CN103233987B - 扭矩传递系统 - Google Patents

Abstract

一种扭矩传递系统，包括箱体、第一和第二离合器板、和斜坡构件，所述斜坡构件可绕轴线选择性地旋转且限定出斜坡表面。系统还包括具有电动机壳体的电动机，其中所述箱体可相对于所述壳体绕轴线旋转。电动机配置为选择性地施加扭矩，以让斜坡构件旋转。系统另外包括辊子元件，所述辊子元件相对于所述箱体安装且接触斜坡表面。斜坡表面配置为使得，在斜坡构件绕轴线旋转时，辊子元件在斜坡表面上施加反作用力，其促使斜坡构件沿第一轴向方向运动且由此将反作用力传递到离合器板。还公开一种变速器组件，包括上述的扭矩传递系统。

Description

扭矩传递系统

技术领域

本公开涉及可通过电促动接合的扭矩传递装置和系统。

背景技术

自动变速器通常包括输入构件、输出构件、静止构件、多个行星齿轮组、和多个可选择性地接合的扭矩传递装置。扭矩传递装置，即离合器和制动器，选择性地将行星齿轮组的各种构件联接到行星齿轮组的其他构件或连接到静止构件，以实现输入构件和输出构件之间的多个不同速度比。

在典型的自动变速器，扭矩传递装置是液力促动的。变速器包括液力回路，所述液力回路包括泵和螺线管阀，所述螺线管阀控制流体压力对每一个扭矩传递装置的施加。

发明内容

一种扭矩传递系统，包括箱体，第一和第二离合器板、和斜坡构件，所述第一和第二离合器板相对于所述箱体安装且配置为经由力的施加而接合。斜坡构件相对于所述箱体安装，可绕轴线选择性地旋转，且限定出斜坡表面。系统还包括具有电动机壳体的电动机，其中所述箱体可相对于电动机壳体绕轴线旋转。电动机配置为选择性地施加扭矩，以让斜坡构件旋转。系统另外包括辊子元件，所述辊子元件相对于所述箱体安装且接触斜坡表面。斜坡表面配置为使得，在斜坡构件绕轴线旋转时，辊子元件在斜坡表面上施加反作用力，其促使斜坡构件沿第一轴向方向运动且由此将反作用力传递到离合器板。

扭矩传递系统还可以包括驱动构件，所述驱动构件操作性地连接到斜坡构件，用于绕轴线与其一起旋转。在这样的情况下，电动机可以操作性地连接到驱动构件且配置为选择性地对其施加扭矩。

电动机可以包括定子，所述定子配置为相对于电动机壳体旋转。定子相对于电动机壳体由第一承载系统可旋转地支撑。电动机还可以包括转子，所述转子配置为相对于电动机壳体和定子中的每一个旋转，且相对于电动机壳体和定子中的每一个由第二承载系统可旋转地支撑。

电动机还可以包括滑环，所述滑环配置为将电功率从扭矩传递系统外部的电源传递到电动机。

扭矩传递系统还可以包括施加构件，所述施加构件操作性地连接到斜坡构件以接收反作用力。在这样的情况下，施加构件可选择性地轴向运动，以接触至少一个离合器板。

还公开了一种变速器系统，包括上述扭矩传递系统。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是扭矩传递系统的示意性部分透视图；

图2是如图1所示的扭矩传递系统的一部分的示意性透视图；

图3是如图1所示的扭矩传递系统的一部分的示意性方块图；

图4是如图1所示的扭矩传递系统的示意性截面侧视图；

图5是如图1所示的扭矩传递系统的示意性组装透视图；和

图6是包括图1的扭矩传递系统的汽车变速器的示意性侧视图。

具体实施方式

参见图1，可选择性地接合的扭矩传递系统10被示意性地示出。扭矩传递系统10包括离合器组件14。离合器组件14包括输入齿轮构件(例如，输入太阳齿轮组件16)、驱动构件18、斜坡构件22、施加构件(例如，离合器活塞或施加环26)、多个第一离合器板30（其可以是摩擦板）和多个第二离合器板32（其可以是反作用板）。

扭矩传递系统10还包括电动机34。电动机34相对于离合器组件14安装且操作为促动施加环26抵靠离合器板30、32，以经由力的施加（即经由扭矩到推力（torque-to-thrust）机构）而接合扭矩传递系统10。在离合器组件14被用在汽车变速器内部时，如将在下文详细描述的，离合器板30和离合器板32可以花键连接到各可旋转变速器部件，所述可旋转变速器部件在离合器组件14接合时被锁定在一起。

更具体地，电动机34操作性地连接到驱动构件18且被配置为通过对其施加扭矩而选择性地造成驱动构件的旋转。电动机34包括电动机壳体36。旋转定子38和转子40设置在电动机壳体36内部。如所示的，定子38被配置为相对于电动机壳体36旋转。另外，定子经由第一承载系统42而被相对于电动机壳体36可旋转地支撑。转子40经由第二承载系统44而被相对于电动机壳体36和定子38中的每一个可旋转地支撑。驱动构件18包括毂20，所述毂20具有内部花键45，所述内部花键45配置为用于与转子40的互补外部花键46啮合接合。因而，电动机34配置为选择性地施加扭矩，以让驱动构件18旋转，从而转子40的旋转造成驱动构件绕轴线A的旋转。

斜坡构件22操作性地连接到驱动构件18，诸如经由与互补凹槽或凹部51(如图5所示)装配在一起的凸部50，用于与其一起绕轴线A旋转。即，斜坡构件22不可相对于驱动构件18旋转，但是可相对于驱动构件沿第一轴向方向D1和第二相反轴向方向D2选择性地轴向运动。参见图1和2，斜坡构件22限定了面对第二轴向方向D2的至少一个斜坡表面48。

辊子元件52可旋转地安装到离合器组件14、被辊子罩54保持、且与斜坡表面48接触。辊子元件52可以被保持在辊子罩（未示出)中，且辊子罩又可以被安装到离合器组件14中，以与其一起绕轴线A旋转。斜坡表面48特征在于部分56、60。斜坡表面48的部分56从部分60轴向设置，使得部分56沿第二方向D2比部分60更远。在所示实施例中，两个部分60在部分56的相应侧上延伸。

在离合器组件14被脱开接合时，斜坡构件22被定位为使得辊子元件52接触斜坡表面48的部分56，如图1和2所示。弹簧(在图1或2中未示出)可以用于沿第二轴向方向D2偏压斜坡构件22，且相应地，沿第二轴向方向D2偏压斜坡表面48，以维持辊子元件52和斜坡表面48之间的接触。

参见图3，电动机34（经由转子40且通过驱动构件18作用）在斜坡构件22上施加力F_m。在斜坡构件22旋转时，斜坡表面48相对于辊子元件运动，从而辊子元件52从部分56朝向部分60横向经过斜坡表面48。斜坡表面48的倾斜度使得表面48在辊子元件52上施加力，这又在斜坡表面48上施加反作用力F_R。反作用力F_R包括沿第一轴向方向D1的分量F_C，其沿第一轴向方向D1推斜坡构件22。因而，斜坡48和辊子元件52限定了扭矩到推力机构，所述机构将由电动机34供应的扭矩转换为推力，所述推力经由施加环26施加到离合器板30、32。

斜坡构件22将反作用力F_R的分量F_C传递到施加环26，其又将分量F_C传递到离合器板30、32，由此接合离合器组件14。通过楔形机构的自我强化原理，小的力F_m可被放大到大的轴向力F_C。离合器组件14可通过让斜坡构件22沿两个旋转方向中的任一个旋转而被接合，因为斜坡表面48在部分56的两个相对侧上沿第二轴向方向D2倾斜或升高，如图2所示。

应注意，虽然在图1-4中示出了仅一个斜坡表面48和一个辊子元件52，一个或多个斜坡表面48和辊子52可以用在本发明的范围内。在所示实施例中，斜坡构件22限定关于斜坡构件22间隔开的三个斜坡表面48，每一个斜坡表面48与输入太阳齿轮组件16上的对应的辊子元件接合。

因为定子38配置为用于相对于电动机壳体36旋转，所以在离合器组件和电动机之间存在绕轴线A的相对旋转时电动机34可以用于选择性地接合和脱开接合离合器组件14。这样的应用情况尤其得益于输入太阳齿轮组件16可以相对于电动机壳体36绕轴线A旋转。由此，例如，扭矩传递系统10可以安装在汽车变速器内部。在这样的情况下，电动机壳体36可以固定在变速器内部且仍然允许离合器组件14用作旋转类型的离合器，所述离合器不被固定到变速器的任何静止构件。

参见图4，其中相同的附图标记指示与图1-3相同的部件，扭矩传递系统10显示为操作性地连接到可旋转构件68，从而辊子元件52被构件68支撑。构件68显示为旋转离合器壳体，其操作性地连接到行星齿轮组的构件，用于绕轴线A与其一起旋转。毂72安装到构件68，用于与其一起旋转。离合器板32（其显示为反作用板）花键连接到毂72，用于与其一起旋转，但是相对于毂72可选择性地轴向运动。离合器板30（其显示为摩擦板）花键连接到输入太阳齿轮组件16，从而离合器板30不可相对于输入太阳齿轮组件16旋转，而是可相对于输入太阳齿轮组件选择性地轴向运动。电动机34的定子38可以被固定到可旋转构件68，用于与其同时旋转。

在离合器组件14接合时，即，在施加环26被沿方向D2促动以迫使板30和32在一起时，板30、32之间的摩擦将构件68锁定到输入太阳齿轮组件16。在所示实施例中，输入太阳齿轮组件16花键连接到输入太阳齿轮74，所述输入太阳齿轮74操作性地连接到变速器的输入部。输入太阳齿轮组件16还相对于静止构件76自由旋转，所述静止构件76可以是变速器箱或被固定到变速器箱的中心支撑件。因而，离合器组件14的接合防止构件68相对于输入太阳齿轮74旋转。另外，如图4所示，电动机34可以安装到静止构件76，且由此其本身相对于离合器组件14静止。

参见图5，凸部50和凹部51之间的相互作用防止驱动构件18和斜坡构件22之间绕轴线A的相对旋转，同时允许斜坡构件22相对于驱动构件18轴向运动。如图4所示，离合器组件14还包括保持环92和碟形弹簧（Bellevillespring）96，所述保持环92配置为用于斜坡构件22的有效止动部。弹簧96沿第一方向D1偏压斜坡构件22，即朝向输入太阳齿轮组件16和离开离合器板30、32偏压斜坡构件22，从而促使表面48与被构件68支撑的辊子元件52接触。

参见图6，其中相同的附图标记指示与图1-5相同的部件，汽车的变速器100被示意性地示出。变速器100包括输入构件104、输出构件108和静止构件，例如变速器壳体112。输入构件104和输出构件108操作性地连接到传动装置116。传动装置116包括多个行星齿轮组，仅其中一个显示在图6中的120处。变速器100进一步包括多个扭矩传递装置，即，离合器和制动器。这样的离合器和制动器通常配置为选择性地将行星齿轮组的各种构件联接到行星齿轮组的其他构件或壳体112，以实现在输入构件104和输出构件108之间的多个不同速度比，如本领域技术人员可理解的。变速器100的上述扭矩传递装置包括离合器组件14。

示例性行星齿轮组120包括太阳齿轮124、环齿轮126、多个行星小齿轮130、和行星支架134。每一个行星小齿轮130可旋转地安装到行星支架134且与环齿轮126和太阳齿轮124啮合地接合。离合器组件14的输入太阳齿轮组件16可旋转地安装在变速器壳体112内部。离合器板32花键连接到构件68，用于与其一起旋转。由此，在电动机34被启动时，花键连接到输入太阳齿轮组件16的离合器板30接合离合器板32，由此将旋转构件68联接到输入太阳齿轮组件16和有助于变速器100中的特定速度比的启动。

如图4所示，电动机34也可以包括滑环98。通常，滑环配置为在相对于彼此相对旋转的两个元件之间的电路中提供电接触。因此，滑环98可以用于将电功率从电源（未示出)传输到电动机34，所述电源位于扭矩传递系统10外部。因而，滑环98可以有助于电动机34的促动和离合器组件14在变速器100中的选择性接合和脱开接合，而不管定子38是否能相对于电动机壳体36旋转。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种扭矩传递系统，包括：

离合器壳体；

第一离合器板和第二离合器板，相对于离合器壳体安装且配置为经由力的施加而接合；

斜坡构件，相对于离合器壳体安装，可绕轴线选择性地旋转且限定出斜坡表面；

驱动构件，操作性地连接到斜坡构件，用于绕轴线与其一起旋转；

电动机，具有电动机壳体，其中所述离合器壳体可相对于电动机壳体绕所述轴线旋转，且电动机操作性地连接到驱动构件且配置为选择性地对其施加扭矩；和

辊子元件，相对于所述离合器壳体安装、被辊子罩保持、且接触斜坡表面；

其中斜坡表面配置为使得，在斜坡构件绕轴线旋转时，辊子元件在斜坡表面上施加反作用力，其促使斜坡构件沿第一轴向方向运动且由此将反作用力传递到第一和第二离合器板。

2.如权利要求1所述的扭矩传递系统，其中电动机包括定子，所述定子配置为相对于电动机壳体旋转。

3.如权利要求2所述的扭矩传递系统，其中定子相对于电动机壳体由第一承载系统可旋转地支撑。

4.如权利要求3所述的扭矩传递系统，其中电动机包括转子，所述转子配置为相对于电动机壳体和定子中的每一个旋转，且相对于电动机壳体和定子每一个由第二承载系统可旋转地支撑。

5.如权利要求1所述的扭矩传递系统，其中电动机包括滑环，所述滑环配置为将电功率从扭矩传递系统外部的电源传递到电动机。

6.如权利要求1所述的扭矩传递系统，进一步包括弹簧，所述弹簧沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向偏压斜坡构件。

7.如权利要求1所述的扭矩传递系统，进一步包括施加构件，所述施加构件操作性地连接到斜坡构件，以接收反作用力，且可选择性地轴向运动，以接触至少一个离合器板。

8.一种扭矩传递系统，包括：

离合器壳体；

多个第一离合器板，操作性地连接到所述离合器壳体；

毂，可绕轴线选择性地旋转；

多个第二离合器板，操作性地连接到毂；

斜坡构件，相对于所述离合器壳体安装，可绕轴线选择性地旋转，且限定出斜坡表面；

具有电动机壳体的电动机，其中所述离合器壳体可相对于电动机壳体绕所述轴线旋转且电动机配置为选择性地施加扭矩以让斜坡构件旋转；和

辊子元件，相对于所述离合器壳体安装、被辊子罩保持、且接触斜坡表面；

其中斜坡表面配置为使得，在斜坡构件绕所述轴线旋转时，辊子元件在斜坡表面上施加反作用力，其促使斜坡构件沿第一轴向方向运动且由此将反作用力传递到所述多个第一和第二离合器板。

9.如权利要求8所述的扭矩传递系统，进一步包括驱动构件，所述驱动构件操作性地连接到斜坡构件，用于绕轴线与其一起旋转，其中电动机操作性地连接到驱动构件且配置为选择性地对其施加扭矩。

10.如权利要求8所述的扭矩传递系统，其中电动机包括定子，所述定子配置为相对于电动机壳体旋转。