CN101389879B - 用于双离合器变速器的双离合器 - Google Patents

用于双离合器变速器的双离合器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于双离合器变速器的双离合器，具有第一离合器(26)和第二离合器(28)，并具有第一电调节器(38)和第二电调节器(40)。所述第一电调节器(38)作用到操纵两个离合器(26，28)的凸轮体(34)上，并控制在所述第一和第二离合器(26，28)之间的离合切换过程，其中所述第一电调节器(38)还作用到操纵两个离合器(26，28)的凸轮体(34)上。

Description

用于双离合器变速器的双离合器
技术领域
本发明涉及一种用于双离合器变速器的双离合器。
背景技术
由现有技术已知用于驱动汽车的双离合器变速器，这些双离合器变速器包括两个分别具有一个主离合器的分变速器。所述主离合器通过液压执行机构来操纵。此外还已知的是，离合器通过电调节器，例如电机和配属于这些电机的合适的运动机构来操纵。每个离合器都独立于另一个离合器受具有相应设计的所配属的运动机构的电机操纵。
由DE 199 03 554 C2已知一种汽车传动系及其控制方法。该汽车传动系包括电子控制装置、变速器(variator)和至少一个摩擦配合的离合器。该变速器具有一个环形的传动件，该传动件环绕两个传动轮，用于实现可无级调节的传动比。环形的传动件与两个传动轮摩擦配合地接触，其中对控制装置进行如下设计，即抗打滑离合器的安全系数始终保持远低于变速器的抗环形传动系相对于其传动轮打滑的安全系数。就从传动系的传动侧作用到传动系中的转矩而言，视该转矩的值而定，无论离合器还是变速器都不打滑，或者只有离合器打滑，但变速器绝不打滑。离合器的啮合压力以预定的周期与摩擦配合件的随着时间的推移而变化的摩擦系数进行适配。在离合器啮合压力每次与离合器的摩擦配合件的摩擦系数适配之前，通过控制装置自动检查：为了进行这种适配，是否存在预定的工作状态，并且只有当这些预定的工作状态存在时才分别进行所述适配。
US 6,292,732 B1涉及一种用于控制自动变速器的闭合的离合器的液位(Füllstand)的方法。为了确定用于啮合离合器的正确的时刻，求出所添加的液压液的体积，并将其与参考体积比较。在不细致(unsauber)的切换过程中，可以在切换期间重新调整参考体积。在求取用于填充自动变速器的闭合的离合器的体积流量时可以考虑泵转速、切换过程的类型、液压液温度和填充压力。
就开头部分所述的借助电机可操纵的离合器而言，不仅为了啮合离合器，而且为了保持离合器的啮合，这些电机被持续地供电。结果是电机的相应的尺寸确定以及必需的功率电子装置。通过由现有技术已知的电动控制的离合器，必须确保每个电机的双离合器变速器的两个离合器中的任一个都可以彼此独立地啮合。为此，两个应提供的电机中的每一个都必须能够施加全啮合力，这相应地需要高功率的、因此昂贵的电机。在出现故障的情况下，两个分别电动驱动的离合器分离，从而内燃机的牵引力矩不再可用，并且电机制动器不起作用。因此，尽管一方面防止了变速器的卡锁，但另一方面断开了电机制动器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动操纵的双离合器，其操纵一方面得到了简化，并且其操纵特别是需要很小的调节力。
为此提出，双离合器配备有第一电机和第二电机。根据本发明提出的双离合器包括凸轮体，在凸轮体上针对两个待操纵的离合器中的每一个分别安装一个隆起凸轮。为了减小作用到这些隆起凸轮上的表面压力，两个隆起凸轮中的每一个都被细分成多个相同结构的区段。每个凸轮区段都形成了用于相应的离合器弹簧的接触部件的滚动面，所述离合器弹簧分别与所配属的离合器作用连接。
通过隆起凸轮上的隆起的变化曲线来控制离合器弹簧的位置，由此借助凸轮体控制凸轮上的力。双离合器的凸轮体通过两个电机之一旋转，并由此控制离合切换过程。控制离合切换过程的电机通过如下方式与凸轮体耦联，即在凸轮体的行程的末端位置中，相应的一个离合器啮合，而另一个离合器分离。如果只有控制离合切换过程的第一电机起动，则从一个离合器离合切换至另一个离合器。离合器的重叠
Figure GSB00000193182700021
按照预先给定的过程来进行，其中该过程可以根据行驶状态通过对两个电机的操纵来调节。在离合切换过程期间，一个离合器分离，而另一个啮合。
另外，双离合器配设有第二电机，通过第二电机可以使得凸轮体进行平移运动。通过借助第二电机使得凸轮体进行的平移运动，两个离合器的离合器弹簧的位置将同样程度地改变。通过离合器弹簧的位置来影响在两个离合器上的操纵力。利用控制平移运动的第二电机来控制全部可通过双离合器传递的转矩。因此离合器弹簧的位置与满载运行或局部负载运行最佳地适配，由此离合器压紧力与满载运行或局部负载运行最佳地适配。必要时可以通过第二电机对双离合器的两个离合器中相应的啮合的离合器进行打滑控制。此外通过第二电机还可以控制起动过程。通过在离合切换过程期间对双离合器的两个电机的共同控制可以不同于离合器的预先给定的离合切换过程调节改变的可自由选择的离合切换过程。由此可以实现独立于汽车的行驶状态的对离合切换过程的优化。
相反，在根据本发明提出的借助两个电机操纵的双离合器中产生理如下优点：这些电机中控制离合切换过程的那个电机就通过该电机待施加的必需的功率而言可以被确定较小的尺寸。另外在根据本发明提出的双离合器中，无需对两个电机进行持续供电。这特别有益于必要时所需要的功率电子装置以及对两个电机的尺寸确定。另外通过根据本发明提出的双离合器解决方案可以确保在安全方面“电机制动器”在系统故障情况下仍然继续起作用。此外，本发明的装置确保双离合器变速器的两个离合器绝不会由于控制故障而完全啮合和损坏变速器。
附图说明
下面对照附图详细说明本发明。
图中示出：
图1为根据本发明所提出的双离合器的剖视图；
图2.1为带有隆起凸轮(Erhebungskurve)的凸轮体的侧视图；
图2.2为根据图2.1的凸轮体的俯视图，其中用于相应的离合器的隆起凸轮被细分成多个凸轮区段；
图3举例地示出离合器的操纵力FB关于离合器弹簧的操纵路径SB的变化曲线；
图4示出在产生离合切换过程的电机上的转矩的变化曲线变型；
图5示出分别关于凸轮体的平移位置的离合器压紧力和执行力的变化曲线；和
图6示出配属于两个离合器的离合器弹簧关于电机转角的操纵路径，该电机用于产生离合切换过程。
具体实施方式
由图1可见本发明的双离合器的示意性的剖视图。
包括两个分变速器(它们分别配设有一个离合器)的双离合器变速器将内燃机12中所产生的转矩传递到第一分变速器的传动轴22上或者传递到第二分变速器的包围传动轴22的传动轴24上。内燃机通常是多缸的内燃机，它可以是自点火式发动机或者是外源点燃的内燃机，这里通过活塞14示出，活塞14的垂直运动通过曲轴16转换成旋转运动。内燃机12的曲轴16的旋转运动传递到双离合器10的被外壳20包围的离合器本体(Kupplungsblock)18上。
在双离合器10的外壳20中设有双离合器10的第一离合器26以及第二离合器28。第一离合器26靠内设置，而第二离合器28靠外设置。因此双离合器10的两个离合器26、28彼此同心地容纳在双离合器变速器的外壳20中。也可以使用同样大小的离合器。
第一离合器26配设有第一离合器弹簧30，而第二离合器28通过第二离合器弹簧32被加载。
第一离合器弹簧30对第一离合器26的支架(Auflager)50进行加载，支架50本身支撑在离合器本体18上。与第一离合器弹簧30相独立，第二离合器弹簧32压在第二离合器28的支架52上。因此双离合器变速器的离合器本体18在封闭状态下被双离合器10的两个离合器26、28加载。
鉴于完整性需要提及，第一离合器26包括第一离合器从动盘(Kupplungsscheibe)46，第二离合器28具有第二离合器从动盘48。由图1可见，靠外的第二离合器28的第二离合器从动盘48被离合器本体18包围。
为了操纵两个离合器26、28，设有第一电驱动机构38以及第二电驱动机构40。图1中所示的凸轮体34通过第一电驱动机构38围绕传动轴22、24的轴旋转地(参见箭头42)沿着两个旋转方向运动。通过第一电驱动机构38，根据凸轮体34上的隆起凸轮60、70的变化曲线控制第一离合器26和第二离合器28之间的离合切换过程。通过例如球形结构的传递件，第一离合器弹簧30与凸轮体34上的第一隆起凸轮60接触，第二离合器弹簧32与凸轮体34上的另一个第二隆起凸轮70接触。如果设置用于离合切换过程的第一电驱动机构38被促动，则凸轮体34按照用箭头42所示的旋转路径旋转，由此第一隆起凸轮60和第二隆起凸轮70旋转。因为第一离合器弹簧30的或第二离合器弹簧32的所述例如球形结构的传递件在第一隆起凸轮60的或第二隆起凸轮70的图1中未示出的滚动面上滚动，所以作用到第一离合器26和第二离合器28上的预应力通过凸轮体34的旋转运动而改变。
因此通过凸轮体34的旋转来影响相应的离合器弹簧30或32的位置，由此影响离合器26或28上的离合器压紧力(Kupplungskraft)FK。在通过第一电驱动机构38使得凸轮体34进行旋转期间和由此控制第一离合器26和第二离合器28之间的离合切换过程，在操纵另一个第二电驱动机构40时，套筒36按照双箭头44进行平移运动。套筒36至少关于平移运动与凸轮体34固定耦联。如果控制另一个第二电驱动机构40，则带有其上构造的隆起凸轮60或70的凸轮体34通过套筒36的平移运动而沿着平移方向移位。这同样影响到第一离合器弹簧30和第二离合器弹簧32的位置，由此也影响到在双离合器10的两个离合器26或28上的操纵力。
为了使得用于在双离合器10的第一离合器26和第二离合器28之间的离合切换过程的所述第一电驱动机构38卸载，在离合切换时，两个离合器之一26或28分离，而两个离合器中的余下的那个26或28则照样啮合。在两个离合器中的应分离的那个离合器26或28的离合器弹簧30、32中所积蓄的弹性能量用于使得离合器弹簧30、32中的配属于两个离合器26、28中相应地啮合的那个离合器的离合器弹簧张紧。为了优化该过程，按照如下关系式对隆起凸轮60、70的在图2.1和2.2中所示的滚动面80进行优化：
能量变化/离合切换电机角度＝常数。
这意味着，引起双离合器变速器的双离合器10的两个离合器26、28之间的离合切换过程的第一电驱动机构38旋转一定的角度，由此使用相应量的能量，以便使得两个离合器26、28之一啮合。但同时，源于两个离合器26、28中相应的另一个离合器的分离过程的同样大小的能量被释放出来。这意味着，撇开系统摩擦不看，无需用于使得第一电驱动机构38旋转的能量。
由图2.1和2.2可见在图1中示意示出的凸轮体的侧视图或俯视图。
由图2.1可见，凸轮体34在其朝向离合器26或28的端侧具有靠外的第二隆起凸轮70和与该第二隆起凸轮同心设置的、但沿着径向进一步靠内的第一隆起凸轮60。凸轮体34可围绕第一分变速器的传动轴22或者第二分变速器的传动轴24，绕着轴42旋转。此外如图1所示，凸轮体34还可通过滑动套管36沿着平移方向44移动。由侧视图2.1可见，用于操纵第一离合器26的靠内的第一隆起凸轮60以及用于操纵第二离合器28的第二隆起凸轮70分别具有不同的型面。在图2的侧视图中，不同的型面用不同高度的滚动面80示出。第一离合器弹簧30或第二离合器弹簧32通过所述例如球形结构的传递件支撑在第一隆起凸轮60的或第二隆起凸轮70的滚动面80上，由此可影响离合压紧力。
由图2中所示的凸轮体34的侧视图可见，为了减小表面压力，用于操纵第一离合器26的靠内的第一隆起凸轮60具有例如四个凸轮区段62、64、66和68。类似地，用于操纵第二离合器28的径向靠外设置的第二隆起凸轮70也具有多个，例如四个标有附图标记72、74、76和78的区段。优选地，用于操纵第一离合器26的第一离合器弹簧30的例如球形结构的传递件分别在第一隆起凸轮60的每个凸轮区段62、64、66和68上滚动，而用于操纵第二离合器28的第二离合器弹簧32的例如球形结构的传递件在径向靠外的第二隆起凸轮70的每个凸轮区段72、74、76和78上滚动。在俯视图2.2中，第一隆起凸轮60的各个凸轮区段62、64、66和68的相应的滚动面以及径向靠外的第二隆起凸轮70的凸轮区段72、74、76和78的相应的滚动面标有附图标记80。隆起凸轮60和70方向相对，从而凸轮60的最高的隆起分别与凸轮70的最低的隆起相对，反之亦然。
由图3可见离合器的操纵力关于离合器弹簧的操纵路径的变化曲线。
在图3中，两个离合器之一26或28的相应的操纵力标有FB。相应的离合器弹簧30、32的操纵路径用SB表示。为了在从离合器之一26或28到相应的另一个离合器的离合切换过程中尽可能完全地利用积蓄在分别啮合的离合器的离合器弹簧30或32中的能量，并通过这种方式减小在电机38和40中待使用的能量，离合器弹簧30和32被预张紧。这意味着，离合器弹簧30或32即使在离合器26和28完全分离时也会将一力施加到凸轮体34上。此点通过附加的预张紧弹簧112或者通过离合器弹簧30和32的合适的设计和张紧得以实现。所述预张紧弹簧112或多个预张紧弹簧112的特性或者离合器弹簧30和32的设计特性和张紧特性决定了在空行程1中直至离合器26和28的接触点的力变化曲线，离合器26、28在该接触点开始传递转矩。接下来的直至离合器完全啮合的力上升曲线决定于离合器弹簧30、32的设计。
图4示出相比于前述设计方案的在被设置用于离合切换过程的电驱动机构上的转矩的变化曲线的可能的变型。
图4中示出被设置用于离合切换过程的第一电驱动机构38的转矩ME关于第一电驱动机构38的转角94的变化曲线。通过起作用的弹性力，凸轮体34运动至转角94的最终位置之一中，前提是在第一电驱动机构38未被供电的状态下与第一电驱动机构38非自动联锁(selbsthemmend)地耦联。这通过如下措施得以实现，即隆起凸轮60、70或者它们的凸轮区段62、64、66和68或72、74、76和78的形状和型面不同于上述方案来改型。在转角94上的能量变化ΔE在这种情况下不再是常数。更确切地说，如图4所示，在关于第一电驱动机构38的驱动区29和联动区(Mitnahmebereich)92之间产生斜坡状的过渡，而在能量变化/离合切换电机角度＝常数的情况下，沿着转角94的能量变化ΔE相应于一条水平直线。
通过对第一和第二隆起凸轮60或70的改型被调节的转矩ME优选大于通过离合器26或28产生的摩擦力矩，以确保凸轮体34可靠地来回旋转，而无需通过第一电驱动机构38进行操纵。由此保证在任何时候都能起动如下规定的可靠状态，即在这种状态下，双离合器10的两个离合器26、28之一完全分离，而两个离合器26、28中的另一个则传递规定的转矩。相关地指出，可以通过如下措施来控制两个离合器26和28的分离，由此还可以控制起动过程，即凸轮体34通过另一个第二电驱动机构40沿着平移方向44移动。特别地，当凸轮体34沿着平移方向44离开离合器弹簧30或32时，两个离合器26、28可以卸载。
但凸轮体34也可以运动到离合器本体18上，通过这种方式，在两个离合器26或28上的可传递的转矩得到均匀的提高。因此，通过对两个电驱动机构38、40的操纵，可以针对重叠换档
Figure GSB00000193182700081
改变通过第一隆起凸轮60或第二隆起凸轮70离合切换过程的预先确定的变化曲线，并相应地控制汽车的行驶状态。
由图4可见，从用于离合切换过程的第一电驱动机构38的一定的角度起，该第一电驱动机构38从驱动模式90过渡到联动模式92。在联动模式92中，第一电驱动机构38不再驱动，而是联动。
图5中示出离合器压紧力FK和执行力FA分别关于凸轮体的平移位置的变化曲线。
图5中示出关于凸轮体34的根据受另一个第二电驱动机构40控制的位置而得到的不同的平移位置Pi的离合器压紧力FK和执行力FA。由离合器压紧力FK关于凸轮体34的平移位置Pi的变化曲线可知，在经过空行程1之后，离合器压紧力FK得到明显上升。用附图标记96表示凸轮体34的初始位置。从用附图标记96表示的初始位置起，在凸轮体34通过滑动套管36平移的情况下(参见图1)，可以实现离合器压紧力FK的减小或增大。视第二个另一电驱动机构40为了滑动套管36的平移，由此为了凸轮体34的平移而沿着哪个旋转方向驱动而定，也可能会出现负的执行力FA。图5示出，通过引入初始位置96，执行力得到减小，由此实现另一个第二电驱动机构40的卸载。在另一个第二电驱动机构40的未被供电的状态下，凸轮体34将平移地起动规定的初始位置96。在这种情况下，另一个第二电驱动机构40不再施加全部的离合器压紧力FK，而是仅仅还施加在初始位置96中对于分离必需的部分力以及对于传递全部接合力矩必需的部分力。初始位置96通过在离合器弹簧30和32以及至少一个预张紧弹簧112之间的力关系来调整。
此外在用凸轮体34的附图标记96表示的平移的初始位置中最好并非传递全部转矩。在双离合器变速器中的起作用的力在正常运行中较小，两个电驱动机构38或40的能量需求也较小。在确切地说很少出现的满载运行中-其中必须传递全部转矩，在这种情况下，通过凸轮体34借助另一个第二电驱动机构40沿着平移方向44的平移，离合器压紧力FK得到提高。通过借助预张紧弹簧112可实现的凸轮体34的初始位置96确保整个离合器执行机构无论在第一电驱动机构38的未供电的状态下还是在第二电驱动机构40的未供电的状态下都处于两个规定的可靠的状态之一下：要么第一离合器26分离且第二离合器28传递规定的转矩，要么第二离合器28分离而第一离合器26传递规定的转矩。
由图6可见根据图2.1和2.2的隆起凸轮的变化曲线的实例。
由图6可见，在末端位置100，离合器26分离，离合器28啮合；而在末端位置102则情况相反。于是如果凸轮体34通过第一电驱动机构38的旋转94而旋转，则双离合器10的两个离合器之一26或28啮合，而另一个离合器分离。因此通过沿着方向94的移动，双离合器变速器的传递转矩从第一离合器26传递至第二离合器28，或者相反。通过凸轮体34借助第二电驱动机构40沿着平移方向44的移动，该预先给定的变化曲线可以沿着移动方向106变化。

Claims (12)

1.用于双离合器变速器的双离合器(10)，具有第一离合器(26)和第二离合器(28)，并具有第一电调节器(38)和第二电调节器(40)，其特征在于，所述第一电调节器(38)作用到操纵两个离合器(26，28)的凸轮体(34)上，并控制在所述双离合器变速器的第一和第二离合器(26，28)之间的离合切换过程。
2.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，所述第一离合器(26)配设有第一离合器弹簧(30)，所述第二离合器(28)配设有第二离合器弹簧(32)，其中在所述离合切换过程期间，在所述两个离合器(26，28)中分离的那个离合器的离合器弹簧(30，32)中所积蓄的弹性能量使得在所述两个离合器(26，28)中啮合的那个离合器的离合器弹簧(30，32)张紧。
3.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，安装在第一分变速器的传动轴(22)上的凸轮体(34)通过至少一个预张紧弹簧(112)预张紧，该预张紧弹簧(112)使得所述凸轮体(34)运动至初始位置(96)。
4.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，所述凸轮体(34)可通过所述第一电调节器(38)旋转地运动(42)和通过所述第二电调节器(40)平移地运动(44)。
5.如权利要求4所述的双离合器，其特征在于，所述双离合器变速器的离合器压紧力(FK)在所述凸轮体(34)平移运动(44)的情况下得到增大。
6.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，所述凸轮体(34)具有配属于所述第一离合器(26)的第一隆起凸轮(60)和配属于所述第二离合器(28)的第二隆起凸轮(70)。
7.如权利要求6所述的双离合器，其特征在于，所述隆起凸轮(60，70)分别具有多个区段(62，64，66，68；72，74，76，78)。
8.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，所述第二电调节器(40)从所述凸轮体(34)的平移的初始位置(96)沿着其操纵路径(SB)施加用于分离所述两个离合器(26，28)之一的分离力或所述两个离合器(26，28)之一的离合器压紧力(FK)的对于传递全部转矩尚不足的部分。
9.如权利要求1所述的双离合器，其特征在于，在所述电调节器(38，40)出现故障时，所述两个离合器(26，28)之一分离而所述两个离合器(26，28)中的另一个一直啮合，直到存在用于将限定的内燃机(12)转矩传递到汽车传动系上的限定的离合器压紧力(FK)。
10.如权利要求3所述的双离合器，其特征在于，在所述初始位置(96)中起作用的离合器压紧力(FK)通过至少一个预张紧弹簧(112)来调节。
11.如权利要求6所述的双离合器，其特征在于，对所述隆起凸轮(60，70)进行设计，从而减小所需要的操纵能量，其方式为，用于啮合所述离合器(26，28)之一所需要的力从相应的另一个离合器的分离力中施加。
12.如权利要求6所述的双离合器，其特征在于，对所述隆起凸轮(60，70)进行设计，从而针对所述凸轮体(34)的运动产生两个稳定的末端位置(100，102)。
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