CN1573170A - 自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动变速器，设有：具有轴部分(34)和齿轮部分(36)的副轴驱动齿轮(20)；具有支承壁(40)的箱体(28)，支承壁与齿轮部分相邻并可旋转地支承所述轴部分；和包括摩擦片(62、64)、柱塞(66)和液压腔(82)的摩擦啮合装置(86)，该自动变速器使得：在支承壁与齿轮部分相对的侧面中形成凹入部分(74)；柱塞包括圆筒部分(68)和容纳在凹入部分中的底部(72)，圆筒部分中与平行轴齿轮对啮合的位置基本对应的部分已被切掉；液压腔形成在柱塞的底部和凹入部分之间；且摩擦片位于齿轮部分的一侧，所述这一侧与齿轮部分的设置有柱塞的底部的一侧相对。结果，轴到轴的尺寸以及轴向尺寸两者都可被减小。

Description

自动变速器
技术领域
本发明涉及自动变速器，更具体地，涉及设置有平行轴齿轮对的自动变速器。
背景技术
已经知道一种设置有平行轴齿轮对的自动变速器。例如，有一种设置有多个行星齿轮系的自动变速器，其具有设置成与输入轴平行的副轴，和用于将输入轴的转动传递给副轴的平行轴齿轮对。在Toyota MotorCorporation于1997年12月25日出版的非专利参考文献“Manual for theNew Harrier”中，公开了这种自动变速器的一个示例。图4示出了该参考文献第2-2至2-8页所描述的自动变速器的局部剖视图。
如图4所示，副轴驱动齿轮100能够绕着第二输入轴104旋转，第二输入轴104与第一输入轴102共同旋转，第一输入轴102耦合到变矩器(未示出)。副轴从动齿轮106能够绕着副轴108旋转。
副轴驱动齿轮100包括轴部分110和齿轮部分112，齿轮部分112垂直于轴部分110并且被设置在轴部分110的一端。轴部分110通过轴承114而被箱体116的支承壁118所支承。
而且，副轴驱动齿轮100的齿轮部分112的外周部分112a比齿轮部分112的内周部分112b宽。此外，外周部分12a在轴向上的中心比内周部分12b在轴向上的中心更靠近支承壁118，使得外周部分12a比内周部分12b向支承壁118凸出更多。在支承壁118中形成容纳副轴驱动齿轮100的外周部分112a的凹入部分120。
此外，在副轴驱动齿轮100与支承壁118相对的一侧设置离合器130。离合器130包括多个摩擦片122、压在摩擦片122上的柱塞124、推动柱塞124离开摩擦片122的弹簧126和液压腔128等。当多个摩擦片122被压在一起时，中间轴132与第一输入轴102耦合，中间轴132环绕第二输入轴104并耦合到一个行星齿轮系(未示出)的太阳轮。
因此，通过在支承壁118中形成凹入部分120，并在此凹入部分120中容纳副轴驱动齿轮100的齿轮部分112的外周部分112a，图4所示的自动变速器在轴向上可以做得更短。
不仅需要使自动变速器的尺寸在轴向上更短，还需要减小自动变速器的轴到轴的尺寸，即自动变速器在垂直于轴的方向上的尺寸。为了减小图4所示的自动变速器的轴到轴的尺寸，可以想到减小副轴驱动齿轮100的齿轮部分112的直径。然而，如果用这种结构，轴承114阻止支承壁118的凹入部分120在径向上向内移动很多，因此除非改变凹入部分120的位置，否则不能减小副轴驱动齿轮100的齿轮112的直径。虽然如果使副轴驱动齿轮100向第一输入轴102侧移动可以减小齿轮部分112的直径，但这样做只不过将增大自动变速器在轴向上的长度。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目标是提供一种自动变速器，其轴到轴的尺寸以及轴向尺寸两者都可以被减小。
为了达到上述目的，本发明提供了一种自动变速器，其包括平行轴齿轮对、箱体和摩擦啮合装置。所述平行轴齿轮对包括具有轴部分和齿轮部分的第一齿轮，和与第一齿轮啮合的第二齿轮。箱体具有支承壁，所述支承壁与第一齿轮的齿轮部分相邻并且可旋转地支承第一齿轮的所述轴部分。所述摩擦啮合装置包括摩擦部件、柱塞和液压腔，所述柱塞压在所述摩擦部件上以合上所述摩擦部件，所述液压腔容纳朝所述摩擦部件的方向移动所述柱塞的液压流体。所述自动变速器的特征在于以下特征。在所述支承壁与第一齿轮的齿轮部分相对的侧面中形成凹入部分。所述柱塞包括圆筒部分和底部。所述圆筒部分布置在第一齿轮的所述齿轮部分在径向上的外侧。所述圆筒部分中与所述平行轴齿轮对啮合的位置基本对应的部分被切掉了。所述底部被容纳在所述支承壁的所述凹入部分中。所述液压腔形成在所述柱塞的所述底部和所述支承壁的所述凹入部分之间。所述摩擦部件位于第一齿轮的所述齿轮部分的一侧，所述这一侧与所述第一齿轮的所述齿轮部分的设置有所述柱塞的所述底部的一侧相对。
在上述自动变速器中，在所述箱体的所述支承部分中形成所述凹入部分，并且此凹入部分容纳所述柱塞的底部以及液压腔，此液压腔容纳移动柱塞的底部的液压流体。结果，能够有效使用窄的空间，因此使得自动变速器在轴向上的尺寸能够被做得更短。此外，因为第一齿轮的齿轮部分没有容纳在支承壁中形成的凹入部分中，凹入部分的位置被限制的情况对齿轮的直径不再起作用，因此副轴驱动齿轮的齿轮部分的直径可以被减小。结果，自动变速器的轴到轴的尺寸也可以被减小。
而且，通气塞可以设置在所述柱塞的所述圆筒部分在径向上的外侧。
因为需要防止润滑剂进入通气塞，一般在通气塞的周围设置迷宫式结构，或者在通气塞的开口之上设置防润滑剂件。然而，根据本发明，柱塞的圆筒部分阻止了润滑剂流体并防止液压流体泄漏到柱塞的圆筒部分在径向上的外侧。因此，当通气塞设置在所述柱塞的所述圆筒部分在径向上的外侧时，不再需要提供特殊部件来防止润滑剂进入通气塞。
而且，第一齿轮的所述齿轮部分的外周部分的宽度，比第一齿轮的所述齿轮部分的内周部分的宽度宽，并且所述外周部分在轴向上的中心比所述内周部分在轴向上的中心离所述支承壁更远。
为了获得传递到第一齿轮的必要转矩，以及减小所述自动变速器的重量，优选地使第一齿轮的所述齿轮部分的外周部分的宽度比其内周部分的宽度宽。此外，通过使所述外周部分在轴向上的中心比所述内周部分在轴向上的中心离所述支承壁更远，所述外周部分相对于所述内周部分凸出的部分没有容纳在所述支承壁中形成的凹入部分中。因此，凹入部分的位置被限制的情况对齿轮的直径不再起作用，因此副轴驱动齿轮的齿轮部分的直径可以被减小。结果，自动变速器的轴到轴的尺寸也可以被减小。
而且，所述外周部分在所述支承壁侧的侧面，与所述支承壁在轴向上向所述外周部分凸出的最外面的凸出部分的侧面基本上相匹配。
因此，由于支承壁和第一齿轮在轴向上被定位得尽可能彼此靠近，所以自动变速器在轴向上的尺寸可以被减小。
附图说明
通过结合附图来阅读以下对本发明优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的上述和其他实施例、目的、特性、优点以及技术与工业重要性。
图1是根据本发明一个示例性实施例的车辆的自动变速器的原理图；
图2是图1所示车辆的自动变速器的局部剖视图；
图3是图2所示的车辆的自动变速器的部分沿A-A线所取的剖视示意图；
图4是示出相关技术的自动变速器的一部分的剖视图。
具体实施方式
在以下描述和附图中，将按照示例性实施例更详细地描述本发明。图1是根据本发明一个示例性实施例的车辆的自动变速器的原理图。
自动变速器10包括输入轴12、第一行星齿轮系14、第二行星齿轮系16、第三行星齿轮系18、作为第一齿轮的副轴驱动齿轮20、作为第二齿轮的副轴从动齿轮22、副轴24、输出齿轮26、离合器C1和C2、以及制动器B1、B2和B3等。行星齿轮系14、16和18、副轴驱动齿轮20、离合器C1和C3以及制动器B1、B2和B3基本上相对于输入轴12对称。因此，这些对称部件在输入轴12以下的下半部分大部分在图1中都没有示出。
行星齿轮系14、16和18中的每一个分别包括以下元件：太阳轮S1、S2和S3，齿圈R1、R2和R3，以及行星轮架CA1、CA2和CA3。离合器C1和C2以及制动器B1、B2和B3使得这些元件能够有选择地耦合到一起或者耦合到箱体28。
输入轴12和副轴24被布置成彼此平行。副轴驱动齿轮20和副轴从动齿轮22构成平行轴齿轮对30，其中副轴驱动齿轮20绕着输入轴12旋转，副轴从动齿轮22与副轴驱动齿轮20常啮合并绕着副轴24旋转。输出齿轮26被固定到副轴24的一端并且与差动齿轮单元32啮合。
图2是自动变速器10的局部剖视图。副轴驱动齿轮20包括柱状轴部分34和齿轮部分36，齿轮部分36设置在轴部分34沿轴向的一端并且相对于轴部分34基本垂直地凸出。在箱体28上形成支承壁40，其在与齿轮部分36相邻的位置处向轴部分34凸出。通过绕轴部分34外部设置的轴承38，轴部分34被支承壁40可旋转地支承。
输入轴12包括耦合到变矩器(未示出)的第一输入轴42，和花键配合到第一输入轴42的第二输入轴44。第一中间轴46环绕第二输入轴44并可以相对于其旋转。此外，第一行星齿轮系14的行星轮架CA1花键配合到第一中间轴46的外周。
副轴驱动齿轮20的齿轮部分36的外周部分36a比其内周部分36b宽。外周部分36a在轴向上的中心也比内周部分36b在轴向上的中心更靠近与支承壁40相对的一侧。换句话说，外周部分36a相对于内周部分36b向与支承壁40相对的一侧凸出。而且，外周部分36a在支承壁40一侧的侧面，与支承壁40在轴向上向外周部分36a凸出的最外面的凸出部分的侧面基本上匹配。
被耦合到第三行星齿轮系18的行星轮架CA3(图2中未示出)的第二中间轴48，被花键配合到轴部分34的内周表面。螺母50紧固到第二中间轴48在第一行星齿轮系14侧的末端上，以防止副轴驱动齿轮20在第一行星齿轮系14的方向上移动。
第一行星齿轮系14的太阳轮S1通过焊接固定到第一输入轴42的末端部分，并由此与第一输入轴42一体地旋转。齿圈R1具有齿轮部分52和筒状部分54，齿轮部分42沿着其内周具有齿，筒状部分54的直径稍大于齿轮部分52。此筒状部分54在轴向上副轴驱动齿轮20侧的末端部分处与齿轮部分52耦合。在筒状部分54的外周表面上形成花键部分56。此外，限制齿圈R1在轴向上移动的盘形限位片58的外周末端，固定到筒状部分54的内周表面。轴承60设置在限位片58的内周部分的一个侧面和行星轮架CA1之间，以及限位片58的内周部分的另一个侧面和螺母50之间。
制动器B3包括多个朝里的摩擦片62和多个朝外的摩擦片64。朝里的摩擦片62被花键配合到箱体28的内周侧，并由此防止其相对于箱体28旋转。朝外的摩擦片64被交替布置在朝里的摩擦片62之间，并配合安装到齿圈R1的筒状部分54的花键部分56。这些朝里的摩擦片62和多个朝外的摩擦片64对应于摩擦部件。
柱塞66包括圆筒部分68、凸缘部分70和底部72，圆筒部分68位于副轴驱动齿轮20的齿轮部分36在径向上的外侧，凸缘部分70形成在圆筒部分68在摩擦片62和64一侧的一端上，底部72形成在圆筒部分68的另一端。凸缘部分70相对于圆筒68基本垂直地沿径向向外伸出。底部72是环形的，并相对于圆筒68基本垂直地沿径向向内伸出。底部72被支承壁40在副轴驱动齿轮20侧的侧面中形成的凹入部分74所容纳。而且，用于调节自动变速器10内的压力的通气塞76被配合装入箱体28中从圆筒部分68径向向外的位置。
图3是图2所示的车辆的自动变速器沿A-A线所取的剖视示意图。如图3中所示，柱塞66的圆筒部分68和凸缘部分70被设计成覆盖副轴驱动齿轮20的很大部分。这些部分中与副轴驱动齿轮20和副轴从动齿轮22相啮合的位置基本上对应的部分已被切掉。而且，在圆筒部分68中不面对通气塞76(在图3中未示出)的部分处形成多个油孔78，以沿径向排出润滑剂。虽然在此示例性实施例中设置了这些油孔78，但并不一定需要设置它们。
回头参考图2，用于密封在底部72和支承壁40径向上的两个端部之间区域的橡胶部件80，被安装到底部72与支承壁40相对的表面上。在凹入部分74和橡胶部件80之间形成液压腔82。此外，用于将柱塞66的底部72推向液压腔82的板簧84，被容纳在柱塞66的底部72的开口侧(图2中的右侧)上的凹入部分74中。板簧84的外周边缘紧靠柱塞66的底部72的外周部分。板簧84的内周边缘紧靠配合装入支承壁40中的卡簧(snap spring)88，以防止板簧84朝副轴驱动齿轮20一侧移动。
摩擦片62和64(即制动器B3)、柱塞66、液压腔82和板簧84一起作为摩擦啮合装置86。此摩擦啮合装置86将第一行星齿轮系14的齿圈R1耦合到箱体28或者从箱体28放开齿圈R1。更具体而言，当液压流体供应到液压腔82时，柱塞抵住板簧84的弹簧力而移动，并将朝里的摩擦片62与朝外的摩擦片64啮合，使得齿圈变成一体地耦合到箱体28。反之，当从液压腔82排出液压流体时，柱塞66被板簧84的弹簧力往回推动。结果，朝里的摩擦片62与朝外的摩擦片64分离，使得齿圈R1不再一体地耦合到箱体28。
根据上述示例性实施例，在箱体28的支承壁40中形成凹入部分74，此凹入部分74容纳柱塞66的底部72以及液压腔82，此液压腔82容纳移动柱塞66的底部72的液压流体。结果，能够有效使用窄的空间，因此使得自动变速器在轴向上的尺寸能够被做得更短。此外，因为副轴驱动齿轮20的齿轮部分36没有容纳在支承壁40中形成的凹入部分74中，凹入部分74的位置被限制的情况对齿轮的直径不再起作用，因此副轴驱动齿轮20的齿轮部分36的直径可以被减小。结果，自动变速器10的轴到轴的尺寸也可以被减小。
根据上述示例性实施例，将通气塞76设置在柱塞66的圆筒部分68径向向外的位置，避免了需要提供特殊部件以防止润滑剂进入通气塞76。
虽然已经参照特定实施例描述了本发明，但对本领域技术人员而言其中的变化方案将是很容易想到的。因此，所有这样的变化和修改都包括在本发明的预期范围内。
例如，上述示例性实施例中的摩擦啮合装置68包括制动器，但它也可以包括离合器来代替制动器。
此外，在上述示例性实施例中，板簧84容纳在支承壁40的凹入部分74中，但它不必要是这样的。例如，板簧84可以布置在柱塞66的外周侧面上，或者在摩擦部件的侧面上，以压在柱塞66的凸缘部分70上。此外，可以使用螺旋弹簧来代替板簧84。
而且，上述示例性实施例中的平行轴齿轮对包括副轴驱动齿轮20和副轴从动齿轮22，即其中输入轴12和副轴24是平行轴的平行轴齿轮对。然而，平行轴不限于此组合。例如，平行轴可以是副轴和输出轴或者是输入轴和输出轴。

Claims (4)

1.一种自动变速器，所述自动变速器包括：平行轴齿轮对(30)，所述平行轴齿轮对(30)包括具有轴部分(34)和齿轮部分(36)的第一齿轮(20)，以及与所述第一齿轮(20)啮合的第二齿轮(22)；具有支承壁(40)的箱体(28)，所述支承壁(40)与所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)相邻并且可旋转地支承所述第一齿轮(20)的所述轴部分(34)；和摩擦啮合装置(86)，所述摩擦啮合装置(86)包括摩擦部件(62、64)、柱塞(66)和液压腔(82)，所述柱塞压在所述摩擦部件(62、64)上以合上所述摩擦部件(62、64)，所述液压腔(82)容纳朝所述摩擦部件(62、64)的方向移动所述柱塞(66)的液压流体，所述自动变速器的特征在于：
在所述支承壁(40)的与所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)相对的侧面中形成凹入部分(74)；
所述柱塞(66)包括圆筒部分(68)和底部(72)，所述圆筒部分(68)布置在所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)在径向上的外侧，并且所述圆筒部分(68)中与所述平行轴齿轮对(30)啮合的位置基本对应的部分已被切掉，所述底部(72)被容纳在所述支承壁(40)的所述凹入部分(74)中；
所述液压腔(82)形成在所述柱塞(66)的所述底部(72)与所述支承壁(40)的所述凹入部分(74)之间；以及
所述摩擦部件(62，64)位于所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)的一侧，所述这一侧与所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)的设置有所述柱塞(66)的所述底部(72)的一侧相对。
2.如权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，通气塞(76)设置在所述柱塞(66)的所述圆筒部分(68)在径向上的外侧。
3.如权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)的外周部分(36a)的宽度比所述第一齿轮(20)的所述齿轮部分(36)的内周部分(36b)的宽度宽，并且所述外周部分(36a)在轴向上的中心比所述内周部分(36b)在轴向上的中心离所述支承壁(40)更远。
4.如权利要求3所述的自动变速器，其特征在于，所述外周部分(36a)在所述支承壁(40)侧的侧面，与所述支承壁(40)的在轴向上向所述外周部分(36a)凸出的最外面的凸出部分的侧面基本上相匹配。
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