CN104235280B - 具有集成的离合器和齿轮组的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有集成的离合器和齿轮组的变速器。变速器包括简单行星齿轮组和若干离合器。第一离合器选择性地将行星齿轮组的齿轮架结合到第一外壳。第一离合器的壳体与行星齿轮架集成。活塞复位弹簧轴向地延伸以占用行星齿轮之间的空间。第二离合器和第三离合器共用共同的壳体，该壳体固定地结合到环形齿轮。第二离合器选择性地将环形齿轮结合到中心齿轮。第三离合器选择性地将环形齿轮结合到第二外壳。行星齿轮组轴向地位于两个离合器壳体之间。

Description

具有集成的离合器和齿轮组的变速器

技术领域

本公开涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地讲，本公开属于在变速器中使用的离合器的构造。

背景技术

很多车辆在宽范围的车速(包括前进运动和倒车运动两者)下使用。然而，某些类型的发动机只能在较窄的速度范围内高效运转。所以，通常使用能在多个转速比下高效传输动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常在高转速比下运转，使得发动机扭矩倍增以提高加速度。当处于高车速时，使变速器以低转速比运转，以允许与安静、燃料高效的巡航关联的发动机转速。通常，变速器具有安装到车辆结构的壳体、被发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，该差速器总成允许车辆转弯时左车轮和右车轮以稍微不同的转速旋转。

通用型自动变速器使用离合器和制动器的集合。离合器和制动器的各个子集啮合以建立各种传动比。通用型离合器使用离合器组，该离合器组具有键连接到壳体并与键连接到旋转外壳的摩擦盘交错的分离盘。当分离盘和摩擦盘被压在一起时，扭矩可在壳体和外壳之间传递。通常，在离合器组一端上的分离盘(称为反作用盘)被轴向地保持到壳体。活塞将轴向力施加到离合器组的相对端上的分离盘(称为压盘，用于压缩离合器组)。通过向壳体和活塞之间的室提供被加压的流体而产生活塞力。对于制动器，壳体可集成到变速器箱体中。对于离合器，壳体旋转。由于被加压的流体从固定的变速器箱体流向旋转壳体，因此，被加压的流体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，密封件引导液流从一个组件中的开口流入与之连接的组件中的开口。

发明内容

一种变速器包括行星齿轮组和三个离合器。第一离合器包括：第一壳体，固定地结合到行星齿轮组的齿轮架；分离盘，键连接到第一壳体；摩擦盘，与所述分离盘间隔开；活塞，被构造为在第一壳体中轴向地滑动。第一离合器还可包括活塞复位弹簧，所述活塞复位弹簧被构造为迫使活塞远离行星齿轮组。所述活塞复位弹簧可占用行星齿轮组的行星齿轮之间的空间。第二离合器和第三离合器共用第二壳体，所述第二壳体固定地结合到行星齿轮组的环形齿轮。第二离合器和第三离合器的每一个均包括：分离盘，键连接到第二壳体；摩擦盘，与所述分离盘间隔开；活塞，被构造为在第二壳体中轴向地滑动。第二离合器的摩擦盘可键连接到延伸穿过第一离合器壳体的中空轴，并固定地结合到行星齿轮组的中心齿轮。输入轴可延伸穿过所述中空轴和第二壳体。

一种行星齿轮组包括：齿轮架、中心齿轮、环形齿轮和一组相对于齿轮架旋转的行星齿轮。所述行星齿轮与中心齿轮和环形齿轮之一或中心齿轮和环形齿轮两者啮合。复位弹簧占用行星齿轮之间的空间。所述活塞复位弹簧可以是压缩弹簧。

一种离合器包括壳体，所述壳体被构造为绕输入轴旋转并也被构造为支撑一组行星齿轮。所述离合器还包括：一组分离盘，沿其内边键连接到壳体；一个或更多个摩擦盘，与所述分离盘间隔开；活塞，被构造为压缩分离盘和摩擦盘。所述离合器还可包括占用行星齿轮之间的空间的活塞复位弹簧。

一种离合器包括：壳体，被构造为绕轴旋转并支撑绕轴线旋转的多个行星齿轮，所述多个行星齿轮与壳体一起绕中心轴线旋转；多个分离盘，具有键连接到壳体的内边；至少一个摩擦盘，与所述多个分离盘间隔开；活塞，被构造为将轴向力施加到分离盘。

所述壳体和活塞限定作用室和平衡室；所述壳体限定内表面开口并限定被构造为将作用室和平衡室流体地连接到所述开口的通道。

所述离合器还包括活塞复位弹簧，所述活塞复位弹簧被构造为迫使活塞轴向远离行星齿轮。

所述活塞复位弹簧轴向地延伸以占用行星齿轮之间的空间。

附图说明

图1是变速器齿轮传动装置的示意图。

图2是根据图1的齿轮传动装置的变速器的离合器中的一个和行星齿轮组中的一个的剖视图。

图3是根据图1的齿轮传动装置的变速器的离合器中的三个和行星齿轮组中的一个的剖视图。

图4是根据图1的齿轮传动装置的变速器的离合器中的三个和行星齿轮组中的一个的剖视图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种和可替代的形式。附图无需按比例绘制；可放大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅作为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域普通技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。所示出的特征组合提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可希望用于特定应用或实施。

齿轮传动装置是配置用于在旋转元件和在旋转元件之间施加指定的转速关系的换档元件的集合。无论换档元件的状态如何，施加一些转速关系(称为固定的转速关系)。仅当特定的换档元件完全接合时施加其它的转速关系(称为选择性转速关系)。离散比变速器具有在输入轴和输出轴之间选择性地施加多个传动比的齿轮传动装置。

如果一组旋转元件被约束以在所有工况中作为整体而旋转，则这组旋转元件彼此固定连接。可通过花键连接、焊接、压装、与普通固体机加工或其它方式固定连接旋转元件。可以在固定连接的元件之间发生旋转位移的轻微变化，比如由于冲击或轴柔量(shaftcompliance)导致的位移。相反，两个旋转元件通过换档元件选择性地连接，只要在换档元件完全接合时换档元件约束该两个旋转元件作为整体而旋转并且在至少一些其它工况中这两个旋转元件可以以不同的转速自由旋转。通过将旋转元件选择性地连接到壳体而保持旋转元件不旋转的换挡元件称为制动器。将两个或更多个旋转元件选择性地彼此结合的换档元件称为离合器。换档元件可以是主动控制的装置(比如液压或电动驱动的离合器或制动器)或者可以是被动装置(比如单向离合器或制动器)。

图1中示意性地示出示例变速器。变速器使用四个简单行星齿轮组20、30、40和50。行星齿轮架22绕中心轴线旋转并支撑一组行星齿轮24，使得行星齿轮相对于行星齿轮架旋转。行星齿轮上的外齿与中心齿轮26上的外齿和环形齿轮28上的内齿啮合。中心齿轮和环形齿轮被支撑为与齿轮架绕相同的轴线旋转。类似地构建齿轮组30、40和50。

表1中列出了用于每个行星齿轮组的建议的齿数比。

表1

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

在图1的变速器中，中心齿轮26固定地结合到中心齿轮36，齿轮架22固定地结合到环形齿轮58，环形齿轮38固定地结合到中心齿轮46，输入轴60固定地结合到齿轮架32，并且输出轴62固定地结合到齿轮架52。环形齿轮28被制动器66选择性地保持不旋转，并且中心齿轮26和36被制动器68选择性地保持不旋转。输入轴60通过离合器70选择性地结合到中心齿轮56。环形齿轮48通过离合器72选择性地结合到中心齿轮56并且通过离合器76选择性地结合到环形齿轮38和中心齿轮46。齿轮架42通过离合器74选择性地结合到齿轮架22和环形齿轮58。

如表2中所示，换档元件中四者组合的接合在输入轴60和输出轴62之间建立十个前进传动比和一个倒档传动比。X指示换档元件需要用于建立传动比。(X)指示可以应用换挡元件但不是必需的。在第一档上，可应用离合器74或离合器76代替应用离合器72而不改变传动比。当齿轮组具有表1中指示的齿数比时，传动比具有表2中指示的值。

表2

66

68

70

72

74

76

传动比

阶梯比

倒档

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示出根据图1的齿轮传动装置的变速器的中心部分的剖视图。图2的剖视图是在齿轮组40的行星齿轮44之间截取的。离合器74的壳体80与齿轮组40的齿轮架42集成。一组分离盘82在内边处键连接到壳体80。一组摩擦盘84与分离盘82间隔开并且在摩擦盘84的外边处键连接到外壳86。外壳86固定地结合到齿轮架22和环形齿轮58。活塞88被支撑为在壳体80中轴向地滑动。在壳体80和活塞88之间的接触点具有密封件使壳体80和活塞88限定两个室90和92。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被离合器作用室90中的加压流体接合使活塞88朝齿轮组40滑动并压缩分离盘82之间的摩擦盘84。当壳体80旋转时，离心力可压缩离合器作用室90中流体，这可能潜在地导致无意的离合器74的接合。然而，平衡室92中的流体承受相同的离心力，在活塞88上施加补偿力以排除这种失效模式。流体通过输入轴60中的轴向通道到达室90和92，然后流过中空轴94中的孔。中空轴94固定地结合到环形齿轮38和中心齿轮46。当室90中的压力释放时，延伸到行星齿轮之间的空间中的复位弹簧96迫使活塞88滑动远离齿轮组40。

图3示出根据图1的齿轮传动装置的变速器的从图2的视图稍微向后的剖视图。图3的剖视图在齿轮组40的行星齿轮44中的一个的中心截取的。离合器72和74的壳体98固定地结合到齿轮组40的环形齿轮48。一组分离盘100在外边处键连接到壳体98。一组摩擦盘102与分离盘100间隔开并且在摩擦盘102的内边处键连接到外壳104。外壳104固定地结合到中空轴94。活塞106被支撑为在壳体98中轴向地滑动。壳体98和活塞106限定两个室108和110。离合器76被离合器作用室108中的加压流体接合使活塞106朝齿轮组40滑动并压缩分离盘100之间的摩擦盘102。作用在平衡室110中的流体上的离心力补偿作用在离合器作用室108中的流体上的离心力。当室108中的压力释放时，复位弹簧112迫使活塞106滑动远离齿轮组40。

一组分离盘114在内边处键连接到壳体98。一组摩擦盘116与分离盘114间隔开并且在摩擦盘116的外边处键连接到外壳118。外壳118固定地结合到中心齿轮56。活塞120被支撑为在壳体98中轴向地滑动。壳体98和活塞120限定两个室122和124。离合器72被离合器作用室122中的加压流体接合使活塞120朝齿轮组40滑动并压缩分离盘114之间的摩擦盘116。作用在平衡室124中的流体上的离心力补偿作用在离合器作用室120中的流体上的离心力。当室122中的压力释放时，复位弹簧126迫使活塞120滑动远离齿轮组40。流体通过输入轴60中的轴向通道到达室108、110、122和124。壳体98中的通道将平衡室110和124相连。

壳体80和98被描述为单个零件。然而，它们可能会被制造为在装配过程中紧固在一起的多个部件。离合器74在装入变速器之前可被组装。类似地，离合器76和72可在装入到变速器之前组装在两个离合器模块中。

图4示出根据图1的齿轮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。一组分离盘130在内边处键连接到壳体128。一组摩擦盘132与分离盘130间隔开并且在摩擦盘132的外边处键连接到外壳118。活塞134被支撑为在壳体128中轴向地滑动。壳体128、活塞134和输入轴60限定两个室136和138。离合器70被离合器作用室136中的加压流体接合使活塞134朝齿轮组40滑动并压缩分离盘130之间的摩擦盘132。作用在平衡室138中的流体上的离心力补偿作用在离合器作用室136中的流体上的离心力。当室136中的压力释放时，复位弹簧140迫使活塞134滑动远离齿轮组40。

输入轴60中的单一通道将未加压的流体供应到平衡室92、110、124和138。同样的通道可将流体供应到变速器的其它部分用于润滑。单独的通道供应离合器作用室90、108、122和136使每个离合器可与其它离合器独立地结合和分离。流体可从前支撑件、通过输出轴，或支撑件和输出轴的组合而流入输入轴60中的这五个通道。

图2至图4中的离合器的构造将作用室和平衡室设置在相同的轴线位置并且径向位于各自离合器组的内部。这相对于将离合器组与作用室和平衡室轴线共线的设置来说，可减小离合器的轴向长度。由于流体压力从中心轴供应到离合器，所以将室设置在中心线附近减小了对径向通道的需要。此外，由于每个离合器的扭矩容量直接正比于离合器组的平均直径，所以将离合器组设置在作用室的径向上的外部减少了需要的摩擦盘的数量或作用室需要的面积。

虽然上文描述了示例实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，并且应理解的是，可以作出各种改变而不脱离本公开的精神和范围。如上所述，可以组合多个实施例的特征以形成本发明可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。尽管已经描述了多个实施例就一个或更多个期望特性来说相较于其它实施例或现有技术的实施方式更为优选或提供了优点，但是本领域普通技术人员应该意识到，可以牺牲一个或更多个特点或特性，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施。这些属性可包括但不局限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、维修保养方便性、重量、可制造性、易组装性等。这样，关于一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术的实施方式理想的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。

Claims (2)

1.一种行星齿轮组，包括：

行星齿轮架、中心齿轮和环形齿轮，被构造为绕一轴线旋转；

多个行星齿轮，被构造为相对于行星齿轮架旋转并与中心齿轮或环形齿轮持续啮合接合；以及

压缩弹簧，被构造为使离合器分离并占用中心齿轮和环形齿轮之间的径向上的和相邻行星齿轮之间的周向上的空间。

2.如权利要求1所述的行星齿轮组，其中，每个行星齿轮均与中心齿轮和环形齿轮持续啮合接合。