具有輔助圈的卡環的制作方法

專利名稱：具有輔助圈的卡環的制作方法
技術領域：
本發明涉及用在車輛變速器中的改進的卡環保持裝置。
技術背景彈性擋圏或卡環為大致圓形或環形的保持裝置，其具有將環分為兩 個互連曲線構件的裂口或開口 。上述構件可偏轉或彎曲以便于插入匹配 槽。卡環通常通過相對薄的金屬片形成、沖壓而成或以其他方式構成， 當被適當地插入槽中時，該金屬薄片可將保持或卡緊力沿卡環的周向或 外周定向。定向力通常用于將各種匹配部件保持或卡緊在一起。由卡環施加的力矢量根據所使用的卡環的類型或形式以及環相對于保持或匹配的部分的位置而改變。可利用兩種主要形式的卡環位于匹配內部槽中并用于施加向外定向卡緊力的內卡環，以及位于匹配外部槽中用于施加向內定向卡緊力的外卡環。在這兩種主要類型的卡環中， 在機動車輛變速器中使用內卡環特別有利。在使用內卡環的情況下，通過偏轉環的曲線梁或構件將環壓緊或收 縮，然后將其插入或"卡"入連續槽，連續槽被切割到具有大致圓形剖 面的鼓、軸、圓柱或其他部件的內周表面中。 一旦被插入槽內，然后便 將卡環釋放或其縮回其安裝位置，由此在槽相對局限的空間內將周向卡緊力沿槽壁定向。以此方式，卡環可限制或最小化兩個或更多匹配部件 (例如在離合器轂的單一或多個凸緣內與在變速器離合器組件中的匹 配鼓)之間不希望的橫向或軸向運動。在變速器組裝或制造過程中，因為難以接近殼體內的各個受限區 域，故對卡環的插入及移除在時間及材料方面可能需求較多。例如，安 裝卡環的操作者通常需要將環插入或布置在具有限制接近的區域或安 裝縫隙中，同時在卡環的曲線梁上施加較大量的力以張開或關閉環。上 迷空間及力的限制可能足以要求使用專用資本設備，由此實際上對組裝 過程增加了較高的成本。此外，高負載應用的必要強度或剛性可能需要 由相應地增厚材料層形成的卡環，由此會導致變速器箱體或其他殼體內 整體軸向空間不希望的增大，導致需要較大箱體及/或對系統中的其他部
件進行重新設置。 發明內容因此，提供了一種改進的保持裝置，其設置有基本圈或主圏；可變 寬度或可壓縮開口 ，其將主圈劃分為當插入匹配槽或通道內時可操作以 施加周向力的鄰接曲線梁或部分；以及額外的次或輔助圈，其連接曲線 部，并可操作以改變壓縮或釋放曲線部所需的偏轉或壓縮力。根據本發明的一個方面，所述開口包括多個大致平行片狀突起，每述曲線部彎曲或彎折,P由此以Y更于安裝保持裝置。片狀突起進一步構造 為防止卡環在匹配周向槽內旋轉。根據本發明的另 一方面，提供了 一種具有改進壓縮力或偏轉力的保 持裝置，其中向外突伸輔助圈可減小使主圏的曲線部壓縮或偏轉所需的 壓力，由此便于安裝保持裝置。根據本發明的另一方面，提供了一種具有改進剛性的保持裝置，其 中向內突伸輔助圏可增大使主圏的曲線部壓縮或偏轉所需的壓力或偏 轉力，由此為主圈提供增大的剛性。根據本發明的另 一 方面，提供了 一種用于車輛變速器中的環狀凸緣 組件，其中具有主圏及次輔助圏的大致環狀保持裝置被插入凸緣壁內的 連續周向或外周槽，具有多個片狀突起的主圏被設置為防止主圏在周向 或外周槽內旋轉。根據本發明的另 一方面，提供了 一種用于車輛變速器中的離合器組 件，其中改進的卡環保持裝置可插入雙凸緣離合器轂以及匹配離合器鼓 的匹配槽內，由此以保持離合器轂與鼓。結合附圖，通過以下對實施本發明的最佳實施例的詳細描述，可以 容易地理解本發明的上述特征及優點以及其他特征及優點。


圖1A是根據本發明具有向外突伸輔助圈的改進的卡環的平面圖； 圖IB是根據本發明具有向內突伸輔助圈的改進的卡環的平面圖； 圖2A是與改進的內卡環結合的離合器鼓的平面圖； 圖2B是與改進的卡環結合的雙凸緣離合器轂的側視圖； 圖3A是示出簡化直梁或直線梁的負載偏轉的示意性視圖； 圖3B是示出具有本發明的輔助外圈的改變直梁的示例性負載偏轉 的示意性視圖；及圖3C是示出具有輔助內圈的改變直梁的負載偏轉的示意性視圖。
具體實施方式
參考附圖，其中在全部附圖中類似的參考標號對應于相同或類似的 部件，在圖1A中示出大致圓形或環形卡環10a,其包括主圈或基本圈 20,其具有寬度11并被構造有從主中心點32引出的主半徑44。優選地 為圓形的向外突伸的次圈或輔助圈22a被構造有從輔助中心點30a引出 的輔助半徑46a,伸出圈22a從主圈20的環狀外周向外徑向伸出。優選 地大致平行排列并相對于輔助圏22a成約180。相對布置的成對片狀突起 或翼片24a， 24b在主圏20中界定了通常未彎曲或呈"自由狀態"的裂 口或開口 26a。未彎曲開口 26a由圖1A中的虛^象或虛線4侖廓表示。中心 點30a,32優選地沿對分主圈20及輔助伸出圏22a的主圈軸線38對準。 由此，主圈20具有第一及第二曲線梁部40， 42，通過致動分別布置在 梁部40, 42端部處的翼片24a, 24b,第一及第二曲線梁部40, 42至少 部分地具有撓性、可壓縮或可偏轉。如圖1A中實線所示，當曲線部40, 42因向翼片24a, 24b施加壓縮卡緊力而偏轉時，形成寬度減小或壓縮 的開口 26b。在優選實施例中，主半徑44及輔助半徑46a以約25: 1的比率成 比例的相關聯，其中當顯著地彎曲或壓縮時，壓縮的開口26b具有主半 徑44的約0至5%的寬度。當曲線部40， 42處于"自由狀態"時，即 未偏轉或未彎曲，翼片24a, 24b優選地形成未彎曲開口 26a,如圖1A 中虛線所示，其中翼片24a, 24b之間的相對角度約為40°,但本領域的 技術人員可理解根據具體應用所需也可采用其他偏轉角或圏比率并進 行改變。翼片24a, 24b還優選地構造有單一或一系列槽口 25,其確定 尺寸并/或成形以配合環壓縮工具(未示出)，例如鉗子對，用于輔助壓 縮并將環1 Oa例如插入離合器殼體的壁中的凸緣槽中。參考圖2A,在這里描繪為示意離合器鼓的環形鼓54示出具有如上 所述的捕獲卡環10a。卡環10a被插入沿鼓54的內周或內圍表面52布 置的通道或周向凸緣槽50中，槽在圖2A中以虛線示出。第一窗口或開 槽55a位于鼓54大致相對于輔助圈22a的一端，開槽55a適當地確定尺 寸以接收卡環10a的可彈性偏轉翼片24a， 24b，以防止在凸緣槽50內 卡環10a的相對旋轉或回轉。為了獲得旋轉平衡并為了允許輔助外圈22a 的插入及彎曲，鼓54的底部或相對端部同樣地具有大致類似且優選相 同并相對于開槽55a約180。相對布置的開槽55b。 一旦被壓縮或偏轉并 被插入凸緣槽50中，然后被釋放，卡環10a就返回至非"自由狀態，， 或未彎曲開口 26a的位置(參見圖1A)，由此沿槽50的表面施加連續 向外周向卡緊力，由此在匹配部件之間(例如在圖2A的離合器鼓54與 圖2B的匹配離合器轂62之間)提供軸向支撐及降噪。圖2B的離合器轂62具有布置在第 一 凸緣63a與第二凸緣63b之間 的連續外周通道或轂槽60。卡環10a被插入凸緣63a, 63b之間的槽60 中，并如上所述在片狀突起24a， 24b的位置處被壓縮(參見圖1A)。 當保持卡環10a在壓縮位置時，轂62被插入匹配離合器鼓54 (參見圖 2A)。片狀突起24a, 24b被保持在壓縮位置直至敎62被完全插入離合 器鼓54。 一旦卡環10a與凸緣槽50對準，就釋放卡環10a的片狀突起 24a, 24b，卡環10a部分打開或減壓以至少部分地填充匹配凸緣槽50 (參見圖2A),同時保持至少部分處于轂槽60內。片狀突起24a, 24b 卡入開槽55a內的適當位置，由此防止卡環10a在槽50， 60內的相對旋 轉。例如，在圖2B的離合器轂62的情況下，卡環10a將由此保持轂及 鼓，如同離合器鼓54及轂62的匹配表面上的任何花鍵所起的作用一 樣。為了簡化起見，在圖2A的離合器鼓54的表面52以及圖2B的轂 62的凸緣63a， 63b上并未示出匹配花鍵，其分別是可以采用花鍵的匹 配表面。通過利用所述的雙凸緣設計，加倍了卡環10a與凸緣63a, 63b 之間的接觸面積或力密度，這樣可允許在數量上減少并/或在外觀上改變 變速器部件內金屬強化支撐部件(例如花鍵)的量及/或類型。在圖1B的另一實施例中，卡環10b具有向內突伸的次或輔助內圈 22b，其具有中心點30b及輔助半徑46b。輔助內圈的主要優點是雙重 的。首先，通過將輔助內圏22b布置在主圏20的內側，卡環10b的外 部尺寸或外周可以被完全隱藏在位于(例如離合器轂的)環狀壁內的槽 中。此外，在一些情況下，安裝空間有限或受到限制，由此圖1A所示 類型的輔助伸出圈會不能合適地裝配在凸緣中。其次，如下所述，可使 用輔助內圈22b以提高卡環10b的剛性，因為向內布置的輔助圈需要比
外圈設計更大的力以實現給定量的環形偏轉。可通過使用圖3A的筒化直線梁型材來解釋因增加不同尺寸和不同 位置的輔助面而導致的作用在主表面上的偏轉效果，其中具有長度Ll 的直梁70a被安裝至地面74并承受施加的負載P。在本示例中，負載P 向梁？0a施加偏轉5，其中5 = P* (Ll) 3/(3*E*I)。在該偏轉公式中， 變量E為楊式模數，通常被稱為彈性模量，變量I為慣性矩。本領域的 技術人員可理解，楊式模數E是對材料特定的量值，其中剛性材料提供 較小的偏轉量，而慣性矩I依據梁型材的形狀而改變。通過增加具有長度L2的向外布置的輔助梁72a,圖3B改變了單一 梁設計。在該改變的結構中，力偏轉公式改變為5 = P* (Ll+L2) V (3*E*I)。即，在給定負載P下增加的向外布置輔助梁72a增大了偏轉 5。如力偏轉公式所示，在根據本發明設計卡環時，通過改變環材料， 或通過改變環形狀，可通過采用特定尺寸及形狀的內及外圈來使偏轉定 制化。相對地，圖3C示出了具有長度L2 (等于圖3B的長度L2)的向內 布置輔助梁72b。在本示例中，偏轉5-P承(Ll-L2) 3/(3*E*I)。由此 在給定負載P下增加的輔助梁72b減小了偏轉S，即，梁72b將硬度或 剛性傳遞至如上所述的梁。當該偏轉效果被施加至彎曲梁或其他非線性 形狀的梁(例如卡環)時，對應的力偏轉公式在確定梁長度及線性偏轉 時考慮內環及外環的半徑。但是，注意，如圖3A-3C的簡化設計中所示， 偏轉與慣性矩及楊式模數之間的總體反比關系獨立于梁形狀保持不環。雖^輔助梁:圖1A，圖1B中的輔助圏22a,'22b)優選為環狀,但 也可采用諸如橢圓或拋物線等其他合適的形狀來以上述方式進一步增 大或減小慣性矩。雖然已經詳細描述了實施本發明的最佳模式，但熟悉本發明涉及領 域的技術人員將構思出落入所附權利要求范圍內用于實施本發明的其 他各種不同的i殳計及實施例。
權利要求
1.一種卡環保持裝置，在匹配槽中使用，所述卡環保持裝置包括主圈，其至少部分地界定開口，所述開口具有可通過所述主圈的壓縮而減小的寬度，其中所述開口部分地將所述主圈劃分為鄰接的第一及第二曲線部，所述曲線部可操作以將所述主圈保持在所述匹配槽內；以及輔助圈，其將所述第一曲線部與第二曲線部連接，并可操作以影響相對于所述匹配槽安裝并釋放所述主圈所需的壓縮力。
2. 如權利要求1所迷的卡環保持裝置，其中 所述開口還由多個大致平行可卡緊的片狀突起界定，每個所述片狀突起均具有足夠的表面積用于將壓縮力施加至所述主圏以使所述曲線 部彎曲，所述片狀突起還被構造為最小化所述裝置在所述匹配槽內的旋 轉。
3. 如權利要求1所述的卡環保持裝置，其中所述輔助圏充分向外突伸以減小使所述曲線部彎曲所需的壓縮力。
4. 如權利要求1所述的卡環保持裝置，其中所述輔助圈充分向內突伸以增大使所述曲線部彎曲所需的壓縮力。
5. 如權利要求1所述的卡環保持裝置，其中所述主圈的半徑與所述輔助圈的半徑以約25: 1的比率成比例地相 互關聯。
6. 如權利要求1所述的卡環保持裝置，其中當所述開口被完全壓縮時，所述開口的寬度約為所述主圈的主半徑 的0至5%。
7. —種環狀凸緣組件，在車輛變速器中使用，所述組件包括 鼓，其包括具有周向主槽的凸緣壁；以及大致環狀保持裝置，其具有主圈，所述主圈具有開口，所述開口具 有可通過所述主圈的壓縮而減小的寬度，所述開口至少部分地將所述主 圈劃分為一對曲線部，所述曲線部由次輔助圈可操作地連接；其中，所述保持裝置至少部分地為撓性，并可插入所述主槽內以施 加向外的卡緊力。
8. 如權利要求7所述的組件，包括第一凸緣開槽以及基本與所述第一開槽相對布置的第二凸緣開 槽，其中所述主圏還包括多個可卡緊的片狀突起，所述片狀突起至少部 分地界定所述開口，并被構造為可插入所述開槽之一，由此以最小化所 述保持裝置在所述主槽內的旋轉。
9. 如權利要求7所述的組件，包括第一凸緣開槽以及基本與所述第一開槽相對布置的第二凸緣開 槽，其中所述輔助圈可插入所述開槽之一，每個所述開槽均提供足夠的 開口表面積以使所述輔助圏在其中彎曲。
10. 如權利要求7所述的組件，其中所述輔助圏是可操作以增大使所述曲線部彎曲所需的壓縮力的向 內突伸內圈。
11. 如權利要求7所述的組件，其中所述輔助圏是可操作以減小使所述曲線部彎曲所需的壓縮力的向 外突伸伸出圈。
12. 如權利要求7所述的組件，其中所述主圈的半徑與所述輔助圏的半徑以約25: 1的比率成比例地相 互關聯。
13. 如權利要求7所述的組件，其中當所述開口被完全壓縮時，所述開口的寬度約為所述主圈的主半徑 的0至5%。
14. 一種離合器組件，在車輛變速器中使用，所述組件包括 在其間具有連續周向轂槽的第 一及第二離合器轂凸緣； 離合器鼓，其包括具有周向凸緣槽的凸緣壁；以及 卡環保持裝置，其具有主圏及次輔助圈，所述主圏具有開口，所述開口具有可通過所述主圈的壓縮而減小的寬度，所述開口至少部分地將所述主圈劃分為一對可操作地連接的曲線部，所述次輔助圏將該對曲線 部連接，以便于使所述曲線構件彎曲；其中，所述離合器轂可插入所述離合器鼓，并且其中所述卡環保持 裝置可插入所述轂槽及所述凸緣槽兩者內，由此保持所述離合器轂與所 述離合器鼓。
15. 如權利要求14所述的離合器組件，其中 所述輔助圈是可操作以增大使所述曲線部彎曲所需的壓縮力的向 內突伸內圏。
16. 如權利要求14所述的離合器組件，其中所述輔助圏是可操作以減小使所述曲線部彎曲所需的壓縮力的向 外突伸伸出圈。
17. 如權利要求14所述的離合器組件，所述離合器鼓包括 第一凸緣開槽以及基本與所述第一開槽相對布置的第二凸緣開槽，其中所述主圏包括多個片狀突起，所述片狀突起至少部分地界定所 述開口，并可插入所述開槽之一，由此以最小化所述卡環在所述轂槽以 及所述凸緣槽內的旋轉。
18. 如權利要求14所述的離合器組件，其中 所述主圈的半徑與所述輔助圈的半徑以約25: 1的比率成比例地相互關聯。
19. 如權利要求14所述的離合器組件，其中當所述開口被完全壓縮時，所述開口的寬度約為所述主圏的主半徑 的0至5%。
20. 如權利要求17所述的離合器組件，包括輔助圈，其可插入所述開槽之一，由此以允許所述輔助圈的彎曲運
全文摘要
本發明提供了一種保持裝置或卡環，用于在變速器內保持匹配轂及鼓。該裝置可插入沿環狀凸緣的內周的槽，并包括主外圈、開口，開口用于將卡環劃分為兩個可偏轉曲線部并至少部分地由從各個曲線構件伸出的片狀突起界定。片狀突起提供了充分的表面積用于向卡環施加偏轉力或壓力，并成型以便于使用偏轉工具。卡環還具有用于減小偏轉力的向外突伸輔助圈，或用于增大偏轉力的向內突伸輔助圈。可在具有多個槽的雙凸緣轂內使用卡環以便于在凸緣槽內插入輔助圈及片狀突起。
文檔編號F16H57/00GK101118011SQ200710138410
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月1日 優先權日2006年8月2日
發明者J·Y·-L·陳, L·巴辛 申請人:通用汽車環球科技運作公司