可选择单向离合器的选择机构的操作方法

专利名称：可选择单向离合器的选择机构的操作方法
技术领域：
本发明涉及可选择单向离合器的离合器接合。
背景技术：
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。可选择单向离合器(SOWC)能够沿一个或两个旋转方向(S卩，沿前向和反向)在驱动构件与从动构件之间产生机械连接。此外，取决于设计，SOWC能够沿一个或两个旋转方向超越运行(即空转)。SOWC包括外部可控的选择机构，其在移至第二以及甚至可能第三位置时对器件的操作模式进行控制。SOWC降低了变速器的部件复杂性，降低了变速器的重量和成本，并且降低了总体旋转损失。SOffC的驱动构件向从动构件传送扭矩的能力取决于SOWC的接合扭矩传送元件 (典型地为滚子、楔块、摇杆或支柱等)是否能够自由地接合相邻构件中的一个或多个凸轮、 切口、凹进部或类似的特征。类似地，驱动构件相对于从动构件沿一个或两个方向超越运行的能力同样取决于接合元件是否免受与相邻构件的相互作用。可旋转的挡圈或选择板通过允许或限制驱动构件与从动构件之间的扭矩传送元件的接合从而可用于实现该任务。本领域已知其他类似的离合器设计，并且所述其他类似的离合器设计能够用作包括同步器和爪形离合器的单向离合器件。

发明内容
用于控制自动变速器中的可选择单向离合器(SOWC)的装置，包括环形控制壳， 其与SOWC大致同心定位；和致动机构，其被包括在环形控制壳内，并且有效地将与SOWC接合的选择板从默认位置致动至致动位置。选择板被定位在环形控制壳与SOWC之间。液压流体输送系统与致动机构液压连通，以控制致动机构的致动。本发明还包括以下方案
方案1.用于控制自动变速器中的可选择单向离合器SOWC的装置，包括 环形控制壳，其与所述SOWC大致同心地定位；
致动机构，其被包括在所述环形控制壳内，并且有效地将与所述SOWC接合的选择板从默认位置致动至致动位置；
所述选择板，其被定位在所述环形控制壳与所述SOWC之间；以及液压流体输送系统，其与所述致动机构液压连通，以控制所述致动机构的致动。方案2.根据方案1所述的装置，其中，所述控制壳包括返回机构，所述返回机构远离所述致动机构定位，并且有效地使所述选择板从所述致动位置返回至所述默认位置。方案3.根据方案2所述的装置，其中，所述返回机构通过所述选择板的返回构件来接合所述选择板。方案4.根据方案1所述的装置，其中，与所述致动机构液压连通的所述液压流体输送系统包括流体供给管，所述流体供给管使所述致动机构与所述液压流体输送系统直接互连。方案5.根据方案1所述的装置，其中，与所述致动机构液压连通的所述液压流体输送系统包括流体供给管，所述流体供给管使所述致动机构与通过变速器壳来输送液压流体的所述液压流体输送系统互连。方案6.根据方案1所述的装置，其中，所述致动机构通过所述选择板的致动构件来接合所述选择板。方案7.根据方案1所述的装置，其中，所述选择板包括用于从所述SOWC接纳致动杆的启用切口，以便在所述默认位置与所述致动位置之间操作所述S0WC。方案8.用于对具有液压流体输送系统和变速器壳的自动变速器中的可选择单向离合器SOWC进行控制的方法，包括
控制所述液压流体输送系统，以向容纳在环形控制壳内的致动机构提供液压流体，从而将与所述SOWC接合的选择板安置于默认位置和致动位置的一个位置中。方案9.根据方案8所述的方法，其中，控制所述液压流体输送系统以向所述致动机构提供液压流体包括对所述致动机构选择性地加压。方案10.根据方案9所述的方法，其中，对所述致动机构选择性地加压，使对所述选择板起作用的致动活塞伸出。方案11.根据方案8所述的方法，还包括用返回机构使所述选择板从所述致动位置返回至所述默认位置。方案12.根据方案8所述的方法，其中，将所述选择板安置在所述默认位置中，从而实现所述SOWC的下述操作沿第一旋转方向锁定，并且沿与所述第一旋转方向相反的第
二旋转方向空转。方案13.根据方案8所述的方法，其中，将所述选择板安置在所述致动位置中，从而实现所述SOWC的下述操作沿第一旋转方向锁定，并且沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向也锁定。方案14.根据方案8所述的方法，还包括以自动模式操作所述S0WC，包括 监测车辆速度；以及
其中，控制所述液压流体输送系统，包括
当所述车辆速度低于所述阈值速度时，操作所述选择板处在所述致动位置中；以及当所述车辆速度高于所述阈值速度时，操作所述选择板处在所述默认位置中。方案15.根据方案8所述的方法，还包括以自动模式操作所述S0WC，包括 监测车辆档位选择；以及
其中，控制所述液压流体输送系统，包括当所述车辆档位选择包括倒档模式时，操作所述选择板处在所述致动位置中。方案16.根据方案8所述的方法，还包括以手动模式操作所述S0WC，包括 监测操作者可选择输入的启用；以及
其中，控制所述液压流体输送系统，包括基于所述操作者可选择输入的启用，操作所述选择板处在所述致动位置中。


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作为示例，现在将参考附图来描述一个或多个实施例，附图中 图1图示了根据本发明的示例性动力系的示意图2是根据本发明的SOWC的分解图，其包括控制壳、选择板和用于对SOWC的操作进行控制的致动机构；
图3是根据本发明的控制壳、选择板、致动机构、卡环和返回机构的分解图； 图4-1和4-2分别是根据本发明的SOWC的局部剖视图，其分别描绘了在默认和致动位置中的SOWC的操作期间的一组前向锁定构件和后向锁定构件；以及
图5是根据本发明的SOWC的替代性实施例的分解图，其中阀体直接连接至致动机构， 用于向致动机构提供液压流体。
具体实施例方式现在参考附图，附图中显示的内容仅用于图示某些示例性实施例，而不是为了限制所述示例性实施例，图1图示了包括发动机12、行星变速器14和差速器16的示例性动力系10。行星变速器14包括与发动机12持续连接的输入轴17、行星齿轮装置18、以及与差速器16持续连接的输出轴19。变矩器可位于发动机12与输入轴17之间。如果不存在变矩器，则隔离器可位于发动机12与输入轴17之间。行星齿轮装置18包括三个行星齿轮组第一行星齿轮组20、第二行星齿轮组30和第三行星齿轮组40。第一行星齿轮组20包括太阳齿轮构件22、齿圈构件M和行星架总成构件26。行星架总成构件26包括多个小齿轮27，所述多个小齿轮27可旋转地安装在托架构件四上并且经由花键(splines)与太阳齿轮构件22和齿圈构件M接合。第二行星齿轮组30包括太阳齿轮构件32、齿圈构件34和行星架总成构件36。行星架总成构件36包括多个小齿轮37，所述多个小齿轮37可旋转地安装在托架构件39上并且经由花键与太阳齿轮构件32和齿圈构件34接合。第三行星齿轮组40包括太阳齿轮构件42、齿圈构件44和行星架总成构件46。行星架总成构件46包括可旋转地安装在托架构件49上的多个小齿轮47、48。小齿轮47经由花键与太阳齿轮构件42接合，而小齿轮48经由花键与齿圈构件44接合。齿圈构件34与齿圈构件44是一体的。第三行星齿轮组40为复合行星齿轮组。行星齿轮装置还包括五个可选择的扭矩传送机构50、52、M、56和58。扭矩传送机构50、54、56是通常称为离合器的旋转式扭矩传送机构。离合器5054和56通常为多片离合器器件，例如以摩擦激励配置的形式。扭矩传送机构52是通常称为制动器或反作用离合器的固定式扭矩传送机构。扭矩传送机构58是可选择单向离合器(SOWC)。SOffC 58可以是可控机械二极管离合器(mechanical diode clutch)、可选择滚子离合器、或可选择楔块离合器的设计。本发明设想了其他可选择(可逆)单向离合器可以像本文中通过本发明所限定的那样来使用。输入轴17与齿圈构件M持续地连接，而输出轴19与齿圈构件44持续地连接。行星架总成构件26可通过离合器50选择性地与太阳齿轮构件42连接。太阳齿轮构件32可通过制动器52选择性地与变速器壳60连接。行星架总成构件沈可通过离合器M选择性地与太阳齿轮构件32连接。齿圈构件M可通过离合器56选择性地与行星架总成构件46连接。行星架总成构件36可通过SOWC 58选择性地与变速器壳60连接。变速器14包括用于将流体引至变速器14的合适区域的一系列流体回路，诸如变速器壳60内的通道和在变速器壳60外的管道。流体回路供应液压，以选择性地操作扭矩传送机构50、5254、56和58，即流体能够独立地启用和停用扭矩传送机构50、5254、56和 58中的每个扭矩传送机构。通常称为阀体的液压流体输送系统8信号地连接至控制模块 5，以选择性地打开和关闭许多阀，从而提供进入期望流体回路中的可选择流体流，以启用和停用单独的扭矩传送机构50、52、M、56和58，以便产生所命令的结果，例如合适的扭矩放大或减小。变速器控制模块5被信号地连接以操作阀体8，以及因此操作扭矩传送机构50、 52、54、56和58。控制模块5接收操作者扭矩请求7和车辆操作参数9，例如当前的发动机扭矩输出、车轮转速传感器输出和档位选择，以便选择合适的扭矩传送机构50、5254、56 和58，从而为车辆实现所选择的传动比。所选择的传动比可选自一系列查找表，或者可基于操作者扭矩请求7和当前的车辆操作参数9来计算。控制模块5选择合适的滑移量，以便当命令了换档时在换档期间提供平滑的操作。控制模块、模块、控制器、控制单元、处理器和类似的术语表示以下各项中任何合适的一项或者各项中一项或多项的各种组合，所述各项为专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的中央处理单元(优选为微处理器)和相关联的内存 (memory)和存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬盘等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供所描述功能的其它合适部件。控制模块5具有一组控制算法，包括存储在内存中并且被执行以提供期望功能的驻留软件程序指令和校准。算法优选在预设的循环期间执行。算法例如由中央处理器执行，可操作以监测来自传感器件和其他联网控制模块的输入，以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。在进行的发动机和车辆操作期间，可以以有规律的间隔来执行所述循环，例如每隔3. 125,6. 25、 12. 5、25和100毫秒来执行所述循环。替代性地，算法可响应于事件的发生而执行。图2图示了相对于组装在变速器壳60内的部件的SOWC 58，其包括控制壳105、选择板115、致动机构78。控制壳105为大体上圆环形的器件，其具有外部机构部分62和相对的内部部分64。当被组装时，内部部分64接纳SOWC 58的一部分，并且SOWC的内表面66 可用作齿圈。本领域的普通技术人员将意识到的是，SOWC 58和控制壳105是圆筒形的，并且成形为在变速器壳60的相同空间约束内替换示例性的现有液压致动摩擦离合器设计。 通过将SOWC 58装配到如在此所公开的圆柱离合器所用的先前存在的设计中，能够有利地实现在变速器壳60内利用SOWC 58。如将参考图3详细说明地，外部机构部分62容纳致动机构78和返回机构。致动机构78通过致动构件86接合和致动选择板115。流体供给管82将变速器壳60流体连接至控制壳105，用于向致动机构78提供加压流体。控制壳105包括致动凹进部85，用于提供致动构件86能在其中移动的区域。选择板115位于控制壳105与SOWC 58之间。选择板115包括致动构件86和启用切口 102。启用切口 102具有从SOWC 58接纳致动杆112的尺寸。控制壳105包括用于接纳致动杆112的SOWC凹进部104。卡环74将SOWC 58保持在变速器壳60中。图3图示了控制壳105、选择板115、致动机构78、卡环76和返回机构88。致动机构78包括活塞壳80、流体供给管82和致动活塞84。流体供给管82将变速器壳60流体连接至控制壳105，用于通过液压回路从阀体8向活塞壳80选择性地提供加压流体。显然的是，流体供给管82与变速器壳和控制壳105可以是单体的。活塞壳80包括与致动凹进部 85共用的壁，其中致动活塞84可从该壁伸出。当供应合适大小的流体压力时，致动活塞84 可从活塞壳80内的缩回默认位置伸出至伸展致动位置，所述伸展致动位置伸出到致动凹进部85中。选择板115位于控制壳105与SOWC 58之间，并且能够相对于控制壳105旋转运动，从而使SOWC 58从默认位置旋转至致动位置。致动构件86被致动活塞84接合，并安置在致动凹进部85中。致动凹进部85可用作位于活塞壳80的相对壁处的止动部。SOffC 58在组装时延伸到控制壳105的内部部分64中。对本领域的普通技术人员而言显然的是，SOWC 58代替传统的摩擦离合器而位于变速器壳60内。当组装在其中时，卡环76将选择板115固定至控制壳105，并且允许选择板115相对于控制壳105和SOWC 58的旋转。返回机构88远离致动机构78定位，并且包括返回活塞壳90，用于容纳返回活塞92和偏压构件94，例如螺旋弹簧、片簧、或能够使返回活塞92 从返回活塞壳90内的缩回位置伸出的其他偏压构件。控制壳105包括与返回机构88具有共用壁的返回凹进部95。返回活塞92对作为选择板115的一部分的返回构件96起作用， 用于当从活塞壳80降低液压时使选择板115返回至默认位置。返回凹进部95可用作位于返回活塞壳90的相对壁处的止动部。如图2所描绘地，SOffC 58包括致动杆112。图3的选择板115包括构造成接纳致动杆112的启用切口 102。图3另外还描绘了定位于控制壳105上同样用于接纳致动杆112 的SOWC凹进部104。启用切口 102与致动杆112具有大致相同的宽度，以将选择板115的运动传送至致动杆112。如将关于图4-1和图4-2所讨论地，致动杆112通过构件选择环的旋转来控制SOWC 58在默认位置和致动位置的一个位置中的接合。默认位置是前向驱动位置，即SOWC 58被锁定以提供来自发动机10的加速扭矩，并且在例如滑行和减速期间允许沿相反方向的滑移。致动位置则是沿加速和减速两个方向都通过SOWC 58传送动力传动系统的旋转的锁定位置。图4-1和图4-2分别描绘了在示例性SOWC 58处于默认位置106和致动位置108 中的操作期间的一组前向锁定构件130和后向锁定构件135。描绘了一种方法，所述方法利用致动机构78和返回机构88来控制构件选择环IM在示例性双模式SOWC 58中的位置， 其中致动机构78和返回机构88在示例性前轮驱动变速器中为控制壳105的一体部分。围绕构件选择环巧4接合的SOWC 58的直径，相应有多组前向和后向锁定构件130、135。对本领域的普通技术人员而言显然的是，前向和后向锁定构件130、135的组数取决于特定应用的扭矩需求可相应地变化。构件选择环IM是可滑动地定位在SOWC 58的外壳体116与内壳体118之间的大体上环形的器件。构件选择环巧4与致动杆112是一体的，使得构件选择环巧4在致动杆 112移动时可动。外壳体116和内壳体118分别能够彼此独立地旋转。内壳体118包括多个凹进部110，所述凹进部110能够容纳前向锁定构件130和后向锁定构件135，前向锁定构件130和后向锁定构件135均具有相应的偏压构件140。偏压构件140可以是扭簧、螺旋弹簧、恒力弹簧、或能够对前向和后向锁定构件130、135的一侧提供升举的其他弹簧。外壳体106包括多个相对的凹进部150，所述凹进部150能够接纳前向锁定构件130的一侧和后向锁定构件135的一侧。更具体地说，图4-1描绘了处于默认位置106中的构件选择环154。根据示例性实施例，当致动机构78具有低的压力时，致动默认位置106。通过在返回构件96处提供力以克服致动机构78中低的压力，返回机构88经由返回活塞92使选择板115旋转。选择板 115沿箭头122的方向旋转，从而使致动杆112旋转。致动杆112使构件选择环IM移动， 以使后向锁定构件135与构件选择器致动器120接合。构件选择器致动器120克服偏压构件140的力，从而使后向锁定构件135脱离相对凹进部150并安卧到其相关的凹进部110 中。构件选择器致动器120保持在后向锁定构件135上，以将后向锁定构件135保持在凹进部110内，从而产生部分接合的SOWC 58。外壳体116使前向锁定构件130接合在相对的凹进部150中，以便当内壳体沿前向锁定构件130的方向(即沿与箭头122相反的方向)旋转时，在外壳体116与内壳体118 之间传递旋转运动。内壳体118沿前向锁定构件130的方向的旋转使得旋转运动通过前向锁定构件130传递至外部壳体116。由于后向锁定构件135被压入凹进部110中，所以允许内壳体118相对于外壳体 116沿后向锁定构件135的方向(即沿箭头122的方向)空转。当外壳体116与内壳体118 的相对运动产生足够克服偏压构件140的力时，前向锁定构件130被外部壳体116压入其相关的凹进部中。因此，内壳体118在不接合外壳体118的情况下沿箭头122的方向自由旋转，从而在减速事件期间在处于前向驱动档位中时产生空档变速器状态。图4-2描绘了处于致动位置108中的构件选择环154。根据示例性实施例，当致动机构78被提供加压液压流体时，发生致动位置108。致动活塞84接合致动构件86。致动活塞84被提供以足够的力以便克服返回机构88内的偏压构件94的阻力，从而使构件选择环巧4沿箭头124的方向旋转。构件选择器致动器120旋转至前向锁定构件130与后向锁定构件135之间的中间位置。在达到中间位置时，后向锁定构件135可枢转，并且偏压构件 140将后向锁定构件135偏压到相关联的相对凹进部150中。在前向锁定构件130和后向锁定构件135都接合在相应的相对凹进部150中的情况下，外壳体116和内壳体118相对于彼此锁定，即SOWC 58完全接合。因此，当致动位置 108被启用时，内部壳体118沿箭头124的方向和与箭头124相反的方向都提供了对旋转力的直接传递，从而使得在前进档位、倒档档位中、以及在本领域众所周知的采用了发动机制动形式的减速期间的能够进行扭矩传递。在示例性操作中，使用了自动控制模式，并且SOWC 58处于致动位置中，只要速度和档位设定允许，那么SOWC 58就可保持完全接合。示例性SOWC 58可通过例如在停车档、 倒档、空档和第一档操作中的操作持续地保持完全接合。例如，当变速器14从停车档换档至倒档或空档时，SOWC 58分别通过前向和后向锁定构件130、135来保持完全接合，以准备用于倒档档位中的操作。如果变速器14保持在倒档档位中，则SOWC 58保持完全接合。当驾驶员将变速器换档到行驶档位中时，SOWC 58可保持完全接合，直到车辆加速到超过阈值速度的速度为止。阈值速度例如可以是预定的阈值速度，可从查找表加以确定， 以及可基于车辆的操作状况来进行计算。一旦SOWC 58超过阈值速度，就选择默认位置，并且SOWC 58变成部分接合。只要车辆保持高于阈值低速范围，那么SOWC 58就保持在默认位置中，以用作正常的单向离合器。另外，可通过接合某些操作模式，操作者可以选择手动模式，例如选择比赛/运动模式或低速档，那么SOWC 58可以不管车辆速度从而在遍及整个操作范围都保持在致动位置中，以便在每个前进档位中的减速期间都允许发动机制动。因此，通过监测在默认位置106与致动位置108之间被致动的SOWC 58的操作模式，发生自动变速器中对SOWC 58的操作。阀体向容纳在控制壳内的致动机构提供液压流体，以致动选择板。选择板通过致动构件与SOWC 58接合，以选择SOWC 58在默认位置与致动位置之间的操作。图5是替代性实施例，其中阀体200直接连接至致动机构78，用于向致动机构78 提供液压流体。操作类似于上述操作，然而不需要将流体引至致动机构78的流体通道和管。流体供给管210通过变速器壳从而在致动机构78与阀体200之间具有直接连接。流体供给管200可以是单独的管，例如类似于图2的流体供给管82，或者可以与致动机构78 或阀体200是单体的。对本领域的普通技术人员而言显然的是，在某些实施例中，以上的说明能够在无需对传统变速器壳60进行任何明显修改的情况下在其中允许SOWC 58的操作。本发明已描述了某些优选实施例以及对其的修改。本领域的技术人员在阅读和理解说明书时可想到另外的变型和修改。因此，本发明不应局限于作为用来实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明应包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
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权利要求
1.用于控制自动变速器中的可选择单向离合器SOWC的装置，包括环形控制壳，其与所述SOWC大致同心地定位；致动机构，其被包括在所述环形控制壳内，并且有效地将与所述SOWC接合的选择板从默认位置致动至致动位置；所述选择板，其被定位在所述环形控制壳与所述SOWC之间；以及液压流体输送系统，其与所述致动机构液压连通，以控制所述致动机构的致动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制壳包括返回机构，所述返回机构远离所述致动机构定位，并且有效地使所述选择板从所述致动位置返回至所述默认位置。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述返回机构通过所述选择板的返回构件来接合所述选择板。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，与所述致动机构液压连通的所述液压流体输送系统包括流体供给管，所述流体供给管使所述致动机构与所述液压流体输送系统直接互连。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，与所述致动机构液压连通的所述液压流体输送系统包括流体供给管，所述流体供给管使所述致动机构与通过变速器壳来输送液压流体的所述液压流体输送系统互连。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述致动机构通过所述选择板的致动构件来接合所述选择板。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述选择板包括用于从所述SOWC接纳致动杆的启用切口，以便在所述默认位置与所述致动位置之间操作所述S0WC。
8.用于对具有液压流体输送系统和变速器壳的自动变速器中的可选择单向离合器 SOffC进行控制的方法，包括控制所述液压流体输送系统，以向容纳在环形控制壳内的致动机构提供液压流体，从而将与所述SOWC接合的选择板安置于默认位置和致动位置的一个位置中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述液压流体输送系统以向所述致动机构提供液压流体包括对所述致动机构选择性地加压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述致动机构选择性地加压，使对所述选择板起作用的致动活塞伸出。
全文摘要
本发明涉及可选择单向离合器的选择机构的操作方法。具体地，提供了用于控制自动变速器中的可选择单向离合器SOWC的装置，其包括环形控制壳，其与SOWC大致同心地定位；和致动机构，其被包括在环形控制壳内，并有效地将与SOWC接合的选择板从默认位置致动至致动位置。选择板被定位在环形控制壳与SOWC之间。液压流体输送系统与致动机构液压连通，以控制致动机构的致动。
文档编号F16H59/44GK102486210SQ201110395029
公开日2012年6月6日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月3日
发明者L. 巴托斯 A., J. 李 C., 萨米 F. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司