位置力控制致动器的制作方法

文档序号:11226714阅读:556来源:国知局
位置力控制致动器的制造方法与工艺

本发明总体上涉及离合器,更具体地涉及具有多种与旋转元件接合以选择性地锁定元件使其不再旋转或允许元件在一个或两个方向上自由旋转的模式的离合器。



背景技术:

机动车辆通常包括内燃机,该内燃机含有旋转曲轴,该旋转曲轴被配置成通过驱动轴传递发动机的动力以转动车轮。变速器置于发动机和驱动轴部件之间,以选择性地控制曲轴和驱动轴之间的扭矩和速度比。在手动操作的变速器中,对应的手动操作离合器置于发动机和变速器之间,用于选择性地将曲轴与驱动轴接合或脱离,以便于在可用变速器齿轮比之间的手动换档。

另一方面,如果离合器是自动的,则离合器通常包括内部多个自动致动离合器单元,该单元适于在不同可用齿轮比之间动态地换档,而无需驾驶员介入。多个这种离合器单元(也称为离合器模块)结合在这种变速器内,以便于齿轮比的自动改变。

在汽车的自动变速器中,可获得三到十个前进齿轮比之间的任一个,但不包括倒档。各个齿轮在结构上可由内部齿轮、中间齿轮(诸如由齿轮架支撑的行星齿轮或小齿轮)以及外部环形齿轮构成。特定的变速器离合器可与变速器中特定可选齿轮组相关联,以便于期望的齿轮比变化。

由于自动变速器包括多个齿轮组以适应多个齿轮比,用于在各种可用操作模式之间自动切换离合器模块的致动器的可靠性一直是设计时要考虑的因素。还期望的是,当离合器模块与齿轮接合和脱离时,提供操作模式之间的平稳过渡。这些考虑因素在其它操作环境中也是重要的,在这些环境中,可选择离合器模块可实施成选择性地允许和限制旋转部件(诸如,齿轮、轴、扭矩变换器部件等)的旋转。因此,为了寻找确保致动器可靠性与无缝性能同时成本低廉的方法已作出了许多努力。



技术实现要素:

在本发明的一个方面中,公开了一种用于可选择离合器的致动器装置,其具有多个用于控制由该可选择离合器连接的两个部件之间的相对旋转的模式位置。致动器装置可包括活塞壳体,其具有外表面、纵向延伸通过其中的活塞壳体纵向孔、从外表面向内延伸并邻近第一孔端与活塞壳体纵向孔相交的第一流体通道,以及从外表面向内延伸且邻近第二孔端与活塞壳体纵向孔相交的第二流体通道。致动器装置可进一步包括主活塞,其设置在活塞壳体纵向孔内用于在其中纵向运动。主活塞可具有主活塞主部分和主活塞副部分,该主活塞主部分具有主活塞主部分外直径并且设置在第一流体通道和第二流体通道之间,该主活塞副部分具有小于主活塞主部分外直径的主活塞副部分外直径并且从主活塞主部分朝着第二流体通道纵向延伸。致动器装置还可包括副活塞,其具有副活塞纵向孔,从而使得副活塞设置在主活塞副部分上并在其上可滑动。副活塞可包括副活塞主部分和副活塞副部分,该副活塞主部分具有小于主活塞主部分外直径的副活塞主部分外直径,该副活塞副部分具有小于副活塞主部分外直径的副活塞副部分外直径并且设置在主活塞主部分和副活塞主部分之间。致动器装置可进一步包括止动卡环,其具有环形形状和止动卡环内直径,该内直径小于副活塞主部分外直径且大于副活塞副部分外直径,其中,止动卡环固定在活塞壳体纵向孔内位于主活塞主部分和副活塞主部分之间,且副活塞副部分延伸通过其中。作用在主活塞上朝向第二孔端的第一压力可等于第一流体通道处提供的第一压力乘以第一面积,该第一面积等于主活塞主部分的主活塞横截面面积。当副活塞主部分未由止动卡环接合时作用在主活塞上朝向第一孔端的第二压力可等于第二流体通道处提供的第二压力乘以第二面积,该第二面积等于主活塞副部分横截面面积和副活塞主部分横截面面积总的横截面面积。当副活塞主部分由止动卡环接合时作用在主活塞上朝向第一孔端的第三压力可等于第二流体通道处提供的第二压力乘以第三面积,该第三面积等于主活塞副部分横截面面积。

在本发明的另一方面中,公开了一种可选择离合器。可选择离合器可包括外座圈、可相对于外座圈旋转的内座圈、具有多个用于控制由可选择离合器连接的两个部件之间的相对旋转的锁定模式的选择性锁定机构、可在多个模式位置之间旋转且每个均导致选择性锁定机构接合多个锁定模式中之一的致动器凸轮,以及诸如上一段中所述的致动器装置,其操作性地连接至致动器凸轮以当主活塞在活塞壳体纵向孔内纵向移动时使得选择性锁定机构在多个模式位置之间移动。

在本发明的另一个方面中,公开了一种用于可选择离合器的致动器装置,其具有多个用于控制由该可选择离合器连接的两个部件之间的相对旋转的模式位置。致动器装置可包括活塞壳体,其具有外表面、纵向延伸通过其中的活塞壳体纵向孔、从外表面向内延伸并邻近第一孔端与活塞壳体纵向孔相交的第一流体通道,以及从外表面向内延伸且邻近第二孔端与活塞壳体纵向孔相交的第二流体通道;以及设置在活塞壳体纵向孔内用于在其中纵向运动的主活塞。主活塞可包括主活塞主部分和主活塞副部分,该主活塞主部分具有主活塞主部分外直径并且设置在第一流体通道和第二流体通道之间,该主活塞副部分具有小于主活塞主部分外直径的主活塞副部分外直径并且从主活塞主部分朝着第二流体通道纵向延伸。致动器装置可进一步包括副活塞和止动卡环,该副活塞具有副活塞外直径和副活塞纵向孔,从而使得副活塞在活塞壳体纵向孔内设置在主活塞副部分上且可在其上滑动,该止动卡环固定在活塞壳体纵向孔内位于主活塞主部分和第二孔端之间,并且具有环形形状和止动卡环内直径,其允许副活塞的至少一部分穿过止动卡环。作用在主活塞上朝向第二孔端的第一压力等于第一流体通道处提供的第一压力乘以第一面积,该第一面积等于主活塞主部分的主活塞横截面面积,当副活塞未由止动卡环接合时作用在主活塞上朝向第一孔端的第二压力等于第二流体通道处提供的第二压力乘以第二面积,该第二面积等于主活塞副部分横截面面积与副活塞主部分横截面面积总的横截面面积,且当副活塞由止动卡环接合时作用在主活塞上的第二压力等于第二流体通道处提供的第二压力乘以第三面积,该第三面积等于主活塞副部分横截面面积。

其它方面由本专利的权利要求限定。

附图说明

图1是可在车辆中实施的呈多模式离合器模块形式的可选择离合器的一个可能实施例的一部分的透视图及截面图;

图2是图1的多模式离合器模块的一个可能实施例的一部分的放大侧视图,其中邻近的内座圈板被移除以显示内部部件,且致动器凸轮处于单向锁定单向未锁定位置;

图3是图1的多模式离合器模块的一个可能实施例的放大图,其中致动器凸轮处于双向未锁定位置;

图4是图1的多模式离合器模块的放大图,其中致动器凸轮处于双向锁定位置;

图5是根据本发明的致动器装置的实施例通过图2的线5-5截取的截面图,该致动器在适当位置以将致动器凸轮置于单向锁定单向未锁定位置;

图6是致动器装置的实施例通过图3的线6-6截取的截面图,该致动器在适当位置以将致动器凸轮置于双向未锁定位置;

图7是致动器装置的实施例通过图4的线7-7截取的截面图,该致动器在适当位置以将致动器凸轮置于单向锁定单向未锁定位置;及

图8是受控制的第一压力与图5-7的致动器装置的主活塞位移的关系曲线图。

具体实施方式

根据本发明,可选择离合器(诸如多模式离合器模块)可在车辆的各个位置(未示出)处实施,以提供用于连接和断开可旋转部件以分别阻止或允许两个部件之间的相对旋转的多个模式。参照图1,车辆的多模式离合器10可为由papania于2014年8月7日公开的名为“多模式离合器模块”的国际公开号wo2014/120595a1中所示出并描述的类型,该国际公开在此明确引入作为参考。虽然本文示出并描述了多模式离合器10,但本领域技术人员将理解,根据本发明的致动器装置可与其它类型的可选择离合器一起实施,其提供用于连接和断开可旋转部件以分别阻止或允许两个部件之间的相对旋转的多个模式,且本发明人设想到将致动器装置与这种可选择离合器一起使用。在所示实施例中,多模式离合器10可结合内从动轮毂50和外壳体52,其可在多模式离合器10的某些模式中被锁定以共同旋转,且可在多模式离合器10的其它模式中被解锁以相对于彼此独立旋转,如下文中将更详细地所描述。从动轮毂50可包含周向间隔轮齿54的阵列,其适于将内座圈56固定至从动轮毂50以随其一起旋转。如所公开的,内座圈56由第一和第二间隔板56a和56b组成。夹在该对内座圈板56a和56b之间的外座圈58被定位成允许内座圈56和外座圈58之间的相对旋转,且外座圈58操作性地联接至外壳体52以随其一起旋转。

在多模式离合器10的本设计中,致动器凸轮60置于座圈板56a和56b中之一与外座圈58之间,以围绕从动轮毂50和外壳体52的共用轴线在预定角度内旋转,以控制相对棘爪对62和64的移动,如将在下文进一步描述。棘爪组62和64被截留并因此保持在内座圈板54a和56b之间以允许分别夹持在领结形孔隙66和68内的棘爪62和64的有限角移动,其受到致动器凸轮60的控制。在每一组中,组合式棘爪62和对应孔隙66类似于组合式棘爪64和对应孔隙68但与其相反定向。多模式离合器10的元件包含在外壳体52内。多个间隔开的孔隙70适于容纳铆钉(未示出)用于提供两个内座圈板56a和56b中之一相对于另一个固定且刚性的紧固。

多模式离合器10的操作部件在图2-4中示出,该图还示出了多模式离合器10的各种操作模式,其用于控制附接至从动轮毂50和外壳体52的部件之间的相对旋转。首先参照图2,外座圈58配置成通过为外座圈58的内圆周提供周向间隔槽口72而适应与棘爪62和64的相互作用,该槽口每个均由径向向内突出轮齿74对限定且位于其间。槽口72和轮齿74配置成使得在没有致动器凸轮60的情况下,当从动轮毂50和内座圈56相对于外壳体52和外座圈58在顺时针方向上旋转(如图2所示)以使得连接部件一起旋转时,每个棘爪62的趾端76进入槽口72中的一个且由对应轮齿74接合。类似地,当从动轮毂50和内座圈56相对于外壳体52和外座圈58在逆时针方向上旋转以使得连接部件一起旋转时,每个棘爪64的趾端78进入槽口72中的一个且由对应轮齿74接合。

在其内部周边内,致动器凸轮60结合了策略性定位的周向间隔凹口阵列(此处称为狭槽80),其由突出部(此处称为凸轮齿82)限定并位于其间。狭槽80和凸轮齿82适于与棘爪62和64相互作用,以分别控制它们在孔隙66和68内的移动,槽口72内的设置以及由轮齿74的接合,如下文所述。致动器凸轮60可进一步包括致动器凸片84或其它适当构件或表面,其可由致动器装置100接合,该致动器装置100能够使得致动器凸轮60移动通过其旋转范围至图2-4中所示的位置。致动器装置100可为任何能够移动致动器凸轮60的适当的致动机构,诸如如下所示并所述的液压致动器,其操作性地联接至致动器凸轮60并能够将致动器凸轮60旋转至多个位置。致动器凸片84可包括径向延伸狭槽85,其容纳凸轮致动器杆102,该凸轮致动器杆从致动器装置100的纵向延伸狭槽104延伸。凸轮致动器杆102可传递来自致动器装置100的力,以使得致动器凸轮60在顺时针和逆时针方向上旋转。致动器凸轮60和致动器装置100之间的互连是示例性的,促进致动器装置100的平移运动转换至致动器凸轮60的旋转运动以在多个可用离合器模式之间切换的备选装置和连杆由本领域技术人员设想到并对其显而易见。在所示实施例中,致动器凸片84可设置在狭槽86内穿过外座圈且致动器凸轮60的旋转可由在图2所示位置处接合致动器凸片84的第一限制表面88和在图4所示位置处接合致动器凸片84的第二限制表面90所限制。

棘爪62和64呈非对称形状,且反向相同。相对棘爪62和64中的每一个分别可移动地保持在内座圈板56a和56b的自身领结形棘爪孔隙66和68内。每个单独棘爪62和64的趾端76和78分别经由弹簧92径向向外推动。每个弹簧92具有基座94和一对弹簧臂96和98。弹簧臂96抵靠棘爪62的底部,而弹簧臂98抵靠棘爪64的底部,当未被致动器凸轮60的凸轮齿82阻塞时,其每个均推动相应趾端76和78与外座圈58的轮齿74接合。从图2可以理解,轴向延伸铆钉99被用来将内座圈板56a和56b固定在一起。铆钉99延伸通过板56a和56b每个中的孔隙70以将两个板56a和56b牢固地保持在一起,且因此确保防止相对于板56a和56b的任何相对旋转。在本发明范围内,可采用其它结构紧固件来代替铆钉99,以固定内座圈板56a和56b。

将理解,致动器装置100最终控制致动器凸片84,而该致动器凸片84继而使得致动器凸轮60在多个不同角位置之间移动。因此,棘爪62和64轴向保持在铆接内座圈板56a和56b之间的定位由致动器凸轮60抵抗弹簧92的力来控制。在图2中,致动器凸片84示出为由致动器装置100定位在第一角度向右可选择位置,其表示第一单向锁定单向未锁定或打开模式。在此位置,致动器凸轮60的狭槽80和凸轮齿82定位成使得棘爪62的趾端76被凸轮齿82阻塞使其无法与槽口72接合,且因此无法与外座圈58内部上的轮齿74接合。由此,使得内座圈56能够相对于外座圈58空转,且因此当内座圈56和从动轮毂50相对于外座圈58和外壳体52顺时针旋转时提供超越状态。然而,相反地,由于弹簧臂98的偏置力,致动器凸轮60的位置允许棘爪64的趾端78进入致动器凸轮60的狭槽80,由此直接接合外座圈58的轮齿74以无论何时内座圈56和从动轮毂50进行驱动或逆时针旋转移动时将内座圈56和外座圈58锁定在一起,从而使得从动轮毂50和外壳体52一起旋转。

图3示出致动器凸片84被致动器装置100置于第二中间可选择位置,其表示多模式离合器10的双向未锁定或打开模式。在此位置,致动器凸轮60的狭槽80和凸轮齿82定位成防止两个棘爪62和64的趾端76和78进入致动器凸轮60的狭槽80,并保持与外座圈58的轮齿74脱离。随着棘爪62和64被阻止与轮齿74接合,使得内座圈56和从动轮毂50能够在顺时针或逆时针方向的相对旋转期间相对于外座圈58和外壳体52空转。

在图4中,致动器凸片84示出为处于第三角度向左可选择位置,其表示多模式离合器10的双向锁定模式。在此配置中,致动器凸轮60定位成使得两个棘爪62和64的趾端76和78分别在弹簧臂96和98的偏置力下进入致动器凸轮60的狭槽80,且如下所述由外座圈58的轮齿74接合,以将内座圈56和从动轮毂50锁定至外座圈58和外壳体52,以随其一起旋转,而不考虑内座圈56和从动轮毂50的旋转方向。

虽然本文示出并描述了多模式离合器10的一个具体实施例,本领域技术人员将理解,多模式离合器和其它可选择离合器的备选配置是可能的,其提供操作模式或位置作为备选或作为双向未锁定和双向锁定模式(图3和图4)以及单向锁定单向未锁定模式(图2)的附加。例如,一种附加的单向锁定单向未锁定模式,当内座圈56和从动轮毂50相对于外座圈58和外壳体52逆时针旋转时,其可提供超越状态,且无论何时内座圈56和从动轮毂50进行顺时针旋转运动时便将内座圈56和外座圈58锁定在一起,使得从动轮毂50和外壳体52一起旋转。此外,用于可选择离合器提供本文所述的一些或全部模式的备选结构也可以类似方式实施在车辆中,诸如由kimes于2011年12月20日公开的名为“可控超越联接组件”美国专利号8,079,453中所示及所述的结构。此种备选可选择离合器在车辆中的实施以及利用根据本发明的离合器装置使用此种离合器来控制模式切换在本领域技术人员的能力范围之内且由发明人设想到。

图5示出致动器装置100的一个实施例,其示出为通过图2的线5-5截取的截面图。致动器装置100可包括活塞壳体110,该活塞壳体110具有纵向孔112,其从开口端114向内延伸进入活塞壳体110中至与开口端114相对设置的闭合端116。随着纵向孔112向内延伸,其内直径可出现若干个变化以容纳致动器装置100的各个内部部件。纵向孔112可包括邻近开口端114的帽孔部分118,其过渡至主孔部分120,该主孔部分120在第一孔肩部122处具有较小内直径,且主孔部分120可过渡至副孔部分124,该副孔部分124在第二孔肩部126处具有较小内直径。副孔部分124可过渡至弹簧保持部分128,该弹簧保持部分128在第三孔肩部130具有较小直径且具有孔埋头表面132,且弹簧保持部分128可在孔端壁134处终止。纵向孔112可进一步在帽孔部分118中限定帽卡环环形凹槽136,其比帽孔部分118具有更大的内直径,且在副孔部分124中限定止动卡环环形凹槽138,其比副孔部分124具有更大的内直径。环形凹槽136和138的功能在下文中进行了进一步的解释。

在活塞壳体110中可限定额外的通道。纵向狭槽104可从活塞壳体110的外表面140向内延伸,且邻近第二孔肩部126和副孔部分124在主孔部分120处与纵向孔112相交。第一流体通道142可从外表面140向内延伸且邻近第一孔肩部122与主孔部分120相交。第二流体通道144可从外表面140向内延伸且与弹簧保持部分128相交。第一流体通道142和第二流体通道144可配置成从车辆的流体源(未示出)连接至导管(未示出),用于分别向主孔部分120和弹簧保持部分128提供液压流体。如下文进一步讨论,流体通道142和144中的一个或两个可连接至加压流体源,其提供具有变化压力的液压流体,以控制致动器装置100且对应多模式离合器10的操作。

致动器装置100可包括主活塞150,其设置在纵向孔112内且在纵向孔112内在纵向方向上前后滑动。主活塞150可包括主活塞主部分152,其设置在主孔部分120内。主活塞主部分152可具有外直径,其小于主孔部分120的内直径,从而使得主活塞主部分152可在其中滑动而它们之间不会渗漏出液压流体。如果必要的话,可在主孔部分120和主活塞主部分152之间的交界面处设置适当的密封件(未示出)以进一步防止液压流体的渗漏。主活塞主部分152可具有致动器杆孔154,其径向向内延伸至主活塞主部分152中,且与纵向狭槽104对齐,以接收并保持凸轮致动器杆102的端部。主活塞150可从主活塞主部分152过渡至主活塞副部分156,在第一主活塞肩部158处具有较小外直径,然后过渡至主活塞弹簧部分160,在第二主活塞肩部处162仍具有较小外直径。

主活塞副部分156的外直径可小于副孔部分124的内直径,从而使得副活塞可设置在其间。副活塞170可具有穿过其中的副活塞纵向孔172,其具有大于主活塞副部分156外直径的内直径,从而使得主活塞150和副活塞170可相对于彼此纵向滑动,而它们之间不会渗漏出液压流体。如果必要的话,可在主活塞副部分156和副活塞纵向孔172之间的交界面处设置适当的密封件(未示出)以进一步防止液压流体的渗漏。副活塞170可包括副活塞主部分174,其具有小于副孔部分124内直径的外直径,从而使得副活塞主部分174可在其中滑动而它们之间不会渗漏出液压流体。如果必要的话,可在副孔部分124和副活塞主部分174之间的交界面处设置适当的密封件(未示出)以进一步防止液压流体的渗漏。副活塞170可从副活塞主部分174过渡至副活塞副部分176,在副活塞肩部178处具有较小外直径。副活塞副部分176可设置在副活塞主部分174和主活塞主部分152之间,以发挥如下文将更加全面描述的功能。

主活塞弹簧部分160的外直径可小于弹簧保持部分128的内直径,从而使得活塞弹簧180可设置在其间。活塞弹簧180可在孔端壁134和第二主活塞肩部162之间压缩,以提供朝向纵向孔112的开口端114偏置主活塞150的力。主活塞150可由帽182保持在纵向孔112内,该帽182插入通过纵向孔112的开口端114且由第一孔肩部122接合。帽182可通过帽卡环184保持在适当位置。帽卡环184可为环形且可具有大于帽孔部分118内直径的外直径,且可压入帽卡环环形凹槽136中以将帽182锁定在适当位置。致动器装置100可进一步包括止动卡环186,其可为环形且可具有大于副孔部分124内直径的外直径,从而使得止动卡环186可压入止动卡环环形凹槽138中。止动卡环186可具有内表面,其内直径大于副活塞副部分176的外直径,从而使得止动卡环186可设置在副活塞副部分176上方,而不会接合副活塞副部分176且限制主活塞150和副活塞170的纵向移动。

在所示实施例中,主活塞150、凸轮致动器杆102且对应致动器凸轮60的位置将由第一流体通道142处的第一压力p1、第二流体通道144处的第二压力p2,以及活塞弹簧180的压缩量决定。第一压力p1作用在主活塞主部分152上,以施加向右的第一压力f1(如图5所示),且其大小等于p1×a1,其中a1为主活塞主部分152的横截面面积。第二压力p2作用在主活塞副部分156、主活塞弹簧部分160以及副活塞主部分174上,以在主活塞150上施加向左的第二压力f2。第二压力f2的大小等于p2×a2,其中a2为主活塞副部分156和副活塞主部分174总的横截面面积。最后,活塞弹簧180在主活塞150上施加向左的弹簧力fs,其大小等于kx,其中k为活塞弹簧180的弹簧常数且x为活塞弹簧180的压缩量。设想到,在致动器装置100的整个操作范围内,弹簧常数k将具有恒定的值。

在本示例中,第二压力p2的值近似恒定,且等于车辆的系统压力,该系统压力对于控制系统是已知的,其导致致动器装置100位置以及多模式离合器10模式的改变。第一压力p1为控制压力,其可通过控制加压液压流体源(未示出)的输出压力而改变,其中该加压液压流体源与第一流体通道142流体连通。结果,第一压力p1被控制且改变,以移动主活塞150和凸轮致动器杆102。

如图5中所示,主活塞150移动至右侧,第一主活塞肩部158由第二孔肩部126接合。在此位置,凸轮致动器杆102已将致动器凸轮60移动至图2所示的第一模式位置。此位置的力方程式可表示成f1>f2+fs,或p1*a1>p2*a2+kx。保持第一压力p1恒定或增大第一压力p1将使得主活塞150保持在右限制位置处,且使得多模式离合器10保持在第一模式。

当车辆控制器(未示出)检测到多模式离合器10应移动至诸如图3所示的第二模式时,控制器可使得加压液压流体源减小第一压力p1。当力方程式改变至f1<f2+fs或p1*a1<p2*a2+kx时,第二压力f2和弹簧力fs可超过第一压力f1且使得主活塞150开始朝着图6所示的第二模式位置向左移动。在图6的位置处,副活塞肩部178已移动至与止动卡环186接合,且无法继续向左移动。结果,施加到副活塞170的力由止动卡环186承受,且不再转移到主活塞150。仅由第二压力p2施加到主活塞副部分156和主活塞弹簧部分160的压力作用在主活塞150上。在此点处,第二压力f2的大小变为p2×a3,其中a3为主活塞副部分156的横截面面积。面积a3小于面积a2且导致第二压力f2的瞬时下降,从而使得力方程式转变成f1>f2+fs或p1*a1>p2*a3+kx。

由于过渡至较小横截面面积a3,主活塞150将保持在图6的第二模式位置,直到第一压力p1减少至某个值,其中力方程式变为f1<f2+fs或p1*a1<p2*a3+kx。从面积a2至面积a3的变化大小将决定第一压力p1的必要减小,其对于改变方程式且使得主活塞150再次朝着图7中所示的第三模式位置向左移动是必要的,其中主活塞150接合帽182,以限定硬止动件,在该处主活塞150和凸轮致动器杆102使得致动器凸轮60移动至图4中所示的第三模式位置。当控制器确定致动器装置100应该从第三模式位置向右移动至第一或第二模式位置中的任一个时,控制器可使得加压液压流体源增大第一压力p1,从而使得第一压力f1超过第二压力f2与弹簧力fs之和。

工业实用性

根据本发明的致动器装置100可免除对位置传感器的需要,该位置传感器将反馈提供至致动器凸轮60、凸轮致动器杆102或主活塞150位置的可选择离合器控制策略,同时仍然允许对致动器装置100的精确位置控制。图8提供了第一压力p1与主活塞150位移的关系曲线图190。曲线图190上的第一点192表示第一平衡点,其中主活塞150设置在图5的第一模式位置中。在第一点192处,力方程式为p1*a1=p2*a2+kx,使得第一压力p1的任何减小将会导致主活塞150向左移动,且第一压力p1的任何增加将会增加第一主活塞肩部158抵靠第二孔肩部126的力,但不会导致向右进一步的位移。

曲线图190上的第二点194表示第二平衡点,其中主活塞150从第一模式位置到达图6的第二模式位置。利用面积a2的力方程式同样也为p1*a1=p2*a2+kx,使得第一压力p1的任何增加将会导致主活塞150向右移动,且第一压力p1的任何减小将会减小抵靠主活塞150的第一压力f1,但仍不会导致向左进一步的位移,因为利用面积a3的力方程式也为p1*a1>p2*a3+kx。当第一压力p1下降直到达到第三点196,主活塞150将保持在原位,该第三点196表示第三平衡点,其中p1*a1=p2*a3+kx。在低于第三点196的压力下,主活塞150将再次向左移动,直到在第四点198处到达图7的第三模式位置。

致动器装置100的此布置有助于对主活塞150位置的精确控制,而无需对第一压力p1的精确控制。如图8曲线图190所示,由止动卡环186提供的正向止动以及面积a2和面积a3之间的对应过渡允许第一压力p1具有第二点194和第三点196之间的死区范围内的任何值,且将主活塞保持在第二模式位置。通过调节面积a2和a3,死区范围的大小必要时可进行改变,以产生围绕第二模式位置的致动器装置100的期望响应以及控制来自加压液压流体源的第一压力p1所需的精确度。

本领域技术人员将理解,致动器装置100的配置以及本文所述的控制策略是示例性的,对本设计的修改可以设想到。例如,在备选实施例中,第一压力p1可保持恒定,且第二压力p2可被控制以使得主活塞150向右移动(减小第二压力p2)和向左移动(增加第二压力p2)。在进一步的备选实施例中,压力p1和p2两者可被控制成使得压差改变从而移动主活塞150。同样,虽然本文示出并描述了三个离合器模式,本领域技术人员将理解,致动器装置100可配置有额外的正向止动件,在此处压力作用在其上的面积大小之间出现过渡,以产生额外死区范围,其中主活塞150在多模式离合器10的模式位置处停止。这种变型被本发明人设想用于根据本发明的致动器装置中。

本设计在活塞弹簧180的位置及存在方面可进行改变。活塞弹簧180可移动至致动器装置100内或其周围其它位置,同时仍对曲线图190以及主活塞150的响应和控制产生影响。例如,活塞弹簧180可移动至主活塞150的相对侧且定位于主活塞150和帽182之间。在此位置,活塞弹簧180朝着图5的单向锁定单向未锁定位置偏置主活塞150。在这些实施例中,在上述方程式中,弹簧力fs由第二压力f2减去。随着弹簧力fs帮助第一压力f1向右移动主活塞150,曲线图190的曲线将向下移动,且需产生较低第一压力p1以使得主活塞150在锁定位置之间移动。还设想到,活塞弹簧150可安装在主活塞150的两侧上,从而使得主活塞150被偏置至中间锁定位置,诸如图6所示的位置。在这种实施例中,表示弹簧力fs的系数将出现在力平衡方程式的两侧,且在致动器装置100的控制策略中第一压力f1将作相应调整。

在其它实施例中,活塞弹簧180可位于活塞壳体110外部,且仍操作性地连接至凸轮致动器杆102,以将弹簧力fs提供至主活塞150。例如,活塞弹簧180可联接在车辆的固定部分(诸如车辆框架)与凸轮致动器杆102之间。备选地,活塞弹簧180可连接在固定结构和凸轮致动器60之间,该凸轮致动器60通过由凸轮致动器杆102提供的中间连接将活塞弹簧180的弹簧力fs传递至主活塞150。活塞弹簧180的这种外部布置可用来在任一方向上施加弹簧力fs以抵抗或帮助第一压力f1来使得主活塞150在锁定位置之间移动,或在两个方向上施加弹簧力fs以朝着中间锁定位置偏置主活塞150。

在进一步的备选实施例中,活塞弹簧180可省去从而使得没有弹簧力fs作用在主活塞150上。在这种实施例中,受控的第一压力p1将作相应调整以反映上述力平衡方程式中弹簧力fs的缺失。随着弹簧力fs被省去,曲线图190的曲线将向下移动一定量,该量少于上述情况,其中弹簧力fs转移以帮助第一压力f1,但活塞弹簧180的移除将进一步降低使得主活塞150在锁定位置之间移动所需的第一压力p1。

虽然前文阐明众多不同实施例的详细描述,但是应当理解,该描述的法律保护范围由本专利结尾所阐述的权利要求书的言辞来限定。该详细描述应当被解释为仅仅是示例性的,且没有描述每个可能的实施例,因为描述每个可能的实施例如非不可能即不实际。可以使用现代技术或者在本专利的申请日之后开发出的技术实施大量备选实施例,但这仍属于限定保护范围的权利要求书的范围。

还应当理解,除非本文明确限定某个术语,否则不旨在清楚地或隐含地限制本术语的意义超出其正常或普通意义,且这种用语不应解释为限于根据本专利的任何段落中的任何陈述的范围内(除了权利要求的语言以外)。本专利结尾的权利要求书中叙述的任一术语以符合单一意义的方式在本文进行引用,这是为了清晰起见以便不对读者引起混乱,但并不旨在隐含地或者相反地来将这种权利要求术语限制为该单一的意义。

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