[发明专利]具有多排棘齿元件的单向或可选择的离合器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是一份专利合作条约专利申请，根据35 USC 119(e)要求2008年10月22日提交的美国临时专利申请号61/107,571的优先权。

披露领域

本披露总体上涉及离合器组件、并且更具体地涉及径向棘齿的单向以及可选择地可接合的离合器。

披露背景

分动箱被用在全时和分时四轮驱动车辆中，用于将经过车辆变速器的输入轴所接收的驱动动力分配给一对输出驱动轴。这些驱动轴之一为车辆前轮提供动力而另一个驱动轴为车辆后轮提供动力。在允许在两轮驱动与四轮驱动模式之间变换的车辆中，分动箱的输入轴对其输出轴之一提供连续的动力并且选择性地将驱动动力提供给另一个输出轴，这是通过某种类型的可解除接合的或者以其他方式可调节的连接器(如：粘性连接器、电磁离合器、或者可定位的正齿轮装置)来进行的。有时提供其他驱动模式，包括：对于较高四轮驱动速度的四轮驱动高驱动模式、对于较低驱动速度的四轮驱动低驱动模式、以及用于将变速器与前后轴解除接合以允许拖挂的空档、以及用于控制车轮滑移的锁定四轮驱动。

另外，还发展出了其他分动箱应用，如响应式四轮驱动，在这种驱动中一个分动箱与其多个相关的提供四轮驱动的部件一起安装在车辆中，仅当存在两轮驱动的牵引力损失时才通过自动装置来接合四轮驱动模式。有时被称为“全轮驱动”的全时的或恒定的四轮驱动模式目前同样在一些汽车变体中是可供使用的。在这种模式中，四轮驱动不是可解除选择的而是保持为一种固定的配置。

在用于这些车辆的分动箱中要求特定元件或部件来传输驱动力。更具体地讲，要求特定的元件以便在特殊的驱动情况下(但并非在其他情况下)选择性地传输驱动力。在分动箱中用来选择性地传输驱动力或转动力的一个装置的实例是 一个单向离合器。单向离合器是已知的具有内座圈以及外座圈(其间安置有一个接合机构)的装置。总而言之，将该接合机构设计为在这些座圈的相对转动是在一个特殊的转动方向上时将这些座圈锁定在一起。当这些座圈在相对相反的方向上转动时，接合机构被解开锁定并且这些座圈彼此相对自由转动。在应用中，当这些座圈被固定到同心轴上时，当被接合时该单向离合器将起作用而将这些轴保持在一起，致使这些座圈在同一方向上转动并且由此从一个轴到另一个上传输运动力、或驱动扭矩。当这种单向离合器被解除接合时，这些轴由此而彼此相对地进行自由轮转。

具体的应用支配着如何设计这种单向离合器的接合。可以将一个单向离合器设计为具有作为驱动构件的一个座圈以及作为从动构件的一个座圈，或者可以将这种离合器设计为允许这两个轴之一在不同的运行模式中起驱动构件的作用。以此方式，可以将单向离合器的锁定机构设计为响应于仅这些座圈之一的转动来接合，或者可以将离合器设计为以便在这两个座圈之一提供适当的相对转动时进行接合。

这种单向离合器被典型地使用在以下情况中，即希望轴与轴、或轴与座圈的转动的扭矩传输的接合、但一种“硬”连接(如，一种花键或键控的连接)将不工作的情况。例如，在特定运行参数的过程中，一个四轮驱动车辆经历着传动系的困难，这起因于具有协作驱动的前轮和后轮，这种困难可以通过在分动箱内使用这些单向离合器装置而得到缓解。当一个四轮驱动车辆在铺面道路上通过连接在一起的四个车轮而拐过一个急转弯时，车辆可能会经历人们已知的“急转弯制动效应”。这由于固有的实体几何形状而发生，这种几何形状影响物体在距一个中心点的不同径向距离处的转动。对于四轮驱动车辆一般发生两种不同的作用。首先，当任何车辆进入一个弯道时，与该弯道内侧上的这些车轮相比，由于该弯道外侧上的车轮与弯道的中心相距更大的径向距离所以必须经过一个更大的圆周距离。弯道越急，则这些内部车轮与这些外部车轮之间的转动性角速度之差就越大。因此，在弯道中外侧车轮必须比内部车轮转动得更快。这种效应在四轮驱动车辆中被放大，但总体上是由安装在前轴以及后轴上的车辆的这些差速器组件来抵消。其次，因为这些前轮还引导车辆经过该弯道，它们必须比后轮转动更快。对于一个固定的四轮驱动接合不存在用来抵消这种动作的装置(如，一个差速器)并且较慢移动的后轮以一种不希望的制动方式来动作。