纯电动车的重要发展趋势。
机械式自动变速器是在手动变速器的基础上发展而来。机械式自动变速器保留了传统手动变速器传动效率高、成本低和操纵方便等优点，得到了广泛的应用。
针对纯电动车的性能特点，中国专利：一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法(CN105864368A)中提出了一种基于离合器的纯电动车用两挡机械式自动变速器的技术方案。该技术方案通过双向可控超越离合器与摩擦片干式离合器的结合使用，实现了两个挡位的无动力中断切换。其中，双向可控超越离合器的自动控制是该变速器的重要技术，其可控性直接决定变速箱能否实现倒挡。
针对上述变速箱，中国专利：一种双向可控式超越离合器(CN104595381B)中提出了一种双向可控式超越离合器。该专利技术方案利用电磁线圈带动控制机构，实现正向单向超越、反向单向超越、双向超越、以及双向楔合四种工作模式。该发明所述的离合器零件数量较多，对轴向空间要求大，布置困难，各部分之间耦合度高，难以进行产品改型及维修。此外，该发明所述的离合器没有设置安装传感器检测执行机构位置，一旦发生故障，无法快速诊断故障从而做出有效处理，***的可靠性低。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种双向可控式超越离合器及其控制方法，本发明性能稳定可靠、结构简单紧凑且控制性能好，结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种双向可控式超越离合器，由保持架驱动组件、滚柱执行组件和控制组件组成；
所述保持架驱动组件的控制末端与滚柱执行组件的保持架4同轴固定连接；
所述滚柱执行组件由内圈1、外圈2、滚柱3和保持架4组成，外圈2同轴套置在内圈1的外侧，内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成若干两端窄中间宽的梭形空间，所述保持架4为圆柱形框架结构，保持架4的圆周方向垂直于其端面设有若干拨架，保持架4套装在内圈1与外圈2之间，保持架4的拨架与内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成的梭形空间一一对应，所述滚柱3对应安装在保持架4的拨架内，在保持架4的旋转带动下，滚柱3在对应的内圈1和外圈2之间的梭形空间内沿圆周方向运动；
所述控制组件与保持架驱动组件控制连接，以控制保持架驱动组件带动保持架4沿轴向旋转。
进一步地，所述保持架驱动组件由驱动电机10、蜗轮蜗杆减速箱9、挠性联轴器7、主动齿轮6以及从动齿轮11组成；
驱动电机10的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱9的输入轴同轴固连，蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴通过挠性联轴器7与主动齿轮6的齿轮轴同轴连接，蜗轮蜗杆减速箱9固定在变速箱壳体上，主动齿轮6与同轴固定在保持架4端面上的从动齿轮11相啮合。
更进一步地，所述控制组件由控制器、遮光盘5和红外对射光电传感器8组成；
控制器的控制信号输出端与驱动电机10的控制信号输入端相连；
红外对射光电传感器8安装在蜗轮蜗杆减速箱9输出端一侧的壳体外表面上，遮光盘5同轴安装在蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴上，遮光盘5与红外对射光电传感器8对用匹配安装，遮光盘5在蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴带动下沿轴向旋转时，从遮光盘5完全遮挡红外对射光电传感器8从而阻止红外对射光电传感器8收发红外光信号，到红外对射光电传感器8移出遮光盘5的覆盖区域从而恢复收发红外光信号的过程中，保持架4在保持架驱动组件的驱动下带动滚柱3从对应的梭形空间一端带动到梭形空间的另一端，红外对射光电传感器8的信号输出端与控制器的信号输入端连接，通过读取红外对射光电传感器8发送的检测信号进而识别保持架驱动组件中蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的旋转角度变化情况。
进一步地，所述保持架驱动组件由推拉式电磁铁15、刚性联轴器14、连杆13、销钉12和条形槽板16组成；
推拉式电磁铁15输出端的推拉杆通过刚性联轴器14与连杆13的一端刚性连接，推拉式电磁铁15固定在所述变速箱壳体上，销钉12固定安装在连杆13另一端的沉孔内，条形槽板16固定安装在保持架4的端面外沿上，且条形槽板16的条形槽的长度方向沿着保持架4端面径向设置，所述销钉12与条形槽板16上的条形槽匹配连接。
更进一步地，所述控制组件包括控制器，控制器的控制信号输出端与推拉式电磁铁15的控制信号接收端连接。
一种双向可控式超越离合器的控制方法，所述控制方法包括正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的正向单向超越命令之后，控制器向驱动电机10发送控制指令，控制驱动电机10驱动蜗轮蜗杆减速箱9正向运行，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的带动下，主动齿轮6带动从动齿轮11旋转，则保持架4在从动齿轮11的带动下同步旋转，保持架4将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的反向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴旋转过程中，遮光盘5从开始遮挡红外对射光电传感器8逐渐运动至红外对射光电传感器8移出遮光盘5遮挡区域时，滚柱3在保持架4的带动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，控制器将收到红外对射光电传感器8发送的检测信号，并控制驱动电机10停止工作，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧力作用下，内圈1相对于外圈2沿反方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿正方向自由旋转，实现正向单向超越模式；
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的反向单向超越命令之后，控制器向驱动电机10发送控制指令，控制驱动电机10驱动蜗轮蜗杆减速箱9反向运行，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的带动下，主动齿轮6带动从动齿轮11旋转，则保持架4在从动齿轮11的带动下同步旋转，保持架4将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的正向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴针旋转过程中，遮光盘5从开始遮挡红外对射光电传感器8逐渐运动至红外对射光电传感器8移出遮光盘5遮挡区域时，滚柱3在保持架4的带动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，控制器将收到红外对射光电传感器8发送的检测信号，并控制驱动电机10停止工作，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧力作用下，内圈1相对于外圈2沿正方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿反方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
一种双向可控式超越离合器的控制方法，所述控制方法包括：正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，推拉式电磁铁15在未通电时，在推拉式电磁铁15内部弹簧的作用下，推拉式电磁铁15输出端的推拉杆沿轴向向内收缩，推拉式电磁铁15推拉杆的拉力依次通过刚性联轴器14、连杆13和销钉12传递至条形槽板16，所述条形槽板16在连杆13和销钉12的拉力作用下沿保持架4的轴向反向旋转，保持架4在条形槽板16的带动下同步旋转并带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的反向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁15的推拉杆收缩至最短时，滚柱3在保持架4的拨架拨动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧力作用下，内圈1相对于外圈2沿反方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿正方向自由旋转，实现正向单向超越模式；
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的反向单向超越命令之后，控制器向推拉式电磁铁15发送控制指令，控制推拉式电磁铁15输出端的推拉杆沿轴向向外伸长，推拉式电磁铁15推拉杆的推力依次通过刚性联轴器14、连杆13和销钉12传递至条形槽板16，所述条形槽板16在连杆13和销钉12的拉力作用下沿保持架4的轴向正向旋转，保持架4在条形槽板16的带动下同步旋转并带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的正向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁15的推拉杆伸长至最长时，滚柱3在保持架4的带动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧力作用下，内圈1相对于外圈2沿正方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿反方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述双向可控式超越离合器降低了变速箱轴向零部件的复杂度，缩短了变速箱轴向尺寸，结构简单，零件少，成本低，易于布置、维修。
2、本发明所述双向可控式超越离合器布置了红外对射光电传感器用于检测执行机构位置，可进行有效的故障诊断，提高了***的可靠性。
3、本发明所述双向可控式超越离合器将保持架驱动组件从整体结构中独立出来，实现了结构模块化，进而可以实现相同的执行组件配不同的驱动组件，或相同的驱动组件驱动不同的执行组件，方便了不同类型不同规格的双向可控离合器的设计。
4、本发明所述双向可控超越离合器的驱动组件部分所采用的零部件，包括：小齿轮、挠性联轴器、蜗轮蜗杆减速箱以及驱动电机等，是在现有的一种电动车无动力中断换挡变速箱的基础上，删去原有部分零配件，并增设相应的零配件，该部分零部件的加工工艺技术成熟，零部件工作稳定可靠，甚至可将现成的批量零部件直接应用，极大程度地减少了开发及使用成本。
5、本发明所述双向可控超越离合器中，齿轮驱动组件由于采用了挠性联轴器，使得在保持架绕轴旋转过程中，驱动电机需要克服挠性联轴器上弹簧的阻力进行蓄能，该部分能量可以补偿电机停止输出后各传动部件中的间隙，以保证内外圈之间滚柱的可靠贴合。
附图说明
图1为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的整体结构轴测图；
图2为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的保持架驱动组件(不包含从动齿轮)的分解结构示意图；
图3为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的滚柱执行组件的分解结构示意图；
图4为本发明实施例2中所述双向可控式超越离合器的整体结构轴测图；
图5为本发明实施例2中所述双向可控式超越离合器的保持架驱动组件(不包含条形槽板)的分解结构示意图；
图6为本发明实施例2中所述双向可控式超越离合器的滚柱执行组件的分解结构示意图；
图7为本发明所述双向可控式超越离合器中，滚柱执行组件正向单向超越状态示意图；
图8为本发明所述双向可控式超越离合器中，滚柱执行组件反向单向超越状态示意图；
图9a为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的遮光盘5旋转状态一示意图；
图9b为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的遮光盘5旋转状态二示意图；
图9c为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的遮光盘5旋转状态三示意图；
图9d为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的遮光盘5旋转状态四示意图；
图9e为本发明实施例1中所述双向可控式超越离合器的遮光盘5旋转状态五示意图。
图中：
1-内圈，2-外圈，3-滚柱，4-保持架，
5-遮光盘，6-主动齿轮，7-挠性联轴器，8-红外对射光电传感器，
9-蜗轮蜗杆减速箱，10-驱动电机，11-从动齿轮，12-销钉，
13-连杆，14-刚性联轴器，15-推拉式电磁铁，16-条形槽板。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
实施例1
本实施例中公开了一种双向可控式超越离合器，由保持架驱动组件、滚柱执行组件和控制组件组成。
如图1和图2所示，所述保持架驱动组件由驱动电机10、蜗轮蜗杆减速箱9、挠性联轴器7、主动齿轮6以及从动齿轮11组成。其中，所述驱动电机10作为保持架驱动组件的动力源向外输出旋转驱动力，其动力输出端的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱9的输入轴同轴固定连接，所述蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴通过挠性联轴器7与主动齿轮6的齿轮轴同轴连接，蜗轮蜗杆减速箱9固定在变速箱壳体上。所述主动齿轮6与固定在保持架4端面上的从动齿轮相啮合。
所述保持架驱动组件中，所述驱动电机10通过车载电源提供能源，驱动电机10的控制信号输入端与控制组件中的控制器的控制信号输出端相连，所述控制器通过控制驱动电机10的工作电压进而控制驱动电机10的输出力矩；所述驱动电机10的输出轴带动蜗轮蜗杆减速箱9的输入轴高速旋转，动力经蜗轮蜗杆减速箱9传递后以低转速形式从蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴输出。
所述保持架驱动组件中，采用挠性联轴器7连接蜗轮蜗杆减速箱9和主动齿轮6，使得主动齿轮6旋转过程中，驱动电机10需要克服挠性联轴器7上的弹簧阻力进行蓄能，该部分能量可以补偿驱动电机10停止动力输出后各传动部件中的间隙，以保证滚柱执行组件中，滚柱3在内圈1和外圈2之间可靠贴合。
如图1和图3所示，所述滚柱执行组件由内圈1、外圈2、滚柱3和保持架4组成。其中，所述内圈1的外壁为光滑连续的圆柱面，所述外圈2的内壁沿径向均匀分布有七个弧形凹槽，外圈2同轴套置在内圈1的外侧，且内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成七个两端窄中间宽的梭形空间，其中，“两端窄”是指梭形空间沿圆周方向两端位置的内圈1外壁与外圈2内壁之间的径向距离较小，以使滚柱3运动至梭形空间两端时将内圈1和外圈2沿圆周方向单向楔紧锁止，实现内圈1和外圈2之间动力的单向传递，其中，一窄端为正向运行锁止端，另一窄端为反向运行锁止端；“中间宽”是指梭形空间沿圆周方向中部位置的内圈1外壁与外圈2内壁之间的径向距离较大，以使滚柱3运动至梭形空间中间时，内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，无动力传递。所述保持架4为圆柱形框架结构，保持架4的圆周方向垂直于其端面设有七组拨架，保持架4套装在内圈1与外圈2之间，保持架4的拨架与内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成的梭形空间一一对应。所述滚柱3与保持架4的拨架一一对应安装，滚柱3轴向与保持架4轴向相平行地安装在保持架4的拨架内，在保持架4的旋转带动下，滚柱3在对应的内圈1和外圈2之间的梭形空间内沿圆周方向运动。
如图7所示，所述滚柱执行组件中，滚柱3的位置处于内圈1和外圈2之间梭形空间的左端，即反向运行锁止端，当外圈2相对固定，内圈1顺时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下向中间较宽位置运动，此时内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，即内圈1可以相对于外圈2沿顺时针方向自由旋转；当外圈2相对固定，内圈1逆时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下继续向图中所示的梭形空间的左端运动，此时滚柱3将楔紧在内圈1和外圈2之间，内圈1和外圈2被锁止，此时内圈1相对于外圈2无法沿逆时针方向旋转，故此时所述滚柱执行组件处于正向单向超越状态，即所述双向可控式超越离合器处于正向单向超越模式。
如图8所示，所述滚柱执行组件中，滚柱3的位置处于内圈1和外圈2之间梭形空间的右端，即正向运行锁止端，当外圈2相对固定，内圈1逆时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下向中间较宽位置运动，此时内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，即内圈1可以相对于外圈2沿逆时针方向自由旋转；当外圈2相对固定，内圈1顺时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下继续向图中所示的梭形空间的右端运动，此时滚柱3将楔紧在内圈1和外圈2之间，内圈1和外圈2被锁止，此时内圈1相对于外圈2无法沿顺时针方向旋转，故此时所述滚柱执行组件处于反向单向超越状态，即所述双向可控式超越离合器处于反向单向超越模式。
如图1所示，所述保持架驱动组件中的从动齿轮11与所述滚柱执行组件中的保持架4的端面同轴设置，本实施例1中，从动齿轮11与保持架4外端面为同轴设置的一体式结构，从动齿轮11与保持架4同步运动，使得在驱动电机10的驱动下，保持架4随从动齿轮11同步旋转进而通过拨架拨动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向运动。
如图1和图2所示，所述控制组件由控制器(图中未显示)、遮光盘5和红外对射光电传感器8组成。其中，所述控制器的控制信号输出端与驱动电机10的控制信号接收端连接，所述红外对射光电传感器8的信号输出端与控制器的信号输入端连接。所述红外对射光电传感器8安装在蜗轮蜗杆减速箱9输出端一侧的壳体外表面。所述遮光盘5是由中间盘和遮光外沿组成的一体式结构，遮光盘5的中间盘圆心处开有D形孔，遮光盘5通过中心盘的D形孔同轴定位安装在蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴上，遮光盘5的遮光外沿为扇形，遮光外沿同轴设置在中心盘的圆周上，所述遮光盘5与红外对射光电传感器8对用匹配安装，遮光盘5在蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴带动下沿轴向旋转时，如图9a至9e所示，遮光盘5的遮光外沿沿轴向旋转，遮光盘5的遮光外沿逐渐运动至红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端刚好完全进入遮光盘5的遮光外沿覆盖区域时(如图9b所示)，遮光盘5将阻挡红外对射光电传感器8内红外光的发射与接收，此时红外对射光电传感器8将向控制器发送检测信号A，随着遮光盘5的遮光外沿继续沿轴向旋转，遮光盘5的遮光外沿逐渐离开红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，当红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端开始移出遮光盘5的遮光外沿覆盖区域时(如图9d所示)，红外对射光电传感器8将继续红外光的发射与接收，此时红外对射光电传感器8将向控制器发送检测信号B，所述控制器可通过读取红外对射光电传感器8发送的检测信号识别蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的旋转角度变化信息，从而判断保持架4在保持架驱动组件的带动下是否已经将滚柱3拨动至准确楔紧位置，保证滚柱3在内圈1和外圈2之间可靠贴合，并最终判断所述双向超越离合器的锁止状态。当所述红外对射光电传感器8从发送检测信号A到发送检测信号B，所述滚柱3刚好被保持架4从对应的梭形空间一端带动到梭形空间的另一端。所述遮光盘5的遮光外沿的扇形角度根据遮光盘5的直径大小、主动齿轮6和从动齿轮11的传动比以及内圈1与外圈2之间梭形空间所占角度而定。
根据上述双向可控超越离合器的结构组成及连接方式，本实施例1还公开了一种双向可控式超越离合器的控制方法，所述控制方法包括：正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
如图1所示，所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU(自动变速箱控制单元)发来的正向单向超越命令之后，控制器向驱动电机10发送控制指令，控制驱动电机10动作，使得在驱动电机10的驱动下，蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴顺时针旋转(此时的观察方向为图1的俯视方向)，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的带动下，主动齿轮6带动从动齿轮11逆时针旋转，则保持架4在从动齿轮11的带动下同步逆时针旋转，保持架4的拨架将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向逆时针向梭形空间的反向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴顺时针旋转过程中，如图9a-9e所示，遮光盘5顺时针旋转，遮光盘5的遮光外沿从开始进入红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，逐渐运动至离开红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，当遮光盘5的遮光外沿彻底离开红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间时，如图7所示，滚柱3在保持架4的拨架拨动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，此时，控制器将收到红外对射光电传感器8发送的检测信号，并控制驱动电机10停止工作，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧力作用下，内圈1相对于外圈2沿逆时针方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿顺时针方向自由旋转，实现正向单向超越模式。
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
如图1所示，所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU(自动变速箱控制单元)发来的反向单向超越命令之后，控制器向驱动电机10发送控制指令，控制驱动电机10动作，使得在驱动电机10的驱动下，蜗轮蜗杆减速箱9的输出轴逆时针旋转(此时的观察方向为图1的俯视方向)，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴的带动下，主动齿轮6带动从动齿轮11顺时针旋转，则保持架4在从动齿轮11的带动下同步顺时针旋转，保持架4的拨架将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的梭形空间内沿圆周方向顺时针向梭形空间的正向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱9输出轴逆时针旋转过程中，如图9a-9e所示，遮光盘5的遮光外沿从开始进入红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，逐渐运动至离开红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间，当遮光盘5的遮光外沿彻底离开红外对射光电传感器8的红外光发射端与红外光接收端之间时，如图8所示，滚柱3在保持架4的拨架拨动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，此时，控制器将收到红外对射光电传感器8发送的检测信号，并控制驱动电机10停止工作，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧作用下，内圈1相对于外圈2沿顺时针方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿逆时针方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
实施例2
本实施例中公开了一种双向可控式超越离合器，由保持架驱动组件、滚柱执行组件和控制组件组成。
如图4和图5所示，所述保持架驱动组件由推拉式电磁铁15、刚性联轴器14、连杆13、销钉12和条形槽板16组成。其中，所述推拉式电磁铁15作为保持架驱动组件的动力源向外输出直线推拉驱动力，推拉式电磁铁15输出端的推拉杆通过刚性联轴器14与连杆13的一端刚性连接，所述推拉式电磁铁15固定在所述变速箱壳体上，所述连杆13的另一端设有沉孔，所述销钉12通过过盈配合固定安装在连杆13端部的沉孔内，所述条形槽板16固定安装在保持架4的端面外沿上，且条形槽板16的条形槽的长度方向沿着保持架4端面径向设置，所述销钉12与条形槽板16上的条形槽匹配连接，在推拉式电磁铁15的推拉驱动下，连杆13带动销钉12沿着条形槽板16的条形槽运动进而带动保持架4沿轴向旋转。
所述保持架驱动组件中，所述推拉式电磁铁15通过车载电源提供能源，推拉式电磁铁15的控制信号输入端与控制组件中的控制器的控制信号输出端相连，所述控制器通过控制推拉式电磁铁15的工作电压进而控制推拉式电磁铁15沿轴向输出的推拉力；所述推拉式电磁铁15动力输出端的推拉杆沿直线运动时，动力依次通过刚性联轴器14、连杆13、销钉12和条形槽板16传递至保持架4，进而控制保持架4沿其轴向旋转。
如图4和图6所示，所述滚柱执行组件由内圈1、外圈2、滚柱3和保持架4组成。其中，所述内圈1的外壁为光滑连续的圆柱面，所述外圈2的内壁沿径向均匀分布有七个弧形凹槽，外圈2同轴套置在内圈1的外侧，且内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成七个两端窄中间宽的梭形空间，其中，“两端窄”是指梭形空间沿圆周方向两端位置的内圈1外壁与外圈2内壁之间的径向距离较小，以使滚柱3运动至梭形空间两端时将内圈1和外圈2沿圆周方向单向楔紧锁止，实现内圈1和外圈2之间动力的单向传递，其中，一窄端为正向运行锁止端，另一窄端为反向运行锁止端；“中间宽”是指梭形空间沿圆周方向中部位置的内圈1外壁与外圈2内壁之间的径向距离较大，以使滚柱3运动至梭形空间中间时，内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，无动力传递。所述保持架4为圆柱形框架结构，保持架4的圆周方向垂直于其端面设有七组拨架，保持架4套装在内圈1与外圈2之间，保持架4的拨架与内圈1的外壁和外圈2的内壁之间形成的梭形空间一一对应。所述滚柱3与保持架4的拨架一一对应安装，滚柱3轴向与保持架4轴向相平行地安装在保持架4的拨架内，在保持架4的旋转带动下，滚柱3在对应的内圈1和外圈2之间的梭形空间内沿圆周方向运动。
如图7所示，所述滚柱执行组件中，滚柱3的位置处于内圈1和外圈2之间梭形空间的左端，即反向运行锁止端，当外圈2相对固定，内圈1顺时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下向中间较宽位置运动，此时内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，即内圈1可以相对于外圈2沿顺时针方向自由旋转；当外圈2相对固定，内圈1逆时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下继续向图中所示的梭形空间的左端运动，此时滚柱3将楔紧在内圈1和外圈2之间，内圈1和外圈2被锁止，此时内圈1相对于外圈2无法沿逆时针方向旋转，故此时所述滚柱执行组件处于正向单向超越状态，即所述双向可控式超越离合器处于正向单向超越模式。
如图8所示，所述滚柱执行组件中，滚柱3的位置处于内圈1和外圈2之间梭形空间的右端，即正向运行锁止端，当外圈2相对固定，内圈1逆时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下向中间较宽位置运动，此时内圈1和外圈2之间可相对自由旋转，即内圈1可以相对于外圈2沿逆时针方向自由旋转；当外圈2相对固定，内圈1顺时针旋转时，滚柱3将在摩擦力的作用下继续向图中所示的梭形空间的右端运动，此时滚柱3将楔紧在内圈1和外圈2之间，内圈1和外圈2被锁止，此时内圈1相对于外圈2无法沿顺时针方向旋转，故此时所述滚柱执行组件处于反向单向超越状态，即所述双向可控式超越离合器处于反向单向超越模式。
如图3所示，所述保持架驱动组件中的条形槽版16设置在所述滚柱执行组件中的保持架4的端面外沿上，且条形槽板16的条形槽的长度方向沿着保持架4端面径向设置，本实施例2中，条形槽版16与保持架4外端面为一体式结构，使得在推拉式电磁铁15的驱动下，连杆13带动销钉12沿着条形槽板16的条形槽运动进而带动保持架4沿轴向旋转，保持架4旋转进而通过拨架拨动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向运动。
所述控制组件包括控制器(图中未显示)。其中，所述控制器的控制信号输出端与推拉式电磁铁15的控制信号接收端连接，推拉式电磁铁15通过控制器实现对其输出端推拉杆的伸缩动作控制，进而实现控制滚柱执行组件中滚柱3与内圈1和外圈2之间相对运动，当滚柱3运动至指定位置后，还可通过控制器持续向推拉式电磁铁15通入小电流，以消除各传动部件之间的间隙，以保证滚柱执行组件中，滚柱3在内圈1和外圈2之间可靠贴合。
根据上述双向可控超越离合器的结构组成及连接方式，本实施例2还公开了一种双向可控式超越离合器的控制方法，所述控制方法包括：正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
如图4所示，所述双向可控超越离合器中，推拉式电磁铁15在未通电时，在推拉式电磁铁15内部弹簧的作用下，推拉式电磁铁15输出端的推拉杆处于沿轴向向内“收缩”的初始状态，推拉式电磁铁15推拉杆的拉力依次通过刚性联轴器14、连杆13和销钉12传递至条形槽板16，所述条形槽板16在连杆13和销钉12的拉力作用下沿保持架4的轴向逆时针旋转(此时的观察方向为图4的俯视方向)，保持架4在条形槽板16的带动下同步逆时针旋转一定角度，保持架4的拨架将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向逆时针向梭形空间的反向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁15的推拉杆收缩至最短时，如图7所示，滚柱3在保持架4的拨架拨动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧作用下，内圈1相对于外圈2沿逆时针方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿顺时针方向自由旋转，实现正向单向超越模式。
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
如图4所示，所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU(自动变速箱控制单元)发来的反向单向超越命令之后，控制器向推拉式电磁铁15发送控制指令，控制推拉式电磁铁15输出端的推拉杆沿轴向向外“伸长”，推拉式电磁铁15推拉杆的推力依次通过刚性联轴器14、连杆13和销钉12传递至条形槽板16，所述条形槽板16在连杆13和销钉12的拉力作用下沿保持架4的轴向顺时针旋转(此时的观察方向为图4的俯视方向)，保持架4在条形槽板16的带动下同步顺时针旋转一定角度，保持架4的拨架将带动滚柱3在内圈1和外圈2之间对应的的梭形空间内沿圆周方向顺时针向梭形空间的正向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁15的推拉杆伸长至最长时，如图8所示，滚柱3在保持架4的拨架拨动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，此时，将外圈2固定，在滚珠3的楔紧作用下，内圈1相对于外圈2沿顺时针方向相对锁止，而内圈1相对于外圈2沿逆时针方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
Claims (7)
1.一种双向可控式超越离合器，其特征在于：
由保持架驱动组件、滚柱执行组件和控制组件组成；
所述保持架驱动组件的控制末端与滚柱执行组件的保持架(4)同轴固定连接；
所述滚柱执行组件由内圈(1)、外圈(2)、滚柱(3)和保持架(4)组成，外圈(2)同轴套置在内圈(1)的外侧，内圈(1)的外壁和外圈(2)的内壁之间形成若干两端窄中间宽的梭形空间，所述保持架(4)为圆柱形框架结构，保持架(4)的圆周方向垂直于其端面设有若干拨架，保持架(4)套装在内圈(1)与外圈(2)之间，保持架(4)的拨架与内圈(1)的外壁和外圈(2)的内壁之间形成的梭形空间一一对应，所述滚柱(3)对应安装在保持架(4)的拨架内，在保持架(4)的旋转带动下，滚柱(3)在对应的内圈(1)和外圈(2)之间的梭形空间内沿圆周方向运动；
所述控制组件与保持架驱动组件控制连接，以控制保持架驱动组件带动保持架(4)沿轴向旋转。
2.如权利要求1所述一种双向可控式超越离合器，其特征在于：
所述保持架驱动组件由驱动电机(10)、蜗轮蜗杆减速箱(9)、挠性联轴器(7)、主动齿轮(6)以及从动齿轮(11)组成；
驱动电机(10)的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱(9)的输入轴同轴固连，蜗轮蜗杆减速箱(9)的输出轴通过挠性联轴器(7)与主动齿轮(6)的齿轮轴同轴连接，蜗轮蜗杆减速箱(9)固定在变速箱壳体上，主动齿轮(6)与同轴固定在保持架(4)端面上的从动齿轮(11)相啮合。
3.如权利要求2所述一种双向可控式超越离合器，其特征在于：
所述控制组件由控制器、遮光盘(5)和红外对射光电传感器(8)组成；
控制器的控制信号输出端与驱动电机(10)的控制信号输入端相连；
红外对射光电传感器(8)安装在蜗轮蜗杆减速箱(9)输出端一侧的壳体外表面上，遮光盘(5)同轴安装在蜗轮蜗杆减速箱(9)的输出轴上，遮光盘(5)与红外对射光电传感器(8)对用匹配安装，遮光盘(5)在蜗轮蜗杆减速箱(9)的输出轴带动下沿轴向旋转时，从遮光盘(5)完全遮挡红外对射光电传感器(8)从而阻止红外对射光电传感器(8)收发红外光信号，到红外对射光电传感器(8)移出遮光盘(5)的覆盖区域从而恢复收发红外光信号的过程中，保持架(4)在保持架驱动组件的驱动下带动滚柱(3)从对应的梭形空间一端带动到梭形空间的另一端，红外对射光电传感器(8)的信号输出端与控制器的信号输入端连接，通过读取红外对射光电传感器(8)发送的检测信号进而识别保持架驱动组件中蜗轮蜗杆减速箱(9)输出轴的旋转角度变化情况。
4.如权利要求1所述一种双向可控式超越离合器，其特征在于：
所述保持架驱动组件由推拉式电磁铁(15)、刚性联轴器(14)、连杆(13)、销钉(12)和条形槽板(16)组成；
推拉式电磁铁(15)输出端的推拉杆通过刚性联轴器(14)与连杆(13)的一端刚性连接，推拉式电磁铁(15)固定在所述变速箱壳体上，销钉(12)固定安装在连杆(13)另一端的沉孔内，条形槽板(16)固定安装在保持架(4)的端面外沿上，且条形槽板(16)的条形槽的长度方向沿着保持架(4)端面径向设置，所述销钉(12)与条形槽板(16)上的条形槽匹配连接。
5.如权利要求4所述一种双向可控式超越离合器，其特征在于：
所述控制组件包括控制器，控制器的控制信号输出端与推拉式电磁铁(15)的控制信号接收端连接。
6.如权利要求3所述一种双向可控式超越离合器的控制方法，其特征在于：
所述控制方法包括正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的正向单向超越命令之后，控制器向驱动电机(10)发送控制指令，控制驱动电机(10)驱动蜗轮蜗杆减速箱(9)正向运行，在蜗轮蜗杆减速箱(9)输出轴的带动下，主动齿轮(6)带动从动齿轮(11)旋转，则保持架(4)在从动齿轮(11)的带动下同步旋转，保持架(4)将带动滚柱(3)在内圈(1)和外圈(2)之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的反向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱(9)输出轴旋转过程中，遮光盘(5)从开始遮挡红外对射光电传感器(8)逐渐运动至红外对射光电传感器(8)移出遮光盘(5)遮挡区域时，滚柱(3)在保持架(4)的带动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，控制器将收到红外对射光电传感器(8)发送的检测信号，并控制驱动电机(10)停止工作，此时，将外圈(2)固定，在滚珠(3)的楔紧力作用下，内圈(1)相对于外圈(2)沿反方向相对锁止，而内圈(1)相对于外圈(2)沿正方向自由旋转，实现正向单向超越模式；
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的反向单向超越命令之后，控制器向驱动电机(10)发送控制指令，控制驱动电机(10)驱动蜗轮蜗杆减速箱(9)反向运行，在蜗轮蜗杆减速箱(9)输出轴的带动下，主动齿轮(6)带动从动齿轮(11)旋转，则保持架(4)在从动齿轮(11)的带动下同步旋转，保持架(4)将带动滚柱(3)在内圈(1)和外圈(2)之间对应的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的正向运行锁止端运动，在蜗轮蜗杆减速箱(9)输出轴针旋转过程中，遮光盘(5)从开始遮挡红外对射光电传感器(8)逐渐运动至红外对射光电传感器(8)移出遮光盘(5)遮挡区域时，滚柱(3)在保持架(4)的带动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，控制器将收到红外对射光电传感器(8)发送的检测信号，并控制驱动电机(10)停止工作，此时，将外圈(2)固定，在滚珠(3)的楔紧力作用下，内圈(1)相对于外圈(2)沿正方向相对锁止，而内圈(1)相对于外圈(2)沿反方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
7.如权利要求5所述一种双向可控式超越离合器的控制方法，其特征在于：
所述控制方法包括：正向单向超越模式控制方法和反向单向超越模式控制方法，具体控制过程如下：
所述正向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，推拉式电磁铁(15)在未通电时，在推拉式电磁铁(15)内部弹簧的作用下，推拉式电磁铁(15)输出端的推拉杆沿轴向向内收缩，推拉式电磁铁(15)推拉杆的拉力依次通过刚性联轴器(14)、连杆(13)和销钉(12)传递至条形槽板(16)，所述条形槽板(16)在连杆(13)和销钉(12)的拉力作用下沿保持架(4)的轴向反向旋转，保持架(4)在条形槽板(16)的带动下同步旋转并带动滚柱(3)在内圈(1)和外圈(2)之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的反向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁(15)的推拉杆收缩至最短时，滚柱(3)在保持架(4)的拨架拨动下运动至梭形空间的反向运行锁止端，此时，将外圈(2)固定，在滚珠(3)的楔紧力作用下，内圈(1)相对于外圈(2)沿反方向相对锁止，而内圈(1)相对于外圈(2)沿正方向自由旋转，实现正向单向超越模式；
所述反向单向超越模式控制方法的具体控制过程如下：
所述双向可控超越离合器中，控制器接收到车辆TCU发来的反向单向超越命令之后，控制器向推拉式电磁铁(15)发送控制指令，控制推拉式电磁铁(15)输出端的推拉杆沿轴向向外伸长，推拉式电磁铁(15)推拉杆的推力依次通过刚性联轴器(14)、连杆(13)和销钉(12)传递至条形槽板(16)，所述条形槽板(16)在连杆(13)和销钉(12)的拉力作用下沿保持架(4)的轴向正向旋转，保持架(4)在条形槽板(16)的带动下同步旋转并带动滚柱(3)在内圈(1)和外圈(2)之间对应的的梭形空间内沿圆周方向向梭形空间的正向运行锁止端运动，当推拉式电磁铁(15)的推拉杆伸长至最长时，滚柱(3)在保持架(4)的带动下运动至梭形空间的正向运行锁止端，此时，将外圈(2)固定，在滚珠(3)的楔紧力作用下，内圈(1)相对于外圈(2)沿正方向相对锁止，而内圈(1)相对于外圈(2)沿反方向自由旋转，实现反向单向超越模式。
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