CN104235277B - 多离合器模块 - Google Patents

Abstract

一种多离合器模块，用于自动变速器，将至少两个多片湿式离合器集成为单个模块。每个离合器均包括与至少一个摩擦片交替布置的一组分离片以及被构造成挤压分离片和摩擦片的活塞。第一离合器的分离片沿其内径通过花键连接到壳体，而第二离合器的分离片沿其外径通过花键连接到壳体。每个活塞均与径向地位于各自的分离片和摩擦片内侧的平衡腔室和应用腔室相关联。壳体绕中轴旋转。增压流体从轴供应到离合器。第一平衡腔室和第二平衡腔室通过壳体内的通道连通，以能够从壳体中的同一个孔向它们供应流体。

Description

多离合器模块

技术领域

本公开涉及机动车辆的自动变速器领域。更具体地说，本公开涉及用在变速器中的离合器的构造。

背景技术

一些车辆在包括前进运动和倒车运动两者的宽车速范围内使用。然而，某些类型的发动机仅能够在窄车速范围内有效运转。因此，经常采用能够以多个传动比有效传递动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常以高传动比运转，从而它使发动机扭矩倍增以提高加速度。在车辆处于高速时，使变速器以低传动比运转，允许与安静、节能的巡航相关联的发动机转速。通常，变速器具有安装到车辆结构的壳体、由发动机曲轴驱动的输入轴和驱动车轮的输出轴，通常，该输出轴通过允许左车轮和右车轮在车辆转弯时以略微不同的速度旋转的差速组件来驱动车轮。

普通类型的自动变速器利用离合器和制动器的集合。离合器和制动器的多个子集合接合以建立多个传动比。普通类型的离合器利用离合器包，该离合器包具有通过花键连接到壳体并与通过花键连接到旋转壳的摩擦片交替布置的分离片。当分离片和摩擦片压抵在一起时，在壳体和旋转壳之间可传递扭矩。通常，位于离合器包的一端的分离片(称为反作用片)被轴向地保持到壳体。活塞向位于离合器包的相对端的分离片(称为压力片)施加轴向力，以挤压离合器包。通过向壳体和活塞之间的腔室供应增压流体而产生活塞力。对于制动，壳体可被集成到变速器壳中。对于离合，壳体进行旋转。当增压流体从静止的变速器壳流向旋转的壳体时，可能需要穿过以不同速度旋转的组件之间的一个或更多个界面。在每个界面处，密封件引导从一个组件中的开口到与之接口连接的组件中的开口的流动。

发明内容

一种变速器包括离合器壳体、三个离合器包和三个活塞。所述三个离合器包中的第一离合器包包括通过花键连接到壳体的分离片和通过花键连接到第一壳的摩擦片，所述三个离合器包中的第二离合器包包括通过花键连接到壳体的分离片和通过花键连接到第二壳的摩擦片。输入轴延伸穿过壳体。所述三个离合器包中的第三离合器包包括通过花键连接到输入轴的分离片和通过花键连接到第二壳的摩擦片。所述三个活塞被构造成向各自的离合器包施加力。第一行星齿轮组的太阳齿轮可固定结合到第二壳。变速器还可包括第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有固定结合到第一壳的太阳齿轮和固定结合到壳体的环形齿轮。

在一个实施例中，离合器模块包括被构造成绕轴旋转的壳体、沿其外边缘通过花键连接到壳体的一组第一分离片以及沿其内边缘通过花键连接到壳体的一组第二分离片。第二分离片的内径小于第一分离片的外径。离合器模块还可包括第一活塞，所述第一活塞被构造成向第一分离片施加力，并且与壳体相结合地限定有第一应用腔室，所述第一应用腔室的外径小于第一分离片的内径。离合器模块还包括第二活塞，所述第二活塞被构造成向第二分离片施加力，并且与壳体相结合地限定有第二应用腔室，所述第二应用腔室的外径小于第二分离片的内径。壳体、第一活塞和第二活塞还可限定有通过通道彼此连通的第一平衡腔室和第二平衡腔室。

在另一实施例中，一种离合器模块包括被构造成绕轴旋转的壳体、两个离合器包和两个活塞。每个离合器包均包括通过花键连接到壳体并与摩擦片交替布置的分离片。第一活塞和第二活塞被构造成分别挤压第一离合器包和第二离合器包。活塞和壳体限定有第一应用腔室和第二应用腔室。第一应用腔室的外径小于第一分离片的内径。类似地，第二应用腔室的外径小于第二分离片的内径。壳体可固定结合到环形齿轮。

附图说明

图1是变速器传动装置的示意图表。

图2是根据图1的传动装置的变速器的行星齿轮组中的一个行星齿轮组和离合器中的一个离合器的剖视图。

图3是根据图1的传动装置的变速器的行星齿轮组中的一个行星齿轮组和离合器中的三个离合器的剖视图。

图4是根据图1的传动装置的变速器的行星齿轮组中的一个行星齿轮组和离合器中的三个离合器的剖视图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应该理解，公开的实施例仅仅是示例，且其它实施例可采用各种和可选的形式。附图不一定按照比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

传动装置是旋转元件和换档元件的集合，换档元件被构造成在旋转元件之间施加特定的转速关系。无论任意换档元件的状态如何，都能施加被称为固定转速关系的某些转速关系。被称为选择性转速关系的其它转速关系仅当特定的换档元件完全接合时才能被施加。离散传动比式变速器具有选择性地在输入轴和输出轴之间施加多个传动比的传动装置。

如果一组旋转元件被约束成在所有运转条件下均作为一个单元而进行旋转，那么该组旋转元件彼此固定地结合。旋转元件可通过花键连接、焊接、压配合、对同一固体进行加工或其他方法而固定地结合。在固定结合的元件之间会发生旋转位移的轻微变化，诸如由于间隙或轴柔性所导致的位移。相反，每当换档元件完全接合，该换档元件约束两个旋转元件作为一个单元旋转时，这两个旋转元件便通过该换档元件选择性地结合，而在至少一些其它运转条件下这两个旋转元件以不同的转速自由旋转。通过选择性地将旋转元件连接到壳体而保持该旋转元件不旋转的换档元件称为制动器。选择性地将两个或更多个旋转元件彼此结合的换档元件称为离合器。换档元件可以是诸如液压致动或电致动的离合器或制动器的主动控制装置，或者可以是诸如单向离合器或制动器的被动装置。

在图1中示意性示出了变速器的示例。变速器利用四个简单的行星齿轮组20、30、40和50。行星架22绕中轴旋转并支撑一组行星齿轮24，从而行星齿轮相对于行星架旋转。行星齿轮上的外轮齿与太阳齿轮26上的外轮齿啮合，并与环形齿轮28上的内轮齿啮合。太阳齿轮和环形齿轮被支撑以绕与行星架相同的轴旋转。齿轮组30、40和50类似地构造。

在表1中列出了对于每个行星齿轮组的建议齿数比。

表1

环形齿轮28/太阳齿轮26	2.20
		环形齿轮38/太阳齿轮36	1.75
环形齿轮48/太阳齿轮46	1.60
		环形齿轮58/太阳齿轮56	3.70

在图1的变速器中，太阳齿轮26固定地结合到太阳齿轮36，行星架22固定地结合到环形齿轮58，环形齿轮38固定地结合到太阳齿轮46，输入轴60固定地结合到行星架32，且输出轴62固定地结合到行星架52。环形齿轮28通过制动器66选择性地保持不旋转，太阳齿轮26和36通过制动器68选择性地保持不旋转。输入轴60通过离合器70选择性地结合到太阳齿轮56。环形齿轮48通过离合器72选择性地结合到太阳齿轮56，并通过离合器76选择性地结合到环形齿轮38和太阳齿轮46。行星架42通过离合器74选择性地结合到行星架22和环形齿轮58。

如表2中所示，换档元件以四个相组合的方式接合，由此在输入轴60和输出轴62之间建立了十个前进传动比和一个倒车传动比。x表示需要该换档元件来建立传动比。(x)表示可以应用该换档元件但是不是必须应用。在1档，在不改变传动比的情况下，可应用离合器74或离合器76来替代离合器72的应用。当齿轮组具有如表1所示的齿数时，传动比具有表2所示的值。

表2

66

68

70

72

74

76

传动比

阶梯

倒车档

X

X

X

X

-4.79

102％

第一档

X

X

X

(X)

4.70

第二档

X

X

X

X

2.99

1.57

第三档

X

X

X

X

2.18

1.37

第四档

X

X

X

X

1.80

1.21

第五档

X

X

X

X

1.54

1.17

第六档

X

X

X

X

1.29

1.19

第七档

X

X

X

X

1.00

1.29

第八档

X

X

X

X

0.85

1.17

第九档

X

X

X

X

0.69

1.24

第十档

X

X

X

X

0.64

1.08

图2示出了根据图1的传动装置的变速器的中心剖面的剖视图。图2的剖面在齿轮组40的行星齿轮44之间截取。离合器74的壳体80与齿轮组40的行星架42一体形成。分离片82的集合在其内边缘处通过花键连接到壳体80。摩擦片84的集合与分离片82交替布置并且在其外边缘处通过花键连接到壳86。壳86固定地结合到行星架22和环形齿轮58。活塞88被支撑以在壳体80内轴向滑动。壳体80和活塞88之间的接触点具有密封件，从而壳体80和活塞88限定两个腔室90和92。腔室具有由壳体和活塞之间的接触点限定的内径和外径。离合器74通过使离合器应用腔室90中的流体增压从而使活塞88朝向齿轮组40滑动并使摩擦片84与分离片82挤压在一起而接合。当壳体80旋转时，离心力可使离合器应用腔室90内的流体增压，这会潜在地导致离合器74意外接合。然而，平衡腔室92中的流体受到相同的离心力，并向活塞88施加补偿力，以避免这种故障模式。流体经由输入轴60中的轴向通道然后通过中空轴94中的孔而到达腔室90和92。中空轴94固定地结合到环形齿轮38和太阳齿轮46。当腔室90中的压力释放时，延伸到行星齿轮之间的空间中的回位弹簧96迫使活塞88滑动远离齿轮组40。

图3示出了根据图1的传动装置的变速器从图2的视图稍微向后的剖视图。图3的剖视图通过齿轮组40的行星齿轮44中的一个的中心而截取。离合器72和76的壳体98固定地结合到齿轮组40的环形齿轮48。分离片100的集合在其外边缘处通过花键连接到壳体98。摩擦片102的集合与分离片100交替布置并且在其内边缘处通过花键连接到壳104。壳104固定地结合到中空轴94。活塞106被支撑以在壳体98内轴向滑动。壳体98和活塞106限定两个腔室108和110。离合器76通过使离合器应用腔室108中的流体增压从而使活塞106朝向齿轮组40滑动并使摩擦片102与分离片100挤压在一起而接合。作用在平衡腔室110中的流体上的离心力补偿作用在离合器应用腔室108中的流体上的离心力。当腔室108中的压力释放时，回位弹簧112迫使活塞106滑动远离齿轮组40。

分离片114的集合在其内边缘处通过花键连接到壳体98。摩擦片116的集合与分离片114交替布置并且在其外边缘处通过花键连接到壳118。壳118固定地结合到太阳齿轮56。活塞120被支撑以在壳体98内轴向滑动。壳体98和活塞120限定两个腔室122和124。离合器72通过使离合器应用腔室122中的流体增压从而使活塞120朝向齿轮组40滑动并使摩擦片116与分离片114挤压在一起而接合。作用在平衡腔室124中的流体上的离心力补偿作用在离合器应用腔室122中的流体上的离心力。当腔室122中的压力释放时，回位弹簧126迫使活塞120滑动远离齿轮组40。流体经由输入轴60中的轴向通道而到达腔室108、110、122和124。壳体98内的通道连接平衡腔室110和124。

壳体80和98被描述为单一组件。然而，它们可能会按照在装配期间被紧固在一起的多个片的方式制造。离合器74可在安装到变速器中之前进行组装。类似地，离合器76和72可在安装到变速器中之前组装成两个离合器模块。

图4示出了根据图1的传动装置的变速器从图3的视图稍微向后的剖视图。离合器70的壳体128固定地结合到输入轴60。分离片130的集合在其内边缘处通过花键连接到壳体128。摩擦片132的集合与分离片130交替布置并且在其外边缘处通过花键连接到壳118。活塞134被支撑以在壳体128内轴向滑动。壳体128、活塞134和输入轴60限定两个腔室136和138。离合器70通过使离合器应用腔室136中的流体增压从而使活塞134朝向齿轮组40滑动并使摩擦片132与分离片130挤压在一起而接合。作用在平衡腔室138中的流体上的离心力补偿作用在离合器应用腔室136中的流体上的离心力。当腔室136中的压力释放时，回位弹簧140迫使活塞134滑动远离齿轮组40。

输入轴60中的单个通道向平衡腔室92、110、124和138供应未增压的流体。相同的通道可向变速器的其他部件供应流体以进行润滑。单独的通道供应离合器应用腔室90、108、122和136，从而每个离合器可相对于其他离合器独立地接合和分离。流体可从前支撑件、经输出轴而流入到输入轴60中的这五个通道中或流入这五个通道的组合中。

图2至图4中的离合器的构造在各个离合器包内部相同的轴向位置处径向地布置了应用腔室和平衡腔室。相对于与应用腔室和平衡腔室轴向共线地布置的离合器包而言，这降低了变速器的轴向长度。因为流体压力从中轴被供应到离合器，所以将腔室布置在中心线附近降低了对径向通道的需求。此外，因为每个离合器的扭矩容量与离合器包的平均直径成正比，所以将离合器包径向地布置在应用腔室外侧，由此降低了所需要的摩擦片的数量或所需要的应用腔室的面积。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所包括的所有可能的形式。在说明书中所使用的词语是描述性词语而非限定，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如上所述，可组合多个实施例的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步实施例。虽然多个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个期望特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，根据具体的应用和实施方式，可以折衷一个或更多个特征或特性以实现期望的整个系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面比其它实施例或现有技术实施方式更不被期望的实施例并不在本公开的范围之外并且可能期望用于特定应用。

Claims (10)

1.一种变速器，包括：

离合器壳体；

第一离合器包，具有通过花键连接到离合器壳体的第一分离片和通过花键连接到第一壳的第一摩擦片；

第一活塞，被构造成在离合器壳体内轴向滑动并向第一离合器包施加力；

第二离合器包，具有通过花键连接到离合器壳体的第二分离片和通过花键连接到第二壳的第二摩擦片；

第二活塞，被构造成在离合器壳体内轴向滑动并向第二离合器包施加力；

输入轴，延伸穿过离合器壳体；

第三离合器包，具有通过花键连接到输入轴的第三分离片和通过花键连接到第二壳的第三摩擦片；

第三活塞，被构造成向第三离合器包施加力。

2.根据权利要求1所述的变速器，还包括第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有固定结合到第二壳的第一太阳齿轮、第一行星架、第一环形齿轮以及多个行星齿轮，所述多个行星齿轮被支撑在第一行星架上并与第一太阳齿轮和第一环形齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的变速器，还包括第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有固定结合到第一壳的第二太阳齿轮、第二行星架、固定结合到离合器壳体的第二环形齿轮以及多个行星齿轮，所述多个行星齿轮被支撑在第二行星架上并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮啮合。

4.一种离合器模块，包括：

壳体，被构造成绕轴旋转；

第一压力片，具有通过花键连接到壳体的外边缘，第一压力片具有第一内径和第一外径；

第二压力片，具有通过花键连接到壳体的内边缘，第二压力片具有第二内径和第二外径，其中，第二内径小于第一外径，第二外径大于第一内径。

5.根据权利要求4所述的离合器模块，还包括第一活塞，所述第一活塞与壳体相接以限定第一应用腔室，所述第一应用腔室的外径小于第一内径。

6.根据权利要求4所述的离合器模块，还包括第二活塞，所述第二活塞与壳体相接以限定第二应用腔室，所述第二应用腔室的外径小于第二内径。

7.根据权利要求4所述的离合器模块，还包括：

第一活塞，与壳体相接，以限定第一应用腔室和第一平衡腔室；

第二活塞，与壳体相接，以限定第二应用腔室和第二平衡腔室，

其中，壳体限定有将第一平衡腔室连通到第二平衡腔室的通道。

8.根据权利要求4所述的离合器模块，还包括：

多个第一分离片，包括所述第一压力片；

多个第一摩擦片，与所述多个第一分离片交替布置并通过花键连接到第一壳，所述第一壳固定结合到第一旋转元件；

多个第二分离片，包括所述第二压力片；

多个第二摩擦片，与所述多个第二分离片交替布置并通过花键连接到第二壳，所述第二壳固定结合到第二旋转元件，

其中，所述壳体在第一旋转元件和第二旋转元件之间轴向地定位。

9.一种离合器模块，包括：

壳体，被构造成绕轴旋转；

第一离合器包，具有多个第一分离片，所述多个第一分离片通过花键连接到壳体并与至少一个第一摩擦片交替布置，第一分离片具有内径；

第一活塞，被构造成挤压第一离合器包，第一活塞与壳体相接以限定第一应用腔室，所述第一应用腔室的外径小于第一分离片的内径；

第二离合器包，具有多个第二分离片，所述多个第二分离片通过花键连接到壳体并与至少一个第二摩擦片交替布置，第二分离片具有内径；

第二活塞，被构造成挤压第二离合器包，第二活塞与壳体相接以限定第二应用腔室，所述第二应用腔室的外径小于第二分离片的内径。

10.根据权利要求9所述的离合器模块，还包括固定结合到壳体的环形齿轮。