CN101490435B - 离合器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生和中断汽车的马达与变速器之间的动力流的离合器系统，该离合器系统具有：离合器(2)，所述离合器(2)在未被操作状态下处于脱接的运行状态，然而可以借助至少一个可气动地或者液压地加载压力的离合器促动器(i)转换至嵌接的运行状态；以及一个或者多个布置在控制阀门布置(18)的压力管路系统中的、对压力介质的体积流量进行调节的阀，所述阀可以由电子控制及调节单元(5)电操控。为了在电压供给失灵的情况下，一方面在行驶期间在换挡不起作用(档位已挂入)时，保证完全的离合器转矩的传递或者保证完全的离合器转矩中的限定的部分的传递，并且另一方面在汽车静止、马达运转并且变速器档位已切换的情况下，阻止离合器的自主嵌接或者说闭合，而设置为，阀(3a、3a’、3b；4a、4a’、4b；9)或者阀(10)如此构成，即在电压供给失灵并且因此阀(3a、3b；4a、4b；9)或者阀(10)通过电子控制及调节单元(5)的操控失灵的情况下，离合器(2)的实时调整的运行状态，也即脱接或者嵌接的运行状态得以保持。

Description

离合器系统

技术领域

本发明涉及一种离合器系统。

背景技术

带有湿式离合器和干式离合器的自动离合器系统早已是公知的，所述自动离合器系统为了转矩传递而通过弹簧力保持在嵌接状态中或者说保持闭合，并且借助气动的、液压的或者电的促动器转换至脱接的或者说打开的状态。由于比较高的构件开支以及对于现在通常的弹簧特征曲线所必需的跟踪控制，如此构成的离合器系统是相对昂贵的。然而，所述离合器系统在其用于汽车的情况下具有下述很大的优点，即在行驶期间用于控制或者操作离合器的电设备、气动设备或者液压设备中出现故障的情况下，保持传动系的闭合，这在这种情况下表现出可靠的和力求的额定运行状态。

与之相对地，同样公知自动的离合器系统，在该系统中离合器在脱接的状态下，保持不被操作并且借助至少一个促动器通过施加气动的、液压的或者电的力而转换至嵌接或者说闭合状态。脱接状态可以通过弹簧力来支持。

对这种离合器的操作控制借助被构成为活塞-汽缸布置的促动器相对容易地和节约成本地实现。在此，离合器的打开通过离合器促动器的排气或排空来实现，而为了闭合离合器，以压力介质填充离合器促动器。在此，压力控制通常借助电磁切换阀来执行，电磁切换阀可以被电子控制及调节单元操控。此外，所述的压力控制在离合器操作中使得下述情况成为可能，即借助离合器，例如在滑动运行中传递不同的转矩。这种借助至少一个已知的控制阀进行压力控制的离合器系统或离合器例如由DE 22 22 184A1、DE 100 18 677A1以及WO2004/053349A1所公知。

如已经提及的，用于离合器操作的控制阀借助电子控制及调节单元来电操控。然而，如果汽车的电压供给失灵，那么该阀的按照常规的控制不再被保证并且在传统的离合器系统中可能会导致汽车的对于驾驶员而言不能掌控的运行表现。

因此，对于自动离合器系统的运行而言期望下述的运行表现，该运行表现在汽车行驶中，不起作用的换挡(行驶档位已被挂入)并且离合器控制失灵的情况下使得传动系保留在闭合状态或者说离合器保留在嵌接状态。此外，自动离合器系统的运行表现在汽车静止、马达运转并且起动档已切换情况下应当是下述情形，即在离合器控制失灵的情况下，传动系借助离合器打开或者说离合器被带入脱接状态或者保留在这种脱接状态中。

发明内容

基于所述背景，本发明的任务在于，完成相对简单和节约成本的、带有“压力闭合式”离合器的自动离合器系统，该离合器系统在用于离合器控制的电压供给失灵的情况下，一方面在行驶期间以及在换挡不起作用的情况下，保证完全的离合器转矩的传递或者保证完全的离合器转矩的至少限定的部分的传递，并且该离合器系统另一方面在汽车静止、马达运转并且变速器档位已切换的情况下，阻止离合器的自主的嵌接或者说闭合。

在此，对于“压力闭合式”离合器可以理解为上面所描述的离合器类型，在该离合器中，如果操作力借助至少一个压力运行的促动器作用到离合器上，那么离合器传递转矩地闭合。

本发明基于如下认识，即在传统的自动离合器系统中，在用于离合器的控制及调节装置的电压供给失灵的情况下，可能会产生离合器的非直接掌控的、未限定的运行状态，该运行状态可能在最短的时间内出现并且通过驾驶员不能足够充分地掌控。

因此，本发明由用于产生和中断汽车的马达与变速器之间的动力流的离合器系统出发，该离合器系统具有离合器，该离合器在未被操作状态下处于脱接的运行状态，然而可以借助至少一个可气动地或者液压地加载压力的离合器促动器转换至嵌接的运行状态；以及具有一个或者多个布置在控制阀门布置的压力管路系统中的、对压力介质的体积流量进行调节的阀，所述阀可以由电子控制及调节单元电操控。

为了在电压供给失灵的情况下一方面在行驶期间并且在不起作用的换挡(档位已挂入)的情况下，保证完全的离合器转矩传递或者完全离合器转矩的限定的部分的传递，并且另一方面在汽车静止、马达运转并且变速器档位已切换的情况下，阻止离合器的自主的嵌接或者说闭合，进行如下设置，即如此地构成所述一个或者多个阀，即在电压供给失灵进而所述一个或多个阀的通过电子控制及调节单元的操控失灵的情况下，离合器的实时调整的运行状态，也就是脱接或者嵌接运行状态得以保持。

根据本发明的优选的第一构造方案的变动方案，设置至少一个用于填充离合器促动器的可调节的阀以及至少一个用于排空离合器促动器的可调节的阀，其中，这些阀构成为“非操控-闭合式”阀。这意味着，这些阀在其静止状态处于其闭合位置。

根据本发明的第二构造方案的变动方案，设置有至少一个用于填充离合器促动器的可调节的阀和至少一个用于排空离合器促动器的可调节的阀，其中，至少一个用于填充的可调节的阀被构成为“非操控-打开式”阀，与之相反地，一个或者多个用于排空的阀被构成为“非操控-闭合式”阀，并且其中将双稳态的换向阀压力技术性地布置在一个或者多个用于填充的可调节的阀之前，该双稳态的换向阀依赖于离合器的实时运行状态如此切换，以使得在电压供给失灵的情况下，离合器的实时运行状态得以保持。

与此相关地，对于“非操控-打开式”阀可以理解为是这样的阀，即该阀在其静止状态下处于对于压力介质的通过位置。

根据本发明的第三构造方案的变动方案，设置有至少一个用于填充离合器促动器的可调节的阀和至少一个用于排空离合器促动器的可调节的阀，其中，至少一个用于填充的可调节的阀和用于排空的可调节的阀构成为“非操控-打开式”阀，并且为所述“非操控-打开式”阀如此压力技术性地配有双稳态的换向阀以及把双稳态的换向阀布置在压力管路系统的供应线路和返回线路中并且依赖于离合器的实时的运行状态切换，以使得在电压供给失灵的情况下，离合器的实时的运行状态得以保持。

为了填充以及排空或者说排气而优选分别设置有至少两个阀，由此，获得了由于冗余而提高的容错性以及在对阀的操控方面改善的动力。在与此相关的研究中，已知的2位2通阀已经被证明作为用于填充和排空的可调节的阀是合适的。

最后，根据本发明的第四构造方案的变动方案，提出按照本发明类型的、带有压力调节阀的离合器系统，所述压力调节阀如此构成，以使得该压力调节阀被构成为不受电操控地打开或者不受电操控地闭合或者不受电操控地保持在最终所切换的状态。

如本发明进一步所设置地，用于控制离合器系统的压力管路中的压力的一个或多个阀可以被脉宽调制地或者脉频调制地操控，从而避免在系统中特别不利的振动。

此外提出，把至少一个止回阀整合到压力管路系统的压力介质输入管路中。通过这种措施保护压力系统或操作系统进而同样保护嵌接的离合器不受例如基于有缺陷的输入管路而产生的突然的压力损失的损害。

另外，如下所述被证明是适当的，即，将至少一个压力传感器整合到压力管路系统中，该压力传感器与电子控制及调节单元信号技术性地连接。

如本发明所进一步设置地，离合器可以由湿式离合器或者干式离合器构成。

此外，如下所述被认为是适当的，即，可能的电压供给失灵可以以视觉方式和/或听觉方式告知汽车驾驶员和/或伴随有对于驾驶员视觉告知的动作提示。

附图说明

为了阐明本发明，为说明书附有附图。在附图中：

图1示出根据本发明的、在第一构造变动方案中的离合器系统；

图2示出在第二构造方式中的这种离合器系统；

图3示出根据本发明的、在第三变动方案中的离合器系统以及

图4示出根据本发明的、在第四方案中的离合器系统。

具体实施方式

因而，图1非常示意性地示出自动起效的离合器系统，用于产生和中断汽车的驱动马达与变速器之间的动力流，驱动马达和变速器都没有特别地示出。

该离合器系统包含构成为摩擦离合器的离合器2，离合器2可以由构成为活塞-汽缸布置的离合器促动器1操作。离合器2被构成为所谓的“压力闭合式”离合器，离合器2在未被操作的状态下借助弹簧力保持在脱接或者说打开的运行状态，然而，离合器2可以至少借助联入到压力管路系统中的、并且可以被加载压力的离合器促动器1以对抗弹簧力的方式转换到嵌接或者说闭合的运行状态。

在此，离合器2可以构成为湿式离合器或者干式离合器。这种带有离合器片13、推压盘14、弹簧元件等的离合器2的原理性构造已被充分地公知，从而可以取消对于这些个别部分的描述。与之相关地，特别地参引开头所述的、基于现有技术的所述出版文献。

离合器促动器1可以被构成为能够被气动地或者液压地操作的活塞-汽缸布置，从而压力气体(如空气)或者液体(例如合适的压力油)作为压力介质被提供。在这里所述的本发明的实施方式中，总是对可气动地操作的离合器系统进行描述。离合器促动器1基本上包括活塞11，活塞11在可以被加载压力的汽缸12中可轴向推移地引导并且以其自由端部作用到离合器2的推压盘14的径向上内部的节段上。

把压力介质输入到离合器促动器1中或从离合器促动器1中输出是通过通入至汽缸12的汽缸内腔的压力介质管路15来进行的，压力介质管路15与控制及调节装置的控制阀门布置16连接。

如从图1中可以进一步获知地，在控制阀门布置16中，为离合器促动器1配有两个可以调节的阀3a、3b，用以进行填充，以及配有两个可以调节的阀4a、4b，用以对相同的机构进行排空。虽然也可以仅设置可调节的阀3用于填充以及设置可调节的阀4用于排空(未详细示出)，然而基于冗余的原因以及改善的操作动力的原因在控制阀门布置16中总是优选至少两个阀3或4。

可调节的阀3a、3b以及4a、4b通过公知的可以被电磁地操作的2位2通阀构成以及与电子控制及调节单元5信号技术性地连接。然而本发明不局限于具有2位2通阀的控制阀门布置16而是包括任何可以想到的、可调节的并且对于现存的应用目的合适的控制阀。

此外，为电子控制及调节单元5配有压力传感器6，所述压力传感器6连续地测量实时地处于离合器促动器1处的压力的测量值并且提供给控制及调节单元5可供使用，用以产生用于操控阀3a、3b以及4a、4b的调整信号。

根据本发明，弹簧加载的阀3a、3b以及4a、4b如此构成，以使得在电压供给失灵以及由此通过电子控制及调节装置5对电压供给的操控失灵的情况下，离合器2的实时调整的运行状态，也即脱接状态或者嵌接状态得以保持。

在此，现存全部的用于充气或者排气的阀3a、3b以及4a、4b被构成为“非操控-闭合式”阀3a、3b以及4a、4b，这意味着，该阀的静止位置相应于其闭合位置。为了实现切换功能，未详细示出的复位弹簧分别作用到阀3a、3b以及4a、4b上，所述复位弹簧在没有加载电流的情况下将阀引导到阀的闭合位置。

离合器2的嵌接或者说闭合(例如在起动、调适期间以及变速器换挡过程中)通过对阀3a、3b的限定的操控来进行，用以为离合器促动器1的汽缸12充气或者说填充离合器1的汽缸12，与此相反地，离合器2的脱接或者说打开通过对阀4a、4b的限定的操控来执行，用以为离合器促动器1的汽缸12排气或者排空离合器促动器1的汽缸12。离合器促动器1的活塞11的复位运动在此通过未详细示出的复位弹簧来驱动。在此，压力介质从汽缸12出来经由压力介质管路15和控制阀门布置16的阀4a、4b到达排出管路17。

在对离合器促动器1气动地加载压力时的气体体积(空气)的定量或在对离合器促动器1液压地加载时的流体体积(压力油)的定量可以通过阀3a、3b，4a、4b的脉宽调制式的操控或者是脉频调制式的操控来进行，由此，在压力管路系统中的不利的振动被最大程度地避免。

转矩变化或离合器2的传递特性通过借助上面所提及的压力传感器6的压力调节以及用于充气和排气的阀3a、3b，4a、4b的时序来实现。

如果处于下述情况，即在发现电压供给的失灵时，在任何情况下离合器2的实时存在的运行状态都保持为期望的额定状态。这可以是行驶期间离合器2的嵌接运行状态或者是静止状态中离合器2的脱接运行状态，因为阀3a、3b，4a、4b如所提及的那样被构成为“非操控-闭合式”阀3a、3b，4a、4b并且由此截断在电压供给失灵情况下在压力管路系统中的不期望的压力形成或压力消减。

在行驶期间，维持在系统中所形成的压力和由此在离合器促动器1的汽缸12中的压力，从而保证离合器2的嵌接以及由此保证传动系的闭合，与之相反地，在保证离合器2脱接的状态下以及对于用来保证离合器2脱接的运转的马达，阻止在汽缸12中的压力形成以及由此阻止汽车由于不被期望的离合器2嵌接而起动。

在此，电压供给的失灵能够以有利的方式视觉地或者听觉地告知汽车驾驶员和/或伴随对于驾驶员视觉告知的表现方式表现出来，以使得例如在行驶期间汽车能够可靠地在传动系闭合的状态下停止行驶并被带至停放地点。

另外，为了保护压力管路系统或者操作系统以及因此保护可能的处于嵌接状态的离合器2不受由于可能有缺陷的压力介质输入管路7而产生的突然的压力损失的损害，而将止回阀8整合到压力介质输入管路7中。

根据图2的实施方案的变动方案，控制阀门布置16’与前述变动方案的的区别首先在于，至少一个用于充气的可调节的阀3a、3b，当前所述阀3a’构成为“非操控-打开式”阀，而可调节的阀3b依旧构成为“非操控-闭合式”阀。可调节的阀4a、4b如在根据图1的实施例中所述的那样构成为“非操控-闭合式”阀”4a和4b。关于阀3a’，这意味着，在未加载操控电流的静止状况，也就是例如是在控制及调节单元5失灵的情况下的阀3a’位于切换位置，在该切换位置中，该阀3a’使得压力介质通过。

如果处于下述情况，即在汽车在行驶并且电压供给失灵时，那么离合器2由于阀3a’的静止切换位置而嵌接或者通过为离合器促动器1的持续的供给压力介质而可靠地保持嵌接或者说闭合，由此，在这种故障状况下行驶的路程借助闭合的离合器有利地得以延长并且可以对与结构相关的可能的压力系统的渗漏进行补偿。

对于处于静止状态下的汽车，该方案需要采取附加的措施，因为在马达运转的情况下，所挂入的档位以及对电子控制及调节单元5和/或可调节的阀3a’、3b，4a、4b的电磁铁的电压供给失灵将使得汽车自主地起动。

为了可以有效地应对这种状况，将已知的双稳态换向阀9布置在离合器促动器1的汽缸12的用于充气或者说填充的可调节的阀3a’、3b之前，换向阀9总是依赖于离合器2的实时的运行状态如此切换，以使得在电压供给失灵的情况下，将实时的运行状态保持为额定状态。

因此，该换向阀9在行驶期间切换到用于填充的通路，以使得离合器促动器1的持续的压力供给成为可能。如果汽车到达静止状态，双稳态的换向阀9自动地切换到截止位置，以使得在电压供给失灵的情况下没有形成用于激活离合器促动器1的压力进而阻止汽车的自主起动。

根据图3的实施方案的变动方案的控制阀门布置16”以如下所述见长，即，将至少一个可调节的用于填充的阀3a’和可调节的用于排空的阀4a’构造为“非操控-打开式”阀3a’、4a’。

此外，为两个“非操控-打开式”阀3a’和4a’如此地配属双稳态的换向阀9’以及将双稳态的换向阀9’布置在压力管路系统的供应线路和返回线路中并且依赖于离合器2的实时的运行状态地进行切换，以使得在电压供给失灵时，离合器2的实时运行状态得以保持。

两个另外的、用于对离合器促动器1的汽缸12的充气和排气的阀3b和4b现在被构成为“非操控-闭合式”阀3b、4b。然而它们也可以被构成为在此未详细示出的“非操控-打开式”阀，然而于是其具有下述要求，即该“非操控-打开式”阀同样可以直接在下方配属于(unterzuordnen)双稳态换向阀9’。

离合器2的嵌接或者说闭合(例如在起动、调适期间以及变速器换挡过程中)通过在与相应待操控的双稳态换向阀9’的组合下，对用来填充的“非操控-打开式”阀3a’和/或“非操控-闭合式”阀3b的限定的操控来进行。

与之相对地，离合器2的脱接或者说打开通过在与相应地待操控的双稳态换向阀9’的组合下，对用来排气的“非操控-打开式”阀4a和/或“非操控-闭合式”阀4b的限定的操控来进行。

在行驶期间，在电压供给失灵的情况下，离合器2被嵌接或者可靠地保持闭合，因为通过相应地被切换到用于填充的通路以及用于排空的截止位置的双稳态的换向阀9’以及用于充气的“非操控-打开式”阀3a’，离合器促动器1被持续地加载压力。

对于静止的汽车，双稳态换向阀9’切换至用于填充的截止位置和用于排空的通路，以使得在电压供给失灵的情况下在离合器促动器1中不能形成压力以及汽车的自主起动得以阻止。

在图4中所示的实施例中控制阀门布置16’”与根据图1到图3的其它所有所描述的控制阀门布置16、16’和16”的区别在于，控制阀门布置16’”借助单独的可调节的阀，也就是借助已知的压力调节阀10来行使功能。

离合器2的嵌接和脱接或离合器控制的失灵表现可以依据前述的实施例通过所述压力调节阀10的结构性构造方案来确定，也就是压力调节阀10不受电操控地打开或者不受电操控地闭合，或者不受电操控地保持在最终所切换的状态。

效果和可能采取的措施相应于根据图1到3的变动方案的效果和可能采取的措施。

离合器2的传递特性(转矩变化)通过借助压力调节阀10的压力调节而被配合。另外，压力传感器6可以附加地监测该系统。

附图标记

1     离合器促动器

2     离合器

3a    用于填充汽缸12的可调节的阀

3a’  用于填充汽缸12的可调节的阀

3b    用于填充汽缸12的可调节的阀

4a    用于排空汽缸12的可调节的阀

4a’  用于排空汽缸12的可调节的阀

4b    用于排空汽缸12的可调节的阀

5     控制及调节单元

6     压力传感器

7     压力介质输入管路

8     止回阀

9     换向阀

9’   换向阀

10    压力调节阀

11    活塞

12    汽缸

13    离合器片

14    推压盘

15    压力介质管路

16    控制阀门布置

16’  控制阀门布置

16”  控制阀门布置

16’”控制阀门布置

17    排出管路

Claims (13)

1.离合器系统，用于产生及中断汽车的马达与变速器之间的动力流，所述离合器系统具有离合器(2)，所述离合器(2)在未被操作状态下处于脱接的运行状态，然而能够借助至少一个可气动地或者液压地加载压力的离合器促动器(1)转换至嵌接运行状态；所述离合器系统还具有一个或者多个布置在控制阀门布置(16)的压力管路系统中的、对压力介质的体积流量进行调节的阀，所述阀能够由电子控制及调节单元(5)电操控，其特征在于，在电压供给失灵进而所述一个或多个阀通过电子控制及调节单元(5)的操控失灵的情况下，所述离合器(2)的实时调整的运行状态，也就是脱接或者嵌接的运行状态得以保持，从而在行驶期间电压供给失灵的情况下以及在档位已挂入而换挡不起作用时，保证完全的离合器转矩的传递或者保证完全的离合器转矩中的限定的部分的传递，并且在汽车静止、马达运转并且变速器档位已切换的情况下电压供给失灵时，阻止离合器的自主嵌接。

2.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于至少一个用于填充所述离合器促动器(1)的可调节的阀(3a、3b)和至少一个用于排空所述离合器促动器(1)的可调节的阀(4a、4b)，并且这些阀(3a、3b；4a、4b)被构成为“非操控-闭合式”阀(3a、3b；4a、4b)。

3.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，至少一个用于填充所述离合器促动器(1)的可调节的阀(3a’、3b)以及至少一个用于排空所述离合器促动器(1)的可调节的阀(4a、4b)，其中，至少一个用于填充的可调节的阀构成为“非操控-打开式”阀(3a’)，与之相反地，所述至少一个用于排空所述离合器促动器(1)的可调节的阀(4a、4b)构成为“非操控-闭合式”阀(4a、4b)，并且双稳态的换向阀(9)在压力技术上布置在所述用于填充的可调节的阀(3a、3b)之前，所述双稳态的换向阀(9)依赖于所述离合器(2)的实时的运行状态进行切换，以使得在电压供给失灵的情况下，所述离合器(2)实时的运行状态得以保持。

4.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，至少一个用于填充所述离合器促动器(1)的可调节的阀(3a’、3b)以及至少一个用于排空所述离合器促动器(1)的可调节的阀(4a’、4b)，其中，至少一个用于填充的可调节的阀(3a’)和用于排空的可调节的阀(4a’)被构成为“非操控-打开式”阀(3a’、4a’)，并且在所述离合器系统中，为所述“非操控-打开式”阀(3a’、4a’)压力技术性地配有双稳态的换向阀(9’)以及将双稳态的换向阀(9’)布置在所述压力管路系统的供应线路和返回线路中并且依赖于所述离合器(2)的实时的运行状态进行切换，以使得在电压供给失灵的情况下，所述离合器(2)的实时的运行状态得以保持。

5.按照权利要求2到4之一所述的离合器系统，其特征在于，为了填充以及排空所述离合器促动器(1)，分别设置有至少两个阀(3a、3a’、3b；4a、4a’、4b)。

6.按照权利要求2到4之一所述的离合器系统，其特征在于，用于填充和排空所述离合器促动器(1)的所述阀(3a、3a’、3b；4a、4a’、4b)由2位2通阀构成。

7.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，压力调节阀(10)，所述压力调节阀(10)在虑及到操控状况的情况下

-被构成为不受电操控地打开，或者

-被构成为不受电操控地闭合，或者

-被构成为不受电操控地保持在最终所切换的状态。

8.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，为了控制所述控制阀门布置(16、16’、16”、16’”)的所述压力管路系统中的压力，所述一个或多个阀能够被脉宽调制地或者脉频调制地操控。

9.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，把止回阀(8)整合到所述压力管路系统的压力介质输入管路(7)中。

10.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，把至少一个压力传感器(6)整合到所述压力管路系统中，所述压力传感器(6)与电子控制及调节单元(5)信号技术性地连接。

11.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，所述离合器(2)被构成为湿式离合器或者干式离合器。

12.按照权利要求1所述的离合器系统，其特征在于，可能的电压供给失灵能够以视觉方式和/或听觉方式告知汽车驾驶员。

13.按照权利要求12所述的离合器系统，其特征在于，所述可能的电压供给失灵通过对于汽车驾驶员的可视觉告知的动作提示而用信号传递。

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