CN102465979B

CN102465979B - 带有分离特征的可选的单向离合器

Info

Publication number: CN102465979B
Application number: CN201110354517.7A
Authority: CN
Inventors: D.A.威尔顿; J.M.哈特
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN102465979A; DE102011117804A1; US8449423B2; DE102011117804B4; US20120115663A1

Abstract

一种带有分离特征的可选的单向离合器。本发明提供了可选的超越离合器和分离（即能量吸收）锥形离合器，其串联放置在行星齿轮自动变速器的两个元件之间。环形活塞被接收在互补缸体内并且包括与静止阴锥形离合器构件配合的阳锥形离合器构件。还由环形活塞承载的是环形驱动环，其啮合行星齿轮组件元件（例如环齿轮）。放置在驱动环和活塞之间的是选择环，其具有接收同样多个支杆的多个圆周孔或口。环形活塞的表面包括接收支杆的容器或凹部，驱动环的表面包括槽口或表面，支杆抵靠该槽口或表面啮合。切向地放置在环形活塞中的是小选择活塞，其在两个位置之间旋转选择环以允许在环形活塞和环形驱动环之间的一个方向上超越或者将两个部件锁定在一起。

Description

带有分离特征的可选的单向离合器

技术领域

本发明涉及用于机动车自动变速器的离合器组件，更具体地，涉及一种用于机动车自动变速器的离合器组件，其具有可选的单向离合器和锥形离合器并带有分离特征。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能或可能不构成现有技术。

当前机动车自动变速器通常包括串联放置的两个或更多个行星齿轮组件和多个离合器和制动器，其选择地将行星齿轮组件的各个元件连接或接地以提供前进档和倒档。离合器通常为多片摩擦封装，其由液压活塞致动。

尽管这种离合器装置已经证明了它们的价值，由于它们的多个交错的片（其一组可旋转同时另一组可静止），当啮合时它们展现出相当显著的旋转（摩擦）损失。

因此，在某些应用中，可认识到将变速器元件与其他较小损失的离合器装置连接。本发明就是这样设计的。

发明内容

本发明提供了一种可选的超越离合器和分离（即能量吸收）锥形离合器，其串联放置在行星齿轮自动变速器的两个元件之间。环形活塞被接收在互补缸体内并且包括与静止阴锥形离合器构件配合的阳锥形离合器构件。还由环形活塞承载的是环形驱动环，其啮合行星齿轮组件元件（例如环齿轮）。放置在驱动环和活塞之间的是选择环，其具有接收同样多个支杆的多个圆周孔或口。环形活塞的表面包括接收支杆的容器或凹部，驱动环的表面包括槽口或表面，支杆抵靠该槽口或表面啮合。切向地放置在环形活塞中的是小选择活塞，其在两个位置之间旋转选择环以允许在环形活塞和环形驱动环之间的一个方向上超越或者将两个部件锁定在一起。

因此，本发明的方面是提供一种可选的超越离合器和分离锥形离合器。

本发明的另一方面是提供一种串联放置在行星齿轮自动变速器的两个元件之间的可选的超越离合器和分离锥形离合器。

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其具有被接收在互补缸体内的环形活塞。

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其具有阳锥形离合器构件，该阳锥形离合器构件与静止阴锥形离合器构件配合。

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其具有环形驱动环，该环形驱动环啮合行星齿轮组件元件（例如环齿轮）

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其具有选择环，该选择环限定接收同样多个支杆的多个圆周孔或口。

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其具有环形活塞，其包括接收支杆的容器或凹部以及驱动环，该驱动环包括槽口或表面，支杆抵靠该槽口或表面啮合。

本发明的另一个方面是提供一种可选的超越离合器和锥形离合器，其包括选择活塞，该选择活塞在超越和锁定位置之间旋转选择环。

适用性的进一步的方面、优点和区域将从本文提供的描述中变得明显。应理解的是说明和特殊例子仅用于说明目的，并不用于限制本发明的范围。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种用于变速器的离合器组件，其组合地包括：

固定壳体，

行星齿轮组件，

第一液压活塞和缸体组件，其具有固定到所述壳体的第一缸体和第一活塞，

锥形离合器，其具有固定到所述壳体的第一摩擦元件和固定到所述第一活塞的第二摩擦元件，

可选的超越离合器，其具有放置在所述第一活塞中的多个支杆，具有用于所述支杆的多个孔的选择环，以及联结到所述行星齿轮组件的元件并具有用于由所述支杆啮合的多个凹部的驱动环，以及

第二液压活塞和缸体组件，其放置在所述第一活塞中并具有联结到所述选择环的第二活塞。

2. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，所述支杆的第一部分以第一角度定向并且所述支杆的第二部分以第二角度定向，所述第二角度与所述第一角度不同。

3. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，还包括预加载弹簧，其用于将所述第二摩擦元件朝向所述第一摩擦元件偏压。

4. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，所述第二液压活塞和缸体组件在所述第一活塞中切向地定向。

5. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，还包括密封件，其放置在所述第一活塞中并且啮合所述第一缸体。

6. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，所述选择环包括由所述第二活塞啮合的柄舌并且所述行星齿轮组件的所述元件是环齿轮。

7. 如方案1所述的离合器组件，其特征在于，所述第二活塞可在两个位置之间移动并且所述可选的超越离合器被锁定在所述两个位置的一个中并且在所述两个位置的另一个中在一个方向上超越。

8. 一种用于变速器的超越和锥形离合器组件，其组合地包括：

固定构件，

第一液压活塞和缸体组件，其具有固定到所述固定构件的第一缸体和第一活塞，

锥形离合器，其具有固定到所述固定构件的第一摩擦元件和固定到所述第一活塞的第二摩擦元件，

超越离合器，其具有放置在所述第一活塞的第一凹部中的多个支杆，具有用于所述支杆的多个孔的选择环，以及具有用于由所述支杆啮合的多个第二凹部的驱动环，以及

第二液压活塞，其切向地放置在所述第一活塞中并啮合所述选择环。

9. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，所述固定构件联结到所述变速器的壳体。

10. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，所述支杆的第一部分以第一角度放置并且所述支杆的第二部分以第二角度放置，所述第二角度与所述第一角度不同。

11. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括贝氏弹簧，其用于向所述第一活塞和所述锥形离合器提供预加载。

12. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括压缩弹簧，其抵抗液压流体压力偏压所述第二液压活塞。

13. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括弹簧，其用于将所述支杆偏压至所述第二凹部中。

14. 一种用于机动车变速器的超越离合器组件，其组合地包括：

具有旋转构件的行星齿轮组件，

第一环形离合器构件，其具有切向活塞和缸体组件并且在第一表面上限定第一多个凹部，

邻近所述第一环形离合器构件和联结到所述旋转构件的第二环形离合器构件，所述第二环形离合器构件在第二表面上限定第二多个凹部，

选择环，其放置在所述第一表面和所述第二表面之间并且具有多个孔，所述多个孔用于接收所述支杆和由所述切向活塞啮合的构件，

由此所述切向活塞的移动和所述选择环的旋转锁定和释放所述超越离合器组件。

15. 如方案14所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括锥形离合器组件，其可操作地放置在所述第一环形离合器构件和所述变速器的固定壳体之间。

16. 如方案15所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括用于预加载所述锥形离合器组件的装置。

17. 如方案14所述的超越离合器组件，其特征在于，所述第一环形离合器构件包括锥形离合器组件的第一截头锥摩擦表面并且还包括固定构件，所述固定构件具有所述锥形离合器组件的第二截头锥摩擦表面

18. 如方案14所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括弹簧，其用于将所述支杆偏压至所述第二表面上的所述第二凹部内的啮合位置中。

19. 如方案14所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括回复弹簧，其抵抗液压流体压力偏压所述切向活塞。

20. 如方案8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，由此在所述第二活塞上增加流体压力增加了所述锥形离合器的扭矩容量。

附图说明

此处描述的附图仅为说明性目的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1是结合本发明的行星齿轮自动变速器的一部分的局部剖视图；

图2是根据本发明的可选的单向离合器组件的局部正视图；以及

图3是根据本发明的可选的单向离合器组件的局部俯视图。

具体实施方式

下列描述本质上仅为示例性的并且不旨在限制本发明，应用或使用。就这一点而言，此处与锥形离合器结合使用的术语“分离（breakaway）”意味着离合器主要被设计、提供和使用为与可选的超越离合器机械串联放置的安全和能量吸收装置。也就是说，因为超越离合器本质上不能吸收能量（例如，因为异步但啮合离合器上的速度差而存在），其与超越离合器串联放置以用作扭矩限制和能量耗散装置。如果在超越离合器上施加过量扭矩，分离锥形离合器的滑动阈值将被超过，锥形离合器将滑动并且会损坏超越离合器的过量能量将被锥形离合器吸收和耗散。

此外，发明人知道有些倾向将两个旋转构件之间的可选的摩擦联结元件描述为“离合器”，而旋转构件和静止构件之间的可选的摩擦联结被描述为“制动器”。然而，发明人不赞同这种惯例，并且更愿意其在此处已经将可选的摩擦联结元件广泛地且普遍地称为离合器，例如锥形离合器。然而，发明人在本文的某些位置以插入括号的“（制动器）”来阐明旋转构件和静止构件之间放置的可选的摩擦联结元件并且承认上述的交替命名惯例。

参照图1，行星齿轮机动车自动变速器的一部分被示出并且总体由附图标记10指代。自动变速器10包括固定金属壳体12，该固定金属壳体12具有与变速器10的某些部件（例如输入轴、一个或更多个驱动套管轴或管和输出轴，其都没有示出）协作的各种开口、法兰和特征（未示出）。自动变速器10还包括摩擦离合器16和三个行星齿轮组件：第一行星齿轮组件22、具有环齿轮26的第二行星齿轮组件24和第三行星齿轮组件28。

物理地且可操作地放置在壳体12和第二行星齿轮组件24的环齿轮26之间的是可选的超越离合器或单向离合器以及根据本发明的锥形离合器（制动）组件30。超越离合器和锥形离合器组件30包括固定的环形壳体32，其限定第一内部环形缸体34和第二外部环形缸体36。通过相互啮合阳和阴花键38A或其他适合装置（未示出），环形壳体32可抵抗壳体12中的旋转而被保持。

部分放置在环形壳体32内的是环形活塞组件40。环形活塞组件40包括由一对O形环密封件44（其被接收在第一环形缸体34内并在其内轴向移动）界定的第一内表面42。贝氏弹簧（碟形弹簧）45或类似力生成装置在施加的液压力的方向上偏压或预加载环形活塞组件40。环形活塞组件40还包括第二外表面46和额外的O形环密封件48（其在第二外部环形缸体36内轴向移动）。生成的和由环形活塞组件40施加的总力是第一内表面42和第二外表面46上的轴向液压力的和。

锥形离合器（制动）组件50驻留在与第一内部环形缸体34相对的环形活塞组件40的端部。锥形离合器组件50包括环形外部或阴锥形离合器构件52，其具有第一阴截头锥离合器表面54和光滑缸体表面56，O形环48将其密封。通过相互啮合阳和阴花键38B或其他适合装置（未示出），锥形离合器构件52可抵抗壳体12中的旋转而被保持。可放置在锥形离合器构件52或环形壳体32（如所示的）的O形环密封件48提供了环形壳体32和锥形离合器构件52之间的流密密封。

面对第一截头锥表面54，活塞组件40包括互补的第二阳截头锥表面64。活塞组件40还包括邻近的内部圆柱表面66，其接收并径向定位环形驱动环70。环形驱动环70可自由旋转地放置在内部圆柱表面66上并且由卡环72轴向约束，该卡环72在内部圆柱表面66中安置在圆周通道或槽74内。通过相互啮合阳和阴花键组76或类似装置，环形驱动环70可旋转地联结到第二行星齿轮组件24的环齿轮26。

现在参照图1、2和3，可选的单向或超越离合器组件80被放置在活塞组件40和环形驱动环70之间。超越离合器组件80包括选择环82，其具有多个圆周布置的拱形狭槽或孔84。在每个狭槽或孔84内是支杆86A或86B。支杆86A和86B在交替组中布置：每另一个支杆86A以第一角度定向（如图2和3所示）并且交替支杆86B以有区别的相对的第二角度定向。支杆86A和86B安装在活塞组件40中的凹部88中并且均被弹簧片92或类似部件向外弹簧偏压。支杆86A和86B的相对端部被接收在环形驱动环70中的容器或凹部94内。当选择环82移动到第一圆周位置时，仅有支杆86B可移动进入环形驱动环70并啮合容器或凹部94的壁，离合器组件80因此用作常规的单向或超越离合器。当选择环82移动到第二圆周位置时，支杆86A和86B二者啮合容器或凹部94的壁，离合器组件80上锁并在两个方向上通过其直接传递扭矩。

选择环82还包括柄舌或凸块98，其由切向布置的选择环活塞和缸体或致动器组件100作用。选择环活塞致动器组件100包括缸体102，其滑动地接收选择环活塞104。选择环活塞104啮合选择环82上的柄舌或凸块98，并且当液压压力施加到选择环活塞104的表面时将选择环82从上述第一位置旋转到也如上所述的第二位置。液压流体供给对于环形壳体32的第二外部缸体36和缸体102是通用的。因此，液压压力（其移动选择环活塞104并旋转选择环82）增加时，也将增加锥形离合器组件50的点上作用的力和滑动。与柄舌或凸块98和选择环活塞104对齐的压缩弹簧106朝向选择环活塞104偏压柄舌或凸块98和选择环82并且当液压流体压力从选择环活塞104的表面移走时使选择环82返回第一位置。

在操作中，贝氏弹簧45提供锥形离合器组件50的最小预选的扭矩吞吐量和滑动阈值。该最小扭矩-滑动阈值中的增加可通过增加第一内部缸体34内且抵靠环形活塞组件40的第一内表面42的液压压力而实现。如上面直接解释的，为了改变超越离合器组件80的状态，增压的液压流体被提供到选择环活塞和缸体组件100的缸体102并且活塞104移动并旋转选择环82。因为到缸体102和到壳体32的第二外部缸体36的供给是通用的，作用在锥形离合器组件50上的力同时也增加，增大了其扭矩吞吐量和滑动阈值。

应认识到本发明通过移走/更换摩擦离合器封装而关于减小的旋转损失提供了某些益处，因为可选的单向或超越离合器组件80不能有任何显著的能量损耗，优选的是组件80的输入和输出速度在啮合之前相对紧密配合。然而，锥形离合器组件50的概括的原因和目的在于用于能量吸收或受控滑动装置。也就是说，当具有的速度差大于其上的预定速度时，可选的单向或超越离合器组件80应啮合或被啮合，锥形离合器组件50将滑动并吸收能量，由此避免对可选的单向或超越离合器组件80的磨损或损坏。

还应认识到尽管包括环形活塞组件40、锥形离合器组件50和超越离合器组件80的本发明在图1中结合行星齿轮组件24的环齿轮26示出，本发明等同地适用于行星齿轮组件的其他部件并且可与其一起使用，例如行星齿轮架或自动变速器的任何其他构件或部件。

本发明的描述本质上仅为示例性的并且不脱离本发明主旨的变体落入由所附权利要求界定的本发明的范围内。这种变体不被认为是脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种用于变速器的离合器组件，其组合地包括：

固定壳体，

行星齿轮组件，

2. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述支杆的第一部分以第一角度定向并且所述支杆的第二部分以第二角度定向，所述第二角度与所述第一角度不同。

3. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，还包括预加载弹簧，其用于将所述第二摩擦元件朝向所述第一摩擦元件偏压。

4. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述第二液压活塞和缸体组件在所述第一活塞中切向地定向。

5. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，还包括密封件，其放置在所述第一活塞中并且啮合所述第一缸体。

6. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述选择环包括由所述第二活塞啮合的柄舌并且所述行星齿轮组件的所述元件是环齿轮。

7. 如权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述第二活塞可在两个位置之间移动并且所述可选的超越离合器被锁定在所述两个位置的一个中并且在所述两个位置的另一个中在一个方向上超越。

固定构件，

9. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，所述固定构件联结到所述变速器的壳体。

10. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，所述支杆的第一部分以第一角度放置并且所述支杆的第二部分以第二角度放置，所述第二角度与所述第一角度不同。

11. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括贝氏弹簧，其用于向所述第一活塞和所述锥形离合器提供预加载。

12. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括压缩弹簧，其抵抗液压流体压力偏压所述第二液压活塞。

13. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，还包括弹簧，其用于将所述支杆偏压至所述第二凹部中。

14. 如权利要求8所述的超越和锥形离合器组件，其特征在于，在所述第二液压活塞上增加流体压力增加了所述锥形离合器的扭矩容量。

15. 一种用于机动车变速器的超越离合器组件，其组合地包括：

具有旋转构件的行星齿轮组件，

选择环，其放置在所述第一表面和所述第二表面之间并且具有多个孔，所述多个孔用于接收支杆和由所述切向活塞啮合的构件，

其中，所述切向活塞的移动和所述选择环的旋转锁定和释放所述超越离合器组件。

6.1 如权利要求15所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括锥形离合器组件，其可操作地放置在所述第一环形离合器构件和所述变速器的固定壳体之间。

17. 如权利要求16所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括用于预加载所述锥形离合器组件的装置。

18. 如权利要求15所述的超越离合器组件，其特征在于，所述第一环形离合器构件包括锥形离合器组件的第一截头锥摩擦表面并且还包括固定构件，所述固定构件具有所述锥形离合器组件的第二截头锥摩擦表面。

19. 如权利要求15所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括弹簧，其用于将所述支杆偏压至所述第二表面上的所述第二多个凹部内的啮合位置中。

20. 如权利要求15所述的超越离合器组件，其特征在于，还包括回复弹簧，其抵抗液压流体压力偏压所述切向活塞。