主动式空气动力学部件的不可反向驱动的离合器装置
阅读说明：本技术 主动式空气动力学部件的不可反向驱动的离合器装置 (Non-back drivable clutch device for active aerodynamic components ) 是由 布伦东·R·林德伯格 安托尼·J·波维内利 马丁·R·马修斯 王垚 于 2020-03-06 设计创作，主要内容包括：一种用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块,双向致动器比如为车辆上用于主动空气动力学部件的致动器。该模块具有止动器模式和离合器模式。在止动器模式期间,使用锁定的支承构件将反向驱动力远离致动器转移。如果该力过大,离合器模式将使反向驱动力与连接至致动器的轴完全地断开接合,从而防止对致动器的损坏。(A non-back drivable clutch module for a bi-directional actuator, such as an actuator for an active aerodynamic component on a vehicle. The module has a detent mode and a clutch mode. During the detent mode, the reverse driving force is transferred away from the actuator using the locked support member. If the force is too great, the clutch mode will completely disengage the reverse driving force from the shaft connected to the actuator, thereby preventing damage to the actuator.)
技术领域
本发明涉及用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块，双向致动器比如为车辆上用于主动空气动力学部件的致动器。
背景技术
设计下述装置：该装置可以将从输入驱动器施加的扭矩传递至输出驱动器，但不能将扭矩从输出驱动器传递回到输入驱动器。输出驱动器还应当能够为了大扭矩输入将自身与输入驱动器断开联接以保护系统。另外，该装置还应当将输出轴振动和冲击载荷传递至装置结构并且不会通过输入驱动器，从而保护致动器。在冲击期间，输出轴将会断开联接，一旦载荷被移除，装置应当通过机械解决方案返回到指定位置并且不需要电动位置传感器。
发明内容
本发明涉及一种用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块。不可反向驱动的模块包括具有内表面的壳体。壳体能够连接至位于该壳体外部的致动器。在壳体内设置有形成腔的内表面。在壳体的腔中部分地设置有输入轴齿轮，该输入轴齿轮具有从壳体延伸出来的轴部分，轴部分被连接至位于壳体外部的致动器。输入轴齿轮还具有以可旋转的方式定位在壳体中的齿轮部分。齿轮部分包括多个支承凹部和多个驱动凹部，所述多个支承凹部和所述多个驱动凹部各自具有第一侧部、第二侧部、第三侧部和第四侧部。多个支承凹部和多个驱动凹部中的每一者的第一侧部和第二侧部由从齿轮部分的表面延伸的多个齿部中的一个齿部形成，并且第三侧部由壳体的内表面限定；
该模块还具有离合输出轴，该离合输出轴具有从壳体延伸出来的轴部分，轴部分被连接至由致动器驱动的装置。离合输出轴还具有以可旋转的方式定位在壳体的腔内的离合器齿轮接纳部分。
该模块还包括位于输入轴齿轮与离合输出轴之间的离合器齿轮。离合器齿轮具有与离合输出轴的离合器齿轮部分的弹性连接和制动连接两者。离合器齿轮具有止动器模式，其中，离合器齿轮作用在离合器齿轮与壳体之间的至少一个支承构件上并且将离合器齿轮锁定以防止离合器齿轮使输入轴齿轮移动。离合器齿轮还具有离合器模式，该离合器模式将离合器齿轮与离合输出轴断开接合。
本发明的其他应用领域将从下文中提供的详细描述中变得显而易见。详细说明和特定实施方式尽管表明了本发明的优选实施方式，但仅意在出于说明的目的并非意在限制本发明的范围。
附图说明
本发明将从详细说明和附图中得到更充分的理解，其中：
图1是用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块的分解等距俯视图。
图2是用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块的第二分解等距俯视图。
图3是不可反向驱动的离合模块的横截面侧视等距视图。
图4是不可反向驱动的离合模块的横截面侧视平面图。
图5是根据本发明的离合器齿轮的侧视等距视图。
图6是根据本发明的与弹簧元件连接的离合输出轴的侧视等距视图。
图7是与装置的致动器连接的离合器齿轮的侧视立体图。
图8是与致动器或装置连接的离合器齿轮的俯视平面图。
具体实施方式
优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且决不意在限制本发明、本发明的应用或用途。
参照附图，本发明涉及用于双向致动器的不可反向驱动的离合模块或模块10。模块10包括具有本体件12和覆盖件11的壳体，主体件12具有安装凸缘14并且覆盖件11具有安装凸缘14'，安装凸缘14、14'用以将壳体连接至位于模块10的部件外部的双向致动器13。尽管模块10被描述为与致动器13分开，但是将该模块一体结合到致动器13中也在本发明的范围内。本体件12包括内表面16，该内表面16形成腔18，该腔18用于容纳模块10的其他部件的部分。
在壳体12的腔18中部分地设置有具有轴部分22的输入轴齿轮20，该轴部分22从壳体12延伸出来并且连接至位于壳体12外部的致动器13。输入轴齿轮20还具有以可旋转的方式定位在壳体12中的齿轮部分24。齿轮部分24包括多个支承凹部26、28和多个驱动凹部30、32，所述多个支承凹部26、28和所述多个驱动凹部30、32各自具有第一侧部34a至34d、第二侧部36a至36d、第三侧部38和第四侧部40a、40b。多个支承凹部26、28和多个驱动凹部30、32中的每一者的第一侧部34a至34d和第二侧部36a至36d由从齿轮部分24的表面延伸的多个齿部42、42'、42”、42”'中的一个齿部形成，并且第三侧部38由壳体12的内表面16限定。
模块10还具有离合输出轴44，该离合输出轴44具有轴46部分，该轴46部分从壳体12延伸出来并且连接至由致动器13驱动的装置45。如图7和图8中所示，被驱动的装置45是主动式空气动力学系统、更具体地是空气坝，并且轴46连接至扭矩传递管43，该扭矩传递管43连接至联动装置然后使偏转器49在展开位置与未展开位置之间移动。尽管装置45被示出为主动式空气动力系统的部分，但是模块10在存在担心来自反向驱动力的损害的任何系统中使用也在本发明的范围内。装置的示例包括可移动扰流板致动器、主动式空气坝致动器、主动式轮胎罩致动器、主动式D柱致动器、举升门致动器、侧视镜致动器、窗致动器、可缩回踏板致动器、滑动门致动器以及座椅致动器。
离合输出轴44还具有以可旋转的方式定位在壳体12的腔18内的离合器齿轮接纳部分48。
模块10还包括定位在输入轴齿轮20与离合输出轴44之间的离合器齿轮50。离合器齿轮50具有与离合输出轴44的离合器齿轮接纳部分48的弹性连接52和制动连接两者。弹性连接52被描绘为弹簧，该弹簧具有：第一端部58，该第一端部58连接至离合器齿轮接纳部分48中的槽60；以及第二端部62，该第二端部62连接至离合器齿轮50中的孔64。使用的弹簧类型可以根据特定应用而变化。在本发明的当前实施方式中，弹簧是螺旋弹簧。然而，使用诸如波形弹簧、螺旋弹簧及其组合的其他弹簧也在本发明的范围内。制动连接由离合器齿轮50上的制动突出部66提供，制动突出部66与形成在离合输出轴44的离合器齿轮50接纳部分48的表面上的制动凹部68接合。离合器齿轮50还包括该离合器齿轮50的多个齿部70。多个齿部70、70'中的每一个齿部构造成与输入轴齿轮20的多个驱动凹部30、32中的一个驱动凹部配合并且接合。当输入轴齿轮20响应于从致动器经由轴部分22而来的扭矩进行旋转时，输入轴齿轮20的多个齿部42、42'、42”、42”'将压靠于多个齿部70、70'以传递旋转力，该旋转力被传送至离合输出轴44。
离合器齿轮50的多个平坦表面72、72'还具有构造成形成多个支承凹部26、28中的相应一个支承凹部的第四侧部40a、40b的多个平坦表面72、72'。在多个支承凹部26，28中的每一个支承凹部中定位有支承件74、74'。附图描绘了滚珠支承件，然而，支承件74、74'是诸如圆柱形滚子支承件、锥形支承件或双头渐缩式支承件之类的不同类型的支承件也在本发明的范围内。
模块10具有止动器模式和离合器模式。在第一反向驱动力被施加至离合输出轴44时，止动器模式发生。离合器齿轮50停止将反向驱动力通过输入轴齿轮20传送至致动器。这通过如下方式发生：力作用在离合输出轴44上而使离合器齿轮50旋转，使得离合器齿轮50的多个齿部70、70'旋转离开并且与输入轴齿轮20的多个齿部42、42'、42”、42”'断开联接。在该旋转运动期间，形成相应多个支承凹部26、28的第四壁40a、40b的多个平坦表面72、72'抵靠相应支承件止动凹部26、28中的支承件74、74'起作用，使得多个支承凹部26、28中的每个支承件74、74'被锁定在第四壁40a、40b与作为壳体12的内表面16的第三壁38之间，从而防止反向驱动力被传送至输入轴齿轮20。因此，反向驱动力远离输入轴齿轮20转移至壳体12，这防止致动器反向驱动并且用于使离合输出轴44止动或保持就位。
输入轴齿轮20和离合输出轴44具有在从输入轴齿轮20施加扭矩时允许摩擦锁定的几何形状。在输出轴齿轮与支承件之间产生摩擦力，支承件可以是圆柱体、球体、锥形滚子、齿圈或抵靠壳体的内表面或外圈壁锁定的其他合适元件。一旦摩擦力等于由施加扭矩导致旋转期间产生的角度所产生的输出轴齿轮之间的法向力，系统就不能被反向驱动。输入轴齿轮上的几何形状不允许圆柱体在外圈上产生这种摩擦力并且因此将扭矩传递至输出轴。可以使用各种形状和弹簧来调整性能、比如限制系统的自由游隙或间隙或者调整各种功能件的接合时机。
然而，如果大于作用在离合输出轴44上的第一反向驱动力的第二驱动力过大，则模块10具有离合器模式。当第二反向驱动力足以克服离合输出轴与离合器齿轮之间的弹性连接时，离合器模式将会发生。离合输出轴将使离合输出轴与离合器齿轮之间的制动连接断开接合，并且离合输出轴将克服弹性连接的力而自由地移动，其中，在第二反向驱动力中止时，弹性连接致使制动连接再次接合。
本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此，不背离本发明的要旨的变型意在落入本发明的范围内。这些变型不应被认为是对本发明的精神和范围的背离。
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