CN100373068C - 用于超速传动的爪形离合器及其方法 - Google Patents

Abstract

一种可在具有变速箱主轴部分的变速箱系统内用作超速离合器的可由液压促动的离合器及其方法。该离合器可在变速箱外壳、恒星齿轮和转子轮毂之间接合，以将恒星齿轮和转子轮毂接地式连接到变速箱外壳上。离合器可与变速箱外壳接合或脱开。当离合器接合以将转子和恒星齿轮接地式连接到变速箱外壳上时，离合器不允许转子和恒星齿轮相对于变速箱外壳旋转式打滑。当离合器脱开时，转子和恒星齿轮可围绕变速箱主轴部分旋转。

Description

用于超速传动的爪形离合器及其方法

技术领域

本申请要求享有于2004年8月19日提交的美国临时申请No.60/602849的优先权，该申请通过引用整体地结合于本文中。

本发明涉及一种可在变速箱系统中用作超速离合器的离合器。

背景技术

在于2004年7月22日提交的题为“具有选择性的固定传动比操作的可电气式调节的变速箱”的共同转让的美国临时申请No.60/590427中介绍了机电变速箱内的动力变速箱，该申请通过引用整体地结合于本文中。

爪形离合器是一种机械式离合器，当其接合时可提供可靠的锁止，并且不允许任何打滑。因此，爪形离合器仅具有两种位置：接合位置和脱开位置。已经知道爪形离合器被用于车辆变速箱系统中。例如，于2004年4月6日授权给Bott等人的题为“变速箱分离装置”的共同转让的美国专利No.6716129B2介绍了可无级调速的变速箱内的爪形离合器。

发明内容

电动机是用于可电气式调节的变速箱(EVT)的电动力单元，其包括有转子和定子。举例来说，电动机的定子可刚性地安装到变速箱外壳上，而转子可刚性地固定到恒星齿轮上，该恒星齿轮可围绕变速箱的主轴旋转。当发动机推动EVT型车辆前进时，可能需要锁定恒星齿轮以便使用不连续的传动比。因此，本发明的目的是提供一种小型且简单的离合器，其可将转子轮毂及相关的恒星齿轮接地式连接(ground)到变速箱内的固定主体如变速箱外壳上。

提供了一种适合用于EVT中的可由液压促动的离合器。本发明的离合器可用来将转子和恒星齿轮接地式连接到EVT中的变速箱外壳上。离合器具有活塞，其始终与恒星齿轮和转子轮毂花键式接合，并且可与变速箱外壳接合。在任何时候，活塞或者与变速箱外壳接合，或者与其脱开。当接合时，离合器将转子和恒星齿轮接地式连接到变速箱外壳上，使得转子和恒星齿轮不会相对于变速箱外壳旋转式打滑。当脱开时，转子和恒星齿轮可围绕变速箱的主轴旋转，该主轴可包括混合型变速箱的输入件或与之相连。

本发明的离合器优选是爪形离合器，其包括可滑动地设置在变速箱系统的离合器腔内的弹簧加载的活塞。离合器腔具有连接到油道上的进口，以便提供用于活塞的液压操作。弹簧可迫使活塞沿第一方向滑动或往复运动，以使变速箱外壳与固定在转子轮毂上的恒星齿轮接合或互连。为了脱开活塞以及从变速箱外壳中释放转子和恒星齿轮，可经油道和腔进口将油泵送到离合器腔中，从而迫使活塞克服弹簧载荷而轴向滑动，并且使得活塞与变速箱外壳脱开同时仍与恒星齿轮接合。当流体压力显著降低时，弹簧载荷迫使活塞沿第一方向返回以与变速箱外壳重新接合，从而将恒星齿轮和转子重新接地式连接。

本发明还包括使可旋转件如转子或恒星齿轮与固定件如变速箱外壳或箱盖接合和脱开的方法。该方法包括在固定件和可旋转件的腔部分内形成花键，以及使带有花键的活塞在腔部分之间往复运动。当沿一个方向往复运动时，活塞将可旋转件锁定到固定件上，当活塞沿相反方向往复运动时，可旋转件可相对固定件自由旋转。弹簧可使活塞往复运动以将可旋转件锁定到固定件上，而液压作用力可使活塞往复运动以将可旋转件从固定件上脱开。

本发明的爪形离合器小于现有可电气式调节变速箱中的可将恒星齿轮和转子旋转式锁定到变速箱外壳或箱盖上的摩擦离合器。另外，本发明爪形离合器的结构比先前采用的摩擦离合器更简单。另外,用来促动本发明爪形离合器的液压控制装置可能比例如用螺线管来进行电气式控制以接地式连接转子的摩擦离合器更简单。

提供了一种适于在变速箱中进行接合的离合器，该变速箱具有至少部分地覆盖了具有可旋转轮毂的电动力单元的固定外壳以及恒星齿轮。离合器包括由固定外壳和恒星齿轮所限定的离合器腔。该离合器腔具有流体进口和弹簧。离合器还包括活塞，其可在离合器腔内滑动式运动。活塞可与流体进口流体流动式连通以用于在一个方向上产生运动，并且可与弹簧形成偏置关系以用于在相反方向上产生运动。离合器还包括位于固定外壳上的多个第一花键、位于恒星齿轮上的多个第二花键，以及位于活塞上的多个第三花键。当活塞沿一个方向运动时，多个第三花键与活塞一起运动，从而与多个第二花键接合而不与多个第一花键相接合。当活塞沿相反方向运动时，多个第三花键也与活塞一起运动，从而与多个第一花键和多个第二花键均接合。当流体进口处的流体压力不足以压缩弹簧时，弹簧便偏压活塞，使得固定外壳与恒星齿轮接合。流体进口处的足够流体压力可迫使活塞将恒星齿轮与固定外壳脱开。当离合器腔内的流体压力降低时，弹簧迫使活塞将恒星齿轮与固定外壳重新接合。

提供了一种用于在变速箱外壳内使可旋转件与固定件接合和脱开的方法。该方法包括在固定件内形成第一花键腔部分，在可旋转件内形成与第一花键腔部分分开的第二花键腔部分，以及使带有花键的活塞在这些腔部分之间往复运动。带有花键的活塞在一个方向上的往复运动可使固定件和可旋转件接合，而在另一方向上的往复运动可使固定件和可旋转件脱开。

从实施本发明的最佳方式的下述详细介绍中并结合附图，可以容易地清楚本发明的上述特点和优点，以及其它的特点和优点。

附图说明

图1是本发明离合器的局部截面图；和

图2是具有摩擦离合器的可电气式调节变速箱(EVT)的局部截面图,该摩擦离合器通过本发明而重新定位到如虚线所示的与变速箱主轴部分轴向对齐的位置上。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的离合器10，其用于与在图2中部分示出的可电气式调节变速箱(EVT)12及其改进组合起来使用。可以为爪形离合器的离合器10在变速箱外壳14(其可为实际的变速箱外壳或变速箱盖)和恒星齿轮轴22上的恒星齿轮18之间操作。恒星齿轮18连接或固定到转子轮毂26上，如图2所示，转子轮毂26支撑了电动力单元24内的转子20。图2所示的制动离合器15是经过本发明改进并重新定位到区域16中的离合器。

离合器10的部件部分地定位于离合器腔30内。离合器腔30在一端由变速箱外壳14限定，在另一端由恒星齿轮18或恒星齿轮轴22限定。离合器腔30可由被活塞36分开的第一离合器腔部分30＇和第二离合器腔部分30″形成。与油道33相连的离合器腔30的进口32位于变速箱外壳14内。活塞36可滑动地位于离合器腔30内，使得活塞36可相对于变速箱外壳14和恒星齿轮18轴向滑动。在离合器腔30内，活塞36可与弹簧34形成偏置关系，以用于在第一方向上产生运动，并且可与进口32流体流动式连通，以用于在与第一方向相反的第二方向上产生运动。流体可以是位于进口32内的高压油。

在变速箱外壳14和恒星齿轮18(或者恒星齿轮轴22)上分别形成有变速箱外壳花键42和恒星齿轮花键46。在活塞36的外侧上设有活塞花键38，其可与活塞36一起移动，以用于与恒星齿轮花键46接合以及用于与变速箱外壳花键42接合和脱开。可在活塞花键38和变速箱外壳花键42于重新接合期间彼此相对的位置39，41处对它们进行倒角，以提供更容易的重新接合。

当弹簧34迫使活塞36在离合器腔30内向图1所示的左侧滑动时，活塞花键38与变速箱外壳花键42和恒星齿轮花键46均接合，从而将恒星齿轮18和转子轮毂26接地式连接到变速箱外壳14上。当恒星齿轮18和转子轮毂26接地式连接到变速箱外壳14上时，变速箱处于“超速档”。当在进口32处没有足够的流体压力来压缩弹簧34时，活塞36就如图1所示地位于离合器腔30的左侧。当进口32处的流体压力增加，并且通过进口32的流体流动式连通已经压缩弹簧34并迫使活塞36在离合器腔30内向图1所示的右侧滑动时，活塞花键38仍然与恒星齿轮花键46相接合，但却与变速箱外壳花键42脱开。足够的流体压力是指其可以压缩弹簧34。当活塞花键38与变速箱外壳花键42脱开时，恒星齿轮18和转子轮毂26可围绕如图2所示的变速箱主轴部分50旋转，该主轴部分50可连接到混合型变速箱的输入轴部分上。在这里未显示输入轴部分，但是在Diemer、Burgman和Sowul的2004年8月19日提交的题为“主轴爪形离合器”的共同转让且共同未决的美国临时申请No.60/602976中对其进行了说明和介绍，该申请结合于本文中。进口32处的高压流体可进入到第一离合器腔部分30＇中，迫使活塞36克服弹簧的偏压作用，这可增大第一离合器腔部分30＇的体积，从而减小第二离合器腔部分30″的体积。

本发明还包括具有可被弹簧34偏置的、可由流体促动的连接件37的离合器10，连接件37可在固定的变速箱外壳14和可旋转的恒星齿轮18之间接合和脱开。当离合器10接合时，连接件37可将恒星齿轮18接地式连接到变速箱外壳14上。

改进的EVT12还可体现为用于使可旋转件如转子轮毂26、恒星齿轮18或恒星齿轮轴22与固定件如变速箱外壳14接合和脱开的方法。该方法包括在固定件14的腔30，30＇内形成第一花键部分42，以及在可旋转件26，18，22的腔30，30″内形成第二花键部分46。然后使带有花键的活塞36在腔30内来回地往复运动。活塞花键38适合于与固定件的花键42和可旋转件的花键46相接合。当活塞36滑动到如图1所示的左侧时，可旋转件26，18，22与固定件14相接合。当活塞36滑动到如图1所示的右侧时，可旋转件18，22，26与固定件14脱开。可通过液压力或弹簧34来使活塞36往复运动。

尽管已经具体介绍了实施本发明的最佳方式，然而熟悉本发明所涉及领域的人员将会认识到属于所附权利要求的范围内的用来实施本发明的各种替代性设计和实施例。

Claims (6)

1.一种适合于在变速箱中进行接合的离合器，所述变速箱具有至少部分地覆盖了具有可旋转轮毂的电动力单元的固定外壳和恒星齿轮，所述离合器包括：

由所述固定外壳和所述恒星齿轮限定的并具有流体进口和弹簧的离合器腔；

可在所述离合器腔内滑动式运动的活塞，所述活塞可与所述流体进口流体流动式连通以用于在一个方向上产生运动，并且可与所述弹簧形成偏置关系以用于在相反的方向上产生运动；

位于所述固定外壳上的多个第一花键以及位于所述恒星齿轮上的多个第二花键；

位于所述活塞上的多个第三花键，当所述活塞沿所述一个方向运动时，所述多个第三花键与所述多个第二花键接合而不与所述多个第一花键接合，当所述活塞沿所述相反方向运动时，所述多个第三花键与所述多个第一花键和所述多个第二花键均接合；

其中，当所述流体进口处的流体压力不足以压缩所述弹簧时，所述弹簧偏压所述活塞以使所述固定外壳与恒星齿轮接合；

所述流体进口处的足够的流体压力可迫使所述活塞将恒星齿轮与固定外壳脱开；和

当所述离合器腔内的流体压力降低时，所述弹簧迫使所述活塞将所述恒星齿轮与固定外壳重新接合。

2.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述多个第一花键和多个第三花键在当它们沿所述相反方向的运动期间彼此相对的位置处进行了倒角。

3.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述离合器是爪形离合器。

4.一种用于在变速箱外壳内使可旋转件与固定件接合和脱开的方法，包括：

在所述固定件内形成第一花键腔部分；

在所述可旋转件内形成与所述第一花键腔部分分开的第二花键腔部分；和

使带有花键的活塞在所述腔部分之间往复运动，在一个方向上的运动可使所述固定件和可旋转件接合，而在另一方向上的运动可使所述固定件和可旋转件脱开。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进行接合的往复运动是弹簧偏压的结果。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进行脱开的往复运动是流体压力偏压的结果。

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