CN102418755A - 离合器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于在第一构件与第二构件之间传递第一扭矩的离合器组件，该离合器组件包括第一离合器和单向离合器组件。所述第一离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一离合器元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二离合器元件。所述单向离合器组件与所述第一离合器平行地设置在所述第一构件与所述第二构件之间。当所述单向离合器组件被致动时，在第一旋转方向上扭矩在所述第一构件与所述第二构件之间传递，而在第二旋转方向上所述单向离合器组件不在所述第一构件与所述第二构件之间传递扭矩。当所述单向离合器组件未被致动时，则所述单向离合器组件不在所述第一旋转方向或所述第二旋转方向上传递扭矩。

Description

离合器组件

技术领域

本发明涉及离合器组件，更具体地涉及包括与摩擦离合器平行的单向离合器的离合器组件。 

背景技术

本节的说明仅提供与本发明相关的背景信息，可能构成也可能不构成现有技术。 

自动变速器通过选择性地致动一个或多个制动器或离合器来提供多个前进档和倒档速比或传动比。一种可用于自动变速器中的制动器或离合器类型被称作单向离合器。单向离合器包括在一个旋转方向上的“锁定”模式和在相反旋转方向上的“空转”模式。某些现有的变速器使用被动式单向离合器，该被动式单向离合器与一个板式离合器平行布置，该板式离合器通常在第一传动比下被致动，而在第二传动比下不被致动。然而，某些变速器设计与这些被动式单向离合器构造不兼容，因为构件必须能够在一个方向上相对彼此旋转，而在某些传动比下，该被动式单向离合器不允许构件在该方向上相对彼此旋转。一种解决方案是使用板式离合器代替单向离合器构造。然而，板式离合器不允许在与扭矩传递方向相反的方向上的“空转”或旋转，并且板式离合器占据更多的空间，并且对于预先设定的离合器扭矩限制，板式离合器造成比单向离合器更多的旋转能量损失。空转能力用于避免在第一传动比下非故意的发动机制动，并且用于简化换入或换出第一传动比。 

因此，需要一种新的改进型离合器组件，该新的改进型离合器组件在将质量、成本和低效方面的增加值减到最小的同时提供有利的操作模式。 

发明内容

用于在第一构件与第二构件之间传递第一扭矩的离合器组件包括第一离合器和可选择性启用的单向离合器组件。所述第一离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一离合器元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二离合器元件。所述单向离合器组件与所述第一离合器平行地设置在所述第一构件与所述第二构件之间。当所述单向离合器组件被致动时，其能够沿第一旋转方向在所述第一构件和所述第二构件之间传递扭矩，但是在第二旋转方向上不传递扭矩。当所述单向离合器组件未被致动时，所述单向离合器组件既不在所述第一旋转方向上传递扭矩也不在所述第二旋转方向上传递扭矩。 

在本发明的另一个示例中，所述第一离合器是摩擦离合器。 

在本发明的又一个示例中，所述单向离合器组件包括可选的单向离合器，所述可选的单向离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的第一座圈和可旋转地联接至所述第二构件的第二座圈。 

在本发明的又一个示例中，所述第一构件是行星齿轮组的第一构件，而所述第二构件是行星齿轮组的第二构件。 

在本发明的又一个示例中，所述第一构件是车辆变速器的行星齿轮组的行星架构件，而所述第二构件是所述车辆变速器的行星齿轮组的太阳轮。 

在本发明的又一个示例中，所述单向离合器组件可被致动从而在车辆变速器的第一传动比下传递扭矩。 

在本发明的又一个示例中，所述第一离合器具有的额定扭矩小于在所述车辆变速器的第一传动比下在所述第一构件和所述第二构件之间传递的扭矩。 

在本发明的又一个示例中，所述第一离合器可通过液压流体致动，并且所述单向离合器组件也可通过液压流体致动。 

方案1. 一种设置在具有至少一个行星齿轮组的车辆变速器中的离合器组件，该离合器组件包括： 

单向离合器组件，所述单向离合器组件连接在所述至少一个行星齿轮组的第一构件与所述至少一个行星齿轮组的第二构件之间，其中所述单向离合器组件可选择性被致动，并且其中当所述单向离合器组件被致动时，所述单向离合器组件在所述第一构件与所述第二构件之间沿第一旋转方向传递扭矩并且允许第二旋转方向上的旋转；以及

摩擦离合器，所述摩擦离合器与所述单向离合器组件平行设置，其中所述摩擦离合器包括可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一摩擦元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二摩擦元件，并且

其中所述摩擦离合器和所述单向离合器组件提供用于所述变速器在多个传动比下的操作的多种操作状态。

方案2. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述单向离合器组件可被致动以在所述车辆变速器的第一传动比下传递扭矩。 

方案3. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器具有的额定扭矩小于在所述车辆变速器的第一传动比下在所述第一构件与所述第二构件之间传递的扭矩。 

方案4. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器可通过液压流体致动，并且所述单向离合器组件也可通过液压流体致动。 

方案5. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述至少一个第一摩擦元件是多个第一摩擦元件，并且所述至少一个第二摩擦元件是多个第二摩擦元件。 

方案6. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述单向离合器组件包括可选的单向离合器，所述可选的单向离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的第一座圈和可旋转地联接至所述第二构件的第二座圈。 

方案7. 如方案1所述的离合器组件，其中，所述可选的单向离合器包括选择器板，所述选择器板可在至少两个位置之间移动以致动所述可选的单向离合器。 

方案8. 一种用于在第一构件与第二构件之间传递第一扭矩的离合器组件，该离合器组件包括： 

第一离合器，所述第一离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一离合器元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二离合器元件；以及

可选的单向离合器，所述可选的单向离合器与所述第一离合器平行地设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述可选的单向离合器具有致动状态和非致动状态，其中当所述可选的单向离合器处于所述致动状态时，所述可选的单向离合器沿第一旋转方向在所述第一构件与所述第二构件之间传递扭矩并且在第二旋转方向上允许所述第一构件与所述第二构件之间的相对旋转，并且其中当所述可选的单向离合器在所述非致动状态时，所述可选的单向离合器允许在所述第一旋转方向和所述第二旋转方向两个上的旋转。

方案9. 如方案8所述的离合器组件，其中，所述第一离合器是摩擦离合器。 

方案10. 如方案9所述的离合器组件，其中，所述第一构件是行星齿轮组的第一构件，并且所述第二构件是行星齿轮组的第二构件。 

方案11. 如方案9所述的离合器组件，其中，所述可选的单向离合器组件被构造成当所述可选的单向离合器处于致动状态时在车辆变速器的第一传动比下传递扭矩。 

方案12. 如方案8所述的离合器组件，其中，所述第一离合器具有的额定扭矩小于在所述车辆变速器的第一传动比下在所述第一构件与所述第二构件之间传递的扭矩。 

方案13. 如方案8所述的离合器组件，其中，所述第一离合器可通过液压流体致动，并且所述单向离合器组件也可通过液压流体致动。 

方案14. 一种设置在具有至少一个行星齿轮组的车辆变速器中的离合器组件，该离合器组件包括： 

可选的单向离合器，所述可选的单向离合器连接在所述至少一个行星齿轮组的第一构件与所述至少一个行星齿轮组的第二构件之间，其中当所述单向离合器组件被致动时，所述单向离合器组件在所述第一构件与所述第二构件之间沿第一旋转方向传递扭矩并且允许第二旋转方向上的旋转；以及

摩擦离合器，所述摩擦离合器与所述可选的单向离合器平行设置，其中所述摩擦离合器包括可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一摩擦元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二摩擦元件，并且

其中所述摩擦离合器和所述单向离合器提供至少三种操作状态，其中所述三种操作状态中的第一种在所述第一和第二旋转方向上允许所述第一构件与所述第二构件之间的旋转，所述三种操作状态中的第二种沿所述第一和第二旋转方向在所述第一构件与所述第二构件之间传递扭矩，而所述三种操作状态中的第三种在所述第一构件与所述第二构件之间沿所述第一旋转方向传递扭矩并且允许所述第二旋转方向上的旋转。

方案15. 如方案14所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器具有的额定扭矩小于在所述车辆变速器的第一传动比下在所述第一构件与所述第二构件之间传递的扭矩。 

方案16. 如方案14所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器包括多个第一摩擦元件和多个第二摩擦元件。 

本发明进一步的特征、方面和优点将通过参考下文的描述及附图而变得清楚，附图中相同的附图标记代表相同的部件、元件或特征。 

附图说明

这里描述的附图仅用于示例目的，并不意味着以任何方式限制本发明的范围。 

图1是根据本发明原理的示例性离合器组件的结构图；以及 

图2是采用根据本发明原理的离合器组件的变速器的示意图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记代表相同的部件，在图1中，根据本发明的一个实施方式的离合器组件10的示意图被示出。离合器组件10设置在汽车变速器中。变速器通常包括多个齿轮组、多个轴以及多个扭矩传递机构。多个齿轮组可包括互相啮合的独立齿轮，诸如行星齿轮组，这些互相啮合的独立齿轮被连接至或可选择性地连接至多个轴。多个轴可包括中间轴或副轴、套轴和中心轴、倒档轴或空转轴，或者上述几种轴的组合。应当理解的是，变速器内的齿轮组的具体布置和数目以及轴的具体布置和数目可以改变，这并不背离本发明的范围。 

离合器组件10是多个扭矩传递机构中的一个，并且取决于离合器组件10的操作状态，离合器组件10或者在第一构件12与第二构件13之间传递扭矩，或者允许第一构件12与第三构件13之间相对旋转，这将在下文进行描述。第一构件12和第二构件13的外形总体是圆柱形或环形的。然而，第一构件12和第二构件13可以是其他类型的从动齿轮、轴或者设置在其他环境中的构件。离合器组件10包括可选的单向离合器14（SOWC14）和摩擦离合器16，它们每个都连接在第一构件12与第二构件13之间。 

SOWC14包括与第二座圈18相对的第一座圈17。第一座圈17可旋转地联接至第一构件12，而第二座圈18可旋转地联接至第二构件13。在本发明提供的示例中，SOWC14总是允许第一座圈17在第一方向A上相对于第二座圈18旋转或“滑动”，但是在反方向上却选择性地阻止相对运动。在本发明提供的示例中，SOWC14是机械二极管式单向离合器。然而，SOWC14可以是其他类型的可选的单向离合器，这并不背离本发明的范围。例如，SOWC14可与美国专利申请No.6290044中描述的离合器相似，该美国专利申请在此通过引用并入本申请中。在本发明提供的示例中，SOWC14被选择器板20致动，选择器板20可以通过变速器中的液压流体旋转。 

摩擦离合器16包括可旋转地联接至第一构件12的至少一个第一摩擦元件22和可旋转地联接至第二构件13的至少一个第二摩擦元件24。元件22、24的大小、材质和数量决定摩擦离合器16的额定扭矩。额定扭矩是元件22、24开始彼此相对旋转或滑动之前摩擦离合器16将传递的扭矩量。在本发明提供的示例中，额定扭矩被预先设定为在某些传动比下提供驱动扭矩，并且额定扭矩被预先设定为小于其他传动比所需的扭矩以节省空间。例如，在图1所示的变速器中，SOWC14被用于在较高扭矩的第一传动比下提供驱动扭矩，而摩擦离合器16被用于在较低扭矩的第三传动比和第五传动比下提供驱动扭矩。优选地，离合器组件10与电子节流控制一起使用以降低摩擦离合器16在切换进第一传动比时经受的大于额定扭矩的扭矩的机率，诸如当将变速器的操作模式从空档或倒档转变为驱动档时。优选地，摩擦离合器16通过液压致动的缸体被应用；然而，摩擦离合器16也可以被其他装置致动，这并不背离本发明的范围。  

在离合器组件10运行期间，第一构件12和第二构件13可以不同的速度旋转。当离合器14、16未被致动时，构件12、13在第一方向A和第二方向B上相对彼此自由旋转。当SOWC14被致动而摩擦离合器16未被致动时，SOWC14允许第一构件12在第一方向A上相对第二构件13自由旋转，并且SOWC14在第二方向B上将扭矩从第一构件12传递至第二构件13。当摩擦离合器16被致动而SOWC14未被致动时，在任一方向上，摩擦离合器16在构件12、13之间传递达到额定扭矩的扭矩。应当理解的是，尽管变速器的运行被描述为在方向A、B中的一个上将扭矩从第一构件12传递至第二构件13，但是当如上所述相对旋转时，扭矩也可以从第二构件13传递至第一构件12。 

现在参考图2，符号图示出了结合有根据本发明的一个实施方式的离合器组件10的五级变速器200的示意性布局。五级变速器200涉及在2009年7月16日提交的美国专利申请No.61226265中所述的变速器，该美国专利申请在此通过引用并入本申请中。变速器200包括输入构件212、第一行星齿轮组214、第二行星齿轮组216、第三行星齿轮组218和输出构件222。 

行星齿轮组214包括太阳轮构件214A、齿圈构件214C和行星齿轮架构件223。行星齿轮架223为行星齿轮组214和行星齿轮组216所共有。行星齿轮架223可旋转地支撑第一组行星齿轮214D（仅其中一个被图示）和第二组行星齿轮216D（仅其中一个被图示）。太阳轮构件214A与第一轴或互连构件242连接以便共同旋转。齿圈构件214C与第二轴或互连构件244连接以便共同旋转。行星齿轮架223与第三轴或互连构件246连接以便共同旋转。第一组行星齿轮214D每个都被构造成与太阳轮构件214A、齿圈构件214C及第二组行星齿轮216D都互相啮合。 

行星齿轮组216包括第二构件或太阳轮构件13和如上所述的行星齿轮架构件223。行星齿轮架223可旋转地支撑第一组行星齿轮214D（仅其中一个被图示）和第二组行星齿轮216D（仅其中一个被图示）。太阳轮构件13与第四轴或互连构件248连接以便共同旋转。行星齿轮架构件223与第三轴或互连构件246连接以便共同旋转。第一组行星齿轮214D每个都被构造成与太阳轮构件214A、齿圈构件214C及第二组行星齿轮216D都互相啮合。第二组行星齿轮216D每个都被构造成也与太阳轮13互相啮合。变速器200在行星齿轮组216中不包括齿圈。换句话说，行星齿轮组216通过第一和第二组行星齿轮214D和216D、太阳轮13和齿圈214C的啮合关系有效地“使用”第一行星齿轮组214的齿圈214C。 

行星齿轮组218包括太阳轮构件218C、齿圈构件218A和第二构件或行星齿轮架构件12，第二构件或行星齿轮架构件12可旋转地支撑一组行星齿轮218D（仅其中一个被图示）。太阳轮构件218C与第五轴或互连构件252以及输入构件或轴212连接以便共同旋转。齿圈构件218A与第三轴或互连构件246连接以便共同旋转。行星齿轮架构件12与第六轴或互连构件254以及输出构件或轴222连接以便共同旋转。行星齿轮218D每个都被构造成与太阳轮构件218C和齿圈构件218A都互相啮合。 

输入轴或构件212持续地连接至发动机（未图示）或变矩器（未图示）的涡轮。输出轴或构件222与主减速器单元或分动箱（未图示）持续地连接。 

扭矩传递机构或离合器10、226以及制动器230和232使所述轴或互连构件、行星齿轮组的构件以及壳体能够选择性地互连。例如，第一离合器226可以选择性地接合以将第四轴或互连构件248与第五轴或互连构件252连接。离合器组件10可以选择性地接合以在互连构件248与第六轴或互连构件254之间传递扭矩。第一制动器230可以选择性地接合以将第二轴或互连构件244与固定元件或变速器壳体250连接从而限制构件244相对变速器壳体250旋转。第二制动器232可以选择性地接合以将第一轴或互连构件242与固定元件或变速器壳体250连接从而限制构件242相对变速器壳体250旋转。 

现在参考图1和图2，变速器200的操作将被描述。应当理解的是，变速器200能够以至少五个前进档速比或扭矩比和至少一个倒档速比或扭矩比将扭矩从输入轴或构件212传递至输出轴或构件222。每个前进档和倒档速比或扭矩比都通过一个或多个扭矩传递机构（即，第一离合器226、离合器组件10、第一制动器230和第二制动器232）的接合来实现。在不同的传动比下，取决于离合器组件10的操作状态，太阳轮构件13和行星齿轮架构件12可相对彼此在任一旋转方向上移动或传递扭矩。例如，根据变速器200是在倒档传动比、第二传动比还是第四传动比下，第一构件12和第二构件13在不同的旋转方向上相对彼此旋转。类似地，根据变速器200是在第一传动比、第三传动比还是第五传动比下，离合器组件10在不同的旋转方向上传递扭矩。 

当切换到第一传动比时，诸如当将变速器200的操作模式从空档操作模式转变至驱动档操作模式时，摩擦离合器16可被致动以在SOWC14被致动之前实现第一构件12和第二构件13的同步。在第一传动比下，离合器组件10通过SOWC14在第一旋转方向上传递扭矩从而不需要发动机制动就能提供驱动扭矩能力，使得车辆能够通过“惯性滑行”而降低速度。可选择地，除了SOWC14之外，摩擦离合器16也可被致动以在第一传动比下提供发动机制动和驱动扭矩。第一传动比与第二传动比之间的切换优选地通过SOWC14的致动和释放来完成，而不使用摩擦离合器16。在第二传动比下，SOWC14优选地仍被致动和空转。在第三传动比下，摩擦离合器16在第二旋转方向上传递扭矩，并且SOWC14可被选择性地接合以在第一旋转方向上提供惯性滑行制动。在第四传动比下，SOWC14和摩擦离合器16都不被致动，并且离合器组件10允许在第一旋转方向上的自由旋转。 

应当理解的是，离合器组件10可以布置在具有不同构造和传动比的其他变速器中。例如，离合器10可以布置在具有八个前进档速比和一个倒档速比的变速器中，诸如在2007年3月21日提交的美国专利申请No.11689中描述的变速器，该美国专利申请的在此通过引用并入本申请中。 

本发明在需要较少数量的部件的同时提供了几种有利的操作模式。另外，在变速器中的第一传动比需要的扭矩大于其他传动比中所需要的扭矩的情况下，摩擦离合器的尺寸可被降低，并且第一传动比中的扭矩可通过SOWC而不是摩擦离合器来维持。本发明仅使用两个可独立控制的液压流体致动器来提供这些优点。 

本发明的描述本质上仅是示例性的，并且不背离本发明的总体本质的变型被认为落入本发明的范围内。这些变型不被认为背离了本发明的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种设置在具有至少一个行星齿轮组的车辆变速器中的离合器组件，该离合器组件包括：

单向离合器组件，所述单向离合器组件连接在所述至少一个行星齿轮组的第一构件与所述至少一个行星齿轮组的第二构件之间，其中所述单向离合器组件可选择性被致动，并且其中当所述单向离合器组件被致动时，所述单向离合器组件在所述第一构件与所述第二构件之间沿第一旋转方向传递扭矩并且允许第二旋转方向上的旋转；以及

摩擦离合器，所述摩擦离合器与所述单向离合器组件平行设置，其中所述摩擦离合器包括可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一摩擦元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二摩擦元件，并且

其中所述摩擦离合器和所述单向离合器组件提供用于所述变速器在多个传动比下的操作的多种操作状态。

2.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述单向离合器组件可被致动以在所述车辆变速器的第一传动比下传递扭矩。

3.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器具有的额定扭矩小于在所述车辆变速器的第一传动比下在所述第一构件与所述第二构件之间传递的扭矩。

4.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述摩擦离合器可通过液压流体致动，并且所述单向离合器组件也可通过液压流体致动。

5.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述至少一个第一摩擦元件是多个第一摩擦元件，并且所述至少一个第二摩擦元件是多个第二摩擦元件。

6.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述单向离合器组件包括可选的单向离合器，所述可选的单向离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的第一座圈和可旋转地联接至所述第二构件的第二座圈。

7.如权利要求1所述的离合器组件，其中，所述可选的单向离合器包括选择器板，所述选择器板可在至少两个位置之间移动以致动所述可选的单向离合器。

8.一种用于在第一构件与第二构件之间传递第一扭矩的离合器组件，该离合器组件包括：

第一离合器，所述第一离合器具有可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一离合器元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二离合器元件；以及

可选的单向离合器，所述可选的单向离合器与所述第一离合器平行地设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述可选的单向离合器具有致动状态和非致动状态，其中当所述可选的单向离合器处于所述致动状态时，所述可选的单向离合器沿第一旋转方向在所述第一构件与所述第二构件之间传递扭矩并且在第二旋转方向上允许所述第一构件与所述第二构件之间的相对旋转，并且其中当所述可选的单向离合器在所述非致动状态时，所述可选的单向离合器允许在所述第一旋转方向和所述第二旋转方向两个上的旋转。

9.如权利要求8所述的离合器组件，其中，所述第一离合器是摩擦离合器。

10.一种设置在具有至少一个行星齿轮组的车辆变速器中的离合器组件，该离合器组件包括：

可选的单向离合器，所述可选的单向离合器连接在所述至少一个行星齿轮组的第一构件与所述至少一个行星齿轮组的第二构件之间，其中当所述单向离合器组件被致动时，所述单向离合器组件在所述第一构件与所述第二构件之间沿第一旋转方向传递扭矩并且允许第二旋转方向上的旋转；以及

摩擦离合器，所述摩擦离合器与所述可选的单向离合器平行设置，其中所述摩擦离合器包括可旋转地联接至所述第一构件的至少一个第一摩擦元件和可旋转地联接至所述第二构件的至少一个第二摩擦元件，并且

其中所述摩擦离合器和所述单向离合器提供至少三种操作状态，其中所述三种操作状态中的第一种在所述第一和第二旋转方向上允许所述第一构件与所述第二构件之间的旋转，所述三种操作状态中的第二种沿所述第一和第二旋转方向在所述第一构件与所述第二构件之间传递扭矩，而所述三种操作状态中的第三种在所述第一构件与所述第二构件之间沿所述第一旋转方向传递扭矩并且允许所述第二旋转方向上的旋转。

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