传动系统离合器的球斜面致动器

摘要

一种车辆传动系统离合器,其中,单向离合器作用在每个行星齿轮上并支承在支承环上,而支承环在离合器控制装置的电线圈通以电流时摩擦联结在球斜面控制环上,产生控制环和致动环之间的相对转动,使多个滚动元件沿着对置的深度变化的斜面运行,产生控制环和致动环之间的轴向分离力,从而产生作用在离合器盘上的夹紧力。当车辆处于驱动或滑行模式时,若离合器盘打滑,第一,第二行星齿轮组与单向离合器一致行动,进一步使球斜面致动器加力,而增加夹紧力。

说明书

本发明涉及一种车辆传动系统离合器，更具体来说涉及这样一种传动系统离合器，其中采用一种球斜面致动器来使摩擦盘夹紧在发动机飞轮上，其中，具有在行星齿轮上的单向离合器的行星齿轮组可在驱动和滑行模式条件下使传动系统离合器锁定结合。

另外本发明还涉及于1996,12,13在美国专利商标局提交的，题目为“带有单向作用球斜面装置的传动系统离合器”(Driveline ClutchWith Unidirecticnal Apply Ball Ramp)转让给本申请的同一受让人-易通公司的专利申请766838。

传动系统主离合器通常采用多个弹簧来使摩擦盘夹紧在发动机飞轮上。弹簧布置在与飞轮螺接的压力板总成上。用来控制压力板弹簧机构的机械连杆由司机来位移，以便控制传动系统离合器的锁定结合和松开。

采用电子装置来自动操纵传动系统离合器的努力目前正在进行之中。已知可以采用与机械连杆连接的机电的或者液压的致动器，以便在变速箱换挡期间基本上代替司机进行更为精确的离合器操作。采用这样的致动器时，机械连杆随着电控制信号来移动，而控制信号是由中央处理器产生的，中央处理器用来处理基于工况的各种车辆传感器输入讯号，以便确定传动系统离合器应当在何时以什么方式予以致动或者脱开。

采用球斜面致动器来使车辆传动系统差速器中的离合器组件加载是已知的。美国专利No.4805486和5092825(其公开内容通过引述结合在本文中)公开了一种有限滑动差速器，其中离合器组件是随着球斜面致动器的致动而被加载的，而其致动是由伺服马达的转动或者由电磁线圈驱动的致动环上的制动蹄来引发的。球斜面致动器相对于其它致动器的优点在于，它可以以非常高的作用力放大率，通常是100∶1或者更大，使转动运动转换为轴向运动。球斜面致动器还在车辆变速箱中用来通过根据信号使内外齿离合器组件加载而啮合和脱开齿轮组，如美国专利No.5078249所公开的，其公开内容通过引述结合在本文中。

在这两种车辆的应用中，球斜面致动器的一侧，通常被称为控制环，通过由线圈产生的电磁场感应力而反作用在壳体基础上，或者由电马达带动而相对于壳体基础转动。为了产生较大的夹紧力，供给线圈或者马达的电流要增加，借此增加控制环对壳体基础的反作用，其使控制环相对于致动环转动，借此使滚动元件在控制环和致动环的斜面上运行，其使轴向运动和在离合器组件上的夹紧力增加。

也已知采用球斜面致动器来使车辆传动系统离合器加载，如在美国专利No.1974390；2861225；3000479；5441137；5469948；5485904和5505285中所公开的，它们的公开内容通过引述结合在本文中。采用球斜面致动器来供给车辆传动系统离合器的夹紧力的一个问题是，现有技术的单向球斜面机构的结构当车辆处于滑行模式时导致夹紧力的损失。当发动机功率降低而传动系统实际上在使发动机超速运行时(滑行模式)，带有单个斜面的单向致动的现有技术的球斜面致动器将使离合器脱开，因此消除了发动机对车辆的制动。

当发动机没有将转动能量供给变速箱时，例如当车辆滑行时，采用仅仅具有一个单个倾斜角的单向球斜面的球斜面致动的离合器将使离合器脱开。当滑行时，飞轮不再向变速箱或者球斜面致动器供给转动能量。在这种情况下，致动环和控制环的相对转动已经颠倒过来，使得球斜面的轴向位移被消失，因此，容许压力板从离合器盘拉开。结果是，发动机与变速箱脱开因而消除了任何发动机的制动效果。

在美国专利No.2937729和5505285中公开了一种双向球斜面致动的离合器。由于采用该较为昂贵的和复杂的技术，球斜面致动器包括了双向的斜面机构，其当控制环和致动环之间在任何一个方向有相对转动时都可以提供致动作用。然而，该球斜面机构必须渡过会导致不希望有的离合器的瞬时打滑的非致动状态，另外，零件的制造比单向装置更为昂贵。此外，与单向球斜面机构相比，在组件尺寸给定的情况下，双向球斜面机构将在控制环和致动环之间有较小的转动行程。因此，如果能够使单向球斜面机构在车辆的驱动运行模式和滑行运行模式中都可以致动的话，那么单向球斜面机构是比较好的。

球斜面致动器包括多个滚动元件，一个控制环和一个对置的致动环，其中，致动环和控制环限定至少三个对置的形成为周向半圆形凹槽的单一的斜面，每对对置的凹槽含有一个滚动元件。一个推力轴承放置在控制环和一个连接在诸如一个飞轮的输入元件上并随之转动的壳体元件之间。一个电磁线圈放置在一个控制离合器的一个元件附近，以便产生使控制离合器加载的磁场，该控制离合器又将作用力施加在球斜面致动器的控制环上。控制离合器可以是类似于通常用于车辆空调压缩机的那些离合器或者是一种锥形离合器，以便增加传递的致动作用力。

本发明的特征在于，通过一个球斜面致动的离合器联结的由一个主运动装置驱动的飞轮(输入元件)和一个变速箱输入轴(输出元件)。该球斜面机构具有多个单向的深度变化的凹槽(斜面)和一个致动环，该致动环具有单向的深度变化的凹槽，这些凹槽至少部分地与控制环上的凹槽相对并且几何形状上基本相似。球斜面致动器离合器系统的实例示于美国专利NO.1974390；2861225；2937729；3000479；5485904和5505285中。在车辆滑行模式中，通过采用单向离合器，在离合器锁定结合时，可以阻止致动环反转。两个行星齿轮组(其中之一是一个部分的行星齿轮，起一个大直径单向离合器的作用)用来在驱动和滑行模式时容许球斜面致动器增加在离合器摩擦盘上的夹紧力，而当从一种模式过渡到另一种模式时夹紧力不降低。因此，当采用本发明时，本发明的球斜面机构当车辆从驱动模式转变为滑行模式时不象现有技术装置那样通过非致动状态，因而可以减少离合器的打滑。当电磁线圈通以电流时，球斜面机构只能增加夹紧力，而与车辆的工作情况无关。

电磁线圈用来致动一个控制离合器，而控制离合器通过行星齿轮组中之一个借助摩擦将控制环与变速箱输入轴联结。当由线圈增力时，球斜面机构将在离合器摩擦盘上提供夹紧力，其中每当在飞轮和变速箱输入轴之间存在转速差时夹紧力的幅度便即刻增加。根据本发明，只要线圈通过作用在行星齿轮组的各个行星齿轮上的单向离合器的作用而通以电流，夹紧力的幅度便可以保持在一个给定的水平上或者增加，因此当车辆进入滑行模式时(此时与驱动车辆时不同发动机是制动的)，球斜面致动器是完全致动的。在驱动模式中离合器打滑将使球斜面机构增加在离合器盘上的夹紧力。另外，在滑行模式时，如果由于某种原因而出现离合器的打滑，行星齿轮组会在控制环和致动环之间提供沿着适当方向的附加相对转动，以便增加在离合器摩擦盘上的夹紧力。

本发明的一个任务是当输入扭矩反向时防止球斜面致动离合器脱开。

本发明的另一个任务是当传动系统扭矩处于滑行模式时通过采用作用在行星齿轮组的行星齿轮上的单向离合器将在控制环和致动环之间的转动方位锁定来防止具有单向斜面机构的球斜面致动离合器脱开。

本发明的另一个任务是当传动系统扭矩处于滑行模式时利用两个行星齿轮组来让具有单向斜面机构的球斜面致动的传动系统离合器增加其啮合力。

本发明的另一个任务是当传递的传动系统的扭矩反向时利用两个行星齿轮组来让由具有单向斜面机构的球斜面致动器致动的传动系统离合器去增加其致动作用力，其中，每个行星齿轮支承在一个单向离合器上，而单向离合器不可转动地安装在与一个支承环连接的支承销上。

本发明的再另一个任务是当传递的传动系统扭矩反向时利用一个行星齿轮组和一个部分的行星齿轮组来让由具有单向斜面机构的球斜面致动器致动的传动系统离合器去增加其致动作用力，其中所述的行星齿轮组和部分的行星齿轮组两者都具有作用在控制环和变速箱输入轴之间的行星齿轮，其中多个单向离合器可以防止行星齿轮的反转。

图1是本发明的球斜面致动器的局部剖视图；

图2是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线所截取的本发明的第一行星齿轮组的局部剖视图，其中，车辆传动系统处于传动模式中；

图3是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线所截取的本发明的第二行星齿轮组的局部剖视图，其中，车辆传动系统处于传动模式中；

图4是沿着图1的Ⅲ-Ⅲ线所截取的本发明的第一行星齿轮组的局部剖视图，其中，车辆传动系统处于滑行模式中；

图5是沿着图1的Ⅲ-Ⅲ线所截取的本发明的第二行星齿轮组的局部剖视图，其中，车辆传动系统处于滑行模式中；

图6是沿着图1的Ⅵ-Ⅵ线所截取的本发明的球斜面机构的轴向剖视图；

图7是沿着图6的Ⅶ-Ⅶ线所截取的本发明的球斜面机构的横向剖视图，其中，球斜面机构处于未用力状态；

图8是沿着图6的Ⅶ-Ⅶ线所截取的本发明的球斜面机构的横向剖视图，其中，球斜面机构处于用力状态；

出于便于理解本发明的原理的目的，下面将提及在附图中示出的实施例，并且将采用具体的语言对其进行描述。然而，应该理解，并无意借此限制本发明的范围，因而诸如对于所示装置的变更和进一步的改进和诸如对于在这里所说明的本发明原理的进一步应用都应当被认为是本发明所涉及领域中普通技术人员通常可以想到的。

在下面的描述中将采用某些术语，但是其仅仅是为了便于提及不是用来起限制作用的。例如，术语“向前”和“向后”将指的是离合器总成通常在车辆上安装的向前和向后的方向。术语“向右”和“向左”指的是与采用的术语有关的附图中的方向。术语“向内”和“向外”分别指的是向着和离开设备几何中心的方向。术语“向上”和“向下”指的是与采用的术语有关的附图中所取的方向。所有上述的术语包括其通常的引伸和等同物。

现在请参阅附图(其不是用于限制本发明的)，图1是本发明可在其中被采用的那种主传动系统离合器总成2的轴向剖视图。主传动系统离合器总成2包括一个也称为输入元件的飞轮4，它具有一个摩擦表面4A，由诸如内燃机的原动机(未示出)借助输出曲轴(未示出)来转动地驱动，输出曲轴通过传动系统离合器总成2连接在一个变速箱(未示出)上，而离合器总成2由一个球斜面机构5来致动。离合器钟罩形壳体6包围着传动系统离合器总成2和支承着变速箱，而变速箱包括一个也称为输出元件的变速箱输入轴8，该输出元件延伸以便通过在变速箱输入轴8左端上的花键10C与一个具有摩擦片10A和摩擦片10B的第一离合器盘10不可转动地相啮合，然后该变速箱输入轴8从那里向右延伸，以便驱动变速箱齿轮机构。同样，一个具有摩擦片11A和摩擦片11B的第二离合器盘11通过花键11C与变速箱输入轴8相啮合。第一离合器盘10被夹紧在飞轮4和一个中间压力板13A之间，而第二离合器盘11被夹紧在中间压力板13A和一个主压力板13B之间。一个致动环12作用在膜片式弹簧垫圈18上，以便将一个轴向力施加在主压力板13B上，而使其靠在第二离合器盘11上，使中间压力板13A靠在第一离合器盘10上，使离合器盘10靠在飞轮4的飞轮摩擦表面4A上，借此将来自原动机的转动力通过变速箱输入轴8传递给变速箱，最终传递给车辆传动系统的其余部分。

在现有技术的系统中，离合器压力板利用多个加载弹簧被强行压向飞轮。当司机希望使离合器片脱开时，一个机械放松机构通过司机的脚和腿克服弹簧力而被致动，借此容许离合器片相对于飞轮滑动。然而，应当指出，致动弹簧和机械放松机构都不是本发明的特征。根据本发明，一个由离合器控制装置15控制的球斜面机构5用来迫使致动环12向着飞轮4运动，因而，在变速箱的换挡工序期间由电子装置代替了司机的作用，其中，该球斜面机构包括一个致动环12和一个控制环14，而致动环12和控制环14由至少三个滚动元件20A分开，而滚动元件20A在深度变化的斜面或者凹槽22A和23A中运动。

离合器钟罩形壳体6局部地包围着包括本发明的球斜面机构5的传动系统离合器总成2。使控制环14反作用于基础上的球斜面致动器在本领域是已知的，并一直用来使传动机构离合器加载，如在美国专利NO.5078249中所公开的，和用来使差速离合器组件加载，如在美国专利NO.5092825中所公开的，其中球斜面控制环通过线圈或者带有齿轮机构的马达反作用于壳体基础。实际上，在控制环14和致动环12之间的相对转动可以使一个或者多个可以是球形元件或者圆柱形滚子的滚动元件20A,20B,20C(见图6)沿着分别在控制环14中和在致动环12中形成的同样数目的对置的斜面22A,22B,22C和23A,23B,23C运动。斜面22A,22B,22C,23A,23B，和23C具有单向的不同的轴向深度。控制环14相对于致动环12的转动使致动环12向着飞轮4轴向移动，借此将第一和第二离合器盘10和11夹紧在致动环12和飞轮4之间。致动环12不可转动地连接在压力板壳体16上，但是可以相对于其轴向移动。图6-8更为详细和精确地示出了该几何形状，下面将对其进行描述。

其可以是任何适当类型轴承的推力轴承56反作用于第二支承体49B上，而支承体49B连接在第一支承体49A上并且用来承受当球斜面滚动元件20A,20B,20C啮合在分别位于控制环14和致动环12中的斜面22A,22B,22C,23A,23B，和23C上时由它们产生的轴向力。通常，一个行星齿轮组包括一个内齿轮，太阳齿轮和至少三个行星齿轮。第一行星齿轮组21A的第一内齿轮40A连接在第一支承体49A上，而支承体49A通过压力板壳体16连接在飞轮4上。第二行星齿轮组21B的第二内齿轮40B由第二支承体49B支承着但是可独立于其转动，但是是可转动地连接在离合器环35上。太阳齿轮54仅仅啮合第二行星齿轮组21B，而第一行星齿轮组21A不利用太阳齿轮而且起一个大直径单向离合器的作用。第一和第二行星齿轮42A和43A支承在穿过各自的单向离合器44A和45A的支承销48A上。支承销48A,48B,48C和48D各连接在支承环39上。其它的行星齿轮42B,43B,42C,43C,42D,43D支承在穿过各自的单向离合器44B,45B,44C,45C,44D,和45D的各自支承销48B,48C和48D上。当从横截面2-2来看时，第一行星齿轮42A仅仅被容许沿着反时针方向转动，而第二行星齿轮43A仅仅被容许沿着顺时针方向转动。因此，由于没有太阳齿轮，第一行星齿轮组21A起一个单向离合器的作用。本发明的各个元件总地包围了变速箱输入轴8并且围绕转动轴线47转动。

离合联接器24包括一个锥形离合器28，其一侧是第二行星齿轮组21B的离合器环35，而第二侧是当锥形离合器28被加力时摩擦联结的离合器延伸部分29。配合通道37从控制环14中延伸，并且可转动地与传动法兰38相啮合，而传动法兰38从离合器延伸部分29延伸，而离合器延伸部分29连接在离合器控制板19上，其构成了离合联接器24。这样，当线圈30由离合器控制装置15通过导线17而通以电流而借助电磁力吸引离合器控制板19并对锥形离合器28加载时，锥形离合器28便可以借助摩擦力将控制环14与离合器环35(其连接在第二内齿轮40B上)相联结。希望在锥形离合器28处将摩擦材料粘结在控制离合器延伸部分29上和/或离合器环35上，以便当线圈30被通以电流时在这些元件之间提供需要的扭矩传递。离合器延伸部分29利用从其延伸的传动法兰38来可转动地驱动锥形离合器28的一侧由于传动法兰38与传动通道37啮合的方式而没有径向和轴向的对中问题。如果没有该类型的离合联接器24，锥形离合器28往往会由于构成离合联接器24的各个元件的制造公差和磨损而粘结。

控制环14含有斜面22A,22B和22C，并且当线圈30借助离合联接器24的作用通以电流时可摩擦转动地连接在离合器环35上。当线圈30由离合器控制装置15通过导线17通以电流时，离合器控制板19将被拉动而靠在线圈极柱32上。环形电线圈30包围着变速箱输入轴8并且由连接在离合器钟罩形壳体6上的线圈支承件31支承着。电线圈30布置得紧密靠近线圈极柱32，而线圈极柱32不可转动地支承在变速箱输入轴8的花键套33上。因此，花键套33，线圈极柱32和太阳轮54全部随着变速箱输入轴8转动。电线圈30布置得由线圈极柱32局部地包围并且与其分开一个小的空气间隙。线圈30安装在离合器钟罩形壳体6上，因此当线圈极柱32根据输入轴8的转动而转动时被保持不动。线圈30产生一个由图1的箭头36所示的电磁通，其穿过线圈极柱32进入离合器控制板19，又返回通过线圈极柱32而进入线圈30。该电磁通产生一个试图将离合器控制板19拉向线圈极柱32的作用力，因此，通过离合器延伸部分29与离合器环35的接触而产生一个摩擦力和进入行星齿轮组21A和21B的扭矩，而行星齿轮组21A和21B将一个合成扭矩按照相同的方向作用在控制环14上，以便当车辆运行在驱动模式或者滑行模式(在飞轮4和变速箱输入轴8之间呈现转速差动)时致动球斜面机构5。具体来说，当车辆处于驱动模式时，第一单向离合器45A,45B,45C,45D脱开而容许第一行星齿轮组21A的第一行星齿轮43A,43B,43C,43D转动，而第二行星齿轮组21B的第二单向离合器44A,44B,44C,44D被锁定。当车辆处于滑行模式时，第二单向离合器44A,44B,44C,44D脱开而容许第二行星齿轮组21B的第二行星齿轮42A,42B,42C,42D转动，而第一行星齿轮组21A的第一单向离合器45A,45B,45C,45D被锁定。在这两种情况下，任何在飞轮4和变速箱输入轴8之间的相对转动都将导致球斜面机构5的进一步致动，从而增加在离合器盘10和11上的夹紧力。球斜面机构5通过第一和第二行星齿轮组21A和21B的作用以适当方式被致动，当车辆处于滑行或者驱动模式时，第一和第二行星齿轮组21A和21B使控制环14沿着锁定方向转动。

当离合器盘10和11由于原动机(发动机)通过飞轮4提供过大的扭矩而不能被夹紧时或者开始滑动时，则在控制环14和致动环12之间有相对转动，因而迫使环12和14进一步沿着轴向分开(下面将详细说明)，从而可增加致动环12在主压力板13A，中间压力板13B和飞轮4之间的离合器盘10和11的摩擦片10A,10B,11A,11B上的夹紧力。这种情况通过控制环14相对于致动环12的小范围的转动就可以发生并且如果在飞轮4和变速箱输入轴8之间发生任何相对转动，那么通过球斜面机构5的作用便可以提供自动的基本上是即刻的夹紧力调节。

根据本发明，一旦离合器总成2被锁合，线圈极柱32便与飞轮4同速转动，并且要求将最小的附加电流输送给线圈30，以便保持离合器总成2的锁合。采用现有技术的教义时，控制环14可以反作用于地面，例如离合器钟罩形壳体6，但是在控制环14之间会发生不断的滑动，导致很高的附加能量的损失，并且在离合器滑动时没有球斜面机构5的自动致动。而如本发明所述，通过由单向离合器44A,44C,45A,45C的作用所控制的第一和第二行星齿轮组21A和21B而将控制环14与变速箱输入轴8连接起来，离合器的滑动会进一步为球斜面机构5提供动力，而与车辆运行模式无关，借此可以使离合器打滑减至最少。当采用本发明车辆在驱动模式或者滑行模式时，至离合器盘10和11的相同的最小打滑的反应时间实际上是瞬时的，因为离合器盘10和11的打滑会通过离合联接器24的摩擦接合和第一和第二行星齿轮组21A和21B在控制环14侧的摩擦接合以及通过压力板壳体16与致动环12的联结而即刻导致致动环12和控制环14之间的相对转动，从而可以进一步致动球斜面机构5。致动环12转动地联结在离合器压力板壳体16上，而壳体16又连接在飞轮4上，整个地一起转动。

偏压弹簧26对离合器控制板19向着线圈极柱32方向预加载，使空气间隙作用减至最小，以便当线圈30首先通以电流时可提供平稳的啮合。如果没有偏压弹簧26(其被示出为膨胀线圈弹簧，但是它可以是任何适当的膨胀装置)，锥形离合器28往往会由于磁力作用而过啮合，因为在离合器控制板19和线圈极柱32之间的空气间隙既然是在进入线圈30的给定的电流值下闭合的，那么当空气间隙闭合时，作用力将增加得非常迅速。如果没有精密的电气控制系统，传递给锥形离合器28的作用力将超过平稳致动传动系统离合器总成2所需要的程度。

多个压力板弹簧50通过在压力板壳体16和致动环12之间起弹簧件的作用而拉动包括致动环12在内的球斜面机构5离开离合器摩擦盘10,11和飞轮4，借此使致动环12偏压离开飞轮4。压力板壳体16连接在飞轮4上，使得致动环12可以随着飞轮4而转动但是也可以相对于飞轮4轴向移动，因为其受到起着压缩压力板弹簧50作用的球斜面机构5的作用的控制。

由球斜面机构5产生的轴向力可以通过推力轴承56传递给第二支承体49B，而第二支承体49B通过压力板壳体16连接在飞轮4上。在相反的方向上，由球斜面机构5产生的作用力传递给离合器盘10，11和飞轮4。应当指出，可以采用任何数目的离合器盘，包括只有一个离合器盘而没有中间压力板13A的情况。

现在来提及图1和2，其中，图2是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线所截取的本发明的第一行星齿轮组21A的局部剖视图。第一和第二行星齿轮组21A和21B布置得可以使控制环14沿着进一步致动球斜面机构5的方向转动。第一行星齿轮组21A(其没有太阳齿轮)包括多个第一行星齿轮43A,43B,43C,43D，这些行星齿轮被支承在各自的第一单向离合器45A,45B,45C,45D上，而每个单向离合器不可转动地被支承在各自的支承销48A,48B,48C,和48B上。注意，对于第一和第二行星齿轮组21A和21B来说，任何数目的行星齿轮和相关的支承销都是可以利用的。第一行星齿轮43A,43B,43C,43D于是可以与第一内齿轮40A相啮合，而内齿轮40A连接在或者由第一支承体49A来形成，而第一支承体49A随着飞轮4一起转动。第一和第二行星齿轮43A,43B,43C,43D,42A,42B,42C,42D由支承环39保持在轴向位置上。第二行星齿轮组21B包括一个太阳齿轮54，该太阳齿轮54通过变速箱输入轴8与多个第二行星齿轮42A,42B,42C,42D相啮合而被驱动，而第二行星齿轮被支承在各自的第二单向离合器44A,44B,44C,44D上，而每个第二单向离合器不可转动地被支承在各自的支承销48A,48B,48C,48D上。第二行星齿轮42A,42B,42C,42D于是与第二内齿轮40B相啮合，而内齿轮40B连接在第二支承体49B上或者与其形成在一起。线圈极柱32与太阳齿轮54一起可转动地连接在变速箱输入轴8上。

第一行星齿轮43A,43B,43C,43D和第二行星齿轮42A,42B,42C,42D沿着周向由支承环39彼此隔开，而支承环39安装在在延伸的支承销48A,48B,48C,48D上的各个单向离合器上。第一和第二单向离合器45A,45B,45C,45D,44A,44B,44C,44D与第一和第二行星齿轮组21A和21B的其它元件一致行动可以防止控制环14相对于致动环12沿着会松开球斜面机构5的方向转动，条件是线圈30要以防止离合器环35相对于致动环12在那个方向上转动来通以电流。当线圈通以电流时，第一和第二行星齿轮组21A和21B与第一和第二单向离合器45A,45B,45C,45D,44A,44B,44C,44D结合起来工作，可以保证控制环14和致动环12的相对转动仅仅在可导致球斜面机构5进一步致动从而增加在离合器盘10和11上的夹紧力的方向上进行，而与车辆运行的模式和通过传动系统的扭矩流程无关。

图2是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线截取的图1的离合器总成2的局部剖视图，示出了当车辆处于驱动模式时第一行星齿轮组21A的相对转动情况。箭头A¹代表第一内齿轮40A相对转动的方向，箭头P¹代表第一行星齿轮43A,43B,43C,43D的相对转动方向，箭头C代表支承环39的相对转动方向。内齿轮40A不可转动地连接在发动机的飞轮4上，第一行星齿轮43A,43B,43C,43D通过第一单向离合器45A,45B,45C,45D被可转动地支承在各自的支承销48A,48B,48C,48D上，其中，支承销48A,48B,48C,48D连接在支承环39上。假定发动机沿着反时针的方向转动，第一内齿轮40A由发动机飞轮4转动驱动。第一行星齿轮43A,43B,43C,43D在各自的第一单向离合器45A,45B,45C,45D上沿着反时针方向转动但是被阻止沿着顺时针方向转动。在车辆驱动条件下，如图2所示，各个元件由单向离合器转动或者被其阻止转动的情况如下：第一内齿轮40A随着发动机飞轮4沿着反时针的方向转动；第一行星齿轮43A,43B,43C,43D在各自的第一单向离合器45A,45B,45C,45D上沿着反时针方向转动，其中支承销48A,48B,48C,48D是静止不动的。

图3是沿着图1的Ⅲ-Ⅲ线截取的图1的离合器总成的局部剖视图，示出了当车辆处于驱动模式时第二行星齿轮组21B的相对转动情况。箭头S代表太阳轮54的相对转动方向，箭头A²代表第二内齿轮40B相对转动方向，箭头P²代表第二行星齿轮42A,42B,42C,42D的相对转动方向，箭头C代表支承环39的相对转动方向。第二内齿轮40B不可转动地连接在离合器环35上，离合器环35具有一个摩擦面，该摩擦面当线圈30通以电流时通过离合器延伸部分29而将离合器环35与控制环14借助摩擦联结起来。第二行星齿轮42A,42B,42C,42D由各自的支承销48A,48B,48C,48D可转动地支承着，而支承销连接在支承环39上。第二内齿轮40B不可转动地连接在离合器环35上，而离合器环35当线圈通以电流时通过离合器延伸部分29与控制环14摩擦联结。第二行星齿轮组21B具有一个太阳齿轮54(与第一行星齿轮组21A不同)，而太阳齿轮54不可转动地连接在变速箱输入轴8上。在驱动模式时，第二行星齿轮42A,42B,42C,42D被不可转动地支承在在各自的支承销48A,48B,48C,48D上的各自的第二单向离合器44A,44B,44C,44D上，借此防止第二行星齿轮42A,42B,42C,42D沿着顺时针方向转动。所示太阳齿轮54由发动机驱动沿着反时针方向转动，并且由于第二行星齿轮42A,42B,42C,42D被锁定，所以第二内齿轮40B随着太阳齿轮54转动。因此摩擦片10A和10B的任何打滑可以导致进一步地致动球斜面机构5，以便增加在摩擦片10A和10B上的夹紧负荷，即使通过车辆传动系统的扭矩流程已经在图3中相反了。

图4是当车辆处于滑行模式(此时传动系统扭矩流程与驱动模式的是相反的)时图1的离合器总成沿着第一行星齿轮组21A所截取的的局部剖视图。其中所示的是第一内齿轮40A随着发动机飞轮4沿着反时针方向转动。第一行星齿轮43A,43B,43C,43D被各自的第一单向离合器45A,45B,45C,45D锁定不能沿着反时针方向转动，因此支承销48A,48B,48C,48D和支承环39随着发动机飞轮4转动，任何传动系统离合器的打滑都将导致控制环14和致动环12之间的相对转动，这将进一步供给球斜面机构5以力量，从而增加在传动系统离合器上的夹紧力。

由于行星齿轮组21A不具有太阳齿轮，所以它可以被更为精确地描述为一个部分行星齿轮组。第一行星齿轮组21A起着在飞轮4和支承环39之间起作用的一个单向离合器的作用。由于该作用的目的，第一行星齿轮组21A将被称为一个行星齿轮，即使太阳齿轮未予利用，并且其起着一个单向离合器的作用，并且不是一个传统的行星齿轮组。

图5是沿着图1的Ⅲ-Ⅲ线截取的图1的传动系统离合器总成2的局部剖视图，示出了当车辆处于滑行模式时第二行星齿轮组21B的相对转动情况。支承环39和连接的支承销48A,48B,48C,48D随着发动机飞轮4转动，因为第二单向离合器44A,44B,44C,44D被锁定并防止第二行星齿轮42A,42B,42C,42D沿着反时针方向转动，因此，可使输入扭矩相反并且当在飞轮4和摩擦片10A和10B之间发生打滑时可使球斜面机构5被进一步加力，与图3中所示的结果一样。

现在参阅附图6,7,8来描述球斜面机构5的运作情况，一个球斜面机构5的横截面图示于图6中，而沿着图6的Ⅶ-Ⅶ线截取的由球形元件20A分开的致动环12和控制环14的视图示于附图7和8中。三个球形滚动元件20A,20B,20C大致隔开120°，当控制环14相对于致动环12转动时分别在三个具有不同轴向深度的斜面22A,22B,22C上滚动。根据球斜面机构5的所希望的转动和轴向运动，可以利用任何数目的球形滚动元件20A,20B,20C和相应的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C。必须采用至少三个球形滚动元件20A,20B,20C，使它们行驶在分别在控制环14和致动环12上形成的同样数目的完全相等地隔开的对置的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C上，以便为控制环14和致动环12提供轴向和径向的稳定性。如前所述，任何类型的滚动元件都可以采用，例如球形的或者圆柱形的滚子。所示的致动环12与飞轮4，压力板壳体16和第一，第二支承体49A,49B围绕转动轴线47一起转动，该轴线与变速箱输入轴8的转动轴线是一致的。

所示的三个半圆形的周向斜面23A,23B,23C形成在致动环12的表面上，它们与形成在控制环14上的完全相同的对置的斜面22A,22B,22C相对应。控制环14和致动环12由高强度钢制成，单向倾斜的斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C被渗碳而硬化到RC55-60的硬度。斜面22A,22B,22C,23A,23B,23C在深度上是倾斜的，如在附图7中由标号22A和23A的斜面较为清晰地示出的，在周向上延伸大约120°(实际上小于120°，以便容许在斜面之间有分开的部分)。在控制环14和致动环12之间的分开间隙66的大小，在当控制环14在同一转动轴线上相对于致动环12转动时球形滚动元件20A在两个斜面22A和23A上滚动的情况下。由两个对应的对置斜面例如22A和23A之间的转动方位来确定。以基本上相同的方式，滚动元件20B在两个斜面22B和23B上滚动，滚动元件20C在两个斜面22C和23C上滚动。该相对转动迫使两个环14和12轴向分开或者容许它们变得更靠近在一起，这由滚动元件20A,20B,20C或者与它们对应的斜面对22A,23A和22B,23B和22C,23C的位置来确定，因此可以产生轴向移动，以便夹紧和放松在致动环12和飞轮4之间的离合器盘10。

图7示出了当斜面22A和23A处于极端对中位置并且球形元件20A处于斜面22A和23A的最深部位而支承环48为最小时控制环14和致动环12的转动方位。假定在飞轮4和变速箱输入轴8之间有转速差，当线圈30通以电流时，通过离合联接器24施加输入的转动扭矩控制环14将相对于致动环12转动，斜面22A和23A将彼此相对移动，使球形元件20A在每个斜面22A和23A上滚动到两个斜面22A和23A的不同的位置上，从而迫使控制环14和致动环12分开至较为宽的分开间隙66，如图8所示。相似的分开作用力也可以由在斜面22B和23B上滚动的滚动元件20B和在斜面22C和23C上滚动的滚动元件20C所产生。控制环14的转动通过控制环14沿着箭头70方向的转动造成的参考点62和64在图7的直接对置的位置相对移动到图8的偏置位置而由图7和8清晰地示出了。该轴向位移的增加可以用于许多应用场合，特别是传动系统离合器，因为，相对于作用在控制环14上的扭矩的作用力值是非常高的，通常达到100∶1的比例。如在本申请中所述的，这可以用来在车辆的传动系统中使致动环12加载而使其靠在离合器盘10,11和飞轮4上。参考美国专利No.4805486可以得知球斜面致动器应用的其它说明详情。

如果飞轮4以与变速箱输入轴8相同的速度转动，即使线圈30被通以电流，控制环14也将以与致动环12相同的速度转动，并且不会由球斜面机构5产生附加轴向力，因为没有控制环14和致动环12之间的相对转动。假定线圈30持续通以电流，因而，根据本发明，通过离合联接器24，线圈极柱32和第一和第二行星齿轮组21A和21B，借助电磁作用而将控制环14与变速箱输入轴8联结起来，那么，在飞轮4和变速箱输入轴8之间的任何相对转动都会导致在会引起球形元件20A,20B,20C进一步增加在控制环14和致动环12之间分离间隙66的方向上的控制环14和致动环12之间的相对转动，因此由致动环12产生附加夹紧力，以便利用飞轮的力量来增加在离合器盘10上的锁定结合力。

根据本发明，在一个输入轴类似于图1中的飞轮4而一个输出轴类似于其中的变速箱输入轴8的情况下，那么该车辆传动系统离合器致动器便可以用来将该转动输入轴与该输出轴相联结。只要线圈30被通以电流从而在输入轴(飞轮)和输出轴(变速箱输入轴)之间提供摩擦联结，那么本发明便可以阻止球斜面机构5从离合器盘10,11退回和脱开，而不管扭矩传动的方向为何。

本发明已经予以非常详细地描述，足以使本领域的普通技术人员能够制造和利用它。这些人员在阅读和理解了上述的说明以后，它们将可以对本发明作出各种变更和改进，因此将所有这些变更和改进包括进来作为本发明的一部分是所希望的，只要它们落于附后的权利要求的范围内。