CN1807915A - 主轴爪形离合器与方法 - Google Patents

Abstract

一种可用作汽油/电动传动系统内的发动机/马达断开离合器的爪形离合器。离合器容放于传动装置的主轴上。主轴分成可松脱地与第一电动马达/发电机和第一齿轮组连接的第一主轴部分和与第二电动马达/发电机和第二齿轮组连接的第二主轴部分。离合器包括可滑动地位于与第一主轴部分和第二主轴部分同轴的可液压致动活塞。第一主轴部分受到弹簧偏压并且与活塞并列。第一齿轮组的构件可松脱地与第一主轴部分接合，第一主轴部分通过第二主轴部分与第二齿轮组的构件接合。离合器致动时，加压流体作用于活塞上，使得第一主轴部分克服弹簧偏压作用而滑动以使第一齿轮组从第一主轴部分上脱离接合，使得第一齿轮组从第二主轴部分和第二齿轮组上脱离接合。

Description

主轴爪形离合器与方法

相关申请的交叉引用

本申请对2004年8月19日提交的美国临时专利申请60/602,976的权益提出要求，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

可用作传动系统内的发动机断开离合器的离合器。

背景技术

已经提出将电变速传动装置(EVT)应用于车辆中来改进燃料经济性和减少排放物。EVT利用差动齿轮装置将输入轴与输出轴之间的动力分成机械动力路径和电动力路径。机械动力路径可包括离合器及附加齿轮。电动力路径可采用两个电力单元，它们每个可用作马达或发电机(“马达/发电机”)。利用蓄电池，EVT能够被引入混合电动车辆所用的推进系统中。

混合车辆或混合推进系统使用例如电池之类的电源以及发动机动力源。电池通过根据需要分配电力的电子控制单元(ECU)与电驱动单元相连接。ECU还具有与发动机和车辆的连接来测定操作特征或操作需求，以便使得电力单元适当地作为马达或发电机工作。当作为发电机工作时，电力单元从车辆或发动机接受动力并且将动力存储于电池中，或者提供该动力来操纵车辆上或传动装置上的其它电动装置或其它电动力单元。

具有包括多于一种工作模式的电变速传动装置的益处之一是每种工作模式通常将包括至少一个机械点，在该机械点上，电能不存在于任何马达/发电机中，从而减少了损耗。

在与本申请具有共同受让人的、授予Holmes等人的、在2004年7月22日提交的、名为“带有选择性固定比率操作的电变速传动装置”并在此全部引入作为参考的美国临时专利申请序列号USSN60/590,427中，描述了一种机电变速传动装置中的动力传动装置。

汽油/电动车辆所带有的一个现有问题是它们有效反向操作的能力。先前的汽油/电动车辆通常按照两种方式反向操作。一种反向操作方法是使用电动马达来反向推进车辆。由于发动机试图向前推进车辆，所以电动马达必须供给超过运行中的发动机的动力。这种发动机与电动马达之间的反作用引起很大损耗，因为只有一部分电动马达动力被用于倒车。反向操作的第二种方法使用电动马达来反向驱动车辆而同时发动机停止运行。然而，这种方法不容许车辆在倒车时产生能量。因此，其只容许车辆反向操作直到电池用尽或放电完为止。一旦电池耗尽，则其能量将完全放出并且车辆将再也不能倒车。

发明内容

本发明提供了一种可用作汽油/电动传动系统内的发动机/马达断开离合器的爪形离合器。离合器容放于传动装置的主轴上。主轴被分成可松脱地与第一齿轮组的第一行星齿轮架连接的第一主轴部分和与第二齿轮组的太阳齿轮连接并且可连接于第一主轴部分上的第二主轴部分。第一和第二马达/发电机分别连接于第一和第二齿轮组上。离合器包括可液压致动活塞和弹簧偏压的第一主轴部分，活塞可滑动地位于输入轴中，而第一主轴部分与活塞并列并且位于第二主轴部分上。第一齿轮组的第一行星齿轮架或构件可松脱地与第一主轴部分接合，而第一主轴部分通过第二主轴部分与第二齿轮组的太阳齿轮或构件接合。当离合器致动时，加压流体作用于活塞上，活塞使得第一主轴部分克服弹簧偏压作用而滑动以便使第一齿轮组从第一主轴部分和第二主轴部分上脱离接合，进而使得第一齿轮组与第二齿轮组脱离接合。相应地，由于发动机与第一齿轮组连接而第二马达/发电机与第二齿轮组连接，所以离合器可使得发动机从第二马达/发电机上断开，这点在车辆反向操作时特别有利。

本发明提供了一种装置，其用于反向推进汽油/电动车辆的方式使得发动机和马达并不反作用并且车辆能够在反向操作时产生可存储的能量。

更具体而言，本发明提供了一种适于接合于具有多个齿轮组的传动装置中的离合器。离合器包括具有至少一个加压流体所用的流体入口的输入轴、可与第一齿轮组接合的可旋转式第一主轴部分、以及具有弹簧并且可与第二齿轮组接合的可旋转式第二主轴部分。第一主轴部分可相对于第二主轴部分滑动并可与其一起旋转，并且在弹簧作用下处于偏压关系以便沿第一方向运动。活塞可滑动以便致动第一主轴部分的运动。活塞可与流体入口处的充分加压的流体处于流体连通以便沿与第一方向相反的第二方向运动。第一齿轮组和第一主轴部分可相对接合和脱离接合。当活塞并未与流体入口处的充分加压的流体处于流体连通时，弹簧将第一主轴部分偏压以便接合第一齿轮组。流体入口处的充分加压的流体推动活塞以便使得第一主轴部分从第一齿轮组上脱离接合。当充分加压的流体在流体入口处用尽时，弹簧将第一主轴部分偏压以便重新接合第一齿轮组。

本发明还提供了一种适用于电变速传动系统中的主轴，该电变速传动系统具有与第一齿轮组连接的第一电力单元和与第二齿轮组连接的第二电力单元。主轴包括可与第一齿轮组的构件接合的第一主轴部分和与第一主轴部分沿轴向对齐并且与第二齿轮组的构件接合的第二主轴部分。主轴还包括与第一主轴部分和第二主轴部分沿轴向对齐并且可相对于第一和第二主轴部分之一沿轴向运动的活塞。当活塞已沿第一方向轴向运动时，第一齿轮组的构件可与第一主轴部分、第二主轴部分和第二齿轮组的构件接合。当活塞已沿与第一方向相反的第二方向轴向运动时，第一齿轮组的构件可与第一主轴部分、第二主轴部分和第二齿轮组的构件脱离接合。

本发明还提供了一种按照选择将传动装置中的主轴接合和脱离接合的方法，该主轴具有可与第一齿轮组接合的第一主轴部分和可与第二齿轮组接合的第二主轴部分。这种方法包括使第一主轴部分与第二主轴部分可滑动地接合并且使第一主轴部分相对于第二主轴部分沿第一方向偏压以便使第一主轴部分与第一齿轮组接合。这种方法还包括向第一主轴部分提供充分加压的流体以便使得第一主轴部分沿第二方向滑动从而使得第一主轴部分从第一齿轮组上脱离接合，以及在充分加压的流体耗尽时沿第一方向重新偏压第一主轴部分。

通过结合附图来阅读对用于实现本发明的最佳模式的以下详细描述，本发明所属领域的普通技术人员将会清楚本发明的上述特征与优点及其它特征与优点。

附图说明

图1为包括根据本发明的离合器的EVT传动装置的局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的离合器10，其与电变速传动装置(EVT)14的改型结合使用。离合器10在图中示为爪形离合器，其操作时与传动装置主轴18同轴，主轴18可通过混合传动装置14的第一或输入齿轮组34连接于发动机输入轴部分22上，而混合传动装置14从发动机接收能量。输入/发动机转矩被通过阻尼器(未示出)、发动机输入轴22传送至传动装置主轴18，然后被传送至第一齿轮组34的第一环形齿轮82。传动装置主轴18包含第一主轴部分54和第二主轴部分26。离合器10有效地将第一齿轮组34的第一行星齿轮架38相对于传动装置的第一主轴部分54接合和脱离接合。

参看具有多个构件38、39、82、86的第一齿轮组34，第一行星齿轮架38承载着与环形齿轮82和太阳齿轮39啮合的行星齿轮86。第一太阳齿轮39连接于传动装置的第一电力单元40上。电力单元可作为马达操作以便驱动传动装置第一太阳齿轮39或作为发电机操作以便为电池充电。第二主轴部分26装备有弹簧42并且与第二齿轮组46接合，第二齿轮组具有多个构件，包括连接于第二电力单元51上的第二构件或太阳齿轮50。“连接”意思是指如图1中所示每个太阳齿轮39、50通过转子中心体52、53或者类似结构间接连接或者直接连接于电力单元40、51上。转子中心体结构52、53分别为所示的“葡萄酒杯”和“伞”形，并且在与本申请具有共同受让人的、授予Klemen等人的、在2004年8月19日提交的、名为“传动装置封装和转子支承结构”并在此全部引入作为参考的代理人案卷号为GP-305600、USSN 60/602983中进行了描述。

第一主轴部分54可滑动地位于与弹簧42处于偏压关系的第二主轴部分26上，弹簧42沿第一方向将第一主轴部分偏压。“可滑动地”意思是指第一主轴部分54与第二主轴部分26接合但是可沿着第二主轴部分26沿轴向前后运动或往返。第一主轴部分54可具有多个可与多个第二主轴部分花键81接合的第一主轴部分花键80，这容许在第一主轴部分54与第二主轴部分26之间进行相对轴向运动。弹簧42可通过如图1中所示的垫圈70或者通过C形夹、弹簧定位器或任何其它定位挡块或类似装置而在一端固定或停靠于第二主轴部分26上。弹簧42的第二端与第一主轴部分54处于偏压关系。活塞58可滑动地位于具有一个或更多流体入口30的输入轴部分22中。在并未示出的本发明的第二实施例中，活塞58和第一主轴部分54可包括单一或整体式结构。另外，应用室84可位于流体入口30与活塞58之间。活塞58与流体入口30处于流体连通以便使得位于流体入口30处的加压流体将会沿与弹簧42偏压力的第一方向相反的第二方向偏压活塞58。

连接于齿轮组34的第一行星齿轮架38上的内部第一花键62与位于第一主轴部分54上的外部第二花键66接合。当第一主轴部分54由弹簧42沿第一方向偏压时，第二花键66就与第一花键62接合，因此第一行星齿轮架38就通过第一主轴部分54和第二主轴部分26有效地与第二太阳齿轮50接合。当第一行星齿轮架38与第二太阳齿轮50有效接合时，第一电力单元40就通过第一或“葡萄酒杯形”转子中心体52、第一齿轮组34、第一主轴部分54、第二主轴部分26和第二“伞形”转子中心体53与第二电力单元51有效接合。花键62、66可为用于在第一齿轮组34与第一主轴部分54之间提供接合和脱离接合的任意一对互连构件。

当充分加压的流体位于流体入口30处时，活塞58将沿与弹簧偏压力相反的第二方向偏压。充分加压的流体指的是流体具有足够大的压力来克服弹簧偏压力以便活塞58将会使得第一主轴部分54沿第二方向滑动或往返，并且压紧弹簧42。一旦第一主轴部分54已沿第二方向滑动或者往返，则第一或内部花键62和第二或外部花键66就脱离接合。当花键62、66脱离接合时，第一电力单元40和第一齿轮组34就从第一主轴部分54上脱离接合，进而从第二主轴部分26、第二齿轮组46和第二电力单元51上脱离接合。当第一电力单元40从第二电力单元51上脱离接合时，第一电力单元40可对电池充电同时第二电力单元51可由电子控制单元控制以便作为传动装置第二主轴部分26的动力单元操作。脱离接合的爪形离合器10将发动机(未示出)和第一电力单元40从第二电力单元51和输出构件83上断开。

当流体入口30处的充分加压的流体耗尽时，弹簧42将会沿第一方向推回或重新偏压第一主轴部分54和活塞58，其中第一花键62和第二花键66将会重新接合，如图1中所示。第一花键62和第二花键66的重新接合将会使得第一电力单元40和第一齿轮组34与第二电力单元51和第二齿轮组46重新接合，以便使得电力单元40、51都可由电子控制单元控制以作为传动装置主轴18的动力单元操作。

尽管已经详细描述了用于实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的普通技术人员将会认识到：在附属权利要求所确定的范围内具有用于实现本发明的多种替代设计与实施例。

Claims (9)

1.一种适于接合于具有多个齿轮组的传动装置中的离合器，包括：

具有至少一个加压流体所用的流体入口的输入轴；

可与第一齿轮组接合的可旋转式第一主轴部分；

具有弹簧的可旋转式第二主轴部分，所述第二主轴部分可与第二齿轮组接合；

其中所述第一主轴部分可相对于所述第二主轴部分滑动并可与其一起旋转；

其中所述第一主轴部分在所述弹簧作用下处于偏压关系以便沿第一方向运动；

活塞可滑动以便致动所述第一主轴部分的运动，所述活塞可选择地与所述流体入口处的充分加压的流体处于流体连通以便沿与所述第一方向相反的第二方向运动；

其中所述第一齿轮组和所述第一主轴部分可相对接合和脱离接合；

其中当所述活塞并未与所述流体入口处的充分加压的流体处于流体连通时，所述弹簧将所述第一主轴部分偏压以便接合第一齿轮组；

其中所述流体入口处的充分加压的流体推动所述活塞以便使得所述第一主轴部分从所述第一齿轮组上脱离接合；以及

其中当充分加压的流体在所述流体入口处用尽时，所述弹簧将所述第一主轴部分偏压以便重新接合所述第一齿轮组。

2.根据权利要求1所述的离合器，其中离合器为爪形离合器。

3.根据权利要求1所述的离合器，其中输入轴至少具有两个流体入口。

4.根据权利要求1所述的离合器，其中输入轴、可旋转式第一主轴部分、可旋转式第二主轴部分和所述活塞同轴。

5.根据权利要求1所述的离合器，其中第一主轴部分与第一齿轮组之间的接合至少包括一对互连的花键。

6.一种适用于电变速传动系统中的主轴，电变速传动系统具有与第一齿轮组连接的第一电力单元和与第二齿轮组连接的第二电力单元，所述主轴包括：

可与所述第一齿轮组的构件接合的第一主轴部分；

与所述第一主轴部分沿轴向对齐并且与所述第二齿轮组的构件接合的第二主轴部分；

与所述第一主轴部分和所述第二主轴部分沿轴向对齐并且可相对于所述第一和第二主轴部分之一沿轴向运动的活塞；

其中当所述活塞已沿第一方向轴向运动时，所述第一齿轮组的构件可与所述第一主轴部分、所述第二主轴部分和所述第二齿轮组的构件接合；以及

其中当所述活塞已沿与所述第一方向相反的第二方向轴向运动时，所述第一齿轮组的构件可与所述第一主轴部分、所述第二主轴部分和所述第二齿轮组的构件脱离接合。

7.根据权利要求6所述的主轴，其中第一齿轮组的构件与第一主轴部分的接合由爪形离合器提供。

8.根据权利要求6所述的主轴，其中活塞可由液压致动。

9.一种按照选择将传动装置中的主轴接合和脱离接合的方法，主轴具有可与第一齿轮组接合的第一主轴部分和可与第二齿轮组接合的第二主轴部分，这种方法包括：

使第一主轴部分与第二主轴部分可滑动地接合；

使所述第一主轴部分相对于所述第二主轴部分沿第一方向偏压以便使所述第一主轴部分与第一齿轮组接合；

向所述第一主轴部分提供充分加压的流体以便使得所述第一主轴部分沿第二方向滑动，从而使得所述第一主轴部分从所述第一齿轮组上脱离接合；以及

在所述充分加压的流体耗尽时沿所述第一方向重新偏压所述第一主轴部分。