CN110296160A - 离合器用离心力响应型j形棘爪 - Google Patents

Abstract

一种单向棘轮超越离合器包括第一和第二同心座圈，第一座圈具有构造成容纳棘爪的凹穴，每个凹穴包括凸台，该凸台具有限定约180°的弧度的外凸面。每个棘爪支撑在一个凸台上，并且适于绕该凸台进行棘轮转动以选择性地将座圈锁定在一起。每个棘爪具有包括一对支腿的J形主体，该对支腿通过钩部连接在一起，钩部与其中一个支腿一起限定出凹面。凹面构造成部分地接合对应凸台的互补外凸面，并且凹面限定90°到至少150°的弧度，该弧度适于限制出对应凸台的凸面的相同角度范围。各棘爪和凸台元件的相互作用的凸面和凹面提供了离心力下的有效棘爪保持***。

Description

离合器用离心力响应型J形棘爪

技术领域

本公开涉及超越离合器，并且更具体地涉及构造成借助于棘爪上离心力的作用来与相邻的离合器座圈接合和脱离的离合器棘爪。

背景技术

棘轮离合器组件往往首选用于超越离合器。这种组件通常包括在较小的离合器组件尺寸下提升负载能力的棘爪。棘轮式棘爪离合器组件的设计极限通常超过了尺寸相当的超越离合器的楔块式和/或滚柱式离合器组件的设计极限。

典型的棘轮离合器组件包括至少一个棘爪，该棘爪在一个旋转方向上选择性地将两个离合器座圈锁定在一起，并允许座圈在另一个方向上解锁以实现自由或超越操作。可以通过弹簧偏置力在至少一个状态(例如，锁定)下控制棘爪的锁定及解锁动作，其中此弹簧偏置力是设计成通过某个液压、电子或离心机构而克服，从而实现超越(例如，解锁状态)。

在离合器组件(其中通过离心力对棘爪实施严格的控制，以克服弹簧偏置力)中，必须特别注意棘爪以及其中保持有棘爪的相关凹穴的整体设计/形状。因此，对于棘爪上的离心力来说，必须按照棘爪在离合器操作期间(尤其是在较高的旋转速度下)不会从其凹穴中移出的方式进行管理。

因此，需要增强型棘爪保持***来确保能避免这种移位。

发明内容

在本公开的一个所述实施例中，一种单向棘轮超越离合器包括第一和第二同心座圈，第一座圈具有多个凹穴，每个凹穴构造成容纳棘爪，每个凹穴包括凸台，该凸台具有限定约180°的弧度的外凸面。每个棘爪支撑在凸台上，并且适于绕凸台进行棘轮转动以选择性地将座圈锁定在一起。每个棘爪具有由长支腿和短支腿限定的J形主体，长支腿和短支腿通过钩部连接在一起，短支腿和钩部一起限定出凹面。凹面构造成部分地接合相关凸台的互补外凸面，凹面限定90°到至少150°的弧度，该弧度适于限制出凸台的凸面的相同角度范围。

在本公开的另一个所述实施例中，一种用于单向超越离合器的棘爪构造成在一对同心离合器座圈之间进行棘轮转动，从而选择性地将座圈锁定在一起。棘爪具有J形主体，该J形主体构造成支撑在凸台上并绕其进行棘轮转动，该凸台固定到其中一个座圈上。J形主体由通过钩部连接在一起的长支腿和短支腿限定，短支腿和钩部一起限定出凹面，该凹面构造成接合这样的凸台的互补外凸面。凹面限定90°到至少150°的弧度，其适于限制出这样的凸台的凸面的相同角度范围。

在本公开的又一个所述实施例中，一种制造单向棘轮超越离合器的方法包括以下步骤：

形成第一和第二同心座圈，其中第一座圈包括构造成容纳棘爪的凹穴；

在凹穴中形成凸台，并且加工凸台以具有限定约180°的弧度的外凸面；

将棘爪定位在凸台上以支撑棘爪围绕凸台的棘轮转动，从而选择性地将座圈锁定在一起；

将棘爪形成为具有J形主体，该J形主体由通过钩部连接在一起的长支腿和短支腿限定，短支腿和钩部一起限定出凹面；并且

将凹面构造成部分地接合凸台的外凸面，其中凹面限定90°到至少150°的弧度，从而限制出凸台的凸面的相同角度范围。

附图说明

在下文中将结合附图来描述本公开的一个或多个实施例，其中相同的标记表示相同的元件，并且其中：

图1示出了可以根据本公开构造的包括座圈和棘爪的单向棘轮超越离合器；

图2是根据本公开的一个实施例的位于离合器座圈之间的棘爪的一个实施例的放大透视图，其中该棘爪支撑在内座圈的凹穴中并与外座圈中的凹口形成正向相互作用；

图3是图2的棘爪的相同实施例的类似视图，但是却是在反映出离合器的超越模式的位置处示出；以及

图4是图2和图3的棘爪的独立视图，从而描绘出在图1的离合器操作期间作用在棘爪上的弹簧力和离心力。

具体实施方式

首先参考图1，单向棘轮超越离合器10构造成控制各元件(未示出)的旋转运动，比如，设计成接合多个齿或嵌齿6和8(从离合器10的相应内座圈12和外座圈14突出)的传动齿轮。在所示实施例中，内座圈12具有多个凹穴16，并且如图所示，每个凹穴16是以周向阵列的形式来保持棘爪20。棘爪20可枢转地容纳在内座圈12的凹穴16中，并且安装成在凹穴中旋转(如下所述)并选择性地接合相邻外座圈14中的凹口18，以便选择性地锁定或接合两个座圈，这将在下面进一步进行描述。座圈是同心的并且可以围绕轴线“A”旋转(如图1中的点所示)，不过，其中一个座圈(例如，外座圈14)可以接地；也就是说是不可转动的。

现参考图2，每个棘爪20具有J形主体，包括一对基本上平行但不平坦的支腿22和24，如图所示。支腿22是短支腿，该短支腿用作“J形钩”的一部分，以将棘爪20锚固在容纳在凹穴16内的凸台30上。凸台30具有限定大约180°的弧度的外凸面，支腿22(在此可以被描述为“钩形”支腿)构造成环绕或“钩住”凸台30，确保棘爪20正向保持在凹穴16内。

棘爪20的长支腿24构造成在座圈12、14锁定在一起时接合凹口18。为了便于通过长支腿24接合凹口18，每个凹穴16包括径向定向的弹簧孔19，偏置弹簧21从弹簧孔19突出并将长支腿24直接推抵凸轮28和凹口18，最终迫使支腿接合外座圈14中的凹口18，如如本领域技术人员可以理解的那样。

如将要描述的那样，通过作用在棘爪的质心上的离心力的操作，棘爪20从上述接合中释放或脱离。替代地，棘爪与凹口18的脱离可以通过致动器实现，例如，该致动器可以是以液压或电动方式操作。

继续参考图2，每个长支腿24包含构造成与凹口18的径向边缘23相互作用的端部26。因此，在内座圈12相对于外座圈14的顺时针移动(参见箭头CW)期间，J形棘爪20的钩部38具有底部末端33，该底部末端33抵靠凹穴16的径向定向的支撑边缘31，从而沿着棘爪20的支腿24将扭矩(参见箭头T)传递到凹口18的相对的径向边缘23中。这样，扭矩T从内座圈12传递到外座圈14。

现参考图3，示出了离合器10的超越状态，其中棘爪20已经从图2的所述扭矩承载位置发生棘轮转动或偏移，其中座圈12和14被示出为锁定在一起。在离合器10的超越状态下，座圈12和14被解锁或发生脱离，并且内座圈12相对于外座圈14逆时针地旋转(参见箭头CCW)。棘爪20已经围绕凸形凸台30(参见图2)顺时针地移动到或翘起到其完全保持在内座圈12的凹穴16内的位置。这样，长支腿24与外座圈14的凹口18完全脱离。

现在还参考图4，基于棘爪20的J形主体的构造，可以更好地理解棘爪接合和脱离的机制。J形棘爪20设计成使其质心(如CM所示)位于上述钩部38内。因此，在内座圈12的某个阈值旋转速度下，所指示的离心力FCM(示出为力矢量)将会作用在质心上，使得棘爪20在枢转点P处绕着凸台30枢转或翘起。当支腿24从凹口18移开时，此动作使弹簧21得到压缩，进而让座圈12、14发生脱离。然而，应该注意的是，在这样的阈值速度以下，离心力FCM将不会完全克服弹簧21的力FS(也示出为力矢量)。在这种超越情况下，长支腿24将会伸出凹穴16并且物理地接合(但进行棘轮转动越过)凸轮和凹口。

本公开的J形棘爪20提供了特殊的“J形钩”保持***，其中它的钩部38(与其较短的“钩形”支腿22配合地发挥作用)有助于确保棘爪20在座圈12的高速(即可以将棘爪20从其凹穴16中移走的条件)下保留在凸台30上。为此，短支腿22和钩部38一起形成凹面40，该凹面40限定出90°到至少150°的弧度。凹面40构造成限制出凸台30的大致180°的外凸面32的相同范围，以便在高速下将棘爪20保持在凹穴16内。如上所述，枢转点P(图3和图4)是棘爪20围绕凸台30旋转的上翘或旋转接触点。枢转点P位于凸台30的外凸面32上并且物理地位于凸台30的底部。通过J形棘爪在凸台30上的“钩式”接合，确保了在沿径向路径R(图3)施加到质心的任何预期离心力下足以阻止棘爪20进行从凹穴16的任何不期望径向平移的保持机制。

如上所述，旋转中心是围绕枢转点P。枢转点P不要与质心混淆(图4)，后者与前者是隔开的。如果质心实际上与枢转点重合，那么，对于本领域技术人员来说显而易见的是，作用在质心上的任何离心力将不会使棘爪20绕凸台30旋转来提供超越作用。

一种制造单向棘轮超越离合器的方法可以包括以下步骤：

形成第一和第二同心座圈，其中第一座圈包括构造成容纳棘爪的凹穴；

在凹穴中形成凸台，并且加工凸台以具有限定约180°的弧度的外凸面；

将棘爪定位在凸台上以支撑棘爪围绕凸台的棘轮转动，从而选择性地将座圈锁定在一起；

将棘爪形成为具有J形主体，该J形主体由通过钩部连接在一起的长支腿和短支腿限定，短支腿和钩部一起限定出凹面；并且

将凹面构造成通过在凹面上形成范围为90°到至少150°的弧度来与凸台的互补外凸面相互作用，该弧度适于限制出凸台的凸面的相同角度范围。

在此示出和描述的离合器的实施例可以用于可以受益于本公开的各种应用。尽管离合器10可以用于控制车辆变速器内的齿轮运动，但是所公开的技术也可以适用于涉及离合器座圈的选择性控制的其他环境和用途。

应理解，前述内容可以是仅对本公开的一个实施例的描述。然而，本公开并不局限于所公开的特定实施例。例如，通过适当的修改，棘爪可以容纳在外座圈中并且可以设计成与位于内圈中的凸轮和凹口相互作用。此外，说明书中包含的仅涉及特定实施例的陈述不应被解释为对本公开的范围的限制，或者对权利要求中使用的术语的定义，除非明确定义了术语或短语。对于本领域技术人员来说，各种其他实施例以及对所公开实施例作出的改变和修改是显而易见的，并且旨在落入所附权利要求的精神和范围内。

如在本公开中所用，当与一个或多个组件或其他项目的列表相结合地使用时，各种术语“例如”、“举例而言”、“譬如”、“比如”和“等”以及动词“包括”、“具有”、“包含”及其其他动词形式应被解释为开放式的，这意味着该列表不应被视为排除了其他的或附加的组件或项目。除非是在明确需要不同解释的上下文下使用，否则，所有术语都应给出最广泛的合理含义。

Claims (15)

1.一种单向棘轮超越离合器，所述离合器包括：

第一和第二同心座圈，所述第一座圈具有构造成容纳棘爪的凹穴，所述凹穴包括凸台，所述凸台具有限定150°到约180°的弧度的外凸面；

棘爪，所述棘爪支撑在所述凸台上并且适于绕所述凸台进行棘轮转动以选择性地将所述座圈锁定在一起；所述棘爪包括由长支腿和短支腿限定的J形主体，所述长支腿和所述短支腿通过钩部连接在一起，所述短支腿和所述钩部一起限定出凹面，其中所述凹面构造成与所述凸台的互补外凸面相互作用，并且其中所述凹面限定90°到至少150°的弧度，所述弧度适于限制出所述凸台的所述凸面的相同角度范围。

2.根据权利要求1所述的离合器，其中所述第二座圈具有多个凸轮和凹口，用于与所述棘爪相互作用以相对于所述第二座圈在所述第一座圈的第一旋转方向上将所述离合器的所述第一座圈和所述第二座圈锁定在一起，并且允许相对于所述第二座圈在所述第一座圈的第二旋转方向上实现所述第一座圈和所述第二座圈的超越。

3.根据权利要求1所述的离合器，其中所述长支腿和所述短支腿通过所述钩部间隔开，并且其中所述短支腿基本上平行于所述长支腿。

4.根据权利要求3所述的离合器，还包括弹簧，其中所述弹簧产生弹簧力，所述弹簧力将所述长支腿推向所述第二座圈的所述凸轮和凹口，并且其中所述长支腿在所述离合器的超越期间进行棘轮转动越过所述凸轮和凹口。

5.根据权利要求4所述的离合器，其中所述钩部具有比所述支腿的总质量更大的主体质量，并且其中所述棘爪的质心位于所述棘爪的所述钩内。

6.根据权利要求5所述的离合器，其中在所述第一座圈的阈值旋转速度下，所述棘爪的所述质心克服所述弹簧的所述力。

7.根据权利要求6所述的离合器，其中在所述阈值速度下，所述棘爪的所述长支腿与所述凸轮和凹口脱离，由此允许相对于所述第二座圈实现所述第一座圈的超越。

8.一种用于单向超越离合器的棘爪，所述棘爪构造成在一对同心离合器座圈之间进行棘轮转动，从而选择性地将所述座圈锁定在一起；所述棘爪包括：

J形主体，所述J形主体构造成支撑在凸台上并绕其进行棘轮转动，所述凸台固定到其中一个所述座圈上；所述J形主体包括通过钩部间隔开的细长棘轮支腿和短钩形支腿，所述钩形支腿和钩部一起限定出凹面，其中所述凹面构造成与这样的凸台的互补外凸面相互作用，并且其中所述凹面限定90°到至少150°的弧度，所述弧度适于限制出这样的凸台的所述凸面的相同角度范围。

9.根据权利要求8所述的棘爪，其中所述钩部的所述凹面构造成当所述凹形钩部围绕这样的凸台接合时，在离心力下阻止所述棘爪进行径向平移。

10.根据权利要求8所述的棘爪，其中所述支腿通过所述钩部一体地连接在一起。

11.根据权利要求9所述的棘爪，其中所述棘爪构造成位于一对离合器座圈中的一个座圈的凹穴内。

12.根据权利要求11所述的棘爪，其中所述细长棘轮支腿构造成在所述棘爪经受离心力时压缩偏置弹簧。

13.根据权利要求8所述的棘爪，其中所述棘爪具有位于所述棘爪的所述钩部内的质心。

14.根据权利要求13所述的棘爪，其中所述棘爪具有旋转中心，并且所述棘爪围绕所述旋转中心进行棘轮转动，并且其中所述旋转中心与所述质心间隔开。

15.一种制造单向棘轮超越离合器的方法，所述方法包括以下步骤：

形成第一和第二同心座圈，其中所述第一座圈包括构造成容纳棘爪的凹穴；

在所述凹穴中形成凸台，并且加工所述凸台以具有限定约180°的弧度的外凸面；

将所述棘爪定位在所述凸台上以支撑所述棘爪围绕所述凸台的棘轮转动，从而选择性地将所述座圈锁定在一起；

将所述棘爪形成为具有J形主体，所述J形主体由通过钩部连接在一起的长支腿和短支腿限定，所述短支腿和所述钩部一起限定出凹面；并且

将所述凹面构造成通过在所述凹面上形成范围为90°到至少150°的弧度来与所述凸台的互补外凸面相互作用，所述弧度适于限制出所述凸台的所述凸面的相同角度范围。