专利名称：用于变速器的坡道保持器组件的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种变速器，更具体地，涉及一种包括可操作以便防止车辆在坡道上回退的包括棘爪构件的坡道保持器组件的变速器。
背景技术：
本部分中的陈述只是提供与本公开相关的背景信息，并且可能构成或者可能不构成现有技术。自动变速器通常包括产生蠕动扭矩(ere印torque)的变矩器。自动变速器产生的蠕动扭矩通常足以在车辆在水平面或者稍微倾斜路面上怠速时防止车辆回退。然而，手动变速器和双离合器变速器(DCT)通常比自动变速器具有较小的蠕动扭矩。因此，这些变速器可以采用坡道保持器(hill holder)机制以努力防止车辆在斜坡上回退。在一种方法中，电子制动系统可以用作坡道保持器机制，然而，在车辆中实施电子制动系统耗费成本。 因此，期望实施坡道保持器机制的其他较少耗费的方法。与电子制动系统相比，一种较少耗费的方法是单向离合器(0WC)。然而，存在使得在一些情况下实施单向离合器不可行的若干问题。例如，如果可选择的单向离合器用于停车、坡道保持驱动(在坡道保持特征可用的情况下)、和倒档位置，则单向离合器中的自锁元件不允许变速器从坡道保持驱动切换到倒档位置。因此，在本领域存在对成本有效且可使用的坡道保持机制的需要。
发明内容
本发明提供一种在车辆的变速器中可操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，包括轴、齿轮、单向离合器和棘爪部件。轴在变速器壳体中能够旋转地支撑。齿轮与所述轴选择地连接以便共同旋转并且在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转。第一旋转方向代表变速器的前向齿轮比，而第二旋转方向代表变速器的反向齿轮比。单向离合器具有内环和外环。所述内环连接到所述齿轮，而所述外环具有带有多个接合齿的外表面。 所述单向离合器被配置为当所述齿轮在第一旋转方向旋转时允许所述内环相对于所述外环旋转，并且被配置为在所述齿轮在第二旋转方向旋转时防止所述内环相对于所述外环旋转。棘爪部件具有第一端和第二端，其中，所述第一端枢转地安装到变速器壳体。所述棘爪的第二端具有第一倾斜部分，其被配置为在外环在第二旋转方向上旋转时可释放地接合外环的多个接合齿中的至少一个，其中，在预定负载下所述第一倾斜部件保持与多个接合齿之一接合。所述棘爪包括第二倾斜部分，其被配置为在外环在第一方向旋转时从外环的多个接合齿释放。在本发明的一个实施例中，当从棘爪的第一侧测量时，所述第一倾斜部件成大约 12度的角度。在本发明的另一实施例中，当从棘爪的第二侧测量时，所述第二倾斜部件成大约 45度的角度。
在本发明的另一实施例中，第一角和第二角朝向所述棘爪的第二端的中心部分向内锥化。在本发明的另一实施例中，所述预定负载是当车辆处于坡道时由所述外环在所述棘爪上施加的负载。在本发明的另一实施例中，所述棘爪由停车棘爪机制来致动以与所述外环的多个接合齿选择地接合。在本发明的另一实施例中，所述单向离合器是具有位于所述内环和所述外环之间的多个楔块的楔块离合器类型组件。在本发明的一个实施例中，所述变速器是双离合器类型变速器。在本发明的一个实施例中，所述内环通过花键接合连接到所述第一齿轮。在本发明的一个实施例中，所述齿轮选择地连接到所述轴以实现第一齿轮比。一种在变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，包括轴、齿轮、离合器、针、偏置部件和同步器组件。轴在变速器壳体中可旋转地支撑。齿轮与所述轴选择地连接以便共同旋转。齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上可旋转，其中第一旋转方向代表变速器的前向齿轮比，而第二旋转方向代表变速器的反向齿轮比。离合器部件具有第一端面、第二端面和盘。所述盘耦接到齿轮，并且具有带有多个接合齿的外表面。针部件具有第一端和第二端，其中，所述第一端耦接到变速器壳体。所述针的第二端在接合位置与所述离合器的外表面的多个接合齿之一固定地接合，并且在脱离位置与相应的多个接合齿之一脱离。偏置部件与离合器的第一端面接触。同步器组件包括同步器拨叉和应用环， 其中，应用环通过同步器拨叉轴向地移动。应用环与离合器的第二端面接触。应用环在前向齿轮比被选择时在第一方向朝向所述针来驱动以将离合器轴向地移动到接合位置。当选择反向齿轮比时，所述偏置部件在远离所述针的第二方向在离合器上施加偏置力以将离合器轴向移动到脱离位置。在本发明的一个实施例中，所述针包括成形为在所述盘在第二方向上旋转时与所述盘的齿固定地接合的外轮廓。在本发明的另一实施例中，所述针的外轮廓是大体圆锥形。在本发明的另一实施例中，所述盘的齿包括与所述针的外轮廓大体对应的接合表在本发明的一个实施例中，应用指接纳轴环，并且其中，所述轴环连接到致动部件。在本发明的另一实施例中，所述多个接合齿具有锯齿轮廓。在本发明的另一实施例中，所述变速器是双离合器类型变速器。在本发明的一个实施例中，所述盘通过花键接合耦接到第一齿轮。在本发明的另一实施例中，所述针通过轴承耦接到变速器壳体。根据在此提供的描述，其他应用领域将是明显的。应该理解，本描述和特定示例仅是为了说明目的，而不是意在限制本公开的范围。本发明还提供如下方案
1.一种在车辆的变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包
括在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；
与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；
具有内环和外环的单向离合器，其中，所述内环连接到所述齿轮，并且所述外环具有带有多个接合齿的外表面，并且其中，所述单向离合器被配置为当所述齿轮在所述第一旋转方向旋转时允许所述内环相对于所述外环旋转，并且被配置为在所述齿轮在所述第二旋转方向旋转时防止所述内环相对于所述外环旋转；以及
具有第一端和第二端的棘爪部件，其中，所述第一端枢转地安装到所述变速器壳体，并且其中，所述棘爪的所述第二端具有第一倾斜部分，其被配置为在所述外环在所述第二旋转方向上旋转时与所述外环的所述多个接合齿中的至少一个可释放地接合，其中，在预定负载下所述第一倾斜部件保持与所述多个接合齿之一接合，并且
其中，所述棘爪包括第二倾斜部分，其被配置为在所述外环在所述第一方向旋转时从所述外环的所述多个接合齿释放。2.如方案1所述的变速器，其特征在于，在从所述棘爪的第一侧测量时，所述第一倾斜部件成大约12度的角度。3.如方案1所述的变速器，其特征在于，在从所述棘爪的第二侧测量时，所述第二倾斜部件成大约45度的角度。4.如方案1所述的变速器，其特征在于，第一角和第二角朝向所述棘爪的所述第二端的中心部分向内锥化。5.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述预定负载是当所述车辆处于坡道时由所述外环在所述棘爪上施加的负载。6.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述棘爪由停车棘爪机制来致动以选择地接合所述外环的所述多个接合齿。7.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述单向离合器是具有位于所述内环和所述外环之间的多个楔块的楔块离合器类型组件。8.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述变速器是双离合器类型变速器。9.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述内环通过花键接合连接到所述第一齿轮。10.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述齿轮选择性地连接到所述轴以实现第一齿轮比。11. 一种在变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包括
在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；
与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；
具有第一端面、第二端面和盘的离合器部件，其中，所述盘耦接到所述齿轮，并且具有带有多个接合齿的外表面；具有第一端和第二端的针部件，其中，所述第一端耦接到所述变速器壳体，并且其中， 所述针的所述第二端在接合位置与所述离合器的所述外表面的所述多个接合齿之一固定地接合，并且在脱离位置与所述多个接合齿中的相应一个脱离； 与所述离合器的所述第一端面接触的偏置部件；以及
包括同步器拨叉和应用环的同步器组件，其中，所述应用环通过所述同步器拨叉轴向移动，并且其中所述应用环与所述离合器的所述第二端面接触，并且
其中，当选择所述前向齿轮比时，所述应用环在第一方向朝向所述针被致动，以将所述离合器轴向地移动到所述接合位置，并且当选择所述反向齿轮比时，所述偏置部件在远离所述针的第二方向在所述离合器上施加偏置力以将所述离合器轴向地移动到所述脱离位置。12.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述针包括外表面，其成形为在所述盘在所述第二方向上旋转时与所述盘的齿固定地接合。13.如方案12所述的变速器，其特征在于，所述针的外轮廓是大体圆锥形。14.如方案13所述的变速器，其特征在于，所述盘的所述齿包括与所述针的所述外轮廓大体对应的接合表面。15.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述同步拨叉接纳轴环，并且其中，所述轴环连接到所述驱动部件。16.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述多个接合齿具有锯齿轮廓。17.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述变速器是双离合器类型变速器。18.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述盘通过花键接合耦接到所述第一齿轮。19.如方案11所述的变速器，其特征在于，所述针通过轴承耦接到所述变速器壳体。20. 一种在变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包括
在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；
与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；
具有内环和外环的单向离合器，其中，所述内环连接到所述齿轮，并且所述外环具有带有多个接合齿的外表面，并且其中，单向离合器被配置为当所述齿轮在所述第一旋转方向旋转时允许所述内环相对于所述外环旋转，并且被配置为在所述齿轮在第二旋转方向旋转时防止所述内环相对于所述外环旋转；
具有第一端和第二端的棘爪部件，其中，所述第一端枢转地安装到所述变速器壳体，并且其中，所述棘爪的所述第二端具有第一倾斜部分，其成大约12度角度并且被配置为在所述外环在所述第二旋转方向上旋转时与所述外环的所述多个接合齿中的至少一个可释放地接合，其中，在预定负载下所述第一倾斜部件保持与所述多个接合齿之一接合，并且其中所述预定负载是当车辆处于坡道时在所述外环上施加的负载；以及
停车棘爪机构，其致动所述棘爪使得所述棘爪与所述外环的所述多个接合齿选择地接合，并且
其中，所述棘爪包括第二倾斜部分，其成大约45度角度并且被配置为在所述外环在所述第一旋转方向上旋转时从所述外环的所述多个接合齿释放。
在此描述的附图仅是为了说明目的，而不是意在以任何方式限制本公开的范围。图1是采用坡道保持器组件的多速双离合器变速器的示例性示意图示；
图2A是图1所示的包括单向离合器和坡道保持棘爪的坡道保持器组件的截面图； 图2B是图2A所示的单向离合器的放大图； 图2C是图2A所示的坡道保持棘爪的放大图3A是采用坡道保持器组件的替代实施例的多速双离合器变速器的示例性示意图
示；
图3B是处于第一脱离位置的坡道保持器组件的替代实施例的侧视图； 图3C是处于第二接合位置的图3A所示的坡道保持器组件的侧视图； 图3D是图3A所示的包括坡道保持针的坡道保持器组件的截面图；以及图3E是图3C所示的坡道保持针的放大图。
具体实施例方式下面的详细描述仅是示例性的，且不意在限制本公开、应用和使用。参照图1，通过标号10指示车辆(未示出)中采用的示例性多速变速器10的示意性图示。变速器10包括输入轴或部件12和输出轴或部件14。在所示的实施例中，输入轴12是发动机(未示出)的输出轴，输出轴14连续连接到最终驱动单元18。变速器10具有副轴齿轮布置，其具有第一互连部件22、作为与第一互连部件22同心的套筒的第二互连部件对、第一副轴沈和第二副轴28。副轴沈和28都与互连轴22，24间隔开且与互连轴22，M平行，并且可旋转地支撑在变速器壳体(未示出)中。双离合器30连接在输入轴12与第一互连轴22和第二互连轴M之间。双离合器30包括与输入轴12连接以共同旋转的离合器壳体32，以及第一离合器元件或毂34和第二离合器元件或毂36，在第一离合器元件或毂34和第二离合器元件或毂36上安装有摩擦片35，其相互作用以形成摩擦离合器。离合器元件34与第一互连轴22 连接以便共同旋转，离合器元件36与第二互连轴M连接以便共同旋转。应明白，尽管图1 示出变速器10为双离合器类型变速器，但是也可以使用其他类型的变速器，诸如手动变速器。副轴齿轮布置还包括用于产生多个前向齿轮比的齿轮组1，2，3，4和5以及用于产生反向齿轮比的齿轮组R。变速器10还包括多个选择地可接合的同步器40，42，44， 46，48和50。在所示的实施例中，变速器10以至少五个前向比以及一个反向扭矩比传递扭矩，然而，应该理解，也可以在变速器10中采用更少或更多的齿轮组。通过离合器元件34 和36之一与同步器40，42，44，46，48和50中的一个或多个接合获得前向齿轮比和反向齿轮比中的每一个。在图1所示的实施例中，采用齿轮组1以建立第一前向齿轮比。齿轮组1包括共面的相互啮合齿轮52和M，其中，齿轮52选择地连接于第一副轴沈以便共同旋转，而齿轮M连接于第一互连轴22以便共同旋转。采用齿轮组2以建立第二前向比，并且齿轮组 2包括共面的相互啮合齿轮56和58，其中，齿轮56选择地连接于第一副轴沈以便共同旋转，而齿轮58连接于第二互连轴M以便共同旋转。齿轮组2还包括传动齿轮部分60。采用齿轮组3以建立第三前向比，并且齿轮组3包括共面的相互啮合齿轮62和64，其中，齿轮62选择地连接于第二副轴观以便共同旋转，而齿轮64连接于第一互连轴22以便共同旋转。采用齿轮组4以建立第四前向比，并且齿轮组4包括共面的相互啮合齿轮66和68， 其中，齿轮66选择地连接于第一副轴沈以便共同旋转，而齿轮68连接于第二互连轴M以便共同旋转。采用齿轮组5以建立第五前向比，并且齿轮组5包括共面的相互啮合齿轮64 和70，其中，齿轮70选择地连接于第一副轴沈以便共同旋转，齿轮64连接于第一互连轴22 以便共同旋转。采用齿轮72以建立反向齿轮比，其中，齿轮72选择地连接到第二副轴观。采用齿轮74作为停车齿轮，其与第二副轴观连接。停车棘爪部件76与齿轮74接合，以在变速器10的停车功能被选择时基本防止副轴观的旋转。特别地，当变速器10处于停车位置时，停车棘爪76与齿轮74接合，从而基本防止第二副轴观的旋转。位于第二副轴观上的副轴传动齿轮80与位于输出轴14上的输出传动齿轮82啮合，以防止输出轴 14的旋转。为了建立反向齿轮比，离合器元件36与同步器42接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件36从输入轴12将扭矩传递通过离合器壳体32并且到第二互连轴24。扭矩从第二互连轴M传递通过齿轮58到达齿轮56。传动齿轮部分60与反向齿轮比的齿轮 72啮合。在接合同步器42时，扭矩从齿轮72传递到第二副轴观。第二副轴观将扭矩传递到副轴传动齿轮80。副轴传动齿轮80将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82 将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。为了建立第一齿轮比，离合器元件34与同步器44接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件34从输入轴12传递扭矩，通过离合器壳体32，并且到达第一互连轴22。 从第一互连轴22传递扭矩，通过齿轮54，到达齿轮52。当接合同步器44时，从齿轮52向第一副轴专递扭矩。第一副轴沈将扭矩传递到副轴传动齿轮84。副轴传动齿轮84将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。为了建立第二齿轮比，离合器元件36与同步器50接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件36从输入轴12传递扭矩，通过离合器壳体32，并且到达第二互连轴24。 从第二互连轴M传递扭矩，通过齿轮58，到达齿轮56。当接合同步器50时，从齿轮60向第一副轴专递扭矩。第一副轴沈将扭矩传递到副轴传动齿轮84。副轴传动齿轮84将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。为了建立第三齿轮比，离合器元件34与同步器40接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件34从输入轴12传递扭矩，通过离合器壳体32，并且到达第一互连轴22。 从第一互连轴22传递扭矩，通过齿轮64，到达齿轮62。当接合同步器40时，从齿轮62向第二副轴观传递扭矩。第二副轴观将扭矩传递到副轴传动齿轮80。副轴传动齿轮80将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。
为了建立第四齿轮比，离合器元件36与同步器48接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件36从输入轴12传递扭矩，通过离合器壳体32，并且到达第二互连轴24。 从第二互连轴M传递扭矩，通过齿轮68，到达齿轮66。当接合同步器48时，从齿轮66向第一副轴专递扭矩。第一副轴沈将扭矩传递到副轴传动齿轮84。副轴传动齿轮84将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。为了建立第五齿轮比，离合器元件34与同步器46接合。通过这种接合，双离合器 30的离合器元件34从输入轴12传递扭矩，通过离合器壳体32，并且到达第一互连轴22。 从第一互连轴22传递扭矩，通过齿轮64，到达齿轮70。当接合同步器46时，从齿轮70向第一副轴专递扭矩。第一副轴沈将扭矩传递到副轴传动齿轮84。副轴传动齿轮84将扭矩传递到输出传动齿轮82，输出传动齿轮82将扭矩传递到输出轴14。输出轴14将扭矩传递到最终驱动单元18。坡道保持组件90连接到齿轮52，并且可操作以在变速器10以第一齿轮比操作时基本防止车辆在坡道上回退。坡道保持器组件90包括单向离合器92和与单向离合器92 可释放地接合的坡道保持棘爪94。图2A是包括单向离合器92和坡道保持棘爪94的坡道保持器组件90的示图。坡道保持棘爪94具有第一端95和第二端97，其中，第一端95枢转地安装到变速器壁96。单向离合器92具有外环100、内环102和多个楔块104。在图2A 所示的实施例中，单向离合器92是楔块离合器类型组件，然而，应理解，也可以使用其他类型的单向离合器。例如，在替代实施例中，单向离合器可以是摇臂式离合器。在所示的实施例中，通过花键连接将内环102连接到齿轮52 (图1)，然而，应理解，也可以使用其他方法将内环102连接到齿轮52。内环102通过齿轮52 (图1)关于轴线A-A可旋转，并且在第一旋转方向F和第二旋转方向R可旋转。第一旋转方向F表示变速器10的前向齿轮比，旋转方向R表示反向齿轮比。采用单向离合器92以选择地允许内环102向外环100传递扭矩。当齿轮52和内环 100在第一旋转方向F旋转时，每个楔块104定位成允许内环102与外环100之间的相对旋转，并且内环102不将扭矩通过多个楔块104传递到外环100。当齿轮52和内环102在第二旋转方向R旋转时，内环102和外环100固定以便共同旋转，并且内环102将扭矩通过多个楔块104传递到外环100。继续参照图2A，每个楔块104尺寸设计成使得当内环102在第一旋转方向F旋转时，楔块104从环解脱以允许内环100和外环102之间的相对旋转。当内环102在第二旋转方向R旋转时，楔块104紧紧楔入在内环102和外环100之间以限制内环100和外环 102之间的相对旋转。特别地，转到图2B，测量外环100的最内表面112与内环102的最外表面114之间的第一距离A。楔块104包括两个不同的对角间距尺度，距离B和距离C。距离B大于距离A，并且距离C小于距离A。因此，当内环102在第一旋转方向F旋转时，楔块 104中每个枢转使得距离C楔入在环100和102之间，从而允许自由旋转。当内环102在第二旋转方向R旋转时，楔块104中每个枢转使得距离B楔入在环100和102之间，这使楔块 104楔入到环100和102之间并且停止相对旋转。返回图2A，外环100具有外表面122，其包括多个外齿124。外环100的外齿124 被配置为与坡道保持棘爪94选择地接合。特别地，坡道保持棘爪94的第二端97包括第一倾斜部分130和第二倾斜部分132。第一倾斜部分130和第二倾斜部分132每个沿坡道保持棘爪94的接合表面定位，并且被配置为根据外环100的旋转方向选择地接合外环100的外齿124。当内环102在第一旋转方向F旋转时，由于第二倾斜部分132上的陡峭角度，外齿IM在第一旋转方向F中的运动使外齿IM从坡道保持棘爪94释放。当内环102在第二旋转方向R旋转时，外环100在第二旋转方向R中的运动使外齿1 接合坡道保持棘爪 94的第一倾斜部分130。坡道保持棘爪94的第一倾斜部分130可释放地接合外齿124，使得当预定负载通过外环100施加在坡道保持棘爪94上时，坡道保持棘爪94和外环100处于彼此接合。图2C是与外环100的外齿IM接合的坡道保持棘爪94的第二端97的放大图。在所示的实施例中，坡道保持棘爪94的第一倾斜部分130具有第一接合表面133，其选择地接合外环100的外齿124的外表面122。在所示的实施例中，当从坡道保持棘爪94的第一侧面134测量时，第一接合表面133以大约12度的第一角度Al定位。坡道保持棘爪94的第二倾斜部分132具有第二接合表面135，其也选择地接合外环100的外齿124的外表面 122。在所示的实施例中，当从坡道保持棘爪94的第二侧面136测量时，第二接合表面135 以大约45度的第二角度A2定位。第一角度Al和第二角度A2两者朝坡道保持棘爪94的中心部分C-C向内锥化。尽管图2C示出第一角度Al具有大约12度的尺寸和第二角度A2 具有大约45度的尺寸，但是本领域的技术人员将理解也可以使用其他尺寸来操作坡道保持棘爪94。参照图2A，应该注意到，坡道保持棘爪94与外齿IM处于选择地接合，并且通过标准的停车棘爪机构来致动，诸如，通过复位弹簧142和由驱动器(未示出)驱动的杆140来致动。杆140取决于变速器10的档位位置选择地致动坡道保持棘爪94。杆140是常规的拉长停车杆，其具有第一直径Dl和第二直径D2，其中，第二直径D2大于第一直径Dl。杆140 可在与内环102的轴线A-A大体平行的方向上被驱动从而使坡道保持棘爪94选择地接合外环100的外齿124。特别地，如果第一直径Dl接触坡道保持棘爪94，则坡道保持棘爪94 将与外齿IM脱离。如果第二直径D2接触坡道保持棘爪94，则坡道保持棘爪94将与外环 100的外齿124接合。参照图1、图2A和图2C，当变速器10 (图1)处于第一齿轮比时，齿轮52在第一旋转方向F旋转单向离合器92的内环102。内环102相对于外环100在第一旋转方向F旋转，从而内环102不向外环100传递扭矩。外环100可以在第一旋转方向F自由地旋转，因为第二角度A2尺寸设计成使得坡道保持棘爪94的第二接合表面135将从外环100的外齿 IM释放。特别地，在单向离合器92旋转时产生的扭矩将使坡道保持棘爪94与外环100脱离，因为与第一角度Al的尺度相比第二角度A2相对陡。如果车辆以第一齿轮比处于坡道上，则采用坡道保持器组件90，以基本防止车辆在坡道上回退。特别地，重力可使车辆的车轮(未示出)在坡道上回退，从而使输出轴14 (图 1)也在向后旋转方向旋转。输出轴14的传动齿轮82与第一副轴沈的传动齿轮84啮合， 使第一副轴26在第二旋转方向R旋转。因为齿轮52通过同步器44与第一副轴沈接合， 所以内环102也在第二旋转方向R旋转。然而，内环102在方向R上的移动通过坡道保持器组件90抑制。特别地，内环102与外环100固定以便在第二旋转方向R共同旋转。外环 100的外齿IM与坡道保持棘爪94的第一倾斜部分130可释放地接合，从而基本防止内环102和外环100在第二旋转方向R上的旋转。因为内环102花键连接到齿轮52，并且齿轮 52以第一齿轮比通过同步器44连接到第一副轴沈，所以还基本防止了第一副轴沈在第二旋转方向R上的旋转。第一副轴26的传动齿轮84与输出轴14的传动齿轮82啮合，从而基本防止输出轴14的向后旋转。现参照图2A，当车辆处于坡道时，坡道保持棘爪94的第一倾斜部分130与外环 100的外齿1 保持接合。也就是说，当从坡道保持棘爪94的第一侧面134测量时，坡道保持棘爪94的第一接合表面133的尺度为大约12度。然而，应理解，也可以使用其他尺度。 第一接合表面133倾斜使得在预定负载通过外环100施加在坡道保持棘爪94上时坡道保持棘爪94与外环100的外齿IM接合。所述预定负载是当车辆处于坡道时由外环100施加在坡道保持棘爪94上的负载，其中，车辆可以负担车辆总重量(GVW)。当车辆处于坡道时，坡道保持棘爪94的第一接合表面133与外齿1 保持接合。然而，如果相应地致动杆 140，则坡道保持棘爪94的第一接合表面133可以与外环100的外齿IM脱离。例如，当变速器10切换到反向齿轮比以使坡道保持棘爪94与外环100脱离时，可以致动杆140。图3A是在变速器110置于第一齿轮比时所激活的坡道保持器组件190的替代实施例的示意性图示。在图3A所示的实施例中，变速器110包括与图1所示的变速器10类似的齿轮布置，并且包括输入轴112、输出轴114、第一互连部件122、第二互连部件IM和副轴 1 和128。变速器110还包括用于产生多个前进档的齿轮组1，2，3，4和5以及用于产生倒档的齿轮组R。变速器110还包括多个同步器140，142，144，146，148和150。参照图3A-图3C，当同步器144与沿第一副轴1 放置的齿轮152接合时，激活坡道保持器组件 190。现参照图:3B-图3C，同步器144包括同步器拨叉300、轴环302、应用环(apply ring) 304和偏置部件或弹簧306。坡道保持器组件190包括坡道保持针194，其通过衬套或轴承195附接到变速器壁196的一部分；以及离合器部件192。在所示的实施例中，坡道保持针194为大体(圆)柱形，且关于轴线A’ -A'可旋转，然而，应理解，坡道保持针194也可以具有不同的几何构造。坡道保持针194也可以在方向A’和B’中移动，以选择性地滑入和滑出轴承195。离合器部件192包括盘200。离合器部件可滑动地位于齿轮152内，其中， 离合器部件192的盘200花键连接到齿轮152的外表面310。离合器部件192具有第一端面320和第二端面322，其中，弹簧306接触第一端面320而应用环304接触第二端面322。 第一端面320具有倒角边缘202，其用于利于盘200与坡道保持针194之间的接合。当同步器144接合时，应用环304使离合器部件192在第一方向A上轴向移动并且移动到接合位置。当同步器144脱离时，偏置部件306使离合器部件192在第一方向B上轴向移动并且移动到脱离位置。现参照图3B，离合器部件192的盘200在脱离位置不与坡道保持针194接合。变速器110不以第一齿轮比操作，并且同步器144不与齿轮152接合。弹簧306相对离合器部件192的第一端面320在第二方向B施加偏置力F，以保持离合器部件192处于脱离位置。当变速器110切换到第一齿轮比时，同步器拨叉300在第一方向A朝向坡道保持针194 移动。同步器拨叉300连接到轴环302。特别地，同步器拨叉300接纳收轴环302的一部分 330，并且应用环304连接到轴环302。因此，同步器拨叉300在第一方向A的移动使应用环 304也在第一方向A上移动。因为应用环304接触离合器部件192的第二端面322，所以离合器192也在第一方向A上轴向移动。通过同步器拨叉300的移动所施加的力足以克服由弹簧306施加的偏置力F，并且因此离合器部件192轴向移动到图3C所示的第二接合位置。 在盘200在第一方向A向坡道保持针194移动时，盘200的倒角边缘202利于盘200与坡道保持针194之间的接合。特别地，坡道保持针194抓住并且随后接合盘200的多个外齿 344中的一个(如图3D所示)。尽管图3A-图;3B示出同步器144致动离合器部件192来回在接合位置和脱离位置之间，但是应理解，也可以通过另一单独的同步器致动离合器部件192。例如，在另一实施例中，可以沿副轴126添加额外的同步器，其中，该额外的同步器的接合将在第一方向A和第二方向B驱动离合器部件192来回在接合位置和脱离位置之间。因此，在该替代实施例中，离合器部件192与坡道保持针194的接合不必依赖于变速器110接合进第一齿轮比。而是，当变速器110处于第一齿轮比或处于空档比时，离合器部件192可以与坡道保持针194 接合。此外，当变速器110还处于第一齿轮比时，离合器部件192还可以与坡道保持针194 脱离。图3C示出处于第二接合位置的离合器部件192，其中，盘200与坡道保持针194接合。当变速器110接合在第一齿轮比并且同步器144被接合时，盘200与坡道保持针194接合。在盘200的倒角边缘202接触并接合坡道保持针194时，坡道保持针194还在方向B’ 被推进并且进入轴承195。在所示的实施例中，当变速器110切换出第一齿轮比时，同步器 144脱离，并且由弹簧306施加的偏置力F (图;3B所示)将使离合器部件192轴向移动回进入图3A所示的脱离位置。当同步器144脱离时，盘200不再接合坡道保持针194，并且坡道保持针194可在方向A’移出轴承195。图3D是由位于变速器壁196的一部分上的轴承195所支撑的坡道保持针194和离合器部件192的截面图。图3D示出处于图3C所示的接合位置的离合器部件192。在所示的实施例中，齿轮152通过花键连接由盘200接纳，然而应理解也可以使用其他方法。盘 200在第一旋转方向F和第二旋转方向R可旋转。盘200具有包括多个外齿344的外表面 342。盘200的外齿344具有被配置为与坡道保持针194固定地接合的锯齿轮廓。特别地， 坡道保持针194包括与盘200的外齿344固定地接合的外表面346。特别地，如图3E所示， 坡道保持针194的(圆)柱外表面346具有相对于坡道保持针194的侧表面350测量的针角 A3。外齿344也包括接合表面352，其被配置为与坡道保持针194的侧表面350接合。在所示的实施例中，外齿；344的接合表面352还包括接合角A4，其中，针角A3和接合角A4大体彼此相应。在图3D-图3E所示的实施例中，针角A3和接合角A4两者具有为大约90度的尺度。然而，应理解，也可以使用其他尺度。应该注意到，坡道保持针194关于轴线A’-A’ 的旋转不影响盘200的移动。当变速器110接合在第一齿轮比时，同步器144将离合器部件192与坡道保持针194接合，从而盘200仅能够在第一旋转方向F旋转。当车辆(未示出) 处于坡道时，坡道保持针194与盘200的接合基本防止了齿轮152和第一副轴沈在反向方向R旋转。当变速器110从第一齿轮比移出并且移入另一齿轮比诸如反向齿轮比时，同步器144脱离，并且偏置部件306将离合器部件192轴向移动到脱离位置。在此脱离位置，坡道保持针194不与盘200接合，并且第一副轴1 能够在第二旋转方向R旋转。当车辆处于坡道位置时，坡道保持器组件90和190的每一个基本防止输出轴14 在反向方向的旋转。当与可以用作坡道保持器组件的一些其他类型机构相比时，坡道保持器组件90和190的每一个提供了更加成本有效的方法。例如，坡道保持器组件90和190比电子制动系统通常更便宜且更不复杂。 本发明的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本发明的宗旨的变型意在落入本发明的范围内。这些变型将不被认为脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种在车辆的变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包括在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；具有内环和外环的单向离合器，其中，所述内环连接到所述齿轮，并且所述外环具有带有多个接合齿的外表面，并且其中，所述单向离合器被配置为当所述齿轮在所述第一旋转方向旋转时允许所述内环相对于所述外环旋转，并且被配置为在所述齿轮在所述第二旋转方向旋转时防止所述内环相对于所述外环旋转；以及具有第一端和第二端的棘爪部件，其中，所述第一端枢转地安装到所述变速器壳体，并且其中，所述棘爪的所述第二端具有第一倾斜部分，其被配置为在所述外环在所述第二旋转方向上旋转时与所述外环的所述多个接合齿中的至少一个可释放地接合，其中，在预定负载下所述第一倾斜部件保持与所述多个接合齿之一接合，并且其中，所述棘爪包括第二倾斜部分，其被配置为在所述外环在所述第一方向旋转时从所述外环的所述多个接合齿释放。
2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，在从所述棘爪的第一侧测量时，所述第一倾斜部件成大约12度的角度。
3.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，在从所述棘爪的第二侧测量时，所述第二倾斜部件成大约45度的角度。
4.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，第一角和第二角朝向所述棘爪的所述第二端的中心部分向内锥化。
5.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述预定负载是当所述车辆处于坡道时由所述外环在所述棘爪上施加的负载。
6.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述棘爪由停车棘爪机制来致动以选择地接合所述外环的所述多个接合齿。
7.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述单向离合器是具有位于所述内环和所述外环之间的多个楔块的楔块离合器类型组件。
8.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器是双离合器类型变速器。
9.一种在变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包括在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；具有第一端面、第二端面和盘的离合器部件，其中，所述盘耦接到所述齿轮，并且具有带有多个接合齿的外表面；具有第一端和第二端的针部件，其中，所述第一端耦接到所述变速器壳体，并且其中， 所述针的所述第二端在接合位置与所述离合器的所述外表面的所述多个接合齿之一固定地接合，并且在脱离位置与所述多个接合齿中的相应一个脱离；与所述离合器的所述第一端面接触的偏置部件；以及包括同步器拨叉和应用环的同步器组件，其中，所述应用环通过所述同步器拨叉轴向移动，并且其中所述应用环与所述离合器的所述第二端面接触，并且其中，当选择所述前向齿轮比时，所述应用环在第一方向朝向所述针被致动，以将所述离合器轴向地移动到所述接合位置，并且当选择所述反向齿轮比时，所述偏置部件在远离所述针的第二方向在所述离合器上施加偏置力以将所述离合器轴向地移动到所述脱离位置。
10. 一种在变速器中能够操作以便实质上防止在坡道上车辆回退的设备，其包括 在变速器壳体中能够旋转地支撑的轴；与所述轴选择地连接以便共同旋转的齿轮，其中，所述齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上能够旋转，其中，所述第一旋转方向代表所述变速器的前向齿轮比，并且所述第二旋转方向代表所述变速器的反向齿轮比；具有内环和外环的单向离合器，其中，所述内环连接到所述齿轮，并且所述外环具有带有多个接合齿的外表面，并且其中，单向离合器被配置为当所述齿轮在所述第一旋转方向旋转时允许所述内环相对于所述外环旋转，并且被配置为在所述齿轮在第二旋转方向旋转时防止所述内环相对于所述外环旋转；具有第一端和第二端的棘爪部件，其中，所述第一端枢转地安装到所述变速器壳体，并且其中，所述棘爪的所述第二端具有第一倾斜部分，其成大约12度角度并且被配置为在所述外环在所述第二旋转方向上旋转时与所述外环的所述多个接合齿中的至少一个可释放地接合，其中，在预定负载下所述第一倾斜部件保持与所述多个接合齿之一接合，并且其中所述预定负载是当车辆处于坡道时在所述外环上施加的负载；以及停车棘爪机构，其致动所述棘爪使得所述棘爪与所述外环的所述多个接合齿选择地接合，并且其中，所述棘爪包括第二倾斜部分，其成大约45度角度并且被配置为在所述外环在所述第一旋转方向上旋转时从所述外环的所述多个接合齿释放。
全文摘要
本发明涉及用于变速器的坡道保持器组件，具体地，一种在变速器中能够操作以便实质上防止车辆在坡道上回退的设备包括轴、齿轮、单向离合器和棘爪部件。齿轮与所述轴选择地连接以便共同旋转。齿轮在第一旋转方向和第二旋转方向上可旋转。单向离合器具有内环和外环，其中，内环连接到齿轮，外环具有带有多个接合齿的外表面。棘爪部件具有第一端和第二端，其中，第一端枢转地安装到变速器壳体。棘爪的第二端具有第一倾斜部分，其被配置为在外环在第二旋转方向上旋转时与外环的多个接合齿中的至少一个可释放地接合。
文档编号F16H63/34GK102313008SQ20111018091
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年7月2日
发明者M. 奥尔森 B., 瓦哈布扎德 H., B. 博尔格森 J., M. 哈特 J., H. 维特科普 S. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司