CN102066796A - 特别是用于汽车的传动系的离合器装置 - Google Patents
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Abstract
特别是用于汽车的传动系统的离心器装置,它包括装有流体或者可装有流体的壳体(12),用壳体(12)可绕旋转轴线(A)转动的第一摩擦面结构(22),用输出部件(46)可绕旋转轴线(A)转动的第二摩擦面结构(24),用壳体(12)可绕旋转轴线(A)转动,并且将壳体(12)的内腔室(70)分割成第一腔室区域(72)和第二腔室(74)的压紧部件(32),其中,根据第一腔室区域(72)的流体压力和在第二腔室区域(74)中的流体压力压紧部件(32)可相对于壳体(12)运动,以产生和取消在第一摩擦面结构(22)和第二摩擦面结构(24)之间的摩擦作用,用于第一腔室区域(72),和/或第二腔室区域(74)的流体提供系统,它包括至少一个用于第一腔室区域(72)的第一流体流动路径(76),和/或用于第二腔室区域的至少一个第二流体流动路径(80),其中,通过至少一个流体流动路径(76)可将流体输送到所属的腔室区域(72、74),并且通过至少一个流体流动路径(76、80)可从所属的腔室区域(74、74)排出流体。
Description
本发明涉及一种离合器装置,这种离合器装置在汽车的传动系中可以用于在驱动装置和变速器,特别是自动变速器,如有级的自动变速器,或者是具有连续可变的传动比的自动变器之间传递扭矩。
在装备有自动变速器的汽车中驱动装置和变速器之间的扭矩通常是通过一种液力变矩器传递的。特别是在起动状态时,也就是在这样一种状态中,即变矩器的分接耦合没有连接上时这种类型的液力变矩器可加强由驱动装置输出的扭矩。然而同时液力变矩器由于它的液力特性限制了在起动状态时可能的转速。由于这种状态,即现代的驱动装置具有比较高的扭矩,也就是说在起动状态时不再要求变矩器的功能特性,所以在起动状态时液力变矩器的转速限制被认为是有问题的,因为一方面排除了运动的起动过程,并且另一方面不可能调用通常用较高的转速能达到的更高的功率。此外,由于在其中所包括的液力回路和为此所需要的部件,特别是泵叶轮、涡轮和导向轮,液力变矩器是比较复杂和成本高的系统。
本发明的任务是提供一种特别是用于汽车的传动系的离合器装置。这种离合器装置其结构可简单实现,并且相应地可简单地触发,且在起动状态时不引入对于液力变矩器来说典型的限制。
根据本发明这个任务通过特别是用于汽车的驱动装置的一种离合器装置得以完成,它包括一个装有流体或者可装有流体的壳体,一个用壳体可绕旋转轴线转动的第一摩擦面结构,一个用输出部件可绕旋转轴线转动的第二摩擦面结构,一个用壳体可绕旋转轴线转动,并且将壳体的内腔室分割成一个第一腔室区域和一个第二腔室区域的压紧部件,其中,根据第一腔室区域中的流体压力和第二腔室区域中的流体压力压紧部件可相对于壳体运动,以产生和取消在第一摩擦面结构和第二摩擦面结构之间的摩擦作用,一个用于第一腔室区域,和/或第二腔室区域的流体提供系统,它包括至少一个用于第一腔室区域的第一流体流动路径,和/或至少一个用于第二腔室区域的第二流体流动路径,其中,通过至少一个流体流动路径可将流体输送到所属的腔室区域,并且通过至少一个流体流动路径将流体从所属的腔室区域排出。
根据本发明建造的湿运行的离全器装置,也就是这样一种系统,该系统和液力变矩器,或者流体离合器的基本区别在于,扭矩直接地也就是通过机械途径,而不利用泵轮和涡轮之间的流体循环被传递,这样的系统例如是所谓的两管路型系统,在这种系统中仅存在两个流体流动路径。通过这两个流体流动路径—其中每个路径和壳体内腔室的腔室区域中的一个连接—建立穿过壳体的流体流。这种流体流特别是在起动状态时—在此起动状态中通过两个摩擦面结构的摩擦地彼此接触的摩擦表面产生热量—将热量从这些摩擦表面的区域中,并且从壳体的内部排出。同时用这两个流体流动路径可如此地调节两个腔室区域之间的流体压差,即通过这种湿运行的离合器装置也可在起动状态时传递足够的扭矩,并且其中不存在在起动状态时所允许的驱动装置的驱动转速方面的任何限制。
根据本发明的湿运行的离合器装置结构简单。也可相应简单地设计例如设置在自动变速器中的流体提供系统,当例如设置了两个流体流动路径,并且这些流体流动路径根据运行状态和处于压力下的流体的源,例如一个泵,或者一个基本无压力的流体容器,例如自动变速器中的油池产生连接时。这就是说,这个流体提供系统例如是一种两管路型的,且具有相应的用于第一腔室区域和第二腔室区域的流体流动路径。
然后,当压紧部件基本上实现了两个腔室区域的流体密封分离时为了将流体流能穿过壳体,并且因此将热量能从壳体的区域中排走,本发明建议在压紧部件中设置至少一个用于在第一腔室区域和第二腔室区域之间进行流体交换的通孔。
在根据所谓的三管路型的,且具有一个用于第二腔室区域的流体流动路径和两个用于第一腔室区域的流体流动路径的流体的提供系统中也能实现一种比较简单的结构。在这种结构中在不同的摩擦地彼此处于相互作用中的结构部件在摩擦方面和热载荷很小的情况下仍然能传递高的扭矩。
在另一替代的设计方案中可以规定,单管路型的流体提供系统具有一个用于第二腔室区域的流体流动路径。也就是说在这种情况中只为第二腔室区域规定流体交换,这样,通过在其中流体压力的相应变化和给压紧部件施加与之相应的载荷能使离合器装置接合或者分离。
在另一替代的设计方案中可以规定,扩展的二管路型的流体提供系统具有一个用于第二腔室区域的流体流动路径和一个用于第一腔室区域的流体输入路径和流体排出路径。
可以规定,在第一腔室区域中设置至少第二摩擦面结构,优选地也设置第一摩擦面结构。
压紧部件和壳体的耦合例如可通过一个轴向弹性的离合器装置实现。这个离合器装置虽然一方面产生基本上一种旋转固定的连接,但是另一方面它也保证离合器装置接合和分离所需要的压紧部件的轴向可运动性。
例如离合器装置可以包括多个板式弹簧。
在一个能量平衡方面特别有利的设计形式中建议,给压紧部件配设一个预紧装置,这个预紧装置在第一摩擦面结构和第二摩擦面结构产生摩擦作用的方向预紧压紧部件。这种类型的离合器装置是常闭型的。通过预紧装置的预紧作用,不管两个腔室区域之间的流体压差如何,离合器装置基本上处于一种扭矩传递状态,这样,在正常的行驶状态时—在这种行驶状态中,特别是在和自动变速器组合时湿运行的离合器装置不必分离或者重新接合—在两个腔室区域之间不必建立,或者只建立比较小的压差,以便能传递从驱动装置输出的驱动扭矩。
在一替代的设计形式中可以规定,给压紧部件配设一个预紧装置,这个预紧装置在取消第一摩擦面结构和第二摩擦面结构的摩擦作用的方向张压压紧部件。也就是说,在这样一种设计时,离合器装置是一种用于所谓的常开型的。在此,在行驶状态时必须持久地在两个腔室区域之间建立流体压差,以便使离合器装置保持接合状态。然而,在起动阶段,也就是在起动驱动装置的时候,这个离合器装置就已在自动变速器之前中断了扭矩传递连接,这样,就不必通过前述的触发措施来将在自动变速器中不入挡,也就是说在自动变速器的区域内已中断扭矩使递连接。
在一个在结构上可很简单实现的方案形式中建议,夹紧装置包括轴向弹性的离合器装置。也就是说在此,在一个和同一结构部件中实现了功能的融合。
代替地或者附加地预紧装置包括一个相对于壳体轴向预紧活塞部件的盘形弹簧单元。
为了在根据本发明制造的湿运行的离合器中也避免出现或者传递传动系的旋转振动或者旋转不平衡性,本发明建议通过一个扭转振动阻尼装置使第二摩擦面结构和输出部件耦合,以便绕旋转轴线旋转。
此外也可以规定,将扭转振动阻尼装置设置在第一腔室区域中,其中,为了提供一种在结构上很紧凑的设计,也可以规定这个扭转振动阻尼装置至少成区域地径向覆盖第一摩擦面结构和/或第二摩擦面结构。
此外,根据一个特别有利的观点也可以规定,它具有至少一个用于产生内部的流体循环的输送部件。通过这种产生内部的流体循环当在打滑状态时摩擦面结构以相应的摩擦表面彼此相对打滑地运动时主要保证从这个区域中排走所出现的热量。
为了达到绕旋转轴线的圆周方向流体循环的均匀分布,本发明建议,沿圆周方向相继地设置多个输送部件。
至少一个输送部件可包括一个可随壳体绕旋转轴线旋转的,且径向和轴向地扩展的输送表面。因此,在此需要指出的是这种类型的表面的径向或者轴向的扩展不必意味着这个表面具有一个沿径向或者轴向方向精确延伸的表面部件。当然也可将一种相对于一条径向线或者相对于轴向方向设置的定向的表面理解为这种径向和轴向扩展的输送表面。
特别是当压紧部件和用于绕旋转轴线一起旋转的壳体相连接时,在一种特别简单可实现的设计形式中优选地规定输送表面至少成区域地设置在压紧部件上。
此外,也可以是如此的设计,即第二摩擦面结构包括一个和压紧部件连接的摩擦部件;并且至少成区域地在摩擦部件上,和/或在将该摩擦部件和压紧部件连接起来的中间部件上设置输送表面。代替这样一种方案地,在此方案中,压紧部件本身也提供第二摩擦面结构的一部分,并且可和第一摩擦面结构摩擦相互作用,也就是在此规定了一种多部件的结构,在这种结构中或者是摩擦部件直接和压紧部件连接,或者是中间部件产生这种连接。在这种情况中可以规定,至少成区域地在摩擦部件上,和/或在中间部件上设置输送表面。
此外,例如为了使这种类型的输送表面的几何方面最佳化也可以规定,在压紧部件、摩擦部件及如果存在的连接部件的至少两个部件上设置输送表面。
至少一个输送部件可以形成为壳体的一个整体的组成部分,和/或设置在一个固定在壳体上的输送机构上。
也可以使输送部件形成压紧部件的,和/或第二摩擦面结构的和压紧部件相连接的摩擦部件的,和/或一个将摩擦部件和压紧部件连接起来的中间部件的一个集成的组成部分,和/或将该输送部件设置在与它固定连接的输送机构上。
作为集成的组成部分的设计具有减少结构部件数量的优点。规定将输送部件设置在一个独立设置的输送机构上也在考虑为一个支承输送机构的结构部件规定的几何形状的情况下在设计输送部件或者输送表面几何形状时提供更大的自由度。
此外,例如可以规定,第一摩擦面结构和第二摩擦结构的至少一个摩擦面结构包括至少一个具有至少一个提供摩擦面的摩擦片衬面的摩擦部件;并且在至少一个摩擦片衬面中设置至少一个用于流体通过的孔。
为了即使在驱动和输出之间有比较大的转速差时,特别是在输出转速很小时能有足够的冷却作用,本发明建议,当壳体的转速在2000转/分的范围中,并且输出部件的转速在0转/分的范围中时通过内流体循环所产生的流体是通过流体提供系统为第一腔室区域在和从第一腔室区域所产生的流体流的至少两倍。
特别是当第二摩擦面结构包括一个和压紧部件相连接的摩擦部件时,下述做法是特别有利的,即第二腔室区域通过压紧部件和摩擦部件,和/或一个将压紧部件和摩擦部件连接起来的连接部件的限制。因为这么一来压紧部件和/或连接部件也限制了第二腔室区域,所以当操作离合器装置时在两个腔室之间存在的压差也使在压紧部件和摩擦部件或者在必要时连接部件之间的连接所承受的载荷相应地仅很小。
为了达到在产生和取消扭矩传递状态时能进一步地改进离合器装置的操作特性,本发明进一步建议,第一摩擦面结构和第二摩擦面结构的至少一个摩擦面结构,优选地第二摩擦面结构包括至少一个轴向弹性的,且优选地具有波形的,和/或盘式造型的摩擦部件。
为了特别是能给在其中通过摩擦接触会产生热的区域,也就是摩擦面结构的区域足够地提供为冷却作贡献的流体,本发明进一步建议,压紧部件具有至少一个将流体输送到摩擦面结构的所述区域中的孔。下述做法是特别有利的,即如上所述,将该结构如此地设计,即主要在打滑状态时,也就是在两个摩擦面结构彼此间相对转动时形成一种流体循环,这个流体循环绕着这些摩擦面结构流动。
为了能通过提高总有效的表面来提高可传递的扭矩,本发明建议,第一摩擦面结构和第二摩擦面结构的至少一个摩擦面结构包括多个摩擦部件。
在一个特别有利的设计形式中建议,第一腔室区域的体积比第二腔室区域的体积要大;并且为了产生摩擦结构的摩擦作用可通过第二流动路径将流体输送到第二腔室区域。因此需要考虑的是为了离合器装置的接合应给具有较小总容积的腔室区域提供流体。主要是在在开始阶段只部分地装有流体的壳体中这种做法导致明显更快的执行接合过程。
此外,本发明还涉及一种用于汽车的传动系,它包括一个驱动装置、一个自动变速器和一个位于驱动装置和自动变速器之间的扭矩传递路径中的根据本发明的离合器装置。
当在这样一种传动系中将离合器装置设计为常闭的离合器时可以规定,通过预紧装置的预紧作用可产生的接合力矩要比驱动装置的最大驱动扭矩要大。这就是说,在行驶状态时基本不需要给壳体提供流体。一方面如此地规定通过预紧装置本身可产生的接合力矩,即也可传递最大的驱动扭矩,并且因此不需要通过流体压差的支持。另一方面系统也不会进入打滑状态。在这种状态中产生热量,这种热量必须通过流体流动排出。
在传动系的一个替代设计中可以规定,通过预紧装置的预紧作用可产生的接合力矩比驱动装置的最大驱动扭矩要小。也就是说在此在行驶状态时基本上需要通过流体压差给通过预紧装置可产生的接合力矩予以支持,确切地说,至少是当驱动装置的驱动扭矩超过或者位于通过预紧装置可产生的接合力矩的范围时。这一点虽然在能量上讲不怎么有利,因为在行驶状态的一定的阶段期间必须形成一种相应的流体压差,但是另一方面这种设计在起动阶段能使湿运行的离合器装置明显更快地分离,因为只必须形成较小的流体压差,以便能与预紧装置的预紧作用相反地使活塞部件在离的方向运动。
此外,在这种类型的系统中也可以规定,在传动系的行驶状态时如此地调节第一腔室区域和第二腔室之间的流体压差,即离合器装置的离合器部件高出驱动装置的实际驱动扭矩一个预定的安全间距。通过这一措施保证即使相对驱动装置的实际驱动扭矩有扭矩波动离合器装置也不会进入打滑状态。
例如可以规定,预定的安全距离在驱动装置的实际的驱动扭矩的5%到30%,优选地在10%到20%的范围中。
在根据本发明的传动系中可以设置一个弹簧部件。这个弹簧部件给压紧部件施加一种用于传递最大的发动机力矩的至少一部分的足够的力。
下面借助附图对本发明进行更加详细的说明。这些附图是:
图1:根据第一设计形式的离合器装置的部分纵截面图。
图2:一种替代的设计类型的与图1相应的图。
图3:图1和图2中的示出的离合器装置的和离合器活塞相连接的摩擦部件的轴向图。
图4:图2中示出的设计形式的一种改型。
图5:在图4的离合器装置中不同设置的流体流动的原理图。
图6:一种替代的设计类型的另一与图1相应的图。
图7:图6所示设计类型的一种改型。
图8:图6中所示设计类型的一种改型,用以说明流体的提供。
图9:一种和图8相应的图,用以说明一种替代的流体的提供。
图10:图1中示出的设计类型的一种改型。
图11:用以说明设计改型的另一离合器装置的图示。
图12:一个替代的离合器装置的另一图示。
图13:在图12中示出的离合器装置的摩擦面结构的详图。
图14:一个设置有摩擦片衬面的摩擦部件的原理部分轴向图。
图15:一种替代设计的摩擦部件的与图14相应的图。
在图1中用于汽车的传动系的湿运行的离合器装置总体上用附图标记10表示。这个离合器装置10包括一个壳体12。它的朝向驱动装置定位的壳体壳14通过一个未示出的柔性板结构组件或者类似部件,和一个驱动轴,即例如内燃机的曲轴耦合,用于共同地绕一个旋转轴线A转动。一个径向外部地例如通过焊接和壳体壳14固定连接的壳体壳16面朝变速器地定位在驱动系统或传动系中,并且可用一个径向内部的泵毂18啮合到这种类型的变速器中,以便当壳体10绕旋转轴线A转动时驱动一个设置在变速器中的流体泵,例如油泵。这种类型的变速器—离合器装置10优选地和这种变速器耦合—是一种自动变速器,例如一种有级的自动变速器,或者一种具有连续可变的传动比的自动变速器。在图1中可看到这种类型的变速器的输入轴20。
离合器装置10包括两个摩擦面结构22、24。摩擦面结构22可用壳体10绕旋转轴线A转动,或者部分地通过壳体或者壳体壳14本身提供。也就是这个形成了一个摩擦表面26。摩擦部件30上的一个摩擦表面28轴向地和这个摩擦表面26面对设置。这个摩擦部件30在它的径向内部的区域中和一个作为压紧部件起作用的活塞部件32固定连接,例如通过铆接。这个活塞部件32又通过一个离合器装置34,特别是多个沿圆周方面分布设置的板簧36和壳体12,特别是和壳体壳14不转动地耦合,然而相对于它沿旋转轴线A方向可移动地耦合。
摩擦面结构24包括一个总体上叫作薄片的,且具有两个摩擦表面40、42的摩擦部件38。摩擦表面40,例如通过一个摩擦片衬面提供,直接轴向地位于壳体壳14上的摩擦表面26的对面,并且摩擦表面42,例如也是通过一个摩擦片衬面提供,直接轴向地位于摩擦部件30上的摩擦表面28的对面。也可在这个摩擦部件30上例如在和摩擦部件38共同作用的径向区域中设置一个摩擦片衬面。当然也可在形成它的摩擦表面28的地方用金属材料,例如板材形成摩擦部件30。
摩擦面结构24,也就是说特别是它的摩擦部件38通过一个扭转振动阻尼装置44和一个起输出部件作用的输出毂46耦合,以便绕旋轴A转动。所述输出毂46具有一个内轮部。这个内轮部和或者可和输出轴20的相应的外轮部旋转耦合啮合。
一个和摩擦部件38例如通过齿啮合旋转固定的耦合盘48例如通过铆钉栓和径向外部的中心盘部件50固定耦合。这个径向外部的中心盘部件50形成了径向外部的第一阻尼器级52的进入区域。两个彼此固定连接的盖盘部件54、56形成这个径向外部的阻尼器级52的出口区域,并且同时形成一个径向内部的第二阻尼器级56的进口区域。一个径向内部的第二中心盘部件58形成径向内部的第二阻尼器级56的出口区域,并且和输出轮轮毂46固定连接。为了在相应的进口区域和出口区域之间传递扭矩,这两个阻尼器级52、56中的每一个都具有一个阻尼器部件装置60和62,每个例如包括多个沿圆周方向相继并且在必要时部分地也径向彼此连接的螺旋压簧。
这个扭转振动阻尼器装置44,或者输出毂46在一侧相对于壳体壳16,并且在另一侧相对于一个和壳体壳14固定的壳体毂64通过两个轴承装置66、68轴向定中心地保持在壳体12中。可将这些轴承设计为滚动体轴承,然而代替地也可设计为滑动轴承。
通过活塞部件32将壳体12的内腔室70分割成一个也包括有扭转振动阻尼装置44的第一腔室区域72和一个主要是在活塞部件32和壳体壳14之间形成的第二腔室区域74。在这种情况中这个活塞部件32在一侧相对于壳体毂64,在另一侧相对于壳体壳14的圆筒形的段在使用相应密封部件的情况下是流体密封的,并且轴向可移动的。
湿运行的离合器装置10是一种所谓的双管路型的装置,并且因此只包括来往于腔室区域72、74之间的两个流体流动路径。第一流体流动路径76在输出轴20的外圆周和泵毂18的内圆周之间通过在轴承装置66中的相应的通道78通往第一腔室区域74中,并且因此轴向地在壳体壳16和扭转振动阻尼装置44之间的一个区域中向第一腔室区域72是敞开的。在此代替或者附加地这个第一流动路径76也可以在从输出毂46和输出轴20的两个处于啮合之中的轮部之间,并且经过轴承装置68地继续延伸。第二流体流动路径80通过输出轴20的一个中心孔82和一个或者多个孔84通往第二腔室区域74。
为了将两个流体流动路径76、80彼此分开,可将输出轴20在它的轴向端部相对于壳体毂64通过密封部件86流体密封地封闭起来。当然每个流体流动路径可以包括多个彼此平行地通往同一腔室区域的通道。
通过这两个流体流动路径76、80可对存在于相应的腔室区域72、74中的流体的流体压力,通常是油压,还有流体压差按照规定进行调节。在此例如可以设想,在图1中示出的湿运行的离合器装置10是一种所谓的常开型,活塞部件32和摩擦部件30一起在分离方向上离开壳体壳14,并且预紧到扭转振动阻尼装置44上。这种预紧例如可通过相应地预紧安装离合器装置34的切向板式弹簧36提供,其中,这些板式弹簧组即形成活塞部件32的预紧装置100,当然这种预紧也可以通过一个单独的,例如设计为盘形弹簧的预紧部件产生,其在壳体壳14或者壳体毂64和活塞部件32之间发挥作用,其中,这些切向板式弹簧36还只必须完成旋转耦合的功能特性。在没有流体压力时,也就是例如壳体12的流体放空时具有摩擦部件30的活塞部件32不对第二摩擦面结构的摩擦部件38加载。壳体12和输出毂46之间的扭矩传递连接中断。若在这种状态中流体是通过第一流动路径76被输送到第一腔室区域72中,则该流体可以绕彼此间有间距地对置的摩擦表面26、40或者28、42流动,从而可在那里排走热量,并且通过一个或者多个位于活塞部件32中的通孔88到达第二腔室区域74,并且在那里通过第二流体流动路径80排出。
如果后应使离合器装置10进入到扭矩传递状态时,那么例如通过提高流体输送量来提高第一腔室区域72中的流体压力。这可通过相应地触发配属于流体泵的阀门得以实现。由于通孔88的节流作用不会在两个腔室区域72、74之间产生流体压力平衡,如是就形成流体压差,在这种压差中第一腔室区域72中的流体压力超过了基本保持无压力的第二腔室区域74中的流体压力。也就是说形成了一种力,这种力和板式弹簧36的预紧力以及通过离心力作用到在腔室区域74中存在的流体的那种力的方向是相反的。随着流体压差的进一步提高,活塞部件32和在其上支承的摩擦部件30一起朝着接合方向,也就是从扭转振动阻尼装置44离开的方向,并且朝着第二摩擦面结构24的摩擦部件38移动。彼此对置的摩擦表面26、40或者28、42进入摩擦作用。首先出现打滑状态。其中所产生的摩擦热通过经通孔88流出的流体至少部分地被带走,这样就不会出现过热。当如此产生的接合力矩超过通过从驱动装置输出的实际驱动扭矩增高时打滑状态就结束了。两个摩擦面结构22、24无打滑地以相同的转速转动,并且通过相应地触发在传动系中的紧接着的变速器,汽车可以不同的挡位或者不同的传动比运行,而不必又朝着分离方向调节湿运行的离合器装置10。为了进行分离,在这种结构中基本只要求重新降低第一腔室区域72中的流体压力,这样,一方面通过板式弹簧36的作用,并且通过在腔室区域74中特别是离心力诱导产生的流体压力将活塞部件32和摩擦部件30一起朝分离方向调节。
在所谓的二管路系统的一个替代的设计类型中可以规定,第二流体流动路径80不通往第二腔室区域74,而是在图1中大约继续向右在活塞部件32和扭转振动阻尼装置44之间通往第一腔室区域72。然后在这种情况中第二腔室区74基本保持无压力,也就是说流体例如完全放空,或者只部分地装有流体。这种流体在离心力的作用下支持朝分离方向的调节。例如可通过流体流动路径76完成将流体输送到第一腔室区域72中,然后通过流体流动路径80完成流体的排出。因此,为调节活塞部件32可以改变第一腔室区域中的流体压力,然而同时向壳体和从壳体提供规定的流体流,以排出热量。为了保证以否则不继续加载压力的流体部分地填充第二腔室区域74,可在活塞部件32中在合适的径向部位中设置一个泄漏孔。
和自动变速器相接合湿运行的离合器装置10主要是起起动部件的作用。在行驶运行中它是闭合的。这就是说,由于常开特性在整个行驶运行期间也必须在两个腔室区域72、74之间正确地保持用于产生接合力矩所需要的流体压差。在这种情况中为了在能量方面能尽可能有效的工作可以规定,通过形成流体压力差所产生的接合力矩分别只超过由驱动装置实际输出的或传动系应传递的扭矩一个规定的安全间距,例如这个安全间距为10%到20%,以避免即使在扭矩波动时出现打滑状态。当然也可代替采用下述措施使触发费用尽可能地低,即尽可能最大程度地保持流体压差,也就是说不和实际待传递的扭矩相适配。由于要减少离合器的打开时间使流体压差和实际待传递的扭矩相适配是有意义的。
图3示出了图1中的离合器装置的摩擦部件30的轴向图。人们看到一个径向外部的环形的区域90。这个环形区域例如可以提供摩擦表面42,或者可以支承一个相应的摩擦片衬面。径向地在这个环形的区域的内部人们可以看到一些臂式的段92,这些段一方面提供一些用于和活塞部件32相连接所使用的固定部件,例如铆钉栓,的通孔94。此外,这些臂段还具有一些叶片式的,且分别具有输送表面97的区域96。其任务是在旋转运行时按照泵的方式形成绕摩擦表面26、40或者28、42流动的流体循环,其中,扭矩振动阻尼装置44按照涡轮方式作用。然后,与这种流动循环相重叠的是通过壳体12流体从第一腔室区域72经过通孔88流入到第二腔室区域74中。这种流体循环在涉及图4ff中所示出的一些设计方案时将进行更加详细的说明。
在常开型的离合器装置10的上述设计形式中原则上不要求流体流动换向。也就是说可以如此地设计该系统,即可只通过第一流体流动路径76输入流体,并且也可只通过第二流体流动路径80排出流体。当例如在汽车停车时应分离离合器装置10时,只必须降低流体被输送到第一腔室区域72中的输送率,或者调节流体的输送。然后第一腔室区域72中的流体压力下降,这样,流体压差也相应地下降,并且通过板式弹簧36的预紧作用活塞部件32和摩擦部件30朝分离方向运动。然而在此需要指出的是,当然该系统也可以如此地设计,即为了使活塞部件32更快地分离运动可以使流动方向反向,也就是说然后流体通过第二流体流动路径80被输送到第二腔室区域74中,并且相应地通过第一流体流动路径76可从第一腔室区域72中流出。这也可通过一个例如规定配属于一个流体泵的阀门装置办到。所述阀门装置可根据所要求的压力情况进行触发。
图2示出了湿运行的离合器装置的一个替代的设计形式。在此,一些在结构或功能上与前述部件相对应的部件用相同的附图标记并附加“a”表示。下面只对与图1的设计形式在结构和功能上的不同之处加以说明。
在图2中所示的设计形式是一种常闭型的离合器装置10。为此设置了一个预紧装置100a,例如它包括一个盘形弹簧102a。这个盘形弹簧一侧相对于壳体12a,也就是壳体毂64a,并且另一侧相对于活塞部件32a轴向支撑。预紧装置100a朝壳体壳14a方向,并且在从离开扭转振动阻尼装置的方向,即耦合方向给活塞部件32a加载。在这个设计方案中可如此地设计离合器装置34a,即它只实现活塞部件32a的旋转耦合,然而却不引入基本的轴向分力。在此也可以设想,通过离合器装置34a产生预紧力,也就是说板式弹簧36a将活塞部件32a沿接合方向朝壳体壳14a拉紧。
在作为常闭型的离合器装置10a的这个结构中当汽车处于不运行状态时在传动系中的扭矩的中断不是在离合器装置10a的范围中实现的。因为为了防止汽车滚动开通常在自动变速器中置入一个挡位,所以在起动该系统时首先必须将传动机构置入它的中立位置,也就是说是在传动机构中实现扭矩流的中断。然后才可起动驱动装置。壳体12a用驱动轴也开始转动,并且在这其中用泵毂18a驱动流体泵。在这种情况中被流体泵输送的流体首先通过第二流体流动路径80a被引入到第二腔室区域74a中,而第一腔室区域72a则通过第一流体流动路径76a和一个基本无压力的容器连接。在第二腔室区域74a中的流体压力相对于第一腔室区域72a中的流体压力在增加,直到预紧装置100a的预紧力被克服,并且活塞部件32a朝分离方向运动。只要通过两个摩擦面结构22a、24a的脱耦中断扭矩传递的连接,则在扭矩流中随后的系统区域,特别是扭转振动阻尼装置44a和在传动系中的随后的传动机构的输入区域则不再联动。当随后为了起动汽车在置入传动机构中的挡位前或者之后应接合离合器装置10a时,则要求重新降低在第二腔室区域74a中的流体压力,这样,通过盘形弹簧102a的作用,在必要时通过现在在第一腔室区域72a中增高的流体压力的支持将活塞部件32a,并且也将摩擦部件30a朝耦合方向调节。
可如此地设计预紧装置100a,即由它产生的预紧力产生一种接合力矩。这个接合力矩比驱动装置的最大驱动扭矩大。在这种情况中基本不要求通过提高第一腔室区域72a中的流体压力给予支持。也就是说,为了进行接合,例如通过有针对性的排出或者通过逐步地将第二流体流动路径80a和一个无压力的容器连接起来以降低第二腔室74a中的流体压力就足够了。在这种情况中,然后不是同时地通过附加地将流体引入到第一腔室区域72a中而使流体流动方向转动。热量通过由腔室74a到腔室区域72a的冷油流,并且进一步通过流体流动路径76a排出。然后当离合器装置10a完全接合时,可以对流体的输入进行调节,因为一方面两个摩擦面结构22a、24a彼此不再相对打滑,并且因此不再产生热能,另一方面为了能传递最大驱动力矩也不需要通过两个摩擦区域72a、74a之间的流体压差对预紧装置100a给予支持。因为在汽车正常行驶运行时离合器装置10a基本上是不分离的,因为挡位的设置和取消或者传动比的改变只是通过触发自动变速器完成的,所以这种设计特别节省能量,因为实际上在整个行驶运行中不必耗费能量以在两个腔室区域72a、74a之间保持流体压差。
在一个替代的设计中可以规定,通过预紧装置100a所提供的预紧力小于驱动装置的最大驱动扭矩。这就是说,当驱动装置的实际输出驱动扭矩不超过通过预紧装置100a的预紧作用可生成的接合力矩时,就不需要通过流体压差的支持。然而,当驱动扭矩的增加超过这种通过预紧装置100a可生成的接合力矩时,则要求通过提高第一腔室区域72a中的流体压力,也就是通过第一流体流动路径76a相应地输入流体形成一种附加的力。通过这个力给活塞部件32a或与它相连接的摩擦部件30a朝接合方向加载。为了在这种设计中也能尽可能地节能地运行,可根据驱动装置的相应实际输出的驱动扭矩如此地调节流体压差,即整个接合力矩超过驱动装置的实际驱动扭矩一个预先规定的安全间距,例如10%到20%。通过这一措施可避免对于相应的驱动状态本身并不要求的过高的流体压差。然而,为了使触发消耗最小化,在此仍然可以如此地运行,当离合器装置10a应处于接合状态时,形成最大可能的流体压差时。
使用两管路型的根据本发明的湿运行的离合器装置的结构在结构和触发技术方面可以简单的方式方法实现驱动装置和自动变速器之间的扭矩传递连接。这种连接不同于液力变矩器,它不能提供通过流体循环所产生的扭矩支持,然而也不对在起动状时驱动装置所能实现的转速进行限制。根据本发明的湿运行的离合器装置的另一优点是,由于这样的事实,即在液力变矩器中,或者在流体离合器中用于流体循环而设置的系统部件,如涡轮、泵轮、并且必要时的导向轮不需要了,可有更多的结构空间,用于扭矩振动阻尼装置也就是通常的弹性空间。
在所述的两管路型的方案中,在设置有一个或者多个通孔的部位上—所述通孔将两个腔室区域彼此连接—在活塞部件或者摩擦部件相对于壳体或者输出轴或输出毂的流体密封的连接区域中的有针对性的流体泄漏也可用于两个腔室区域之间的流体过渡。当摩擦部件例如用它的径向内部的区域限制第二腔室区域时,也可在摩擦部件相邻于活塞部件的相邻区域中将有针对性的流体泄漏用于两个腔室之间的流体交换。
在图4中示出了湿运行的离合器装置的另一设计方案。和前述部件在结构和功能方面相应的部件用相同的附图标记,但附加一个“b”表示。
图4的湿运行的离合器装置10b的基本结构和前面图2中所述的结构相应,因此请参看有关的描述,下面仅对存在的主要区别加以阐述,也就是说对用于产生内流体循环的湿运行的离合器装置的功能原理再一次地加以介绍。
在图4中可以看到,包括作为压紧部件起作用的活塞部件32b和摩擦部件30b的结构组件在装配起来时形成分别沿圆周方向相继的输送部件96b,也就是说,在每个输送部件96b中输送表面97b的部分区域在活塞部件32b上形成,并且和它相连接的部分区域在摩擦部件30b上形成。因此,首先在每个输送部件96b中的有效的输送表面97b的尺寸可在一个更大的变化范围中调节。提供活塞部件32b和摩擦部件30b上的输送表面97b或者说两个部分区域例如可通过相应的板件成型,当然也可通过切削加工或者铸造技术制造完成。当然在这种情况中也可对一个相对于一个包括有旋转轴线A的平面,例如图4中的图面的可能规定的倾斜角进行调节。
若摩擦部件30b可不直接和活塞部件32b连接,为此例如需要一个环形的中间部件,这个中间部件在一端和活塞部件32b固定连接,在另一端和摩擦部件30b固定连接,这样也完全可以在这个连接部件上设置摩擦表面97b或者每个摩擦表面的至少一个部分区域,例如和设置在摩擦部件30b上的部分区域,和/或和设置在活塞部件32b上的部分区域连接。原则上讲可以在这个设计形式中,并且也可在另一些示出的设计形式中,在这个结构组件中,也就是例如在摩擦部件30b上,和/或在活塞部件32b上,和/或必要时在一个连接它们的连接部件上设置单独的输送机构,作为独立的结构组件,其中,这些输送机构然后提供或者形成具有它们的输送表面的输送部件。
为了促进在旋转时所出现的流体循环效应,除了其总体起泵作用的输送部件96b外也提供一些也作为所谓的涡轮起作用的结构组件是有利的,这些结构组件以另一种转速,通常是较低的转速转动。这种起涡轮作用的结构组件例如是扭转振动阻尼装置44b。这个阻尼装置在打滑状态时,也就是在壳体12b更快地转动时起制动结构部件的作用。摩擦部件38b,它用和扭转振动阻尼装置44b相同的转速转动,也可起这种制动部件的作用。为此可在其上设置的摩擦片衬面中设置径向延伸的路径。在相应圆周减速的情况下通过输送部件96b所输送的流体流过这些路径。
在简图所示的图5中人们可以看到在这个湿运行的离合器10b的内部出现的流体流动或者流体循环。人们首先看到的是流动S。这个流动代表了通过在变速器中设置的流体泵,确切地说是油泵所引起的液流流进壳体和流出壳体的情况。这种为流体的连续交换,并且因此也为连续的排热作贡献的液流例如具有一个大约8升/分(l/min)的流动率。通过在输入区域,也就是在壳体和所有和它一起转动的结构部件,和输出区域,也就是主要是扭转振动阻尼装置和所有不转动的结构部件之间的相对转动出现了一个也绕摩擦表面或者摩擦部件流动的第一流体循环F1。这股流体循环通过在活塞部件32b和摩擦部件30b的相邻区域中提供的输送部件96b被向前,或者径向向外地输送,并且通过扭转振动阻尼装置44b或在摩擦部件38b中形成的路径基本上被制动。根据在输入区域和输出区域之间的相对转速,在此可出现一种对彼此摩擦地相互作用的表面进行非常有效冷却的流体循环,该流体循环的流动率直到177升/分钟,或者流动S的流动率的20倍。第二股流体循环F2主要出现在摩擦部件30b和耦合盘48b之间的过渡区域中。这个流体循环F2是通过下述措施产生的,即在摩擦部件30上不仅形成在图4中可看见的输送表面97b,或者它的一些区域。而是可将这个摩擦部件在它的径向内部区域中进行波浪形(onduliert)设计,这样,一方面产生了通往流体循环F1,并且在图4中可看见的输送表面97b,并且另一方面在图4中看不见的在摩擦部件30b的另一轴向侧设置了起作用的输送表面。这些输送表面将摩擦部件30b和扭转振动阻尼装置44b之间的容积区域中的流体径向地向外输送。另一效应—该效应对出现流体循环F2作贡献—是一种抽吸泵效应。这种抽吸泵效应是流体循环F1在这种地方产生的,即在图5中流体循环F1的两股部分流径向地在彼此摩擦相互作用的表面的外部重新汇合的地方。这个流体循环F2可以具有直到155升/分钟的流动率,或者为流动S的流动率的15倍的流动率。如果这个第二流体循环F2可得到在摩擦部件30b的面朝扭转振动阻尼装置44b一侧上附加设置的输送部件的支持,则这些输送部件例如设置在在摩擦部件30b上作为单独的结构部件设置的输送机构上。
相应的流体循环的强度可按照需要,当然是通过起作用的输送部件的数量和尺寸,也通过它们的几何形状,主要是通过输送表面97b的几何形状进行调节。根据需要多大的输送表面也可以选择应将这些输送表面设置在什么地方。为此,为了提供输送表面可分别单独地利用活塞部件32b、单独地利用摩擦部件30b、单独地利用连接这两个部件的连接部件或者这些部件的组合。壳体也可用于提供相应的输送表面。在这种情况中应该考虑壳体也以最初转速转动,也就是这样的一种转速,这种转速特别是在打滑状态时比作为制动部件或者涡轮起作用的结构部件的转速大。为此可在壳体的内侧的合适的位置设置一些附加的输送机构,或者通过壳体的相应的造型提供具有相应输送表面的输送部件。通常下述做法证明是有利的,即如此地选择输送表面的几何形状和数量,从而当驱动转速,也就是壳体的转速大约为2000转/分钟,并且输出转速大约为0转/分钟,也就是输出转速/驱动转速之比大约为0时通过内部的流体循环所产生的体积流量至少是用于流体交换的体积流量,在图5中也就是流动S的两倍那么大。
流体循环的强度也可通过例如在这些图中可看到的摩擦部件38(在图1中)、38a(在图2中)、38b(在图4中)、38c(在下面的还待叙述的图7中)或者38d(在下面还将讨论的图12中)的设计施加影响。关于这一点下面参考在图14和15中所示出的摩擦部件时加以说明。
图14示出摩擦部件38c的轴向图。它在一侧或者两侧支承着摩擦片衬面124c。这个摩擦部件38c规定是用于这样的离合器装置的,即它在通过离心力产生的流体压力的作用下朝闭合方向预紧。在下面还将讨论的图6、7、8和9中还将示出这方面的示例。
人们从图中可看出在这个摩擦片124c中形成了一些径向穿过这个摩擦片的通道140c。这些路径例如可稍微弯曲地延伸。径向外部的开口区域142c相对于径向内部的开口区域144c并相对于摩擦部件38c的旋转方向后错,也就是沿圆周方向滞后。其中,在摩擦部件38c的外圆周上存在的切线Ta和在外开口区域142c的中线M的直线延伸Va之间的夹角α小于90°,优选地小于60°,如图14所示,它与旋转方向R相反。这就是说,延长线Va相对于辐射线Ra与旋转方向R相反地倾斜延伸。
在内切线Ti和内延长线Vi之间形成的夹角β在例如也小于90°的范围内,然而只稍微小一点,也就是说例如在90°和80°之间的范围中。这样就可达到在那里出来的流体在出口区域基本不再经历转向,并且差不多精确地径向向内流出。这个β角也可比90°稍微小一点。
在通往外开口区域142c的中间点—相对于圆周延伸—的辐线Ra和通往内开口区域144c的中间点—相对于圆周延伸—的相应的辐射线Ra’之间形成的夹角γ比0°大,例如在10°到30°的范围中。
采用这种类型的设计达到避免在路径140c的内部出现流动分离区域。其结果是在流动横截面面积相同的情况下取得更高的体积流量,并且因此更好地排出在其中出现的热量。
图15示出在离心力的作用下朝打开方向预紧或者加载的离合器装置的摩擦部件38的设计。在图1、2、4、6、10、11和12或13中示出了这些方案。在此人们看出,流动路径140也是轻微弯曲地延伸,并且在旋转方向上它的径向外开口区域142位于相应的径向内开口区域144的前面。路径140是如此定向的,即外切线Ta和中心线M的延长线VA之间的径向外区域中的夹角β大体为90°,也就是例如在80°到100°的范围中,以保证现在径向向外流的流体可以基本无转向地从路径140中出来。现在在内开口区域144上,在内切线T1和中心线M的内延长线Vi之间形成的夹角α明显地在低于90°的范围中,例如低于60°。辐射线Ra和沿旋转方向后错的辐射线Ra’之间的夹角γ在此也大于0°,例如在10°到30°的区域中。
采用摩擦部件38的,或在其上设置的摩擦片衬面124,或者在必要时两个在两个轴向侧分别设置的摩擦片衬面的这种设计又在避免在路径140的内部流动分离的情况下可得到更高的流动率,和因此得到增强的冷却效果。
图6示出了湿运行的离合器装置的另一设计形式。在此图中在结构或功能上和前述部件结构组件相应的部件或结构组件也用相同的附图标记加上“C”表示。
首先人们在图6中看到扭转振动阻尼装置44c是单排构成,也就是说它具有两个提供一个输入区域,并且通过齿啮合与摩擦部件38c耦合的盖盘54c、56c以及作为输出区域的中心盘部件58c。所述输出区域和输出毂46c固定连接。此外还可以看到扭转振动阻尼装置44c和摩擦地彼此处于相互作用的表面区域在自己的轴向区域中,然而是径向分级设置。这导致一种轴向设计很短的结构形式。摩擦部件30c从它的和活塞部件32c相连接的区域径向向外地作用到壳体12c的一个轴向较窄地保持的环形的区域中。在这个区域中也容纳着在其上设置有摩擦片衬面的摩擦部件38c。
在这个设计实例中在活塞部件32c和摩擦部件30c相连接的区域中在活塞部件32c上的具有其输送表面97c的输送部件96c例如是通过相应的轴向成形提供的。然后在这个轴向成型的区域中这两个部件通过铆接连接彼此固定连接。
在图6的设计中摩擦部件30c在它的面朝扭转振动阻尼装置44c,和背离第二腔室区域74c的一侧上具有它的和摩擦部件38c相互作用的表面。这就是说,为了产生摩擦作用,在图6中摩擦部件30c和活塞部件32c一起应向右,也就是朝扭转振动阻尼装置44c方向运动。这种运动是通过下述措施达到的,即在第二腔室区域74c中的流体压力通过相应地流体输入相对于第一腔室区域72c中的流体压力得到提高。因为第二腔室区域74c基本不包括大的结构部件,并且因此具有比第一腔室区域72c明显更小的容积,并且因为除此以外第二腔室区域74c以它的整个容积比第一腔室区域72c明显地径向更靠近内部,所以在这个设计方案中特别是在起动阶段,也就是在系统较长时间停止之后能快得多地执行耦合过程或者充满过程。也就是说然后只需要给可能部分空运行的第二腔室区域74c添加流体或形成相应的流体压力,而在前面所述的设计形式中,这点在第一并且明显更大的,且径向地也在活塞部件的外部延伸的第一腔室区域中是需要的。引入到第二腔室区域74c中的流体经历一种离心力加载。这种离心力加载导致给活塞部件32c加载的压力。在第一腔室区域72c中的相应的离心力引起的流体压力由于在部分地空转的壳体12c之后没有足够地填充因而抵消了这种压力。这就是说,在转动状态时起作用的离心力支持了闭合或离合器的接合,通过这一措施,特别是在运行的开始阶段时能对它进行更快的调节。这点与下述情况无关,即离合器装置是两管路型、三管路型、还是另一型别。
这种设计形式的另一优点还在于,那些作为涡轮或者制动部件起作用,且较慢旋转的结构组件,特别是扭转振动阻尼装置44c或还有摩擦部件38c不那么强烈地对通过输送部件96c所生成的流体流,也就是前面所述的流体循环F1进行节流。
当然在这种设计形式中输送部件96c可代替地或者附加地用相应的输送表面97c或者其中的部分区域或在摩擦部件30c或者附加地设置在其上或压紧部件32c上的输送机构上实现。
在图7中可看到另一方案可能性。除了在压紧部件的区域中设置的输送部件96c外,在此,在壳体12c的径向外部的环形区域100c上—在此区域中也设置了摩擦部件38c和摩擦部件30c的与它相互摩擦作用的区域—设置了作为壳体12c的,特别是发动机侧的壳体壳14c的整体的组成部分的输送部件96c’。这些输送部件96c’是通过发动机一侧的壳体壳14c的沿圆周方向相继的提供泵叶片形状的表面的成型102c形成。它们支持通过输送部件96c已经产生的流体循环,或也能够单独地产生这种循环。
在此还要强调的是,这些输送部件96c’不是必需地通过壳体12c的相应的成型实现,而是通过在其上设置的,并且具有相应的提供输送表面的输送部件的附加的输送机构实现。
上面分别主要是在设计为所谓的两管路系统的设计方面对湿运行的离合器装置的设计形式进行了说明。在这些设计形式中为第一腔室区域和第二腔室区域分别设置一个流体流动路径,或者在必要时只为第二腔室区域设置两个流体流动路径,以便在所要求的流动方向中输入和排出流体。当然,不同的结构方案特别是也在产生内部的循环方面也可在其它的系统中应用。如是例如图8借助一个在设计结构上基本和图6相一致的设计方案示出了一个单管路系统的结构。在此,只设置了一个也穿过变速器输入轴20c延伸,且借助一个粗线箭头可看见的通入第二腔室区域74c的流体流动路径80c。没有设置主动地用于产生外部的流体循环,也就是图5中的流动S的配属于第一腔室区域72c的流体流动路径。例如可通过在活塞部件32c或者摩擦部件30c的区域中的一个孔或者泄漏,或者通过一个和变速器或者一个变速器油池给第一流体腔室72c提供流体。通过提高在第二腔室区域74c中的流体压力可移动用于接合离合器装置10c的摩擦部件30c,这在本设计形式中通过下述措施得到支持,即在第二腔室区域74c中存在的流体在旋转运行时要经受离心力,这个离心力生成一种使活塞部件32c和摩擦部件30c朝接合方向加载的压力。
在图8中人们可看到另一变化方面。当然这种变化方面也可在其它的设计形式中实现。在此,第二腔室区域74c不仅受到活塞部件30c的限制,而且也,确切地说是在径向内区域中受到径向一直延伸到内部的摩擦部件32c的限制。这个摩擦部件在所示实例中通过密封部件的中间支承装置相对于输出轮毂46c的外圆周流体密封,然而可相对转动地连接,当然也可相对于变速器输入轴20c的外圆周或者相应的输出轴流体密封地连接。活塞部件32c只径向外部轴向可运动地相对于壳体12c流体密封地连接。活塞部件32c和摩擦部件30c通过铆接连接彼此固定连接,其中,可以设置一个密封结构110c,为的是在这两个部件的相邻区域中达到第二腔室区域74c的流体密封的闭合。这个密封结构110c例如可通过中间设置的弹性的密封部件,代替地也可通过一条焊缝,例如一条激光焊缝实现。
这些设计方案的优点是,用于摩擦部件30c移动产生的力,主要是通过这两个腔室区域72c和74c之间的流体压差提供的,不仅对活塞部件32c,而且也部分地直接对摩擦部件30c施加作用,并且因此减轻这两个部件之间的连接的载荷。这主要是在常开型设计中是有利的,因为然后闭合力的一部分不是通过活塞部件32c和摩擦部件30c的连接施加作用,而是直接对摩擦部件30c施加作用。
图9示出提供流体的另一替代方案。这一方案在此是作为一种扩展的二管路型设计的。人们又可以看到通往第二腔室区域74c的流体流动路径80c。此外人们还看到流体流动路径76c,在此,它从第一腔室72c中出来,并且人们还可看到另一流体流动路径112c,这个路径在输出轴20c,也就是例如变速器输入轴和输出毂46c之间,并且穿过在其中的一个或者多个孔进入到第一腔室区域72c中,确切地说在轴向地在扭转振动阻尼装置44c和压紧装置30c或者摩擦部件32c之间的一个区域中。在这个方案中附加地设置一个例如由板材构成的盘形的密封部件114c。这个密封部件基本上可跟随壳体12c的轮廓,并且在径向内部的区域中相对于在壳体上形成的泵毂18c流体密封然而可旋转地连接,并且径向外部地流体密封地封闭地被支承在例如变速器壳体或者离合器壳等上。这种设计将壳体12c或者离合器装置10c与通过流体流动路径76c从第一腔室区域72c中排出的流体隔离起来。这种通过流体流动路径76c排出的流体然后排到一个例如在变速器壳体外部形成的湿式腔室中,并且通过一个连接孔排入到变速器油池中。
另一方案可以设置一种所谓的三管路型的结构。在这个方案中可通过流体流动路径80c给第二腔室区域74c提供流体或放空流体。这些流体流动路径76c、112c通往一个例如在变速器壳体中形成的,且具有一个流体泵和一个流体池的流体提供系统。这种类型的三管路系统特别在图9中也可看到的结构中是有利的,在这种结构中在离心力的影响下,并且当流体输入到第二腔室区域74c时这个离合器装置10c易于闭合,也就是接合。
关于不同的流体提供方案需要再次强调的是,这些流体提供方案基本上和离合器装置的内部结构,特别是与扭转振动阻尼装置、活塞部件和与它相连接的摩擦部件的结构没有关系,因此当然也可按照需要用相应的流体提供系统型别设计其它示出的设计方案。
图10示出了一个设计形式。这个设计形式在一些主要区域和图1中示出的设计形相对应。人们可以看到两列设计的扭转振动阻尼装置44、径向内和径向外基本流体密封和轴向可运动连接的活塞部件32以及与它固定连接的摩擦部件30。这个摩擦部件例如又是通过铆钉连接和活塞部件32连接,并且在它的径向内的,且不提供摩擦表面的区域中是如此形成的,即它沿圆周方向相继地提供多个输送部件96或相应的输送表面97。也就是说在此例如所有这些输送表面97都设置在摩擦部件32上,其中,这个摩擦部件在它的径向内的区域中沿圆周方向形成波浪状,或者可以具有轴向彼此错开的区域,以提供这些输送表面97。这样做的结果是在摩擦部件32的两个轴向侧上生成相应的冷却流,这在图10中通过一个分开的箭头示出。这加强了内部的流体循环,并且在它的径向外部区域,在背离摩擦部件38或面朝扭转振动阻尼装置44的轴向侧对摩擦部件32c进行冷却。
图11示出了另一改型的设计类型。在这种设计类型中在结构和功能上和前述部件相同的部件用相同的附图标记表示,但加一个“d”。
图11示出另一方案,在此方案中为了接合离合器装置10d应相对于第二腔室区域74d中的流体压力地提高第一腔室区域72d中的流体压力。活塞部件32d通过盘形弹102d被朝分离方向预紧,并且轴向被加载。活塞部件32d和壳体之间的旋转耦合通过在活塞部件32d的径向内区域中齿结构形成的形状适配啮合116d完成。第二腔室区域74d在它的径向内区域中在轴向上又受到摩擦部件30d的径向内段的限制。盘形弹簧102d在活塞部件32d的一个轴向台阶上在它的径向外圆周的区域中定中心。这是有利的,因为在轴向加载时在这个区域中出现盘形弹簧102d的最小的径向尺寸变化。例如也可在图10的设计形式中看到在它的径向外的区域中盘形弹簧的这样的定中心,在该图中这个盘形弹簧支撑在所配属的摩擦部件的径向内的端部区域上。
此外人们在图11中还可看到,在摩擦部件30d上—该部件例如可以设计为板型材件—径向地在其上设置的摩擦表面内部形成一个弯曲状的轴向地变形部118d。这个变形部增强了摩擦部件30d的刚性。代替地或者附加地在摩擦部件30d的摩擦作用的表面区域的径向外部可以形成一个例如弯曲区域形状的轴向变速部120d,这样在此也可为增强摩擦部件30d的刚性作出贡献。
在图12中示出的设计方案基本上和前面图11所说明的区域对应。人们在此又可以看到第二腔室区域74d受到活塞部件32d和摩擦部件30d的径向内的区域的限制。这个摩擦部件现在靠在起输出轴作用的变速器输入轴20d的外圆周上,并且在它的径向外部区域中设置有弯曲状的轴向变形部120d,为的是在那里形成相应的刚性加强。活塞部件32d和壳体12d之间的旋转耦合主要是通过在活塞部件32d的径向内的端部区域上的形状适配啮合生成。
人们在图13的放大图中可以看到,在摩擦部件30d的摩擦作用的区域上设置了一个摩擦片衬面122d。这个摩擦片衬面提供摩擦表面28d。在摩擦部件38d上形成的摩擦表面42d轴向位于这个摩擦表面28d的对面,其中,在这个区域中这个摩擦部件38d没有设置或者不具有摩擦片衬面。在它的另一轴向侧这个摩擦部件38d具有一个摩擦片衬面124d,这个摩擦片衬面提供摩擦表面40d。这个摩擦表面又和在壳体12d上形成的摩擦表面26d起摩擦相互作用。
在活塞部件32d上设置了具有其相应的输送表面97d的输送部件96d。这些输送表面当壳体12d转动时生成一股径向向外的流体流,基本上起泵的作用。这种输送作用受到在摩擦部件30d的摩擦片衬面122d中形成的,且径向向外延伸的槽或者路径的支持。这些槽或者路径用它们的圆周限制面也可以起泵的作用。摩擦部件38d用它的摩擦片衬面124d和在其上形成的槽或者路径起制动或者涡轮部件的作用。这样就出现了在图12中可看到的流动循环。这种流动循环在摩擦部件38d的区域中分成两股部分流,并且因此可将在摩擦部件38d的两侧出现的摩擦热有效地排出。在这种情况中流体流基本上是径向向外,并且部分地在壳体12d和扭转振动阻尼装置44d之间径向向内的流动。这个扭转振动阻尼装置尤其在作为阻尼部件起作用的弹簧的区域中为开口设计,也就是说循环的油可以轴向地通过,这样,这股在扭转振动阻尼装置44d和壳体12d之间流动的流体流和一股主要在摩擦部件30d和扭转振动阻尼装置44d之间径向向内到达的流体流能汇合在一起,并且通过完全径向向内导向的摩擦部件30d的一个或者多个孔126d朝输送部件96d的方向导向。在此需要指出的是,当然也可在其它示出的设计形式中,特别是也在具有两个径向分级设置的扭转振动阻尼区域的设计形式中选择扭转振动阻尼装置的这种为流体流开口的设计。这种轴向开口设计例如是通过下述措施达到的,即支撑阻尼弹簧的不同的盘形部件在设置有阻尼弹簧的地方具有所谓的弹簧窗口。
需要指出的是,当在摩擦部件38d上根本就没有设置这样的摩擦片衬面,也就是说这个摩擦片主要是平面的金属盘或者板盘设计,则在图13中所示的,当然也包括在其它设计形式中可实现的摩擦片衬面的设置也是可以变化的。然后这两个摩擦片衬面可一方面设置在摩擦部件30d上,并且另一方面设置在壳体12d上。
在图12和图13中所示的设计方案中,当然也在其它的设计方案中,只要是设置了所述的多个,每个第二摩擦面结构24d的片状设计的摩擦部件38d可沿圆周方向波浪式造型设计,或者具有盘式的,也就是基本为锥体状的造型。这特别是在由此生成的牵引力矩方面会带来好处。通过此措施也可得到和调节振动的非常好的脱耦,这点和在干摩擦离合器的离合器盘中的摩擦片衬悬挂(Belagsfederund)的情况相类似。这样在耦合过程期间也可对接合力矩进行调制。这点主要是在壳体12d完全装有流体时是有利的。通过这一措施也可补偿通过作用到活塞部件32d上的闭合压力的转速的依赖性所产生的缺陷。这是通过下述情况产生的,即如不同的设计形式所示出的,通过弹簧等在接合或者分离方向将活塞部件32d预紧,然后当第二腔室区域74d保持无压力,并且基本上只有离心力的影响时其阻止它闭合或者打开。这种弹力可用于补偿所谓的接触点(Touch-Point)特性曲线。然而为此需要预紧弹簧通过活塞部件在接合过程中,也就是在形成接合力矩过程中可以起作用,也就是说形成接合力矩,在活塞部件32d或者摩擦部件30d还在轴向运动期间。主要是在系统打开时,也就是在由离心力引起在分离方向加载的活塞部件32d中通过预紧弹簧,也就是例如图11中的盘形弹簧的继续施加偏转可以补偿由于离心力所引起的下降的接触点特性曲线。在一种闭合的系统中,也就是在在接合方向预紧的活塞部件中—在这个活塞部件中,特别是在第二腔室区域中根据离心力生成的压力支持或者甚至引起闭合过程—在分离方向预紧的预紧弹簧的功能是使离合器保持打开,直到达到一定低的极限转速,这样,汽车就不能自动起动。
最后需再一次地指出,在不同的设计形式中所示出的技术实施途径当然可以相互组合。也可以设想在不同的区域中有变化,例如将活塞部件和摩擦部件设计在一个整体的结构部件中,例如在铸造工序中或者在板材成型工序中生产。在这种情况中,不同的功能组件,特别是输送表面在制造工序中,也就是在铸造或者成型时一起成形,当然也可以事后例如通过切削加工生产。
Claims (37)
1.特别是用于汽车的传动系的离合器装置,它包括:
-装有流体或者可装有流体的壳体(12;12a;12b;12c;12d),
-随壳体(12;12a;12b;12c;12d)可绕旋转轴线(A)转动的第一摩擦面结构(22;22a;22b;22c;22d),
-随输出部件(46;46a;46b;46d)可绕旋转轴线(A)转动的第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d),
-随壳体(12;12a;12b;12c;12d)可绕旋转轴线(A)转动,并且将壳体(12;12a;12b;12c;12d)的内腔室(70;70a;70b;70c;70d)分割成第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)和第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)的压紧部件(32;32a;32b;32c;32d),其中,根据第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)中的流体压力和在第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)中的流体压力压紧部件(32;32a;32b;32c;32d)可相对于壳体(12;12a;12b;12c;12d)运动,以产生和取消在第一摩擦面结构(22;22a;22b;22c;22d)和第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)之间的摩擦作用,
-用于第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)和/或第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)的流体提供系统,它包括至少一个用于第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)的第一流体流动路径(76;76a;76b;76c;76d),和/或用于第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)的至少一个第二流体流动路径(80;80a;80b;80c;80d)其中,通过至少一个流体流动路径(76,80;76a,80;76b,80b;76c,80c;76d,80d)可将流体输送到所属的腔室区域(72,74;72a,74a;72b,74b;72c,74c;72d,74d),并且通过至少一个流体流动路径(76,80;76a,80a;76b,80b;76c,80c;76d,80d)从所属的腔室区域(72,74;72a,74a;72b,74b;72c,74c;72d,74d)排出流体。
2.按照权利要求1所述的离合器装置,其特征在于,两管路型的流体提供系统配设各用于第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)和第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)的流体流动路径。
3.按照权利要求1或2所述的离合器装置,其特征在于,在压紧部件(32;32a;32b;32c)中设置至少一个用于在第一腔室区域(72;72a;72b;72c)和第二腔室区域(74;74a;74b;74c)之间交换流体的通孔(88;88a;88b;88c)。
4.按照权利要求1所述的离合器装置,其特征在于,三管路型的流体提供系统为第二腔室区域配设一个流体流动路径(80c),为第一腔室区域(74c)配设两个流体流动路径。
5.按照权利要求1所述的离合器装置,其特征在于,单管路型的流体提供系统为第二腔室区域(74c)配设一个流体流动路径(80c)。
6.按照权利要求1所述的离合器装置,其特征在于,扩展的二管路型的流体提供系统为第二腔室区域(74c)配设流体流动路径(80c)和为第一腔室区域(72c)配设流体输入路径(112c)和流体排出路径(76c)。
7.按照权利要求1至6的任一项所述的离合器装置,其特征在于,至少将第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)设置在第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)中。
8.按照权利要求1至7的任一项所述的离合器装置,其特征在于,压紧部件(32;32a;32b;32c;32d)通过轴向弹性的离合器装置(34;34a;34b;34c;34d)和用于绕旋转轴线(A)旋转的壳体(12;12a;12b;12c;12d)耦合。
9.按照权利要求8所述的离合器装置,其特征在于,离合器装置(34;34a;34b;34c;34d)包括多个板式弹簧(36;36a;36b;36c;36d)。
10.按照权利要求1至9的任一项所述的离合器装置,其特征在于,给压紧部件(32a;32b)配设预紧装置(100a;100b),预紧装置在第一摩擦面结构(22a;22b)和第二摩擦面结构(24a;24b)产生摩擦作用方向预紧压紧部件(32a;32b)。
11.按照权利要求1至10的任一项所述的离合器装置,其特征在于,给压紧部件(32;32c;32d)配设预紧装置(100;100c;100d),预紧装置在取消第一摩擦面结构(22;22c;22d)和第二摩擦面结构(24;24c;24d)摩擦作用方向预紧压紧部件。
12.按照权利要求8或9和权利要求10或11所述的离合器装置,其特征在于,预紧装置(100;100c;100d)包括轴向弹性的离合器装置(34;34c;34d)。
13.按照权利要求10至12的任一项所述的离合装置,其特征在于,预紧装置(100a;100b)包括将压紧部件(32a;32b)相对于壳体(12a;12b)轴向预紧的盘形弹簧单元(102a;102b)。
14.按照权利要求1到15的任一项所述所述的离合器装置,其特征在于,为了绕旋转轴线(A)旋转第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)通过一个扭转振动阻尼装置(44;44a;44b;44c;44d)和输出部件(46;46a;46b;46c;46d)耦合。
15.按照权利要求14所述的耦合装置,其特征在于,扭转振动阻尼装置(44;44a;44b;44c;44d)设置在第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)中。
16.按照权利要求14或15所述的离合器装置,其特征在于,扭转振动阻尼装置(44;44a;44b)至少成区域地径向覆盖第一摩擦面结构(22;22a;22b)和/或覆盖第二摩擦面结构(24;24a;24b)。
17.按照前述权利要求的任一项所述的离合器装置,其特征在于,它具有至少一个用于产生内部的流体循环的输送部件(96;96a;96b;96c;96d)。
18.按照权利要求17所述的离合器装置,其特征在于,沿圆周方向相继地设置多个输送部件(96;96a;96b;96c;96d)。
19.按照权利要求17或18所述的离合器,其特征在于,至少一个输送部件(96;96a;96b;96c;96d)包括可与壳体(12;12a;12b;12c;12d)绕旋转轴线(A)旋转,且径向和轴向扩展的输送表面(97;97a;97b;97c;97d)。
20.权利要求8和19所述的离合器装置,其特征在于,输送表面(97b;97c;97d)至少成区域地设置在压紧部件(32b;32c;32d)上。
21.按照权利要求8和权利要求19或20所述的离合器装置,其特征在于,第二摩擦面结构(24;24a;24b)包括和压紧部件(32;32a;32b)连接的摩擦部件(30;30a;30b);并且至少成区域地在摩擦部件(30;30a;30b)上和/或在将该摩擦部件(30;30a;30b)和压紧部件(32;32a;32b)连接起来的中间部件上设置输送表面(97;97a;97b)。
22.按照权利要求21所述的离合器装置,其特征在于,在压紧部件(32b)、摩擦部件(30b)和如果存在的输送表面的至少两个部件上设置输送表面(97b)。
23.按照权利要求17至22的任一项所述的离合器装置,其特征在于,至少一个输送部件(96c’)形成壳体(12c)的集成的组成部分和/或设置在固定在壳体(12c)上的输送机构上。
24.按照权利要求17至23的任一项所述的离合器装置,如果引用权利要求8,其特征在于,输送部件(96;96a;96b;96c;96d)形成压紧部件(32;32a;32b;32c;32d)的和/或第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)的和压紧部件(32;32a;32b;32c;32d)连接的摩擦部件(30;30a;30b;30c;30d)的和/或将摩擦部件和压紧部件连接起来的中间部件的集成的组成部分,和/或设置在和其固定连接的输送机构上。
25.按照权利要求17至24的任一项所述的离合器装置,其特征在于,当壳体(12;12a;12b;12c;12d)的转速在2000转/分范围中,并且输出部件(46;46a;46b;46c;46d)的转速在0转/分范围中时通过内流体循环所产生的流体流至少是在和从第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)中通过流体提供系统为第一腔室区域(72;72a;72b;72c;72d)所产生的流体流的至少两倍。
26.按照权利要求1至25的任一项所述的离合器装置,其特征在于,第二摩擦面结构(24c;24d)包括和压紧部件(32c;32d)相连接的摩擦部件(30c;30d);并且通过压紧部件(32c;32d)和摩擦部件(30c;30d)和/或将压紧部件(32c;32d)和摩擦部件(30c;30d)连接起来的连接部件限定第二腔室区域(74c;74d)。
27.权利要求1至26的任一项所述的离合器装置,其特征在于,第一摩擦面结构(22;22a;22b;22c;22d)和第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)的至少一个摩擦面结构(22,24;22a,24a;22b,24b;22c,24c;22d,24d),优选地第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)包括至少一个轴向弹性的,优选地具有波浪形和/或盘式造型的摩擦部件(38;38a;38b;38c;38d)。
28.按照权利要求1至27的任一项所述的离合器装置,其特征在于,第一摩擦面结构(22;22a;22b;22c;22d)和第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)的至少一个摩擦面结构包括至少一个具有至少一个提供摩擦面(40、42;40d、28d)的摩擦片衬面的摩擦部件(38;38a;38b;38c;38d);并且在至少一个摩擦片衬面中设置至少一个用于流体通过的孔。
29.按照前述权利要求的任一项所述的离合器装置,其特征在于,压紧部件(32;32a)具有至少一个用于将流体输送到摩擦面结构(22,24;22a,24a)的区域中的孔(88;88a)。
30.按照前述权利要求的任一项所述的离合器装置,其特征在于,第一摩擦面结构(22;22a;22b;22c;22d)和第二摩擦面结构(24;24a;24b;24c;24d)的至少一个摩擦面结构包括多个摩擦部件(38;38a)。
31.按照前述权利要求的任一项所述的离合器装置,其特征在于,第一腔室区域(72c)的体积比第二腔室区域(74c)的体积大;并且为了产生摩擦面结构(22c,24c)的摩擦作用可通过第二流体流动路径(80c)将流体输送到第二腔室区域(74c)。
32.用于汽车的传动系,它包括驱动装置、自动变速器和设置在驱动装置和自动变速器之间的扭矩传递路径中的按照前述权利要求的任一项所述的离合器装置(10;10a;10b;10c;10d)。
33.按照权利要求32和权利要求10所述的用于汽车的传动系,其特征在于,通过预紧装置(100a;100b)的预紧作用可产生的接合力矩比驱动装置的最大驱动扭矩要大。
34.按照权利要求32和权利要求10所述的传动系,其特征在于,通过预紧装置(100a;100b)的预紧作用可产生的接合力矩比驱动装置的最大驱动扭距要小。
35.按照权利要求34或者权利要求32,并接合权利要求11所述的传动系,其特征在于,在传动系的行驶状态时调节在第一腔室区域(72;472a;72b;72c;72d)和第二腔室区域(74;74a;74b;74c;74d)之间的流体压差,从而离合器装置(10;10a;10b;10c;10d)的接合力矩高出驱动装置的实际驱动扭矩预定的安全间距。
36.按照权利要求35所述的传动系,其特征在于,预定的安全间距在驱动装置的实际驱动扭矩的5%到30%,优选地10%到20%的范围中。
37.按照权利要求32至36的任一项所述的传动系,其特征在于,设置弹簧部件(102a;102b),其中,这个弹簧部件(102a;102b)对压紧部件(32a;32b)施加足够用于传递最大的发动机扭矩的至少一部分的力。
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