專利名稱：用于超速傳動的爪形離合器及其方法
技術領域：
本申請要求享有于2004年8月19日提交的美國臨時申請No.60/602849的優先權，該申請通過引用整體地結合于本文中。
本發明涉及一種可在變速箱系統中用作超速離合器的離合器。
背景技術：
在于2004年7月22日提交的題為“具有選擇性的固定傳動比操作的可電氣式調節的變速箱”的共同轉讓的美國臨時申請No.60/590427中介紹了機電變速箱內的動力變速箱，該申請通過引用整體地結合于本文中。
爪形離合器是一種機械式離合器，當其接合時可提供可靠的鎖止，并且不允許任何打滑。因此，爪形離合器僅具有兩種位置接合位置和脫開位置。已經知道爪形離合器被用于車輛變速箱系統中。例如，于2004年4月6日授權給Bott等人的題為“變速箱分離裝置”的共同轉讓的美國專利No.6716129 B2介紹了可無級調速的變速箱內的爪形離合器。
發明內容
電動機是用于可電氣式調節的變速箱(EVT)的電動力單元，其包括有轉子和定子。舉例來說，電動機的定子可剛性地安裝到變速箱外殼上，而轉子可剛性地固定到恒星齒輪上，該恒星齒輪可圍繞變速箱的主軸旋轉。當發動機推動EVT型車輛前進時，可能需要鎖定恒星齒輪以便使用不連續的傳動比。因此，本發明的目的是提供一種小型且簡單的離合器，其可將轉子輪轂及相關的恒星齒輪接地式連接(ground)到變速箱內的固定主體如變速箱外殼上。
提供了一種適合用于EVT中的可由液壓促動的離合器。本發明的離合器可用來將轉子和恒星齒輪接地式連接到EVT中的變速箱外殼上。離合器具有活塞，其始終與恒星齒輪和轉子輪轂花鍵式接合，并且可與變速箱外殼接合。在任何時候，活塞或者與變速箱外殼接合，或者與其脫開。當接合時，離合器將轉子和恒星齒輪接地式連接到變速箱外殼上，使得轉子和恒星齒輪不會相對于變速箱外殼旋轉式打滑。當脫開時，轉子和恒星齒輪可圍繞變速箱的主軸旋轉，該主軸可包括混合型變速箱的輸入件或與之相連。
本發明的離合器優選是爪形離合器，其包括可滑動地設置在變速箱系統的離合器腔內的彈簧加載的活塞。離合器腔具有連接到油道上的進口，以便提供用于活塞的液壓操作。彈簧可迫使活塞沿第一方向滑動或往復運動，以使變速箱外殼與固定在轉子輪轂上的恒星齒輪接合或互連。為了脫開活塞以及從變速箱外殼中釋放轉子和恒星齒輪，可經油道和腔進口將油泵送到離合器腔中，從而迫使活塞克服彈簧載荷而軸向滑動，并且使得活塞與變速箱外殼脫開同時仍與恒星齒輪接合。當流體壓力顯著降低時，彈簧載荷迫使活塞沿第一方向返回以與變速箱外殼重新接合，從而將恒星齒輪和轉子重新接地式連接。
本發明還包括使可旋轉件如轉子或恒星齒輪與固定件如變速箱外殼或箱蓋接合和脫開的方法。該方法包括在固定件和可旋轉件的腔部分內形成花鍵，以及使帶有花鍵的活塞在腔部分之間往復運動。當沿一個方向往復運動時，活塞將可旋轉件鎖定到固定件上，當活塞沿相反方向往復運動時，可旋轉件可相對固定件自由旋轉。彈簧可使活塞往復運動以將可旋轉件鎖定到固定件上，而液壓作用力可使活塞往復運動以將可旋轉件從固定件上脫開。
本發明的爪形離合器小于現有可電氣式調節變速箱中的可將恒星齒輪和轉子旋轉式鎖定到變速箱外殼或箱蓋上的摩擦離合器。另外，本發明爪形離合器的結構比先前采用的摩擦離合器更簡單。另外，用來促動本發明爪形離合器的液壓控制裝置可能比例如用螺線管來進行電氣式控制以接地式連接轉子的摩擦離合器更簡單。
提供了一種適于在變速箱中進行接合的離合器，該變速箱具有至少部分地覆蓋了具有可旋轉輪轂的電動力單元的固定外殼以及恒星齒輪。離合器包括由固定外殼和恒星齒輪所限定的離合器腔。該離合器腔具有流體進口和彈簧。離合器還包括活塞，其可在離合器腔內滑動式運動。活塞可與流體進口流體流動式連通以用于在一個方向上產生運動，并且可與彈簧形成偏置關系以用于在相反方向上產生運動。離合器還包括位于固定外殼上的多個第一花鍵、位于恒星齒輪上的多個第二花鍵，以及位于活塞上的多個第三花鍵。當活塞沿一個方向運動時，多個第三花鍵與活塞一起運動，從而與多個第二花鍵接合而不與多個第一花鍵相接合。當活塞沿相反方向運動時，多個第三花鍵也與活塞一起運動，從而與多個第一花鍵和多個第二花鍵均接合。當流體進口處的流體壓力不足以壓縮彈簧時，彈簧便偏壓活塞，使得固定外殼與恒星齒輪接合。流體進口處的足夠流體壓力可迫使活塞將恒星齒輪與固定外殼脫開。當離合器腔內的流體壓力降低時，彈簧迫使活塞將恒星齒輪與固定外殼重新接合。
提供了一種適合用于具有可旋轉的恒星齒輪和固定外殼的變速箱的離合器。該離合器包括可由彈簧偏壓的、可由流體促動的、可相對地進行接合和脫開的連接件，其位于固定外殼和可旋轉的恒星齒輪之間，以用于使離合器接合和脫開。當離合器接合時，該連接件將恒星齒輪接地式連接到變速箱外殼上。
提供了一種用于在變速箱外殼內使可旋轉件與固定件接合和脫開的方法。該方法包括在固定件內形成第一花鍵腔部分，在可旋轉件內形成與第一花鍵腔部分分開的第二花鍵腔部分，以及使帶有花鍵的活塞在這些腔部分之間往復運動。帶有花鍵的活塞在一個方向上的往復運動可使固定件和可旋轉件接合，而在另一方向上的往復運動可使固定件和可旋轉件脫開。
從實施本發明的最佳方式的下述詳細介紹中并結合附圖，可以容易地清楚本發明的上述特點和優點，以及其它的特點和優點。
圖1是本發明離合器的局部截面圖；和圖2是具有摩擦離合器的可電氣式調節變速箱(EVT)的局部截面圖，該摩擦離合器通過本發明而重新定位到如虛線所示的與變速箱主軸部分軸向對齊的位置上。
具體實施例方式
圖1顯示了根據本發明的離合器10，其用于與在圖2中部分示出的可電氣式調節變速箱(EVT)12及其改進組合起來使用。可以為爪形離合器的離合器10在變速箱外殼14(其可為實際的變速箱外殼或變速箱蓋)和恒星齒輪軸22上的恒星齒輪18之間操作。恒星齒輪18連接或固定到轉子輪轂26上，如圖2所示，轉子輪轂26支撐了電動力單元24內的轉子20。圖2所示的制動離合器15是經過本發明改進并重新定位到區域16中的離合器。
離合器10的部件部分地定位于離合器腔30內。離合器腔30在一端由變速箱外殼14限定，在另一端由恒星齒輪18或恒星齒輪軸22限定。離合器腔30可由被活塞36分開的第一離合器腔部分30′和第二離合器腔部分30”形成。與油道33相連的離合器腔30的進口32位于變速箱外殼14內。活塞36可滑動地位于離合器腔30內，使得活塞36可相對于變速箱外殼14和恒星齒輪18軸向滑動。在離合器腔30內，活塞36可與彈簧34形成偏置關系，以用于在第一方向上產生運動，并且可與進口32流體流動式連通，以用于在與第一方向相反的第二方向上產生運動。流體可以是位于進口32內的高壓油。
在變速箱外殼14和恒星齒輪18(或者恒星齒輪軸22)上分別形成有變速箱外殼花鍵42和恒星齒輪花鍵46。在活塞36的外側上設有活塞花鍵38，其可與活塞36一起移動，以用于與恒星齒輪花鍵46接合以及用于與變速箱外殼花鍵42接合和脫開。可在活塞花鍵38和變速箱外殼花鍵42于重新接合期間彼此相對的位置39，41處對它們進行倒角，以提供更容易的重新接合。
當彈簧34迫使活塞36在離合器腔30內向圖1所示的左側滑動時，活塞花鍵38與變速箱外殼花鍵42和恒星齒輪花鍵46均接合，從而將恒星齒輪18和轉子輪轂26接地式連接到變速箱外殼14上。當恒星齒輪18和轉子輪轂26接地式連接到變速箱外殼14上時，變速箱處于“超速檔”。當在進口32處沒有足夠的流體壓力來壓縮彈簧34時，活塞36就如圖1所示地位于離合器腔30的左側。當進口32處的流體壓力增加，并且通過進口32的流體流動式連通已經壓縮彈簧34并迫使活塞36在離合器腔30內向圖1所示的右側滑動時，活塞花鍵38仍然與恒星齒輪花鍵46相接合，但卻與變速箱外殼花鍵42脫開。足夠的流體壓力是指其可以壓縮彈簧34。當活塞花鍵38與變速箱外殼花鍵42脫開時，恒星齒輪18和轉子輪轂26可圍繞如圖2所示的變速箱主軸部分50旋轉，該主軸部分50可連接到混合型變速箱的輸入軸部分上。在這里未顯示輸入軸部分，但是在Diemer、Burgman和Sowul的2004年8月19日提交的題為“主軸爪形離合器”的共同轉讓且共同未決的美國臨時申請No.60/602976中對其進行了說明和介紹，該申請結合于本文中。進口32處的高壓流體可進入到第一離合器腔部分30′中，迫使活塞36克服彈簧的偏壓作用，這可增大第一離合器腔部分30′的體積，從而減小第二離合器腔部分30″的體積。
本發明還包括具有可被彈簧34偏置的、可由流體促動的連接件37的離合器10，連接件37可在固定的變速箱外殼14和可旋轉的恒星齒輪18之間接合和脫開。當離合器10接合時，連接件37可將恒星齒輪18接地式連接到變速箱外殼14上。
改進的EVT12還可體現為用于使可旋轉件如轉子輪轂26、恒星齒輪18或恒星齒輪軸22與固定件如變速箱外殼14接合和脫開的方法。該方法包括在固定件14的腔30，30′內形成第一花鍵部分42，以及在可旋轉件26，18，22的腔30，30″內形成第二花鍵部分46。然后使帶有花鍵的活塞36在腔30內來回地往復運動。活塞花鍵38適合于與固定件的花鍵42和可旋轉件的花鍵46相接合。當活塞36滑動到如圖1所示的左側時，可旋轉件26，18，22與固定件14相接合。當活塞36滑動到如圖1所示的右側時，可旋轉件18，22，26與固定件14脫開。可通過液壓力或彈簧34來使活塞36往復運動。
盡管已經具體介紹了實施本發明的最佳方式，然而熟悉本發明所涉及領域的人員將會認識到屬于所附權利要求的范圍內的用來實施本發明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1.一種適合于在變速箱中進行接合的離合器，所述變速箱具有至少部分地覆蓋了具有可旋轉輪轂的電動力單元的固定外殼和恒星齒輪，所述離合器包括由所述固定外殼和所述恒星齒輪限定的并具有流體進口和彈簧的離合器腔；可在所述離合器腔內滑動式運動的活塞，所述活塞可與所述流體進口流體流動式連通以用于在一個方向上產生運動，并且可與所述彈簧形成偏置關系以用于在相反的方向上產生運動；位于所述固定外殼上的多個第一花鍵以及位于所述恒星齒輪上的多個第二花鍵；位于所述活塞上的多個第三花鍵，當所述活塞沿所述一個方向運動時，所述多個第三花鍵與所述多個第二花鍵接合而不與所述多個第一花鍵接合，當所述活塞沿所述相反方向運動時，所述多個第三花鍵與所述多個第一花鍵和所述多個第二花鍵均接合；其中，當所述流體進口處的流體壓力不足以壓縮所述彈簧時，所述彈簧偏壓所述活塞以使所述固定外殼與恒星齒輪接合；所述流體進口處的足夠的流體壓力可迫使所述活塞將恒星齒輪與固定外殼脫開；和當所述離合器腔內的流體壓力降低時，所述彈簧迫使所述活塞將所述恒星齒輪與固定外殼重新接合。
2.根據權利要求1所述的離合器，其特征在于，所述多個第一花鍵和多個第三花鍵在當它們沿所述相反方向的運動期間彼此相對的位置處進行了倒角。
3.根據權利要求1所述的離合器，其特征在于，所述離合器是爪形離合器。
4.一種適合用于具有可旋轉的恒星齒輪和固定外殼的變速箱的離合器，所述離合器包括可用彈簧偏壓的、可由流體促動的并且可相對地進行接合和脫開的連接件，所述連接件位于所述固定外殼和可旋轉的恒星齒輪之間，以用于使所述離合器接合和脫開；其中，當所述離合器接合時，所述連接件將所述恒星齒輪接地式連接到所述變速箱外殼上。
5.根據權利要求4所述的離合器，其特征在于，所述離合器是爪形離合器。
6.一種用于在變速箱外殼內使可旋轉件與固定件接合和脫開的方法，包括在所述固定件內形成第一花鍵腔部分；在所述可旋轉件內形成與所述第一花鍵腔部分分開的第二花鍵腔部分；和使帶有花鍵的活塞在所述腔部分之間往復運動，在一個方向上的運動可使所述固定件和可旋轉件接合，而在另一方向上的運動可使所述固定件和可旋轉件脫開。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，進行接合的往復運動是彈簧偏壓的結果。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，進行脫開的往復運動是流體壓力偏壓的結果。
全文摘要
一種可在具有變速箱主軸部分的變速箱系統內用作超速離合器的可由液壓促動的離合器及其方法。該離合器可在變速箱外殼、恒星齒輪和轉子輪轂之間接合，以將恒星齒輪和轉子輪轂接地式連接到變速箱外殼上。離合器可與變速箱外殼接合或脫開。當離合器接合以將轉子和恒星齒輪接地式連接到變速箱外殼上時，離合器不允許轉子和恒星齒輪相對于變速箱外殼旋轉式打滑。當離合器脫開時，轉子和恒星齒輪可圍繞變速箱主軸部分旋轉。
文檔編號F16H47/00GK1743695SQ200510093930
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月19日 優先權日2004年8月19日
發明者H·索烏爾, M·H·波爾 申請人:通用汽車公司