可選擇單向離合器的選擇機構的操作方法

專利名稱：可選擇單向離合器的選擇機構的操作方法
技術領域：
本發明涉及可選擇單向離合器的離合器接合。
背景技術：
在該部分中的聲明僅提供與本發明相關的背景信息，并且可能不構成現有技術。可選擇單向離合器(SOWC)能夠沿一個或兩個旋轉方向(S卩，沿前向和反向)在驅動構件與從動構件之間產生機械連接。此外，取決于設計，SOWC能夠沿一個或兩個旋轉方向超越運行(即空轉)。SOWC包括外部可控的選擇機構，其在移至第二以及甚至可能第三位置時對器件的操作模式進行控制。SOWC降低了變速器的部件復雜性，降低了變速器的重量和成本，并且降低了總體旋轉損失。SOffC的驅動構件向從動構件傳送扭矩的能力取決于SOWC的接合扭矩傳送元件 (典型地為滾子、楔塊、搖桿或支柱等)是否能夠自由地接合相鄰構件中的一個或多個凸輪、 切口、凹進部或類似的特征。類似地，驅動構件相對于從動構件沿一個或兩個方向超越運行的能力同樣取決于接合元件是否免受與相鄰構件的相互作用。可旋轉的擋圈或選擇板通過允許或限制驅動構件與從動構件之間的扭矩傳送元件的接合從而可用于實現該任務。本領域已知其他類似的離合器設計，并且所述其他類似的離合器設計能夠用作包括同步器和爪形離合器的單向離合器件。

發明內容
用于控制自動變速器中的可選擇單向離合器(SOWC)的裝置，包括環形控制殼， 其與SOWC大致同心定位；和致動機構，其被包括在環形控制殼內，并且有效地將與SOWC接合的選擇板從默認位置致動至致動位置。選擇板被定位在環形控制殼與SOWC之間。液壓流體輸送系統與致動機構液壓連通，以控制致動機構的致動。本發明還包括以下方案
方案1.用于控制自動變速器中的可選擇單向離合器SOWC的裝置，包括 環形控制殼，其與所述SOWC大致同心地定位；
致動機構，其被包括在所述環形控制殼內，并且有效地將與所述SOWC接合的選擇板從默認位置致動至致動位置；
所述選擇板，其被定位在所述環形控制殼與所述SOWC之間；以及液壓流體輸送系統，其與所述致動機構液壓連通，以控制所述致動機構的致動。方案2.根據方案1所述的裝置，其中，所述控制殼包括返回機構，所述返回機構遠離所述致動機構定位，并且有效地使所述選擇板從所述致動位置返回至所述默認位置。方案3.根據方案2所述的裝置，其中，所述返回機構通過所述選擇板的返回構件來接合所述選擇板。方案4.根據方案1所述的裝置，其中，與所述致動機構液壓連通的所述液壓流體輸送系統包括流體供給管，所述流體供給管使所述致動機構與所述液壓流體輸送系統直接互連。方案5.根據方案1所述的裝置，其中，與所述致動機構液壓連通的所述液壓流體輸送系統包括流體供給管，所述流體供給管使所述致動機構與通過變速器殼來輸送液壓流體的所述液壓流體輸送系統互連。方案6.根據方案1所述的裝置，其中，所述致動機構通過所述選擇板的致動構件來接合所述選擇板。方案7.根據方案1所述的裝置，其中，所述選擇板包括用于從所述SOWC接納致動桿的啟用切口，以便在所述默認位置與所述致動位置之間操作所述S0WC。方案8.用于對具有液壓流體輸送系統和變速器殼的自動變速器中的可選擇單向離合器SOWC進行控制的方法，包括
控制所述液壓流體輸送系統，以向容納在環形控制殼內的致動機構提供液壓流體，從而將與所述SOWC接合的選擇板安置于默認位置和致動位置的一個位置中。方案9.根據方案8所述的方法，其中，控制所述液壓流體輸送系統以向所述致動機構提供液壓流體包括對所述致動機構選擇性地加壓。方案10.根據方案9所述的方法，其中，對所述致動機構選擇性地加壓，使對所述選擇板起作用的致動活塞伸出。方案11.根據方案8所述的方法，還包括用返回機構使所述選擇板從所述致動位置返回至所述默認位置。方案12.根據方案8所述的方法，其中，將所述選擇板安置在所述默認位置中，從而實現所述SOWC的下述操作沿第一旋轉方向鎖定，并且沿與所述第一旋轉方向相反的第
二旋轉方向空轉。方案13.根據方案8所述的方法，其中，將所述選擇板安置在所述致動位置中，從而實現所述SOWC的下述操作沿第一旋轉方向鎖定，并且沿與所述第一旋轉方向相反的第二旋轉方向也鎖定。方案14.根據方案8所述的方法，還包括以自動模式操作所述S0WC，包括 監測車輛速度；以及
其中，控制所述液壓流體輸送系統，包括
當所述車輛速度低于所述閾值速度時，操作所述選擇板處在所述致動位置中；以及當所述車輛速度高于所述閾值速度時，操作所述選擇板處在所述默認位置中。方案15.根據方案8所述的方法，還包括以自動模式操作所述S0WC，包括 監測車輛檔位選擇；以及
其中，控制所述液壓流體輸送系統，包括當所述車輛檔位選擇包括倒檔模式時，操作所述選擇板處在所述致動位置中。方案16.根據方案8所述的方法，還包括以手動模式操作所述S0WC，包括 監測操作者可選擇輸入的啟用；以及
其中，控制所述液壓流體輸送系統，包括基于所述操作者可選擇輸入的啟用，操作所述選擇板處在所述致動位置中。


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作為示例，現在將參考附圖來描述一個或多個實施例，附圖中 圖1圖示了根據本發明的示例性動力系的示意圖2是根據本發明的SOWC的分解圖，其包括控制殼、選擇板和用于對SOWC的操作進行控制的致動機構；
圖3是根據本發明的控制殼、選擇板、致動機構、卡環和返回機構的分解圖； 圖4-1和4-2分別是根據本發明的SOWC的局部剖視圖，其分別描繪了在默認和致動位置中的SOWC的操作期間的一組前向鎖定構件和后向鎖定構件；以及
圖5是根據本發明的SOWC的替代性實施例的分解圖，其中閥體直接連接至致動機構， 用于向致動機構提供液壓流體。
具體實施例方式現在參考附圖，附圖中顯示的內容僅用于圖示某些示例性實施例，而不是為了限制所述示例性實施例，圖1圖示了包括發動機12、行星變速器14和差速器16的示例性動力系10。行星變速器14包括與發動機12持續連接的輸入軸17、行星齒輪裝置18、以及與差速器16持續連接的輸出軸19。變矩器可位于發動機12與輸入軸17之間。如果不存在變矩器，則隔離器可位于發動機12與輸入軸17之間。行星齒輪裝置18包括三個行星齒輪組第一行星齒輪組20、第二行星齒輪組30和第三行星齒輪組40。第一行星齒輪組20包括太陽齒輪構件22、齒圈構件M和行星架總成構件26。行星架總成構件26包括多個小齒輪27，所述多個小齒輪27可旋轉地安裝在托架構件四上并且經由花鍵(splines)與太陽齒輪構件22和齒圈構件M接合。第二行星齒輪組30包括太陽齒輪構件32、齒圈構件34和行星架總成構件36。行星架總成構件36包括多個小齒輪37，所述多個小齒輪37可旋轉地安裝在托架構件39上并且經由花鍵與太陽齒輪構件32和齒圈構件34接合。第三行星齒輪組40包括太陽齒輪構件42、齒圈構件44和行星架總成構件46。行星架總成構件46包括可旋轉地安裝在托架構件49上的多個小齒輪47、48。小齒輪47經由花鍵與太陽齒輪構件42接合，而小齒輪48經由花鍵與齒圈構件44接合。齒圈構件34與齒圈構件44是一體的。第三行星齒輪組40為復合行星齒輪組。行星齒輪裝置還包括五個可選擇的扭矩傳送機構50、52、M、56和58。扭矩傳送機構50、54、56是通常稱為離合器的旋轉式扭矩傳送機構。離合器5054和56通常為多片離合器器件，例如以摩擦激勵配置的形式。扭矩傳送機構52是通常稱為制動器或反作用離合器的固定式扭矩傳送機構。扭矩傳送機構58是可選擇單向離合器(SOWC)。SOffC 58可以是可控機械二極管離合器(mechanical diode clutch)、可選擇滾子離合器、或可選擇楔塊離合器的設計。本發明設想了其他可選擇(可逆)單向離合器可以像本文中通過本發明所限定的那樣來使用。輸入軸17與齒圈構件M持續地連接，而輸出軸19與齒圈構件44持續地連接。行星架總成構件26可通過離合器50選擇性地與太陽齒輪構件42連接。太陽齒輪構件32可通過制動器52選擇性地與變速器殼60連接。行星架總成構件沈可通過離合器M選擇性地與太陽齒輪構件32連接。齒圈構件M可通過離合器56選擇性地與行星架總成構件46連接。行星架總成構件36可通過SOWC 58選擇性地與變速器殼60連接。變速器14包括用于將流體引至變速器14的合適區域的一系列流體回路，諸如變速器殼60內的通道和在變速器殼60外的管道。流體回路供應液壓，以選擇性地操作扭矩傳送機構50、5254、56和58，即流體能夠獨立地啟用和停用扭矩傳送機構50、5254、56和 58中的每個扭矩傳送機構。通常稱為閥體的液壓流體輸送系統8信號地連接至控制模塊 5，以選擇性地打開和關閉許多閥，從而提供進入期望流體回路中的可選擇流體流，以啟用和停用單獨的扭矩傳送機構50、52、M、56和58，以便產生所命令的結果，例如合適的扭矩放大或減小。變速器控制模塊5被信號地連接以操作閥體8，以及因此操作扭矩傳送機構50、 52、54、56和58。控制模塊5接收操作者扭矩請求7和車輛操作參數9，例如當前的發動機扭矩輸出、車輪轉速傳感器輸出和檔位選擇，以便選擇合適的扭矩傳送機構50、5254、56 和58，從而為車輛實現所選擇的傳動比。所選擇的傳動比可選自一系列查找表，或者可基于操作者扭矩請求7和當前的車輛操作參數9來計算。控制模塊5選擇合適的滑移量，以便當命令了換檔時在換檔期間提供平滑的操作。控制模塊、模塊、控制器、控制單元、處理器和類似的術語表示以下各項中任何合適的一項或者各項中一項或多項的各種組合，所述各項為專用集成電路(ASIC)、電子電路、執行一種或多種軟件或固件程序的中央處理單元(優選為微處理器)和相關聯的內存 (memory)和存儲器(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、合適的信號調節和緩沖電路、以及提供所描述功能的其它合適部件。控制模塊5具有一組控制算法，包括存儲在內存中并且被執行以提供期望功能的駐留軟件程序指令和校準。算法優選在預設的循環期間執行。算法例如由中央處理器執行，可操作以監測來自傳感器件和其他聯網控制模塊的輸入，以及執行控制和診斷例程以控制致動器的操作。在進行的發動機和車輛操作期間，可以以有規律的間隔來執行所述循環，例如每隔3. 125,6. 25、 12. 5、25和100毫秒來執行所述循環。替代性地，算法可響應于事件的發生而執行。圖2圖示了相對于組裝在變速器殼60內的部件的SOWC 58，其包括控制殼105、選擇板115、致動機構78。控制殼105為大體上圓環形的器件，其具有外部機構部分62和相對的內部部分64。當被組裝時，內部部分64接納SOWC 58的一部分，并且SOWC的內表面66 可用作齒圈。本領域的普通技術人員將意識到的是，SOWC 58和控制殼105是圓筒形的，并且成形為在變速器殼60的相同空間約束內替換示例性的現有液壓致動摩擦離合器設計。 通過將SOWC 58裝配到如在此所公開的圓柱離合器所用的先前存在的設計中，能夠有利地實現在變速器殼60內利用SOWC 58。如將參考圖3詳細說明地，外部機構部分62容納致動機構78和返回機構。致動機構78通過致動構件86接合和致動選擇板115。流體供給管82將變速器殼60流體連接至控制殼105，用于向致動機構78提供加壓流體。控制殼105包括致動凹進部85，用于提供致動構件86能在其中移動的區域。選擇板115位于控制殼105與SOWC 58之間。選擇板115包括致動構件86和啟用切口 102。啟用切口 102具有從SOWC 58接納致動桿112的尺寸。控制殼105包括用于接納致動桿112的SOWC凹進部104。卡環74將SOWC 58保持在變速器殼60中。圖3圖示了控制殼105、選擇板115、致動機構78、卡環76和返回機構88。致動機構78包括活塞殼80、流體供給管82和致動活塞84。流體供給管82將變速器殼60流體連接至控制殼105，用于通過液壓回路從閥體8向活塞殼80選擇性地提供加壓流體。顯然的是，流體供給管82與變速器殼和控制殼105可以是單體的。活塞殼80包括與致動凹進部 85共用的壁，其中致動活塞84可從該壁伸出。當供應合適大小的流體壓力時，致動活塞84 可從活塞殼80內的縮回默認位置伸出至伸展致動位置，所述伸展致動位置伸出到致動凹進部85中。選擇板115位于控制殼105與SOWC 58之間，并且能夠相對于控制殼105旋轉運動，從而使SOWC 58從默認位置旋轉至致動位置。致動構件86被致動活塞84接合，并安置在致動凹進部85中。致動凹進部85可用作位于活塞殼80的相對壁處的止動部。SOffC 58在組裝時延伸到控制殼105的內部部分64中。對本領域的普通技術人員而言顯然的是，SOWC 58代替傳統的摩擦離合器而位于變速器殼60內。當組裝在其中時，卡環76將選擇板115固定至控制殼105，并且允許選擇板115相對于控制殼105和SOWC 58的旋轉。返回機構88遠離致動機構78定位，并且包括返回活塞殼90，用于容納返回活塞92和偏壓構件94，例如螺旋彈簧、片簧、或能夠使返回活塞92 從返回活塞殼90內的縮回位置伸出的其他偏壓構件。控制殼105包括與返回機構88具有共用壁的返回凹進部95。返回活塞92對作為選擇板115的一部分的返回構件96起作用， 用于當從活塞殼80降低液壓時使選擇板115返回至默認位置。返回凹進部95可用作位于返回活塞殼90的相對壁處的止動部。如圖2所描繪地，SOffC 58包括致動桿112。圖3的選擇板115包括構造成接納致動桿112的啟用切口 102。圖3另外還描繪了定位于控制殼105上同樣用于接納致動桿112 的SOWC凹進部104。啟用切口 102與致動桿112具有大致相同的寬度，以將選擇板115的運動傳送至致動桿112。如將關于圖4-1和圖4-2所討論地，致動桿112通過構件選擇環的旋轉來控制SOWC 58在默認位置和致動位置的一個位置中的接合。默認位置是前向驅動位置，即SOWC 58被鎖定以提供來自發動機10的加速扭矩，并且在例如滑行和減速期間允許沿相反方向的滑移。致動位置則是沿加速和減速兩個方向都通過SOWC 58傳送動力傳動系統的旋轉的鎖定位置。圖4-1和圖4-2分別描繪了在示例性SOWC 58處于默認位置106和致動位置108 中的操作期間的一組前向鎖定構件130和后向鎖定構件135。描繪了一種方法，所述方法利用致動機構78和返回機構88來控制構件選擇環IM在示例性雙模式SOWC 58中的位置， 其中致動機構78和返回機構88在示例性前輪驅動變速器中為控制殼105的一體部分。圍繞構件選擇環巧4接合的SOWC 58的直徑，相應有多組前向和后向鎖定構件130、135。對本領域的普通技術人員而言顯然的是，前向和后向鎖定構件130、135的組數取決于特定應用的扭矩需求可相應地變化。構件選擇環IM是可滑動地定位在SOWC 58的外殼體116與內殼體118之間的大體上環形的器件。構件選擇環巧4與致動桿112是一體的，使得構件選擇環巧4在致動桿 112移動時可動。外殼體116和內殼體118分別能夠彼此獨立地旋轉。內殼體118包括多個凹進部110，所述凹進部110能夠容納前向鎖定構件130和后向鎖定構件135，前向鎖定構件130和后向鎖定構件135均具有相應的偏壓構件140。偏壓構件140可以是扭簧、螺旋彈簧、恒力彈簧、或能夠對前向和后向鎖定構件130、135的一側提供升舉的其他彈簧。外殼體106包括多個相對的凹進部150，所述凹進部150能夠接納前向鎖定構件130的一側和后向鎖定構件135的一側。更具體地說，圖4-1描繪了處于默認位置106中的構件選擇環154。根據示例性實施例，當致動機構78具有低的壓力時，致動默認位置106。通過在返回構件96處提供力以克服致動機構78中低的壓力，返回機構88經由返回活塞92使選擇板115旋轉。選擇板 115沿箭頭122的方向旋轉，從而使致動桿112旋轉。致動桿112使構件選擇環IM移動， 以使后向鎖定構件135與構件選擇器致動器120接合。構件選擇器致動器120克服偏壓構件140的力，從而使后向鎖定構件135脫離相對凹進部150并安臥到其相關的凹進部110 中。構件選擇器致動器120保持在后向鎖定構件135上，以將后向鎖定構件135保持在凹進部110內，從而產生部分接合的SOWC 58。外殼體116使前向鎖定構件130接合在相對的凹進部150中，以便當內殼體沿前向鎖定構件130的方向(即沿與箭頭122相反的方向)旋轉時，在外殼體116與內殼體118 之間傳遞旋轉運動。內殼體118沿前向鎖定構件130的方向的旋轉使得旋轉運動通過前向鎖定構件130傳遞至外部殼體116。由于后向鎖定構件135被壓入凹進部110中，所以允許內殼體118相對于外殼體 116沿后向鎖定構件135的方向(即沿箭頭122的方向)空轉。當外殼體116與內殼體118 的相對運動產生足夠克服偏壓構件140的力時，前向鎖定構件130被外部殼體116壓入其相關的凹進部中。因此，內殼體118在不接合外殼體118的情況下沿箭頭122的方向自由旋轉，從而在減速事件期間在處于前向驅動檔位中時產生空檔變速器狀態。圖4-2描繪了處于致動位置108中的構件選擇環154。根據示例性實施例，當致動機構78被提供加壓液壓流體時，發生致動位置108。致動活塞84接合致動構件86。致動活塞84被提供以足夠的力以便克服返回機構88內的偏壓構件94的阻力，從而使構件選擇環巧4沿箭頭124的方向旋轉。構件選擇器致動器120旋轉至前向鎖定構件130與后向鎖定構件135之間的中間位置。在達到中間位置時，后向鎖定構件135可樞轉，并且偏壓構件 140將后向鎖定構件135偏壓到相關聯的相對凹進部150中。在前向鎖定構件130和后向鎖定構件135都接合在相應的相對凹進部150中的情況下，外殼體116和內殼體118相對于彼此鎖定，即SOWC 58完全接合。因此，當致動位置 108被啟用時，內部殼體118沿箭頭124的方向和與箭頭124相反的方向都提供了對旋轉力的直接傳遞，從而使得在前進檔位、倒檔檔位中、以及在本領域眾所周知的采用了發動機制動形式的減速期間的能夠進行扭矩傳遞。在示例性操作中，使用了自動控制模式，并且SOWC 58處于致動位置中，只要速度和檔位設定允許，那么SOWC 58就可保持完全接合。示例性SOWC 58可通過例如在停車檔、 倒檔、空檔和第一檔操作中的操作持續地保持完全接合。例如，當變速器14從停車檔換檔至倒檔或空檔時，SOWC 58分別通過前向和后向鎖定構件130、135來保持完全接合，以準備用于倒檔檔位中的操作。如果變速器14保持在倒檔檔位中，則SOWC 58保持完全接合。當駕駛員將變速器換檔到行駛檔位中時，SOWC 58可保持完全接合，直到車輛加速到超過閾值速度的速度為止。閾值速度例如可以是預定的閾值速度，可從查找表加以確定， 以及可基于車輛的操作狀況來進行計算。一旦SOWC 58超過閾值速度，就選擇默認位置，并且SOWC 58變成部分接合。只要車輛保持高于閾值低速范圍，那么SOWC 58就保持在默認位置中，以用作正常的單向離合器。另外，可通過接合某些操作模式，操作者可以選擇手動模式，例如選擇比賽/運動模式或低速檔，那么SOWC 58可以不管車輛速度從而在遍及整個操作范圍都保持在致動位置中，以便在每個前進檔位中的減速期間都允許發動機制動。因此，通過監測在默認位置106與致動位置108之間被致動的SOWC 58的操作模式，發生自動變速器中對SOWC 58的操作。閥體向容納在控制殼內的致動機構提供液壓流體，以致動選擇板。選擇板通過致動構件與SOWC 58接合，以選擇SOWC 58在默認位置與致動位置之間的操作。圖5是替代性實施例，其中閥體200直接連接至致動機構78，用于向致動機構78 提供液壓流體。操作類似于上述操作，然而不需要將流體引至致動機構78的流體通道和管。流體供給管210通過變速器殼從而在致動機構78與閥體200之間具有直接連接。流體供給管200可以是單獨的管，例如類似于圖2的流體供給管82，或者可以與致動機構78 或閥體200是單體的。對本領域的普通技術人員而言顯然的是，在某些實施例中，以上的說明能夠在無需對傳統變速器殼60進行任何明顯修改的情況下在其中允許SOWC 58的操作。本發明已描述了某些優選實施例以及對其的修改。本領域的技術人員在閱讀和理解說明書時可想到另外的變型和修改。因此，本發明不應局限于作為用來實施本發明所設想的最佳模式而公開的特定實施例，而是本發明應包括落入所附權利要求范圍內的所有實施例。
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權利要求
1.用于控制自動變速器中的可選擇單向離合器SOWC的裝置，包括環形控制殼，其與所述SOWC大致同心地定位；致動機構，其被包括在所述環形控制殼內，并且有效地將與所述SOWC接合的選擇板從默認位置致動至致動位置；所述選擇板，其被定位在所述環形控制殼與所述SOWC之間；以及液壓流體輸送系統，其與所述致動機構液壓連通，以控制所述致動機構的致動。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述控制殼包括返回機構，所述返回機構遠離所述致動機構定位，并且有效地使所述選擇板從所述致動位置返回至所述默認位置。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述返回機構通過所述選擇板的返回構件來接合所述選擇板。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中，與所述致動機構液壓連通的所述液壓流體輸送系統包括流體供給管，所述流體供給管使所述致動機構與所述液壓流體輸送系統直接互連。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中，與所述致動機構液壓連通的所述液壓流體輸送系統包括流體供給管，所述流體供給管使所述致動機構與通過變速器殼來輸送液壓流體的所述液壓流體輸送系統互連。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述致動機構通過所述選擇板的致動構件來接合所述選擇板。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述選擇板包括用于從所述SOWC接納致動桿的啟用切口，以便在所述默認位置與所述致動位置之間操作所述S0WC。
8.用于對具有液壓流體輸送系統和變速器殼的自動變速器中的可選擇單向離合器 SOffC進行控制的方法，包括控制所述液壓流體輸送系統，以向容納在環形控制殼內的致動機構提供液壓流體，從而將與所述SOWC接合的選擇板安置于默認位置和致動位置的一個位置中。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，控制所述液壓流體輸送系統以向所述致動機構提供液壓流體包括對所述致動機構選擇性地加壓。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，對所述致動機構選擇性地加壓，使對所述選擇板起作用的致動活塞伸出。
全文摘要
本發明涉及可選擇單向離合器的選擇機構的操作方法。具體地，提供了用于控制自動變速器中的可選擇單向離合器SOWC的裝置，其包括環形控制殼，其與SOWC大致同心地定位；和致動機構，其被包括在環形控制殼內，并有效地將與SOWC接合的選擇板從默認位置致動至致動位置。選擇板被定位在環形控制殼與SOWC之間。液壓流體輸送系統與致動機構液壓連通，以控制致動機構的致動。
文檔編號F16H59/44GK102486210SQ201110395029
公開日2012年6月6日 申請日期2011年12月2日 優先權日2010年12月3日
發明者L. 巴托斯 A., J. 李 C., 薩米 F. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司