本申請(qǐng)要求2016年4月22日提交的美國(guó)發(fā)明申請(qǐng)No.15/135,590的優(yōu)先權(quán)，并且還要求2015年4月23日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/151,782的權(quán)益，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用如其全部在此詳細(xì)闡述一樣被合并。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種用于平移傳動(dòng)系部件的可移動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)器組件。

背景技術(shù)：

在傳動(dòng)系領(lǐng)域中已知多種驅(qū)動(dòng)器用于選擇性地平移傳動(dòng)系部件的元件，以使該傳動(dòng)系部件以不同的模式或條件運(yùn)行。該元件可以是用于通過(guò)該傳動(dòng)系部件選擇性地傳輸旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的聯(lián)軸器的一部分。該聯(lián)軸器可以是卡爪(dog)或者軸環(huán)(collar)，其被選擇性地平移而與另一卡爪或者花鍵軸接合和斷開(kāi)。替代地，該元件可以是傳動(dòng)系部件內(nèi)的變速器的一部分，其被用于以兩種或更多種轉(zhuǎn)速比選擇性地運(yùn)行該傳動(dòng)系部件。作為另一個(gè)替代，該元件可以是鎖定機(jī)構(gòu)的一部分，其可選擇性地接合以禁止該傳動(dòng)系部件中的一對(duì)力矩傳輸元件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2015/0053027中描述了一個(gè)這樣的驅(qū)動(dòng)器，其被用在可斷開(kāi)的雙速動(dòng)力輸出單元(PTU)中，以控制PTU中的一對(duì)元件的接合，其通過(guò)該P(yáng)TU和該P(yáng)TU內(nèi)的齒輪減速器控制動(dòng)力傳輸。雖然這種驅(qū)動(dòng)器對(duì)于其預(yù)期目的是令人滿意的，然而這種驅(qū)動(dòng)器仍然可被改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本部分提供本公開(kāi)的概述，而不是本公開(kāi)的全部范圍或其所有特征的全面公開(kāi)。

在一種形式中，本教導(dǎo)提供一種驅(qū)動(dòng)器組件，用于選擇性地運(yùn)行傳動(dòng)系的部件。該驅(qū)動(dòng)器組件包括第一套筒、滾筒、凸輪從動(dòng)件、凸輪槽、第二套筒、第一彈簧和驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件。所述第一套筒具有第一套筒主體、第一凸緣和圍繞驅(qū)動(dòng)軸線布置的第一內(nèi)孔。所述第一套筒主體具有多個(gè)外齒。所述第一凸緣從所述第一套筒主體徑向向外延伸。所述滾筒被接收在所述第一內(nèi)孔中并且能夠圍繞驅(qū)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)。所述凸輪從動(dòng)件被固定地聯(lián)接至所述滾筒和所述第一套筒中的一個(gè)。所述凸輪從動(dòng)件被接收在形成于所述滾筒和所述第一套筒中的另一個(gè)中的凸輪槽中。所述第二套筒具有第二套筒主體，所述第二套筒主體限定具有形成在其上的多個(gè)內(nèi)齒的第二內(nèi)孔。所述第二套筒圍繞所述第一套筒布置，使得所述內(nèi)齒與所述外齒嚙合，從而將所述第二套筒能夠軸向滑動(dòng)地但是不能旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述第一套筒。所述第一彈簧被布置在所述第一凸緣和所述第二套筒之間。所述驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件被聯(lián)接至所述第二套筒，以隨其沿所述驅(qū)動(dòng)軸線移動(dòng)。

根據(jù)在此提供的描述，進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。本概述中的描述和具體示例僅旨在用于說(shuō)明的目的，而非旨在限制本公開(kāi)的范圍。

附圖說(shuō)明

在此描述的附圖僅用于例示所選實(shí)施例的目的，而非所有可能的實(shí)施方式，并非旨在限制本公開(kāi)的范圍。

圖1是根據(jù)本公開(kāi)教導(dǎo)構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)器組件的透視圖；

圖2是圖1的驅(qū)動(dòng)器組件的分解透視圖；

圖3是沿驅(qū)動(dòng)軸線通過(guò)圖1的驅(qū)動(dòng)器組件截取的剖視圖；和

圖4是圖1的驅(qū)動(dòng)器組件的一部分的正視圖。

在全部附圖中的若干視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)部件。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1和圖2，根據(jù)本公開(kāi)教導(dǎo)構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)器組件總體上由附圖標(biāo)記10指示。驅(qū)動(dòng)器組件10可包括外殼組件12、滾筒(barrel)14、第一套筒16、第二套筒18、彈簧20、驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24和控制單元26。

參見(jiàn)圖1和圖3，外殼組件12可分別包括第一外殼構(gòu)件30和第二外殼構(gòu)件32(其可配合以形成閉合的外殼腔34)、馬達(dá)和變速器安裝座36，以及一對(duì)軸承安裝座38。第一外殼構(gòu)件30和第二外殼構(gòu)件32可由任意所需材料形成，諸如加強(qiáng)塑料材料或者輕重量材料，例如鎂或者鋁。如果需要的話，一個(gè)或者多個(gè)墊圈(未具體示出)可被布置在第一外殼構(gòu)件30和第二外殼構(gòu)件32之間以在其間形成密封。軸承40可被布置在各軸承安裝座38中。

在圖2至圖4中，滾筒14可被支撐以圍繞驅(qū)動(dòng)軸線44相對(duì)于外殼組件12旋轉(zhuǎn)。在所提供的示例中，滾筒14包括一對(duì)收縮段46，其被安裝在軸承40中，以使軸承40直接支撐滾筒14相對(duì)于外殼組件12旋轉(zhuǎn)。滾筒14可具有中部區(qū)段50，周向延伸的凸輪槽52可被形成至其中。在所提供的示例中，驅(qū)動(dòng)器組件10被配置為將驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22在兩個(gè)不同的位置(即第一輸出構(gòu)件位置和第二輸出構(gòu)件位置)之間移動(dòng)，因而凸輪槽52分別具有由過(guò)渡部58連接的第一槽部54和第二槽部56。第一槽部54和第二槽部56沿驅(qū)動(dòng)軸線44彼此間隔開(kāi)，并且圍繞中部區(qū)段50的一部分周向延伸，而過(guò)渡部58以螺旋的方式延伸以連接第一槽部54和第二槽部56。在所提供的示例中，壁構(gòu)件60在與過(guò)渡部58相反的一側(cè)上被周向布置在第一槽部54和第二槽部56之間，使得凸輪槽52并不完全圍繞中部區(qū)段50的圓周延伸。然而將理解，第二過(guò)渡部(未示出)可被用于連接第一槽部54和第二槽部56，使得凸輪槽52完全圍繞中部區(qū)段50的圓周延伸。第二過(guò)渡部可以以與過(guò)渡部58相反的方式圍繞中部區(qū)段50的圓周的一部分螺旋地延伸。還將理解，如果驅(qū)動(dòng)器組件10的驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22具有兩個(gè)以上的不同位置，則凸輪槽52可被配置有對(duì)應(yīng)數(shù)量的周向延伸的槽部，而且螺旋配置的過(guò)渡部可被用于將鄰近的周向延伸的槽部彼此鏈接。

在圖2和圖3中，第一套筒16可具有第一套筒主體64、第一凸緣66、第二凸緣68和第一內(nèi)孔70。第一套筒主體64可具有多個(gè)外花鍵或齒72，其可關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸線44被同軸地布置。第一凸緣66和第二凸緣68可沿驅(qū)動(dòng)軸線44彼此軸向間隔開(kāi)，并且可從第一套筒主體64徑向向外延伸。第一凸緣66可與第一套筒主體64整體且一體地形成，而第二凸緣68可被可移除地聯(lián)接至第一套筒主體64。在所提供的特定示例中，第二凸緣68為卡環(huán)，其被接收在形成在第一套筒主體64中的槽74中。第一內(nèi)孔70縱向通過(guò)第一套筒16形成并與驅(qū)動(dòng)軸線44對(duì)準(zhǔn)。滾筒14被接收在第一內(nèi)孔70中，并且可相對(duì)于第一套筒16旋轉(zhuǎn)。凸輪從動(dòng)件80可被聯(lián)接至第一套筒16，并且可被接收在凸輪槽52中。在所提供的示例中，從動(dòng)件孔82形成在第一套筒主體64中并且與第一內(nèi)孔70相交，并且凸輪從動(dòng)件80被接收在從動(dòng)件孔82中?？梢圆捎萌魏嗡璧臋C(jī)構(gòu)以將凸輪從動(dòng)件80保持至第一套筒16，諸如采用保持環(huán)84。

雖然凸輪槽52已經(jīng)被描述為被形成在滾筒14中，并且凸輪從動(dòng)件80已經(jīng)被描述為被安裝至第一套筒16，但是將理解，替代地，凸輪槽52可被形成在第一套筒16中，并且凸輪從動(dòng)件80可被聯(lián)接至滾筒14以隨其旋轉(zhuǎn)。

第二套筒18可具有可限定第二內(nèi)孔92的第二套筒主體90。第二內(nèi)孔92可具有其上可被形成多個(gè)內(nèi)齒96的第一部分94，和直徑可相對(duì)地大于第一部分94的第二部分98。第二套筒18可圍繞第一套筒16軸向地布置于第一凸緣66和第二凸緣68之間，使得內(nèi)齒96與外齒72嚙合，從而將第二套筒18可軸向滑動(dòng)地但是不可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至第一套筒16。

彈簧20可被接收在第一套筒16和第二套筒18之間，并且可以以預(yù)定的軸向方向相對(duì)于第一套筒16偏壓第二套筒18。在所提供的示例中，彈簧20圍繞第一套筒主體64被接收，彈簧20的第一軸端抵靠第一凸緣66，彈簧20被接收在第二內(nèi)孔92的第二部分98中，并且抵靠形成在第二套筒主體90上的周向延伸的突肩100，第二內(nèi)孔92的第一部分94和第二部分98在此處相交。如從以下的討論將顯見(jiàn)的，彈簧20為驅(qū)動(dòng)器組件10提供適量的柔度，這在第二套筒18(和驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22)不能沿驅(qū)動(dòng)軸線44在所述預(yù)定的軸向方向上相應(yīng)地平移的情況下，允許滾筒14圍繞驅(qū)動(dòng)軸線44旋轉(zhuǎn)，并允許第一套筒16沿驅(qū)動(dòng)軸線44在所述預(yù)定的軸向方向上被平移。

可選地，第二彈簧(未示出)可被用于在與所述預(yù)定的軸向方向相反的軸向方向上相對(duì)于第一套筒16偏壓第二套筒18。例如，第二彈簧可圍繞第一套筒主體64布置，并且軸向地位于第二凸緣68和第二套筒主體90的軸端之間。第二彈簧20可被用于向驅(qū)動(dòng)器組件10提供適量的柔度，這在第二套筒18(和驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22)不能沿驅(qū)動(dòng)軸線44在與所述預(yù)定的軸向方向相反的方向上相應(yīng)地平移的情況下，允許滾筒14圍繞驅(qū)動(dòng)軸線44旋轉(zhuǎn)，并允許第一套筒16沿驅(qū)動(dòng)軸線44在與所述預(yù)定的軸向方向相反的方向上被平移。

驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22可以是被配置為將第二套筒18的運(yùn)動(dòng)沿驅(qū)動(dòng)軸線44傳輸至傳動(dòng)系部件(未示出)的可移動(dòng)元件(未示出)的任意類型的結(jié)構(gòu)。在所提供的特定示例中，驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22包括叉桿108，叉桿108固定地聯(lián)接至第二套筒18，并具有被配置為被接收在可移動(dòng)元件中的周向槽(未示出)中的一對(duì)臂110。叉桿108可與第二套筒18一體和整體地形成。

在圖2至圖4中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24被配置為向滾筒14提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，以圍繞驅(qū)動(dòng)軸線44旋轉(zhuǎn)滾筒14。旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24可包括具有聯(lián)接至滾筒14以共同旋轉(zhuǎn)的輸出軸桿的電動(dòng)馬達(dá)。然而，在所提供的特定示例中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)120和變速器122。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)120可以是諸如電動(dòng)馬達(dá)之類的任意類型的馬達(dá)，并且可具有可固定地聯(lián)接至外殼組件12的定子和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)輸出軸桿126的轉(zhuǎn)子。變速器122可包括可被聯(lián)接至馬達(dá)輸出軸桿126以隨其旋轉(zhuǎn)的輸入齒輪130、可被聯(lián)接至滾筒14以共同旋轉(zhuǎn)的輸出齒輪132，以及在輸入齒輪130與輸出齒輪132之間傳輸旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的一個(gè)或多個(gè)中間齒輪134。

在圖2和圖4中，控制單元26可被配置為確定滾筒14的旋轉(zhuǎn)位置、驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22的軸向位置，并控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24的運(yùn)行，以沿驅(qū)動(dòng)軸線44選擇性地將驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22定位在所需的位置?？刂茊卧?6可包括第一傳感器150、第二傳感器152和控制器154，其全部可被接收在外殼組件12中的閉合的外殼腔34中。第一傳感器150和第二傳感器152可被配置為分別感測(cè)第一傳感器目標(biāo)160和第二傳感器目標(biāo)162，并響應(yīng)地產(chǎn)生相關(guān)的傳感器信號(hào)。第一傳感器目標(biāo)160和第二傳感器目標(biāo)162可位于閉合的外殼腔34外側(cè)的位置?？刂破?54被配置為接收第一傳感器信號(hào)和第二傳感器信號(hào)以及外部產(chǎn)生的變換命令，并響應(yīng)地控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24。

第一傳感器目標(biāo)160可被聯(lián)接至第二套筒以隨其沿驅(qū)動(dòng)軸線44平移。第一傳感器150被配置為當(dāng)?shù)诙淄?8沿驅(qū)動(dòng)軸線相對(duì)于滾筒14處于至少一個(gè)位置時(shí)感測(cè)第一傳感器目標(biāo)160，并響應(yīng)地產(chǎn)生第一傳感器信號(hào)。在所提供的示例中，第一傳感器目標(biāo)160為被聯(lián)接至第二套筒18(例如與其一體和整體地形成)的標(biāo)簽狀結(jié)構(gòu)(tab-like structure)。在所提供的示例中，第一傳感器150為霍爾效應(yīng)傳感器。

在圖3和圖4中，第二傳感器目標(biāo)162可由鋼板或者粉末金屬材料形成，并且可被聯(lián)接至滾筒14以隨其旋轉(zhuǎn)。第二傳感器152被配置為當(dāng)?shù)诙鞲衅髂繕?biāo)162(并因此滾筒14)相對(duì)于第二傳感器處于至少一個(gè)預(yù)定的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)感測(cè)第二傳感器目標(biāo)162，并響應(yīng)地產(chǎn)生第二傳感器信號(hào)。在所提供的特定示例中，第二傳感器152為霍爾效應(yīng)傳感器，并且第二傳感器目標(biāo)162具有被裝配至滾筒14的圓柱形段182并抵靠滾筒14上的突肩184的內(nèi)環(huán)形軸環(huán)180、圍繞內(nèi)環(huán)形軸環(huán)180同心布置的外環(huán)形軸環(huán)186，以及聯(lián)接內(nèi)環(huán)形軸環(huán)180和外環(huán)形軸環(huán)186的徑向延伸段187。切口(notch)188(在圖1中最佳示出)可被形成在外環(huán)形軸環(huán)186中，并且可被旋轉(zhuǎn)地定向至滾筒14的對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)方位。

滾筒14可相對(duì)于第一套筒16被旋轉(zhuǎn)地定位，使得凸輪從動(dòng)件80被定位在第一槽部54中，以使第一套筒16為如圖3中所示被定位。在此位置，第二凸緣68抵靠第二套筒18的軸端，同時(shí)第一凸緣66與周向延伸的突肩100軸向間隔開(kāi)，并且因而驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22處于第一輸出構(gòu)件位置。

響應(yīng)于收到外部產(chǎn)生的變換命令，控制器154可運(yùn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)滾筒14，以將驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22沿第一軸向方向朝向第二輸出構(gòu)件位置移動(dòng)。控制器154可接收第二傳感器信號(hào)以確定何時(shí)凸輪從動(dòng)件80被定位在第二槽部56中，并且可停止旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24的運(yùn)行。控制器154可基于第一傳感器信號(hào)確定驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22是否已經(jīng)被定位在第二輸出構(gòu)件位置。

在驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22的移動(dòng)被阻止沿第一軸向方向移動(dòng)至第二輸出構(gòu)件位置(例如，由于傳動(dòng)系部件的可移動(dòng)元件與可移動(dòng)元件所要接合的元件之間齒對(duì)齒的接觸)的情況下，滾筒14沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，第二套筒18沿驅(qū)動(dòng)軸線44在第一軸向方向上的移動(dòng)將停止。第一套筒16沿驅(qū)動(dòng)軸線44在第一軸向方向上的進(jìn)一步移動(dòng)將壓縮第一凸緣66和周向延伸的突肩100之間的彈簧20，從而向第二套筒18施加偏壓力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22能夠沿第一軸向方向朝向第二輸出構(gòu)件位置移動(dòng)時(shí)，由彈簧20施加到第二套筒18上的負(fù)載將使第二套筒18沿驅(qū)動(dòng)軸線44在第一軸向方向上移動(dòng)，以將驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22定位在第二輸出構(gòu)件位置。

響應(yīng)于收到另一外部產(chǎn)生的變換命令，控制器154可運(yùn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24以將滾筒14沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，以將驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22沿與第一軸向方向相反的第二軸向方向朝向第一輸出構(gòu)件位置移動(dòng)。控制器154可接收第二傳感器信號(hào)，以確定何時(shí)凸輪從動(dòng)件80被定位在第一槽部54中，并且可停止旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源24的運(yùn)行。滾筒14沿第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)可將第一套筒16驅(qū)動(dòng)至圖3中的左側(cè)，并且第二凸緣68和第二套筒18的軸端之間的接觸將使第二套筒18(和驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22)隨第一套筒16沿第二軸向方向行進(jìn)。

如果需要的話，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出構(gòu)件22處于第一輸出構(gòu)件位置和第二輸出構(gòu)件位置中的至少一個(gè)時(shí)，第一套筒16可被接收在第二傳感器目標(biāo)162中(例如在內(nèi)環(huán)形軸環(huán)180和外環(huán)形軸環(huán)186之間)。以此方式構(gòu)造可有助于減小驅(qū)動(dòng)器組件10的總體尺寸。

為了例示和說(shuō)明的目的已經(jīng)提供實(shí)施例的以上描述。其并非旨在窮舉或限制本公開(kāi)。特定實(shí)施例的單獨(dú)元件或特征一般不限于該特定實(shí)施例，而是在可適用的情況下，即使沒(méi)有具體示出或描述，也可互換于并可被用于所選的實(shí)施例中。上述情況也可以以許多方式變化。這種變化不被視為背離本公開(kāi)，并且所有這種修改均旨在被包括在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。