专利名称：非旋转离合器的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于变速器的扭矩传递机构。
背景技术：
离合器是用于传递旋转的机构，其可以接合和脱离接合。摩擦离合器可具有两 组交插板，所述交插板在致动时受压而摩擦接合，导致在各组板和与其联接的构件之间 的共同旋转(或不旋转，这取决于视角)。通常，接合允许扭矩通过离合器传递，而脱离 接合不允许扭矩传递。
发明内容
提供一种用于变速器的制动式离合器机构。所述机构包括变速器壳体和固定紧 固到所述变速器壳体的底板。底板并具有多个底板柱。多个反作用盘具有多个径向向外 的键齿，其中，所述多个径向向外的键齿被构造为与所述多个底板柱配合。通过底板柱 和径向向外的键齿，扭矩能够在所述底板与所述反作用盘之间被传递。所述反作用盘不 将扭矩直接传递到所述变速器壳体。变速器可具有被限定为穿过该变速器的旋转轴线， 底板可以是关于此旋转轴线径向对称的。离合器机构可进一步包括多个离合器盘，其中，所述多个离合器盘被构造成选 择性地将扭矩传递到所述多个反作用盘。所述离合器盘可被构造为能够选择性地关于所 述旋转轴线旋转，所述反作用盘被构造为不能关于所述旋转轴线旋转。所述底板可由铁 素体材料形成，并可通过粉末冶金工艺形成。通过以下结合附图详细描述的实施本发明的最佳模式和其它实施例，本发明的 上述特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。本发明还提供了以下方案方案1. 一种用于变速器的制动式离合器机构，包括变速器壳体；底板，其固定地紧固到所述变速器壳体并具有多个底板柱；多个反作用盘，其具有多个径向向外的键齿，其中，所述多个径向向外的键齿 被构造为与所述多个底板柱配合，使得扭矩能够在所述底板与所述多个反作用盘之间被 传递；和其中，所述多个反作用盘不将扭矩直接传递到所述变速器壳体。方案2.如方案1所述的离合器机构，其中，所述变速器包括旋转轴线，并且其 中所述底板关于所述旋转轴线径向对称。方案3.如方案2所述的离合器机构，进一步包括多个离合器盘，其中，所述多 个离合器盘被构造成选择性地将扭矩传递到所述多个反作用盘。方案4.如方案3所述的离合器机构，其中，所述多个离合器盘被构造为能够选 择性地关于所述旋转轴线旋转，并且所述多个反作用盘被构造为不能关于所述旋转轴线旋转。方案5.如方案4所述的离合器机构，其中，所述离合器机构的进一步的特征在 于不存在被构造成防止所述底板相对于所述旋转轴线沿轴向运动的挡圈。方案6.如方案5所述的离合器机构，进一步包括多个螺栓孔，其被限定为沿轴向穿过所述多个底板柱；和多个螺栓，其中所述底板通过所述多个螺栓孔被螺栓连接到所述变速器壳体。方案7.如方案6所述的离合器机构，其中，所述底板由铁素体材料形成。方案8.如方案6所述的离合器机构，其中，所述底板通过粉末冶金工艺形成。方案9. 一种用于变速器的制动式离合器机构，包括变速器壳体；底板，其固定地紧固到所述变速器壳体并具有多个底板柱；多个螺栓孔，其被限定成沿轴向穿过所述多个底板柱；和多个螺栓，其中所述底板通过所述多个螺栓孔被螺栓连接到所述变速器壳体；多个反作用盘，其具有多个径向向外的键齿，其中，所述多个径向向外的键齿 被构造为与所述多个底板柱配合，使得扭矩能够在所述底板与所述多个反作用盘之间被 传递；和其中，所述多个反作用盘不将扭矩直接传递到所述变速器壳体。方案10.如方案9所述的离合器机构，其中，所述变速器包括旋转轴线，并且其 中所述底板关于所述旋转轴线径向对称。方案11.如方案10所述的离合器机构，其中，所述离合器机构的进一步的特征 在于不存在被构造成防止所述底板相对于所述旋转轴线沿轴向运动的挡圈。方案12.如方案11所述的离合器机构，进一步包括多个离合器盘，其中，所述 多个离合器盘被构造成选择性地将扭矩传递到所述多个反作用盘。方案13.如方案12所述的离合器机构，其中，所述多个离合器盘被构造为能够 选择性地关于所述旋转轴线旋转，所述多个反作用盘被构造为不能关于所述旋转轴线旋 转。
图1是例示出根据本发明的具有多模式电可变混合动力变速器的示例性车辆动 力系的示意杆图；图2是在变速器内的非旋转离合器和行星齿轮组的示意性侧截面图；和图3是非旋转离合器和变速器壳体的示意性局部分解立体图。
具体实施例方式参见附图，其中相似的附图标记在多图中总是指示相似的部件，图1中显示出 整体上以10表示的示例性车辆动力系的符号图或杆图。动力系10包括能够再起动的发 动机12，发动机12通过多模式电可变混合动力类型动力传动装置14而选择性地驱动地连 接到主减速器系统16或者与主减速器系统16动力流线连通。本领域普通技术人员将认识到，杆图是诸如变速器之类的机械装置的部件的示意性表现。每个单独的杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件均由节点 表示。因此，单一杆包含三个节点一个用于太阳轮构件，一个用于行星齿轮架构件， 一个用于齿圈构件。每个杆的节点之间的相对长度可用于表示每个相应齿轮组的齿圈与 太阳轮的比率。这些杆的比率进而用于改变变速器的传动比以实现适合的传动比和传动 比变化。在各行星齿轮组的节点与变速器的其它部件(例如电动机/发电机)之间的机械 联接或相互连接通过水平细线例示。诸如离合器和制动器之类的扭矩传递机构被表示为 交插指状件。如果所述机构是制动器，则一组指状件是固定的或静止的。要求保护的本发明在此在具有多模式多速度电可变混合动力变速器的混合动力 类型车辆动力系的背景下进行描述，这仅用于说明可包括本发明的示例性应用。要求保 护的本发明不限于在图中所示的具体动力系布置。而且，在此所示的混合动力动力系已 经显著简化，如本领域普通技术人员应认识到的那样。变速器14被设计为从发动机12选择性地接收该变速器驱动动力的至少一部分， 例如通过输入构件18接收。变速器输入构件18具有轴的性质并可为发动机输出轴(也 被称为“曲轴”)。可替代地，阻尼器(未示出)可设置在发动机12与变速器14的输 入构件18之间。发动机12将动力传递到变速器14，变速器14通过变速器输出构件或轴 20分配扭矩以驱动主减速器系统16，由此推进车辆(未示出)。在图1中所示的动力系10中，发动机12可为多种形式的内燃机中的任一种，包 括火花点火式汽油发动机和压缩点火式柴油发动机。发动机12非常适于在一定范围的操 作速度下将其可用动力提供到变速器14。仍参见图1，混合动力变速器14采用一个或多个差动齿轮布置，例如整体上分 别以24、26、28表示的三个相互连接的周转圆的行星齿轮组。第一、第二、第三齿轮组 24、26、28可替代地可分别被称为PI、P2、P3。每个齿轮组包括三个齿轮构件第一、
第二、第三构件。第一、第二、第三齿轮组可在图中以任意顺序从“一”至“三”计数(例如， 从左到右，从右到左，等等)。类似地，每个齿轮组的第一、第二、第三构件对于在图 中、在此说明书中和在权利要求书中的每个齿轮组来说以任意顺序(例如在图中，从上 到下，从下到上，等等)从“一”至“三”计数或标识。第一行星齿轮组24具有三个齿轮构件分别是第一、第二、第三构件30、32、 34。第一、第二、第三构件可对应于图1中所示杆图的第一、第二、第三节点，如从上 到下所见。第一构件是围绕第三构件34的外齿轮构件(其可被称为齿圈)，且第三构件 34可包括内齿轮构件(其可被称为太阳轮)。第二构件32是行星架。多个行星齿轮构件(其可被称为小齿轮或行星齿轮)被 可旋转地安装在第二构件(行星架)32上。通过行星齿轮构件，行星架32与齿圈30和 太阳轮34均啮合地或驱动地接合。第二行星齿轮组26也包括三个齿轮构件分别是第一、第二、第三构件40、 42、44。第一构件是围绕第三构件(太阳轮)44的齿圈40。齿图40相对于太阳轮44共 轴对准并可旋转。多个行星齿轮构件被可旋转地安装在第二构件(行星架)42上，使得 行星架42与齿圈40和太阳轮44均啮合地接合。
第三行星齿轮组28类似于第一和第二齿轮组24、26，其也具有第一、第二、第 三构件50、52、54。不过，在该布置中，在代表第三行星齿轮组28的杆的中节点上显示 的第二构件52是外齿圈。齿圈52相对于第三构件(太阳轮)54共轴对准并可旋转。在 此特定齿轮组中，第一构件是行星架50并显示在顶节点上。多个行星齿轮构件或小齿轮 构件被可旋转地安装在行星架50上。每个小齿轮构件被对准以啮合地接合齿圈52和相 邻小齿轮构件或者啮合地接合太阳轮54和相邻小齿轮构件。在图1中所示动力系10中，第一和第二行星齿轮组24、26是简单的行星齿轮 组，而第三行星齿轮组28是组合行星齿轮组。不过，本领域普通技术人员应认识到，上 述的每个行星架构件可为单个小齿轮(简单)架组件或双小齿轮(组合)架组件。具有 长小齿轮的实施例也是可行的。第一、第二、第三齿轮组24、26、28被组合，因为第一行星齿轮组24的第二构 件32通过中心轴36连接到第二行星齿轮组26的第二构件42和第三行星齿轮组28的第 三构件54。这样，这三个齿轮构件32、42、54刚性连接以共同旋转。发动机12通过例如一体的从动盘盘毂38持续地连接到第一行星齿轮组24的第 一构件30以与其共同旋转。第一行星齿轮组24的第三构件34例如通过第一套轴46持 续地连接到第一电动机/发电机组件56，第一电动机/发电机组件56在此也被称为“马 达A”。第二行星齿轮组26的第三构件44例如通过第二套轴48持续地连接到第二电动 机/发电机组件58，第二电动机/发电机组件58在此也被称为“马达B”。第三行星 齿轮组28的第二构件52 (齿圈)例如通过一体的从动盘盘毂持续地连接到变速器输出构 件20。第一和第二套轴46、48可围绕中心轴36。第一扭矩传递机构70 (其在此可互换地被称为离合器Cl)选择性地使第一齿轮 构件50与静止构件相连接。静止构件可为变速器壳体60，或者可具有与动力系10内的 变速器壳体60或某些其它固定物体的间接连接。第二套轴48以及第三构件44和电动机 /发电机58能够通过选择性地接合第二扭矩传递机构72 (其在此可互换地被称为离合器 C2)而选择性地连接到第三行星齿轮组28的第一构件50。 第三扭矩传递机构74 (其在此可互换地被称为离合器C3)选择性地使第二行星齿 轮组26的第一齿轮构件40连接到变速器壳体60或另一静止构件。第一套轴46以及因 此第三齿轮构件34和第一电动机/发电机56也能够通过选择性地接合第四扭矩传递机构 76 (其在此可互换地被称为离合器C4)而选择性地连接到第二行星齿轮组26的第一构件 40。第五扭矩传递机构78 (其在此可互换地被称为离合器C5)选择性地使发动机12 的输入构件18和第一行星齿轮组24的第一齿轮构件30连接到变速器壳体60或另一静 止构件。离合器C5是输入制动器离合器，其在发动机12关闭时选择性地锁定输入构件 18。锁定输入构件18为再生制动能量提供更多的反作用。第一和第二扭矩传递机构70、72 (Cl和C2)可被称为“输出离合器”。第三和 第四扭矩传递机构74、76(C3和C4)可被称为“保持离合器”。术语“离合器”可用 于总体表示任意扭矩传递机构，包括但不限于常被称为离合器、制动器、非旋转或制动 式离合器等的装置。在图1中所示的示例性实施例中，各扭矩传递机构70、72、74、76、78(C1_C5)均为摩擦离合器。不过，也可采用其它传统离合器布置，例如，牙嵌式离合器、摇臂离 合器以及本领域普通技术人员能知道的其它离合器。离合器C1-C5可被液压致动，接收 来自泵(未示出)的加压液压流体。离合器C1-C5的液压致动例如通过使用传统的液压 流体控制回路而实现，这对本领域普通技术人员而言是公知的。行星齿轮组24、26、28以及第一和第二电动机/发电机56、58(马达A和B)围 绕中间中心轴36共轴地取向，中间中心轴36形成变速器14的旋转轴线37。马达A或 马达B可采取环形构造，从而使二者中的一个或两个基本围绕三个行星齿轮组24、26、 28和旋转轴线37。混合动力变速器14接收来自多个扭矩发生装置的扭矩。基于从燃料箱中所储存 的燃料的能量转化或从电能储存装置中储存的电势的能量转化(二者均未示出)，“扭矩 发生装置”包括发动机12和电动机/发电机56、58。发动机12、马达A(56)和马达B (58)可独立操作或协同操作，S卩，与各行星齿 轮组和能够选择性接合的扭矩传递机构协作，以使变速器输出轴20旋转。而且，马达A 和马达B优选地被构造成选择性地作为电动机和发电机而操作。例如，马达A和马达B 能够将电能转化为机械能(例如，在车辆推进过程中)，而且还能够将机械能转化为电能 (例如，在再生制动过程中或在发动机12的过量动力供应期间)。现在参见图2和3并继续参见图1，显示出变速器14的内部的两个局部图。图2 显示出变速器14内的第一扭矩传递机构70、Cl和第三行星齿轮组28的示意性侧视图。 图3显示出离合器Cl的局部分解图。在变速器14中，Cl是后部非旋转离合器，即，具有非旋转反作用盘的离合器， 也被称为制动器、制动式离合器、或制动式扭矩传递机构。在动力系10中，Cl可在特 定条件下经历扭矩反转。例如且非限制性地，在低速、下坡的车辆操控过程中，从局部 节流至不节流的节气门位置变化将使所应用的离合器Cl上的扭矩方向反转。离合器Cl包括底板80，其固定地紧固到变速器壳体60。底板柱的阵列或多个 底板柱82从底板80朝向变速器壳体60沿轴向延伸。多个螺栓孔84被限定为沿轴向穿 过多个底板柱82。螺栓孔84可被构造为穿过底板柱82的中间或中央。多个底板螺栓 86穿过螺栓孔84并拧入变速器壳体60中的螺纹孔88中，使得底板80可刚性附接到变速 器壳体60。底板柱82用于设定底板80相对于变速器壳体60的轴向位置，从而不需要挡圈 来相对于离合器Cl的其余部分保持底板80。多个反作用盘90位于底板柱82之间。反 作用盘90具有多个径向向外的键齿92。由于底板80螺栓连接到变速器壳体60，并由此为静止(非旋转)物体，因而径 向向外的键齿92可直接配合于底板柱82。一旦组装完毕，则反作用盘90键联到底板柱 82，而不是键联到形成在变速器壳体60内部上的齿。因此，反作用盘90通过底板80 (而 不是通过变速器壳体60)制动，扭矩可在底板80与反作用盘90之间传递。多个离合器盘94与第三行星齿轮组28的行星架50共同旋转。在变速器10的 操作中，Cl致动使得离合器盘94将扭矩传递到多个反作用盘90。因此，离合器盘94致 动使得行星架50变得通过底板80制动并且停止相对于变速器壳体60的旋转。底板80相对于旋转轴线37径向对称。因此，底板柱82、螺栓孔84、和径向向外的键齿92呈现重复的对称样式。图3显示出以下各项的径向对称样式，所述各项例如 但不限于十二个底板柱82，十二个螺栓孔84，和十二个径向向外的键齿92。反作用 盘还沿轴向对称，因而反作用盘90可按照24种取向(十二种径向旋转和两个轴向方向) 中的任意取向组装到底板80中。而且，底板80 (离合器盘94和反作用盘90已经就位) 可按照十二种取向中的任意取向组装到变速器壳体60中。本领域普通技术人员应认识到，可使用不同样式和不同数量的元件，这取决于 具体设计。而且，本领域普通技术人员应认识到，不要求绝对的对称性(例如，制造缺 陷可能发生)。可替代的非旋转离合器(未示出)可通过反作用盘上的外键齿阵列和直接形成在 变速器壳体60上的内键齿而直接固定到变速器壳体60。这些内键齿可铸造到变速器壳体 60中或在铸造过程之后机加工到变速器壳体60中。底板80可由铁素体材料形成，并可通过(例如但不限于)粉末冶金工艺形成。 与形成变速器壳体60的铝相比，形成底板80的铁素体材料的相对强度可以需要更少的用 于对离合器扭矩进行反作用的径向向外的键齿92。而且，随着沿径向向外的键齿92与静 止构件之间分布应力所需的面积减小，反作用盘90的厚度可减小。非旋转离合器上的扭矩反转使得径向向外的键齿92将扭矩从一个底板柱82传递 到另一底板柱。如果内键齿形成在变速器壳体60上，则此扭矩传递可使得径向向外的 键齿92从其抵靠内键齿的顺时针座位置行进至其抵靠内键齿的逆时针位置，或者反之亦 然。反作用盘的这种行进被称为背隙或速动，并可导致在底板柱82与径向向外的键齿92 之间的界面处的振动，从而导致可听到的噪音发散到变速器14之外。在内键齿(包含底板柱82内的内键齿或在变速器壳体60的内部上的内键齿) 与反作用盘90的键齿之间的间隙决定在扭矩反转过程中的行进量，并由此可影响在该扭 矩反转过程中所产生的噪音能量的量。在可替代构造中，反作用盘的扭矩反转也可使离 合器底板旋转，其中离合器底板简单地为通过挡圈保持就位的轴向间隔保持件和支撑装 置。从粉末金属形成底板柱82不需要铸造斜度，并可比通常是模铸部件的铝制变速 器壳体60具有更低的位置容差要求。通过减小在径向向外的键与内键(内键形成在此离 合器Cl中的底板柱82上)之间的位置容差，减小了非旋转离合器中的背隙量和噪音水 平。而且，由于非旋转键处于内部部件(底板80的底板柱82)上，而不是外部部件(变 速器壳体60)上，因而当振动通过这些部件而向外部变速器壳体60行进时，发散到变速 器14之外的噪音由于这些部件的阻尼特性而被减小。本发明针对机动车辆应用而详细描述；不过，本领域技术人员应认识到本发明 的更宽的应用性。本领域普通技术人员将进一步认识到，诸如“上”、“下”、“向 上”、“向下”之类的表述用于描述附图，而不是表示限制由权利要求书限定的本发明 的范围。虽然已经详细描述了实施本发明保护方案的最佳模式和其它实施例，不过本发 明所属领域的技术人员会想到在所附权利要求范围内实施本发明的各种可替代设计和实 施例。
权利要求
1.一种用于变速器的制动式离合器机构，包括变速器壳体；底板，其固定地紧固到所述变速器壳体并具有多个底板柱；多个反作用盘，其具有多个径向向外的键齿，其中，所述多个径向向外的键齿被 构造为与所述多个底板柱配合，使得扭矩能够在所述底板与所述多个反作用盘之间被传 递；和其中，所述多个反作用盘不将扭矩直接传递到所述变速器壳体。
2.如权利要求1所述的离合器机构，其中，所述变速器包括旋转轴线，并且其中所述 底板关于所述旋转轴线径向对称。
3.如权利要求2所述的离合器机构，进一步包括多个离合器盘，其中，所述多个离合 器盘被构造成选择性地将扭矩传递到所述多个反作用盘。
4.如权利要求3所述的离合器机构，其中，所述多个离合器盘被构造为能够选择性地 关于所述旋转轴线旋转，并且所述多个反作用盘被构造为不能关于所述旋转轴线旋转。
5.如权利要求4所述的离合器机构，其中，所述离合器机构的进一步的特征在于 不存在被构造成防止所述底板相对于所述旋转轴线沿轴向运动的挡圈。
6.如权利要求5所述的离合器机构，进一步包括多个螺栓孔，其被限定为沿轴向穿过所述多个底板柱；和多个螺栓，其中所述底板通过所述多个螺栓孔被螺栓连接到所述变速器壳体。
7.如权利要求6所述的离合器机构，其中，所述底板由铁素体材料形成。
8.如权利要求6所述的离合器机构，其中，所述底板通过粉末冶金工艺形成。
9.一种用于变速器的制动式离合器机构，包括变速器壳体；底板，其固定地紧固到所述变速器壳体并具有多个底板柱；多个螺栓孔，其被限定成沿轴向穿过所述多个底板柱；和多个螺栓，其中所述底板通过所述多个螺栓孔被螺栓连接到所述变速器壳体；多个反作用盘，其具有多个径向向外的键齿，其中，所述多个径向向外的键齿被 构造为与所述多个底板柱配合，使得扭矩能够在所述底板与所述多个反作用盘之间被传 递；和其中，所述多个反作用盘不将扭矩直接传递到所述变速器壳体。
10.如权利要求9所述的离合器机构，其中，所述变速器包括旋转轴线，并且其中所 述底板关于所述旋转轴线径向对称。
全文摘要
一种用于变速器的制动式离合器机构，包括变速器壳体和底板，其固定紧固到变速器壳体。底板具有多个底板柱。多个反作用盘具有多个沿径向向外的键齿，且键齿被构造为与底板柱配合，扭矩能够在底板与反作用盘之间被传递。反作用盘不将扭矩直接传递到变速器壳体，底板可相对于旋转轴线沿径向对称，多个离合器盘可被构造以选择性地将扭矩传递到反作用盘。离合器盘可被构造为能够选择性地相对于旋转轴线旋转，反作用盘被构造为不能相对于旋转轴线旋转。
文档编号F16D67/02GK102022465SQ20101029536
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月21日 优先权日2009年9月22日
发明者D·S·伯彻特, G·W·肯普夫, W·S·里德 申请人:通用汽车环球科技运作公司