本申请涉及专利号为5,469,948的名为“具有滑行锁止的离合器 球道驱动器”的美国专利及专利号为5,485,904的名为“具有驱动和 滑行作用的离合器球道驱动器”的美国专利，两者如同本申请均被转让给同一 受让人，易通公司。

本发明涉及车辆传动系离合器，尤其是这样一种车辆传动系离合器：摩擦 片被夹紧在使用电控单向离合器的发动机飞轮，并用于提供一种驱动及滑行传 动系离合器的锁止和分离机构。

传动系离合器通常使用一系列高刚度螺旋弹簧把抵靠于摩擦片的压力板夹 紧至发动机飞轮。弹簧位于用螺栓固定在发动机飞轮上的压力板组件内。通过 操作者的作用，机械联动装置控制压力板弹簧机构移动，以控制传动系离合器 的锁止和分离。

为使采用电子设备的传动系离合器的操纵自动化，以允许其操作独立于操 作者的作用，已经做了很大的努力。一般的，在变速器换档时，通常使用和机 械联动装置相连的电子机械或液压动力驱动器以代替操作者，从而进行更精确 的离合器操作。使用这种驱动器时，根据一基于微处理器的控制单元产生的电 控信号，机械联动装置被移动，其中控制单元用于处理各种车辆传感器的输入 以及其它操作状况，以确定在什么时候及以什么方式，传动系离合器应该被驱 动或关闭。

在车辆传动系中，用球道驱动器装载离合器是已知的。专利号为4,80 5,486的美国专利公开了一种防滑差速器，其中根据伺服马达或作用在驱 动环上的电磁线圈驱动的制动蹄片的转动而引起的球道驱动器的启动，一离合 器被加载。一球道驱动器已被用于车辆变速器上，根据信号，该驱动器通过加 载齿轮离合器，以接合和分离齿轮组，其在专利号为5,078,249的美 国专利中公开，其所公开的内容在这里作为参考。

专利号为5,469,948和5,485,904的美国专利公开的离 合器球道驱动器在这里作为参考，该驱动器使用一线圈以激励控制环，并向其 提供一阻断力，从而启动球道驱动器，以向摩擦片提供一夹持载荷。这两个专 利也公开了使用一种单向离合器来阻止控制环在分离传动系离合器的方向上转 动，在这里，单向离合器的一侧通过控制线圈和输出轴(变速器输入轴)相连， 因此，当控制线圈被激励时，只有单向离合器被驱动。

球道机构和其它驱动器相比的优点是它能以很大的力放大倍数将旋转运动 转为轴向运动，该放大倍数通常是100∶1或更大。在这些申请的大部分中， 通常称作控制环或板的球道驱动器的一侧，通过由线圈内的电流产生的电磁场 而引起的力，而抵抗箱座，或者电马达使控制环相对箱座转动。为了产生更大 的夹持力，提供给线圈马达的电流增大，从而使控制环和箱座的反作用增强， 这使得控制环相对驱动环转动，因而导致球道机构中的滚动部件和在控制及驱 动环中的相应的坡道接合，所以增强了轴向运动并增大了离合器片上的夹持力。 使用球道驱动器提供离合器夹持力的一个问题是：当激励电流取消时，单向坡 道球道机构的作用导致夹持力的损失。

另一方面，当离合器控制部件不能向线圈提供电能时，已有技术中的球道 驱动离合器将导致传动系离合器分离。然后球道驱动器在一个方向上自由移动， 从而导致传动系离合器的不起作用。在这种情况下，驱动环和控制环的相对转 动反向，从而使得球道轴向移动被破坏，因此导致压力板离开离合器片。其结 果是发动机与变速器上断开，发动机的驱动力或制动力被取消。因此希望当离 合器控制部件的动力损失时，球道驱动器能维持这种状态(位置)。

球道驱动器包括一系列滚动部件，控制环和一相对的驱动环，驱动环和控 制环确定至少三个相对的单向坡道表面，这些坡道形成为圆周方向的半圆形凹 槽，每对相对凹槽容纳一个滚动部件。止推轴承位于控制环和壳部件之间，其 和输入部件，如飞轮，相连并随其一起转动。一电磁线圈紧邻控制环的一个部 件，以便产生一个加载控制环的电磁场，这将导致球道驱动器的控制环和驱动 环之间的相对转动。

本发明的特征在于：诸如发动机飞轮的转动的输入部件和诸如变速器输入 轴的转动的输出部件，通过一离合器片而被转动连接，其中通过球道驱动器的 轴向延伸，离合器片被夹紧在飞轮和驱动环之间。球道驱动器包括一具有单向 深度变化凹槽(坡道)的控制环及至少部分与这些控制环相对的具有单向深度 变化凹槽的驱动环(压力板)，通过电控单向离合器的作用，驱动环在分离传 动系离合器方向上的转动被有选择地阻止。一电磁线圈用于将控制环和箱座电 磁连接，例如与变速器壳连接。球道驱动器向离合器摩擦片提供一夹持力，此 处只能通过对线圈的电激励，该夹持力才能增大。与压力板和控制环相连的单 向离合器可以阻止这些部件的相对转动，从而阻止球道驱动器的分离。在飞轮 和变速器输入轴闭锁时，由于不必连续向控制线圈提供电流以维持球道驱动器 的激励状态，伴随的能量损失被减至最小。通过分离线圈，单向离合器被电控， 当线圈被激励时，该线圈允许控制板在非驱动方向旋转，从而分离离合器板。 当分离线圈不被激励时，单向离合器被驱动，而且只允许控制环在一个方向上 相对于压力板转动，从而进一步激励球道驱动器，以保持传动系离合器的接合。

本发明的一个目的是当电能损失时，阻止球道驱动的离合器分离。

本发明的另一个目的是使用一个由分离线圈控制的单向离合器来阻止球道 驱动的离合器分离。

本发明的第三个目的是在通过单向离合器锁住控制环和驱动环之间的转动 方向而使电能损失时，阻止球道驱动的离合器分离。

本发明的第四个目的是：当通过单向离合器锁住控制环和驱动环之间的转 动方向，而使传动系力矩变向时，阻止球道机构分离，其中单向离合器具有和 驱动环连接的第一道及与控制环相连的第二道。

本发明的第五个目的是：通过使用单向离合器锁住控制环和驱动环之间的 转动方向，阻止球道机构分离，其中单向离合器具有和驱动环相连的第一道及 与控制环相连的第二道，通过一分离线圈，单向离合器被正常地接合及电分离。

本发明的第六个目的是：通过单向离合器锁住控制环和驱动环之间的转动 方向，阻止球道机构分离，其中单向离合器具有和驱动环相连的外道及与控制 环相连的内道，通过一安装在基座上的分离线圈，单向离合器被正常地接合及 电分离。

为了实现本申请的目的，本发明利用一单向离合器机构，它可允许一部件 在一方向上转动，并阻止其在相反方向的转动。用于本发明球道驱动器的单向 离合器的目的是使控制环相对于驱动环保持在一固定的位置，因而即使当电力 损失时，也可维持球道驱动器的轴向分离并在离合器片上产生夹持力。当发动 机在没有来自离合器控制部件的进一步输入而驱动或被驱动时，使用一单向离 合器可以使具有带单角度坡道的单向球道驱动器的离合器(当控制环相对驱动 环在一方向上转动时，凹槽能施加一夹持载荷)以保持一离合器夹持力。本发 明提供了对单向离合器分离的电控，从而夹持力可在任意时间被释放。通过激 励一分离线圈，离合器被分离，该分离线圈分离使球道驱动器失效的单向离合 器。

因此，通过使用基本上作用在变速器输入轴和具有单角度凹槽的球道驱动 器控制环之间的单向离合器，当传动系离合器的输入扭矩变向或当动力耗费在 控制线圈上时，离合器片上的夹持力能被有选择地维持。

图1是装在输入部件及输出部件上的按照本发明的球道驱动器的局部剖视 图；

图2是沿图1所示本发明的球道驱动器的驱动环，控制环和压力板的II -II方向的正视图；

图3是沿图2线III-III方向的按照本发明的球道驱动器的剖视图， 此时第一球道驱动器处于非激励状态；

图4是沿图3线III-III方向的按照本发明的球道驱动器的剖视图， 此时第一球道驱动器处于激励状态；

图5是沿图1线V-V方向的按照本发明的球道驱动器的剖视图；

图6是按照本发明的压力板的另一实施例的正视图。

为了促进对本发明原理的理解，将针对附图所示的实施例进行描述，而且 对相同的部件采用特定的术语。然而本发明的范围并不受到限制，与本发明相 关的技术领域的技术人员能够对图示的装置做改变或变形，并把图示的本发明 的原理进一步用于其它方面。

在本说明书中，下面的描述将要用到特定的术语，这只是为了参考方便， 并没有其它限制。术语“向左”和“向右”指附图中的参考方向。术语“向内” 和“向外”分别是指朝向和离开本发明装置的几何中心的方向。术语“向上” 和“向下”指附图中的参考方向。所有前面提到的上述术语包括派生词和其等 同词。

下面参见附图1，图1显示了安装在输入和输出部件上的本发明的球道驱 动器4的剖面图。本发明采用的离合器组件2包括一个球道驱动器4，其中该 球道驱动器4使用一个压力板6(也称作活动环)以提供轴向力从而夹持离合 器片10，离合器片10非转动地固定在可能是在压力板6与可能是发动机飞 轮的一个输入部件3之间的一变速器输入轴的一个输出部件5上。离合器组件 2可以被用作在一车辆上把一飞轮和一个变速器输入轴(输出部件5)摩擦连 接的一个传动系离合器。通过一曲轴，输入部件3被诸如是内燃机的一个发动 机(未示出)转动驱动。曲轴使输入部件3转动，输入部件3通过本发明的离 合器组件2和输出部件5相连，由于压力板6对离合器片10的夹持作用，输 出部件5被转动驱动。通过一系列轴花键11的接合，压力板6把非转动地连 接到输出部件5上的离合器片10夹紧至输入部件3上，从而把发动机的转动 能传至输出部件5，随后传送至需要转动能的装置，例如车辆传动系统。

为了本发明的目的，输入部件3可被连接到任意类型的转动的发动机上， 诸如电马达，而输出部件5可以是任何类型的和传动装置相连的转动轴。这样 一来，转动的输入部件3可以是发动机飞轮，转动的输出部件5可以是用于车 辆传动系统的齿轮换档变速器的变速器输入轴。 

通常，通过一系列高刚度离合器弹簧的反作用，压力板6被压向诸如飞轮 的输入部件3。然而，本发明利用球道驱动器4产生的轴向力，产生直接作用 在压力板6上的力，从而把离合器片10夹紧至输入部件3。

球道机构属已有技术，而且被用于装载专利号为5,078,249的美 国专利中公开的变速器和齿轮离合器，以及专利号为5,092,825的美 国专利中公开的滑差离合器装置，它们所披露的在这里作为参考。在已有技术 中，通过抵靠于箱座上的一控制环对输出轴的反作用或者通过一电线圈或马达 使控制环与输出轴电磁联接球道控制机构被激励。球道驱动器4的具体操作公 开在专利号为5,078,249和5,092,825的美国专利中。

控制环16和压力板6之间的相对转动使得一系列滚动部件20A，20 B及20C(参见图2)沿凹槽22A，22B，22C，23A，23B和 23C移动，这些凹槽沿其长度方向上的深度是变化的。在控制环16第一面 形成的环凹槽22A，22B和22C与在压力板6第一侧面形成的相应的板 凹槽23A，23B及23C相对。这样一来，控制环16和压力板6的相对 转动使得滚动部件20A、20B及20C滚过其相应的环凹槽22A，22 B及22C，并同时滚过板凹槽23A、23B及23C，从而导致控制环1 6相对压力板6轴向移动，压力板6可轴向移动，但是其相对于输入部件3和 壳15被不可转动地连接，以使压力板6的第二侧面和离合器片10接触并摩 擦接合。在控制环16的第二面和止推轴承18接触处，止推轴承18传递由 控制环16和压力板6产生的轴向力。止推轴承18可以是使用球形滚动部件 的轴承或者是使用任意类型合适材料或部件的轴承，以传递轴向载荷，例如滚 针轴承。这样一来，由于球道驱动器4展开而轴向移动压力板6，通过止推轴 承18，力反作用在座圈17上，把座圈17推向壳15，进而作用至输入部 件3上。单向离合器14的外圈21被壳15支撑，并因此与输入部件3和压 力板6非转动连接。控制伸长部分26作为控制环16的一部分，以便和安装 在箱座上的控制线圈34磁性连接，这样一来，当控制部件32向控制线圈3 4提供电流时，控制伸长部分26被磁性吸至(并能够摩擦连接)控制线圈3 4和箱座上，这种方法和在自动空调压缩机中使用的方法相似。

在一般情况下，单向离合器14被接合，因此从内圈19向外圈21传递 旋转能量。分离线圈30紧邻单向离合器14，当被控制部件32激励时，它 磁性吸引进而分离单向离合器14的分离板28，从而使得内圈19能够相对 外圈21在任一方向转动。分离线圈30被示意性地安装在基座部件上，如变 速器外壳(未示出)上。这就允许控制环16相对于压力板6转动，该压力板 6只受作用在控制伸长部分26上的控制线圈34的控制。内圈19和控制环 16不可转动地连接，外圈21和壳15及压力板6不可转动地连接。因此当 单向离合器接合时(分离线圈未被激励)，控制环16只能相对于压力板6在 一方向上转动，以进一步分开球道驱动器4，从而阻止离合器组件2的分离。

控制环16向右伸长以向单向离合器14的内圈19提供支撑，并形成一 控制伸长部分26，从而和控制线圈34磁性连接。控制线圈34被安装在基 座上，如变速器的外壳上，并且被离合器控制部件32电激励。控制线圈34 产生电磁场33，该电磁场33在控制伸长部分26上产生制动力，该制动力 被传至控制环16。控制线圈34被装在一基座部件(未示出)上，如变速器 外壳上。在控制伸长部26上可形成一摩擦面，当控制线圈34被离合器控制 部件32电激励时，它可使得控制环16和箱座可转动地摩擦连接。在任何( 两种)情况中，控制线圈34产生的电磁场33把控制伸长部分26和控制线 圈34及箱座连在一起，如图1所示。在一类似的情况中，当分离线圈30被 离合器控制部件32电激励时，也安装在箱座，如变速器外壳上的分离线圈3 0把分离板28和图1象征性示出的基座部件相连，从而在压力板28上作用 一电磁制动力。这种制动力使得控制环16相对压力板6转动，从而导致控制 环16和压力板6分开。

下面参见附图2，控制环16为环绕输出部件5的片状结构，两者可绕共 同的转动轴36旋转。控制环16上形成一系列径向环形凹槽22A，22B 及22C，这些凹槽沿其长度方向上的深度不同(参见图3及图4)。环凹槽 22A，22B及22C约束相应的滚动部件20A，20B及20C。以类 似的方式，压力板6包括一相同数量和方位的沿周向延伸的板凹槽23A，2 3B及23C，这些凹槽和在控制环16内形成的环凹槽22A，22B及2 2C相对。特别是，当球道驱动机构4位于图3所示的非激励状态时，控制环 凹槽22A和压力板凹槽23A部分相对，当球道驱动机构4位于图4所示的 部分激励状态时，控制环凹槽22A和压力板凹槽23A更直接地相对。

当控制环16和压力板6之间相对转动时，球形部件20A在控制环凹槽 22A和压力板凹槽23A内滚动，凹槽22A及23A深度的变化导致了一 种趋于把控制环16和压力板6分开的运动。图3和图4很清楚地表示了这种 运动，而且下面参考它们进行说明。图3和图4是沿图2所示本发明的控制环 16和压力板6的线III-III方向的剖视图。图3显示了处于非激励状 态的球道驱动机构4，这时球形部件20A位于控制环凹槽22A和压力板凹 槽23A的最深部，从而在控制环16和压力板6之间形成了一相对窄的分隔 间隙4 。在图3所示的非激励状态中，分隔间隙44相对窄，而且在控制环 16相对压力板6相对转动至图4所示的激励状态时，分隔间隙44明显变宽。 这种轴向运动使得压力板6沿轴向移向输入部件3，从而在离合器片10上提 供一夹持力。

图4示出了控制环16和压力板6之间的关系，此时球道驱动机构4被由 离合器控制部件32向控制线圈34提供电流而激励。控制线圈34(其被固 定在基座上)和控制伸长部分26之间的磁连接使得在控制环16上产生一制 动作用，以便把控制环16和箱座电磁连接。这样一来，由于压力板6和输入 部件3一起转动，输入部件3和箱座之间的相对转速差导致了压力板6和控制 环16之间的相对转动。这种相对转动使得控制环16相对于压力板6转动， 以建立和图4所示相似的几何关系。和图3所示的非激励状态相比，分隔间隙 44已明显增大。球形部件20A及控制环凹槽22A和压力板凹槽23A滚 动至凹槽22A、及23A的中间深度部分，从而把控制环16和压力板6分 开，并随着分隔间隙44的增大，使得所示压力板6(随支撑壳22转动)轴 向移动，其中分隔间隙用于将离合器片10的夹紧力传到输入件3上。参见图 3及图4，分别位于环凹槽22A及板凹槽23A上的点42及43进一步示 出了控制环16相对压力板6的相对转动。

图5是沿图1线V-V方向表示本发明的球道驱动器的剖视图，其更清楚 地显示了单向离合器14的结构。外圈21具有一系列在其内圆周形成的楔形 27，这些楔形27接收等数量的所示为柱状滚子的滚动部件24。在分离板 28上形成的每一薄片35由分离板28沿轴向延伸，以和滚动部件24相接 触。分离板28有一个和输出部件5的旋转轴线36共轴的旋转轴线。当分离 线圈30被离合器控制部件32激励时，薄片35把滚动部件压入图5所示的 单向离合器14被分离的位置，从而使得控制环16相对压力板6转动，以与 球道驱动器4接触，从而分离传动系离合器2。如果分离线圈30没有被激励， 由于楔形27使得滚动部件24在内圈19和外圈21之间被楔住，因此控制 环16只能相对压力板6在一个进一步把控制环16和压力板6分开的方向上 转动，从而增加在离合器片10上的夹持载荷。这样一来，单向离合器14在 一给定的驱动状态锁住球道驱动器4，而且在不影响传动系离合器组件2接合 的程度下，电能可以被移去。

图6示出了压力板6的另一实施例。压力板6被分成两部分，一压力板 6′和一驱动板6″，此处分别支撑滚动部件20A，20B及20C的板凹 槽23A，23B及23C形成在接触并推压压力板6′的驱动板6″上。接 着压力板6′和离合器片10接触并且摩擦接合。

为了保证能导致球道驱动机构4收紧并由此分离离合器组件2的传动系离 合器组件2的持续接合，分离线圈30保持非激励状态，并且单向离合器14 阻止除在进一步激励离合器组件2的一方向之外的控制环16相对压力板6的 转动。为了分离离合器组件2，分离线圈30被把分离板28和箱座电磁连接 的离合器控制部件32激励，这使得薄片35把滚动部件24压入一位置，在 该位置楔形27允许单向离合器14在任何方向自由转动。

假设本发明用于车辆传动系，只要通过球道驱动机构4的作用，离合器组 件2被接合，单向离合器14则接合，而且发动机向车辆传动系提供能量，以 驱动车辆，否则当不再希望由发动机向传动系提供能量以增加车速时，发动机 动力减小，而且通过把由发动机传至传动系的转动能量变为由传动系传至发动 机，发动机能够制动车辆。除非分离线圈30不被激励，那么单向离合器14 用于维持压力板6相对于控制环16的相对转动位置，以维持压力板6和输入 部件3(飞轮)之间的夹持力，从而保持输出部件5(变速器输入轴)和输入 部件3(飞轮)之间的可转动的摩擦连接，这样一来，如果发动机节流阀被关 闭，传动系能够向企图制动车辆的发动机提供转动能量。因此，按照本发明， 虽然控制线圈34上具有电力损失，但是传动系离合器组件2和球道驱动器4 的状态被维持。

前面已对本发明作了详细描述，对本领域的技术人员来讲足以制造并使用 本发明。通过对前面描述的阅读和理解，本领域的技术人员可得到本发明的各 种变形和改进，并且包括作为本发明一部分的所有这种变形和改进，它们全都 落在权利要求书的范围之内。