阅读说明：本技术 液压致动式可切换式单向离合器 (Hydraulically actuated switchable one-way clutch ) 是由 J·科普兰 于 2019-02-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一个可切换式单向离合器(SOWC),所述可切换式单向离合器(SOWC)配置为在自由转动模式和单向离合器模式下运行。所述SOWC包括内圈和外圈,所述内圈具有多个凹槽。多个滚柱设置在所述凹槽中并且径向设置在所述内圈与所述外圈之间。保持架连接至外相位器并且包括多个接片。内相位器具有多个径向向外延伸的凸角,并且所述外相位器具有多个向内延伸的部分。所述凸角与所述向内延伸的部分相配合以限定腔室。当流体施用于所述腔室时,所述外相位器相对于所述内相位器旋转。这引起所述保持架与所述外相位器一起旋转。当所述保持架旋转时,其接片促使所述滚柱相对于所述内圈周向移动并且沿着所述凹槽的所述侧表面向上移动。(A switchable one-way clutch (SOWC) is configured to operate in a free-wheeling mode and a one-way clutch mode. The SOWC includes an inner race having a plurality of grooves and an outer race. A plurality of rollers are disposed in the groove and radially between the inner race and the outer race. The cage is connected to the outer phaser and includes a plurality of tabs. The inner phaser has a plurality of radially outwardly extending lobes and the outer phaser has a plurality of inwardly extending portions. The lobes cooperate with the inwardly extending portions to define a chamber. The outer phaser rotates relative to the inner phaser as fluid is applied to the chamber. This causes the cage to rotate with the outer phaser. As the cage rotates, its tabs cause the rollers to move circumferentially relative to the inner race and upward along the side surfaces of the grooves.)

液压致动式可切换式单向离合器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月9日提交的美国申请No.15/975.250的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于本文。

技术领域

本公开涉及一种可切换式单向离合器。更具体地，本公开涉及一种可在第一模式和第二模式下运行的离合器，在该第一模式下该离合器在两个方向上自由转动，并且在该第二模式下该离合器用作单向离合器以防止在一个方向上旋转。第一模式与第二模式之间的切换可经由液压致动完成。

背景技术

在汽车工业中，已知当输入端相对于输出端在一个方向上旋转时，该单向离合器在输入端与输出端之间传递扭矩，并且已知该单向离合器允许输入端在相反方向上自由转动。单向离合器已用于自动变速器和相关部件以允许输入端驱动从动构件，同时当需要时允许在输入端与从动构件之间发生自由转动。

期望能够选择性控制离合器，使得在某些时候离合器作为单向离合器运行，并且在其他时候离合器允许在两个方向上自由转动。这样将允许通过离合器选择性施用扭矩。

发明内容

根据一个实施例，可切换式单向离合器(SOWC)配置为在自由转动模式和单向离合器模式下运行。SOWC包括内圈和外圈，该内圈具有带有侧表面的多个凹槽。多个滚柱设置在凹槽中并且径向设置在内圈与外圈之间。保持架具有突出部，该突出部配置为选择性接触滚柱并且促使滚柱在凹槽中径向向内。内相位器具有多个径向向外延伸的凸角。外相位器具有限定其间的腔室的多个向内延伸的部分，将每个腔室设定尺寸以容纳内相位器的凸角中的对应的一个，其中外相位器机械地耦接至保持架。将液压流体施用至介于向内延伸的部分与凸角之间的腔室引起外相位器相对于内相位器旋转，以使保持架旋转并且促使滚柱在凹槽内移动。

在另一个实施例中，SOWC包括内圈和外圈，该内圈具有带有侧表面的多个凹槽，该外圈配置为选择性旋转固定至内圈。多个滚柱设置在凹槽中并且径向设置在内圈与外圈之间，其中滚柱沿着侧表面径向向外的移动将外圈与内圈接合。内相位器具有径向从中延伸穿过的多个开口和径向向外延伸的多个凸角。外相位器可相对于内相位器旋转并且具有多个向内延伸的部分。凸角与向内延伸的部分相配合以限定腔室。外相位器受力至相对于内相位器的第一位置。施用液压流体通过开口并且进入腔室，引起外相位器相对于内相位器旋转至第二位置，以促使滚柱在凹槽中径向向内以允许在内圈与外圈之间自由转动。

在又一个实施例中，SOWC包括沿轴线延伸的内圈和沿该轴线延伸的外圈。多个滚柱围绕轴线设置并且径向设置在内圈与外圈之间。第一相位器具有多个开口和多个凸角，多个开口径向从该第一相位器中延伸穿过。第二相位器间接连接至滚柱，可相对于第一相位器旋转，并且具有朝第一相位器径向延伸的多个部分。第一相位器的凸角朝第二相位器径向延伸并且与第二相位器的部分相配合以限定腔室。施用液压流体进入腔室引起第二相位器相对于第一相位器旋转，以引起滚柱在径向方向上移动，从而将SOWC在自由转动模式与锁止模式之间进行变换。

附图说明

图1为根据一个实施例的可切换式单向离合器的分解透视图。

图2为根据一个实施例的图1的可切换式单向离合器的组装透视图。

图3为根据一个实施例的图2的组装后的可切换式单向离合器的前视平面图。

图4为根据一个实施例的图2的组装后的可切换式单向离合器的后视平面图。

图5为根据一个实施例的沿着图3的直线A-A截取的剖视图。

图6A为根据一个实施例的图1的可切换式单向离合器的前视图，为了清楚而省略了前盖。在该视图中，可切换式单向离合器为自由转动模式。图6B为图6A的可切换式单向离合器的后视图。

图7A为图6A的在锁止模式或OWC模式下的可切换式单向离合器的前视图。图7B为图7A的可切换式单向离合器的后视图。

附图标记说明

10可切换式单向离合器(SOWC) 12内圈 14主轴，内相位器 16花键连接 18凸轮20外圈 22外表面 24链轮盘 26滚柱 30凹槽 40轮齿 42外壳 44延伸部分 46保持架 47鼻状物 48固定垫圈 50保持环 54弹簧 56接片 58后盖 60接片或销 62圆柱形凸缘 64凸角66轴向通道 68径向通道 69开口 70外壳，外相位器 72外壳的外表面 74外壳的内部区域75腔室 80前盖 82有头螺钉 84O形环 90内相位器尖端密封件 92外相位器尖端密封件 94弹簧 96垫圈 98保持环 100保持环

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，本公开的实施例仅为示例并且其他实施例可采用各种替代形式。附图不一定是按比例绘制的；一些特征可放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定的结构性和功能性细节不应解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员的代表性基础，从而以各种方式采用这些实施例。本领域的普通技术人员将会理解，参考附图中的任何一张示出并描述的各种特征可与在一张或多张其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。这些特征的各种组合和修改与本公开的教导一致，然而，可期望其用于特定的应用或实施方式。

在如下描述中所用的某些术语仅为了方便且并非限制性的。单词“前”“后”“上”“下”指示所参考的图中的方向。单词“向内”和“向外”可以是指朝向或远离附图中的所参照配件的方向。术语“内”和“外”可以是指朝向或远离所参照部件的中心轴的位置。“轴向”是指沿着主轴或旋转部分的轴线的方向。“径向”是指从主轴或旋转部分的轴线沿着径向轴向外延伸。术语包括上文特别指明的单词、其衍生词以及具有类似来源的单词。

在车辆变速器中，单向离合器(OWC)可提供防止在输入轴与输出轴之间在一个旋转方向上相对移动的能力，从而在输入轴与输出轴之间传递扭矩，同时允许输入轴在相反方向上自由转动。换言之，OWC可允许在两个轴之间在一个方向上相对旋转，同时防止在两个轴之间在另一个方向上旋转。因此，单向离合器已用于变矩器和自动变速器以允许输入构件驱动从动构件，同时允许在输入构件与从动构件之间发生自由转动。

可切换式单向离合器(SOWC)可为静止或非活跃的单向离合器，以允许在两个方向上自由旋转；还可经激活以用作允许在一个方向上旋转但防止在另一个方向上旋转的单向离合器(OWC)。换言之，SOWC提供选择性激活和去激活单向离合器的功能的能力。此类可切换式单向离合器可在例如变速器中实现以选择性连接各种行星齿轮组。SOWC(诸如本文公开的SOWC)能够在“自由转动”运行模式与“锁止”运行模式或“OWC”运行模式之间切换，在该“自由转动”运行模式下，SOWC允许在两个方向上自由旋转，在该“锁止”运行模式或“OWC”运行模式下，SOWC用作单向离合器并且允许在一个方向上旋转但不允许在另一个方向上旋转。

根据本公开的各个实施例，可切换式单向离合器(SOWC)具体设计用于除了上文公开的那些应用以外的应用。在至少一个实施例中，SOWC与液压切换机构(例如，内相位器、外相位器和向其提供的液压流体)协同安装在共同的中心轴上(例如，油泵驱动轴)。下文在图中示出的实施例中描述了附带SOWC的结构。

本公开的SOWC 10的一个实施例在图1-5中示出。图1为SOWC 10的各种部件的分解透视图，并且图2为SOWC 10的立体组装图。图3为组装后的SOWC 10的前视图，并且图4为组装后的SOWC 10的后视图。图5为沿着图3的直线A-A截取的剖视图。

总体上参考这些图，SOWC 10包括固定至中心轴14(例如，油泵驱动轴)的内圈12。内圈12与中心轴14之间的连接可经由例如在16处示出的花键连接形成。如下所述，内圈12具有使该单向离合器能够具有单向离合器特征的多个凸轮表面或凸轮18。SOWC 10还包括具有光滑或圆柱形(即，没有凸轮)外表面22的外圈20。链轮盘24与SOWC 10的外圈20的外表面22一体地安装。

SOWC 10还具有多个滚柱26。滚柱26使SOWC 10内能够具有单向离合器功能。具体地，当外圈20相对于内圈12在一个方向上(例如，“锁止”方向)旋转，促使滚柱26进入介于外圈20与凸轮18之间的楔形间隙或凹槽30。那些配件与滚柱之间的摩擦引起锁止，以防止在内圈与外圈之间的相对旋转，并且由此防止在中心轴14与外圈20之间的相对旋转。可在SOWC 10中提供三个或更多个滚柱26，并且在图1中示出的实施例具有围绕内圈12均匀地间隔开的五个滚柱26。由于凸轮18位于内圈12上并且外圈20包括光滑圆柱形表面22，滚柱26不能在较高自由转动速度下“剥离”，因此使SOWC 10无论转速如何都能够从自由转动模式过渡至锁止模式。

经由施用由外部装置提供的液压流体，在自由转动模式与锁止模式之间切换。用于执行切换的机构包括图中示出的和本文描述的各种部件。总体上说，液压切换机构包含“固定”部分(例如，下文描述的中心轴的凸角)和“可移动”部分(例如，下文描述的后盖或外相位器)，该“固定”部分为轴14必需的组成部分，内圈12也固定在其上；该“可移动”部分具有接合保持架中的互补的开孔或狭槽的接片或销，以便于从自由转动模式切换到OWC模式。将参考下文的独立部件描述额外细节。

现在将连同SOWC 10的独立部件的功能以及如何利用这些部件执行SOWC的运行，一起描述SOWC 10的独立部件。

关于链轮24，链轮24可经由过盈配合连接至外圈20。链轮24具有多个外轮齿40，这些多个外轮齿40从变速器中其他位置的平行轴接合驱动链(未示出)或齿带(未示出)。链轮24可为具有轮齿或嵌齿的异形轮或可包括具有轮齿或嵌齿的异形轮，该具有轮齿或嵌齿的异形轮与链条、轨道或其他穿孔材料或锯齿状材料啮合。正因如此，链轮24可称为SOWC 10的输入端。对于可相对较薄的外圈20，链轮24还起到结构性外支撑环的功能。外圈20还可包括在接合轴颈的一个端部的圆柱形轴承表面，该轴颈为内圈12必需的组成部分，以提供准确的定心以及链轮和外圈组件的自由旋转。外圈20经过深拉和硬化以允许从滚柱26直接接触。外圈20还包括在其端部指向链轮24的内径表面，该内径表面用作接合外壳70或外相位器的外圆直径的轴承表面(在下文中描述)。

关于内圈12，内圈12可由硬化钢制成，并且包括在其外部表面上的凸轮18以启动OWC功能。内圈12具有紧密配合中心轴14的圆柱形内径表面，用于相对于轴14准确定心。内圈12还具有如上所述的花键部16，该花键部接合对应的中心轴14的外花键特征以锁止相对于中心轴14的旋转。中心轴14的花键可缺失一个轮齿(或者在相邻的两个轮齿之间具有超宽的间隔)以便将内圈12的角度位置固定至切换机构的内表面的角度位置，该切换机构为中心轴14必需的组成部分。内圈12还具有限定外轴承轴颈的表面以提供与如上所述的链轮24的旋转轴承接口，该外轴承轴颈邻近凸轮18。内圈12还具有埋头孔延伸部分44，该埋头孔延伸部分44接合在保持架46上的略小的圆柱形鼻状物47的内表面(在下文中描述)，以提供相对于内圈12的准确的保持架46的定心。在来自埋头孔延伸部分44的内圈12的相对端部处，存在外保持凹槽以容纳固定垫圈48和保持环50(在下文中描述)，该固定垫圈48和保持环50提供链轮24和外圈20的轴向固定。

关于保持架46，该保持架46控制滚柱26的功能。在锁止模式或OWC模式下，保持架允许滚柱26通过弹簧54激活(在下文中描述)。在自由转动模式中，围绕保持架46的内部布置的多个向内延伸的接片56推动滚柱26克服弹簧54的力并且脱离与凸轮18的表面的接触。这通过后盖58的角旋转加以实现(在下文中描述)，该后盖58的一体式的接片或销60接合保持架46的轴向面中的互补的开孔或狭槽。换言之，弹簧54向滚柱施力以在锁止模式或OWC模式中接触凸轮18的侧面；以将SOWC转换至自由转动模式，促使后盖58旋转，引起保持架46旋转，其引起保持架的接片56将滚柱26进一步压入凹槽30并且远离与凸轮18的接合。如上所述，保持架46的鼻状物47接合内圈12的埋头孔延伸部分44。保持架46还包括在其轴向端部处的外圆柱形凸缘62，该外圆柱形凸缘62辅助保持架46相对于外圈20进行径向定心和轴向定位。

关于弹簧54，该弹簧54向滚柱26施力至与凸轮18接合，使得SOWC 10在锁止模式或OWC模式下受力。弹簧54可为折叠式弹簧，每个弹簧具有锚定靠在保持架46的一个端部和压靠滚柱26中的相应一个的另一个端部。

关于中心轴14，该部件也称为内相位器。中心轴沿SOWC 10的中心轴线延伸。中心轴14的一个端部驱动独立变速器部件(诸如油泵)作为SOWC 10的输出。中心轴14作为一个实施例示出并且可能以特定应用方式设计，这取决于装置的性质，该装置的旋转由SOWC 10控制。正因如此，中心轴14可称为输出轴。中心轴14应当包括向中心轴14供给或从中心轴14排出加压液压流体的能力。

中心轴14具有与轴一体地形成的一组凸角64(也称为相位器凸角)。在另一个实施例中，凸角64分别连接至中心轴。凸角64可用作液压切换机构的内部部分(即，在上文中描述的“固定”部分)，用于SOWC 10的单向离合器激活部分。中心轴14还具有封闭的轴向通道66以包括加压流体流，并且还具有从轴向通道66径向向外延伸的至少一条径向通道68，每个相位器凸角64对应一个径向通道。并且，如上文所说明，中心轴14具有外花键以与内圈12的外花键在16处接合，以当SOWC在允许传递扭矩的模式中的一个模式下运行时，从内圈12至中心轴14传递扭矩。

SOWC 10还可包括外壳70，也称为外相位器。外壳70具有圆柱形外表面72，该圆柱形外表面72用作轴承表面并且接合外圈20的内表面，使链轮24和连接的外圈20能够相对于外壳70自由旋转。外壳70还可具有限定其间的腔室75的内部区域74用作液压切换机构的外部部分(即，在上文中描述的“可移动”部分)，用于SOWC 10的单向离合器激活部分。轴14的凸角64与空间在外壳70的腔室75内配合，以允许外壳70相对于轴14略微旋转。换言之，外壳70可相对于轴14旋转直至腔室75的壁接触凸角64的壁。弹簧94也称为相位器施力弹簧，也在腔室75中，并且在一个方向上向外壳70施力(例如，向其施力至允许自由转动的位置)。

在使用中，液压流体施用于将SOWC 10在自由转动模式下运行与在锁止模式下运行之间进行改变。液压流体从致动器(未示出)施加。当施用液压流体时，流体通过轴向通道66轴向行进，然后通过径向通道68。然后流体在开口69处离开径向通道68并且填充腔室75，该腔室75周向定位在凸角64(例如，内相位器)与外壳70(例如，外相位器)之间。这引起外壳70紧压克服弹簧94的施加力。外壳70的旋转引起后盖58与其一起旋转。后盖上的接片60促使保持架46也一起旋转。当保持架46强制旋转时，保持架46的接片56从滚柱26脱离，允许滚柱径向向外行进(经由弹簧54)并且远离凹槽30的倾斜侧表面并且与凸轮18接合。因此，施用液压流体引起滚柱26相对于凹槽30径向向外移动，将内圈锁止至外圈并且将SOWC锁止在一个方向上旋转。移除液压流体允许弹簧返回其自然施力状态并且允许离合器返回锁止模式。具体地，弹簧94促使外壳70旋转回到其初始受力位置，引起保持架46旋转回到其初始位置，其促使滚柱26支持凹槽30的侧表面以将内圈12锁止至外圈20。当然，在另一个实施例中，离合器可逆转使得其在锁止模式中受力。在此类实施例中，弹簧受力使得施用液压流体促使滚柱更加深入凹槽30，允许自由转动。

SOWC 10还可包括后盖58(也称为后盖相位器)(在上文中描述)和前盖80(也称为前盖相位器)。后盖58和前盖80彼此轴向间隔开并且彼此结合工作，以将加压流体轴向密封至液压切换机构中。后盖58和前盖80可经由有头螺钉82附接，该有头螺钉82延伸穿过两个盖的孔和外壳70的孔。因此，后盖58、前盖80、和外壳70均夹紧或紧固在一起。

每个盖58、80均具有在其轴向侧上的凹槽，该凹槽面向中心轴14以容纳O形环84。O形环84提供在盖58、80之间的旋转振荡接口处的动态密封件和在中心轴14的任一轴向侧上的中心轴14。换言之，O形环84可压缩和变形以提供在盖58、80之间的可变形密封件，并且提供中心轴14，该中心轴14相对于盖58、80旋转。正因如此，O形环还可称为相位器盖。

还可示出各种其他部件以完成在图中示出的实施例。内相位器尖端密封件90和外相位器尖端密封件92在液压切换机构内的径向接口处提供动压密封件。至少一个弹簧94还称为相位器施力弹簧，向液压切换机构施力，指向运行的自由转动模式。在SOWC的链轮端部，垫圈96在链轮24与保持环98之间提供推力表面，其提供在内圈12的轴颈上的链轮24的轴向约束。另一个保持环100位于内圈12的的轴向端部上，以提供到中心轴14上的内圈的轴向约束。

图6A-7B示出了根据一个实施例的SOWC运行的两种模式，即自由转动模式以及锁止模式或OWC模式。图6A-6B示出了在自由转动模式下的SOWC，图7A-7B示出了在锁止模式或OWC模式下的SOWC。在图6A-6B中的自由转动模式下，弹簧94相对于内相位器14在一个方向上向外相位器70施力。这引起保持架46到达一个位置，使得接片56压靠滚柱26以促使滚柱更加深入(例如，径向向内)凹槽30，以允许在内圈与外圈之间在两个方向上相对移动。当施用液压流体时，SOWC可过渡至如图7A-7B所示的锁止模式或OWC模式中。在该模式中，液压促使外相位器70相对于内相位器14旋转(例如，在所示视图中以顺时针方向)。这使弹簧94压缩。这还引起保持架46旋转，使得接片56从滚柱26得以释放，允许滚柱沿着凹槽30的侧表面径向向外移动。如上所述，这锁止或防止介于内圈与外圈之间的在一个方向上的相对旋转。

上述公开内容描述了一个实施例，在该实施例中施用流体引起外相位器旋转，使得滚柱在凹槽中径向向内移动，并且SOWC可在自由转动模式下运行。换言之，SOWC正常运行并且受力使得其在锁止模式下运行，并且仅在施用流体时，SOWC才能够在自由转动模式下运行。本公开并不仅限于该实施例。在另一个实施例中，外相位器在另一个方向上受力，使得滚柱在径向向内位置中受力以允许SOWC在自由转动模式下运行。在该实施例中，施用液压流体引起外相位器以这种方式相对于内相位器旋转，该方式为保持架的接片旋转远离滚柱以允许滚柱径向向外移动并且沿着凹槽的侧表面向上移动，以使用外圈锁止内圈。因此，在该实施例中，施用液压流体将SOWC从自由转动模式改变为锁止模式。

尽管上文描述了示例性实施例，其并非旨在使这些实施例描述由所附权利要求书包含的所有可能的形式。本说明书所用的单词是为了说明而非限制，并且应当理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，可结合各个实施例的特征以形成未明确描述或示出的本发明的更多实施例。尽管各个实施例可能已描述为相对于一个或多个所需特性而提供优点或者优先于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到可削减一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，其取决于特定的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、易组装性等。正因如此，相对于一个或多个特性，在描述为期望值低于其他实施例或现有技术实施方式的任何实施例的程度上，这些实施例没有脱离本公开的范围并且可期望其用于特定的应用。