CN101520072A - 带有双面积活塞和独立压力控制的离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有双面积活塞和独立压力控制的离合器。具体地，提供了一种具有两个活塞的离合器，第一活塞限定了第一、较小面积，且第二活塞限定了第二、较大面积。该分开的活塞被独立地提供以来自第一和第二独立调节控制阀门的加压液压流体流。然后，通过给较小面积活塞提供液压流体，离合器的啮合可以是快速的，通过给较大面积活塞提供液压流体，离合器的啮合可以提供更大的啮合作用力，或者通过采用提供给两个活塞的经过调节或者未经过调节的液压流体流，可以提供速度和作用力的结合。

Description

带有双面积活塞和独立压力控制的离合器

技术领域

[0001]本发明涉及一种具有双面积活塞的离合器，更具体地，涉及一种离合器，该离合器具有不同面积的两个活塞以及用来对作用在每个活塞上的压力提供独立控制的双压力阀。所述离合器在用于机动车辆的多速自动变速器中具有特定的应用。

背景技术

[0002]本部分的陈述仅仅是为了提供和本发明相关的背景信息，可能构成现有技术，也可能并不构成现有技术。

[0003]多速自动变速器的当前设计类别包括多个行星齿轮组件，该多个行星齿轮组件具有通过永久连接而互连的恒星齿轮、行星齿轮架和齿圈，并且选择性地通过离合器来连接或者通过制动器进行定连或接地(ground)(即，连接到固定物)。离合器和制动器通常通过液压流体压力来啮合或致动。

[0004]离合器或者制动器能够、应当或者必需被啮合的速度和作用力是这类变速器的性能中的主要因素，并且是大量研究的主题。如果速度是更重要的设计参数，那么离合器活塞可被制造得小一些，以便典型的加压流体流可以迅速地移动活塞。另一方面，如果作用力更加重要，那么离合器活塞可以被制造得大一些(具有更大的面积)。尽管在给定的加压流体流和提供给较小活塞的相同时，较大的离合器活塞显然不会像较小的离合器活塞那样迅速地移动，但是其能够产生更大的作用力。

[0005]对于该问题，公认的工程上的折衷就是采用双面积活塞啮合或者致动的离合器。加压的液压流体流被提供给调节控制阀门，并由此被提供给换挡阀，该换档阀将被调节的流体流引导至该活塞上被选择的较大或较小面积。因此，通过换档阀的加入和控制，单一的离合器和活塞在采用该活塞的较小面积时可以产生快速、小作用力的运动，而在采用该活塞的较大面积时可以产生较慢、大作用力的运动。

[0006]然而，在实践中这种方法也暴露出了不足之处。在某些换档情况中，在换档中间必需重新定位换档阀。只要这么做了，一侧的压力水平会立刻被传递到另一侧。如果在换档期间发生这种情况，可能导致糟糕的最大转矩控制。

[0007]因此，需要对用于自动变速器的双面积离合器和致动系统进行改进是显而易见的。

发明内容

[0008]本发明提供了一种具有两个活塞的离合器，第一活塞限定了第一、较小的面积，而第二活塞限定了第二、较大的面积。该活塞的分开的面积被独立地提供以来自第一和第二独立调节控制阀门的加压液压流体流。然后，通过采用较小面积活塞，离合器的啮合可以是快速的，通过采用较大面积活塞，离合器的啮合可以提供更大的啮合作用力，或者通过采用被提供到两个活塞的经过调节或者未经过调节的液压流体流，可以提供速度和作用力的组合。离合器啮合速度和作用力还被设置在控制阀门和活塞之间每条流体管线中的孔口控制。本发明的双面积离合器和独立控制阀门在用于机动车辆的自动变速器中有着特殊的应用，其中所述双面积离合器和独立控制阀门将和离合器和制动器联合使用。

[0009]因此，本发明的目标是提供一种结合了双面积活塞并且具有独立压力控制的离合器。

[0010]本发明进一步的目标是提供一种结合了双面积活塞和双调节控制阀门的离合器。

[0011]本发明更进一步的目标是提供一种结合了双面积活塞和双调节控制阀门的离合器，其中所述双调节控制阀门控制作用在每个活塞上的液压压力。

[0012]本发明更进一步的目标是提供一种结合了双调节控制阀门、流量控制孔口和双面积活塞的离合器。

[0013]本发明更进一步的目标是提供一种结合了双面积活塞和双调节控制阀门的离合器，该离合器在用于机动车辆的自动变速器中具有特殊的应用。

[0014]从本文提供的描述中，进一步的目的、优点和应用领域将变得更加明显。应当理解的是，描述和特定示例仅仅用于说明目的，并非意图限制本发明的范围。

附图说明

[0015]本文中所描述的附图仅用于说明目的，并非意图以任何方式限制本发明的范围。

[0016]图1是结合了本发明的多速自动变速器的图示；以及

[0017]图2是根据本发明，具有双面积活塞的离合器或制动器的液压回路的图示，其中该双面积活塞带有独立压力控制。

具体实施方式

[0018]下列描述本质上仅仅是示例性的，且并非意图限制本发明、应用或使用。

[0019]现参照图1，其中示出了机动车辆的动力系，其总体上被标示为附图标记10。该机动车辆动力系10包括发动机和转矩变换器12，多速自动变速器14，以及常规的最终驱动组件16。

[0020]自动变速器14包括与发动机和转矩变换器12的输出相连接的输入轴17，行星齿轮配置18，以及连接到最终驱动组件16的输出轴19。该行星齿轮配置18包括第一行星齿轮组20，第二行星齿轮组30和第三行星齿轮组40。

[0021]第一行星齿轮组20包括第一恒星齿轮22，第一齿圈24和第一行星齿轮组件26。第一行星齿轮组件26包括被旋转地布置在第一行星齿轮支架29上，并且被安排与第一恒星齿轮22和第一齿圈24二者都处于啮合关系的第一多个行星齿轮27。

[0022]第二行星齿轮组30包括第二恒星齿轮32，第二齿圈34和第二行星齿轮组件36。第二行星齿轮组件36包括被旋转地布置在第二行星齿轮支架39上，并且被安排与第二恒星齿轮32和第二齿圈34二者都处于啮合关系的第二多个行星齿轮37。

[0023]第三行星齿轮组40包括第三恒星齿轮42，第三齿圈44和第三行星齿轮组件46。第三行星齿轮组件46包括被旋转地布置在第三行星齿轮支架49上，并且被安排与第三恒星齿轮42和第三齿圈44二者都处于啮合关系的第三多个行星齿轮47。

[0024]行星齿轮配置18还包括可选择的多个转矩传输装置。所述多个转矩传输装置中的两个转矩传输装置50和52选择性地连接两个旋转构件，因此严格地说，这两个转矩传输装置50和52可被称为离合器。所述多个转矩传输装置中的四个转矩传输装置54，56，58和59选择性地将旋转构件定连(即，连接到固定物)，因此严格地说，这四个转矩传输装置54，56，58和59可被称为制动器或反作用离合器。

[0025]行星齿轮组20、30和40的一些部件被永久连接到其它部件。输入轴17连接到第一恒星齿轮22。输出轴19被连接到第三齿圈44。第一齿圈24通过互连构件70被连接到第二恒星齿轮32。第一行星齿轮支架29通过互连构件72连接到第二行星齿轮支架39和第三恒星齿轮42。

[0026]通过第一离合器50，第一恒星齿轮22被选择性地连接到第三行星齿轮支架49。通过第二离合器52，第二齿圈34被选择性地连接到第三行星齿轮支架49。通过第一制动器54，第一齿圈24被选择性地定连到变速器14的壳体60。通过第二刹车56，第一行星齿轮支架29被选择性地定连到壳体60。通过第三制动器58，第二齿圈34被选择性地定连到壳体。最后，通过第四制动器59，第三行星齿轮支架49被选择性地定连到壳体60。

[0027]如上所述，通过上述离合器50、52和制动器54、56、58、59各种组合的依次选择性啮合，自动变速器14能够提供多种前进速度、档位和转矩比例。这些操作已经超出了本专利的范围。不过，进一步的说明可以在美国专利No.6723019中找到，在此将该专利的内容以引用的方式并入。

[0028]现在转向图2，其中示出了用于致动或者啮合自动变速器14中任意离合器50、52和制动器54、56、58、59的液压回路，并且将其标示为附图标记70。应当理解的是，尽管主要意图是为了自动变速器中的使用，但是液压回路70可以在不同的液压装置控制应用中找到广泛的应用。液压回路70包括第一电磁控制阀72，其在管线74中被供应加压的液压流体或油。液压流体或油在排出管线或返回管线76中流出第一电磁控制阀72。第一电磁控制阀72包括第一电磁线圈78，第一沿轴双向可平移柱塞82和第一滑阀84，滑阀84向第一流体管线或通道86提供液压流体或油，以及从第一流体管线或通道86中排出液压流体或油，而这取决于滑阀84的轴向位置，其中第一流体管线或通道86经由流量控制孔口91与双面积活塞组件90的第一、较小面积离合器或制动器致动活塞88连通。

[0029]液压回路70还包括第二电磁控制阀92，其在管线74中被供应加压的液压流体或油。液压流体或油在排出或返回管线76中流出第二电磁控制阀92。第二电磁控制阀92包括第二电磁线圈98，第二沿轴双向可平移柱塞102和第二滑阀104，依靠该滑阀104的轴向位置，经由流量控制孔口109向与双面积活塞组件90的第二、较大面积离合器或制动器致动活塞108连通的第二流体管线或通道106提供液压流体或油，并从其中排出液压流体或油。

[0030]电磁控制阀72和92都优选为调节阀门，其通常是指可变排放电磁阀(VBS)，其可通过脉冲宽度调制(PWM)信号操作并包括调节阀，或者电磁控制阀72和92可以是直动式电磁阀(VFS)。可替代地，电磁控制阀72和92均可以是两位置(开启-关闭)阀门。

[0031]双面积活塞组件90还包括壳体110，其容纳第一活塞88和第二活塞108，并且将它们保持成可与离合器组件52进行操作的排列形式，其中离合器组件52作为图1中所示所有离合器和制动器的代表。活塞88和108，以及壳体110的相关部分的配置取决于相关离合器或制动器的配置和位置，不过典型地它们都是环状的，且具有较小标称直径的第一、较小面积活塞88被具有较大标称直径的第二、较大面积的活塞108围绕。

[0032]布置在第一管线或通道86与第二管线或通道106之间的是可任选双输入球阀组件114，其包括与第一管线或通道86和第二管线或通道106二者均连通的室116。球阀118被布置在室116内，并且压力传感器120和室116连通。从第一管线或通道86和第二管线或通道106向球阀组件116供应液压流体或油，并且由于球阀118的运动，通过导线或线缆122从压力传感器120可以读出并提供关于第一管线或通道86和第二管线或通道106内的两个压力中较高压力的大小的数据或信号。例如，来自压力传感器120的信号可以被提供给操作或者控制装置以提供关于第一管线或通道86和第二管线或通道106内较高的瞬时压力的反馈，或者该信号可以被提供给确保双面积活塞组件90正常工作并提供故障信号的诊断装置。不过，如上所述，该双输入球阀组件114是一个可任选部件。

[0033]根据本发明的双面积活塞组件90具有四种模式的操作：a)仅使用第一、较小的活塞88；b)仅使用第二、较大的活塞108；c)既使用第一活塞88，也使用第二活塞108；d)使用第一活塞88和第二活塞108二者之一，以此来啮合离合器52，然后使用第一活塞88和第二活塞108两者来调节离合器52。所选的具体操作模式将基于换档要求。例如，高转矩换档可能要求活塞88和活塞108两者被一起调节以便达到足够的转矩产生量以完成换档。不过，高转矩换档可能还会要求在开始换档前具有最短的延迟。在这种情况下，就可以选择模式d)以便在提供要求的最大转矩的同时最小化延迟。另一个示例是低转矩换档，在其过程中仅较小面积活塞88被提供以经过调节的压力液压流。这提供了最小的换档延迟，以及提供了对压力误差(例如，由于回路约束、过冲、下冲、不稳定性和电磁线圈不准确性等因素而导致)的最大分辨率和最高灵敏度。

[0034]本发明的描述本质上仅仅是示例性的，没有脱离本发明要点的各种变化均被认为是在本发明范围之内。这类变化均被认为没有脱离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种双面积活塞组件，以组合形式包括：

第一电磁阀，用于选择性地提供第一加压的液压流体流，

第二电磁阀，用于选择性地提供第二加压的液压流体流，

离合器操作器，其具有壳体，所述壳体限定了适于容纳具有第一表面积的第一活塞和所述第一液压流体流的第一缸体，以及适于容纳具有和所述第一表面积不一样的第二表面积的第二活塞和所述第二液压流体流的第二缸体。

2.如权利要求1所述的双面积活塞组件，其特征在于，进一步包括具有摩擦片的离合器，并且所述离合器由所述第一和所述第二活塞致动。

3.如权利要求1所述的双面积活塞组件，其特征在于，进一步包括球阀组件和用来传感所述第一和所述第二流之一中的液压压力的压力传感器。

4.如权利要求1所述的双面积活塞组件，其特征在于，进一步包括被布置在每一所述电磁阀和所述缸体之间的流量控制孔口。

5.如权利要求1所述的双面积活塞组件，其特征在于，所述第一和所述第二活塞是环状的，并且所述第二活塞围绕所述第一活塞。

6.如权利要求1所述的双面积活塞组件，其特征在于，所述电磁阀包括入口和排出口。

7.一种双面积活塞离合器，以组合形式包括：

第一电磁阀，其具有第一流体输出，

第二电磁阀，其具有第二流体输出，

离合器操作器，其具有限定了第一表面积并由所述第一流体输出致动的第一活塞，以及限定了比所述第一表面积大的第二表面积并由所述第二流体输出致动的第二活塞，以及

离合器，该离合器通过所述第一和所述第二活塞的移动来啮合。

8.如权利要求7所述的双面积活塞离合器，其特征在于，所述第一活塞比所述第二活塞更快速并以更小的作用力啮合所述离合器。

9.如权利要求7所述的双面积活塞离合器，其特征在于，所述电磁阀包括入口和排出口。

10.如权利要求7所述的双面积活塞离合器，其特征在于，进一步包括被布置在每一所述流体输出和所述活塞之间的孔口。

11.如权利要求7所述的双面积活塞离合器，其特征在于，进一步包括球阀组件和用来传感所述第一和所述第二流体输出之一中的液压压力的压力传感器。

12.如权利要求7所述的双面积活塞离合器，其特征在于，所述离合器包括相间的离合器片。

13.一种具有双面积活塞操作器的离合器组件，以组合形式包括：

第一调节电磁阀，其具有第一流体流输出，

第二调节电磁阀，其具有第二流体流输出，

离合器操作器，其具有壳体，所述壳体限定了第一缸体和第二缸体，所述第一缸体流体连通于所述第一电磁阀的所述第一流体输出，并且容纳具有第一表面积的第一活塞，所述第二缸体流体连通于所述第二电磁阀的所述第二流体输出，并容纳具有比所述第一表面积大的第二表面积的第二活塞，以及

离合器，其具有相间的离合器片，并通过所述第一和所述第二活塞的移动来啮合。

14.如权利要求13所述的离合器组件，其特征在于，进一步包括球阀组件和用来传感所述第一和所述第二流体输出之一中的液压压力的压力传感器。

15.如权利要求13所述的离合器组件，其特征在于，所述第一活塞比所述第二活塞更快速并以更小的作用力啮合所述离合器。

16.如权利要求13所述的离合器组件，其特征在于，进一步包括，被布置在每一所述电磁阀输出和所述各自缸体之间的孔口。

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