CN107631022A - 具有液压致动活塞和锁紧装置的离合器组件 - Google Patents

Abstract

一种离合器组件具有第一离合器构件；第二离合器构件，其可在第一轴向方向上轴向滑动以接合第一离合器构件且能在第二轴向方向上轴向滑动以与第一离合器构件分离；弹簧，其在所述轴向方向的一个轴向方向上偏置第二离合器构件；活塞，其能致动以在所述轴向方向的另一轴向方向上移动第二离合器构件，由此克服弹簧的偏置力；以及锁紧装置，其用于将活塞选择性地锁定在第一轴向方向和第二轴向方向中的至少一个方向上。锁紧装置包括可选择性缩回的锁定销。活塞具有外表面，该外表面限定用于接纳锁定销的狭槽，由此将活塞锁定在第一位置或第二位置中。提供了一种操作离合器组件的方法。

Description

具有液压致动活塞和锁紧装置的离合器组件

技术领域

本发明涉及变速器离合器，并且更具体地涉及一种具有液压致动活塞的变速器离合器。

背景技术

在用于机动车的动力系系统中，转矩传输机构(诸如离合器)用于选择性地接合齿轮组以通过变速器将马达中的转矩传输至驱动轴以推进车辆。液压操作活塞用于致动离合器的接合或分离。

液压压力可以由从液压流体贮存器汲取液压流体的液压流体泵供应至液压活塞。当液压压力由于电力或泵故障而损耗时，液压操作活塞可返回至其默认位置，造成离合器的无意接合或分离，从而对动力系系统造成潜在损坏。

因此，需要一种用于在设备或液压系统出现故障的情况下将离合器的液压活塞保持在预定位置中以防止损坏动力系的机构。

发明内容

公开了一种用于变速器的离合器组件。离合器组件包括沿着中心轴线延伸的第一离合器构件；与第一离合器构件同轴地间隔开的第二离合器构件，其中该第二离合器构件在第一轴向方向上可轴向地滑动以接合第一离合器构件且在第二轴向方向上可轴向地滑动以与第一离合器构件分离；弹簧，其在第一轴向方向和第二轴向方向中的一个方向上偏置第二离合器构件；活塞，其可选择性地致动以在第一轴向方向和第二轴向方向中的另一个方向上移动第二离合器构件，由此克服弹簧的偏置力；以及锁紧装置，其用于将活塞选择性地锁定在第二离合器构件处于第一轴向方向时的第一位置和在第二离合器构件处于第二轴向方向时的第二位置中的至少一个位置中。

一方面，锁紧装置包括可选择性缩回的锁定销，且活塞具有限定用于接纳锁定销的狭槽的外表面，由此将活塞锁定在第一位置或第二位置中。

另一方面，锁紧装置包括接地至变速器的固定部件的锁紧装置壳体；设置在壳体内的螺线管线圈；具有限定设置在螺线管线圈内的锁定销的端部的金属柱塞，其中该金属柱塞可相对于壳体在延伸位置和缩回位置中轴向地滑动移动；以及偏置构件，其推动该金属柱塞处于延伸位置使得锁定销从锁紧装置壳体中突起。当激励螺线管线圈时，该金属柱塞在缩回位置中轴向地移动。

另一方面，第一离合器构件包括连接至行星齿轮组的反作用力构件的远端和限定第一爪式齿轮的相对接合端。第一离合器构件可绕中心轴线旋转。

另一方面，第二离合器构件接地至变速器的固定构件，使得第二离合器构件不会绕中心轴线旋转。第二离合器构件包括限定第二爪式齿轮的接合端，该第二爪式齿轮配置成接合并且锁定至第一爪式齿轮上使得第二离合器构件可固定地联接至第一离合器构件。

另一方面，弹簧在第一轴向方向上偏置第二离合器构件，由此将第二离合器构件接合至第一离合器构件并且防止第一离合器构件旋转。活塞可选择性地致动以在第二轴向方向上移动第二离合器构件，由此克服弹簧的偏置力使得第二离合器构件与第一离合器构件分离并且允许第一离合器构件旋转。锁紧装置在第二轴向方向上将活塞选择性地锁定在第二位置中使得第二离合器构件维持与第一离合器构件分离。

另一方面，弹簧在第二轴向方向上偏置第二离合器构件，由此将第二离合器构件与第一离合器构件分离并且允许第一离合器构件旋转。活塞可选择性地致动以在第一轴向方向上移动第二离合器构件，由此克服弹簧的偏置力使得第二离合器构件与第一离合器构件接合并且防止第一离合器构件旋转。锁紧装置在第一轴向方向上将活塞选择性地锁定在第一位置中使得第二离合器构件维持与第一离合器构件分离。

另一方面，第一离合器构件包括远端，其连接至行星齿轮组的反作用力构件使得第一离合器构件可绕中心轴线旋转；和具有多个第一离合器板的相对接合端。第二离合器构件接地至变速器的固定构件，使得第二离合器不会绕中心轴线旋转，并且包括限定轴向地散布在第一离合器板之间的多个第二离合器板的接合端。弹簧在第一轴向方向将第二离合器板偏置抵靠第一离合器板，由此将第二离合器构件可固定地联接至第一离合器构件并且防止第一离合器构件旋转。活塞在第二轴向方向上可选择性地致动至第二离合器板，由此克服弹簧的偏置力使得第二离合器板与第一离合器板分离并且允许第一离合器构件旋转。锁紧装置在第二轴向方向上将活塞选择性地锁定在第二位置中使得第二离合器构件维持与第一离合器构件分离。

另一方面，活塞可由通过从液压流体贮存器60中汲取液压流体的12伏液压流体泵供应的液压压力致动。

另一方面，螺线管可选择性地致动以将锁定销缩回至锁定壳体中，由此释放活塞。

公开了一种动力系系统。动力系系统包括马达，其具有沿着中心轴线延伸的马达输出轴；行星齿轮组，其具有支撑相互啮合在太阳齿轮与环形齿轮之间的多个行星齿轮的行星架，其中太阳齿轮同轴地连接至输入轴；连接至环形齿轮的第一离合器构件，其中第一离合器构件可绕中心轴线旋转；与第一离合器构件同轴地间隔开的第二离合器构件，其中第二离合器构件连接至固定构件使得第二离合器构件不会绕中心轴线旋转并且沿着中心轴线可滑动地移动；弹簧，其在第一轴向方向上偏置第二离合器构件以接合第一离合器构件以防止第一离合器构件旋转；活塞，其可选择性地致动以在第二轴向方向上移动第二离合器构件，克服弹簧的偏置力并且将第二离合器构件与第一离合器构件分离以允许第一离合器构件旋转；以及锁紧装置，其用于将活塞选择性地锁定在固定位置中，维持第二离合器构件的分离。

一方面，活塞具有限定孔隙的表面。锁紧装置包括连接固定至第二固定构件的锁紧装置壳体；设置在壳体内的电致动螺线管线圈；具有限定在螺线管线圈内的锁定销的端部的金属柱塞，其中该金属柱塞可相对于壳体在延伸位置和缩回位置中轴向地移动滑动；偏置构件，其推动金属柱塞将锁定销延伸至活塞的孔隙中，由此将活塞锁定在适当位置中；以及选择性启动的电源，其用于激励电致动螺线管线圈以将锁定销缩回至锁定壳体中，由此释放活塞。

另一方，第一离合器构件包括限定第一爪式齿轮的接合端，且第二离合器构件包括限定第二爪式齿轮的接合端，该第二爪式齿轮配置成接合并且锁定至第一爪式齿轮上使得第二离合器构件可固定地联接至第一离合器构件。第二离合器构件防止第一离合器构件旋转，由此将环形齿轮保持固定。

另一方面，第一离合器构件包括具有多个第一离合器板的接合端，且第二离合器构件包括限定轴向地散布在第一离合器板之间的多个第二离合器板的接合端。弹簧在第一轴向方向将第二离合器板偏置抵靠第一离合器板，由此将第二离合器构件可固定地联接至第一离合器构件并且防止第一离合器构件旋转。活塞可选择性地在第二轴向方向上移动第二离合器板，由此克服弹簧的偏置力使得第二离合器板与第一离合器板分离并且允许第一离合器构件旋转。

另一方面，锁紧装置在第二轴向方向上将活塞选择性地锁定在第二位置中使得第二离合器构件维持与第一离合器构件分离。

另一方面，行星架连接至第一分动齿轮，该第一分动齿轮接合至差速器的第二分动齿轮。

提供了一种操作变速器的离合器组件的方法。该方法包括提供转矩以使第一离合器构件从行星齿轮组的反作用力齿轮旋转，其中第一离合器构件绕轴线旋转；利用弹簧将第二离合器构件沿着第一轴向方向偏置以接合第一离合器构件以禁止第一离合器构件旋转，其中第二离合器构件没有旋转地接地至变速器的固定构件；选择性地致动液压活塞以克服弹簧的偏置力使得第二离合器构件在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上移动以将第二离合器构件与第一离合器构件分离；以及选择性地将液压活塞锁定在适当位置中以维持第二离合器构件与第一离合器构件的分离。

一方面，选择性地锁定液压活塞的步骤包括将锁定销延伸至限定在活塞的表面中的狭槽中。

另一方面，选择性地致动液压活塞的步骤包括向液压活塞供应足够的液压压力以克服弹簧的偏置力。

另一方面，该方法进一步包括以下步骤：将锁定销选择性地从狭槽中缩回并且将液压压力释放至液压活塞，由此允许弹簧偏置第二离合器构件以接合第一离合器构件。

在又一方面中，锁定销是由设置有螺线管的线圈的柱塞的端部限定，该螺线管封闭在连接至固定构件的壳体内。将锁定销延伸至狭槽中的步骤包括偏置弹簧推动柱塞使得锁定销从壳体中伸出并且进入狭槽中。将锁定销从狭槽中缩回的步骤包括激励螺线管以将柱塞缩回至壳体中使得锁定销从狭槽中缩回。

附图说明

上述和其它方面从以下结合附图取得的对示例性实施例的描述将更加显而易见且更容易明白，其中：

图1是具有可操作以将电动马达中的转矩与变速器断开的离合器的电动动力系系统的示意图；

图2A是分离位置中的爪式离合器的实施例的示意图；

图2B是接合位置中的图2A的爪式离合器的示意图；

图3A是分离位置中的爪式离合器的另一个实施例的示意图；

图3B是接合位置中的图3A的爪式离合器的示意图；

图4A是分离位置中的多板式离合器的示意图；以及

图4B是接合位置中的图4A的多板式离合器的示意图。

具体实施方式

以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、应用或用途。参考图1至图4，其中全部图中的相似附图标号对应于相似或类似元件，描绘了本发明的各种实施例。

图1示出了用于推进车辆(未示出)的动力系系统10的示意图。动力系系统10包括用于产生转矩输出的马达12和用于将转矩输出传输至车辆的左半轴16和/或右半轴18的变速器14。变速器14包括行星齿轮组19和用于将由马达12产生的转矩选择性地传输至差速器22的离合器组件20，该差速器将转矩分配至半轴16、18。虽然马达12被描绘为电动马达12，但是应当明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，马达12可以是内燃机、涡轮或其它转矩产生装置。虽然描绘了单档变速器14，但是还应当明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，变速器14可以是手动或自动变速器，其中通过齿轮组的选择设置有限数量的传动比；或无级变速器，其中通过可变直径皮带轮的协同设置连续有效传动比。

由马达12产生的转矩是由输出轴21传输，该输出轴沿着中心轴线A延伸至变速器16中的行星齿轮组19。离合器组件20将行星齿轮组19的反作用力构件选择性地保持固定以允许通过变速器14传输转矩。

行星齿轮组19包括在太阳齿轮26与环形齿轮28之间相互啮合的多个行星齿轮24。多个行星齿轮24是由限定轮毂30的行星架29支撑。太阳齿轮26与马达12的输出轴21同轴地连续连接，且轮毂30连接至分动齿轮32。环形齿轮28是可以由离合器组件20选择性地保持固定的反作用力构件。分动齿轮32可以与变速器14内的附加转矩传递构件或齿轮组(未示出)接合。为了便于说明和公开，分动齿轮32被示为与差速器22连续地接合。

当行星齿轮组19的环形齿轮28保持在固定位置中且马达12正产生转矩时，输出轴21转动太阳齿轮26，使得行星齿轮24绕太阳齿轮26转动，造成行星齿轮29旋转。行星架29的旋转造成分动齿轮32旋转，该分动齿轮从行星架29的轮毂30延伸。当环形齿轮28被释放且允许随着太阳齿轮26和行星齿轮24自由旋转时，行星齿轮组19中没有输出转矩，造成变速器14处于空档状态。换言之，当行星齿轮组19的反作用力环形齿轮28保持处于固定非旋转位置时，转矩从马达12流过输出轴21、行星齿轮组19且最终流至驱动轴16、18。当反作用力环形齿轮28被释放且允许随着太阳齿轮26和行星齿轮24一起自由旋转时，没有通过行星齿轮组19传输转矩。

离合器组件20包括液压致动离合器34和锁紧装置36。在本实施例中，图2中所示的液压致动离合器34是爪式离合器34，其具有连接至反作用力环形齿轮28的可旋转第一离合器构件38和连接至变速器14的固定部件的不可旋转第二离合器构件40。图2A示出了分离状态中的爪式离合器34，其中第二离合器构件40与第一离合器构件38分离，由此允许反作用力环形齿轮28自由地旋转。图2B示出了接合状态中的爪式离合器34，其中第二离合器构件40接合至第一离合器构件38，由此防止第一离合器构件38旋转，造成将反作用力环形齿轮28保持固定。

第一离合器构件38可绕中心轴线B旋转并且包括连接至行星齿轮组19的反作用力环形齿轮28的附接端42。第二离合器构件40包括可滑动地接合至花键46的附接端44，该花键可固定地连接或接地至变速器48的固定部件，诸如变速器壳体48。第二离合器构件40是不可旋转的；然而，第二离合器构件40在第一轴向方向上可滑动地在花键46上移动以接合第一离合器构件38并且在第二轴向方向上可滑动地在花键上移动以与第一离合器构件38分离。当这两个构件接合时，不可旋转第二离合器构件40防止第一离合器构件38绕中心轴线B旋转。

第一离合器构件38包括限定具有多个冠部50A和介于冠部之间的多个凹部50B的第一爪式齿轮50的接合端50。第二离合器构件40包括限定具有与第一爪式齿轮50的冠部50A和凹部50B互补的多个冠部52A和凹部52B的第二爪式齿轮52的接合端52。第一爪式齿轮50和第二爪式齿轮52配置成使得第一爪式齿轮50在接合时锁定至第二爪式齿轮52上，由此将第一离合器构件38可滑动地连接至第二离合器构件40。

爪式离合器包括至少一个弹簧54，其具有与第二离合器构件40接触的第一端54A和与变速器14的固定部件接触的第二端54B。弹簧54在第一轴向方向上连续地偏置第二离合器构件40以接合第一离合器构件38。液压致动活塞56设置成在第二轴向方向上选择性地移动第二离合器构件40以当向液压活塞56提供足够的液压压力来克服弹簧54的偏置力时与第一离合器构件38分离。可以减小或消除液压压力以允许弹簧54的偏置力推动第二离合器构件40以接合第一离合器构件38。

液压压力可以由12V液压流体泵58提供，该液压流体泵由车辆的电池或发电机(未示出)通过将液压流体从车载贮存器60泵送至液压活塞56中而供电。当出现电力故障或泵故障时，爪式离合器34归因于液压压力的损耗而没有处于接合位置(图2B中所示)。这可导致在高自旋状况期间损坏变速器14。为了防止离合器返回至接合位置和当液压压力损耗时导致潜在地损坏动力系，锁紧装置36设置在离合器组件20中以将液压致动活塞56保持在预定位置中。

液压活塞56的外表面62限定凹部64或狭槽64。当活塞56将第二离合器构件40轴向地移动远离第一离合器构件38时，锁定销66插入至狭槽64中，由此将液压活塞56锁定至适当位置中。锁定销66从电操作的锁紧装置36延伸，该锁紧装置连接至变速器14的固定部件，诸如变速器壳体48。锁紧装置36包括壳体68，其具有螺线管70和设置在螺线管70的线圈内的金属柱塞72。金属柱塞72包括限定锁定销66的端部。金属柱塞72可相对于壳体68在延伸位置和缩回位置中轴向地滑动。偏置构件74设置在壳体68中以推动金属柱塞72处于延伸位置中，使得销66从锁紧装置壳体68中突起。

电流可发送通过螺线管70的线圈，由此激励线圈以引发磁力来将金属柱塞72缩回至壳体68中，克服弹簧或偏置构件74的偏置力。一旦柱塞72缩回至壳体68中，液压活塞56自由地轴向移动，但是遭遇作用于活塞56的液压压力与作用于偏置构件74的液压压力之间的力的平衡。在如图2B中所示的解锁位置中，锁定柱塞72可以进一步缩回至壳体68中使得当液压活塞56移回至适当位置中时，柱塞72不会在液压活塞56的表面62上制动。

图3示出了图2的爪式离合器的替代性实施例。图3A示出了非接合状态中的爪式离合器134，其中第二离合器构件140与第一离合器构件138轴向地间隔开；由此允许环形齿轮28自由地旋转且行星齿轮组19没有输出转矩。图3B示出了接合状态中的爪式离合器134；由此将环形齿轮28保持固定并且允许转矩从马达12流过差速器22。

与图2中所示的实施例相比，图3的离合器234的弹簧154在第二轴向方向上连续地偏置第二离合器构件140以将第二离合器构件140与第一离合器构件138分离。液压致动活塞156设置成在第一轴向方向上选择性地移动第二离合器构件140以当向液压活塞156提供足够的液压压力来克服弹簧154的偏置力时与第一离合器构件138分离。可以减小或消除液压压力以允许弹簧154的偏置力推动第二离合器构件140以与第一离合器构件138分离。

参考图3B，当活塞156将第二离合器构件140轴向地移动以接合第一离合器构件138时，图2的锁紧装置36的选择性缩回的锁定销66插入至狭槽164中，由此将液压活塞156锁定至适当位置中。

在替代实施例中，液压致动离合器34在图4中示为多板式离合器234，其具有连接至行星齿轮组件的环形齿轮28的可旋转第一离合器构件238和连接至变速器壳体48的不可旋转第二离合器构件240。第一组离合器板280从第一离合器构件38延伸且第二组离合器板282从第二离合器构件240延伸。第一组板280中的板轴向地散布在第二组板282中的板之间。偏置弹簧254在第一轴向方向上将第二离合器板282偏置为抵靠第一离合器板280；由此将第二离合器构件240可固定地联接至第一离合器构件238并且防止第一离合器构件238旋转。活塞256在第二轴向方向上将第二离合器板选择性地移动，由此克服弹簧254的偏置使得第二板282与第一离合器板280分离并且允许第一离合器构件238旋转。

类似于图2中所示的实施例，当活塞256将第二离合器构件240轴向地移动远离第一离合器构件38时，图2中所示的锁定装置的选择性锁定销66插入至狭槽264中，由此将液压活塞256锁定至适当位置中。

应当理解的是，本发明不限于已经说明且描述的确切实施例或构造，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于变速器的离合器组件，其包括：

沿着中心轴线延伸的第一离合器构件；

与所述第一离合器构件同轴地间隔开的第二离合器构件，其中所述第二离合器构件能在第一轴向方向上轴向地滑动以接合所述第一离合器构件且能在第二轴向方向上轴向地滑动以与所述第一离合器构件分离；

弹簧，其在所述第一轴向方向和所述第二轴向方向中的一个方向上偏置所述第二离合器构件；

活塞，其能选择性地致动以在所述第一轴向方向和所述第二轴向方向中的另一个方向上移动所述第二离合器构件，由此克服所述弹簧的偏置力；以及

锁紧装置，其用于选择性地将所述活塞锁定在第一位置和第二位置中的至少一个位置中，在所述第二离合器构件处于所述第一轴向方向时将所述活塞锁定在所述第一位置中，在所述第二离合器构件处于所述第二轴向方向时将所述活塞锁定在所述第二位置中。

2.根据权利要求1所述的离合器组件，

其中所述锁紧装置包括能选择性缩回的锁定销；以及

其中所述活塞具有外表面，所述外表面限定用于接纳所述锁定销的狭槽，由此将所述活塞锁定在所述第一位置或所述第二位置中。

3.根据权利要求2所述的离合器组件，其中所述锁紧装置进一步包括：

锁紧装置壳体，其接地至所述变速器的固定部件，

设置在所述壳体内的螺线管线圈，

具有限定设置在所述螺线管线圈内的所述锁定销的端部的金属柱塞，其中所述金属柱塞能相对于所述壳体在延伸位置和缩回位置中轴向地滑动移动，以及

偏置构件，其推动所述金属柱塞处于所述延伸位置中使得所述锁定销从所述锁紧装置壳体中突起；并且

其中当激励所述螺线管线圈时，所述金属柱塞在所述缩回位置中轴向地移动。

4.根据权利要求2所述的离合器组件，

其中所述第一离合器构件包括远端和相对的接合端，所述远端连接至行星齿轮组的反作用力构件使得所述第一离合器构件能围绕所述中心轴线旋转，所述相对的接合端限定第一爪式齿轮；并且

其中所述第二离合器构件接地至所述变速器的固定构件，使得所述第二离合器构件不能绕所述中心轴线旋转，并且包括限定第二爪式齿轮的接合端，所述第二爪式齿轮配置成接合所述第一爪式齿轮并且锁定至所述第一爪式齿轮之上使得所述第二离合器构件能固定地联接至所述第一离合器构件。

5.根据权利要求4所述的离合器组件，

其中所述弹簧在所述第一轴向方向上偏置所述第二离合器构件；由此将所述第二离合器构件接合至所述第一离合器构件并且防止所述第一离合器构件旋转；

其中所述活塞能选择性地致动以在所述第二轴向方向上移动所述第二离合器构件，由此克服所述弹簧的偏置力使得所述第二离合器构件与所述第一离合器构件分离并且允许所述第一离合器构件旋转；并且

其中所述锁紧装置在所述第二轴向方向上将所述活塞选择性地锁定在所述第二位置中使得所述第二离合器构件维持与所述第一离合器构件分离。

6.根据权利要求4所述的离合器组件，

其中所述弹簧在所述第二轴向方向上偏置所述第二离合器构件；由此将所述第二离合器构件与所述第一离合器构件分离并且允许所述第一离合器构件旋转；

其中所述活塞能选择性地致动以在所述第一轴向方向上移动所述第二离合器构件，由此克服所述弹簧的偏置力使得所述第二离合器构件与所述第一离合器构件分离并且防止所述第一离合器构件旋转；并且

其中所述锁紧装置在所述第一轴向方向上将所述活塞选择性地锁定在所述第一位置中使得所述第二离合器构件维持与所述第一离合器构件分离。

7.根据权利要求2所述的离合器组件，

其中所述第一离合器构件包括远端和相对的接合端，所述远端连接至行星齿轮组的反作用力构件使得所述第一离合器构件能绕所述中心轴线旋转，所述相对的接合端具有多个第一离合器板；

其中所述第二离合器构件接地至所述变速器的固定构件，使得所述第二离合器不能绕所述中心轴线旋转，并且包括限定轴向地散布在所述第一离合器板之间的多个第二离合器板的接合端；

其中所述弹簧在所述第一轴向方向上将所述第二离合器板偏置为抵靠所述第一离合器板；由此将所述第二离合器构件能固定地联接至所述第一离合器构件并且防止所述第一离合器构件旋转；

其中所述活塞能在所述第二轴向方向上选择性地致动至所述第二离合器板，由此克服所述弹簧的偏置力使得所述第二板与所述第一离合器板分离并且允许所述第一离合器构件旋转；并且

其中所述锁紧装置在所述第二轴向方向上将所述活塞选择性地锁定在所述第二位置中使得所述第二离合器构件维持与所述第一离合器构件分离。

8.根据权利要求3所述的离合器组件，其中所述活塞能由通过从液压流体贮存器中汲取液压流体的12伏液压流体泵供应的液压压力致动。

9.根据权利要求3所述的离合器组件，其中所述螺线管能选择性地致动以将所述锁定销缩回至所述锁定壳体中，由此释放所述活塞。