CN101118011A - 具有辅助圈的卡环 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保持装置或卡环，用于在变速器内保持匹配毂及鼓。该装置可插入沿环状凸缘的内周的槽，并包括主外圈、开口，开口用于将卡环划分为两个可偏转曲线部并至少部分地由从各个曲线构件伸出的片状突起界定。片状突起提供了充分的表面积用于向卡环施加偏转力或压力，并成型以便于使用偏转工具。卡环还具有用于减小偏转力的向外突伸辅助圈，或用于增大偏转力的向内突伸辅助圈。可在具有多个槽的双凸缘毂内使用卡环以便于在凸缘槽内插入辅助圈及片状突起。

Description

具有辅助圈的卡环

技术领域

本发明涉及用在车辆变速器中的改进的卡环保持装置。

背景技术

弹性挡圈或卡环为大致圆形或环形的保持装置，其具有将环分为两个互连曲线构件的裂口或开口。上述构件可偏转或弯曲以便于插入匹配槽。卡环通常通过相对薄的金属片形成、冲压而成或以其他方式构成，当被适当地插入槽中时，该金属薄片可将保持或卡紧力沿卡环的周向或外周定向。定向力通常用于将各种匹配部件保持或卡紧在一起。

由卡环施加的力矢量根据所使用的卡环的类型或形式以及环相对于保持或匹配的部分的位置而改变。可利用两种主要形式的卡环：位于匹配内部槽中并用于施加向外定向卡紧力的内卡环，以及位于匹配外部槽中用于施加向内定向卡紧力的外卡环。在这两种主要类型的卡环中，在机动车辆变速器中使用内卡环特别有利。

在使用内卡环的情况下，通过偏转环的曲线梁或构件将环压紧或收缩，然后将其插入或“卡”入连续槽，连续槽被切割到具有大致圆形剖面的鼓、轴、圆柱或其他部件的内周表面中。一旦被插入槽内，然后便将卡环释放或其缩回其安装位置，由此在槽相对局限的空间内将周向卡紧力沿槽壁定向。以此方式，卡环可限制或最小化两个或更多匹配部件(例如在离合器毂的单一或多个凸缘内与在变速器离合器组件中的匹配鼓)之间不希望的横向或轴向运动。

在变速器组装或制造过程中，因为难以接近壳体内的各个受限区域，故对卡环的插入及移除在时间及材料方面可能需求较多。例如，安装卡环的操作者通常需要将环插入或布置在具有限制接近的区域或安装缝隙中，同时在卡环的曲线梁上施加较大量的力以张开或关闭环。上述空间及力的限制可能足以要求使用专用资本设备，由此实际上对组装过程增加了较高的成本。此外，高负载应用的必要强度或刚性可能需要由相应地增厚材料层形成的卡环，由此会导致变速器箱体或其他壳体内整体轴向空间不希望的增大，导致需要较大箱体及/或对系统中的其他部件进行重新设置。

发明内容

因此，提供了一种改进的保持装置，其设置有基本圈或主圈；可变宽度或可压缩开口，其将主圈划分为当插入匹配槽或通道内时可操作以施加周向力的邻接曲线梁或部分；以及额外的次或辅助圈，其连接曲线部，并可操作以改变压缩或释放曲线部所需的偏转或压缩力。

根据本发明的一个方面，所述开口包括多个大致平行片状突起，每个所述突起均具有足够的表面积用于将压缩力施加至所述主圈以使所述曲线部弯曲或弯折，由此以便于安装保持装置。片状突起进一步构造为防止卡环在匹配周向槽内旋转。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有改进压缩力或偏转力的保持装置，其中向外突伸辅助圈可减小使主圈的曲线部压缩或偏转所需的压力，由此便于安装保持装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有改进刚性的保持装置，其中向内突伸辅助圈可增大使主圈的曲线部压缩或偏转所需的压力或偏转力，由此为主圈提供增大的刚性。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆变速器中的环状凸缘组件，其中具有主圈及次辅助圈的大致环状保持装置被插入凸缘壁内的连续周向或外周槽，具有多个片状突起的主圈被设置为防止主圈在周向或外周槽内旋转。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆变速器中的离合器组件，其中改进的卡环保持装置可插入双凸缘离合器毂以及匹配离合器鼓的匹配槽内，由此以保持离合器毂与鼓。

结合附图，通过以下对实施本发明的最佳实施例的详细描述，可以容易地理解本发明的上述特征及优点以及其他特征及优点。

附图说明

图1A是根据本发明具有向外突伸辅助圈的改进的卡环的平面图；

图1B是根据本发明具有向内突伸辅助圈的改进的卡环的平面图；

图2A是与改进的内卡环结合的离合器鼓的平面图；

图2B是与改进的卡环结合的双凸缘离合器毂的侧视图；

图3A是示出简化直梁或直线梁的负载偏转的示意性视图；

图3B是示出具有本发明的辅助外圈的改变直梁的示例性负载偏转的示意性视图；及

图3C是示出具有辅助内圈的改变直梁的负载偏转的示意性视图。

具体实施方式

参考附图，其中在全部附图中类似的参考标号对应于相同或类似的部件，在图1A中示出大致圆形或环形卡环10a，其包括主圈或基本圈20，其具有宽度11并被构造有从主中心点32引出的主半径44。优选地为圆形的向外突伸的次圈或辅助圈22a被构造有从辅助中心点30a引出的辅助半径46a，伸出圈22a从主圈20的环状外周向外径向伸出。优选地大致平行排列并相对于辅助圈22a成约180°相对布置的成对片状突起或翼片24a，24b在主圈20中界定了通常未弯曲或呈“自由状态”的裂口或开口26a。未弯曲开口26a由图1A中的虚像或虚线轮廓表示。中心点30a，32优选地沿对分主圈20及辅助伸出圈22a的主圈轴线38对准。由此，主圈20具有第一及第二曲线梁部40，42，通过致动分别布置在梁部40，42端部处的翼片24a，24b，第一及第二曲线梁部40，42至少部分地具有挠性、可压缩或可偏转。如图1A中实线所示，当曲线部40，42因向翼片24a，24b施加压缩卡紧力而偏转时，形成宽度减小或压缩的开口26b。

在优选实施例中，主半径44及辅助半径46a以约25∶1的比率成比例的相关联，其中当显著地弯曲或压缩时，压缩的开口26b具有主半径44的约0至5％的宽度。当曲线部40，42处于“自由状态”时，即未偏转或未弯曲，翼片24a，24b优选地形成未弯曲开口26a，如图1A中虚线所示，其中翼片24a，24b之间的相对角度约为40°，但本领域的技术人员可理解根据具体应用所需也可采用其他偏转角或圈比率并进行改变。翼片24a，24b还优选地构造有单一或一系列槽口25，其确定尺寸并/或成形以配合环压缩工具(未示出)，例如钳子对，用于辅助压缩并将环10a例如插入离合器壳体的壁中的凸缘槽中。

参考图2A，在这里描绘为示意离合器鼓的环形鼓54示出具有如上所述的捕获卡环10a。卡环10a被插入沿鼓54的内周或内围表面52布置的通道或周向凸缘槽50中，槽在图2A中以虚线示出。第一窗口或开槽55a位于鼓54大致相对于辅助圈22a的一端，开槽55a适当地确定尺寸以接收卡环10a的可弹性偏转翼片24a，24b，以防止在凸缘槽50内卡环10a的相对旋转或回转。为了获得旋转平衡并为了允许辅助外圈22a的插入及弯曲，鼓54的底部或相对端部同样地具有大致类似且优选相同并相对于开槽55a约180°相对布置的开槽55b。一旦被压缩或偏转并被插入凸缘槽50中，然后被释放，卡环10a就返回至非“自由状态”或未弯曲开口26a的位置(参见图1A)，由此沿槽50的表面施加连续向外周向卡紧力，由此在匹配部件之间(例如在图2A的离合器鼓54与图2B的匹配离合器毂62之间)提供轴向支撑及降噪。

图2B的离合器毂62具有布置在第一凸缘63a与第二凸缘63b之间的连续外周通道或毂槽60。卡环10a被插入凸缘63a，63b之间的槽60中，并如上所述在片状突起24a，24b的位置处被压缩(参见图1A)。当保持卡环10a在压缩位置时，毂62被插入匹配离合器鼓54(参见图2A)。片状突起24a，24b被保持在压缩位置直至毂62被完全插入离合器鼓54。一旦卡环10a与凸缘槽50对准，就释放卡环10a的片状突起24a，24b，卡环10a部分打开或减压以至少部分地填充匹配凸缘槽50(参见图2A)，同时保持至少部分处于毂槽60内。片状突起24a，24b卡入开槽55a内的适当位置，由此防止卡环10a在槽50，60内的相对旋转。例如，在图2B的离合器毂62的情况下，卡环10a将由此保持毂及鼓，如同离合器鼓54及毂62的匹配表面上的任何花键所起的作用一样。为了简化起见，在图2A的离合器鼓54的表面52以及图2B的毂62的凸缘63a，63b上并未示出匹配花键，其分别是可以采用花键的匹配表面。通过利用所述的双凸缘设计，加倍了卡环10a与凸缘63a，63b之间的接触面积或力密度，这样可允许在数量上减少并/或在外观上改变变速器部件内金属强化支撑部件(例如花键)的量及/或类型。

在图1B的另一实施例中，卡环10b具有向内突伸的次或辅助内圈22b，其具有中心点30b及辅助半径46b。辅助内圈的主要优点是双重的。首先，通过将辅助内圈22b布置在主圈20的内侧，卡环10b的外部尺寸或外周可以被完全隐藏在位于(例如离合器毂的)环状壁内的槽中。此外，在一些情况下，安装空间有限或受到限制，由此图1A所示类型的辅助伸出圈会不能合适地装配在凸缘中。其次，如下所述，可使用辅助内圈22b以提高卡环10b的刚性，因为向内布置的辅助圈需要比外圈设计更大的力以实现给定量的环形偏转。

可通过使用图3A的简化直线梁型材来解释因增加不同尺寸和不同位置的辅助面而导致的作用在主表面上的偏转效果，其中具有长度L1的直梁70a被安装至地面74并承受施加的负载P。在本示例中，负载P向梁70a施加偏转δ，其中δ＝P*(L1)³/(3*E*I)。在该偏转公式中，变量E为杨式模数，通常被称为弹性模量，变量I为惯性矩。本领域的技术人员可理解，杨式模数E是对材料特定的量值，其中刚性材料提供较小的偏转量，而惯性矩I依据梁型材的形状而改变。

通过增加具有长度L2的向外布置的辅助梁72a，图3B改变了单一梁设计。在该改变的结构中，力偏转公式改变为δ＝P*(L1+L2)³/(3*E*I)。即，在给定负载P下增加的向外布置辅助梁72a增大了偏转δ。如力偏转公式所示，在根据本发明设计卡环时，通过改变环材料，或通过改变环形状，可通过采用特定尺寸及形状的内及外圈来使偏转定制化。

相对地，图3C示出了具有长度L2(等于图3B的长度L2)的向内布置辅助梁72b。在本示例中，偏转δ＝P*(L1-L2)³/(3*E*I)。由此在给定负载P下增加的辅助梁72b减小了偏转δ，即，梁72b将硬度或刚性传递至如上所述的梁。当该偏转效果被施加至弯曲梁或其他非线性形状的梁(例如卡环)时，对应的力偏转公式在确定梁长度及线性偏转时考虑内环及外环的半径。但是，注意，如图3A-3C的简化设计中所示，偏转与惯性矩及杨式模数之间的总体反比关系独立于梁形状保持不变，并可由本领域技术人员利用根据本发明的教导以设计特定用途的卡环。虽然辅助梁(图1A，图1B中的辅助圈22a，22b)优选为环状，但也可采用诸如椭圆或抛物线等其他合适的形状来以上述方式进一步增大或减小惯性矩。

虽然已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但熟悉本发明涉及领域的技术人员将构思出落入所附权利要求范围内用于实施本发明的其他各种不同的设计及实施例。

Claims (20)

1.一种卡环保持装置，在匹配槽中使用，所述卡环保持装置包括：

主圈，其至少部分地界定开口，所述开口具有可通过所述主圈的压缩而减小的宽度，其中所述开口部分地将所述主圈划分为邻接的第一及第二曲线部，所述曲线部可操作以将所述主圈保持在所述匹配槽内；以及

辅助圈，其将所述第一曲线部与第二曲线部连接，并可操作以影响相对于所述匹配槽安装并释放所述主圈所需的压缩力。

2.如权利要求1所述的卡环保持装置，其中：

所述开口还由多个大致平行可卡紧的片状突起界定，每个所述片状突起均具有足够的表面积用于将压缩力施加至所述主圈以使所述曲线部弯曲，所述片状突起还被构造为最小化所述装置在所述匹配槽内的旋转。

3.如权利要求1所述的卡环保持装置，其中：

所述辅助圈充分向外突伸以减小使所述曲线部弯曲所需的压缩力。

4.如权利要求1所述的卡环保持装置，其中：

所述辅助圈充分向内突伸以增大使所述曲线部弯曲所需的压缩力。

5.如权利要求1所述的卡环保持装置，其中：

所述主圈的半径与所述辅助圈的半径以约25∶1的比率成比例地相互关联。

6.如权利要求1所述的卡环保持装置，其中：

当所述开口被完全压缩时，所述开口的宽度约为所述主圈的主半径的0至5％。

7.一种环状凸缘组件，在车辆变速器中使用，所述组件包括：

鼓，其包括具有周向主槽的凸缘壁；以及

大致环状保持装置，其具有主圈，所述主圈具有开口，所述开口具有可通过所述主圈的压缩而减小的宽度，所述开口至少部分地将所述主圈划分为一对曲线部，所述曲线部由次辅助圈可操作地连接；

其中，所述保持装置至少部分地为挠性，并可插入所述主槽内以施加向外的卡紧力。

8.如权利要求7所述的组件，包括：

第一凸缘开槽以及基本与所述第一开槽相对布置的第二凸缘开槽，其中所述主圈还包括多个可卡紧的片状突起，所述片状突起至少部分地界定所述开口，并被构造为可插入所述开槽之一，由此以最小化所述保持装置在所述主槽内的旋转。

9.如权利要求7所述的组件，包括：

第一凸缘开槽以及基本与所述第一开槽相对布置的第二凸缘开槽，其中所述辅助圈可插入所述开槽之一，每个所述开槽均提供足够的开口表面积以使所述辅助圈在其中弯曲。

10.如权利要求7所述的组件，其中：

所述辅助圈是可操作以增大使所述曲线部弯曲所需的压缩力的向内突伸内圈。

11.如权利要求7所述的组件，其中：

所述辅助圈是可操作以减小使所述曲线部弯曲所需的压缩力的向外突伸伸出圈。

12.如权利要求7所述的组件，其中：

所述主圈的半径与所述辅助圈的半径以约25∶1的比率成比例地相互关联。

13.如权利要求7所述的组件，其中：

当所述开口被完全压缩时，所述开口的宽度约为所述主圈的主半径的0至5％。

14.一种离合器组件，在车辆变速器中使用，所述组件包括：

在其间具有连续周向毂槽的第一及第二离合器毂凸缘；

离合器鼓，其包括具有周向凸缘槽的凸缘壁；以及

卡环保持装置，其具有主圈及次辅助圈，所述主圈具有开口，所述开口具有可通过所述主圈的压缩而减小的宽度，所述开口至少部分地将所述主圈划分为一对可操作地连接的曲线部，所述次辅助圈将该对曲线部连接，以便于使所述曲线构件弯曲；

其中，所述离合器毂可插入所述离合器鼓，并且其中所述卡环保持装置可插入所述毂槽及所述凸缘槽两者内，由此保持所述离合器毂与所述离合器鼓。

15.如权利要求14所述的离合器组件，其中：

所述辅助圈是可操作以增大使所述曲线部弯曲所需的压缩力的向内突伸内圈。

16.如权利要求14所述的离合器组件，其中：

所述辅助圈是可操作以减小使所述曲线部弯曲所需的压缩力的向外突伸伸出圈。

17.如权利要求14所述的离合器组件，所述离合器鼓包括：

第一凸缘开槽以及基本与所述第一开槽相对布置的第二凸缘开槽，其中所述主圈包括多个片状突起，所述片状突起至少部分地界定所述开口，并可插入所述开槽之一，由此以最小化所述卡环在所述毂槽以及所述凸缘槽内的旋转。

18.如权利要求14所述的离合器组件，其中：

所述主圈的半径与所述辅助圈的半径以约25∶1的比率成比例地相互关联。

19.如权利要求14所述的离合器组件，其中：

当所述开口被完全压缩时，所述开口的宽度约为所述主圈的主半径的0至5％。

20.如权利要求17所述的离合器组件，包括：

辅助圈，其可插入所述开槽之一，由此以允许所述辅助圈的弯曲运动。

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