CN108150561B - 用于转矩传输装置的弹簧组组件 - Google Patents

Abstract

具有弹簧组组件的转矩传输装置包括邻接液压致动活塞的第一弹簧保持环、邻接活塞壳体的第二弹簧保持环以及多个螺旋弹簧，这些螺旋弹簧将第一弹簧保持环偏置成与第二保持环间隔开，由此促使液压致动活塞可滑动地与固定的活塞壳体间隔开。第一和第二弹簧保持环包括限定中心开口的多个径向延伸的弹簧支撑表面以及多个轴向延伸的突片。第一和第二弹簧保持环同轴设置，使得一个弹簧保持环的多个突片延伸穿过另一个弹簧保持环的开口。突片包括足够宽的宽度以支撑螺旋弹簧的内径以防止弹簧弯曲。

Description

用于转矩传输装置的弹簧组组件

引言

本发明涉及一种用于自动变速器的转矩传输装置，并且更具体地涉及一种用于转矩传输装置的弹簧组组件。

背景技术

用于机动车辆的自动变速器通常采用转矩传输装置用于在变速器部件之间选择性地传输转矩。例如，液压致动的摩擦离合器用于保持和释放行星齿轮组的元件，以产生用于机动车辆的操作所需的各个传动比。液压致动离合器通常包括液压活塞壳体、液压致动活塞以及复位弹簧组组件，该液压致动活塞设置在液压活塞壳体内用于选择性地接合多片离合器组，该复位弹簧组组件用于促使液压致动活塞与多片离合器组分开。

典型的复位弹簧组组件包括多个螺旋弹簧，这些螺旋弹簧保持在两个同轴地定位的弹簧保持片之间。螺旋弹簧在弹簧保持片上均匀地按角度间隔开。每个螺旋弹簧包括相对大于弹簧的直径的长度。在复位弹簧组组件围绕旋转轴线的高速旋转期间，离心力通过使螺旋弹簧的长度相对于旋转轴线径向向外弯曲而使螺旋弹簧扭曲和变形。

多个弹簧径向向外弯曲变形引起压缩不稳定性，这可能导致弹簧常数可变。可变弹簧常数可产生与液压力相反的可变且不可预测的力，该液压力致动活塞以接合多片离合器组。另外，弹簧的不稳定变形可能会限制多片离合器组的过度磨损，因为离合器片未被完全接合，导致离合器片滑动，且整个离合器组件可能不稳定。

因此，需要一种减少或消除了由于离心力引起的螺旋弹簧的变形的改进的复位弹簧组组件。

发明内容

根据本发明的方面，提供了一种用于转矩传输装置的弹簧组组件。弹簧组组件包括围绕轴线设置的第一弹簧保持环和与第一弹簧保持环相邻同轴设置的第二弹簧保持环。第一和第二弹簧保持环中的每一个包括在垂直于轴线的平面中径向地延伸的多个弹簧支撑表面。每个弹簧支撑表面包括限定开口的凸台。每个弹簧保持环还包括平行于轴线延伸的多个突片，每个突片包括远端突片部分。第一和第二弹簧保持环中的一个的远端突片部分与第一和第二弹簧保持环中的另一个的开口对准并且这些开口。

在本发明的附加方面中，弹簧支撑表面围绕轴线均匀地按角度间隔开，且轴向延伸突片插置在径向延伸的弹簧支撑表面之间。

在本发明的另一个方面中，多个突片中的每一个包括从相应的第一和第二保持环一体地延伸的近端突片部分以及从近端突片部分一体地延伸的远端突片部分。近端突片部分的宽度比远端部分的宽度宽。

在本发明的另一个方面中，多个突片中的每一个进一步包括从近端突片部分过渡至远端突片部分的肩部。肩部的宽度比远端突片部分的宽度宽。

在本发明的另一个方面中，每个开口包括大于远端突片宽度但小于肩部宽度的开口直径，使得突片的仅仅远端突片部分能够插入穿过开口。

在本发明的另一个方面中，开口直径足够大于远端突片宽度，使得远端突片部分可沿着轴向方向自由地移动穿过开口，但是限制在径向方向上的移动。

在本发明的另一个方面中，弹簧组组件进一步包括轴向布置在第一和第二弹簧保持片之间的多个螺旋弹簧。每个螺旋弹簧包括第一端、与第一端相对的第二端以及弹簧内径。第一端装配至第一和第二弹簧保持环中的一个的凸台上，且第二端装配在第一和第二弹簧保持环中的另一个的突片上。突片延伸穿过螺旋弹簧的整个长度。

在本发明的另一个方面中，近端突片部分延伸穿过螺旋弹簧的足够长度以支撑螺旋弹簧的内径以防止螺旋弹簧弯曲成弓形。远端部分包括渐缩远端。

根据若干方面，还提供了一种用于转矩传输装置的复位弹簧组组件。复位弹簧组组件包括具有多个径向延伸的弹簧支撑表面的第一弹簧保持环，每个弹簧支撑表面限定穿过弹簧保持环的开口；以及与所述第一弹簧保持环同轴设置的第二弹簧保持环，该第二弹簧保持环包括与第一弹簧保持环的开口对准的多个轴向延伸的突片。每个突片包括延伸穿过对应开口的远端部分。复位弹簧组组件还包括多个螺旋弹簧。每个螺旋弹簧包括由第一弹簧保持环的多个弹簧支撑表面中的一个支撑的第一端和装配在第二弹簧保持环的对应的多个突片中的一个上的第二端。

在本发明的附加方面中，多个突片中的每一个包括从第二保持环一体地延伸的近端突片部分以及从近端突片部分一体地延伸的远端突片部分。远端突片部分包括延伸穿过第一弹簧保持环的开口的渐缩端。远端突片部分包括远端突片宽度，且该开口包括足够大于远端突片宽度的开口直径，使得远端突片部分可沿着轴向方向自由地移动穿过开口，但是限制在径向方向上的移动。

在本发明的另一个方面中，每个弹簧支撑表面包括围绕开口的凸台。凸台配置为将螺旋弹簧的第一端定位至第一弹簧保持环的支撑表面上。

根据若干方面，还提供了一种转矩传输装置。转矩传输装置包括：活塞壳体，其接合至诸如轮毂组件等联锁构件；液压致动活塞，其可滑动地设置活塞壳体内且在轮毂组件上；活塞壳体，其可固定地设置在离合器壳体内并且邻近于液压致动活塞；以及弹簧组组件。弹簧组组件包括邻接液压致动活塞的第一弹簧保持环、邻接活塞壳体的第二弹簧保持环；以及多个螺旋弹簧，其将第一弹簧保持环偏置为与第二保持环间隔开，由此促使液压致动活塞可滑动地与固定活塞壳体间隔开。第一和第二弹簧保持环中的一个包括多个径向延伸的弹簧支撑表面，每个弹簧支撑表面限定开口；且第一和第二弹簧保持环中的另一个包括多个突片，其与弹簧支撑表面上的开口对准并且延伸穿过这些开口。

在本发明的附加方面中，每个突片包括从第一和第二弹簧保持环一体地延伸的近端突片部分以及从近端突片部分一体地延伸穿过对应开口的远端突片部分。多个突片中的每一个进一步包括从近端突片部分过渡至远端突片部分的肩部，该肩部包括大于对应开口的直径的肩部宽度。近端突片部分包括近端突片宽度和近端突片长度，该宽度和长度足以支撑弹簧的内径以防止螺旋弹簧弯曲成弓形。远端突片部分包括足够的远端突片宽度，用于通过开口径向支撑突片，同时允许通过开口的轴向滑动移动。

在本发明的附加方面中，邻接具有开口的弹簧片的液压活塞和活塞壳体中的一个包括紧邻开口的凹穴，其中该凹穴配置为接受突片的远端部分的一部分。

从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。应当理解的是，该描述和具体示例仅旨在用于说明目的，并且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据示例性实施例的具有弹簧组组件的液压致动转矩传输装置的横截面图；

图2是根据示例性实施例的图1的弹簧组组件的透视图；

图2A是图2的区域2A中的弹簧组组件的详图；

图2B是图2A的弹簧组组件的分解详图；

图3A是根据示例性实施例的图1的处于第一位置的弹簧组组件的横截面图；以及

图3B是根据示例性实施例的图1的处于第二位置的弹簧组组件的横截面图。

具体实施方式

以下描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本发明、应用或用途。

参考附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了具有用于机动车辆的变速器(未示出)的复位弹簧组组件12的转矩传输装置10的横截面图。在不脱离本发明的范围的情况下，变速器可为可变直径滑轮或槽轮驱动无级变速器(CVT)、多挡行星齿轮组自动变速器或手动变速器。所描绘的示例性转矩传输装置10是液压致动活塞多片摩擦离合器。应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，转矩传输装置10可为液压致动活塞齿式离合器、锥形离合器，片离合器或具有复位弹簧组组件12的其它转矩传输装置。

参考图1，转矩传输装置10的部件关于纵向轴线(A)对称布置；然而，在图1中仅示出纵向轴线(A)上方的那些部件。转矩传输装置10配置为选择性地将转矩从变速器的第一互连构件14传输至第二互连构件16。互连构件14、16可连接至变速器的旋转部件(诸如输入/输出轴)和行星齿轮组的元件，或连接至诸如变速器壳体等固定部件。转矩传输装置10包括离合器壳体18、多片摩擦离合器组20、液压活塞22、活塞壳体24以及复位弹簧组组件12。

在所示的示例中，离合器壳体18连接至第一互连构件14以围绕纵向轴线(A)共同旋转。离合器壳体18包括限定花键部分32和活塞腔室34的内表面30。多片摩擦离合器组20包括安装在离合器壳体18的花键部分32上的多个轴向可移动的第一离合器片36以及设置在限定在花键39上的多个可轴向移动的第二离合器片38，该花键被限定在第二互连构件16的外表面40上。第一离合器片36与第二离合器片38交错。第一离合器片36和第二离合器片38两者均夹在安装于离合器壳体18的花键部分32上的可轴向移动的第一端板42与第二端板44之间。第二端板44通过保持环46轴向固定在花键部分32上。

液压活塞22设置在活塞腔室34内并且与设置在离合器壳体18的内表面30上的第一液压密封件48和第二液压密封件50滑动接触，以相对于轴线(A)轴向移动。液压活塞22包括在第一液压密封件48与第二液压密封件50之间面向离合器壳体18的内表面30的后部54的外表面52。第一液压腔室56限定在离合器壳体18的内表面30的后部54与第一液压密封件48和第二液压密封件50之间的液压活塞22组件的外表面52之间。液压活塞22包括远端58，其配置为选择性地接合多片离合器组20的第一端板42并且抵靠多片离合器组传输第一端板的轴向力。

活塞壳体24设置在活塞腔室34内并且通过保持环60可固定地保持在第一互连构件14上的适当位置，以与第一互连构件14和离合器壳体18共同旋转。第三液压密封件62设置在活塞壳体24与液压活塞22之间，使得液压活塞22可在活塞壳体24内轴向移动，而活塞壳体24在轴向方向上保持固定。第二液压腔室64限定在液压活塞22与活塞壳体24之间。

弹簧组组件12设置在第二液压腔室64内并且与液压活塞22和活塞壳体24接触。弹簧组组件12配置为将液压活塞22轴向偏置成与轴向固定的活塞壳体24间隔开，使得液压活塞22的远端58不与第一端板42接触。

第一液压腔室56和第二液压腔室64液压地连接至变速器液压回路(未示出)。当转矩传输装置10围绕纵向轴线(A)旋转时，离心力在离合器壳体18内产生压位差。此压位差在液压活塞22的相对侧上产生基本相等大小的静力，由此平衡了离心力的影响。在第一液压腔室56的选择性加压之后，液压促使液压活塞22朝向活塞壳体24和远端58抵靠第一端板42，由此压缩多片摩擦离合器组20。

当液压活塞22的远端58被推压在第一端板42上时，第二端板44限制离合器板36、38轴向移动，由此将离合器片36、38压缩在一起。离合器片36、38的压缩产生摩擦以限制离合器片36、38之间的相对移动，由此将第一互连构件14旋转锁定至第二互连构件16。当第一液压腔室56中的液压减小时，弹簧组组件12促使液压活塞22与活塞壳体24间隔开、促使远端58与第一端板42间隔开，由此不限制第一离合器片36与第二离合器片38之间的相对移动，因此将第一互连构件14从第二互连构件16中解锁。

参考图2，说明了且现在将描述弹簧组组件12的透视图。弹簧组组件12包括围绕轴线(A)同轴布置的第一弹簧保持环66和第二弹簧保持环68。弹簧保持环66、68中的每一个包括平行于垂直于轴线(A)的平面径向延伸的多个弹簧支撑表面70。弹簧支撑表面70围绕轴线(A)以相等的角度间隔分布。每个弹簧支撑表面70包括凸台72，其配置为通过接合螺旋弹簧76的内径78将螺旋弹簧76的第一端76A定位在支撑表面上。限定穿过每个凸台72的中心的开口80。在每个支撑表面之间插置与弹簧保持环66、68成一体的突片82。突片82垂直于支撑表面70并平行于轴线(A)延伸。第一弹簧保持环66相对于第二保持环68定位使得一个弹簧保持环66、68的突片82与另一个弹簧保持环66、68的中心开口80对准并且延伸穿过该中心开口。

参考图2A和2B，分别说明了且现在将描述图2的区域2A的透视详图和图2A的分解视图。为了清楚地说明，围绕三个相邻突片82的中心设置的螺旋弹簧76未在图2A中示出。螺旋弹簧76的第一端76A装配在弹簧支撑表面70上的凸台72上。凸台72足够宽以配合螺旋弹簧76的第一端部76A的内径78以将弹簧76定位在支撑表面70上。弹簧76的相对第二端76B装配在对应的突片82上。突片82包括从弹簧保持环66、68一体地延伸的第一突片部分84(近端突片部分84)和从第一部分突片部分84一体地延伸的第二突片部分86(远端突片部分86)。远端突片部分86包括远端渐缩端88。第一突片部分84包括限定在两个相对的第一边缘表面84A、84B之间的第一宽度(W1)，且第二突片部分86包括限定在两个相对的第二边缘表面86A、86B之间的第二宽度(W2)。第一宽度(W1)比第二宽度(W2)宽。突片82包括从第二宽度(W2)过渡至第一宽度(W1)的肩部90。肩部90包括基本类似于第一宽度(W1)并且比第二宽度(W2)宽的宽度(W3)。

第一突片部分84在每个螺旋弹簧76的不活动或自由状态长度的中途延伸。第一突片部分84的宽度(W1)足够宽以支撑螺旋弹簧76，由此限制螺旋弹簧76由于离心力而变形，但是不干扰螺旋弹簧76的压缩常数。远端突片部分86延伸穿过螺旋弹簧76的剩余长度和限定在相对凸台72中的开口80。远端突片部分86的宽度(W2)与开口80配合以限制由于离心力引起的突片82的弯曲。开口80足够大以允许当弹簧76压缩在两个环之间时远端突片部分86延伸穿过开口80，但是比近端部分84的宽度(W1)窄，使得突片82的肩部90接合凸起的凸台72以限制弹簧76的压缩。

图3A示出了当液压活塞22从离合器组20中脱离时处于不活动或自由状态的弹簧组组件12的详细横截面图。弹簧76的第一端76A通过突出的凸台72保持在第一保持环66的弹簧支撑表面上的适当位置。弹簧76的第二端76B装配在突片82上并且接合第二保持环68上的支撑表面70。突片82延伸穿过螺旋弹簧76的整个长度并且延伸穿过被限定在第一弹簧保持片66上的凸台72的中心的开口80。突片82的远端渐缩端88延伸穿过并经过开口80。在液压活塞22中邻近于开口80限定孔或凹槽92，以允许突片82的远端部分86的远端渐缩端88进一步延伸穿过开口80并进入孔92。

图3B示出了当液压活塞22与离合器组20处于接合位置中时处于第二压缩位置的弹簧组组件12的详细横截面图。加压的第一液压腔室56促使液压活塞22接合离合器组20，由此压缩弹簧组组件12。当弹簧组组件12被压缩时，肩部90接合凸台72并且限制弹簧组组件12的压缩。渐缩远端88延伸穿过开口80并进入限定在活塞中的孔92中。

弹簧组组件12的各种部件可由任何合适的材料和通过任何合适的工艺制成。例如，离合器壳体18、液压活塞22、活塞壳体24以及弹簧保持环66、68可被机加工、压铸或模制。液压活塞22和活塞壳体24可通过任何合适的工艺(诸如，例如焊接)附接至离合器壳体18。类似地，螺旋弹簧76以及与弹簧保持器组件12相关联的其它部件可通过任何合适的工艺(诸如，例如轧制、锻造、机械加工或压铸)来形成。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，且不脱离本发明的主旨的变化旨在属于本发明的范围。这样的变型不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种弹簧组组件，包括：

第一弹簧保持环，其围绕轴线设置；以及

第二弹簧保持环，其与所述第一弹簧保持环相邻同轴设置；

其中所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环中的每一个包括：

多个弹簧支撑表面，其在垂直于所述轴线的平面内径向延伸，每个所述弹簧支撑表面包括限定开口的凸台，以及

平行于所述轴线延伸的多个突片，每个所述突片包括远端突片部分，所述远端突片部分包括锥形远端；其特征在于：

其中所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环中的一个的所述远端突片部分的锥形远端与所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环中的另一个的所述开口对准并且延伸穿过这些开口。

2.根据权利要求1所述的弹簧组组件，其特征在于，其中所述弹簧支撑表面围绕所述轴线均匀地按角度间隔开。

3.根据权利要求2所述的弹簧组组件，其特征在于，其中平行于所述轴线延伸的突片插置在所述径向延伸的弹簧支撑表面之间。

4.根据权利要求3所述的弹簧组组件，其特征在于，其中所述多个突片中的每一个包括：

从相应的所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环一体地延伸的近端突片部分以及从所述近端突片部分一体地延伸的远端突片部分；

其中所述近端突片部分包括近端突片宽度，且所述远端突片部分包括远端突片宽度，以及

其中所述近端突片宽度比所述远端突片宽度宽。

5.根据权利要求4所述的弹簧组组件，其特征在于，其中所述多个突片中的每一个进一步包括从所述近端突片部分过渡至所述远端突片部分的肩部，所述肩部包括大于所述远端突片宽度的肩部宽度。

6.根据权利要求5所述的弹簧组组件，其特征在于，其中每个所述开口包括大于所述远端突片宽度但小于所述肩部宽度的开口直径，使得所述突片的仅仅远端突片部分可插入穿过所述开口。

7.根据权利要求6所述的弹簧组组件，其特征在于，其中所述开口直径足够大于所述远端突片宽度，使得所述远端突片部分可沿着轴向方向自由地移动穿过所述开口，但是限制在径向方向上的移动。

8.根据权利要求7所述的弹簧组组件，其特征在于，进一步包括：

多个螺旋弹簧，其轴向地设置在所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环之间，每个螺旋弹簧包括第一端、与所述第一端相对的第二端以及弹簧内径，

所述第一端装配至所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环中的一个的所述凸台上，且所述第二端装配在所述第一弹簧保持环和第二弹簧保持环中的另一个的所述突片上，

其中所述突片延伸穿过所述螺旋弹簧的整个长度。

9.根据权利要求8所述的弹簧组组件，其特征在于，其中所述近端突片部分延伸穿过所述螺旋弹簧的足够长度以支撑所述螺旋弹簧的所述内径以防止所述螺旋弹簧弯曲成弓形。