专利名称：带有用于驻车掣爪载荷的固定毂盘的混合机电式传动装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种具有端盖部分的电气变速传动装置，其具有一个固定到端盖部分上的毂盘，以便足以承受来自于安装在后部的驻车掣爪系统的扭转载荷。
背景技术：
车辆传动装置，特别是行星齿轮自动动力传动装置，通常具有一个驻车制动机构，以防止车辆在坡面上驻车时自然沿斜面向下滚动的趋势。这样的驻车制动机构的组成通常包括一些相对于传动装置的输出轴固定的接合齿轮以及一个设计成在驻车制动启动时用来选择地与上述接合齿轮接合的掣爪。该掣爪主要在掣爪与接合齿轮的轮齿之间的凹口接合时，防止输出轴和其上固定的接合齿轮旋转。
带有复杂的非传统型动力系的车辆，如电力机械型车辆，仍然需要一个驻车制动机构。但是，传动装置的一些部件的改变需要驻车掣爪以及与其协调的部件也发生改变。例如，一些混合机电式传动装置需要使用两个电机为传动装置的输出轴提供电力。
发明内容
具有两个电机的电气变速传动装置明显地限制了其它传动装置部件的组装空间。在本发明中，驻车掣爪和接合齿轮设置在更靠后的位置以便容纳第二电机。传动装置壳体的端盖部分和支撑接合齿轮的毂盘必须能够承受在掣爪限制接合齿轮时由驻车驻车掣爪系统引起的附加扭矩载荷。
因此，本发明提供一种带有驻车驻车掣爪和电气变速传动装置的车辆。该传动装置包括端盖部分，其容纳可旋转的离合器壳体，该离合器壳体连接到一个接合齿轮上并被一个毂盘支撑。该毂盘被固定到上述端盖部分，以便于足以在接合齿轮与驻车驻车掣爪接合时承受接合齿轮的径向载荷。
根据本发明的一个方面，毂盘限定一个供给套管，其将油导向到离合器壳体的活塞空腔中。
根据本发明的另一方面，毂盘可与端盖部分压配合。
更具体地，本发明涉及一种具有驻车掣爪的电气变速传动装置(EVT)。该机电式传动装置包括一个具有端盖部分的壳体。还包括容纳在该端盖部分中的一个离合器壳体，并且其可相对于端盖部分旋转，一个接合齿轮可随着离合器壳体旋转，并且在其与驻车掣爪接合时，可由离合器壳体径向加载。此外，还提供一个容纳在端盖部分中的毂盘，其承受接合齿轮的径向载荷。该毂盘可与端盖部分相互装配，以便足以承受由该接合齿轮与该驻车掣爪之间的接合而引起的作用在该毂盘和该端盖部分上的径向载荷。
本发明的另一方面还包括一种将毂盘在结构上固定到机电式传动装置壳体的方法，传动装置包括一个在后安装的驻车掣爪系统，其至少部分容纳在传动装置壳体的端盖部分中。该方法包括提供一个掣爪接合齿轮，其可以与驻车掣爪系统接合并且至少部分地容纳在传动装置壳体的端盖部分中；并提供一个毂盘，其容纳在上述传动装置壳体的端盖部分中。上述毂盘相对于上述端盖部分安装，以便足以承受由该接合齿轮与该驻车掣爪之间的接合而引起的作用在该毂盘和该端盖部分上的载荷。
通过下面结合附图详细描述实现本发明的最佳方式，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。
图1是部分剖开的示意性侧视图，其示出了一个容纳有端盖部分和接合齿轮、驻车掣爪系统和换挡选择器的电气变速传动装置壳体，换挡选择器其被破裂以便示出在它们各自的壳体中的电机；图2是与传动装置壳体分离的驻车掣爪系统和接合齿轮的示意性透视图；图3是端盖部分、毂盘、离合器壳体、接合齿轮和其他协同操作的传动装置部件的示意性分解透视图；及图4是通过组装好的端盖部分、毂盘、离合器壳体、接合齿轮和其他协同操作的传动装置部件的上半部分中心的横剖视图。
具体实施例方式
参见附图1至4，其中相同的标记在附图中表示相同或相应的部件，附图1中示出了电气变速传动装置10的示意性侧视图。基本上，在换挡选择器24和驻车掣爪接合系统28之间的连杆26穿过传动装置主壳体12到端盖部分14。在附图2中，驻车掣爪系统28的与连杆26机械连接的掣爪44选择性地限制接合齿轮30，从而给接合齿轮30和离合器壳体38加载，其中离合器壳体固定到接合齿轮上(如图3和4所示)。固定到端盖部分14的毂盘80支撑离合器壳体38。毂盘80和端盖部分14必须牢固地固定以承受掣爪44与接合齿轮30之间的接合所产生的载荷。
更具体地，传动装置由一个两部分式壳体主壳体12和端盖部分14构成。主壳体12包括两个电机(A和B)，它们具有各自的壳体(或模件)16和18。电机A和B轴套在传动装置的主轴20上，该主轴与传动装置输出轴22选择性地连接。电机(A，B)与离合器(未示出)选择性地操作接合，以便以可变的速度转动主轴20并且间接地转动输出轴22。传动装置10的主壳体12中可用的安装空间由电机A和B的壳体16和18分别支配(如图1所示)。本发明的一个技术优点在于其通过重新布置其他传动装置部件，即驻车掣爪系统28的位置，使得主壳体12能够容纳两个电机(A和B)。换挡选择器24位于两个电机之间并且被两个电机包围，该换挡选择器被(机械地或电力地)连接到传动装置齿轮拨叉(未示出)并且连接到一个控制驻车掣爪系统28的机械连接件(或连杆26)。驻车掣爪系统28被传动装置壳体的端盖部分14围住，并且用来选择性地与接合齿轮30相互作用，该接合齿轮被固定以便于随着输出轴22一起旋转。
附图2详细地示出了接合齿轮30、驻车掣爪系统28和换挡选择器24之间的相互作用。接合齿轮30的周边具有许多齿32和齿槽34。位于接合齿轮30内径上的一系列互补花键36将接合齿轮30直接固定到离合器壳体38上(如图3和4所示)并间接地固定到输出轴22上(如图1和4所示)。当车轮在外力，例如重力的作用下旋转时，驱动轴也旋转并且导致输出轴22和接合齿轮30(可随着离合器壳体38旋转)旋转，这是因为接合齿轮30被设计成随着输出轴22旋转。
参见附图2，驻车掣爪系统28由掣爪销40、扭转弹簧(或掣爪回位弹簧42)、掣爪44和致动器导向件46组成。掣爪44、致动器48和致动器导向件46设置在端盖部分14中，定位成使掣爪44与掣爪接合齿轮30同轴对齐。掣爪44被设计成一旦驻车掣爪系统28(如标记45所示)启动，就被装配到接合齿轮30周边上的齿槽34中，从而对接合齿轮30径向加载。掣爪44安装在掣爪销40上，并且可以自由旋转或绕着掣爪销40枢转。除了其机械接合时之外，掣爪回位弹簧42将掣爪44保持在非接合位置。掣爪44靠近开槽的致动器导向件46和致动器48安装，这样一旦致动器48横向运动，掣爪44就会旋转或在接合位置与非接合位置之间枢转。
致动器导向件46包围致动器48，并且被一个锁止销50固定。致动器导向件46的周边靠近掣爪44的后部54处有一个槽52，其用来导向和支撑掣爪44的枢转运动。致动器48向后的运动导致致动器的凸轮部分56和宽段部分58与掣爪44的后部54碰撞并使掣爪44旋转或枢转到与接合齿轮30的齿槽34相接合。致动器48相对于掣爪44向前的移动使凸轮部分56离开掣爪44的后部54消除凸轮上的力，从而将掣爪44从齿槽34释放出来。当掣爪44从齿槽34释放时，掣爪回位弹簧42将掣爪旋转到允许接合齿轮30自由旋转的非接合位置。
致动器48弹性安装到连杆26的端部60。轴向设置的线性弹簧(或致动器回位弹簧62)用来使驻车的档位选择可以实现，而与掣爪44相对于接合齿轮30、轮齿32和齿槽34的位置无关。当选择驻车时，如果一个接合齿轮的轮齿32位于掣爪44上或者附近，掣爪将不会接合到齿槽34中，但是连杆的端部60将继续克服弹簧62的偏压相对于致动器48移动，连杆26的端部60将稍微延伸超过致动器48的端部。致动器回位弹簧62通过保持致动器上的轴向力或偏压能够实现驻车选择，直到接合齿轮30旋转到轮齿32不再靠近掣爪44的点为止。随着致动器回位弹簧62的继续偏压，于是掣爪44将在第一时机与齿槽34接合(通常是车辆开始或继续滚动时)。于是连杆26的端部60，作为换挡选择器24和致动器48之间的机械连接件，随着掣爪44与齿槽34的接合又相对于致动器48发生移动。
参见附图1和2，连杆26在66处被固定到换挡选择器的定位杆64上。定位杆64相对于传动装置的主壳体12在68处可枢转地固定，选择器轴杆(未示出)也连接于此。定位杆64的周边的下端部分具有棘爪70。棘爪70用来与棘爪保持弹簧74的圆柱形端部72接合。棘爪保持弹簧74相对于传动装置的主壳体12间接地安装，这样一旦车辆驻车，选择器轴杆转动定位杆64并且棘爪保持弹簧74的圆柱形端部72与定位杆64最后面的棘爪70接合，从而将其固定在适当的位置。为了到达该位置，定位杆64顺时针旋转，或相对于主壳体12向后运动，向后或朝向传动装置壳体10的端盖部分14移动连杆26。
端盖部分14和毂盘80必须设计成承受扭转载荷、传动系统载荷、离合器活塞载荷以及特别是7800磅车辆的驻车掣爪载荷。传动装置壳体端盖部分14，如图3和4所示，设计用来容纳毂盘80、接合齿轮30、离合器壳体38和活塞式离合器组件82。如图1所示端盖部分14可连接到主壳体12。端盖部分14限定一个空腔84(如图3所示)，它大得足以容纳接合齿轮30，并且允许其自由旋转。端盖部分14包括一个孔86(如图1和4所示)，以允许输出轴22伸出端盖部分14。
离合器壳体38与接合齿轮30花键连接，离合器壳体还通过花键83可驱动地连接到传动装置的输出轴22(如图3和4所示)。离合器壳体38被容纳在端盖部分14中，并且相对于端盖部分14可以旋转。活塞式离合器组件82被容纳在离合器壳体38内。活塞式离合器组件82包括一个嵌套在离合器壳体38中的液力活塞88以及位于液力活塞88和带有保持环94的离合器片92之间的活塞回位弹簧90。由于活塞腔96中充满压力油，所以活塞88推动离合器片92接合，从而将主轴20地连接到传动装置的输出轴22。因此，在83处以花键连接到输出轴22的离合器壳体38会以两种方式影响输出轴22(i)通过在驻车掣爪44如图2所示与接合齿轮30(如上详细描述的)接合时，限制输出轴22旋转；或(ii)通过在离合器片92接合时通过花键85机械地连接到主轴20，如图4所示。在任一情况下，毂盘80传递和承受在传动装置壳体端盖部分14上所得到的径向载荷。
毂盘80在离合器壳体38和输出轴22之间轴套在输出轴22上，衬套98和100分别位于输出轴22和毂盘80之间以及毂盘80和离合器壳体38之间，以提供附加的径向支撑并控制端盖部分14中油的流动。密封环102还排齐毂盘80和离合器壳体38之间的连接。组件中还包括几个止推轴承104，以辅助承受轴向载荷。在毂盘80和端盖部分14之间还提供一个供给毂盘垫圈106，当油在端盖部分14中的公共孔与毂盘80之间运动时，其用来限制离合器供给部分107中的离合器供给油。
在该优选实施例中，毂盘80在81处压配到端盖部分14中。如图3所示，结构连接件108(即螺栓)仅用来提供端盖部分14和离合器供给套管110之间的密封连接，上述离合器供给套管用于使油在供给毂盘垫圈106中通过。另外，也可以利用螺栓专门连接毂盘80与端盖部分14以承受径向的驻车掣爪载荷需要特别尺寸的螺栓结构和/或在该连接处四倍地增加螺栓的数量。因此，该优选实施例减少了部件的数量并且通过将毂盘80压配合到端盖部分14简化了每个传动装置所需的制造步骤。这样，毂盘80设置在81处，这样来自驻车掣爪系统28的径向载荷从旋转的离合器壳体38经过衬套100被传送到传动装置端盖部分14。毂盘80具有一个可压配合的部分116，其还具有将离合器供应油提供到离合器活塞空腔96的功能。选择性地，毂盘80和端盖部分14可以作为一个整体结构共同地铸造，但是，这就需要它们各自具有相同的材料组成。在该优选实施例中，毂盘80由具有极好的支撑性(joumal properties)的灰铸铁组成，而端盖部分14由重量轻的压铸铝组成。
毂盘80还便于将油运送到离合器壳体38和活塞空腔96。毂盘80限定一个供给套管110，其将油从端盖部分14操作导向到离合器壳体38并且进入活塞空腔96。最好是，供给套管110钻制到毂盘80中。也可以铸到毂盘80中。为了使旋转的活塞88离心平衡，油通过输出轴22中的孔112到达活塞88的前侧。
虽然已经详细地描述了实施本发明的最佳方式，但是熟悉本发明所涉及的领域的人可以想到在所附权利要求的范围内实现本发明的各种变化的设计和实施例。
权利要求
1.一种具有驻车掣爪的电气变速传动装置，包括传动装置壳体，其具有一端盖部分；离合器壳体，其至少部分容纳在上述端盖部分中并且可以相对于该端盖部分旋转；接合齿轮，其可随着上述离合器壳体旋转，并且在与上述驻车掣爪接合时可以由上述离合器壳体径向加载；及毂盘，其容纳在上述端盖部分中并且构造成用来承受上述接合齿轮的径向载荷；并且上述毂盘相对于上述端盖部分压配合，以便足以承受由该接合齿轮与该驻车掣爪之间的接合而引起的作用在该毂盘和该端盖部分上的径向载荷。
2.如权利要求1所述的电气变速传动装置，其特征在于，上述毂盘限定一个供给套管，其在操作上将油导向到上述离合器壳体中；该离合器壳体限定一个活塞空腔，且上述供给套管将油导向到该活塞空腔。
3.如权利要求1所述的电气变速传动装置，其特征在于，上述毂盘借助多个在上述端盖部分和上述毂盘之间延伸的结构连接件从而被固定到上述传动装置壳体的该端盖部分。
4.如权利要求1所述的电气变速传动装置，其特征在于，上述毂盘和端盖部分共同地模铸以便形成一个整体结构。
5.一种包括传动装置壳体的机电式传动装置，其包括可操作的驻车掣爪系统；传动装置壳体的端盖部分；其中上述驻车掣爪系统至少部分地位于该传动装置壳体的该端盖部分中；接合齿轮，其可与上述驻车掣爪系统接合，并且容纳在上述传动装置壳体的该端盖部分中；及毂盘，其容纳在该传动装置壳体的该端盖部分中；其中上述毂盘构造成便于可压配合到上述传动装置壳体的该端盖部分，以便上述端盖部分与该毂盘共同承受接合由该齿轮与该驻车掣爪系统之间的接合而引起的径向载荷。
6.如权利要求5所述的机电式传动装置，其特征在于，还包括离合器壳体，其中上述毂盘限定一个供给套管，其在操作上将油导向到该离合器壳体中；其中该离合器壳体限定一个活塞空腔且上述供给套管将油导向到该活塞空腔。
7.一种将毂盘在结构上固定到机电式传动装置壳体的方法；其中该传动装置包括一个在后安装的驻车掣爪系统，该驻车掣爪系统至少部分容纳在传动装置壳体的端盖部分中，该方法包括提供掣爪接合齿轮，该掣爪接合齿轮可以与该驻车掣爪系统接合并且至少部分地容纳在该传动装置壳体的该端盖部分中；以及提供毂盘，其至少部分容纳在上述传动装置壳体的该端盖部分中；其中上述毂盘相对于上述端盖部分压配合，以便承受由该掣爪接合齿轮与该驻车掣爪之间的接合而引起的作用在该毂盘和该端盖部分上的载荷。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括在上述端盖部分和上述毂盘之间延伸结构连接件，以将该毂盘连接到该端盖部分。
全文摘要
本发明涉及承受带有驻车掣爪系统的电气变速传动装置的机械载荷，上述系统位于传动装置壳体的端盖部分中。该端盖部分用来覆盖上述驻车掣爪系统和接合齿轮。一个支撑毂盘可以与上述传动装置的端盖部分内配合并且完全固定到其上，以便承受驻车掣爪载荷。该毂盘还用来将油导向到活塞式离合器组件的空腔中。本发明还提供一种将毂盘固定到电气变速传动装置壳体上的方法。
文档编号B60T1/06GK1721741SQ20051007171
公开日2006年1月18日 申请日期2005年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者W·S·里德, J·A·拉什科夫斯基, J·E·莫瓦特 申请人:通用汽车公司