本公开涉及一种离合器组件，并且更确切地说，涉及一种由单个致动器致动的具有扭矩传递功能和限滑差速器功能的副轴离合器组件。
背景技术：
机动车辆可设有能够将动力传递到主轴的车轮和副轴的车轮的全轮驱动(AWD)动力传动系统。通过具有差速器组件的后驱动单元将动力提供给副轴。可运用各种差速器组件，包括开放式差速器、限滑差速器和锁止式差速器。开放式差速器具有齿轮系，其允许差速器的输出轴以不同速度旋转，同时保持其速度的总和与差速器的输入成比例，但是转移到内轮和外轮的扭矩的量必须相等。在转向期间，限滑差速器允许与外轮相比不同量的扭矩传递到内轮。
即使AWD未被激活，AWD系统也会因传动系附加损耗增加而趋于降低车辆燃油经济性。这些附加损耗部分地发生，因为副驱动轮及其旋转导致阻力扭矩施加在驱动元件上。AWD车辆可设有传动系断开系统，当AWD 未被激活时，其通过断开传动系的零件来提高燃油经济性。在许多方面，这是通过用作扭矩传递/断开装置的后驱动单元上的侧部安装的离合器实现的。在许多情况下，包括在侧部离合器后驱动单元中的传动系断开系统可排除在后驱动单元中使用机械限滑差速器。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供副轴离合器组件以及离合器组件，以至少实现由单个致动器致动并具有扭矩传递功能和限滑差速器功能。
根据本实用新型的实施例，提供了一种副轴离合器组件，包括：差速器壳，差速器壳包括可围绕中心旋转轴线旋转的差动轴；多个限滑差速器(LSD)离合器片，限滑差速器离合器片可旋转地固定到差动轴并且可相对于差动轴轴向移动；中间轴，中间轴与差动轴同轴地延伸并且可围绕中心旋转轴线旋转；多个扭矩离合器片，扭矩离合器片可旋转地固定到中间轴并且可相对于中间轴轴向移动；离合器篮，离合器篮延伸越过扭矩离合器片和限滑差速器离合器片并且可围绕中心旋转轴线旋转，离合器篮包括：邻近扭矩离合器片设置的第一多个承板、以及邻近限滑差速器离合器片设置的第二多个承板；以及致动器，致动器适于向扭矩离合器片和限滑差速器离合器片施加轴向力，以使扭矩离合器片与第一多个承板接合并且使限滑差速器离合器片与第二多个承板接合。
根据本实用新型的实施例，中间轴可旋转地连接到设置在差速器壳内的侧齿轮，并且其中，中间轴包括在差动轴内延伸的至少一部分。
根据本实用新型的实施例，离合器篮可旋转地固定到输出轴，并且其中，扭矩离合器片接合第一多个承板，以通过离合器篮将扭矩从中间轴传递到输出轴。
根据本实用新型的实施例，离合器篮可旋转地固定到输出轴，并且其中，限滑差速器离合器片接合第二多个承板，以通过离合器篮将扭矩从差动轴传递到输出轴。
根据本实用新型的实施例，扭矩离合器片和限滑差速器离合器片是同轴的摩擦片，并且其中，第一多个承板和第二多个承板是同轴的钢板。
根据本实用新型的实施例，致动器适于向扭矩离合器片施加第一轴向力，以在限滑差速器离合器片脱离第二多个承板时使扭矩离合器片与第一多个承板接合。
根据本实用新型的实施例，致动器适于向限滑差速器离合器片施加第二轴向力，以在扭矩离合器片与第二多个承板接合时使限滑差速器离合器片与第二多个承板接合。
根据本实用新型的实施例，进一步包括隔板，隔板设置在扭矩离合器片和第一多个承板以及限滑差速器离合器片和第二多个承板之间。
根据本实用新型的实施例，进一步包括：设置在扭矩离合器片和第一多个承板之间的第一多个间隔弹簧、以及设置在限滑差速器离合器片和第二多个承板之间的第二多个间隔弹簧，第二多个间隔弹簧具有比第一多个间隔弹簧更高的刚度。
根据本实用新型的实施例，致动器包括激活致动器的仅一个电机。
根据本实用新型的实施例，致动器选自由活塞和滚珠坡道致动器组成的组。
根据本实用新型的实施例，滚珠坡道致动器是多阶段滚珠坡道致动器，包括：可轴向移动的外环，外环具有至少一个外环凹槽以及设置在外环凹槽中的外滚珠；可轴向移动的内环，内环相对于外环可旋转地安装，内环具有至少一个内环凹槽以及设置在内环凹槽中的内滚珠；以及压盘，压盘包括从压盘轴向突出的至少一个突出部，压盘适于在外环轴向移动时向扭矩离合器片施加轴向力，压盘进一步适于在内环轴向移动时向限滑差速器离合器片施加轴向力。
根据本实用新型的实施例，提供了一种离合器组件，包括：第一离合器组件，第一离合器组件包括可旋转地固定到第一轴的第一离合器片、以及可旋转地固定到离合器篮的第一承板；第二离合器组件，第二离合器组件包括可旋转地固定到第二轴的第二离合器片、以及可旋转地固定到离合器篮的第二承板；并且其中，第一离合器组件和第二离合器组件围绕共同的中心轴线旋转并由共同的致动器致动。
根据本实用新型的实施例，第一轴与第二轴同轴并且包括在第二轴内延伸的至少一部分。
根据本实用新型的实施例，共同的致动器在影响第二离合器组件的第二轴向位移之前影响第一离合器组件的第一轴向位移。
根据本实用新型的实施例，共同的致动器以第一速率影响第一离合器组件的第一轴向位移，并以不同于第一速率的第二速率影响第二离合器组件的第二轴向位移。
根据本实用新型的实施例，共同的致动器由单个电机致动。
根据本实用新型的实施例，提供了一种致动多个离合器组件的方法，包括：使用共同的致动器轴向移动可旋转地固定到第一轴的第一多个离合器片；以及使用共同的致动器轴向移动可旋转地固定到第二轴的第二多个离合器片，第一轴与第二轴同轴并且至少部分地在第二轴内延伸。
根据本实用新型的实施例，轴向移动第一多个离合器片通过离合器篮将输出轴可旋转地连接到中间轴，中间轴可旋转地连接到设置在差速器壳内的侧齿轮。
根据本实用新型的实施例，轴向移动第二多个离合器片通过离合器篮将输出轴可旋转地连接到差速器壳。
本公开涉及由单个致动器致动的具有扭矩传递功能和限滑差速器功能的离合器组件。在一些方面中，一种副轴离合器组件包括差速器壳，差速器壳具有可围绕中心旋转轴线旋转的差动轴。多个限滑差速器(LSD)离合器片可旋转地固定到差动轴并且可相对于差动轴轴向移动。中间轴与差动轴同轴地延伸并且可围绕中心旋转轴线旋转。多个扭矩离合器片可旋转地固定到中间轴并且可相对于中间轴轴向移动。离合器篮延伸越过扭矩离合器片和LSD离合器片并且可围绕中心旋转轴线旋转。离合器篮包括：邻近扭矩离合器片设置的第一多个承板、以及邻近LSD离合器片设置的第二多个承板。致动器适于向扭矩离合器片和LSD离合器片施加轴向力，以使扭矩离合器片与第一多个承板接合并且使LSD离合器片与第二多个承板接合。
在一些方面中，一种离合器组件包括第一离合器组件，第一离合器组件具有可旋转地固定到第一轴的第一离合器片、以及可旋转地固定到离合器篮的第一承板。离合器组件还包括第二离合器组件，第二离合器组件具有可旋转地固定到第二轴的第二离合器片、以及可旋转地固定到离合器篮的第二承板。第一离合器组件和第二离合器组件围绕共同的中心轴线旋转并由共同的致动器致动。
在另一些方面中，一种致动多个离合器组件的方法包括：使用共同的致动器轴向移动可旋转地固定到第一轴的第一多个离合器片。该方法还包括：使用共同的致动器轴向移动可旋转地固定到第二轴的第二多个离合器片。第一轴与第二轴同轴并且至少部分地在第二轴内延伸。
本实用新型的有益效果在于：提供了副轴离合器组件以及离合器组件，以至少能够实现由单个致动器致动并具有扭矩传递功能和限滑差速器功能。
附图说明
图1是示出车辆动力传动系统的示意图。
图2是示出后驱动单元的示意图。
图3是示出处于第一阶段的后驱动单元的示意图。
图4是示出处于第二阶段的图3的后驱动单元的示意图。
图5是示出处于第三阶段的图3的后驱动单元的示意图。
图6是具有滚珠坡道致动器的后驱动单元的截面图。
图7A和图7B是用于滚珠坡道致动器的示例离合器接合廓线。
图8是示出双滚珠坡道致动器的示意图。
图9是双滚珠坡道致动器的透视图。
图10是具有保持架的双滚珠坡道致动器的透视图。
图11是双滚珠坡道致动器的前视图。
图12是双滚珠坡道致动器的侧视图。
图13是具有带突出部的压盘的双滚珠坡道致动器的侧视图。
图14是具有带突出部的压盘的双滚珠坡道致动器的前视图。
图15A至图15E是用于双滚珠坡道致动器的示例坡道廓线。
图16是示出具有可沿相反方向轴向移动的环的双滚珠坡道致动器的示意图。
图17是示出内环和外环的示例轴向位移的图表。
图18是具有双滚珠坡道致动器的后驱动单元的分解侧视图。
图19是图18的后驱动单元的侧视图。
图20A和图20B是用于双滚珠坡道致动器的示例离合器接合廓线。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例按要求在此公开；然而，应当理解，在此公开的实施例仅为本实用新型的示例，其能够以各种替代方式实施。附图不一定是具体设计；可对一些特征放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应视为限定，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本实用新型的代表性基础。
参考图1和图2，机动车辆10的动力传动系统包括发动机12，例如内燃发动机；用于产生多个向前驱动速度比和倒车驱动的变速驱动桥13；用于在变速驱动桥的输出端和前驱动轮18、20之间传递旋转动力的半轴14、 16；后驱动单元(RDU)22；传动轴24；用于在变速驱动桥的输出端和传动轴之间传递旋转动力的动力传送单元(PTU)26；以及用于提供受限滑动功能并且用于连接和断开RDU的输出端与后驱动轮30、32的离合器组件28。
如图2所示出，RDU 22包括差速器壳34。差速器壳34内是差速器侧齿轮36，其通过轴40连接到车轮30；以及差速器侧齿轮38，其由轴42 连接到车轮32。RDU 22的差速器组件例如是限滑差速器(LSD)，并且较佳地为电子限滑差速器(eLSD)。在使用eLSD的情况下，eLSD由控制系统中的至少一个控制器44(图1所示出)、计算机或其他这样的互连控制器网络来控制。eLSD控制施加在离合器组件中的夹紧力的量，如本文其它部分所述。这提供了离合器压力的计算机化控制，以便选择性地将各种量的扭矩输送到车轮30、32。
尽管本文结合后驱动单元进行了描述，但是明确地设想，离合器组件和/或离合器致动器可沿着驱动轴结合在前驱动单元中或车辆的任何其它合适的区域。
参考图3，固定到差速器壳34的环形齿轮46接收来自输入小齿轮48 的扭矩输入。输入小齿轮48连接到配套凸缘(未示出)，其又连接到传动轴(例如，图1中的传动轴24)，该传动轴将来自动力传送单元(例如，图1中的PTU 26)、变速器或分动箱的输出扭矩传送给RDU 22。差速器小齿轮50、52通过销54可驱动地连接到差速器壳34，并且与差速器侧齿轮36、38连续啮合接合。
差速器壳34包括延伸到离合器篮(basket)58中的差动轴56。中间轴 60从差速器侧齿轮38延伸到离合器篮58中。中间轴60与差动轴56同轴地延伸，并且两者都可绕中心旋转轴线62旋转。在图3所示出的优选方法中，中间轴60具有小于差动轴56的内径的外径，并且中间轴60的至少一部分设置在差动轴56的至少一部分内并且延伸通过该部分。中间轴60相对于差动轴56的其它合适配置是可能的。
离合器组件28包括容纳扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66 的离合器篮58。扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66同轴并围绕共同的中心轴线62旋转。在一些方法中，扭矩传递离合器组件64和LSD 离合器组件66紧邻。在其他方法中，扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66相邻并由隔板76隔开。可明确地设想其它同轴布置。
扭矩传递离合器组件64包括通过中间轴60连接到差速器侧齿轮(例如，差速器侧齿轮38)的扭矩传递离合器片68。扭矩传递离合器片68较佳地是摩擦片，但是也可是钢板(例如，压盘)或其组合，并且可由任何合适的材料形成。扭矩传递离合器片68可旋转地固定到中间轴60，使得中间轴60的旋转引起扭矩传递离合器片68的相应旋转。扭矩传递离合器片68也可相对于中间轴60轴向移动。在优选方法中，扭矩传递离合器片 68内部花键连接到中间轴60。例如，设置在扭矩传递离合器片68的内径处的一系列凸起和凹槽可与设置在中间轴60的外径处的相应的一系列凸起和凹槽啮合。以这种方式，扭矩传递离合器片68和中间轴60可以连续啮合接合。
扭矩传递离合器组件64还包括接合到离合器篮58的扭矩传递承板70。扭矩传递承板70较佳地是钢板(例如，压盘)，但也可是摩擦板或其组合，并且可由任何合适的材料形成。扭矩传递承板70可旋转地固定到离合器篮 58，使得扭矩传递承板70的旋转引起离合器篮58的相应旋转。扭矩传递承板70也可相对于离合器篮58轴向移动。在优选方法中，扭矩传递承板 70外部花键连接到离合器篮58。例如，设置在扭矩传递承板70的外径处的一系列凸起和凹槽可与设置在离合器篮58的内表面处的相应的一系列凸起和凹槽啮合。在另一示例中，扭矩传递承板70包括一个或多个凸起，并且离合器篮58包括适于收纳一个或多个凸起的一个或多个凹槽或孔。
因此，当扭矩传递离合器片68接合扭矩传递承板70时，通过接合的扭矩传递离合器片68和扭矩传递承板70将扭矩从中间轴60传递到离合器篮58。当离合器篮58可旋转地连接到输出轴42时，扭矩还被直接传递到后轮32。当扭矩传递离合器片68脱离扭矩传递承板70时，差速器壳34 断开，并且后轮32因此从车辆10的动力传动系统断开。因此，扭矩传递离合器组件64能够提供“断开”功能。
LSD离合器组件66包括通过差动轴56连接到差速器壳34的LSD离合器片72。LSD离合器片72较佳地是摩擦片，但是也可是钢板(例如，压盘)或其组合，并且可由任何合适的材料形成。LSD离合器片72可旋转地固定到差动轴56，使得差动轴56的旋转引起LSD离合器片72的相应旋转。LSD离合器片72也可相对于差动轴56轴向移动。在优选方法中，LSD 离合器片72内部花键连接到差动轴56。例如，设置在LSD离合器片72 的内径处的一系列凸起和凹槽可与设置在差动轴56的外径处的相应的一系列凸起和凹槽啮合。以这种方式，LSD离合器片72和差动轴56可连续啮合接合。
LSD离合器组件66还包括连接到离合器篮58的LSD承板74。LSD 承板74较佳地是钢板(例如，压盘)，但也可是摩擦板或其组合，并且可由任何合适的材料形成。LSD承板74可旋转地固定到离合器篮58，使得 LSD承板74的旋转引起离合器篮58的相应旋转。LSD承板74也可相对于离合器篮58轴向移动。在优选方法中，LSD承板74外部花键连接到离合器篮58。例如，设置在LSD承板74的外径处的一系列凸起和凹槽可与设置在离合器篮58的内部处的相应的一系列凸起和凹槽啮合。在另一示例中，LSD承板74包括一个或多个凸起，并且离合器篮58包括适于收纳一个或多个凸起的一个或多个凹槽或孔。
因此，当LSD离合器片72接合LSD承板74时，通过接合的LSD离合器片72和LSD承板74将扭矩从差动轴56传递到离合器篮58。当离合器篮58可旋转地连接到输出轴42时，扭矩还被直接传递到后轮32。因此， LSD离合器组件66能够提供“限滑”功能。如将了解的，由LSD离合器组件66提供的扭矩可补充或代替由扭矩传递离合器组件64施加的扭矩。
扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66可由一个或多个致动器单独激活。图3示出了离合器组件28，其中扭矩传递离合器组件64或LSD 离合器组件66都未被激活。在这种状态下，RDU 22不向车辆10的后轮 30、32施加扭矩。
图4示出了离合器组件28，其中扭矩传递离合器组件64已经被激活 (例如，通过控制器44将电机移动到第一电机位置)，但LSD离合器组件66未被激活。在这种状态下，扭矩传递离合器片68和扭矩传递承板70 轴向移动至接合，并且RDU 22向车辆的后轮施加扭矩。然而，由于LSD 离合器组件66未被激活，所以LSD离合器片72和LSD承板74并未接合，并且差速器组件并不提供限滑功能。相反，RDU 22的差速器部件继续执行与开放式差速器相似的功能。可能是这种情况，例如，当控制器44确定车辆10正在加速或者需要将扭矩施加到后轮30、32时，但是不需要差速器控制。
图5示出了离合器组件28，其中扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66被激活(例如，通过控制器44将电机移动到第二电机位置)。在这种状态下，LSD离合器片72和LSD承板74轴向移动至接合，并且 RDU 22向车辆的后轮施加额外的扭矩。以这种方式，RDU 22的差速器部件类似于锁定差速器操作。可能是这种情况，例如，当控制器44确定车辆 10正在加速或者需要将扭矩施加到后轮30、32时，并且需要差速器控制，例如，在检测到其中一个车轮中的牵引力降低时。
在一些方面中，LSD离合器组件66可以在激活扭矩传递离合器组件 64之前被激活。LSD离合器组件66的初步激活可导致扭矩传递；然而，施加的扭矩可能处于非常高的分辨率(resolution)。这种较高的分辨率可能是较佳的，例如，当控制器44尝试在接合事件期间调制传动轴24的速度时。
扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66较佳地由单个共同的致动器致动。现参考图6，致动器可以是能够单独激活扭矩传递离合器组件 64和LSD离合器组件66的滚珠坡道(ball ramp)致动器78。滚珠坡道致动器78包括固定板或环80、可围绕中心轴线62旋转的环82、以及设置在固定环80和可旋转环82之间的至少一个滚珠84。例如由控制器44致动致动器引起的可旋转环82的旋转引起滚珠84行进通过固定环80和可旋转环82中的凹槽。由于凹槽的轮廓，随着可旋转环82的旋转，滚珠84使可旋转环82远离固定环80并朝向扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66轴向平移。可旋转环82较佳地通过止推轴承或压盘86促使扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66接合。在一些方法中，固定环可围绕中心轴线旋转，但不能沿着中心轴线轴向平移。
滚珠坡道致动器78可包括与扭矩传递承板70相邻的第一组波形弹簧 88和/或与LSD承板74相邻的第二组波形弹簧90。第二组波形弹簧90较佳地具有比第一组波形弹簧88更大的刚度。以这种方式，在电机移动到第一电机位置时可旋转环80的轴向位移促使扭矩传递离合器组件64接合，而第二组波形弹簧90使LSD离合器组件66保持不接合。此外，在电机移动到第二电机位置时可旋转环80的轴向位移随后克服第二组波形弹簧90 的刚度，并促使LSD离合器组件66接合。扭矩传递离合器组件64和LSD 离合器组件66的接合的偏置可通过提供具有各种刚度的第一组和/或第二组波形弹簧88、90来得到控制。
图7A和图7B所示出为用于滚珠坡道致动器78的示例离合器接合廓线。驱动扭矩或推进扭距表示传动轴上的扭矩量。LSD扭矩是两个车轮之间可实现的最大扭矩差。LSD扭矩可例如是驱动扭矩的大约三分之一。在图7A所示出的离合器接合廓线中，扭矩在第一电机位置处传递通过扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66两者。在图7B所示出的离合器接合廓线中，扭矩在第一电机位置处传递通过扭矩传递离合器组件64，而没有扭矩在第一电机位置处传递通过LSD离合器组件66。在第二电机位置处，扭矩同时传递通过扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66。这可能是期望的，例如，以提高传动轴同步控制。
除了滚珠坡道致动器之外，还可使用其它致动器来致动扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66，例如一个或多个活塞、螺线管、电机、或其它合适的液压、气动、电、热、磁性或机械致动器。
现参考图8，双滚珠坡道致动器100可用于提供多阶段激活。更确切地说，双滚珠坡道致动器100可用于分别使用外环102和内环104来提供扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66的两阶段致动。
如图9至图11所示出，双滚珠坡道致动器100包括由电机108选择性地旋转的驱动齿轮106。驱动齿轮106例如通过齿轮齿布置与外环102的外表面接合。以这种方式，当电机108旋转驱动齿轮106时，驱动齿轮106 使外环102旋转。在一些方法中，双滚珠坡道致动器100进一步包括固定环110，并且在另外的方法中还包括压盘112。以这种方式，外环102和内环104可设置在固定环110和压盘112之间。
如图12所示出，压盘112可具有连续的面或侧表面。在图13和图14 所示出的另一方法中，压盘112包括从面或侧表面突出的多个指部或突出部113。
外环102具有至少一个外凹部或凹槽，并且较佳地具有设置在外环102 的面上的四个外环凹槽114。如图11所示出并且在本文其他地方更详细地谈论的，外环凹槽114具有第一阶段坡道轮廓114a和第二阶段坡道轮廓114b。滚珠或轴承116设置在外环凹槽114中和固定环110的相应的外凹槽118中，并且横越在第一阶段和第二阶段坡道轮廓114a、114b之间。在一些方法中，替代于或附加于外环102的第一阶段和第二阶段坡道轮廓 114a、114b，固定环110的外凹槽118具有凹槽轮廓。
内环104类似地具有至少一个内凹槽或凹部，并且较佳地具有设置在内环104的面上的四个内环凹槽120。内环凹槽120具有第一阶段坡道轮廓120a和第二阶段坡道轮廓120b。滚珠或轴承122设置在内环凹槽120 中和固定环110的相对应的内凹槽124中，并且横越在第一阶段和第二阶段坡道轮廓120a、120b之间。在一些方法中，替代于或附加于内环104的第一和第二阶段坡道轮廓120a、120b，固定环110的内凹槽124具有凹槽轮廓。
现参考图10，双滚珠坡道致动器100可包括：设置在外环102和固定环110之间的外保持架126、以及设置在内环104和固定环110之间的内保持架128。外保持架126包括围绕轴线62周向隔开的多个孔130。孔130 对应于外滚珠116并装配在其上方。内保持架128同样包括围绕中心轴线 62周向隔开的多个孔132。孔132对应于内滚珠122并装配在其上方。当滚珠围绕中心轴线62旋转时，保持架126、128用于保持滚珠116、122之间的一致间隔。
内环104与外环102接合，使得外环102的旋转引起内环104的相应旋转。这较佳地通过将内环104的外表面与外环102的内表面接合来实现。在图9至图11所示出的一个方法中，外环102的内表面包括至少一个槽 134，并且内环104的外表面包括尺寸适于接合槽的至少一个键或凸起136。在图14所示出的另一方法中，外环102的内表面包括第一多个齿138，并且内环104的外表面包括适于接合第一多个齿的第二多个齿140。在任一方法中，内环104相对于外环102的旋转运动被抑制。
虽然抑制相对的旋转运动，但是双滚珠坡道致动器100提供了外环102 相对于内环104的非接合的轴向平移，反之亦然。以这种方式，双滚珠坡道致动器100允许两个环沿中心轴线62分开且不同的轴向运动。
在使用中，电机108转动驱动齿轮106，从而旋转外环102。因为内环 104花键连接到外环102，所以外环102的旋转引起内环104的相应旋转。当环旋转时，外环102和内环104中的至少一个能够相对于另一个环沿着中心轴线62平移或轴向移动。在优选方法中，外环102和内环104能够分别沿着中心轴线62平移。例如，如本文其他地方将更详细地讨论的，外环 102可以在第一时间(例如基于电机位置)平移，同时内环104保持固定；内环104可以在第二时间(例如，基于电机位置)平移，同时外环102保持固定；内环104可以在第一时间平移，同时外环102保持固定；外环102 可以在第二时间平移，同时内环104保持固定；外环102和内环104可以在相同时间和以不同速率平移；或者外环102和内环104可以相同时间和沿着不同轴向方向平移。本文明确地设想外环102和内环104的轴向运动阶段(例如，基于电机位置)的其它组合。此外，虽然在此仅描述了两个同心环，但是可使用三个或更多个同心环来提供额外的功能。例如，可提供三个同心环，并且可具有一个、两个、三个或更多个轮廓阶段以提供额外的功能。
外环102和内环104的轴向移动可通过外环102的外环凹槽114和内环104的内环凹槽120的阶段坡道轮廓来控制。如本文所使用的，凹槽的坡道轮廓是指沿着凹槽的长度的轴向深度。凹槽的轴向深度是指形成在环中的凹槽的深度，并且其可考虑例如在环的相对的侧表面或面之间并且相对于中心轴线62。阶段是指凹槽的区段。凹槽可具有例如具有恒定轴向深度的阶段，使得凹槽的深度不沿这样的阶段变化。槽也可具有带有变化的轴向深度的阶段。在这样的阶段中，轴向深度沿凹槽的阶段的长度增加或减少。尽管本文描述了一个或两个凹槽阶段，但是环可设有具有三个或更多凹槽阶段的凹槽以提供附加的功能。
现参考图15A，双滚珠坡道致动器100可包括设有外环凹槽114的外环102，外环凹槽114具有：具有变化轴向深度的第一阶段坡道轮廓和具有恒定轴向深度的第二阶段坡道轮廓。双滚珠坡道致动器100还可包括设有内环凹槽120的内环104，内环凹槽120具有：具有恒定轴向深度的第一阶段坡道轮廓和具有变化轴向深度的第二阶段坡道轮廓。在这种方法中，当环旋转通过第一阶段时，外滚珠116行进通过外环凹槽114的变化的轴向深度轮廓，从而更加促使外环102远离固定环110。以这种方式，外环 102在第一阶段期间轴向移动。内滚珠122在第一阶段期间行进通过内环凹槽120的恒定轴向深度轮廓，因此不会促使内环104远离固定环110。以这种方式，内环104不会在第一阶段期间轴向移动。当环旋转通过第二阶段时，外滚珠116行进通过外环凹槽114的恒定的轴向深度轮廓，因此并不促使外环102远离固定环110。以这种方式，外环102不会在第二阶段期间轴向移动。内滚珠122在第二阶段期间行进通过内环凹槽120的变化的轴向深度轮廓，从而更加促使内环104远离固定环110。以这种方式，内环104在第二阶段期间轴向移动。
现参考图15B，双滚珠坡道致动器100可包括设有外环凹槽114的外环102，外环凹槽114具有：具有恒定轴向深度的第一阶段坡道轮廓和具有变化的轴向深度的第二阶段坡道轮廓。双滚珠坡道致动器100还可包括设有内环凹槽120的内环104，内环凹槽120具有：具有变化的轴向深度的第一阶段坡道轮廓和具有恒定的轴向深度的第二阶段坡道轮廓。在这种方法中，当环旋转通过第一阶段时，外滚珠116行进通过外环凹槽114的恒定的轴向深度，因此并不促使外环102远离固定环110。以这种方式，外环102不会在第一阶段期间轴向移动。内滚珠122在第一阶段期间行进通过内环凹槽120的变化的轴向深度轮廓，从而更加促使内环104远离固定环110。以这种方式，内环104在第一阶段期间轴向移动。当环旋转通过第二阶段时，外滚珠116行进通过外环凹槽114的变化的轴向深度轮廓，从而更加促使外环102远离固定环110。以这种方式，外环102在第二阶段期间轴向移动。内滚珠122在第二阶段期间行进通过内环凹槽120的恒定轴向深度轮廓，因此不会促使内环104远离固定环110。以这种方式，内环104不会在第二阶段期间轴向移动。
如图15A和图15B所示，外环102和内环104的坡道轮廓凹槽114、 120可经协调使得阶段之间的过渡同时发生。在另一种方法中，可以偏置环的阶段之间的过渡。例如，如图15C所示出，内环104的凹槽120可设有在第一阶段和第二阶段之间过渡(例如，基于电机位置)的坡道轮廓，该过渡在外环102的凹槽114的坡道轮廓在第一阶段和第二阶段之间过渡之前。在其他方法中，内环104的凹槽120可设有在第一阶段和第二阶段之间过渡的坡道轮廓，该过渡在外环102的凹槽114的坡道轮廓在第一阶段和第二阶段之间过渡之后。
在另一方法中，双滚珠坡道致动器100可包括外环102和内环104，外环设有具有单个阶段轮廓阶段的外环凹槽114，并且内环设有具有单个轮廓的内环凹槽120。在这种方法中，外环凹槽114可具有第一坡度，并且内环凹槽120可具有不同于第一坡度的第二坡度。例如，如图15D所示出，外环凹槽114的坡度可以大于内环凹槽120的坡度影响内环104的轴向移动的速率的速率(例如，由电机位置确定)来影响外环102的轴向移动。或者，外环凹槽114的坡度可以小于内环凹槽120的坡度影响内环104 的轴向移动的速率的速率来影响外环102的轴向移动。
在图15E所示出的另一方法中，双滚珠坡道致动器100可包括外环102 和内环104，外环设有具有正轮廓阶段的外环凹槽114，并且内环设有具有负轮廓阶段的内环凹槽120。以这种方式，如图16所示出，外环102可在环的旋转期间沿第一轴向方向被推动，并且内环104可沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向被推动。两个环的相对轴向移动可同时发生，或者可基于电机位置单独地且不同地发生。
如图17所示出，双滚珠坡道致动器100可单独轴向地移动外环102和内环104，以在给定时间(例如，基于电机位置)实现不同的位移。以这种方式，双滚珠坡道致动器100用作多阶段滚珠坡道致动器。这种布置允许仅使用单个致动器的两个轴向位移。因此，仅需要单个电机就能实现多阶段。此外，双滚珠坡道致动器100的大小和尺寸可设置成占据与常规的滚珠坡道致动器相同的空间。倾斜的凹槽可以设计成根据期望的应用协调外环102和内环104之间的相对移动。此外，双滚珠坡道致动器100能够以相当大的力增幅(例如100:1或更大)将旋转运动转换成轴向位移。
图18和图19所示出为双滚珠坡道致动器100的一个应用。在这种方法中，双滚珠坡道致动器100能够提供扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66的单独的、未接合的轴向位移。如图18所示出，外环102在止推轴承142(例如，滚针轴承)上轴向移动并施加轴向力，止推轴承在压盘112上施加轴向力。内环104在止推轴承144(例如，滚针轴承)上轴向移动并施加轴向力，止推轴承在LSD离合器组件66上施加轴向力。在一些方法(未示出)中，压盘设置在止推轴承144和LSD离合器组件之间。
在图18和图19所示出的方法中，扭矩传递离合器片68是波形弹簧，其可旋转地固定到中间轴并且可相对于中间轴轴向移动。同样，LSD离合器片72是波形弹簧，其可旋转地固定到差动轴并且可相对于差动轴轴向移动。
图20A和图20B所示出为用于双滚珠坡道致动器100的示例离合器接合廓线。在图20A所示出的离合器接合廓线中，扭矩首先传递通过扭矩传递离合器组件64。在给定的电机位置处，传动系以传统的eLSD方式操作，并且扭矩根据需要施加通过LSD离合器组件66。在这种方法中，两个离合器组件分开且顺序地操作。在图20B所示出的离合器接合廓线中，扭矩首先传递通过扭矩传递离合器组件64。在给定电机位置处，扭矩传递通过扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66两者。在另一电机位置处，扭矩根据需要施加通过LSD离合器组件66。在这种方法中，两个离合器组件分开且至少在给定的电机位置处同时操作。
以这种方式，扭矩传递离合器组件64和LSD离合器组件66可提供在共同的离合器篮中，并且可由单个共同的致动器来激活。本文描述的装置允许在与传统RDU封装尺寸相似的封装尺寸中实现断开和限滑功能两者。与传统RDU相比，使得所需致动器的数量最小化进一步降低了重量和成本。
尽管本文结合车辆离合器进行了描述，但是明确地设想双滚珠坡道致动器100可结合在其中多阶段致动可能是有利的其它合适的应用中。
尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本实用新型的所有可能形式。相反，本说明书里使用的词语仅是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可进行多种变化而不背离本实用新型的精神和范围。此外，可将不同可执行实施例的特征组合在一起来形成本实用新型的其他实施例。