本發明總體上涉及離合器，更具體地涉及具有多種與旋轉元件接合以選擇性地鎖定元件使其不再旋轉或允許元件在一個或兩個方向上自由旋轉的模式的離合器。

背景技術：

機動車輛通常包括內燃機，該內燃機含有旋轉曲軸，該旋轉曲軸被配置成通過驅動軸傳遞發動機的動力以轉動車輪。變速器置于發動機和驅動軸部件之間，以選擇性地控制曲軸和驅動軸之間的扭矩和速度比。在手動操作的變速器中，對應的手動操作離合器置于發動機和變速器之間，用于選擇性地將曲軸與驅動軸接合或脫離，以便于在可用變速器齒輪比之間的手動換檔。

另一方面，如果離合器是自動的，則離合器通常包括內部多個自動致動離合器單元，該單元適于在不同可用齒輪比之間動態地換檔，而無需駕駛員介入。多個這種離合器單元(也稱為離合器模塊)結合在這種變速器內，以便于齒輪比的自動改變。

在汽車的自動變速器中，可獲得三到十個前進齒輪比之間的任一個，但不包括倒檔。各個齒輪在結構上可由內部齒輪、中間齒輪(諸如由齒輪架支撐的行星齒輪或小齒輪)以及外部環形齒輪構成。特定的變速器離合器可與變速器中特定可選齒輪組相關聯，以便于期望的齒輪比變化。

由于自動變速器包括多個齒輪組以適應多個齒輪比，用于在各種可用操作模式之間自動切換離合器模塊的致動器的可靠性一直是設計時要考慮的因素。還期望的是，當離合器模塊與齒輪接合和脫離時，提供操作模式之間的平穩過渡。這些考慮因素在其它操作環境中也是重要的，在這些環境中，可選擇離合器模塊可實施成選擇性地允許和限制旋轉部件(諸如，齒輪、軸、扭矩變換器部件等)的旋轉。因此，為了尋找確保致動器可靠性與無縫性能同時成本低廉的方法已作出了許多努力。

技術實現要素：

在本發明的一個方面中，公開了一種用于可選擇離合器的致動器裝置，其具有多個用于控制由該可選擇離合器連接的兩個部件之間的相對旋轉的模式位置。致動器裝置可包括活塞殼體，其具有外表面、縱向延伸通過其中的活塞殼體縱向孔、從外表面向內延伸并鄰近第一孔端與活塞殼體縱向孔相交的第一流體通道，以及從外表面向內延伸且鄰近第二孔端與活塞殼體縱向孔相交的第二流體通道。致動器裝置可進一步包括主活塞，其設置在活塞殼體縱向孔內用于在其中縱向運動。主活塞可具有主活塞主部分和主活塞副部分，該主活塞主部分具有主活塞主部分外直徑并且設置在第一流體通道和第二流體通道之間，該主活塞副部分具有小于主活塞主部分外直徑的主活塞副部分外直徑并且從主活塞主部分朝著第二流體通道縱向延伸。致動器裝置還可包括副活塞，其具有副活塞縱向孔，從而使得副活塞設置在主活塞副部分上并在其上可滑動。副活塞可包括副活塞主部分和副活塞副部分，該副活塞主部分具有小于主活塞主部分外直徑的副活塞主部分外直徑，該副活塞副部分具有小于副活塞主部分外直徑的副活塞副部分外直徑并且設置在主活塞主部分和副活塞主部分之間。致動器裝置可進一步包括止動卡環，其具有環形形狀和止動卡環內直徑，該內直徑小于副活塞主部分外直徑且大于副活塞副部分外直徑，其中，止動卡環固定在活塞殼體縱向孔內位于主活塞主部分和副活塞主部分之間，且副活塞副部分延伸通過其中。作用在主活塞上朝向第二孔端的第一壓力可等于第一流體通道處提供的第一壓力乘以第一面積，該第一面積等于主活塞主部分的主活塞橫截面面積。當副活塞主部分未由止動卡環接合時作用在主活塞上朝向第一孔端的第二壓力可等于第二流體通道處提供的第二壓力乘以第二面積，該第二面積等于主活塞副部分橫截面面積和副活塞主部分橫截面面積總的橫截面面積。當副活塞主部分由止動卡環接合時作用在主活塞上朝向第一孔端的第三壓力可等于第二流體通道處提供的第二壓力乘以第三面積，該第三面積等于主活塞副部分橫截面面積。

在本發明的另一方面中，公開了一種可選擇離合器。可選擇離合器可包括外座圈、可相對于外座圈旋轉的內座圈、具有多個用于控制由可選擇離合器連接的兩個部件之間的相對旋轉的鎖定模式的選擇性鎖定機構、可在多個模式位置之間旋轉且每個均導致選擇性鎖定機構接合多個鎖定模式中之一的致動器凸輪，以及諸如上一段中所述的致動器裝置，其操作性地連接至致動器凸輪以當主活塞在活塞殼體縱向孔內縱向移動時使得選擇性鎖定機構在多個模式位置之間移動。

在本發明的另一個方面中，公開了一種用于可選擇離合器的致動器裝置，其具有多個用于控制由該可選擇離合器連接的兩個部件之間的相對旋轉的模式位置。致動器裝置可包括活塞殼體，其具有外表面、縱向延伸通過其中的活塞殼體縱向孔、從外表面向內延伸并鄰近第一孔端與活塞殼體縱向孔相交的第一流體通道，以及從外表面向內延伸且鄰近第二孔端與活塞殼體縱向孔相交的第二流體通道；以及設置在活塞殼體縱向孔內用于在其中縱向運動的主活塞。主活塞可包括主活塞主部分和主活塞副部分，該主活塞主部分具有主活塞主部分外直徑并且設置在第一流體通道和第二流體通道之間，該主活塞副部分具有小于主活塞主部分外直徑的主活塞副部分外直徑并且從主活塞主部分朝著第二流體通道縱向延伸。致動器裝置可進一步包括副活塞和止動卡環，該副活塞具有副活塞外直徑和副活塞縱向孔，從而使得副活塞在活塞殼體縱向孔內設置在主活塞副部分上且可在其上滑動，該止動卡環固定在活塞殼體縱向孔內位于主活塞主部分和第二孔端之間，并且具有環形形狀和止動卡環內直徑，其允許副活塞的至少一部分穿過止動卡環。作用在主活塞上朝向第二孔端的第一壓力等于第一流體通道處提供的第一壓力乘以第一面積，該第一面積等于主活塞主部分的主活塞橫截面面積，當副活塞未由止動卡環接合時作用在主活塞上朝向第一孔端的第二壓力等于第二流體通道處提供的第二壓力乘以第二面積，該第二面積等于主活塞副部分橫截面面積與副活塞主部分橫截面面積總的橫截面面積，且當副活塞由止動卡環接合時作用在主活塞上的第二壓力等于第二流體通道處提供的第二壓力乘以第三面積，該第三面積等于主活塞副部分橫截面面積。

其它方面由本專利的權利要求限定。

附圖說明

圖1是可在車輛中實施的呈多模式離合器模塊形式的可選擇離合器的一個可能實施例的一部分的透視圖及截面圖；

圖2是圖1的多模式離合器模塊的一個可能實施例的一部分的放大側視圖，其中鄰近的內座圈板被移除以顯示內部部件，且致動器凸輪處于單向鎖定單向未鎖定位置；

圖3是圖1的多模式離合器模塊的一個可能實施例的放大圖，其中致動器凸輪處于雙向未鎖定位置；

圖4是圖1的多模式離合器模塊的放大圖，其中致動器凸輪處于雙向鎖定位置；

圖5是根據本發明的致動器裝置的實施例通過圖2的線5-5截取的截面圖，該致動器在適當位置以將致動器凸輪置于單向鎖定單向未鎖定位置；

圖6是致動器裝置的實施例通過圖3的線6-6截取的截面圖，該致動器在適當位置以將致動器凸輪置于雙向未鎖定位置；

圖7是致動器裝置的實施例通過圖4的線7-7截取的截面圖，該致動器在適當位置以將致動器凸輪置于單向鎖定單向未鎖定位置；及

圖8是受控制的第一壓力與圖5-7的致動器裝置的主活塞位移的關系曲線圖。

具體實施方式

根據本發明，可選擇離合器(諸如多模式離合器模塊)可在車輛的各個位置(未示出)處實施，以提供用于連接和斷開可旋轉部件以分別阻止或允許兩個部件之間的相對旋轉的多個模式。參照圖1，車輛的多模式離合器10可為由papania于2014年8月7日公開的名為“多模式離合器模塊”的國際公開號wo2014/120595a1中所示出并描述的類型，該國際公開在此明確引入作為參考。雖然本文示出并描述了多模式離合器10，但本領域技術人員將理解，根據本發明的致動器裝置可與其它類型的可選擇離合器一起實施，其提供用于連接和斷開可旋轉部件以分別阻止或允許兩個部件之間的相對旋轉的多個模式，且本發明人設想到將致動器裝置與這種可選擇離合器一起使用。在所示實施例中，多模式離合器10可結合內從動輪轂50和外殼體52，其可在多模式離合器10的某些模式中被鎖定以共同旋轉，且可在多模式離合器10的其它模式中被解鎖以相對于彼此獨立旋轉，如下文中將更詳細地所描述。從動輪轂50可包含周向間隔輪齒54的陣列，其適于將內座圈56固定至從動輪轂50以隨其一起旋轉。如所公開的，內座圈56由第一和第二間隔板56a和56b組成。夾在該對內座圈板56a和56b之間的外座圈58被定位成允許內座圈56和外座圈58之間的相對旋轉，且外座圈58操作性地聯接至外殼體52以隨其一起旋轉。

在多模式離合器10的本設計中，致動器凸輪60置于座圈板56a和56b中之一與外座圈58之間，以圍繞從動輪轂50和外殼體52的共用軸線在預定角度內旋轉，以控制相對棘爪對62和64的移動，如將在下文進一步描述。棘爪組62和64被截留并因此保持在內座圈板54a和56b之間以允許分別夾持在領結形孔隙66和68內的棘爪62和64的有限角移動，其受到致動器凸輪60的控制。在每一組中，組合式棘爪62和對應孔隙66類似于組合式棘爪64和對應孔隙68但與其相反定向。多模式離合器10的元件包含在外殼體52內。多個間隔開的孔隙70適于容納鉚釘(未示出)用于提供兩個內座圈板56a和56b中之一相對于另一個固定且剛性的緊固。

多模式離合器10的操作部件在圖2-4中示出，該圖還示出了多模式離合器10的各種操作模式，其用于控制附接至從動輪轂50和外殼體52的部件之間的相對旋轉。首先參照圖2，外座圈58配置成通過為外座圈58的內圓周提供周向間隔槽口72而適應與棘爪62和64的相互作用，該槽口每個均由徑向向內突出輪齒74對限定且位于其間。槽口72和輪齒74配置成使得在沒有致動器凸輪60的情況下，當從動輪轂50和內座圈56相對于外殼體52和外座圈58在順時針方向上旋轉(如圖2所示)以使得連接部件一起旋轉時，每個棘爪62的趾端76進入槽口72中的一個且由對應輪齒74接合。類似地，當從動輪轂50和內座圈56相對于外殼體52和外座圈58在逆時針方向上旋轉以使得連接部件一起旋轉時，每個棘爪64的趾端78進入槽口72中的一個且由對應輪齒74接合。

在其內部周邊內，致動器凸輪60結合了策略性定位的周向間隔凹口陣列(此處稱為狹槽80)，其由突出部(此處稱為凸輪齒82)限定并位于其間。狹槽80和凸輪齒82適于與棘爪62和64相互作用，以分別控制它們在孔隙66和68內的移動，槽口72內的設置以及由輪齒74的接合，如下文所述。致動器凸輪60可進一步包括致動器凸片84或其它適當構件或表面，其可由致動器裝置100接合，該致動器裝置100能夠使得致動器凸輪60移動通過其旋轉范圍至圖2-4中所示的位置。致動器裝置100可為任何能夠移動致動器凸輪60的適當的致動機構，諸如如下所示并所述的液壓致動器，其操作性地聯接至致動器凸輪60并能夠將致動器凸輪60旋轉至多個位置。致動器凸片84可包括徑向延伸狹槽85，其容納凸輪致動器桿102，該凸輪致動器桿從致動器裝置100的縱向延伸狹槽104延伸。凸輪致動器桿102可傳遞來自致動器裝置100的力，以使得致動器凸輪60在順時針和逆時針方向上旋轉。致動器凸輪60和致動器裝置100之間的互連是示例性的，促進致動器裝置100的平移運動轉換至致動器凸輪60的旋轉運動以在多個可用離合器模式之間切換的備選裝置和連桿由本領域技術人員設想到并對其顯而易見。在所示實施例中，致動器凸片84可設置在狹槽86內穿過外座圈且致動器凸輪60的旋轉可由在圖2所示位置處接合致動器凸片84的第一限制表面88和在圖4所示位置處接合致動器凸片84的第二限制表面90所限制。

棘爪62和64呈非對稱形狀，且反向相同。相對棘爪62和64中的每一個分別可移動地保持在內座圈板56a和56b的自身領結形棘爪孔隙66和68內。每個單獨棘爪62和64的趾端76和78分別經由彈簧92徑向向外推動。每個彈簧92具有基座94和一對彈簧臂96和98。彈簧臂96抵靠棘爪62的底部，而彈簧臂98抵靠棘爪64的底部，當未被致動器凸輪60的凸輪齒82阻塞時，其每個均推動相應趾端76和78與外座圈58的輪齒74接合。從圖2可以理解，軸向延伸鉚釘99被用來將內座圈板56a和56b固定在一起。鉚釘99延伸通過板56a和56b每個中的孔隙70以將兩個板56a和56b牢固地保持在一起，且因此確保防止相對于板56a和56b的任何相對旋轉。在本發明范圍內，可采用其它結構緊固件來代替鉚釘99，以固定內座圈板56a和56b。

將理解，致動器裝置100最終控制致動器凸片84，而該致動器凸片84繼而使得致動器凸輪60在多個不同角位置之間移動。因此，棘爪62和64軸向保持在鉚接內座圈板56a和56b之間的定位由致動器凸輪60抵抗彈簧92的力來控制。在圖2中，致動器凸片84示出為由致動器裝置100定位在第一角度向右可選擇位置，其表示第一單向鎖定單向未鎖定或打開模式。在此位置，致動器凸輪60的狹槽80和凸輪齒82定位成使得棘爪62的趾端76被凸輪齒82阻塞使其無法與槽口72接合，且因此無法與外座圈58內部上的輪齒74接合。由此，使得內座圈56能夠相對于外座圈58空轉，且因此當內座圈56和從動輪轂50相對于外座圈58和外殼體52順時針旋轉時提供超越狀態。然而，相反地，由于彈簧臂98的偏置力，致動器凸輪60的位置允許棘爪64的趾端78進入致動器凸輪60的狹槽80，由此直接接合外座圈58的輪齒74以無論何時內座圈56和從動輪轂50進行驅動或逆時針旋轉移動時將內座圈56和外座圈58鎖定在一起，從而使得從動輪轂50和外殼體52一起旋轉。

圖3示出致動器凸片84被致動器裝置100置于第二中間可選擇位置，其表示多模式離合器10的雙向未鎖定或打開模式。在此位置，致動器凸輪60的狹槽80和凸輪齒82定位成防止兩個棘爪62和64的趾端76和78進入致動器凸輪60的狹槽80，并保持與外座圈58的輪齒74脫離。隨著棘爪62和64被阻止與輪齒74接合，使得內座圈56和從動輪轂50能夠在順時針或逆時針方向的相對旋轉期間相對于外座圈58和外殼體52空轉。

在圖4中，致動器凸片84示出為處于第三角度向左可選擇位置，其表示多模式離合器10的雙向鎖定模式。在此配置中，致動器凸輪60定位成使得兩個棘爪62和64的趾端76和78分別在彈簧臂96和98的偏置力下進入致動器凸輪60的狹槽80，且如下所述由外座圈58的輪齒74接合，以將內座圈56和從動輪轂50鎖定至外座圈58和外殼體52，以隨其一起旋轉，而不考慮內座圈56和從動輪轂50的旋轉方向。

雖然本文示出并描述了多模式離合器10的一個具體實施例，本領域技術人員將理解，多模式離合器和其它可選擇離合器的備選配置是可能的，其提供操作模式或位置作為備選或作為雙向未鎖定和雙向鎖定模式(圖3和圖4)以及單向鎖定單向未鎖定模式(圖2)的附加。例如，一種附加的單向鎖定單向未鎖定模式，當內座圈56和從動輪轂50相對于外座圈58和外殼體52逆時針旋轉時，其可提供超越狀態，且無論何時內座圈56和從動輪轂50進行順時針旋轉運動時便將內座圈56和外座圈58鎖定在一起，使得從動輪轂50和外殼體52一起旋轉。此外，用于可選擇離合器提供本文所述的一些或全部模式的備選結構也可以類似方式實施在車輛中，諸如由kimes于2011年12月20日公開的名為“可控超越聯接組件”美國專利號8,079,453中所示及所述的結構。此種備選可選擇離合器在車輛中的實施以及利用根據本發明的離合器裝置使用此種離合器來控制模式切換在本領域技術人員的能力范圍之內且由發明人設想到。

圖5示出致動器裝置100的一個實施例，其示出為通過圖2的線5-5截取的截面圖。致動器裝置100可包括活塞殼體110，該活塞殼體110具有縱向孔112，其從開口端114向內延伸進入活塞殼體110中至與開口端114相對設置的閉合端116。隨著縱向孔112向內延伸，其內直徑可出現若干個變化以容納致動器裝置100的各個內部部件。縱向孔112可包括鄰近開口端114的帽孔部分118，其過渡至主孔部分120，該主孔部分120在第一孔肩部122處具有較小內直徑，且主孔部分120可過渡至副孔部分124，該副孔部分124在第二孔肩部126處具有較小內直徑。副孔部分124可過渡至彈簧保持部分128，該彈簧保持部分128在第三孔肩部130具有較小直徑且具有孔埋頭表面132，且彈簧保持部分128可在孔端壁134處終止。縱向孔112可進一步在帽孔部分118中限定帽卡環環形凹槽136，其比帽孔部分118具有更大的內直徑，且在副孔部分124中限定止動卡環環形凹槽138，其比副孔部分124具有更大的內直徑。環形凹槽136和138的功能在下文中進行了進一步的解釋。

在活塞殼體110中可限定額外的通道。縱向狹槽104可從活塞殼體110的外表面140向內延伸，且鄰近第二孔肩部126和副孔部分124在主孔部分120處與縱向孔112相交。第一流體通道142可從外表面140向內延伸且鄰近第一孔肩部122與主孔部分120相交。第二流體通道144可從外表面140向內延伸且與彈簧保持部分128相交。第一流體通道142和第二流體通道144可配置成從車輛的流體源(未示出)連接至導管(未示出)，用于分別向主孔部分120和彈簧保持部分128提供液壓流體。如下文進一步討論，流體通道142和144中的一個或兩個可連接至加壓流體源，其提供具有變化壓力的液壓流體，以控制致動器裝置100且對應多模式離合器10的操作。

致動器裝置100可包括主活塞150，其設置在縱向孔112內且在縱向孔112內在縱向方向上前后滑動。主活塞150可包括主活塞主部分152，其設置在主孔部分120內。主活塞主部分152可具有外直徑，其小于主孔部分120的內直徑，從而使得主活塞主部分152可在其中滑動而它們之間不會滲漏出液壓流體。如果必要的話，可在主孔部分120和主活塞主部分152之間的交界面處設置適當的密封件(未示出)以進一步防止液壓流體的滲漏。主活塞主部分152可具有致動器桿孔154，其徑向向內延伸至主活塞主部分152中，且與縱向狹槽104對齊，以接收并保持凸輪致動器桿102的端部。主活塞150可從主活塞主部分152過渡至主活塞副部分156，在第一主活塞肩部158處具有較小外直徑，然后過渡至主活塞彈簧部分160，在第二主活塞肩部處162仍具有較小外直徑。

主活塞副部分156的外直徑可小于副孔部分124的內直徑，從而使得副活塞可設置在其間。副活塞170可具有穿過其中的副活塞縱向孔172，其具有大于主活塞副部分156外直徑的內直徑，從而使得主活塞150和副活塞170可相對于彼此縱向滑動，而它們之間不會滲漏出液壓流體。如果必要的話，可在主活塞副部分156和副活塞縱向孔172之間的交界面處設置適當的密封件(未示出)以進一步防止液壓流體的滲漏。副活塞170可包括副活塞主部分174，其具有小于副孔部分124內直徑的外直徑，從而使得副活塞主部分174可在其中滑動而它們之間不會滲漏出液壓流體。如果必要的話，可在副孔部分124和副活塞主部分174之間的交界面處設置適當的密封件(未示出)以進一步防止液壓流體的滲漏。副活塞170可從副活塞主部分174過渡至副活塞副部分176，在副活塞肩部178處具有較小外直徑。副活塞副部分176可設置在副活塞主部分174和主活塞主部分152之間，以發揮如下文將更加全面描述的功能。

主活塞彈簧部分160的外直徑可小于彈簧保持部分128的內直徑，從而使得活塞彈簧180可設置在其間。活塞彈簧180可在孔端壁134和第二主活塞肩部162之間壓縮，以提供朝向縱向孔112的開口端114偏置主活塞150的力。主活塞150可由帽182保持在縱向孔112內，該帽182插入通過縱向孔112的開口端114且由第一孔肩部122接合。帽182可通過帽卡環184保持在適當位置。帽卡環184可為環形且可具有大于帽孔部分118內直徑的外直徑，且可壓入帽卡環環形凹槽136中以將帽182鎖定在適當位置。致動器裝置100可進一步包括止動卡環186，其可為環形且可具有大于副孔部分124內直徑的外直徑，從而使得止動卡環186可壓入止動卡環環形凹槽138中。止動卡環186可具有內表面，其內直徑大于副活塞副部分176的外直徑，從而使得止動卡環186可設置在副活塞副部分176上方，而不會接合副活塞副部分176且限制主活塞150和副活塞170的縱向移動。

在所示實施例中，主活塞150、凸輪致動器桿102且對應致動器凸輪60的位置將由第一流體通道142處的第一壓力p1、第二流體通道144處的第二壓力p2，以及活塞彈簧180的壓縮量決定。第一壓力p1作用在主活塞主部分152上，以施加向右的第一壓力f1(如圖5所示)，且其大小等于p1×a1，其中a1為主活塞主部分152的橫截面面積。第二壓力p2作用在主活塞副部分156、主活塞彈簧部分160以及副活塞主部分174上，以在主活塞150上施加向左的第二壓力f2。第二壓力f2的大小等于p2×a2，其中a2為主活塞副部分156和副活塞主部分174總的橫截面面積。最后，活塞彈簧180在主活塞150上施加向左的彈簧力fs，其大小等于kx，其中k為活塞彈簧180的彈簧常數且x為活塞彈簧180的壓縮量。設想到，在致動器裝置100的整個操作范圍內，彈簧常數k將具有恒定的值。

在本示例中，第二壓力p2的值近似恒定，且等于車輛的系統壓力，該系統壓力對于控制系統是已知的，其導致致動器裝置100位置以及多模式離合器10模式的改變。第一壓力p1為控制壓力，其可通過控制加壓液壓流體源(未示出)的輸出壓力而改變，其中該加壓液壓流體源與第一流體通道142流體連通。結果，第一壓力p1被控制且改變，以移動主活塞150和凸輪致動器桿102。

如圖5中所示，主活塞150移動至右側，第一主活塞肩部158由第二孔肩部126接合。在此位置，凸輪致動器桿102已將致動器凸輪60移動至圖2所示的第一模式位置。此位置的力方程式可表示成f1>f2+fs，或p1*a1>p2*a2+kx。保持第一壓力p1恒定或增大第一壓力p1將使得主活塞150保持在右限制位置處，且使得多模式離合器10保持在第一模式。

當車輛控制器(未示出)檢測到多模式離合器10應移動至諸如圖3所示的第二模式時，控制器可使得加壓液壓流體源減小第一壓力p1。當力方程式改變至f1<f2+fs或p1*a1<p2*a2+kx時，第二壓力f2和彈簧力fs可超過第一壓力f1且使得主活塞150開始朝著圖6所示的第二模式位置向左移動。在圖6的位置處，副活塞肩部178已移動至與止動卡環186接合，且無法繼續向左移動。結果，施加到副活塞170的力由止動卡環186承受，且不再轉移到主活塞150。僅由第二壓力p2施加到主活塞副部分156和主活塞彈簧部分160的壓力作用在主活塞150上。在此點處，第二壓力f2的大小變為p2×a3，其中a3為主活塞副部分156的橫截面面積。面積a3小于面積a2且導致第二壓力f2的瞬時下降，從而使得力方程式轉變成f1>f2+fs或p1*a1>p2*a3+kx。

由于過渡至較小橫截面面積a3，主活塞150將保持在圖6的第二模式位置，直到第一壓力p1減少至某個值，其中力方程式變為f1<f2+fs或p1*a1<p2*a3+kx。從面積a2至面積a3的變化大小將決定第一壓力p1的必要減小，其對于改變方程式且使得主活塞150再次朝著圖7中所示的第三模式位置向左移動是必要的，其中主活塞150接合帽182，以限定硬止動件，在該處主活塞150和凸輪致動器桿102使得致動器凸輪60移動至圖4中所示的第三模式位置。當控制器確定致動器裝置100應該從第三模式位置向右移動至第一或第二模式位置中的任一個時，控制器可使得加壓液壓流體源增大第一壓力p1，從而使得第一壓力f1超過第二壓力f2與彈簧力fs之和。

工業實用性

根據本發明的致動器裝置100可免除對位置傳感器的需要，該位置傳感器將反饋提供至致動器凸輪60、凸輪致動器桿102或主活塞150位置的可選擇離合器控制策略，同時仍然允許對致動器裝置100的精確位置控制。圖8提供了第一壓力p1與主活塞150位移的關系曲線圖190。曲線圖190上的第一點192表示第一平衡點，其中主活塞150設置在圖5的第一模式位置中。在第一點192處，力方程式為p1*a1＝p2*a2+kx，使得第一壓力p1的任何減小將會導致主活塞150向左移動，且第一壓力p1的任何增加將會增加第一主活塞肩部158抵靠第二孔肩部126的力，但不會導致向右進一步的位移。

曲線圖190上的第二點194表示第二平衡點，其中主活塞150從第一模式位置到達圖6的第二模式位置。利用面積a2的力方程式同樣也為p1*a1＝p2*a2+kx，使得第一壓力p1的任何增加將會導致主活塞150向右移動，且第一壓力p1的任何減小將會減小抵靠主活塞150的第一壓力f1，但仍不會導致向左進一步的位移，因為利用面積a3的力方程式也為p1*a1>p2*a3+kx。當第一壓力p1下降直到達到第三點196，主活塞150將保持在原位，該第三點196表示第三平衡點，其中p1*a1＝p2*a3+kx。在低于第三點196的壓力下，主活塞150將再次向左移動，直到在第四點198處到達圖7的第三模式位置。

致動器裝置100的此布置有助于對主活塞150位置的精確控制，而無需對第一壓力p1的精確控制。如圖8曲線圖190所示，由止動卡環186提供的正向止動以及面積a2和面積a3之間的對應過渡允許第一壓力p1具有第二點194和第三點196之間的死區范圍內的任何值，且將主活塞保持在第二模式位置。通過調節面積a2和a3，死區范圍的大小必要時可進行改變，以產生圍繞第二模式位置的致動器裝置100的期望響應以及控制來自加壓液壓流體源的第一壓力p1所需的精確度。

本領域技術人員將理解，致動器裝置100的配置以及本文所述的控制策略是示例性的，對本設計的修改可以設想到。例如，在備選實施例中，第一壓力p1可保持恒定，且第二壓力p2可被控制以使得主活塞150向右移動(減小第二壓力p2)和向左移動(增加第二壓力p2)。在進一步的備選實施例中，壓力p1和p2兩者可被控制成使得壓差改變從而移動主活塞150。同樣，雖然本文示出并描述了三個離合器模式，本領域技術人員將理解，致動器裝置100可配置有額外的正向止動件，在此處壓力作用在其上的面積大小之間出現過渡，以產生額外死區范圍，其中主活塞150在多模式離合器10的模式位置處停止。這種變型被本發明人設想用于根據本發明的致動器裝置中。

本設計在活塞彈簧180的位置及存在方面可進行改變。活塞彈簧180可移動至致動器裝置100內或其周圍其它位置，同時仍對曲線圖190以及主活塞150的響應和控制產生影響。例如，活塞彈簧180可移動至主活塞150的相對側且定位于主活塞150和帽182之間。在此位置，活塞彈簧180朝著圖5的單向鎖定單向未鎖定位置偏置主活塞150。在這些實施例中，在上述方程式中，彈簧力fs由第二壓力f2減去。隨著彈簧力fs幫助第一壓力f1向右移動主活塞150，曲線圖190的曲線將向下移動，且需產生較低第一壓力p1以使得主活塞150在鎖定位置之間移動。還設想到，活塞彈簧150可安裝在主活塞150的兩側上，從而使得主活塞150被偏置至中間鎖定位置，諸如圖6所示的位置。在這種實施例中，表示彈簧力fs的系數將出現在力平衡方程式的兩側，且在致動器裝置100的控制策略中第一壓力f1將作相應調整。

在其它實施例中，活塞彈簧180可位于活塞殼體110外部，且仍操作性地連接至凸輪致動器桿102，以將彈簧力fs提供至主活塞150。例如，活塞彈簧180可聯接在車輛的固定部分(諸如車輛框架)與凸輪致動器桿102之間。備選地，活塞彈簧180可連接在固定結構和凸輪致動器60之間，該凸輪致動器60通過由凸輪致動器桿102提供的中間連接將活塞彈簧180的彈簧力fs傳遞至主活塞150。活塞彈簧180的這種外部布置可用來在任一方向上施加彈簧力fs以抵抗或幫助第一壓力f1來使得主活塞150在鎖定位置之間移動，或在兩個方向上施加彈簧力fs以朝著中間鎖定位置偏置主活塞150。

在進一步的備選實施例中，活塞彈簧180可省去從而使得沒有彈簧力fs作用在主活塞150上。在這種實施例中，受控的第一壓力p1將作相應調整以反映上述力平衡方程式中彈簧力fs的缺失。隨著彈簧力fs被省去，曲線圖190的曲線將向下移動一定量，該量少于上述情況，其中彈簧力fs轉移以幫助第一壓力f1，但活塞彈簧180的移除將進一步降低使得主活塞150在鎖定位置之間移動所需的第一壓力p1。

雖然前文闡明眾多不同實施例的詳細描述，但是應當理解，該描述的法律保護范圍由本專利結尾所闡述的權利要求書的言辭來限定。該詳細描述應當被解釋為僅僅是示例性的，且沒有描述每個可能的實施例，因為描述每個可能的實施例如非不可能即不實際。可以使用現代技術或者在本專利的申請日之后開發出的技術實施大量備選實施例，但這仍屬于限定保護范圍的權利要求書的范圍。

還應當理解，除非本文明確限定某個術語，否則不旨在清楚地或隱含地限制本術語的意義超出其正常或普通意義，且這種用語不應解釋為限于根據本專利的任何段落中的任何陳述的范圍內(除了權利要求的語言以外)。本專利結尾的權利要求書中敘述的任一術語以符合單一意義的方式在本文進行引用，這是為了清晰起見以便不對讀者引起混亂，但并不旨在隱含地或者相反地來將這種權利要求術語限制為該單一的意義。