耦合组件和在其中使用的棘轮锁定构件的制作方法

耦合组件和在其中使用的棘轮锁定构件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是2021年5月26日提交的美国申请第17/331，291号的继续申请，该美国申请要求2020年6月2日提交的美国临时申请第63/033,294号的权益，它们的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明总体上涉及耦合组件和在其中使用的锁定构件的领域。


背景技术：

4.如美国专利第8,844,693号中所述，超越耦合组件可用于在各种结构环境中将扭矩从驱动构件传递到从动构件。这允许从驱动构件到从动构件的扭矩传递，同时在扭矩中断时允许驱动构件相对于从动构件空转运动。这种耦合器通常包括相对于内座圈同心地设置的外座圈，外座圈具有凸轮表面，该凸轮表面限定了将耦合滚子组装在其中的槽。
5.驱动构件连接至一个座圈，从动构件连接至另一个座圈。在从驱动构件到从动构件的扭矩传递过程中，滚子通过凸轮作用被锁定在凸轮表面上，从而在驱动构件和从动构件之间建立正驱动连接。当扭矩中断时，从动构件可在滚子与它们对应的凸轮表面解锁时相对于驱动构件空转。
6.另一种常见的超越耦合器包括设置在外座圈的内圆柱表面和内座圈的外圆柱表面之间的超越耦合楔块，使得楔块在扭矩被传递到从动构件时将座圈锁定在一起。当扭矩传递中断时，楔块相对于内座圈表面和外座圈表面解锁。
7.就本技术而言，术语“耦合器”应被解释为包括离合器或制动器，其中一个板驱动地连接至传动装置的扭矩传递元件，另一个板驱动地连接至另一个扭矩传递元件或相对于传动装置壳体锚固并保持静止。术语“耦合器”、“离合器”和“制动器”可互换使用。
8.槽板可以设置有围绕单向离合器的轴线成角度设置的凹部或槽。槽形成在槽板的平面表面中。每个槽接收扭矩输送锁定构件。锁定构件的一个端部或尾部接合槽板的槽中的锚固点。锁定构件的可被称为活动边缘或头部的相对的边缘可从槽内的位置移动到头部从槽板的平面表面向外延伸的位置。锁定构件可通过单独的弹簧远离槽板偏置。
9.凹口板可以形成有大致位于槽板的槽的半径上的多个凹部或凹口。凹口形成在凹口板的平面表面中。
10.超越平面离合器的另一个例子在美国专利第5,597,057号中公开。
11.与本发明相关的其他美国专利包括：美国专利第5,070,978号；第5,449,057号；第5,806,643号；第5,871,071号；第5,918,715号；第5,964,331号；第5,927,455号；第5,979,627号；第6,065,576号；第6,116,394号；第6,125,980号；第6,129,190号；第6,186,299号；第6,193,038号；第6,244,965号；第6,386,349号；第6,481,551号；第6,505,721号；第6,571,926号；第6,854,577号；第7,258,214号；第7,275,628号；第7,344,010号；以及第7,484,605号。
12.还有其他相关的美国专利包括：美国专利第4,200,002号；第5,954,174号；以及第7,025,188号。最近相关的专利文献包括：美国专利第7,100,756号；第7,223,198号；第7,383,930号；第7,448,481号；第7,451,862号；第7,455,156号；第7,455,157号；第7,450,548号；第7,614,486号；第7,661,518号；第7,743,678号；第7,942,781号；第7,98,372号；第7,992,695号；第8,042,669号；第8,042,670号；第8,051,959号；第8,056,690号；第8,079,453号；第8,083,042号；第8,091,696号；第8,491,439号；第8,646,587号；第8,720,659号；第8,881,516号；第8,986,157号；第9,121,454号；第9,186,977号；第9,188,170号；第9,188,172号；以及第9,188,174号。还包括如下公开的美国专利申请：第2008/0110715号；第2011/0269587号；第2011/0183806号；第2011/0214962号；第2011/0297500号；第2008/0169165号；第2009/0159391号；以及第2010/0288592号。
13.通常，期望保持可控或可选式单向离合器的可控锁定构件被选择器板覆盖，以防止它们无意地接合离合器的凹口板。如果可控锁定构件在超越期间被露出，则它们可能锁定到凹口板上。当超过预定安全速度发生这种情况时，结果可能是离合器损坏并且给车辆所有者留下损坏的传动装置。
14.换句话说，当滑块或选择器板在超越模式或状态期间移位或移动时，会在高速下露出一个或多个锁定构件与凹口板接合，从而发生潜在的故障状况。
15.此外，对于可选或可控式单向离合器或制动器，锁定构件与凹口板在高速下的非同步接合会是有害的。当离合器或制动器在作为锁定方向的方向上旋转并且锁定构件随后突然能够接合时，在防止锁定构件接合时发生非同步接合。在高速且高惯性的情况下进行的接合可能会立即引起故障。
16.美国专利第10,145,428号和第10,539,198号(两者均转让给本技术的受让人)公开了一种具有超越模式的耦合组件和一种带有沟槽的锁定构件。锁定构件具有倾斜的、打开的沟槽，其延伸穿过锁定构件的头部和主体到达主体的上表面。锁定构件能在第一位置与第二位置之间移动。第一位置是耦合位置，第二位置是解耦位置。引导至沟槽底部的加压流体在组件的第一构件在第一方向上旋转时将锁定构件推向第二位置。


技术实现要素：

17.本发明的至少一个实施方式的目的是提供一种耦合组件和一种在其中使用的棘轮锁定构件，其中阻挡结构被添加到耦合组件的锁定构件和/或凹口板上，使得未被覆盖或露出的锁定构件不与凹口板接合，直到达到预定的、安全的“低”旋转速度为止。阻挡结构阻止锁定构件在“高”旋转速度下进入和接合凹口板的凹口。在阻挡结构阻止锁定构件接合时，锁定构件是具有棘轮效应的(ratcheting)。这种阻挡结构的使用使耦合组件更加稳固和可靠，因为在“高”旋转速度下其不是仅仅依赖选择器板来防止锁定构件与凹口板的凹口接合。
18.为了实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的，提供了一种具有超越模式的耦合组件。耦合组件包括第一耦合构件和第二耦合构件、锁定构件和阻挡结构(或阻挡机构)。第一耦合构件和第二耦合构件分别包括彼此近距离地相对的第一耦合面和第二耦合面。至少一个耦合构件被安装为围绕轴线旋转。锁定构件设置在耦合构件的耦合面之间并且能在耦合位置与解耦位置之间移动。耦合位置的特征在于锁定构件与每个耦合构
件抵接式接合。解耦位置的特征在于锁定构件至少与第一耦合构件非抵接式接合。阻挡结构与第一耦合构件和锁定构件中的至少一个关联。当第一耦合构件相对于第二耦合构件在第一方向上的旋转高于预定旋转速度时，阻挡结构阻止锁定构件进入耦合位置，从而阻止锁定构件与第一耦合构件抵接式接合。
19.在实施方式中，阻挡结构仅与锁定构件关联。在其他实施方式中，阻挡结构仅与第一耦合构件关联。在其他实施方式中，阻挡结构与锁定构件和第一耦合构件二者关联。
20.在实施方式中，与锁定构件关联的阻挡结构是锁定构件上的肋、隆起或突起。在实施方式中，与第一耦合构件关联的阻挡结构是第一耦合构件的第一耦合面上的肋、隆起或突起。
21.锁定构件与第一耦合构件在耦合位置抵接式接合的特征可进一步在于锁定构件的头部与第一耦合构件的肩部抵接式接合。在这种情况下，阻止锁定构件进入耦合位置的阻挡结构由此阻止锁定构件的头部与第一耦合构件的肩部抵接式接合。
22.第一耦合构件可以是凹口板，第二耦合构件可以是槽板。
23.耦合组件可以是可控式或可选式单向离合组件。
24.耦合组件还可以包括位于耦合面之间的控制元件，它们可进行操作来控制锁定构件的位置。控制元件可具有完全延伸穿过其中的至少一个开口，以允许锁定构件延伸穿过其中到达耦合位置。控制元件可以是可围绕轴线旋转的控制板或选择器板。
25.在实施方式中，预定旋转速度在1到200转/分钟的范围内。
26.耦合组件还可包括由第二耦合构件承载的偏置构件，其用于将锁定构件推向耦合位置。
27.锁定构件可以通过枢转而在耦合位置与解耦位置之间移动。
28.锁定构件可以是支柱、棘爪等。支柱形式的锁定构件可以是跷跷板支柱、径向支柱等。
29.为了实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的，还提供了一种在具有第一耦合构件和第二耦合构件的耦合组件中使用的锁定构件。锁定构件包括主体和位于主体上的阻挡结构。当第一耦合构件相对于第二耦合构件在第一方向上的旋转高于预定旋转速度时，阻挡结构阻止锁定构件进入耦合位置，耦合位置的特征在于锁定构件与第一耦合构件和第二耦合构件中的每一个抵接式接合。
30.阻挡结构可以是肋、隆起或突起。
31.锁定构件还可以包括构件接合头部。锁定构件与第一耦合构件在耦合位置抵接式接合的特征可进一步在于锁定构件的头部与第一耦合构件的肩部抵接式接合。在这种情况下，阻止锁定构件进入耦合位置的阻挡结构由此阻止锁定构件的头部与第一耦合构件的肩部抵接式接合。
32.锁定构件还可以包括一对相对突出的耳部。
33.锁定构件可以是平面锁定构件、跷跷板锁定构件或径向锁定构件。
34.阻挡结构可以包括位于锁定构件的主体部的上表面上的一个或多个整体形成的肋部。肋部可以位于锁定构件的主体的侧表面之间的中心。
附图说明
35.图1a、图1b和图1c是局部剖开的剖视图，它们分别示出了锁定构件开始上升时、锁定构件上升期间和锁定构件完全接合时的现有技术的耦合组件；
36.图2是根据本发明的不同的实施方式构造的各种锁定构件(即，支柱)的立体示意图；
37.图3是锁定构件在根据本发明的至少一个实施方式构造的凹口板的凹口内处于其完全接合位置的局部剖开的立体示意图；
38.图4a是根据本发明的至少一个实施方式构造的锁定构件的立体示意图；
39.图4b是与图4a的锁定构件一起使用的凹口板的局部剖开的俯视平面图，其中凹口板的每个凹口都具有中心肋；
40.图4c是局部剖开的立体示意图，示出了位于图4b的一个凹口中的图4a的锁定构件；
41.图5a、图5b和图5c是局部剖开的剖视图，它们分别示出了锁定构件开始上升时、锁定构件上升期间和锁定构件完全接合时的图4a、图4b和图4c的耦合组件的部分；
42.图6a是根据本发明的另一个实施方式构造的锁定构件的立体示意图，其上具有中心肋；
43.图6b是与图6a的锁定构件一起使用的凹口板的局部剖开的俯视平面图；
44.图6c是局部剖开的立体示意图，示出了位于图6b的凹口中的图6a的锁定构件；
45.图7a、图7b和图7c是局部剖开的剖视图，它们分别示出了锁定构件开始上升时、锁定构件上升期间和锁定构件完全接合时的图6a、图6b和图6c的耦合组件的部分；
46.图8a是根据本发明的另一个实施方式构造的具有通孔的锁定构件的立体示意图；
47.图8b是与图8a的锁定构件一起使用的凹口板的局部剖开的俯视平面图，在板的内部具有中心肋；
48.图9a、图9b和图9c是局部剖开的剖视图，它们分别示出了锁定构件开始上升时、锁定构件上升期间和锁定构件完全接合时的图8a和图8b的耦合组件的部分；
49.图10a是根据本发明的另一个实施方式构造的具有“高”中心肋的锁定构件的立体示意图；
50.图10b是与图10a的锁定构件一起使用的凹口板的局部剖开的俯视平面图；
51.图10c是局部剖开的立体示意图，示出了位于槽板中并且至少部分被选择器板覆盖的图10a的锁定构件；
52.图11a、图11b和图11c是局部剖开的剖视图，它们分别示出了锁定构件开始上升时、锁定构件上升期间和锁定构件完全接合时的图10a、图10b和图10c的耦合组件的部分；
53.图12是局部剖开的俯视立体示意图，示出了根据本发明的至少一个实施方式构造的棘轮锁定构件及其关联的耦合构件的跷跷板或中心枢转形式；
54.图13是根据本发明的至少一个实施方式构造的棘轮锁定构件及其关联的耦合构件的径向形式(即，径向锁定构件)的局部剖开的侧面立体示意图；
55.图14是图13的径向锁定构件及其关联的耦合构件的另一个视图；并且
56.图15是类似于径向锁定构件的可选构造的视图。
具体实施方式
57.本文公开了本发明的详细实施方式；然而，应当理解，所公开的实施方式仅仅是能以各种替代形式实施的本发明的例子。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体的结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。
58.总的来说，为了在具有第一耦合构件(即，凹口板14)和第二耦合构件(即，槽板10)的耦合组件中发生棘轮效应，锁定构件(即，支柱)34在凹口肩部45在标为附图标记24的方向上与锁定构件34的接合头部39对准时必须不能上升到与凹口板14的凹口28中的肩部45进行抵接式接合的高度。换句话说，为了发生棘轮效应，在锁定构件34在凹口板14相对于槽板10在方向24上旋转时能够开始上升之后，凹口肩部45必须在锁定构件34已经上升到允许锁定构件接合头部39与凹口肩部45接合的临界角之前越过锁定构件接合头部39。对于棘轮离合器设计，在凹口板14和槽板10之间将存在临界相对速度，在该速度以上则满足该条件并且发生棘轮效应，而在该速度以下则不满足该条件并且不发生棘轮效应。在临界速度以下不发生棘轮效应时，锁定构件34抵接接合在凹口肩部45中并且通过将两个耦合构件10和14锁定在一起而承载扭矩。
59.临界速度由两个主要因素决定：(i)凹口板14从锁定构件34能够开始上升时到凹口肩部45与锁定构件接合面39对准时相对于槽板10行进的角距离；以及(ii)在锁定构件34能够开始上升之后锁定构件34到达其能与凹口肩部45抵接式接合的临界角所花费的时间量。
60.本发明的一个实施方式提供了一种位于锁定构件34和/或凹口板14上的阻挡结构，其缩短了凹口板14从锁定构件34能够开始上升时到凹口肩部45与锁定构件接合面39对准时相对于槽板10行进的角距离，这减小了临界速度，高于该临界速度则锁定构件发生棘轮效应，而低于该临界速度则锁定构件接合在凹口28中。由于阻挡结构降低了临界速度，因此其在凹口板14相对于槽板10在将作为接合方向24的方向上旋转时允许可控锁定构件朝向凹口28上升的情况下减小了冲击速度和由此产生的损坏。
61.图1a、图1b和图1c示出了总体上用附图标记11表示的平面耦合或离合组件的总体上用附图标记10表示的现有技术的槽构件或槽板。组件11的总体上用附图标记14表示的凹口板通常嵌套在槽板10内。凹口板14可以经由形成在凹口板14上的内花键连接至部件(未被示出)，内花键接合该部件上的花键。槽板10通常可以设置有外花键。
62.致动器(未被示出)可以驱动地连接至总体上用附图标记20表示的控制板或选择器板，从而使控制板20相对于板10和14中的至少一个进行旋转所围绕的中心轴线调整角度。控制板20设置在板10和14之间，用于相对于板进行有限的角度旋转，如在美国专利第7,344,010号中总体示出的那样。
63.当锁定构件未被控制板20覆盖时，阻止凹口板14相对于槽板10围绕中线轴线在箭头24所示的一个角方向上移动。在致动器将控制板20围绕中心轴线相对于槽板10的角位置(例如，经由叉)调整到覆盖锁定构件的位置时的操作模式下实现箭头24的运动。
64.凹口板14具有耦合面26，在其中形成有一个或多个凹口28。如前所述，凹口板14可适于被接收在槽板10中。
65.槽板10具有耦合面30，其中在该槽板的对应的锁定构件保持部分中形成有槽33。
控制板20位于凹口板14的中间耦合面26和槽板10的中间耦合面30之间。
66.现在参照图2至图11c，示出了多个锁定构件(即，支柱、棘爪等)以及多个耦合构件(例如根据本发明构造的凹口板和槽板)。在图2至图11c的每个实施方式中，只有锁定构件和凹口板的几何形状相对于图1a、图1b和图1c的现有技术的锁定构件和凹口板的几何形状发生了改变。每个锁定构件34包括位于头端部39处的第一端表面或面部36。每个锁定构件34还包括位于与第一端表面36相对的尾端部41处的第二端表面或面部38。尾端部41接合槽板10中的肩部37。每个锁定构件34还包括主体部43的上表面40和下表面42。
67.锁定构件34能在耦合位置与解耦位置之间移动。耦合位置的特征在于锁定构件34与每个槽板10和凹口板14抵接式接合。特别地，锁定构件34与凹口板14在耦合位置抵接式接合的特征在于锁定构件头部39与凹口肩部45抵接式接合。解耦位置的特征在于锁定构件34至少与凹口板14非抵接式接合。
68.锁定构件34还包括图10a和图10c中的中心肋44形式的位于主体部43的上表面40上的阻挡结构。中心肋44将锁定构件34保持在解耦位置，该解耦位置的特征在于在凹口板14相对于槽板10(即，在方向24上)的旋转高于预定旋转速度时头部39与凹口板14非抵接式接合。即，当凹口板14相对于槽板10在第一方向上(即，在方向24上)的旋转高于预定旋转速度时，阻挡结构阻止锁定构件34进入耦合位置，从而阻止锁定构件34与凹口板14抵接式接合。在实施方式中，预定旋转速度落入0至200转/分钟的范围内。预定旋转速度取决于阻挡结构的设计。
69.现在参照图10a，优选地，中心肋44位于锁定构件34的主体部43的侧表面60之间的中心。
70.在图4b和图8b的实施方式中，阻挡结构也采取位于凹口板14的每个凹口28内的中心肋62的形式。在图8a的实施方式中，锁定构件支柱34具有在上表面40和下表面42之间穿过主体部43形成的孔63。
71.在实施方式中，(多个)阻挡结构可以仅与锁定构件34关联，仅与凹口板14关联，或与锁定构件34和凹口板14都关联。与锁定构件34关联的阻挡结构可以是锁定构件上的肋、隆起或突起。在图2所示的各种锁定构件的示意图中，与锁定构件34关联的附加示例性阻挡结构用附图标记35表示。与凹口板14关联的阻挡结构可以是凹口板的耦合面26上的肋、隆起或突起。在图3、图12和图14中，与凹口板14关联的附加示例性阻挡结构用附图标记65表示。在图3所示的构造中，与凹口板14关联的阻挡结构65各自用作限定“间隙特征”67的“释放凸缘”。
72.当控制板20位于其第一位置时，其不覆盖一组锁定构件34。当控制板20位于其第二位置时，其覆盖该组锁定构件34。当未被覆盖时，锁定构件34能够在凹口板14相对于槽板10在方向24上的预定速度以上发生棘轮效应。低于该预定速度，锁定构件34抵接接合凹口板14的凹口28，以停止或阻止槽板10和凹口板14之间在箭头24所示的方向上的旋转。
73.在上述例子中，控制板20设置有多个孔口46。这些孔口围绕中心轴线成角度地间隔地设置。当控制板20适当地定位在第一位置时，一个孔口46将设置在每个凹部33的正上方。
74.孔口46和凹口28的尺寸被设置成使得锁定构件34的头部39可进入凹口板14的凹口28并接合凹口28的肩部45，以在锁定构件34和凹口板14之间建立锁定作用，这将阻止或
停止凹口板14与槽板10之间的旋转。
75.当控制板20从第一位置旋转到不同的(即，第二)角位置时，控制板20接合锁定构件34的顶表面，以使锁定构件围绕它们的枢轴70向下旋转到它们的凹部33中并且将至少部分地被控制板20覆盖并被阻止在接合点72处枢转地向上移动。当控制板20被如此定位时，凹口板14可以相对于槽板10围绕中心轴线在方向24上空转。
76.每个锁定构件34都具有从尾端部41侧向伸出的一对相对突出的耳部68。
77.尽管任何合适的锁定构件弹簧都可以与本发明的一个实施方式一起使用，但是螺旋弹簧64在形成在凹部33中的弹簧槽66内位于每个锁定构件34下方。
78.当凹口板14被接收在或被嵌套在槽板10内并且控制板20位于它们之间时，凹口板14和槽板10通常被保持环或卡环(未被示出)在轴向上快速地保持。卡环被接收并保持在形成在槽板10中的沟槽中。在组装后，控制板20通常位于形成在槽板10中的环形沟槽(未被示出)内。
79.图2至图11的锁定构件可以被表征为棘轮平面锁定构件。图12的锁定构件是在图12中总体上用附图标记34’表示的棘轮中心枢轴或跷跷板锁定构件。锁定构件34’与其关联的耦合构件或凹口板14’一起被示出。
80.图13的锁定构件可以被表征为图2至图11的平面锁定构件的径向形式，并且在图13中总体上用附图标记34”表示。锁定构件34”被表示为与其关联的耦合构件(即，分别为凹口板14”和槽板10”)一起被弹簧64”偏置。径向锁定构件34”的分解视图总体上在图14中示出。径向锁定构件的替代构造在图15中总体上用附图标记34
”’
表示。凹口板14”的分解视图总体上在图14中示出。
81.图14的锁定构件34”和图15的锁定构件34
”’
通常不由选择器板致动，而是由线性致动器致动。
82.虽然以上描述了示例性实施方式，但是并不意味着这些实施方式描述了本发明的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可组合各种实施的实施方式的特征来形成本发明的另外的实施方式。