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傳動系分離設備.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510215747.3

申請日:

2015.04.30

公開號:

CN105015335A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B60K 17/344申請日:20150430|||公開
IPC分類號: B60K17/344; B60K17/04; F16H57/023(2012.01)I 主分類號: B60K17/344
申請人: GKN動力傳動系統北美有限公司
發明人: S.J.奧斯拉姆; R.E.巴斯蒂恩; 楊磊; M.A.海因策
地址: 美國密執安州
優先權: 14/268528 2014.05.02 US
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 姜云霞; 周心志
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510215747.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.04.16|||2017.05.10|||2015.11.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

在傳動系分離設備中,用于諸如動力傳輸單元的傳動系部件的分離組件可以包括輸入軸、由輸入軸選擇性地旋轉的分離軸和聯接到分離軸的輸出軸。第一齒輪聯接到分離軸,并且第二齒輪聯接到輸出軸并聯接到第一齒輪,以使得當分離軸旋轉時輸出軸旋轉。連接特征可在其中輸入軸和分離軸聯接的嚙合位置與其中輸入軸相對于分離軸旋轉的脫離位置之間移動。連接特征包括由齒輪承載以與齒輪一起旋轉的第一部分和可相對于第一部分移動并且由輸入軸承載以與輸入軸一起旋轉的第二部分。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于車輛的傳動系部件,包括:
繞軸線旋轉的輸入軸;
由所述輸入軸選擇性地旋轉的分離軸;
聯接到所述分離軸以在所述分離軸旋轉時旋轉的輸出軸;以及
分離設備,所述分離設備選擇性地將所述輸入軸和所述分離軸聯接在一起,以使得所述輸出軸被選擇性地旋轉,所述分離設備包括能在其中所述輸入軸和分離軸被聯接的嚙合位置與其中所述輸入軸相對于所述分離軸旋轉的脫離位置之間移動的連接裝置,所述分離設備包括使得所述連接裝置從所述嚙合位置和所述脫離位置中的至少一個移動到所述嚙合位置或所述脫離位置中的另一個的致動器,并且所述分離設備包括將所述連接裝置可釋放地保持在所述嚙合位置或脫離位置中的至少一個中的保持裝置。

2.  如權利要求1所述的傳動系部件,其中所述致動器包括驅動器、由所述驅動器驅動的凸輪以及響應于所述凸輪的至少一些運動的隨動件,并且其中所述保持裝置選擇性地嚙合所述隨動件以至少抑制所述隨動件的運動,并且將所述連接裝置保持在其嚙合位置或脫離位置中的任一個中。

3.  如權利要求2所述的傳動系部件,其還包括以下各項中的至少一個:a)偏置構件,所述偏置構件作用于所述隨動件上以使得所述隨動件偏置到所述凸輪中并且使所述連接裝置偏置到其嚙合位置,并且當所述保持裝置與所述隨動件嚙合時,所述連接裝置能移動到其脫離位置;以及b)第二偏置構件,其作用于所述連接裝置的至少一部分上以使所述連接裝置可縮地偏置到其脫離位置,從而使得當所述保持裝置與所述隨動件嚙合時,所述第二偏置構件將所述連接裝置移動到其脫離位置。

4.  如權利要求2所述的傳動系部件,其中所述保持裝置包括止動表面,并且所述隨動件包括至少一個止擋部件,所述至少一個保持裝置在所述隨動件的至少一個位置中嚙合所述止動表面以限制所述隨動件朝向所述凸輪的運動。

5.  如權利要求2所述的傳動系部件,其中所述凸輪包括軸向變化的凸輪表面,并且所述隨動件包括與所述凸輪的所述凸輪表面不同相的軸線變化的凸輪表面,從而使得所述凸輪朝向所述隨動件的軸向運動軸向地移位所述隨動件并且使得所述隨動件旋轉。

6.  如權利要求5所述的傳動系部件,其中所述保持裝置包括止動表面,并且所述隨動件包括止擋部件,并且其中當所述連接裝置處于其脫離位置中時所述止擋部件與所述止動表面重疊,并且當所述連接裝置處于其嚙合位置中時所述止擋部件被旋轉而不與所述止動表面對齊并且不與其重疊。

7.  如權利要求2所述的傳動系部件,其中所述驅動器包括在被激勵時產生磁場的線圈和由所產生的磁場在至少一個方向上驅動的柱塞,并且其中所述連接裝置包括由所述分離軸承載的第一部分和由所述輸入軸承載的第二部分,并且所述連接裝置的所述第二部分能通過所述柱塞相對于所述第一部分移動以將所述連接裝置移動到其嚙合位置。

8.  如權利要求7所述的傳動系部件,其中所述線圈被激勵以使得所述柱塞在第一方向上移動從而導致所述連接裝置從所述嚙合位置移動到所述脫離位置,并且其中所述線圈被激勵以使得所述柱塞在所述第一方向上移動從而導致所述連接裝置從所述脫離位置移動到所述嚙合位置。

9.  如權利要求2所述的傳動系部件,其中所述連接裝置包括與所述分離軸一起旋轉的第一部分和與所述輸入軸一起旋轉的第二部分,并且所述驅動器包括在第一方向上被驅動以使得所述連接裝置從所述嚙合位置移動到所述脫離位置的柱塞,并且所述柱塞在所述第一方向上被驅動以使得所述連接裝置從所述脫離位置移動到所述嚙合位置。

10.  如權利要求1所述的傳動系部件,其中所述連接裝置由所述致動器驅動到所述脫離位置并且由所述保持裝置可釋放地保持在所述脫離位置中,并且所述連接裝置被偏置到所述嚙合位置從而使得所述連接裝置在不存在由所述致動器施加的較強力的情況下保持在所述嚙合位置中。

11.  一種用于傳動系部件的分離組件,包括:
繞軸線旋轉的輸入軸;
由所述輸入軸選擇性地旋轉的分離軸;
第一齒輪,所述第一齒輪聯接到所述分離軸以與所述分離軸一起旋轉;
輸出軸;
第二齒輪,所述第二齒輪聯接到所述輸出軸并聯接到所述第一齒輪,以使得當所述分離軸旋轉時所述輸出軸旋轉;以及
連接裝置,所述連接裝置能在其中所述輸入軸和分離軸被聯接以共同旋轉的嚙合位置與其中所述輸入軸相對于所述分離軸旋轉的脫離位置之間移動,所述連接裝置包括由所述齒輪承載以與所述齒輪一起旋轉的第一部分和能相對于所述第一部分移動并且由所述輸入軸承載以與所述輸入軸一起旋轉的第二部分。

12.  如權利要求11所述的分離組件,其中所述連接裝置的所述第一部分包括形成在所述第一齒輪中的犬齒,并且所述連接裝置的所述第二部分包括具有配合的犬齒的軸套,從而提供聯接所述輸入軸和分離軸的犬齒式離合器,并且其中所述第一齒輪包括與所述第二齒輪上的齒嚙合的齒輪齒,并且所述第一齒輪犬齒軸向地背離所述齒輪齒。

13.  如權利要求11所述的分離組件,其中所述第一齒輪還承載用于支撐所述分離軸以旋轉的軸承的軸承表面,并且所述軸承表面與所述輸入軸徑向地間隔開,并且所述連接裝置的所述第一部分的至少一部分徑向地位于所述軸承表面與所述輸入軸之間。

14.  如權利要求13所述的分離組件,其中所述連接裝置的所述第二部分的至少一部分徑向地容納于所述輸入軸與所述軸承表面之間。

15.  一種用于傳動系部件的分離設備,包括:
繞軸線旋轉的輸入軸;
由所述輸入軸選擇性地旋轉的分離軸;
輸出軸;
聯接到所述輸出軸的輸出軸齒輪;
分離軸齒輪,所述分離軸齒輪聯接到所述分離軸并聯接到所述輸出軸齒輪以使得當所述分離軸旋轉時所述輸出軸旋轉,其中所述分離軸齒輪承載用于支撐所述分離軸以旋轉的軸承的軸承表面。

16.  如權利要求15所述的分離設備,其中所述軸承表面與所述輸入軸徑向地間隔開,并且所述軸承未被容納于所述軸承表面與所述輸入軸之間。

17.  如權利要求15所述的分離設備,其還包括連接裝置,所述連接裝置能在其中所述輸入軸和分離軸聯接以共同旋轉的嚙合位置與其中所述輸入軸相對于所述分離軸旋轉的脫離位置之間移動,所述連接裝置包括由所述齒輪承載以與所述齒輪一起旋轉的第一部分和能相對于所述第一部分移動并且由所述輸入軸承載以與所述輸入軸一起旋轉的第二部分,其中所述連接裝置的所述第二部分的至少一部分徑向地容納在所述輸入軸與所述軸承表面之間。

說明書

說明書傳動系分離設備
技術領域
本分開一般涉及車輛傳動系,并且更具體來說,涉及用于一個或多個傳動系部件的分離設備。
背景技術
通常在基于前輪驅動的全輪驅動系統中使用動力傳輸單元。動力傳輸單元可以包括分離設備,從而使得在某些車輛操作條件下動力僅被傳輸到前輪。當不需要主動地驅動后輪時,分離設備分開動力傳輸單元與車輛的后輪之間的連動裝置和軸。分離設備包括聯接共線軸的對齊部分的換檔軸套和聯接到換檔軸套以將換檔軸套在嚙合位置和脫離位置之間移動的凸輪設備。在嚙合位置中,換檔軸套聯接軸以用于共同旋轉,并且在脫離位置中,軸不被聯接并且可以彼此獨立地旋轉。聯接和分開旋轉軸存在許多挑戰,包括但不限于在系統中產生的噪音、振動和嚴重的觸覺反饋。
發明內容
在至少一些實施中,用于傳動系部件的分離組件可以包括繞軸線旋轉的輸入軸、由輸入軸選擇性地旋轉的分離軸和聯接到分離軸的輸出軸。第一齒輪聯接到分離軸以用于與分離軸一起旋轉,并且第二齒輪聯接到輸出軸并聯接到第一齒輪,以使得當分離軸旋轉時輸出軸旋轉。連接裝置可在其中輸入軸和分離軸聯接以共同旋轉的嚙合位置與其中輸入軸相對于分離軸旋轉的脫離位置之間移動。連接裝置包括由齒輪承載以用于與齒輪一起旋轉的第一部分和可相對于第一部分移動并且由輸入軸承載以用于與輸入軸一起旋轉的第二部分。
在至少一些實施中,用于車輛的傳動系部件包括繞軸線旋轉的輸入軸、由輸入軸選擇性地旋轉的分離軸和聯接到分離軸以在分離軸旋轉時旋轉的輸出軸。分離設備選擇性地將輸入軸和分離軸聯接在一起,以使得輸出軸被選擇性地旋轉。分離設備包括可在其中輸入軸和分離軸聯接的嚙合位置與其中輸入軸相對于分離軸旋轉的脫離位置之間移動的連接裝置。分離設備包括使得連接裝置從嚙合位置和脫離位置中的至少一個移動到嚙合位置或脫離位置中的另一個的驅動器。分離設備包括將連接裝置可釋放地保持在嚙合位置或脫離位置中的至少一個中的保持裝置。
在至少一些實施中,用于傳動系部件的分離組件包括繞軸線旋轉的輸入軸、由輸入軸選擇性地旋轉的分離軸、輸出軸、聯接到輸出軸的輸出軸齒輪以及分離軸齒輪,所述分離軸齒輪聯接到分離軸并聯接到輸出軸齒輪以使得當分離軸旋轉時輸出軸旋轉。分離軸齒輪承載用于支撐分離軸以旋轉的軸承的軸承表面。
附圖說明
優選實施例和最佳模式的以下詳細描述將參照附圖來闡述,其中:
圖1是動力傳輸單元(PTU)的一部分的透視圖,該圖示出輸入軸、輸出軸和選擇性地聯接輸入軸和輸出軸的分離設備;
圖2是包括殼體、輸入軸、輸出軸和分離設備的PTU的截面圖;
圖3是示出在分離位置中的分離設備的不完整截面圖;
圖4是分離設備的部件的分解透視圖;
圖5是示出輸入軸、分離軸和聯接到分離軸的齒輪的透視截面圖;
圖6是軸套的透視圖;
圖7和8是柱塞和凸輪的透視圖;
圖9和10是隨動件的透視圖;
圖11和12是保持器的透視圖;
圖13是示出在連接位置中的分離設備的不完整截面圖;
圖14是在解鎖位置中的隨動件的一部分和保持器的一部分的放大的不完整平面圖;
圖15是在解鎖位置中的隨動件的一部分和保持器的一部分的放大的不完整透視圖;
圖16是在鎖定位置中的隨動件的一部分和保持器的一部分的放大的不完整平面圖;
圖17是在鎖定位置中的隨動件的一部分和保持器的一部分的放大的不完整透視圖;
圖18是在解鎖位置中的柱塞、隨動件和保持器的透視圖,并且其中保持器的一部分被切離以示出隨動件和凸輪嚙合;
圖19是類似于圖18的示出在鎖定與解鎖位置之間的位置中的部件的視圖;
圖20是類似于圖18的示出在鎖定位置中的部件的視圖;以及
圖21是具有類似于圖1至3中所示的分離設備的PTU的截面圖。
具體實施方式
更詳細地參照附圖,圖1至圖3示出用于車輛傳動系的動力傳輸單元10(PTU),所述單元包括選擇性地聯接輸入軸12和輸出軸14以選擇性地驅動輸出軸14的分離設備11。當輸出軸14不被驅動以旋轉時,車輛在其中第一數量的車輪被主動地驅動的第一模式下操作,并且當輸出軸14被驅動時,車輛在其中將動力提供給另外的車輪的第二模式下操作。在具有四個車輪的車輛中的至少一個實施中,第一操作模式包括兩輪驅動車輛操作,并且第二模式包括全輪驅動車輛操作。因此,分離設備11允許在第一和第二模式下選擇性地操作車輛。雖然參照PTU來展示和描述,但是分離設備的特征可以單獨地并且以各種組合用于其他分離設備中,諸如用于側軸或其他車輛傳動系部件。
如圖2和3中所示,PTU 10可以包括殼體13,輸入軸12延伸到該殼體中并且輸出軸14從該殼體延伸出。殼體13可以包括主體15和連接到主體的蓋17。輸入軸12可以繞軸線19相對于殼體13旋轉,并且輸出軸14可以繞不同的軸線21相對于殼體13旋轉。
分離設備11可以包括分離軸16、連接裝置18和致動器20。分離軸16通過連接裝置18聯接到輸出軸14并且選擇性地聯接到輸入軸12。致動器20在連接位置(圖13)與分離位置(圖2和3)之間驅動連接裝置18。在連接位置中,分離軸16聯接到輸入軸12,并且因此輸出軸14聯接到輸入軸。在分離位置中,分離軸16不聯接到輸入軸12,且因此輸出軸14不聯接到輸入軸12。以此方式,輸入軸12選擇性地聯接到輸出軸14,從而使得輸出軸14由輸入軸12選擇性地驅動以實現車輛操作的第一和第二模式。
在至少一些實施中并且如圖2、3、5和13中所示,分離軸16可以是管狀的、容納在輸入軸上并且同軸地且圓周地圍繞輸入軸12的一部分。可以鄰近分離軸16的兩端和PTU殼體13以及在分離軸16與輸入軸12之間提供適合的軸承,以便在這些部件未聯接在一起時允許輸入軸12相對于分離軸16的旋轉。在至少一些實施中,輸入軸12與分離軸16之間的軸承可以包括滾針軸承22。滾針軸承22可以充分地支承和支撐輸入軸12以旋轉,從而可以消除在輸入軸12的軸向末端處的球軸承支承,這使得能夠減少輸入軸12的軸向長度,從而提供更緊湊的組件。分離軸16聯接到第一齒輪24,該第一齒輪與聯接到輸出軸14的第二齒輪26(圖1)配合,從而使得分離軸16和輸出軸14一起旋轉。
如圖1至5中所示,第一齒輪24可以是環形的,并且可以同軸地且圓周地圍繞分離軸16的一部分。第一齒輪24可以諸如通過焊接、螺栓、螺釘或壓入配合來固定到分離軸16,然而可以使用其他連接。形成在第一齒輪24中的齒27與第二齒輪26的齒29(圖1)嚙合,從而使得第二齒輪26和輸出軸14由第一齒輪24和分離軸16驅動。第一齒輪24還可以包括用于提供在分離軸16與PTU殼體13之間的一個或多個軸承30的軸承表面28。
在所示實施中并且如可在圖2至5中看出,軸承表面28與第一齒輪24整體地形成或以其他方式由其直接承載,作為從第一齒輪24的主體32軸向地延伸的凸緣。凸緣28可以與輸入軸12徑向地間隔開,并且可以與輸入軸12軸向地重疊從而在凸緣28與輸入軸12之間限定環形空間34。在所示實施中,凸緣28從主體32的與齒27相對的側面延伸,并且凸緣28可以限定分離軸16的軸向末端。以此方式,可以緊鄰分離軸16的末端提供軸承30,并且可以鄰近第一齒輪24提供將輸入軸12和分離軸16選擇性地聯接在一起的連接裝置18,從而實現更緊湊且軸向更短的PTU和分離組件。另外,在所示實施中,軸承30不位于凸緣28與輸入軸12之間,而是替代地提供在凸緣28與PTU殼體13之間。這使得軸承30的內圈35在凸緣28上并且外圈37鄰近殼體13定位。在至少一些實施中,連接裝置18的至少一部分和/或致動器20的一部分容納在凸緣28與輸入軸12之間的空間34內并且由凸緣28和軸承30軸向地重疊。
為了選擇性地驅動輸出軸14,連接裝置18可以包括由第一齒輪24承載以用于與該齒輪一起旋轉的第一部分和可相對于第一部分移動并且由輸入軸12承載以用于與輸入軸12一起旋轉的第二部分。在所示實施中,選擇性連接裝置18包括犬齒式離合器機構。犬齒式離合器機構的第一部分可以包括由第一齒輪24承載的犬齒38,并且在至少一些實施中,犬齒38直接形成在齒輪24中,這意味著犬齒38是形成在與齒輪24的其他特征相同的材料塊中的特征。替代地,犬齒38可以形成在固定到第一齒輪24的單獨的部件中、由第一齒輪24以其他方式承載或者以其他方式聯接到分離軸16以用于與該軸一起旋轉。
如圖2至4、6和13中所示,犬齒式離合器機構的第二部分可以包括由輸入軸12承載以用于與輸入軸12一起旋轉并且可相對于輸入軸12軸向地移動的軸套40。在至少一些實施中,輸入軸12和軸套40包括配合的驅動裝置,所述驅動裝置允許軸套40沿輸入軸12的軸向往復運動并且被徑向地重疊以可旋轉地聯接這些部件。在所示實施中,配合的驅動裝置包括在軸套40上的軸向定向和徑向向內延伸的突片42和在輸入軸12上的軸向定向和徑向向外延伸的突片44。作為突片42、44的替代或添加,可以根據需要使用花鍵或其他連接裝置。軸套40可以包括布置成嚙合第一齒輪24的犬齒38的犬齒46。犬齒38和46可以分別從第一齒輪24和軸套40軸向地延伸,并且以圓周陣列的方式提供。當犬齒38和46嚙合時,軸套40(其可旋轉地聯接到輸入軸12)和第一齒輪24(其可旋轉地聯接到分離軸16)可旋轉地聯接在一起,且因此輸入軸12和分離軸16可旋轉地聯接在一起。雖然犬齒38和46被展示為形成在軸套40和第一齒輪24的相對的、軸向面對的表面中,但是其他布置是可能的,諸如軸向重疊和徑向面對的表面或齒。
致動器20可以包括將犬齒式離合器軸套40相對于輸入軸12移動的驅動器。在至少一些實施中,諸如圖2至4、7、8和13中所示,驅動器包括諸如線圈50的磁場發生器和磁性響應構件,諸如在經受所產生的磁場時可移動的柱塞52。線圈50可以具有適于在將電流提供給線圈50時產生磁場的任何構造。作為線圈50的替代或添加,可以提供不同的驅動機構以根據需要移動柱塞52。驅動器可以包括電動機、氣動或液壓驅動器或者任何其他適合的布置。如所示實施例中展示的線圈50可以是緊湊的并且使得分離設備11能夠包含在殼體13的主體15和蓋17內,這對于沒有分離設備的PTU具有最小的尺寸增加。線圈50可以僅需要電功率源,諸如可以容易地穿過殼體13的導線54。在這些實施中,不需要外部電動機或機械輸入穿過殼體,盡管可以如以上所提及使用電動機和其他機械設備。
柱塞52響應于所產生的磁場并且由所產生的磁場驅動/移動。在所示實施中,柱塞52相對于線圈50軸向地移動,并且包括主體55和由主體承載的磁性響應構件56,該主體是環形的并且圍繞輸入軸12被容納以相對輸入軸12軸向運動。當然,整個柱塞52可以由適當地磁性響應材料形成,但是在至少一些實施中,這可能比圖中所示的兩部分主體更加昂貴。柱塞52的軸向端面58可以與軸套40的相鄰表面嚙合,從而使得柱塞52朝向軸套40的運動導致軸套40運動。
彈簧或其他偏置構件可以根據需要可縮地推進軸套40以與柱塞52嚙合。當柱塞52離開軸套40縮回時,彈簧60可以輔助軸套40離開第一齒輪24的分開運動,如稍后將描述。為了保持彈簧60的位置和支撐彈簧60,止擋環62可以容納在形成于輸入軸12中的凹槽中。
在至少一些實施中,可能需要將分離設備11閂鎖、保持、鎖定或者以其他方式維持在其分離和連接位置中的一個或兩個中,所述分離和連接位置分別對應于車輛操作的第一和第二模式。可以這樣以避免由于車輛中的電功率損耗或其他導致的車輛操作模式之間的非預期切換。另外,這可以避免在需要聯接或分開輸入軸12與分離軸16的所有時間都必須驅動線圈50(將會消耗能量、產生熱量并且可能縮短致動器的壽命)。為了進行此,可以提供保持裝置64。
在所示實施中,保持裝置64包括凸輪66、隨動件68和保持器70,如圖2至4和13至20中所示。凸輪66可以由柱塞52承載以用于與柱塞52一起移動,并且可以連接到柱塞52或者與柱塞52整體地形成。凸輪66可以包括軸向可變的凸輪表面72,該表面包括一個或多個峰74和谷76。凸輪表面72可以軸向地面對柱塞52的與軸套40相對的面并且提供在該面上。
如圖9和10中最佳所示,隨動件68可以包括通常與凸輪表面相對并面對凸輪表面的嚙合表面78。嚙合表面78還可以是具有一個或多個峰80和谷82的軸向可變的。在所示實例中,隨動件68的峰80和谷82與凸輪表面72的峰74和谷76圓周地或旋轉地不同相(換言之,嚙合表面78和凸輪表面72不同相)。以此方式,當凸輪66相對于隨動件68軸向地移動時,隨動件68被旋轉,如以下將更詳細描述。彈簧83可以將隨動件68可縮地偏置成與凸輪66嚙合,并且將柱塞52驅動到軸套40中并且驅動軸套與第一齒輪24嚙合,如以下將更詳細描述。隨動件68可以包括一個或多個保持裝置,所述保持裝置適于嚙合保持器以在隨動件68的某些位置中限制或阻止隨動件68相對于保持器的運動。在所示實施中,隨動件68的保持裝置包括一個或多個徑向向外延伸和軸向定向的小塊84。
如圖11和12中最佳所示,保持器70可以是環形的并且鄰近且圍繞隨動件68的至少一部分提供,并且可以包括一個或多個止動表面86,所述止動表面與隨動件68上的小塊84合作以需要時抑制或阻止隨動件68的運動。保持器70的止動表面86包括徑向向內延伸的突部88或者由其限定,所述突部與小塊84徑向地重疊并且與其選擇性地嚙合。
更詳細而言,止動表面86具有軸向變化以控制隨動件68相對于保持器70的軸向運動。保持器70的部分可以包括足夠的軸向間隙以允許隨動件68嚙合齒輪66并且將柱塞52移動到其前進的位置中,從而使得軸套犬齒46與齒輪犬齒38嚙合。此間隙可以由一個或多個空隙提供,諸如相鄰突部88之間的間隙90或者足夠的軸向深度的凹槽或狹槽。止動表面86還可以包括足夠的軸向尺寸以充分地克服彈簧83而保持隨動件68,從而使得柱塞52可以移動或者被朝向其縮回位置足夠地移動以使得軸套犬齒46能夠從齒輪犬齒38脫離。換言之,保持器70可以將彈簧83的力與凸輪66隔離開,從而使得柱塞52可以朝向其縮回位置移動以將輸入軸12和分離軸16分開。突部88可以進一步包括閂鎖92或抓持表面,所述閂鎖92或抓持表面從相鄰的止動表面86軸向地延伸并且適于在隨動件68的保持裝置與其嚙合時阻止隨動件68的旋轉。
在至少一些實施中,分離設備11被偏置到分離或連接位置中。在所示實例中,彈簧83或其他偏置構件作用于隨動件68上,以將隨動件68可縮地偏置到與凸輪66嚙合,并且將柱塞52朝向其前進的位置偏置。在此位置中,軸套犬齒46與齒輪犬齒38嚙合,并且輸入軸12和輸出軸14通過分離軸16聯接在一起。因此,在不存在除了彈簧83之外且足夠強以使得柱塞52朝向其縮回位置移位的力的情況下,柱塞52保持在其前進的位置中。彈簧保持器96可以承載于形成在殼體13中的凹槽中,以將彈簧83保持在殼體內并且提供彈簧83的一端與其嚙合的表面。
現在將描述如圖中所示的分離設備11的操作,圖中僅示出許多可能實施例中的一個。從在其連接位置中的分離設備11開始,如圖13至15中所示,其中柱塞52前進以使得軸套犬齒46與齒輪犬齒38嚙合,當將電功率提供給線圈50時,線圈50產生磁場,該磁場在隨動件68的方向上朝向其縮回位置驅動柱塞52。這壓縮作用于隨動件68上的彈簧83,并且允許作用于軸套40上的彈簧60將軸套40移動離開第一齒輪24,從而使得軸套犬齒46不再與第一齒輪犬齒38嚙合。在此位置中,分離軸16不聯接到輸入軸12,因此輸入軸14不被驅動以旋轉。
在柱塞52朝向其縮回位置的運動期間,凸輪表面72嚙合隨動件68并且使得隨動件68軸向地移位。隨動件68的軸向移位壓縮彈簧83,并且在間隙90內并且越過保持器止動表面86(圖14、15、18和19)軸向地移動小塊84。由于每個部件上的凸輪表面72與嚙合表面78不同相,所以凸輪66還使得隨動件68旋轉,并且隨動件68的旋轉使得小塊84與止動表面86重疊。隨動件68的旋轉可以通過一個或多個小塊84與一個或多個閂鎖92的嚙合來限制,如以上所提及。這阻止隨動件68的非預期旋轉,所述非預期旋轉可能將隨動件68與保持器70分開。當終止對線圈50的功率時,不再產生磁場并且彈簧83趨向于使得隨動件68朝向柱塞52移位,該移動通過隨動件小塊84與保持器止動表面86的嚙合來限制或阻止。以此方式,將彈簧83的力與柱塞52隔離開,并且其他彈簧60維持與齒輪脫離的軸套40,如圖2和3中所示。即使線圈50失去動力,由于隨動件68與保持器70的牢固嚙合,分離組件也將維持此位置。
為了將分離設備11返回到其連接位置,將隨動件68從保持器70脫離。為了進行此,可以再次激勵線圈50以產生磁場,該磁場使得柱塞52朝向其縮回位置移位(例如,進一步在隨動件68的方向上),該移位使得隨動件68克服彈簧83軸向地移位并且進一步壓縮彈簧83從而使得小塊84軸向地脫離閂鎖92。由于凸輪表面72與嚙合表面78不同相,所以隨動件68的軸向移動還導致隨動件68旋轉,從而使得小塊84越過閂鎖92。為了輔助旋轉隨動件68,保持器突部88可以包括鄰近閂鎖92的斜坡98或傾斜表面,從而使得小塊84與斜坡98的嚙合趨向于使得隨動件68旋轉并且將小塊84朝向保持器70中的間隙90移動。當小塊84與間隙90圓周地對齊并且線圈50未被激勵時,隨動件68可以在彈簧83的力下相對于保持器70軸向地移動,從而使得隨動件68嚙合柱塞52并且使得柱塞52移位。柱塞52又嚙合軸套40并且使得軸套40移位以使軸套犬齒46與齒輪犬齒38嚙合,并且將分離軸16聯接到輸入軸12以驅動輸出軸14。
因此,保持器70將分離設備11保持在其分離位置中,并且在隨動件68與保持器70不嚙合的情況下,分離設備11被偏置到其連接位置。在驅動器失去動力的情況下可以維持兩個位置,從而抑制或阻止車輛操作的第一與第二模式之間的非預期或未命令的改變。
雖然參照磁場發生器來描述,但是所描述的分離設備11的許多特征可以用于不同的驅動器機構。另外,雖然第一齒輪24被描述為具有與輸出軸齒輪26嚙合的齒27、與軸套犬齒46嚙合的犬齒38和軸承表面28(它們都在相同的材料塊中整體地形成),但是這些部件可以根據需要單獨地形成并連接在一起或使其獨立。另外,雖然線圈50被描述為僅在一個方向上驅動柱塞52以實現所描述的兩個位置,但是線圈50或不同的驅動器可以根據需要主動地驅動柱塞52到兩個位置以及在兩個位置之間。通過提供用作移動部件的開關的單個作用線圈50,所描述的布置可以減少組件的成本和總尺寸。也就是說,線圈50可以被瞬間激勵以導致所需的位置改變,并且不需要被激勵任何顯著長度的時間。另外,不需要提供兩個線圈來在兩個不同方向上移動柱塞52,這減少成本并且可以減少總組件尺寸。方便地,在至少一些實施中,諸如如圖中所示,分離組件可以容易地裝配到標準PTU殼體中并且可能僅需要稍微較大的蓋(例如,由于圍繞輸入軸和柱塞52徑向地放置的較大直徑的軸承和/或線圈50)。
圖21中示出替代的PTU 100和分離設備102。將為類似部件提供與先前PTU 10和分離設備11相同的參考數字以有利于此組件的描述和理解。如圖所示,此實施包括聯接到分離軸16以用于與分離軸16一起旋轉的齒輪104。齒輪104可以與先前描述的齒輪24類似地形成,并且可以包括用于與輸出軸齒輪犬齒38嚙合的齒27和支撐與輸入軸12徑向地間隔開的軸承30的軸承表面28。軸套106可以包括與齒輪犬齒38配合的犬齒46和可以作用于軸套106上的相對的彈簧108、110。
第一彈簧108使得軸套106偏置離開齒輪104,并且第二彈簧110使得軸套106朝向齒輪104偏置并且與齒輪104嚙合。第一彈簧108可以容納在提供于輸入軸12與分離軸16和齒輪104中的一個或兩個之間的環形間隙112中,并且可以在一端作用在與犬齒46間隔開的軸套106的表面上。第二彈簧110可以被保持在殼體114中。殼體114可以具有從側壁118的一端(該端嚙合軸套106的一端)向內軸向地延伸的第一凸緣116和與第一凸緣116間隔開的第二凸緣120。第二凸緣120可以從側壁118向外延伸并且提供可由驅動機構122嚙合的表面。
驅動機構122可以使得殼體114選擇性地移位以允許軸套106相對于齒輪104移動,并且提供分離設備102的連接和分離位置。當殼體114由第二彈簧110推到軸套106中時,軸套106與齒輪104嚙合,并且分離設備102處于其連接狀態中,其中輸出軸14被驅動以旋轉。當驅動機構122克服第二彈簧110的力使得殼體114移位并且離開軸套104時,第一彈簧108使得軸套106移位離開齒輪104,并且分離設備102隨后處于其分離狀態中,其中輸出軸14不被驅動以旋轉。
驅動機構122可以包括任何所需的機構。如圖所示,提供凸輪124和隨動件126,并且它們的功能可以類似于先前的凸輪66和隨動件68。凸輪124可以通過電動機130所驅動的蝸輪128或者通過任何其他設備來旋轉。凸輪124還可以被軸向地移動,以使得隨動件126如先前所描述軸向地移動和旋轉。隨動件126朝向第二凸緣120的軸向移動使得殼體114克服第二彈簧110移位,并且允許分離設備102移動到其分離位置。如先前所描述,分離位置可以由適合的鎖定或保持機構(諸如保持器70)保持,或者蝸輪可以簡單地將凸輪和隨動件保持就位,即使驅動蝸輪的電動機不被供動力/啟動。如在先前論述的實施中,分離設備102的連接位置可以由第二彈簧110的力來維持(當隨動件126被定位以允許此移動時)或者根據需要以其他方式來維持。分離設備102的功能可以與分離設備11相同或類似,并且因此將不重復其描述。
本公開已經參照僅說明用于執行本公開的最佳模式的以上說明來具體展示和描述。本領域技術人員將理解,在不脫離如以下權利要求中定義的本公開的精神和范圍的情況下,可以使用對本文描述的本公開的說明的各種替代來實踐本公開。例如,雖然參照PTU展示和描述,但是分離設備的特征可以單獨地并且以各種組合用于其他分離設備中,諸如用于側軸或其他車輛傳動系部件。通過其他非限制性實例,可以將包括連接裝置的一部分(例如,犬齒式離合器齒)和/或軸承表面的一部分的齒輪用于除PTU之外的部件的分離設備中。同樣地,可以將凸輪、凸輪隨動件和保持器布置用于除PTU分離設備之外的設備中。以下權利要求意欲定義本公開的范圍,并且這些權利要求和其等效物的范圍內的方法和裝置意欲由該范圍覆蓋。本公開的此描述應理解為包括本文描述的元件的所有新穎和非顯而易見性組合,并且權利要求可以在此或隨后申請中呈現給這些元件的任何新穎和非顯而易見性組合。此外,以上說明是說明性的,并且沒有單個部件或元件對于可以在此或隨后申請中要求的所有可能組合是必不可少的。
權利要求中使用的所有術語意欲被提供如本領域技術人員所理解的其最廣泛的合理解釋和其一般意義,除非本文做出明確的相反指示。具體來說,單數冠詞(諸如“一”、“所述”、“該”等)的使用應理解為敘述所指示的元件中的一個或多個,除非權利要求相反地敘述明確限制。術語“軸”并不意欲應用任何特定結構,諸如管狀或實心并且通常圓柱形的部件。“軸”可以具有其他形狀、不需要比其厚或寬長等等。
雖然本公開的形式構成當前優選的實施例,但是許多其他實施例是可能的。本文并不意欲提及本公開的所有可能等效形式或衍生物。應理解,本文使用的術語僅是描述性而非限制性的,并且在不脫離本發明的精神或范圍的情況下可以做出各種改變。

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