专利名称：具有牙嵌式离合器和同步器的单向离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有离合器组件的车辆变速器，该离合器组件带有集成 的单向离合器、同步器接合套、和牙嵌式离合器作用片，以在滑行或反 转的情况下可操作维持变速器转矩能力。
背景技术：
在具有自动变速器的车辆中，旋转型离合器组件可用作转矩传输装 置，以使旋转的发动机曲轴和固定的驱动轴平顺接合或耦合从而将转矩 从曲轴传送到车辆的驱动轮。同样的，相同的离合器组件随后被用于分 离已接合的轴，以在轴之间中断动力传输以及允许例如行星齿轮组的各 齿轮间的平稳转换。离合器组件或离合器典型地位于单独的外壳中，该 外壳包含于外变速箱中。离合器利用离合器作用机构被促动或接合，例 如活塞，其通常由加压液压流体的可控供应来驱动。离合器作用压力的 减少使离合器释放或分离，所述离合器的分离常常由偏置弹簧或其他回 位装置协助，并且同样的，离合器作用压力的增加将促动或接合离合 器。常规的旋转型离合器是单向离合器，如其名称所指示的其被专门设 计成在一个旋转方向上维持或保持旋转力或转矩，而在反方向上自由旋 转或"惯性滑行"，因而能够进行相对平稳和有效的变速。然而由于单 向离合器不能在两个旋转方向上维持转矩的内在缺陷，冗余离合器，通 常被称作"滑行离合器"，可与单向离合器串联使用以在相对或反向旋 转方向维持或保持转矩，例如在车辆惯性滑行或在某些反向转动的情况 下。作为冗余滑行离合器的替换，可采用选择性单向离合器。然而，选 择性离合器组件对同步内外离合器环的完全不同的相对旋转速度可能 不是最优的，如果不能最优地同步该完全不同的相对旋转速度会对换档
平顺性和有效性产生不利影响，和/或产生高冲击负荷。 发明内容因此，提供一种离合器组件以用于具有自动变速器的车辆，离合器 组件包括离合器作用机构，单向离合器，具有同步器片的同步器接合 套，以及牙嵌式离合器作用片。该离合器组件通过离合器作用机构被促 动，该离合器作用机构轴向移动可移动牙嵌式离合器作用片，从而使牙 嵌式离合器作用片与同步器片啮合。同步器片在换档事件开始时依次使 单向离合器和牙嵌式离合器作用片的各转速同步。当速度充分同步时， 离合器作用机构的继续轴向位移实现了牙嵌式离合器作用片与单向离 合器的啮合，从而达到滑行档位状态。根据本发明的一方面，同步器接合套包括旋转锥体，该旋转锥体具 有至少 一个摩擦表面以使旋转锥体的旋转减速。根据本发明另一方面，同步器片具有多个轴向延伸的齿，在牙嵌式 离合器作用片被离合器作用机构移动时所述齿与多个轴向延伸的牙嵌 式离合器作用齿相互啮合。根据本发明另一方面，离合器作用机构是液压促动离合器活塞，以 及回位装置是可压缩的回位弹簧。根据本发明另一方面，提供一种车辆，其包括自动变速器，控制器 和可控离合器组件，可控离合器组件包括单向离合器，离合器作用机 构，具有同步器片和离合器同步器的同步器接合套，以及具有毂和作用 片的牙嵌式离合器。所述离合器作用机构构造成响应所述控制器移动作 用片与同步器片啮合，其中同步器片与离合器同步器匹配以同步单向离 合器和作用片的旋转速度从而优化变速器的换档效率。结合附图从以下实施本发明的最佳实例的详细描述中可以容易看 出本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
图1是具有自动变速器的车辆示意图，其中变速器带有依据本发明的离合器组件；和图2是本发明离合器组件的局部剖面图。 ，
具体实施方式
参考附图，其中在所有附图中相同的附图标记对应相同或相似的部分，图1示意性示出的车辆10具有多个布置或位于前轮轴22和后轮 轴24的相对端的车轮26。轮轴22， 24中的一个或全部由能量转换系统 12提供动力或驱动，该能量转换系统通过液力变矩器14与自动动力变 速器16接合。所述能量转换系统12优选地为本领域所公知类型的汽油 或柴油推动的内燃机，但也可包括本发明范围中的燃料电池或其他的电 压电源。变速器16具有可旋转的输入部件(未示出)和可旋转的输出 部件18,以及包括本发明的可控离合器组件46，其可由控制器30自动 控制。控制器30可控制能量转换系统12,液力变矩器14，和/或变速器 16 (包括离合器组件46)中的一个或全部。离合器组件46在图2中示 出，并在下文中更详细地描述。能量转换系统12可操作地产生适于旋转曲轴(未示出)的旋转力 或转矩，该曲轴通过液力变矩器14可选择性地与变速器16的输入轴连 接或接合。根据采用前轮，后轮还是四轮驱动结构，轮轴22和24中的 一个或全部可进一步被用作驱动轴，以驱动或给车辆IO提供动力。为 此，前和/或后差速器20F, 20R分别可被用于从变速器16输出转矩到 轮轴22， 24中的任意一个或全部，和/或用于沿共有轮轴22或24分配 输出转矩，从而例如防止在光滑道路上或车辆IO正在转弯时打滑。转到图2,可控离合器组件46示出为位于变速器的外壳或外箱37 中，且优选为位于单独的离合器内壳35中。离合器壳35以浇铸，焊接 或其他方式形成以至少部分限定出离合器作用腔36和主离合器腔19。 离合器作用腔36和主离合器腔19与加压液压流体的可控源流体连通， 例如容积式泵(未示出)，通过该泵腔19和36优选地保持在加压流体 (未示出)基本充满的程度。在图2中可移动离合器作用机构以优选的离合器作用活塞70进行 描述，其可操作地连接到活塞作用环52，离合器作用活塞70和活塞作 用环52均置于离合器作用腔36中。离合器作用腔36通过具有同步器 片66和离合器同步器50的同步器接合套11至少部分地从主腔19中分 隔开，所述同步器片66进一步具有多个轴向延伸的同步齿或上齿58和 下表面60。该离合器作用腔36进一步通过单独的牙嵌式离合器作舟片 38至少部分地与主腔19分隔开，该牙嵌式离合器作用片具有多个轴向
延伸的作用齿或下齿56,牙嵌式离合器作用片38的下齿56和同步器片 66的上齿58适于或被构造成互补或相互啮合。主腔19包含可压缩回位弹簧40,其在一对基本刚性的弹簧板 44A,44B间压缩。所述回位弹簧40被构造和定位为在牙嵌式离合器作用 片38上施加偏置或回位弹簧力，由箭头Fs表示。主腔19进一步包含具 有上部件32和下部件34的单向离合器31,各上、下部件32， 34的一 个相对于另一个由固定环39保持或定位。单向离合器31进一步可操作 地与旋转部或承载器62连接，承载器62的旋转速度由图2中箭头Rc 表示。上部件32包括外圏48,外圈48优选地适于用作或操作为具有多个 轴向延伸毂齿76的牙嵌式离合器毂48。为了表述清楚，外圈48在下文 中称作牙嵌式离合器毂48。上部件32可操作地附装或连接于同步器接 合套ll的同步器锥体50,该同步器接合套具有如上文所述的同步器片 66。同步器锥体50优选为单个锥体形离合器同步器，其具有上摩擦表 面或层53，该层被涂覆或以其他的方式被附装到弹性和传导性摩擦材料 层，以在同步器锥体50开始与相对固定的相对目标(如同步器片66) 接触时减慢和/或停止同步器锥体50的旋转。下部件34被置于同步器片 66和上部件32之间，且包括内圈54。当控制器30 (参见图1)，例如变速器控制器，启动或命令一个换 档事件如降档或升档时，加压流体(未示出)带动或促动离合器作用活 塞70,因而使离合器作用活塞70在离合器作用腔36中朝牙嵌式离合器 作用片38移动或滑动。当离合器作用活塞70接合并使牙嵌式离合器作 用片38上承受离合器作用力(由箭失Fa表示)，牙嵌式离合器作用片 38的下齿56与同步器片66的上齿58接合或啮合，从而移动或滑动所 述同步器片66，以与旋转的同步器锥体50啮合。虽然在此描述的优选 离合器作用机构是常规的离合器作用活塞70,但本领域技术人员应该知 道的是，其他离合器作用机构和装置也可被采用，以使在本发明范围内 牙嵌式离合器作用片38产生所需的轴向位移，例如电动螺丝和板机构。当旋转同步器锥体50的上摩擦层53与基本静止的同步器片66的 下表面60啮合时，由上摩擦层53施加的摩擦力使上部件32的旋转速,乂度从起始速度或旋转速度Rc减小或减速到零。这样，Rc被减小直到牙 嵌式离合器作用片38和单向离合器31各自的旋转速度完全同步。于
是，当离合器作用活塞70沿其轴向位移路径继续运动时，牙嵌式离合 器作用片38的下齿56接着与牙嵌式离合器毂48的毂齿76接合或啮 合，有效地使旋转承载器62达到"滑行"档位状态或条件。在离合器作用活塞70释放时，回位弹簧40施加偏置弹簧回位力(由 箭头Fs表示)到牙嵌式离合器作用片38上。牙嵌式离合器作用片38 的下齿56因此与牙嵌式离合器毂48的穀齿76解除啮合或分离，从而 允许同步器片66返回到其初始或分离位置。 一旦离合器作用活塞70已 如此分离且离合器组件31恢复与承载器62 —起旋转，替代的档位状态 可由控制器30决定选择(参见图1)。对于将盘式离合器利用于"反向"和"滑行"档位状态的应用，通 常称作"CBLR离合器"，上文所描述的离合器组件46可在反向或滑行 制动的情况下替换盘式离合器。这种情况通常需要一个旋转元件贴近变 速器的固定元件，即4妄地，以因此阻止该元件在例如一档时的S走转，以 及需要该元件被接地以阻止该元件在反向或滑行(手动低速)情况下沿 相反方向S走转。当对实施本发明的最佳方式进行详细介绍后，本领域技术人员应该 认识到各种实施本发明的选择性的设计和实例均落入所附的权利要求 保护范围之内。
权利要求
1.一种用于具有自动变速器的车辆的单向离合器组件，该组件包括离合器作用机构；单向离合器；具有同步器片的同步器接合套；以及牙嵌式离合器作用片；其中所述离合器作用机构轴向移动所述牙嵌式离合器作用片，以使所述牙嵌式离合器作用片与所述同步器片啮合，并且其中所述同步器接合套构造成使所述单向离合器和所述牙嵌式离合器作用片的各旋转速度同步。
2. 根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述同步器 接合套进一步包括旋转锥体，所述旋转锥体具有适于使所述旋转锥体的 旋转减速的至少 一 个摩擦表面。
3. 根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述离合器 作用机构是液压促动离合器活塞。
4. 根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述同步器 片具有多个轴向延伸的同步器齿以及所述作用片具有多个轴向延伸的 作用齿，当所述牙嵌式离合器作用片被所述离合器作用机构移动时所述 同步器齿和所述作用齿可互相啮合。
5. 根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述回位机构是可压缩回位弹簧。
6. —种单向离合器组件，包括 离合器作用机构；集成离合器组件，其包括具有内、外圈的单向离合器，具有同步器 片和可旋转锥体离合器同步器的同步器接合套，以及具有毂和牙嵌式离合器作用片的牙嵌式离合器；以及回位弹簧，其可操作用于在释放所述离合器作用机构时向所述牙嵌式离合器作用片施加回位弹簧力；其中所述离合器作用机构被构造成轴向移动所述牙嵌式离合器作 用片，使所述牙嵌式离合器作用片与所述同步器片啮合，其中在进行所 述啮合时所述同步器片可与所述锥体离合器同步器匹配，从而使所述单 向离合器和所述牙嵌式离合器作用片的各旋转速度同步。
7. 根据权利要求6所述的离合器组件，其特征在于，所述锥体离合器同步器是单锥体离合器同步器。
8. 根据权利要求6所述的离合器组件，其特征在于，所述外圈被构造成用作所述毂。
9. 根据权利要求6所述的离合器组件，其中所述同步器片具有多个 轴向延伸的同步器齿以及所述作用片具有多个轴向延伸的作用齿，所述 同步器齿和所述作用齿可相互啮合。
10. —种车辆，包括自动变速器； 控制器；以及可控离合器组件，其包括单向离合器、离合器作用机构、具有同步 器片和离合器同步器的同步器接合套、以及具有毂和作用片的牙嵌式离 合器；其中所述离合器作用机构被构造成响应所述控制器以将所述作用 片移动与所述同步器片啮合，其中在与所述作用片啮合时所述同步器片可与所述离合器同步器相匹配，从而使所述单向离合器和所述作用片的 各旋转速度同步以优化所述自动变速器的换档效率。
11. 根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述离合器同步 器是具有摩擦表面的单锥体离合器同步器，所述摩擦表面适于在与所述 同步器片进行接触时使所述锥体的旋转减速。
12. 根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述同步器片具有多个轴向延伸的同步器齿，且所述作用片具有多个轴向延伸的作用 齿，所述多个同步器齿与所述多个作用齿可相互啮合。
13. 根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述单向离合器 包括适于用作所述毂的外圏。
全文摘要
提供一种用于具有自动变速器的车辆的离合器组件，该组件包括离合器作用活塞和集成单向离合器，牙嵌式离合器作用片，和具有同步器片和旋转同步器锥体的同步器接合套。该离合器组件由构造成轴向移动牙嵌式离合器作用片的离合器作用活塞促动，因而在换档事件期间使同步器片与旋转同步器锥体啮合，以使同步器片和牙嵌式离合器作用片的各速度同步。在速度同步时，离合器作用活塞的继续轴向移动实现了牙嵌式离合器作用片的啮合以达到滑行档位状态。回位弹簧提供回位弹簧力，用于使离合器作用活塞分离以允许在后来的换档事件期间对替代的档位状态进行选择。
文档编号B60K17/02GK101131186SQ20071014239
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者C·E·卡里, J·M·哈特, S·H·维特科普 申请人:通用汽车环球科技运作公司