本专利申请要求于2016年2月18日提交的美国临时专利申请第62/296,917号的权益。以上专利申请的全部公开内容通过引证结合于此。
本发明涉及一种扭矩传递组件，更特别地涉及一种用于在鼓(drum)和齿轮之间传递扭矩的组件。
背景技术
在自动变速器系统中，扭矩通过扭矩传递组件在变速器内从部件传递到部件。正常地，扭矩传递组件具有复杂的设计，允许它们用于多种功能并减少变速器系统中的部件的数量。在这种情况下，通常选择制造扭矩传递组件的材料以适应施加到该复杂的扭矩传递组件的最大应力。扭矩传递组件的大部分通常比实际应用所需要的更坚固和笨重。
为了减小重量，尽可能使用铝代替钢。铝并不是用于诸如环形齿轮的部件的合适材料，但是它可以用于驱动壳或鼓，壳或鼓在变速器内的环形齿轮和其他支撑或扭矩控制结构之间传递扭矩。鼓可以由流动成形工艺形成。在美国专利第7,021,171号以及美国专利第7,328,492号中示出并说明了这种组件和成形的方法的示例，所述美国专利的公开内容通过引证而整体结合于此。
然而，持续地需要使扭矩传递组件的重量、成本和复杂度最小化。另外，期望利用部件的增强的互锁和耦接来使扭矩传递组件的刚性和效率最大化。
技术实现要素：
根据和理解本发明，已经令人惊讶地发现使其重量、成本和复杂度最小化、使其刚性和效率最大化并包括增强的组件的互锁和耦接的一直改进的扭矩传递组件。
根据本公开的实施方式，公开一种扭矩传递组件。所述扭矩传递组件包括第一鼓，该第一鼓具有形成在第一鼓的端部处的多个齿。齿轮组件与第一鼓轴向地排列并具有与鼓的多个齿相互啮合的多个齿。齿轮组件包括环形齿轮和与齿轮轴向地排列的板。
根据本公开的另一实施方式，公开一种扭矩传递组件。所述扭矩传递组件包括第一鼓，该第一鼓具有形成在第一鼓的第一端部和第二端部中间的内表面上的多个花键以及形成在第一鼓的第一端部处的凸缘和多个齿中的一者。齿轮组件耦接到鼓的第一端部并接合所述第一鼓的凸缘和多个齿中的一者。齿轮组件包括第二鼓，该第二鼓接收环形齿轮和与齿轮轴向地排列的板。
根据本公开的又一实施方式，公开一种扭矩传递组件。所述扭矩传递组件包括：铝鼓，该铝鼓具有形成在铝鼓的端部处的多个齿。齿轮组件与鼓轴向地排列并耦接到所述鼓的端部。齿轮组件包括钢鼓、环形钢齿轮和钢板。钢鼓具有与铝鼓的多个齿相互啮合的多个齿和形成在钢鼓的内表面上的多个花键。钢齿轮具有形成在钢齿轮的外表面上的多个花键，钢齿轮的多个花键接合钢鼓的多个花键。板接合钢齿轮的内表面和钢鼓的内表面中的至少一者。
附图说明
通过阅读以下关于附图对本发明的实施方式的详细描述，本发明的以上优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，附图中：
图1是根据本公开的实施方式的扭矩传递组件在扭矩传递组件的鼓的一部分被局部切除的情况下的分解透视图；
图2是根据图1的扭矩传递组件的组装截面图；
图3是根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件的组装截面图；
图4是根据图3的扭矩传递组件的分解截面图；
图5是根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件的组装截面图；
图6是根据图5的扭矩传递组件的分解截面图；
图7是根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件的组装截面图；
图8是根据图7的扭矩传递组件的分解截面图；
图9是根据本公开的又一实施方式的扭矩传递组件的组装截面图；以及
图10是根据图9的扭矩传递组件的分解截面图。
具体实施方式
以下详细的说明书和附图描述和说明了本发明的各种示例性实施方式。说明书和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1和图2示出了根据本公开的实施方式的扭矩传递组件10。扭矩传递组件10被构造为在驱动构件(未示出)和从动构件(未示出)之间提供扭矩。扭矩传递组件10包括：鼓12，用于与驱动构件或从动构件接合；板14；以及环形齿轮16，用于与驱动构件或从动构件中的另一者接合，并与鼓12和板14轴向地排列。
鼓12是管状的并且包括内表面18和外表面20。鼓12通过流动成形工艺形成，如美国专利第7,021,171号和第7,328,492号中公开的，所述美国专利的公开内容通过引证而整体结合于此。然而，理解的是，如果期望，鼓12可以通过其他已知的工艺形成。有利的是，鼓12由铝形成，然而应理解，可以使用其他材料来形成鼓12，诸如钢。鼓12的内表面18上形成有花键22的阵列，位于鼓12的第一端部24和第二端部26中间。鼓12的第一端部24包括缘部30，该缘部具有齿28的环形形式。齿28由形成在鼓12的内表面18上的多个大致矩形形状的凹部限定。理解的是，凹部可以是任意形状(诸如三角形或弧形)，并可以从缘部30轴向向外延伸。
齿轮16通常由钢原料材料制成，齿轮包括从齿轮16的内表面径向向内延伸的在内部形成的花键32。尽管如此，应该理解，如果期望，齿轮16可以由其他材料形成。齿轮16还包括从其一端部向外延伸的齿34的环形阵列。齿轮16的齿34与鼓12的齿28接合并相互啮合，以在它们之间形成城堡接头连接(castlejointconnection，方形接头连接)。应当理解，尽管未示出，但是齿轮16的齿34可以是形成在其内表面上以接合从鼓12的缘部30向外延伸的齿的凹部。
在齿轮16的齿34和齿轮16的花键32之间的环形肩部38形成在齿轮16的内表面上。如在实施方式中所示，板14定位成与肩部38相邻，或板14可以位于肩部38上，其中肩部38接收板14的外周缘。板14有利地由钢形成并且为圆盘。尽管如此，如果期望，板14可以由具有类似强度性能的其他合适材料形成。齿轮16和板14形成齿轮组件。
传感器部件40环形地设置在鼓12的内表面18上。在所示的实施方式中，传感器部件40具有环形设置的窗部42并且为钢环。该环可以由任意已知的工艺(诸如冲压、辊轧成形，挤出成形或任意其他已知的成形工艺)形成。在形成鼓12的铝原料通过流动成形工艺形成时，传感器部件40有利地位于并被捕获在鼓12的内表面18上。然而，应理解的是，传感器部件40可以在鼓12的成形步骤期间或之后通过其他已知的工艺或组装步骤而设置在鼓12的内表面18上。传感器部件40有利于通过传感器获取、获得和计算特定参数。有利地，在传感器部件40是钢的并且鼓12是铝的非限制性示例中，鼓12的铝通过窗部42暴露。因此，传感器能够通过计数或“读取”通过窗部42暴露的铝与传感器部件40的钢交替来计算扭矩传递组件10的旋转参数。
为了组装扭矩传递组件10，部件(鼓12、板14、齿轮16和传感器部件40)通过它们各自的期望工艺形成。板14位于齿轮16的肩部38内并且例如通过焊接耦接到齿轮16。尽管如此，如果期望，可以采用其他耦接手段将板14耦接到齿轮16，诸如摩擦配合、销、螺钉、凸轮式配合或现在已知或以后开发的任意其他耦接手段。鼓12通过城堡接头(castlejoint，方形接头)或齿28、34的相互啮合而耦接到齿轮16。沿着相互啮合的齿28、34的内表面形成槽43，以用于接收卡环，从而有利于将鼓12保持于齿轮。
有利地，根据上述实施方式的扭矩传递组件10使铝的量和制造成本最小化。通过传感器部件40的构造实现制造成本的最小化。齿28、34的相互啮合允许消除在齿轮16的外径上形成花键或齿。另外，消除在齿轮16的外径上形成花键或齿允许齿轮16弯曲，同时使齿轮16上的磨损最小化。
图3至图4示出根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件110。与图1和图2的扭矩传递组件10类似的特征以相同的附图标记来表示，但是带有前缀“1”。图3至图4的扭矩传递组件110与图1和图2的扭矩传递组件10基本上类似，除了：扭矩传递组件110包括次级鼓144、齿轮116包括形成在齿轮116的外表面上的向外延伸的花键146的阵列、以及向外延伸的花键148的阵列形成在板114的外周上。
次级鼓144是环形的并且有利地通过任意已知的工艺(诸如以流动成形、辊轧成形、冲压和挤出为例)由钢形成。然而，应理解的是，如果期望，可以采用其他材料来形成次级鼓144。向内延伸的花键150的阵列形成在次级鼓144的内表面上，以与形成在齿轮116的外表面上的花键146和板114的花键148接合并相互啮合。根据图3至图4中所示的实施方式，次级鼓144包括与鼓112的齿128相互啮合而不是与齿轮116啮合的齿134。尽管未示出，但是理解的是，如果期望，可以包括传感器部件140。次级鼓144、齿轮116和板114形成齿轮组件。
应理解的是，鼓112的齿128可以相对于鼓112的轴向方向从鼓112的第一端部124向外延伸，而不是由鼓112的内表面118上的凹部形成。根据该非限制性示例，槽143可以形成在鼓112的齿126和次级鼓144的齿134中，用于接收卡环。还应理解的是，根据特定实施方式，次级鼓144可以绕着鼓112的外表面120、绕着鼓112的第一端部124而被接收。根据该实施方式，鼓112包括在鼓112的外表面120中形成在第一端部124处的齿128。次级鼓144的齿134与形成在鼓112的外表面120上的齿128相互啮合。理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，齿128、134可以根据如期望的其他结构构造而相互啮合。
为了组装扭矩传递组件110，部件(鼓112、板114、齿轮116和次级鼓144)通过它们各自的工艺形成。板114的外径基本上等于齿轮116的外径。板114位于齿轮116上，其中板114的花键148在轴向方向上与齿轮116的花键146对齐。板114和齿轮116被接收在次级鼓144中。齿轮116和板114的相应花键146、148与形成在次级鼓144的内表面上的花键150接合并相互啮合。鼓112通过城堡接头或齿128、134的相互啮合而耦接到次级鼓144。城堡接头与板114和齿轮116相邻或接近地形成。因此，板114被保持并被夹在齿轮116和鼓112的缘部30之间。槽143沿着相互啮合的齿128、134的内表面形成，用于接收卡环，以利于将鼓112保持于次级鼓144。
有利地，根据上述实施方式的扭矩传递组件110消除将板114焊接到齿轮116的需求。由钢形成的次级鼓144有利于在接合齿轮116中的最大强度。另外，扭矩传递组件110有利于齿轮116的期望适配和弯曲，同时使磨损最小化。
图5至图6示出根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件210。与图1至图4的扭矩传递组件10、110类似的特征以相同的附图标记来表示，但是带有前缀“2”。图5至图6的扭矩传递组件210与图3至图4的扭矩传递组件110基本上类似，包括次级鼓244。然而，鼓212的齿228和次级鼓244的齿234的城堡接头或相互啮合形成传感器部件240。当相互啮合时，由铝形成的鼓212的齿228与次级鼓244的齿234交替。交替的钢和铝模拟或模仿图1至图2的传感器部件40。传感器部件240与鼓212的花键222相邻地形成。鼓212的齿243由花键222的一部分形成。
如所示的，安置表面254形成在次级鼓244的内表面上以与齿轮216接合，并且安置表面被构造为防止齿轮216轴向移动超过安置表面254。次级鼓244、齿轮216和板214形成齿轮组件。
为了组装扭矩传递组件210，部件(鼓212、板214、齿轮216和次级鼓244)通过它们各自的工艺形成。板214被接收在齿轮116的肩部238上并且例如通过焊接耦接到齿轮216。板214和齿轮216被接收在次级鼓244中。齿轮216的花键246与形成在次级鼓244的内表面上的花键250接合并相互啮合。鼓212通过城堡接头或齿228、234的相互啮合而耦接到次级鼓244。城堡接头在扭矩传递组件210的中间部分处与板214和齿轮216分开并且形成传感器部件240。槽243沿着由齿228、234的相互啮合而形成的城堡接头形成，用于接收卡环，以利于将鼓212保持于次级鼓244。
有利地，扭矩传递组件210使制造和组装成本最小化。作为齿228、234的啮合的传感器部件240实现与图1和图2的没有采用分开的组件的传感器部件40相同的结果。由钢形成的次级鼓244利于在接合齿轮216中的最大强度。另外，扭矩传递组件210有利于齿轮216的期望适配和弯曲，同时使磨损最小化。
图7至图8示出根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件310。与图1至图6的扭矩传递组件10、110、210类似的特征以相同的附图标记来表示，但是带有前缀“3”。图7至图8的扭矩传递组件310与图5至图6的扭矩传递组件210基本上类似，包括次级鼓344。然而，次级鼓344由第一部件356和第二部件358形成，其中，第一部件356包括与鼓312的齿328相互啮合的齿334，第二部件358包括花键350，用于与形成在齿轮316的外表面上的花键346接合。第一部件356通过诸如焊接、过盈配合的耦接手段或任意其他期望的耦接手段而耦接到齿轮316。次级鼓344、齿轮316和板314形成齿轮组件。
为了组装扭矩传递组件310，部件(鼓312、板314、齿轮316和次级鼓344)通过它们各自期望的工艺形成。板314被接收在齿轮316的肩部338上并且例如通过焊接耦接到齿轮316。如所示的，环形槽362可以在花键350处形成在次级鼓344中以接收卡环从而利于将板314、齿轮316保持于次级鼓344。板314和齿轮316被接收在次级鼓344的第二部件358中。齿轮316的花键346与形成在次级鼓344的第二部件358的内表面上的花键350接合并相互啮合。鼓312通过城堡接头或齿328、334的相互啮合而耦接到次级鼓344的第一部件356。城堡式接头形成传感器部件340。槽343沿着相互啮合的齿328、334的城堡式接头而形成，用于接收卡环，以利于将鼓312保持于次级鼓344。
有利地，扭矩传递组件210使制造和组装成本最小化。作为齿328、334的啮合的传感器部件340实现与图1和图2的传感器部件40相同的结果。由钢形成的次级鼓344利于在接合齿轮316中的最大强度。另外，扭矩传递组件310利于齿轮316的期望适配和弯曲，同时使磨损最小化。
图9至图10示出根据本公开的另一实施方式的扭矩传递组件410。与图1至图8的扭矩传递组件10、110、210、310类似的特征以相同的附图标记来表示，但是带有前缀“4”。图9至图10的扭矩传递组件410与图7至图8的扭矩传递组件310基本上类似，包括次级鼓444。然而，板414与次级鼓444整体地形成并包括穿过该板而形成的开孔466。鼓412包括设置在其第一端部424处的凸缘464。凸缘464包括穿过该凸缘而形成的开孔468，开孔对应于形成在板414中的开孔466。与板414整体地形成的次级鼓444和齿轮416形成齿轮组件。
为了组装扭矩传递组件410，部件(鼓412、齿轮416和与板414整体地形成的次级鼓444)通过它们各自的工艺形成。齿轮416被接收在次级鼓444中。鼓412经由通过对准开孔466、468而接收的耦接部件(例如螺栓、螺钉、销等)而耦接到次级鼓444。尽管如此，应理解的是，可以采用诸如铆接和焊接的其他耦接手段将鼓412耦接到次级鼓444。由钢形成的次级鼓444利于在接合齿轮416中的最大强度。另外，扭矩传递组件410利于齿轮416的期望适配和弯曲，同时使磨损最小化。
虽然铝和钢由于各种原因对于扭矩传递组件10、110、210、310、410的特定部件而言是有利的，但是理解的是，如果期望在不脱离本公开的范围的情况下可以采用其他材料。
此外，尽管在图1至图10中示出了示出各种实施方式的五个实施方式，但是应当理解，在各种实施方式之间，特征和特定构造可以是互换的。例如，诸如图1至图2中所示的被构造为环形的环的传感器部件40可以采用各种实施方式中的任意实施方式。在另一个示例中，诸如图5至图6中所示的齿228、234的相互啮合以形成传感器部件240可以采用各种实施方式中的任意实施方式。在另一示例中，与鼓12、112、212、312、412和次级鼓144、244、344、444相关的齿轮16、116、216、316、416的构造可以采用各种实施方式中的任意实施方式。
从前面的描述，本领域的普通技术人员可以容易地确定本发明的实质特征，并且在不脱离其精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改以使其适应各种用途和条件。