專利名稱：太陽齒輪襯套和套筒及密封混合機(jī)電自動變速器中的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合機(jī)電自動行星變速器，其具有主軸、太陽齒輪和設(shè)置在主軸和太陽齒輪之間的襯套-套筒裝置。
背景技術(shù)：
自動變速器的行星齒輪裝置允許變速器減小或增加來自動力源的輸入速度。行星齒輪裝置的部件包括環(huán)形齒輪、具有至少一個小齒輪的行星齒輪架，及太陽齒輪。行星齒輪裝置的齒輪環(huán)繞變速器的主軸并且通過與一系列離合器嚙合改變主軸的輸出速度。
給定基本的功能，經(jīng)常分析行星齒輪裝置以改進(jìn)它們的制造過程和整體成本。例如，太陽齒輪可以從它的軸上分離，以簡化每個各個部件的制造過程。這種改變對行星齒輪裝置內(nèi)的相鄰的部件產(chǎn)生新的要求。
優(yōu)化燃料節(jié)約且保證混合變速器內(nèi)所有內(nèi)部部件合適的冷卻也可能是關(guān)鍵的。行星部件也能夠輔助引導(dǎo)潤滑劑流至變速器部件，從而減小疲勞且提高變速器的壽命周期。
2003年12月19日Schmidt等提交的且轉(zhuǎn)讓給General MotorsCorporation的題目為“Two-Mode Compound-Split，HybridElectro-Mechanical Transmission Having Four Fixed Ratios”，序列號為60/531,528的美國臨時申請中描述了機(jī)電變速器，該申請通過參考在此完整引入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種緊湊的帶有套筒和太陽齒輪襯套裝置的機(jī)電變速器，套筒和太陽齒輪襯套裝置在太陽齒輪和主軸之間形成的空腔內(nèi)環(huán)繞變速器主軸。提供此處批露的襯套-套筒裝置產(chǎn)生的幾個優(yōu)點(diǎn)包括(1)允許太陽齒輪的更有效和成本節(jié)約的內(nèi)部花鍵切割過程，及(2)允許通過沿著主軸密封潤滑油來在行星齒輪架室內(nèi)達(dá)到需要的壓力水平以支持潤滑劑流動。另外，本發(fā)明保持需要的包裝空間，容易組裝及部件通用。
本發(fā)明的一方面，襯套和套筒給太陽齒輪提供一些徑向支撐，太陽齒輪環(huán)繞襯套-套筒裝置和主軸。
本發(fā)明的另一方面，太陽齒輪包含兩個軸向可分離的有可驅(qū)動的關(guān)系的部件(太陽齒輪部件和太陽齒輪軸部件)。襯套-套筒裝置的尺寸是可變的以適應(yīng)軸向可分離的太陽齒輪部件和其連接花鍵所要求的增加的徑向空間。在本實(shí)施例中，襯套-套筒裝置也用于減小設(shè)置在主軸的具有不同徑向尺寸的兩個區(qū)域之間的主軸上的臺階尺寸，且因此減小在那個點(diǎn)處的應(yīng)力集中。主軸上的臺階尺寸的減小極大增長了主軸的壽命周期。
本發(fā)明的另一方面，套筒壓配合入太陽齒輪，以形成預(yù)定尺寸和直徑的孔，以容納為太陽齒輪和主軸之間的空腔提供密封的襯套。
更具體地，提供徑向緊湊的軸頸油密封件。密封件在用于自動變速器的行星齒輪裝置的潤滑油系統(tǒng)內(nèi)且設(shè)計為使?jié)櫥托孤┲敛恍枰膮^(qū)域的量最小。行星齒輪裝置包括相對可旋轉(zhuǎn)的主軸和太陽齒輪軸，其中太陽齒輪部件具有可與太陽齒輪部件上的互補(bǔ)花鍵互相連接的可鉆孔的花鍵。兩個太陽齒輪部件軸向相互可分離。太陽齒輪部件有軸頸孔，其成形為大于太陽齒輪部件上的內(nèi)部花鍵的根部直徑。行星齒輪裝置也包括壓配合入太陽齒輪部件的軸頸孔的套筒。套筒限定了預(yù)定尺寸的襯套孔。襯套孔內(nèi)的襯套充分填充太陽齒輪部件上的軸頸孔和主軸之間的空腔內(nèi)的其余空間，從而擔(dān)當(dāng)潤滑油的密封件。
另外，本發(fā)明提供充分限制油離開行星齒輪裝置的方法。更具體地，本方法包括提供主軸和太陽齒輪；用太陽齒輪充分環(huán)繞主軸以形成空腔，該空腔作為潤滑油的通道；且用套筒和/或襯套配合主軸，該套筒和/或襯套充分配置為填充空腔并充分防止油離開行星齒輪架。
當(dāng)聯(lián)系附圖理解時，從隨后實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述中，可以容易明白本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是沿著機(jī)電變速器的前面部分中心線的一側(cè)截取的行星齒輪裝置和電動馬達(dá)的局部截面視圖。
圖2是在圖1所示變速器的相對可旋轉(zhuǎn)的軸部件之間使用的太陽齒輪、套筒和襯套裝置的分解透視圖。
圖3是充分限制油從行星齒輪裝置通過的方法的框圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖，在圖1中可以看到在混合機(jī)電自動變速器中的三個行星齒輪裝置(10，10’)中的兩個。每一個行星齒輪裝置(10，10’)包含三個齒輪組環(huán)形齒輪(12，12’)、具有至少一個小齒輪(16，16’)的行星齒輪架(14，14’)，及太陽齒輪(18，18’)。三個齒輪組(12，14，和18及12’，14’和18’)一起使行星齒輪裝置(10，10’)能夠改變變速器的輸出速度。
把我們的注意力轉(zhuǎn)向第一個行星齒輪裝置10，提供了如圖2中分解所示的襯套20和鋼套筒22。襯套20和鋼套筒22被太陽齒輪18環(huán)繞且環(huán)繞主軸24，如圖1中所示。襯套-套筒裝置(20，22)向變速器提供了幾個技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。襯套-套筒裝置(20，22)的一個技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是使太陽齒輪18和太陽齒輪軸26軸向可分離，而行星齒輪裝置10其余的部件沒有重大改變。伴同太陽齒輪18與太陽齒輪軸26分離的幾個優(yōu)點(diǎn)包括簡化制造過程及降低成本。例如，參見標(biāo)題為“Splined SunGear and Method for Compact Electro-MechanicalTransmission”，律師案卷號為GP-305560，G.Kempf，轉(zhuǎn)讓給GeneralMotors Corporation的非臨時申請，且通過參考在此完整引入。然而，由于太陽齒輪18和太陽齒輪軸26在變速器運(yùn)轉(zhuǎn)期間必須為可驅(qū)動的關(guān)系，所以它們需要可靠的連接機(jī)構(gòu)。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，太陽齒輪18和太陽齒輪軸24通過設(shè)置在太陽齒輪18和太陽齒輪軸26之間的互補(bǔ)花鍵28的一部分連接，如圖1中所描述。太陽齒輪18具有內(nèi)部花鍵21，在圖2中示出，其能夠與太陽齒輪軸26上的外部花鍵(作為圖1中所示互補(bǔ)花鍵28的一部分)連接。這些互補(bǔ)花鍵28增加了太陽齒輪18和太陽齒輪軸26的徑向跨度，超過了內(nèi)部太陽齒輪和軸的徑向跨度，以容納花鍵的厚度。因此，擴(kuò)大了太陽齒輪18和主軸24之間的徑向距離(且這樣限定在其間的空腔25也擴(kuò)大了)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，襯套-套筒裝置(20，22)通過對太陽齒輪18提供另外的徑向支撐提供這種增加。在這個裝置中，圖1和2中示出，太陽齒輪18既需要在太陽齒輪18的第一個軸向部分19內(nèi)的第一個孔17，也需要太陽齒輪18的第二個軸向部分15內(nèi)的內(nèi)部花鍵21。為使內(nèi)部花鍵21能被鉆孔，第一個孔17比內(nèi)部花鍵21的根部直徑足夠大，以允許鉆孔設(shè)備54(虛圖所示)在鉆孔過程中往復(fù)運(yùn)動。
本發(fā)明另一個技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是不需要主軸24在鄰近太陽齒輪18的第一個軸向部分19的主軸24區(qū)域內(nèi)具有較大的徑向跨距，如圖1和2所示。主軸24的軸頸部分27在主軸24鄰近止推軸承32的地方30處較窄或較細(xì)。主軸30較窄的軸徑部分27在變速器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中在止推軸承32和主軸24之間提供了間隙。軸徑部分27和鄰近太陽齒輪18的第一個軸向部分19的主軸24區(qū)域之間的徑向變化形成了半徑形成的臺階34。如果太陡峭，半徑形成的臺階34的壽命周期可能劇烈縮短，造成整個變速器過早損壞。然而，如果最小化半徑形成的臺階34的尺寸，主軸24的壽命周期就得以保持。因此，襯套套筒裝置(20，22)還允許主軸24的半徑形成的臺階34維持預(yù)定的合適的尺寸，以達(dá)到它希望的疲勞壽命需求。
本發(fā)明另一個技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是使變速器潤滑材料或潤滑油(沒有顯示)能夠通過穿過行星齒輪架室36維持必要的壓力水平來潤滑變速器部件。圖1示出了特別需要注意的小齒輪16的小齒輪軸承38，因?yàn)楫?dāng)其對小齒輪16提供支撐時經(jīng)受高溫。小齒輪軸承38從行星齒輪架14外表面上不容易到達(dá)；因此，潤滑劑必須保持增壓超過一定的臨界值以到達(dá)小齒輪16的心軸40，其鄰近小齒輪軸承38。
首先，如圖1所示，潤滑劑(沒有顯示)通過幾個像(42和44)一樣的孔從主軸24流出，通過殼體孔52到達(dá)電動馬達(dá)44和殼體50或太陽齒輪軸26。襯套-套筒裝置(20，22)充分防止?jié)櫥瑒┰谔桚X輪18和主軸24之間流動，從而有助于維持行星齒輪架室36內(nèi)的壓力。通過第一個孔42行進(jìn)的油主要到達(dá)電動馬達(dá)殼體50，而通過第二個孔44進(jìn)行的油主要到達(dá)行星齒輪裝置10。限制通過第二個孔44行進(jìn)的油到達(dá)其它地方，以使?jié)櫥瑒櫥行驱X輪架14的小齒輪16并通過第一個止推墊圈46引向小齒輪16的心軸40。潤滑劑接著沿著小齒輪16的心軸40到達(dá)第二個止推墊圈48，其運(yùn)送潤滑劑離開行星齒輪架14。沒有襯套-套筒裝置(20，22)，潤滑劑將流入變速器未指定的區(qū)域且將不能充分到達(dá)小齒輪16的小齒輪軸承38。第二個行星齒輪裝置10’和它的部件(12’，16’，15’，18’，20’，22’，25’，26’，28’，30’，32’，34’，36’，38’，46’，和48’)存在相似的流動模式。標(biāo)題為“Lubrication System for Hybrid Electro-MechanicalTransmission Components”，律師案卷號為GP-305559，G.Kempf，轉(zhuǎn)讓給General Motors Corporation的非臨時申請，對潤滑劑流動路線進(jìn)行更詳細(xì)的描述，通過參考在此完整引入。
本發(fā)明一個另外的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能更加簡化變速器的組裝次序。襯套-套筒裝置(20，22)使圖1所示的主軸24的軸頸的直徑保持足夠小，以使太陽齒輪軸26、馬達(dá)組件(49，50)和第一個行星齒輪裝置10能夠在主軸24已經(jīng)安裝至合適的位置后組裝。襯套-套筒裝置(20，22)填充并密封主軸24和太陽齒輪18之間的空腔25。然而，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，太陽齒輪18和主軸24之間的徑向間隙或空腔25也可以用可選的裝置來填充，例如如果可用，使用更大的襯套或套筒部件。
最后，圖3提供并概述了組裝帶有襯套20和套筒22的行星齒輪裝置10或10’的方法。該方法包括在110提供用于自動行星變速器的行星齒輪裝置的太陽齒輪和主軸，并且在112使太陽齒輪環(huán)繞行星齒輪裝置的主軸，以便在太陽齒輪18和主軸24之間形成空腔25(圖1所示)?？涨?5隨后在步驟116中由襯套-套筒裝置20，22填充。
在一個實(shí)施例中，方法包括提供太陽齒輪和太陽齒輪軸，其軸向可分離且通過諸如21的互補(bǔ)花鍵可連接。如前所述，太陽齒輪包括預(yù)定尺寸的第一個孔17，以適應(yīng)內(nèi)部花鍵21的鉆孔，該鉆孔對于集成的太陽齒輪和太陽齒輪軸是不需要的。在本例中，給太陽齒輪18鉆孔以形成內(nèi)部花鍵21，太陽齒輪18因此需要比太陽齒輪花鍵21的根部直徑大的第一個孔17，以便鉆孔工具的移動。套筒22隨后壓配合入太陽齒輪18的第一個軸向部分19，以便為容納襯套20形成第二個孔。套筒的內(nèi)部直徑形成第二個孔23。襯套20隨后插入第二個孔23，以充分填充空腔25(圖1所示)其余的部分，以充分防止油從空腔25通過，以使油為行星齒輪架14利用。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但是熟悉本發(fā)明涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白在后附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種可選設(shè)計和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種自動變速器的行星齒輪裝置，其包括主軸；環(huán)繞所述主軸的太陽齒輪；其中所述太陽齒輪和主軸配置為限定空腔；也環(huán)繞所述主軸且被所述太陽齒輪環(huán)繞的襯套和套筒；其中所述襯套和套筒配置為填充所述主軸和所述太陽齒輪之間的所述空腔，以充分防止?jié)櫥瑒┩ㄟ^所述空腔；及其中所述襯套和套筒進(jìn)一步可操作為在所述太陽齒輪和所述主軸之間提供徑向支撐。
2.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括電動馬達(dá)；包住所述電動馬達(dá)且適于限制潤滑材料的殼體；及其中所述襯套和所述套筒充分防止所述潤滑材料從所述殼體通過。
3.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，包括太陽齒輪軸，其中所述太陽齒輪和所述太陽齒輪軸為可驅(qū)動關(guān)系且軸向可分離。
4.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，包括太陽齒輪軸，其中所述太陽齒輪和所述太陽齒輪軸有互補(bǔ)花鍵，使得所述太陽齒輪能夠與所述太陽齒輪軸可軸向分離。
5.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其中所述主軸在所述主軸的半徑中具有至少一個變化，在鄰近所述空腔處形成半徑形成的臺階；其中當(dāng)所述半徑形成的臺階尺寸增大時，所述主軸預(yù)定的壽命周期縮短；及其中所述襯套和套筒在鄰近所述半徑形成的臺階處徑向充分足夠大，以充分減小所述半徑形成的臺階，以獲得所述主軸的所述預(yù)定的壽命周期。
6.一種充分防止油從行星齒輪裝置通過的方法，其包括提供主軸和太陽齒輪；用所述太陽齒輪充分環(huán)繞所述主軸，以限定空腔作為油的通道；及用在所述主軸和所述太陽齒輪之間充分配置的套筒和/或襯套填充所述空腔，以充分防止油通過所述空腔，以使油為行星齒輪裝置所利用。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括通過軸向可分離的太陽齒輪軸驅(qū)動所述太陽齒輪。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括通過在所述太陽齒輪的一個軸向部分上的內(nèi)部花鍵連接所述太陽齒輪和太陽齒輪軸。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括對所述太陽齒輪上的所述內(nèi)部花鍵鉆孔。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，包括在給所述太陽齒輪上的所述花鍵鉆孔之前，在所述太陽齒輪另一個軸向部分上提供第一個孔，該第一個孔比在所述太陽齒輪上所述內(nèi)部花鍵的根部直徑大。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括把所述套筒和/或襯套中的一個壓入在所述太陽齒輪內(nèi)的所述第一個孔，以為所述套筒和/或襯套的另一個產(chǎn)生第二個孔。
12.一種用在自動變速器的行星齒輪裝置上的徑向緊湊的軸頸油密封和驅(qū)動裝置，其包括相對可轉(zhuǎn)動的主軸和太陽齒輪軸；具有可鉆孔的內(nèi)部花鍵的太陽齒輪，其可與所述太陽齒輪軸互相連接且從其中可軸向分離；所述太陽齒輪具有第一個孔，其至少部分在所述主軸和所述太陽齒輪之間形成空腔，且當(dāng)所述內(nèi)部花鍵被鉆孔時，形成得比所述內(nèi)部花鍵的根部直徑充分大；壓裝配合入所述太陽齒輪的所述第一個孔以部分填充所述空腔且限定預(yù)定尺寸的第二個孔的套筒，以及在所述第二個孔內(nèi)的襯套，其充分填充所述太陽齒輪和所述主軸之間的其余空腔，以擔(dān)當(dāng)在所述空間內(nèi)的油的密封件。
13.一種用于自動變速器的行星裝置的太陽齒輪組件，其包括具有第一個和第二個軸向部分的太陽齒輪；其中所述太陽齒輪的所述第一個軸向部分限定了第一個孔；其中所述太陽齒輪的所述第二個軸向部分具有內(nèi)部花鍵；可壓配合入所述太陽齒輪的所述第一個軸向部分的所述第一個孔的鋼套筒；及可插入由所述鋼套筒限定的第二個孔的襯套。
14.如權(quán)利要求13所述的太陽齒輪組件，其中所述鋼套筒精確研磨，以在預(yù)定的內(nèi)部直徑和外部直徑公差和表面光潔度要求的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的太陽齒輪組件，其中所述鋼套筒是可倒角的。
全文摘要
本發(fā)明詳細(xì)描述了機(jī)電自動行星變速器的套筒和襯套。套筒和襯套用來限定通過行星齒輪裝置部件的變速器潤滑劑希望的流動。另外，套筒和襯套輔助維持在行星齒輪架的空腔內(nèi)的足夠的壓力水平，以使?jié)櫥瑒┠軌虻竭_(dá)小齒輪的軸承。并且，通過軸向可分離的用花鍵連接的太陽齒輪和太陽齒輪軸調(diào)整套筒/襯套裝置的半徑或尺寸，以占據(jù)用于自動變速器的太陽齒輪和主軸之間的徑向間隙或空腔。
文檔編號F16H57/00GK1707143SQ20051005915
公開日2005年12月14日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者G·W·坎普夫, J·A·拉什科夫斯基 申請人:通用汽車公司