可控方向的单向离合器及装设其的变速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可控方向的单向离合器及装设其的变速器。可控方向的单向离合器包括：内圈、外圈和控制圈，以及设在内圈和外圈之间的辊子，其中，所述外圈内侧的槽口的侧边与内圈外侧的切线之间的角度大于临界移动角度，而所述控制圈内侧的槽口的侧边与所述内圈外侧的切线之间的角度小于所述临界移动角度。根据本实用新型的单向离合器缓解用于传统离合器的液压系统的负担，降低对液压系统的损耗。
【专利说明】可控方向的单向离合器及装设其的变速器
【技术领域】
[0001]本实用新型总体涉及变速器和离合器【技术领域】，具体而言，本实用新型涉及一种可控方向的单向离合器及装设其的变速器。
【背景技术】
[0002]具有传统内燃机、或混合动力的汽油/电力传动装置的车辆通常利用被称作为摩擦离合器或离合器组件的转矩传递装置，用于平稳地接合或连接两个旋转体或轴，传递扭矩。并可使该离合器组件分离开，以中断动力的输送。在自动变速器(AT)中还广泛的使用其来实现不同行星排的组合，并允许例如行星齿轮组的各个齿轮之间的平稳切换，和/或一个或多个马达、发电机的分离，以达到预期的传动效果。然而，在使用了单向离合器的自动变速器的换挡机构的内部，常规单向离合器只能在一个方向下运行，其不具有控制方向的能力，不能在多个运行模式下切换来满足传动机构的不同需求。并且传统的离合器组件往往需要较高的液压泵压力，来迅速且充分地驱动传统的离合器结合机构，这可能进而导致液压回路内较高的损耗、和/或离合器片界面处或沿该处的旋转损耗，且其对于液压管路的控制也有较高的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供可控方向的单向离合器从而满足传动机构的不同需求。进一步地本实用新型的可控方向的单向离合器还能缓解用于传统离合器的液压系统的负担，降低对液压系统的损耗。
[0004]本实用新型通过提供创新的可控方向的单向离合器来解决上述技术问题，具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了一种可控方向的单向离合器，其包括:
[0005]内圈；
[0006]套设在所述内圈上的外圈和控制圈，所述外圈和控制圈的内侧设有数量相同位置对应的槽口，并且所述外圈上设有联接部以与控制机构联接；以及
[0007]辊子，所述辊子穿设在每个所述槽口中，其将外圈和控制圈支撑在所述内圈上；
[0008]其中，所述外圈内侧的槽口的侧边与内圈外侧的切线之间的角度大于临界移动角度，而所述控制圈内侧的槽口的侧边与所述内圈外侧的切线之间的角度小于所述临界移动角度。
[0009]可选地，所述外圈内侧的槽口的侧边垂直于所述内圈外侧的切线。
[0010]可选地，所述单向离合器包括两个控制圈，所述两个控制圈分别设在所述外圈的两端。
[0011]可选地，所述外圈和所述控制圈各自设有四个槽口，并且所述四个槽口沿圆周均布。
[0012]可选地，所述外圈和所述控制圈各自设有三个槽口，并且所述三个槽口沿圆周均布。
[0013]可选地，所述控制机构为液压缸。
[0014]可选地，所述内圈兼作为行星排的齿圈。
[0015]根据本实用新型的另一方面，提供了一种变速器，其中，所述变速器包括有如上所述的任一种可控方向的单向离合器。
[0016]本实用新型的有益效果在于，通过本实用新型的可控方向的单向离合器，可方便实现两方向可动，逆时针可动及顺时针可动的三种控制，并且可方便地在各种控制之间切换，此外，本实用新型的结构对液压缸的要求远比原自动变速器中利用膜片式离合器所要求的压力和密封性的要求要低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过结合附图来阅读以下详细描述，本实用新型的原理将变得更显而易见，其中:
[0018]图1为根据本实用新型的优选实施例的单向离合器的分解视图。
[0019]图2示出了图1中的单向离合器组装后的侧视图。
[0020]图3和图4示出了根据本实用新型的单向离合器的基本原理。
[0021]图5、图6和图7分别代表两方向可动，逆时针可动及顺时针可动的三种控制模式。
[0022]图8示出了根据实用新型的单向离合器应用的一个示例。
[0023]图9展示了本可控单向离合器在单行星排上使用的结构原理图。
[0024]【具体实施方式】:
[0025]容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下【具体实施方式】以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
[0026]在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
[0027]现在参考图1，其为根据本实用新型的优选实施例的单向离合器的分解视图。单向离合器包括内圈2 ;套设在所述内圈2上的外圈I和控制圈4，所述外圈I和控制圈4的内侧设有数量相同位置对应的槽口 ；以及辊子3，所述辊子3穿设在每个所述槽口中，其将外圈I和控制圈4支撑在内圈2上。如图所示，在该优选实施例中，外圈I和控制圈4的内侧均设有四个位置对应的槽口，它们沿外圈I和控制圈4的圆周均匀分布，但应当理解的是在其他实施例中，外圈I和控制圈4的内侧可设有三个、五个、六个等等数量的对应槽口，并且槽口的位置也可根据实际设计来布置。在该优选实施例中，单向离合器设有两个控制圈4，它们布置在外圈I的两端，但在备选实施例中，可仅具有一个控制圈。在一个实施例中，夕卜圈I处于固定位置，内圈2在控制圈4的作用下在不同模式之间相对于外圈I转动。一般而言，外圈I和控制圈4内径相同，并略大于内圈2的外径，以便套设在内圈2外侧。此外，外圈I与控制圈4的内径与内圈2的外径之差的1/2要比滚子3的直径略大，以保证滚子3可以在外圈I和控制圈4与内圈2所形成的间隙间自由滚动。
[0028]参考图2，其示出了图1中的单向离合器组装后的侧视图，其中由于外圈I被控制圈4遮挡，故仅仅外圈I的槽口处的侧边被示出。在该优选实施例中可以看到的特征是，夕卜圈I的槽口的侧边基本垂直于内圈2的外侧切线，而控制圈4的槽口的侧边与内圈2的外侧的切线呈一定角度，更具体地，控制圈4的槽口随其远离圆心而渐缩，形成基本梯形形状的槽口。
[0029]现在参考图3和图4来描述本实用新型的原理。如图3中所示，在槽口侧边，例如外圈I的槽口的侧边基本垂直于内圈2的外侧切线时(即与外侧切线呈90度时)，侧边向辊子3施加基本平行于内圈2的外侧切线(下文简称内圈切线)的力，该力能推动辊子3使其滚动或滑动。随槽口的侧边与内圈切线形成的角度Θ逐渐减小到图4所示的情况时，侧边施加在辊子上的力垂直于它们的接触面，这时辊子3由于与地面的摩擦力而不能滑动，并由于与侧边的摩擦力而不能滚动，故侧边无法推动辊子3，出现了卡住的情况，我们将出现卡住情况的最大夹角Θ定义成临界移动角度，即在侧边与内圈切线的夹角大于临界移动角度时不会出现卡住现象，在侧边与内圈切线的夹角小于等于临界移动角度时出现卡住现象。应当理解的是，以上原理可容易地推导，而临界移动角度的具体数值可随摩擦系数而改变，因此以上描述仅为示例性地阐明本实用新型的原理。
[0030]再参考图2，本实用新型的一大特征在于外圈I内侧的槽口的侧边与内圈2外侧的切线之间的角度大于临界移动角度，而所述控制圈4内侧的槽口的侧边与所述内圈2外侧的切线之间的角度小于所述临界移动角度，通过这样的设计实现了可控单向离合器的功能。应理解的是，在优选实施例中外圈I内侧的槽口的侧边与内圈2外侧的切线垂直，这样使外圈I的槽口的侧边更方便地推动辊子3，从而进一步缓解对控制机构(例如液压系统)的要求。
[0031]参考图5，通过控制机构使控制圈4来到如图5中所示位置，在该情况下，由于接触辊子的是外圈I的槽口的两个侧边，故不会发生卡住现象，内圈2可相对于外圈I在顺时针和逆时针两个方向上旋转。
[0032]参考图6，通过控制机构使控制圈4来到如图6中所示位置，在该情况下，即控制圈4发生了 A角度的逆时针的转动，此时由于接触辊子的是外圈I的槽口的侧边和控制圈4的槽口的侧边，故根据以上所阐明的原理，在内圈2相对于外圈I做顺时针运动时会发生卡住现象而在内圈2相对于外圈座逆时针运动时不会发生卡住现象，这实现了单向离合的目的。图7中所示的示例与图6除方向相反，偏移角度为B外，其他原理相同，故不再赘述。由以上可知，通过控制控制圈4，可以实现单向离合器装置的内圈2的两方向可动，逆时针可动及顺时针可动的三种控制，而在以往的老式辊子式单向离合器中只能实现逆时针可动或顺时针可动的单方向上的控制，并且目前自动变速器(AT)上采用制动器与单向离合器接合来实现单向离合器起作用与否的结构设计，则可利用可控单向离合器装置中在逆时针、顺时针两个方向上内圈2都可以自由转动的工况来替代。
[0033]图8示出了根据实用新型的单向离合器应用的一个示例。利用一个液压缸10来对控制圈4进行控制，这种结构远比原自动变速器中利用膜片式离合器所要求的压力和密封性的要求要低，同时还降低了离合器控制所需的空间。
[0034]图9展示了本可控单向离合器在单行星排上使用的结构原理图。图中5为单向离合器内圈，其兼作为行星排的齿圈，6为太阳轮，7为行星轮。其中太阳轮6为动力输入，逆时针转动。对行星排进行运动分析，可以看出，齿圈5顺时针运动的趋势，参考图6可以知道，由于可控单向离合器所处的状态，阻止齿圈5也即单向离合器内圈的顺时针转动趋势，故此时，行星排自由度为I，太阳6轮的逆时针运动输入，最终会使行星轮7在顺时针自转的情况下还可以绕行星排中心轴逆时针转动，行星排有一确定的输出。另外，可以对图9所展示的情况进行拓展，当可控单向离合器处于图7所示的状态时，则根据行星排运动的分析，齿圈5的顺时针的运动趋势则不会被阻止，则会导致该行星排有两个自由度，从而使行星排的输出不确定。
[0035]以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本实用新型的原理，其中将各个部件具体化而使本实用新型的原理更容易理解。在不脱离本实用新型的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本实用新型进行各种修改。故应当理解的是，本实用新型的范围不应由以上具体实施例限制。
【权利要求】
1.一种可控方向的单向离合器，其特征在于，其包括: 内圈⑵； 套设在所述内圈⑵上的外圈⑴和控制圈(4),所述外圈⑴和控制圈⑷的内侧设有数量相同且位置对应的槽口，并且所述外圈(1)上设有联接部(41)以与控制机构联接；以及 辊子(3),所述辊子(3)穿设在每个所述槽口中，其将外圈(1)和控制圈(4)支撑在所述内圈⑵上； 其中，所述外圈⑴内侧的槽口的侧边与内圈⑵外侧的切线之间的角度大于临界移动角度，而所述控制圈⑷内侧的槽口的侧边与所述内圈⑵外侧的切线之间的角度小于所述临界移动角度。
2.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，所述外圈(1)内侧的槽口的侧边垂直于所述内圈(2)外侧的切线。
3.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，其包括两个控制圈(4),所述两个控制圈分别设在所述外圈⑴的两端。
4.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，所述外圈⑴和所述控制圈⑷各自设有四个槽口，并且所述四个槽口沿圆周均布。
5.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，所述外圈⑴和所述控制圈(4)各自设有三个槽口，并且所述三个槽口沿圆周均布。
6.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，所述控制机构为液压缸。
7.根据权利要求1所述的可控方向的单向离合器，其特征在于，所述内圈(1)兼作为行星排的齿圈。
8.一种变速器，其特征在于，所述变速器包括有如权利要求1-7所述的可控方向的单向离合器。
【文档编号】F16D41/064GK204113962SQ201420476345
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】李清泉, 张爱军, 谢春柳, 望运全, 王慧星 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司