具有流体分配离合器毂的变速器的制作方法

本公开涉及用于机动车辆的变速器领域。更具体地，本公开涉及具有花键连接到环形齿轮以产生轴向流体分配通道的离合器毂的变速器。

背景技术：

许多车辆在宽的车速范围(包括前向运动和倒车运动两者)内使用。然而，大多数类型的内燃发动机仅能够在窄的车速范围内高效运转。因此，经常使用能够在多个传动比下高效传输动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常在高传动比下操作，使得发动机扭矩倍增以提高加速度。当车辆处于高车速时，在低传动比下操作变速器允许与安静、燃料高效的巡航相关联的发动机转速。

许多变速器利用以不同的组合接合而建立具有不同传动比的不同功率流动路径的摩擦离合器和制动器。一种常用的摩擦离合器类型是湿式多片离合器。离合器组件包括花键连接到一个部件并与花键连接到其它部件的分离片组交错的摩擦片组。为了接合离合器，将加压流体供应到应用室，迫使活塞挤压分离片之间的摩擦片。摩擦片和分离片之间的摩擦防止发生相对旋转，使两个部件彼此结合。当流体压力减小时，回位弹簧迫使活塞远离离合器组件以移除法向力，使得相对旋转在最小牵引下是可能的。湿式多片离合器依赖于将变速器流体供应到摩擦片上的摩擦材料。这种流体具有多种用途，包括修正摩擦材料的摩擦特性并除去多余的热。

技术实现要素：

一种变速器包括行星齿轮组的环形齿轮、离合器毂以及多个摩擦片。离合器毂具有内花键齿和外花键齿。内花键齿与环形齿轮的花键齿啮合以限定多个轴向流体分配通道。离合器毂还限定从轴向流体分配通道向外延伸的一个或更多个径向通道。摩擦片与环形齿轮轴向对齐。离合器毂可以在一端封闭以限定轴向流体分配通道的一端。卡环可以被插入到离合器毂的槽中以限定轴向流体分配通道的端部。旋转轴也可花键连接到离合器毂。旋转轴与环形齿轮之间的空间可限定从轴向流体分配通道向内延伸的径向流体流动通道。轴向流体分配通道可被限定在环形齿轮的花键齿的内径和离合器毂的内花键齿的内径之间。可选地或者附加地，一些内花键齿可以被省略以限定轴向流体分配通道。

根据本发明，提供一种变速器，所述变速器包括：第一旋转元件，具有第一组外花键齿；第二旋转元件，具有第二组外花键齿；离合器毂，具有内花键齿和第三组外花键齿，所述内花键齿与第一组外花键齿和第二组外花键齿啮合；以及多个摩擦片，与第三组外花键齿啮合。

根据本发明的一个实施例，内花键齿和第一组外花键齿限定轴向流体分配通道，其中，离合器毂限定多个径向流体分配通道，以将流体从轴向流体分配通道引导至摩擦片。

根据本发明的一个实施例，轴向流体分配通道由内花键齿和第一旋转元件之间的径向间隙形成。

根据本发明的一个实施例，轴向流体分配通道由因为内花键齿和第一组外花键齿的数量不同而产生的周向间隙形成。

根据本发明的一个实施例，摩擦片与第一旋转元件轴向对齐。

附图说明

图1是变速器运动学布置的示意图。

图2是根据图1的运动学布置的变速器的一部分的剖视图。

图3是图2的变速器中的环形齿轮和离合器毂的第一实施例的端视图。

图4是图2的变速器中的环形齿轮和离合器毂的第二实施例的端视图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其它实施例可以采用各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以形成未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。

图1示出了10速自动变速器的运动学布置。四个简单的行星齿轮组20、30、40和50分别具有支撑一组行星齿轮组的行星齿轮架，每个行星齿轮与中心齿轮和环形齿轮啮合。中心齿轮26和36被固定地连接。行星齿轮架22固定地连接到环形齿轮58，环形齿轮38固定地连接到中心齿轮46。环形齿轮48固定地连接到中心齿轮56。输入轴60固定地连接到行星齿轮架32。输出轴62固定地连接到行星齿轮架52。制动器66选择性地保持环形齿轮28不旋转。制动器68选择性地保持中心齿轮26和36不旋转。离合器70选择性地将输入轴60和行星齿轮架32连接到环形齿轮48和中心齿轮56。中间轴64通过离合器72选择性地连接到行星齿轮架42，通过离合器74选择性地连接到行星齿轮架22和环形齿轮58，并通过离合器76选择性地连接到环形齿轮38和中心齿轮46。类似地，齿轮24、34、44和54统称为行星齿轮。

为了使变速器的总长度和直径最小化，期望的是只要嵌套不妨碍部件的功能，就尽可能地将部件紧密嵌套在一起。具体地，期望的是将离合器76的摩擦片和分离片径向定位在环形齿轮38的外侧并定位在相同的轴向位置。传统地，流体被引导到离合器毂的径向内侧的空间，从该空间处离心力推动流体通过离合器毂中的径向孔以润滑和冷却离合器组件。然而，当离合器组件被定位为邻近于环形齿轮并径向定位在环形齿轮的外侧时，该空间由实体环形齿轮占据。出于强度的目的，环形齿轮由硬化材料制成，所以钻出穿过环形齿轮的斜孔是困难的。因此，有时需要将离合器组件相对于环形齿轮进行轴向偏移，而这可能增加变速器的总长度。

图2是更详细地示出了齿轮组30和离合器76的剖视图。行星齿轮架32花键连接到输入轴60。行星齿轮34由滚子轴承支撑而相对于行星齿轮架32旋转。中心齿轮36花键连接到轴80，轴80将中心齿轮36连接到中心齿轮26。离合器毂82花键连接到环形齿轮38和轴84二者，轴84连接到中心齿轮46。多个摩擦片86花键连接到离合器毂82并与花键连接到中间轴64的多个分离片88交错。最左边的分离片(称为反作用板)被卡环90轴向约束。活塞92响应于流体压力而相对于中间轴64轴向滑动以挤压分离片88之间的摩擦片86。

通过输入轴60中的各个轴向通道94供应流体用于各种用途。这些通道中的一个通道输送低压流体以润滑和去除热。输入轴中的润滑通道将流体供应到行星齿轮架32中的轴向通道96。所述流体中的部分流体被输送到滚子轴承，然后通过行星齿轮34以润滑与中心齿轮36和环形齿轮38的啮合界面。所述流体的剩余部分继续径向流动到由环形齿轮38和轴84产生的空腔。可选地，所述流体可以通过推力轴承分离轴80、行星齿轮架32和轴84流入该空腔中。在替代构造中，所述流体中的部分流体在径向流动时可以被捕获并转移以润滑行星齿轮。流体从空腔径向地流过通道98并流到离合器毂82的内表面。通道98可以形成在轴84中，或者可以由环形齿轮38和轴84之间的界面进行限定。流体从通道98轴向流过由离合器毂82和环形齿轮38及轴84之间的花键界面形成的一个或更多个轴向通道。朝向左侧的流动由形成在离合器毂82的端部中的唇部包含。朝向右侧的流动由卡环100包含。流体从轴向通道流过离合器毂82中的径向通道102并流入离合器组件。当流体径向流过离合器组件时，流体吸收热并控制摩擦特性以在换挡期间改善控制性。轴向通道允许流体流动以到达直接位于环形齿轮38上的摩擦片，而无需在环形齿轮38中钻孔。

图3是离合器毂82和环形齿轮38的一个实施例的端视图。环形齿轮38具有与离合器毂82的内花键齿106啮合的多个外花键齿104。离合器毂82还具有与摩擦片86啮合的多个外花键齿108。离合器毂的内花键齿106的内径大于环形齿轮的外花键齿104的内径，以限定间隙110。间隙110是将流体从径向通道98引导至径向通道102的轴向通道。径向通道102在给定的轴向位置的数量可以等于花键齿的数量，以在摩擦片的表面上提供优良的流体分布。

图4是离合器毂82和环形齿轮38的另一实施例的端视图。在本实施例中，离合器毂82的一个内花键齿被省略，形成明显大于图3的轴向通道的轴向通道110′。环形齿轮38边界周围的若干内花键齿可被省略，以形成多个这样大的轴向通道。可以通过省略环形齿轮的花键齿来实现相似的效果。这些较大的通道能够以比图3的通道传输更高的流量的流体。然而，由于径向通道102的数量减少，所以摩擦片86的槽图案以及摩擦片86和分离片88之间的相对旋转对于分配流体更为重要。这两种方法可以结合使用。

除了能够将离合器组件定位在环形齿轮上的封装优点，这种布置还提供了制造成本的优点。离合器毂可以很容易地由金属板形成。另一方面，环形齿轮通常采用较昂贵的处理工艺(包括对于硬度的热处理)形成。

虽然上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下能够进行各种变化。如前所述，各个实施例的特征可组合以形成本发明可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性方面优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例不在本公开的范围之外，且可期望用于特定应用。