用于前进档/倒档行星齿轮组的多模式离合器行星齿轮组的制作方法
【专利摘要】一种前进档/倒档行星齿轮组(412)可以被适配成使用多模式离合器模块(426，430)代替仅仅使用传统摩擦式离合器(326，330)。此类安排可以减小寄生阻力以及实现在该齿轮组壳体(408)的物理尺寸方面的减小。多模式离合器模块(426，430)的使用可以提供该行星齿轮组(412)的前进档和倒档控制之一或二者。因此，在至少一个安排中一个多模式离合器(426)可以提供前进档离合器控制而一个摩擦式离合器(330)提供倒档离合器控制。在另一个安排中，该摩擦式离合器(326)可以提供前进档离合器控制，而该多模式离合器(430)提供该齿轮组(412)的倒档离合器控制。最后，该齿轮组(412)的前进档和倒档控制两者可以通过多个多模式离合器(426，430)来提供，因此完全避免使用任何摩擦式离合器(326，330)用于该行星齿轮组(412)的前进档或倒档控制功能。
【专利说明】用于前进档/倒档行星齿轮组的多模式离合器行星齿轮组
相关串请的交叉援引
[0001]本非临时申请是基于并且在此要求于2013年3月5日提交的美国临时申请61/772,836以及于2013年3月16日提交的美国临时申请61/823，998的优先权。
披露领域
[0002]本披露总体上涉及行星齿轮组系统，该行星齿轮组系统被适配用于在车辆以及工业应用中提供前进档和倒档控制，并且更具体而言涉及包括一个或多个被适配成利于辅助此类控制的多模式离合器的齿轮组系统。
披露背景
[0003]尽管本披露的前进档/倒档行星齿轮组系统广泛的应用于各种使用领域，将仅仅通过举例的方式使用汽车方面的参考点以提供引进所披露的齿轮组系统的最初背景。
[0004]机动车辆通常包括含有旋转曲轴的内燃发动机，该旋转曲轴被配置成使得来自发动机的动力通过驱动轴传输到车轮。变速器插在发动机与驱动轴部件之间以便选择性地控制曲轴与驱动轴之间的转矩和速度比。在手动操作的变速器中，可以在发动机与变速器之间安插相应手动操作的离合器来选择性地使曲轴与驱动轴接合和解除接合以便帮助在可供使用的变速传动比之间进行手动换挡。
[0005]另一方面，如果变速器是自动的，则变速器将正常地包括多个内部自动致动离合器，这些离合器被适配成动态地在多个不同可供使用的传动比之间换挡而不需要驾驶员的干预。还被称为离合器模块的多个离合器被结合在这种变速器内以便帮助自动的传动比改变。最后，还可以在发动机与变速器系统之间插入一个扭矩转换器，如本领域的技术人员理解的。
[0006]在汽车的自动变速器中，多个前进挡传动比通常是选择性地可获得的，还有至少一个倒档齿轮。在自动变速器中的不同齿轮典型地由行星齿轮组组成，包括由支架支撑的太阳轮和行星小齿轮，都相对彼此可移动，还在所谓的环齿轮中并且相对其可移动。特定的变速器离合器典型地与变速器内的这些可选择的齿轮的特定设定是相关联的，以有助于这些所期望的传动比变化。
[0007]为了适应多个传动比，通常结合至少两个摩擦式离合器来使用这些行星齿轮组以实现直接控制。一个此类摩擦式离合器被适配成处理前进档传动比，而第二个被适配成处理倒档传动比。
[0008]这些摩擦式离合器典型地是液压操纵的盘式离合器，其中一组交错摩擦盘和分离板分别被花键连接到轮毂和鼓部件上。该离合器通过一个致动活塞接合并且脱离接合，如本领域的技术人员理解的。这种类型的离合器的常见问题是其产生寄生阻力的倾向，尤其当这些摩擦盘和分离板无法完全脱离接合时。另一个问题涉及它们的大体积，特别是因为它们的相关联的活塞和弹簧可能需要包装和尺寸方面的特殊考量。
披露概述
[0009]根据本披露的一个方面，自动变速器结合有一个行星齿轮组并且包括至少一个多模式离合器模块。
[0010]根据本披露的另一方面，一个多模式离合器模块当被用来替代上述的前进档/倒档摩擦式离合器之一时有效地减少了寄生阻力和/或旋转损失，并且有效地减少了变速器外壳体的整体包装包套或尺寸，特别是其轴向尺寸。
[0011]根据本披露的又另一方面，双模式离合器控制行星齿轮组的相应的前进档和倒档旋转，该行星齿轮组系统包括一个摩擦式离合器以加强自动变速器内的这些模块的换挡功會K。
[0012]根据本披露的又另一个方面，该前进档多模式离合器模块被径向地嵌套在该倒档多模式离合器模块中以减少该自动变速器的壳体的轴向长度。
[0013]根据本披露的又另一个方面，前进档模式和倒档模式都作为牙嵌式离合器工作的，该牙嵌式离合器被适配成以双模式运行，各自提供在第一模式下的行驶和非行驶旋转方向上的接合或锁定操作以及在第二模式下的这两个方向上的空转。
[0014]最后，根据本披露的又另一个方面，当该前进档和倒档多模式离合器之一被接合时，相应的那个多模式离合器在行驶和非行驶旋转方向被锁定，同时另一个多模式离合器在行驶和非行驶旋转方向上空转。
[0015]本披露的这些以及其他的方面和特征可以通过参照以下详细说明部分和附图来更好地理解。
附图的简要说明
[0016]图1是一个行星齿轮组系统的示意图，该行星齿轮组系统具有根据现有技术所构造的前进档和倒档摩擦式离合器。
[0017]图2是一个根据本披露所构造的行星齿轮组系统的示意图，该行星齿轮组也包括前进档和倒档离合器，但其中图1中的倒档摩擦式离合器被一个多模式离合器模块所替代。
[0018]图3是图2中示意性描绘的离合器模块的一部分的透视图和截面视图。
[0019]图4是具有多个单一行星齿轮类型的行星齿轮组的示意图。
[0020]图5是利用多个双行星齿轮(即，具有组合式行星齿轮)类型的行星齿轮组的示意图。
[0021]图6是一个描绘了利用太阳轮、行星轮和环齿轮的不同行星组合(如在图7和图8中所描绘的)的各种前进档和倒档离合器构型的图表。
[0022]图7示意性地描绘了在图6的图表中所列出的构型集合中的有利构型的第一组。
[0023]图8示意性地描绘了图6的图表中所列出的所有剩余构型。
[0024]图9是另一个行星齿轮组系统的截面视图，该行星齿轮组系统具有根据现有技术所构造的前进档和倒档摩擦式离合器。
[0025]图10是根据本披露所构建的行星齿轮组系统的另一个实施例的截面视图，该行星齿轮组系统也包括前进档和倒档离合器，其中图9中的每个前进档和倒档摩擦式离合器已被多模式离合器模块所替代。
[0026]图11是图10中的前进档多模式离合器模块的一个透视侧视图，其中为清楚起见内座圈板被移除。
[0027]图12是图10中的倒档多模式离合器模块的一个透视侧视图，其中为清楚起见外座圈板被移除。
[0028]图13是图11中所示的前进档多模式离合器模块的一个透视和截面径向视图。
[0029]图14是图12所示出的倒档多模式离合器模块的透视和截面径向视图。
[0030]应理解的是，这些附图未按比例绘制，并且所披露的实施例仅仅以图解方式并且以局部视图来说明。还应当理解的是，本披露并不受限于在此展示的具体实施例。
详细说明
[0031]图1是现有技术行星齿轮组系统10的一个片段式示意图，该行星齿轮组包括被适配成围绕轴线a-a旋转的多个零件。该齿轮组系统10包括一个行星齿轮组12。该齿轮组12包括一个被接合到变速器输入部件16的太阳轮14。一个行星齿轮组支架18可以包括多个单一行星齿轮20或者多个双/组合式行星齿轮，将在此进一步进行说明。该太阳轮14和行星轮20围绕一个环齿轮22并且在其内旋转。一个齿轮输出部件24可以被适配成最终为车辆(未示出)的传动系提供动力。本领域的技术人员应理解，该齿轮组输出部件24可以替代地以一个输入部件来运行，替代目前部署的变速器输入部件16，反之亦然所述的输入部件16可以作为输出部件运行。这个倒档功能被认为应用于本披露所提供的所有实例中。
[0032]第一摩擦式离合器作为一个前进档离合器26起作用，并且被适配成在变速器的所有前进档工作齿轮的运行过程中接合。该摩擦式离合器26是由一个活塞式致动器组件28来致动的。第二摩擦式离合器作为一个倒档离合器30起作用，并且被适配成仅在齿轮组的倒档运行过程中接合。该倒档离合器30通过一个活塞式致动器组件32来致动，而该前进档离合器26是由一个活塞式致动器组件28来致动的。
[0033]该齿轮组12包括一个壳体36。很遗憾该壳体36的大体积是摩擦式离合器系统如离合器26和30的属性。例如，这些活塞式致动器28和32分别具有弹簧38和34，这些弹簧在该齿轮组壳体10内的容纳可能占用大量物理空间。此外，如所示出的这些摩擦盘和分离板(但在图1的示意图中仅总体上被称为26和30)可能具有产生寄生阻力的趋势。
[0034]现参考图2，一个多模式离合器模块200，沿一条轴线a’ _a’取向示出，可以替代所述的摩擦式离合器30(图1)来使用以实现上述所提及的更大的效率。如此，在图2中，展示了根据此处所呈现的本披露的一个行星齿轮组系统110。该齿轮组系统110结合有一个行星齿轮组112、一个太阳轮114、一个变速器输入部件116、以及行星支架118，类似于相对图1的齿轮组系统10所述的元件。相应地，在图2中，该变速器110包含一个行星齿轮120、环齿轮122、一个输出部件124、以及一个前进档摩擦式离合器126和相关联的活塞式致动器组件128。然而，该齿轮组系统110结合有一个多模式离合器模块200，该多模式离合器模块替代该第二或倒档摩擦式离合器30(图1)和相关联的活塞式致动器组件32 (图1)，包括这些活塞式致动器弹簧34 (图1)。应理解的是，该离合器模块200的使用显著地减少了齿轮组系统110的壳体136内所需要的空间量，相对图1的齿轮组系统10而言，特别是在轴向方向上。
[0035]现参考图3，该多模式离合器模块200结合有一个内从动轮毂214，该内从动轮毂包含周向间隔开的嵌齿216的一个阵列，这些嵌齿被适配成用于将一个内座圈220紧固到该轮毂214上以用于与其一起旋转。如所披露的，该内座圈220是由间隔开的第一板220A和第二板220B构成的。一个夹在这对内座圈板220A、220B之间的外座圈222被定位为允许这些内外座圈之间的相对旋转。如所披露的，一个凸轮致动器环224被布置在这些座圈板之一与该外座圈之间以控制成对的相对棘爪230的运动。第一组棘爪230A被截留，并且因此保持在这些内座圈板之间以允许这些固持在蝴蝶结状孔口 260中的棘爪的有限角运动，同时第二组棘爪230B类似地被截留并且保持在第二组类似的但相反取向的开口 260内以用于其有限的角运动。
[0036]该多模式离合器模块200的上述物理元件都被包含在壳体236中。多个间隔开的孔口 243被适配成用于容纳多个铆钉(未示出)以用于提供这两个内座圈板220A和220B中的各自相对彼此的固定且刚性的紧固。
[0037]在运行中，每当该凸轮致动器环224环圆周旋转到第一位置时，S卩，在这些前进档齿轮的活动使用过程中，该多模式离合器模块200可以被适配成在两个旋转方向上空转。相反地，在倒档接合过程中，该致动器224被环圆周地旋转到第二位置，在该位置上，这两组棘爪230A、230B可以有效地将该内座圈与该外座圈锁定在一起，同样在两个旋转方向上。
[0038]现参考图4，提供了图2中的使用多个单一行星轮120的行星齿轮组壳体136的示意性描绘以示出这些行星齿轮120中的每一个是如何与绕该中心轴线a-a可旋转的太阳轮114以及该环齿轮122滚动接触的。这些行星齿轮120因此被适配成沿描绘为b-b的虚线圆移动。应理解的是，这些行星齿轮120的中心142实际上是多个轮毂，一个行星支架被刚性地紧固到其上以用于相对这些太阳轮和环齿轮114、122的旋转。图4的支撑元件144象征性地表示出该环齿轮122可以被选择性地固定到该齿轮组壳体136上。
[0039]图5的行星齿轮组壳体136’的示意性描绘揭示了使用多个所谓的双或组合式行星齿轮120’々和12(?’的一种替代安排。这个选择反转了太阳轮、行星轮以及环齿轮元件的相对旋转并且相对可获得的传动比范围而言提供了额外的灵活性，因为更多的元件数量可以提供更多的速度选择(例如随齿轮尺寸而变化)。
[0040]在一个组合行星齿轮安排中，可以看出的是，与上述的单一行星安排相比，除了仅与该环齿轮122’或该太阳轮114’之一接触外，每个例子中相应的组合式行星齿轮120’ A和120’ B实际上彼此接触。
[0041]图6提供了一个图表，该图表提供了多个构型的清单，在这些构型中可以使用本披露的行星齿轮组系统110。现参考图7，应注意的是，选择1、6、7、11、15和17 (如在该图表的第一栏所列出的)的指定构型被示意性地描绘。应理解的是，图6的图表中的第二和第三栏分别指定哪一个行星元件是直接连接到该变速器输入部件116 (图2)上的并且哪一个行星元件是直接连接到输出部件124(图2)上的。如之前所指出的，这些输入和输出部件可以被切换而不影响或不以任何方式改变本披露的主要概念。
[0042]该图表的第四栏描绘了哪个元件是通过该倒档多模式离合器200(图2)接地的(grounded)，而本图表的第五栏指明了哪些元件是通过该前进档(摩擦式)离合器126而联接到一起的。最后，第六栏描绘了对于根据之前讨论过的图4和图5中的示意图，具体的选择要求单一还是组合式行星齿轮安排。
[0043]针对在该图表中所提供的数字，第一栏的数字I到18描绘了行星离合器构型的具体选择。第二到第五栏中的数字1、2以及3描绘了具体的行星部件名称；数字I指示该行星太阳轮(S)，数字2指示该行星支架(C)，并且数字3指示该环齿轮(R)。
[0044]因此，现参考图7，并且更具体地参考被指示为选择I的示意性构型，可以看出，该太阳轮是指定的输入，该支架是指定的输出，并且该环齿轮通过该倒档离合器而接地。选择7的示意性构型被指明是选择I的逆结构。如此，选择7提供的是，该支架是指定的输入，该太阳轮是指定的输出，并且该环齿轮通过该倒档离合器而接地。
[0045]类似地，紧跟上述的逆向选择I和7提供了成对的或逆向的选择6和15的示意性构型。选择6提供的是，该太阳轮是输入，该环齿轮是输出，并且该支架通过该倒档离合器而接地。相反地，选择15将该环齿轮作为输入，该太阳轮作为输出，并且该支架作为通过该倒档离合器而接地的行星部件。
[0046]最后，逆向选择11和17的示意性构型在图7的底部并排成对地呈现。选择11提供的是，该支架是输入，该环齿轮是输出，并且该太阳轮通过该倒档离合器而接地。另一方面，选择17提供的是该环齿轮是输入，该支架是输出，并且该太阳轮通过该倒档离合器而接地。
[0047]为完整起见，在图8中以类似的逆向成对形式提供了图6的图表中所列出的所有剩余选择，不需要额外说明。
[0048]尽管此处所呈现的本披露主要专注于在汽车背景下的应用，并且更具体而言是有级式自动变速器，本披露应被认为是可应用到包括CVT变速器以及非变速器用途中的大量其他可能性和构型。
[0049]例如，此处所述的行星齿轮组可以被用于不同的设备中(例如割草机)以及不同的工业和越野应用中(例如动力外送器)。同样地，通过举例，所披露的多模式离合器还可以被用来替代图1中的两个摩擦式离合器，这样双模式离合器可以处理齿轮组系统110的前进档和倒档控制；即不包含任何摩擦式离合器。
[0050]通过另一个实例，一个单一多模式离合器可以作为一个前进档离合器而不仅仅是一个倒档离合器而结合，如此处所参考的构型已提供的。此外，此类多模式离合器可以被运行成在两个方向上都不被锁定。例如，它可以被修改成在行驶方向上锁定而在非行驶方向上空转，甚至当作为倒档控制而使用时。
[0051]此外，根据图7和图8可以设想出大量其他构型。因此，例如如果包括了使用倒档摩擦式离合器而非仅仅前进档齿轮的组合，还有针对使用双重的多模式离合器(即避免任何摩擦式离合器)的组合，则图6的图表可以包含至少54种而非仅仅18种组合。
[0052]最后，该多模式离合器构型不应局限在图3中所述的离合器，因为存在大量的可以适用于与根据本披露的行星齿轮组一起使用的多模式离合器构型。如此，图3的多模式离合器构型应被理解为仅仅是可使用于本披露的一个潜在构型。
[0053]例如，现参照图9，另一个现有技术的行星齿轮组系统310的截面描绘包括一个行星齿轮组312。该齿轮组312包括一个被花键连接到变速器输出部件324的行星支架318。本行星齿轮组312的多个元件和变速器输入部件316绕轴线A-A旋转，但以不同的旋转速度。一个行星齿轮架318可旋转地支撑多个行星齿轮或行星轮320。该支架318被联接到变速器输入部件316，该支架在变速器输出部件324内可以或者不可以旋转的。后者或者可以是空心的并且包含内轴承(未示出)以引导或者以其他方式容纳该输入部件316。行星轮320直接该太阳轮314上在并且围绕其旋转；该太阳轮314以及这些行星轮320全都绕轴线A-A在环齿轮322内旋转，如所示出的，并且如本领域的技术人员所理解的。
[0054]第一摩擦式离合器作为一个前进档离合器326运行，并且被适配成在该行星齿轮组的所有前进档工作齿轮的运行过程中接合。该前进档离合器326，被配置成与行星轮支架318接触，是通过一个活塞式致动器组件328致动的。第二摩擦式离合器作为一个倒档离合器330运行，并且被适配成仅在行星齿轮组312的倒档运行过程中接合。该倒档离合器330是由一个活塞式致动器组件332来致动的。
[0055]参照图9的构型，该行星齿轮组系统310可以被配置成用于被布置在一个扭矩转换器340与一个无级变速器(CVT) 342之间，后者包括多个带344和多个带轮346的系统，如所示出的，用于提供在其最低与最高传动比限度之间的无级可变的变速器传动比范围，如本领域的技术人员理解的。该CVT 342的系统的多个带344和带轮346被支撑在多个轴承350上，如所示出的。
[0056]大体积是摩擦式离合器的令人遗憾的属性，如所述的前进档和倒档摩擦式离合器326和330可为例证。例如，该活塞式致动器332和328具有各自的弹簧334和338，这些弹簧在该行星齿轮组系统310的物理壳体空间308内使用相对大的物理空间量，特别是针对上述部件340和342之间的轴向间隔而言，在图9中指示为Dl的可测量长度。
[0057]此外，在相应的传统的前进档和倒档摩擦式离合器326、330内所使用的摩擦盘和分离板会趋向产生相当大的寄生阻力。
[0058]现参考图10，在行星齿轮组系统410中使用了一个嵌套的前进档/倒档多模式模块离合器，该行星齿轮组系统提供行星齿轮组412来替代用于行星齿轮组312 (图9)的前进档/倒档行星齿轮组系统310。该行星齿轮组系统410提供了 a)对应的变速器壳体空间408的可测量的轴向长度上的物理减小，以D2示出(参见图9中的Dl)，以及b)更高的运行效率，如上所指出的。如此，当根据本披露构配置时，在图10中，与该行星齿轮组系统410相关联的轴向长度D2短于对应的图9中的长度Dl。
[0059]该行星齿轮组系统410类似地被适配成控制行星齿轮组412的前进档和倒档功能。继续参照图10，该行星齿轮组412对应地包含一个被花键连接到输入部件416的太阳轮414，以及一个行星支架418、行星轮420，和一个环齿轮422，所有都类似于针对图9的行星齿轮组系统310所描述的元件。
[0060]该行星齿轮组412包括变速器输出部件424，并且该齿轮组412和输出部件424都被配置成用于绕一个共同轴线A’-A’旋转，如所示出的。然而，并非使用图9的前进档和倒档摩擦式离合器326、330，该行星齿轮组系统410结合有一对多模式离合器模块，一个前进档多模式离合器模块426，该前进档多模式离合器模块径向地嵌套在一个倒档多模式离合器模块430内，如在图10中所描绘的。本领域的技术人员将认识到这两个离合器模块426和430的对称嵌套将促进该壳体空间408内的轴向空间的最小化使用。如此，该轴向尺寸D2可以通过使用图10中所披露的安排来可测量地减小。
[0061]还可以在所述的安排中使用一个摩擦式离合器434，但不是作为前进档或倒档离合器。而是该摩擦式离合器434可以被配置成与这些前进档和倒档模块离合器426、430串联运行以增强该行星齿轮组系统410的开工率。此处所述的模块离合器类型是一个径向作用的牙嵌式离合器。后者具有若干传统的摩擦式离合器所不具有的局限。其一，它不能够在重扭矩负载下正常地脱离接合。其二，在较高速度下，任何接合趋向与可听见的“当当”声相关联。这两个方面都借助结合所述摩擦式离合器434而克服，该摩擦式离合器包括一个离合器致动器436和多个弹簧438(图10)，如所示的径向向外地封装在该行星齿轮组412的壳体空间408内，以最小化轴向空间需求。如在该行星齿轮组系统410中所配置的，该摩擦式离合器434可以被选择性地运行以允许相应的多模式离合器426、430的接合和脱离接合而没有所提出的缺点。
[0062]最后，在图10中，该嵌套的多模式行星齿轮组系统410被示出布置在一个扭矩转化器440与一个无级可变变速器(CVT) 442之间，后者包含带和带轮444、446并且由轴承450所支撑。
[0063]现参考图11至图14，这些前进档和倒档模块离合器426和430现在可以详细地说明。
[0064]在图11中，该模块离合器426在此被描绘为一种在所披露的实施例中径向作用的牙嵌式离合器类型，尽管其他多模式离合器模块可以落入本披露的范围内。该模块离合器426具有两种模式，第一模式允许在两个方向上的空转，而第二模式是“接合”或另外的锁定模式用于在两个方向上的扭矩传输。现参考图13，该模块离合器426包括一个环形外座圈500，该外座圈包含多个轴向取向的花键，这些花键限定其外圆周。该外座圈500包含多个径向延伸的槽口 520，这些槽口限定其径向内圆周。该模块离合器426进一步包括五个相对的棘爪550 (550A和550B，对应于之前所述棘爪)组，这些棘爪组与一个凸轮致动器环530相互作用，这些棘爪组被适配成用来“摆动(clock) ”，即在两个角度限位或“紧急制动”之间可旋转地移动。
[0065]可以使用任何方便数量的棘爪550组，尽管在所披露的实施例中仅使用五组。每个不同的相对棘爪组550A和550B各自被适配成在行驶旋转方向或相反地在非行驶旋转方向上传输扭矩。该凸轮致动器环530包括一组凸轮倾斜件540，该凸轮倾斜件被配置成将这些棘爪550的跟部560选择性地移动到与这些槽口 520接合或脱离接合。多个棘爪弹簧(未示出)被配置成将这些棘爪头部570径向向外地偏置到与这些槽口 520接合。
[0066]一个致动器轮毂组件580被适配成液压地将该凸轮致动器环530在其两个角度限位之间切换以将这些棘爪550移动到与这些槽口 520接合或脱离接合，如所述的。为此功能，所谓的旋转式致动器轮毂580通过铆钉590而被紧固到一对内座圈板600(图13)上。在所披露的实施例中，仅使用了四个铆钉(图11)，尽管这个数量不是固定不变的，并且通常将随着不同的设计考虑而变化，包括预期的扭矩负载。
[0067]尽管该致动器轮毂组580没有固定到这些内座圈板600上，这些棘爪550是可移动地保持在这些内座圈板600之间以借助支撑凸台552(图11)获得有限旋转，这些支撑凸台从每个棘爪550的每个侧面开始轴向地延伸以保持在内座圈孔口 602(图13)中。如本领域的技术人员理解的，这些棘爪550有效地在这些内座圈板600与外座圈500之间传输扭矩。
[0068]如之前所指出的，该致动器轮毂组件580，借助该凸轮致动器环530，被配置成将该前进档离合器426在这两个所提及的模式中切换；即在两个旋转方向上空转或在两个旋转方向上锁定。现具体参考图10和图11，该致动器轮毂组件580 (图11)被适配成用花键连接到该输入部件416 (图10)上，而该外座圈500 (图11)被适配成用花键连接到稍前所述的行星支架418(图10)上。该致动器轮毂组件580在所披露的实施例中是液压致动的，并且是一个单动式液压致动器，因为它运行来压缩弹簧592以在所述的选择性离合器模式之间“摆动”该凸轮致动器环530。
[0069]在所示的构型中，该致动器轮毂组件580是通过液压流体(未示出)而物理致动的，这引起该凸轮致动器环530逆时针旋转以使该凸轮倾斜体反抗这些棘爪跟部560移动，从而将这些棘爪趾部570向内地偏转以使后者从该外座圈500的槽口 520上脱离接合。如此，该前进档离合器426可以在空转模式下选择性地在行驶和非行驶旋转方向上运行。相反地，在液压释放后，这些弹簧592就将有效地将该凸轮致动器环530返回到其正常弹簧加载位置，其中这些棘爪将处于锁定模式位置，同样在两个旋转方向上。
[0070]在所披露的实施例中，该致动器轮毂组件580是一个带有弹簧回位的单动旋转式液压致动器。替代地，在本披露范围内，该致动器可以是一个双动式、或完全液压致动器。此夕卜，除了此处所提供的已披露的液压实例，该致动器可以被指定为借助其他动力源来运行，包括气动地或电机械地。
[0071]如之前所指出的，所述的前进档离合器426被径向地嵌套在该倒档离合器430内。这个安排可以有效地显著减小壳体的轴向尺寸D2，如前述的。现参考图12和图14，该倒档离合器430是一个改良型牙嵌式离合器构型，该牙嵌式离合器构型类似于该前进档离合器426运行，其中在第一模式下，它在两个旋转方向上锁定，而在第二模式下在两个旋转方向上空转。
[0072]然而，本领域的技术人员应认识到，该倒档离合器430和前进档离合器426的若干方面在其各自或相对位置上是逆转的和/或具有相反的特性。例如，该倒档离合器430的内座圈700包含轴向取向的花键710，这些花键被配置成接合该行星齿轮组412 (图10)中的环齿轮422的匹配的外部花键(未示出)。该内座圈700还包含多个径向外(而不是内)槽口 720，这些槽口被适配成通过多个棘爪750来与一个凸轮致动器环730相互作用。该凸轮致动器环730被适配成在两个角度限位之间可旋转地移动，类似于该前进档离合器426的逆向运行的凸轮致动器环530。该倒档离合器430的凸轮致动器环730还包含多个凸轮倾斜体740 (图12)，这些凸轮倾斜体被设计成接合这些棘爪750的跟部760以控制这些棘爪的趾部770与径向外槽口 720的接合。
[0073]现具体参考图14，多个铆钉790被适配成将一对外(而不是内)座圈板800紧固到一起，以便将所述的致动器和棘爪部件夹在其中。在所示出的实施例中，总共使用了八个铆钉790来将这些外座圈板800紧固到一起，尽管铆钉的具体数量由设计方面的考虑来确定，包括预期的扭矩负载。此外，该倒档离合器430的外座圈板不旋转，而是相对固定在该壳体空间408 (图10)内。
[0074]与该前进档离合器426类似，该倒档离合器430包括一个外环，该外环被配置了致动器组件780，该致动器组件作为一个单动式液压致动器，类似于该致动器轮毂组件580(图11、图13)。然而，在该倒档离合器430中(图12、图14)，这些棘爪弹簧(为清楚起见省略)被配置成径向向内地偏置这些棘爪趾部770以接合这些径向向外的槽口 720。相对这些槽口 720和凸轮致动器环730，这些相对的棘爪750A、750B组被适配成类似于棘爪550A、550B(图11、图13)而相应地反应。此外，这些棘爪750还对应地包括轴向支撑凸台752以用于支撑这些棘爪750在这些外座圈板800的孔口 702 (图14)中的旋转。
[0075]紧固到这些外座圈板800的该致动器组件780，被适配成内部地接收液压流体以便引起该凸轮致动器环730抵抗这些致动器弹簧792的阻力而逆时针旋转(在所示的视图中)。这些凸轮倾斜体740将移动以允许这些棘爪跟部760径向向外地移动，这将进而引起这些棘爪750的趾部770在棘爪偏置弹簧(未示出)的力的作用下径向向内偏转。这些趾部770将接合这些径向向外的槽口 720以在第一模式下在两个旋转方向上有效地锁定该倒档离合器430。相反地，在液压释放后，这些致动器弹簧792将有效地使该凸轮致动器环730 “回摆”(clock back)，从而引起这些头部770从这些径向外槽口 720脱离接合以限定第二模式。结果将是该倒档离合器430然后被配置成在两个旋转方向上空转。
[0076]现回过头参考图10，所披露的行星齿轮组系统410的这些前进档和倒档离合器426和430的运行被配置成提供的是:每当另一个(例如该倒档离合器模块430)已被切换到其空转模式以便在两个旋转方向上空转，一个模块(例如该前进档离合器模块426)被选择性地在两个旋转方向上锁定。相反地，当该倒档模块430在两个旋转方向上锁定时，该前进档离合器模块426可以被适配成在两个方向上空转。
[0077]尽管此处所呈现的本披露主要专注于在汽车背景下的应用，并且更具体而言是CVT型自动变速器，本披露应被认为是可应用到包括非变速器用途中的大量其他可能性和构型
[0078]例如，此处所述的行星齿轮组可以被用于不同的设备中(例如割草机)以及不同的工业和越野应用中(例如动力外送器)。
[0079]最后，该多模式离合器构型不应局限于所述的离合器，因为存在大量的可以适用于与根据本披露的行星齿轮组一起使用的多模式离合器构型。如此，所述的具体多模式离合器构型应被理解为仅仅是可使用于本披露的一个潜在构型。
工业实用性
[0080]本披露的包括多模式离合器模块的行星齿轮组系统可以使用在多种应用中，包括但不限于汽车、卡车、越野车辆、以及可以从可选择的前进档/倒档方向控制受益的其他机器。
[0081]本披露的结构可以提供独特的方法用于加强当使用两个摩擦式离合器、即前进档和倒档齿轮组控制各自用一个摩擦式离合器时不可获得的效率。此外，用一个多模式离合器替代一个或多个摩擦式离合器可以提供寄生阻力的相对简单并且可靠的减少，以及允许在整体的齿轮组包装方面的尺寸减小。
【主权项】
1.一种行星齿轮组系统(110)，该行星齿轮组系统包括至少一对离合器(126，200)，这些离合器被适配成便于前进档和倒档方向控制，这些离合器中的至少一个是多模式离合器模块(200)，其中该离合器模块由多个座圈(220，222)限定，这些座圈具有插入在这些座圈之间的多个元件(230)，这些元件被适配成选择性地将这些座圈锁定在一起。2.如权利要求1所述的行星齿轮组系统(110)，其中这些离合器之一是多模式离合器(200)，并且其中这对离合器中的另一个离合器是摩擦式离合器(126)。3.如权利要求1所述的行星齿轮组系统(110)，其中这对离合器包括多个离合器模块(126，200)，这些离合器模块是径向地相对彼此嵌套，使得一个模块限定径向外离合器模块(200)，并且另一个限定径向内离合器模块(126)。4.用于行星齿轮组(112)的离合器模块(126，200)，这些模块(126，200)中的至少一个模块是多模式离合器模块(200)，该齿轮组(112)包括一个太阳轮(114)、多个行星轮(120)、一个被适配成支撑这些行星轮绕该太阳轮旋转的行星支架(118)、以及一个环齿轮(122)，在该环齿轮内该太阳轮、这些行星轮以及该支架各自被适配成以不同的旋转速度旋转；这些离合器模块(126，200)包括: 一个第一离合器模块(126)，该第一离合器模块被配置成控制该行星齿轮组(112)的前进档方向控制；以及一个第二离合器模块(200)，该第二离合器模块被配置成控制该行星齿轮组(112)的倒档方向控制； 该多模式离合器模块(200)是由多个座圈(220，222)限定的，这些座圈具有插入在这些座圈之间的多个元件(230)，这些元件被适配成选择性地将这些座圈锁定在一起。5.如权利要求4所述的离合器模块(126，200)，其中该第一或第二离合器模块之一是径向内离合器模块(126)并且另一个是径向外离合器模块(200)。6.如权利要求5所述的离合器模块(126，200)，其中该径向内离合器模块(126)是前进档离合器模块，并且其中该径向外离合器模块(200)是倒档离合器模块。7.如权利要求4所述的离合器模块(126，200)，其中这些离合器模块中的每一个离合器模块操作性地与这些行星齿轮组元件(114，118，122)中的至少一个元件接合。8.如权利要求6所述的离合器模块(126，200)，其中该倒档离合器模块(200)接合该行星齿轮组(112)的环齿轮(122)。9.如权利要求6所述的离合器模块(126，200)，其中该前进档离合器模块(126)接合该行星齿轮组(112)的支架(118)。10.如权利要求6所述的离合器模块(126，200)，其中该倒档离合器模块(200)接合该行星齿轮组(112)的支架(118)。11.如权利要求6所述的离合器模块(126，200)，其中该前进档离合器模块(126)结合该行星齿轮组(112)的环齿轮(122)。12.一种行星齿轮组系统(410)，包括: 一个行星齿轮组(412)，该行星齿轮组具有多个可操作的元件，这些元件包括一个太阳轮(414)、多个行星轮(420)、一个支撑这些行星轮绕该太阳轮旋转的行星支架(418)、以及一个环齿轮(422)，在该环齿轮内该太阳轮、这些行星齿轮以及支架被支撑，每个可操作元件(414，418，422)被适配成以不同的旋转速度旋转； 被配置成控制该行星齿轮组(412)的前进档和倒档方向旋转的一对离合器(426，430)， 这对离合器(426，430)各自由一个多模式离合器模块(426)限定，这些模块之一被适配成控制该行星齿轮组(412)的前进档方向控制，这些模块中的另一个模块(430)被适配成控制倒档方向控制。13.如权利要求12所述的行星齿轮组系统(410)，其中这些离合器模块(426，430)中的每一个离合器模块与该行星齿轮组(412)的这些可操作元件(414，418，412)中的至少一个元件接合。14.如权利要求12所述的行星齿轮组系统(410)，其中这对离合器模块(426，430)之一是径向内离合器模块(426)并且另一个是径向外离合器模块(430)。15.如权利要求14所述的行星齿轮组系统(410)，其中该径向内离合器模块(426)是前进档离合器模块，并且该径向外离合器模块(430)是倒档离合器模块。16.如权利要求15所述的行星齿轮组系统(410)，其中该倒档离合器模块(430)接合该行星齿轮组(412)的环齿轮(422)。17.如权利要求15所述的行星齿轮组系统(410)，其中该前进档离合器模块(426)接合该行星齿轮组(412)的支架(418)。18.如权利要求15所述的行星齿轮组系统(410)，其中该倒档离合器模块(430)接合该行星齿轮组(412)的支架(418)。19.如权利要求15所述的行星齿轮组系统(410)，其中该前进档离合器模块(426)接合该行星齿轮组(412)的环齿轮(422)。20.如权利要求15所述的行星齿轮组系统(410)，其中该径向内离合器模块(426)是径向地嵌套在该径向外离合器模块(430)内。
【文档编号】F16H57/08GK105899848SQ201480010343
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年2月28日
【发明人】B·J·李, C·E·布莱尔, C·A·斯宾格勒, M·石原
【申请人】博格华纳公司