CN102829176B - 变速器闭锁机构 - Google Patents

Abstract

一种变速器闭锁机构，其包括变速器齿轮组组件，固定到该组件并能够与该组件一起旋转的部件；及固定不旋转且可交替地移动以闭锁该机构的活塞，从而保持该部件不旋转并解离该机构，从而释放该部件以旋转。

Description

变速器闭锁机构

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的自动变速器，其包括行星齿轮组和离合器及制动器，变速器的接合状态和解离状态确定由变速器生成的速比。

背景技术

在前轮驱动车辆中，变速器可用的轴向空间受限于发动机舱的宽度和引擎的长度。此外，可用比率的数量增加的趋势总体上增加了需要的组件的数量。基于这些原因，有必要集中组件的位置，从而使轴向长度最小化。但是，集中组件位置的能力受限于互相连接具体组件及将组件连接到变速箱的要求。

进一步地，将与齿轮箱的输入端相对应的输出元件设置在车辆的中心附近也是必要的。朝向车辆外侧设置的输出元件可能需要额外的支承结构，并增加传动轴上的长度。但是鉴于一些动力学的设置，将某些元件连接到变速箱上的要求需要输出元件这样设置。

其中一个变速器控制装置，例如D制动器，可以仅用作闭锁装置，而不是动态装置。为了将在控制装置中生成的寄生粘滞阻力损失降低到最小，制动器最好是是闭锁机构而不是具有交叉的片和间隔盘的液压驱动摩擦制动器。

发明内容

一种变速器闭锁机构，其包括变速器齿轮组组件，固定到该组件并能够与该组件一起旋转的部件，及固定不旋转且可交替地移动以闭锁该机构的活塞，从而保持该部件不旋转并解离该机构，从而释放该部件以旋转。

该闭锁机构简化了制动器，与液压驱动的摩擦制动器所需要的组件数量相比，降低了需要的组件的数量，通过消除片和盘的摩擦减少了粘滞阻力损失，且需要的空间比液压驱动摩擦制动器所需要的空间更小。

该闭锁机构是更加耐用的组件，比液压驱动的摩擦制动器需要的装配和安装成本更低。

参照下述的详细说明及附图，优选实施例的适用范围将显而易见。应当理解到的是，说明书和具体的示例，尽管示出了本发明的优选实施例，但其仅是通过示例的方式给出。对所述的实施例和示例的各种改变和修改对本领域的技术人员将显而易见。

附图说明

参照下述说明及附图，将更容易地理解本发明，其中：

图1是多速自动变速驱动桥的横截面图；

图2是表示前汽缸总成和中间汽缸总成的变速驱动桥的横截面图；

图3是表示分别装配到前支承汽缸总成和中间汽缸总成的套筒的侧透视图；

图4是靠近图1的变速驱动桥的输出的传动齿轮和轴的横截面图；及

图5是穿过闭锁机构和闭锁机构附近的变速器组件的横截面图。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照附图，图1示出实质上绕轴11集中设置的多速自动变速驱动桥10的传动装置、离合器、制动器、轴、流体通道和其它组件。

扭矩变换器包括由引擎驱动的叶轮，流体动力地连接到叶轮的涡轮，及在叶轮和涡轮之间的定子。变速器输入轴20通过花键联接21固定到涡轮。定子通过花键联接22固定到前支承24，其固定到变速箱26不旋转。

双小齿轮的减速行星齿轮组28包括通过花键联接31固定到输入轴20的太阳齿轮30；通过花键联接33固定到前支承24的托架32；通过花键联接35固定到前汽缸总成36的环形齿轮34；支承在托架32上并与太阳齿轮30啮合的第一组行星小齿轮38；及支承在托架32上并与环形齿轮34和第一小齿轮38啮合的第二组行星小齿轮40。环形齿轮34在与输入轴20相同的方向上以减小的速度旋转。

后齿轮组46和中间齿轮组48是简单的行星齿轮组。齿轮组46包括一组支承在托架52上旋转且与太阳齿轮54和环形齿轮56均啮合的行星小齿轮50。齿轮组48包括一组支承在托架60上旋转且与太阳齿轮62和环形齿轮64均啮合的行星小齿轮58。太阳齿轮54用花键联接到通过花键联接到壳66的轴上，太阳齿轮62形成于该轴上，从而使太阳齿轮54、62相互固定并固定到壳66。托架52固定到壳68。托架60和环形齿轮56彼此固定并通过壳72固定到输出小齿轮70。环形齿轮64固定到壳74。

固定到环形齿轮34的前汽缸总成36驱动离合器76、80。用于离合器76的盘包括用花键联接到前汽缸总成36的、与用花键联接到壳74的盘相交错的盘。当对活塞78施加液压时，盘压合在一起，扭矩在环形齿轮34和64之间传递。当液压释放时，环形齿轮34和64可以在低寄生阻力下以不同的速度旋转。类似地，用于离合器80的盘包括用花键联接到前汽缸总成36的、与用花键联接到壳66的盘相交错的盘。当对活塞82施加液压时，扭矩在环形齿轮34和太阳齿轮54、62之间传递。加压流体从控制体84流出，穿过前支承24，流入旋转密封件之间的前汽缸总成36。

包括托架32的中间汽缸总成86驱动制动器88。用于制动器84的盘包括用花键联接到托架32的、与用花键联接到壳66的盘相交错的盘。当对活塞90施加液压时，制动器保持太阳齿轮54、62不旋转。加压流体从控制体84流出，穿过行星小齿轮38、40之间的前支承24，流入中间汽缸总成86。由于离合器组件88的位置，输出元件70位于靠近齿轮箱前方的更合适的位置。

后汽缸总成92通过固定到输入轴20的花键联接93固定。当对活塞94施加液压时，离合器96的盘在输入轴20和托架52之间传递扭矩。类似地，当对活塞98施加液压时，离合器100的盘在输入轴20和太阳齿轮54、62之间传递扭矩。加压流体从控制体84流出，流入到后汽缸总成92。

当对活塞102施加液压时，制动器104保持托架52和壳68不旋转。单向制动器106被动地防止托架52和壳68反方向旋转，但是允许它们在正方向旋转。单向制动器106可以选择性地移除，其功能通过主动地控制制动器104实现。

D制动器104仅用作闭锁机构而不是动态制动器。为了将制动器104中生成的寄生粘滞阻力损失降低到最小，需要制动器中不能存在过多的油。因此，提供由E离合器96的活塞94和单向制动器106的内座圈107之间的油封103形成的油障，以防止油进入D制动器104。复位弹簧108的内径向端持续接触驱动制动器104的活塞102。复位弹簧108的外径向端持续接触固定结构，使得当活塞102在D制动器104的汽缸中移动时，弹簧弯曲。以这种方式，复位弹簧108通过限制或防止由离心力引起的油的径向流入D制动器104也参与油障。

这一设置允许制动器88和离合器76、80相互同心地位于一轴平面，且从行星齿轮组29、46、48向外径向设置，使得它们不增加变速箱的轴向长度。类似地，离合器96、100和制动器104相互同心且从行星齿轮组28、46、48向外径向设置。离合器76、80、96、100和制动器88、104、106包含控制元件。

如图2A、2B所示，前汽缸总成36被支承到固定的前支承24和托架34上旋转。前汽缸总成36形成有离合器驱动流体通道，每个通道与形成于前汽缸总成36中的汽缸114、116中的一个连通。汽缸114包含活塞78；汽缸116包含活塞82。前汽缸总成36中的一个流体通道以相互连接的通道长度109、110、111、112的方式示于图2，汽缸116穿过这些通道长度与离合器控制液压源连通。前汽缸总成36中的另一流体通道与通道长度109、110、111、112类似，但是其绕轴11与通道长度109、110、111、112呈角度地隔开，将离合器控制液压源与汽缸114连通。通道长度109形成于前汽缸总成36的内径表面上。

前汽缸总成36还形成有平衡容积供应通道，其与通道长度109、110、111、112类似，但是其绕轴11与通道长度109、110、111、112成角度地隔开。平衡容积供应通道与平衡容积120、122连通。如图2A所示，平衡容积供应通道包括与平衡容积供应流体和压力源连通的轴向通道长度124，及流体穿过其从通道124流入平衡容积120、122的径向通道长度126。通道124可以是沿着纵轴延伸的且位于A离合器和B离合器的两个离合器平衡区域之间的单个钻孔。与平衡容积120、122连通的通道124运载流体穿过钻孔126。

每一个都位于各个平衡障120、122的螺旋压缩弹簧128、130将各个活塞78、82压到图2所示的位置。环形齿轮34通过花键联接132固定到前汽缸总成36。

中间汽缸总成86包括基于前支承24的托架32。托架32包括第一盘134和第二盘135及固定到盘的小齿轮轴，其中一个小齿轮轴支承小齿轮38，另一个小齿轮轴支承小齿轮40。盘135由包含制动活塞90的汽缸140形成。

制动器驱动液压源通过一系列互相连接的通道长度142、143及从通道143轴向延伸的水平通道长度、通过行星小齿轮组38和40之间的托架32的网状结构与汽缸140连通。这些制动反馈通道形成于托架32上。当对汽缸140施加驱动压力时，活塞90对制动器88的盘施加力，使其相互摩擦接触，从而保持太阳齿轮54、62和壳66不旋转。当从汽缸140排出驱动压力时，盘式弹簧146将活塞90复位到图2所示的位置。

前支承24形成有通道，其最好绕轴11相互间隔。前支承24的这些通道以通道长度150、151、152的方式示于图1和图2中，液压流体穿过这些通道供应到离合器伺服汽缸114、116，制动伺服汽缸140和平衡障120、122。前支承通道中的每一个通道通过前汽缸总成36中形成的流体通道109、110、111、112、113、124将液压流体和压力连通到前汽缸总成36中的汽缸114、116和平衡障120、122。前支承通道的每一个的另一通道通过托架32中的流体通道142、143将液压流体和压力连通到中间汽缸总成86的汽缸140。

前支承24包括轴承座台肩154，其轴向延伸并延伸到前汽缸总成36的轴向延伸156。轴衬158和轴承160用于前汽缸总成36相对于前支承24的旋转。但前支承24的这一设置、其轴承座台肩154及前汽缸总成36阻挡了加工连接前支承24上的第一通道与前汽缸总成36上的第二通道109的通道所需要的径向通路。

为了克服该问题并在通道长度109、152之间提供液压连贯性，第一通道150形成有沿着第一通道152的长度延伸的、平行于轴11、并穿过前支承24的外壁的开口。该开口径向向外朝向第二通道109。类似地，第二通道109形成有沿着第二通道109的长度延伸的、平行于轴11、并穿过前汽缸总成36的内壁的第二开口。第二开口径向向内朝向第一通道152。

第一套筒163用压配合轴向插在前支承24的外径表面上，从而覆盖通道长度152的外表面上的开口。套筒162形成有延伸穿过套筒162的厚度的径向通道164、165。位于通道164、165的每一侧的密封件176防止流体从通道漏出。

第二套筒170用压配合轴向插在前汽缸总成36的内径的第二开口上，从而覆盖和封闭第二通道109中的第二开口的长度。套筒170形成有径向开口，其中的两个以开口172、174的方式示于图2中，其与第一套筒162上形成的径向通道164、165对齐。

套筒164和170提供从前支承24的通道所载流体压力的源头到平衡障120、122及伺服汽缸114、116、140的液压连贯性，驱动离合器76、80和制动器88通过所述伺服汽缸驱动。

套筒162、170还提供能够在前支承24的外径表面上形成第一通道152和在前汽缸总成36的内径表面上形成第二通道109的通路。图3示出套筒162、170，及位于其各个径向通道164、165之间的套筒162的凹进处的三个密封件176。

如图4所示，输出小齿轮70与传动齿轮180啮合，其与星形轮184上的传动小齿轮182一体形成。传动轴186的一端通过销钉连接188固定到不旋转的壳体组件190，其另一端位于在不旋转的扭矩变换器壳体组件194中形成的凹进中。滚珠轴承198支承扭矩变换器壳体194上的星形轮184。壳体组件190、194包含作用力组件，且可以一体形成或最好是形成单独的组件。

滚珠轴承198通过位于扭矩变换器壳体194的表面196上被径向地支承。扭矩变换器壳体194上的肩部199接触轴承198的内座圈的右手轴面，轴承198的第二表面。卡环200接触轴承198的外座圈的右手轴第三表面。肩部199和卡环200限制了轴承198向右轴向运动。

齿轮184上形成的肩部202接触轴承198的外座圈的左手轴第一表面。推力垫圈204接触轴承198的内座圈的左手轴第四表面205。推力垫圈204接触传动轴186上形成的肩部206。肩部202和206限制了轴承198向左轴向运动。

差速器212的环形齿轮210与传动小齿轮182啮合且通过壳190、194上的轴承214、216支承旋转。传输到输出小齿轮70的旋转力通过传动齿轮180、182和环形齿轮210传输到差速器的输入，其驱动与轴220对齐的一组车轮。

滚柱轴承222支承传动轴186上的星形轮184。选择装配到壳190的凹进处226的垫圈224的厚度，以保证推力垫圈204和轴承198的内座圈之间的接触。

输出小齿轮70和传动齿轮180、182具有斜轮齿，其在平行于轴220的轴向方向及垂直于图5的平面的径向方向形成传递扭矩的推力组件。由于扭矩变换器壳194在肩部199与轴承198接触，在右手方向上传输到星形轮184的推力由扭矩变换器壳194起反作用力。由于卡环200和轴承198之间的接触、轴承198和推力垫圈204之间的接触、推力垫圈和传动轴186之间的接触、以及轴186、垫圈224和壳190之间的接触，在左手方向上传输到星形齿轮184的推力由壳190起反作用力。

如图1A所示，D制动器104包括通过花键联接固定到单向制动器106的外座圈232的第一组薄片230，其允许片230轴向移动并防止它们相对于固定到变速器箱或端盖旋转的座圈232旋转。

类似地，D制动器104包括通过花键联接固定到单向制动器106的内座圈107的第二组薄片234，其允许片234轴向移动并防止它们相对于内座圈107旋转。第一片和第二片交错，使得第一片230的每一个具有位于第一片的每个轴侧的第二片。

内座圈107固定到齿轮组46的托架68，使得片234、内座圈107和托架68作为一个单元以相同的速度一起旋转。当对汽缸252和活塞102施加液压使得片互相接触时，片230、234互相摩擦接合，从而固定内座圈107和托架68不旋转。当液压从汽缸252排出时，片234相对于片230自由旋转。

较佳地，单向制动器106的外座圈232和内座圈107由烧结粉末金属的铁合金制成，片230、234由刚制成。因为在箱或端盖中会由薄片230、234引起局部高承载压力，用于D制动器104的反作用力花键最好不在铝箱或铝端盖中形成。片230、234的薄度足以降低在D制动器104上的寄生损失。D制动器104的反作用力花键形成为单向制动器106的滚道232、107的一体部件。制动器106然后用花键联接到变速箱。

尽管所述的单向变速器控制部件按照其是制动器106进行说明，其也可以是将齿轮组的一个部件连接到同一齿轮组或不同齿轮组的另一部件的离合器。类似地，所述的液压驱动的变速控制部件按照其是制动器进行说明，但是其实际也可以是离合器。

较佳地，单向制动器106是如美国第7,448,481和7,451,862号专利文献中所述的具有枢转摇块类型的摇块单向制动器，每个摇块保持于一个凹腔内且由向心力和压缩弹簧驱动。

图5示出了用作闭锁机构260的D制动器104，其可选择地将托架52和壳68连接到变速器箱，从而保持托架不旋转，并从变速器箱解离托架52和壳68，使得它们能够自由旋转。

壳68通过花键联接261固定到部件262。单向制动器264的内座圈263通过花键联接265固定到部件262。制动器264的外座圈266通过固定到形成于变速箱的端盖272上的轴向方向的花键齿270固定不旋转。

闭锁机构260包括活塞274，其实质上平行于轴11运动，并通过固定到形成于端盖272上的轴向花键齿270固定不旋转。活塞通过形成于端盖272上的汽缸252中的驱动压力驱动，以在花键齿270上向右滑行，从而闭锁机构260。当汽缸252中的驱动压力排出并且通过通道271、273将释放压力提供到汽缸252的容积282时，活塞274通过释放压力和复位弹簧276的力驱动，在花键齿270上向左滑行，从而使装置260解锁。

通过卡环280固定到端盖272的障278支承动态密封件284，动态密封件284与密封件286一起液压密封位于活塞274和障278之间的容积282。

活塞274形成有一系列绕轴11互相隔开并位于活塞的内表面的犬齿288。部件262同样地形成有一系列犬齿290，其绕轴11互相隔开并设置为当活塞274在汽缸252内向右移动时被齿288接合。

当对汽缸252加压并排出容积282时，活塞274抵抗弹簧276的力向右移动，使得齿288啮合齿290，从而将托架52和壳68连接到端盖272并保持托架和壳不旋转。当排空汽缸252并加压容积282时，活塞274向左移动，使得齿288脱离齿290，从而从端盖272解离托架52和壳68，并允许托架和壳自由旋转。

单向制动器264在一个旋转方向上生成用于托架52和壳68的扭矩反作用力，并允许托架和壳在相反方向上自由旋转。更佳地，单向制动器264的座圈263、266由烧结粉末金属的铁合金制成。

根据专利法的规定，本申请已经公开了较佳的实施例。但是，应当注意的是，除了说明书中详细说明的之外，还能够实施替换的实施例。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种变速器闭锁机构，其特征在于，包含：

变速器齿轮组组件；

固定到该组件并能够与该组件一起旋转的部件；及

固定不旋转且可交替地移动以闭锁该机构从而保持该部件不旋转并解离该机构从而释放该部件以旋转的活塞，所述活塞包括第一犬齿，

所述部件包括第二犬齿。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，进一步包含：

固定不旋转的外壳，其包括活塞在其相反轴向方向上移动的汽缸，及用于将活塞固定到外壳的花键齿。

3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，进一步包含单向制动器，其包括：

固定不旋转的第一座圈；

固定到所述部件的第二座圈，其能够在第一方向上相对于第一座圈旋转并被阻止在第二方向上相对于第一座圈旋转。

4.根据权利要求3所述的机构，其特征在于，进一步包含：

固定不旋转的外壳，其包括活塞在其相反轴向方向上移动的汽缸，及通过其将活塞和第一座圈固定到所述外壳的花键齿。

5.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：

当活塞在第一方向上移动时第二犬齿可啮合第一犬齿，且当活塞在与第一方向相反的第二方向上移动时第二犬齿可与第一犬齿解离。

6.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，进一步包含：

单向离合器，其包括固定不旋转的第一座圈，及能够在第一方向上相对于第一座圈旋转且被阻止在第二方向上相对于第一座圈旋转的第二座圈；

其中所述部件包括：

用于将所述组件固定到所述部件的第二花键齿；及

用于将第二座圈固定到所述部件的第三花键齿。