CN103161841A - 液压离合器总成 - Google Patents

Abstract

一种湿式离合器总成具有设计用于随输入力矩至离合器总成的力矩输入件转动的内壳。该内壳具有一组花键用于支承离合器盘组中的一部分的盘。每个花键限定出与该离合器盘组中的至少一个盘流体连通的单个孔，并且在相邻花键上的多个孔是错开的以便在摩擦面之间几乎均匀地分配冷却流体。均匀的流动分配保证了高效使用冷却流体并阻止接收较少流体流动的盘的过热。

Description

液压离合器总成

技术领域

本文各实施例涉及液压离合器总成或者湿式离合器总成，其在离合器总成的内毂中具有多个带有端口的通道用于离合器总成的热控管理。

发明背景

液压操作型离合器或者湿式离合器采用冷却剂流，用于当离合器盘在离合器操作过程中摩擦生热时进行离合器盘的热控管理。过去，湿式离合器的热控管理包含增大至离合器的冷却剂体积流率以加强从离合器盘散发热。但是，这可能效率不高并且还导致离合器盘组中的盘片的差的冷却均匀性和差的热控管理。

发明内容

在一个实施例中，湿式离合器总成包括支承一组花键的内壳。这些花键随对离合器总成输入力矩的力矩输入件转动。外壳随从离合器总成输出力矩的力矩输出件转动。离合器盘组夹设在内壳和外壳之间。离合器盘组可选择地将力矩从输入件传递至输出件。离合器盘组具有由花键支承的一组盘。每个花键限定出一个与离合器盘组中的至少一个盘流体连通的单个孔。在相邻花键上的多个孔是错开的。

在另一个实施例中，设置双离合器总成。第一离合器被设计用于有选择地将力矩从力矩输入件传递至离合器总成的第一力矩输出件。第一离合器具有第一组盘和第一组冷却通道。每个冷却通道限定出一个与至少一个盘流体连通的单个端口。在相邻的冷却通道上的多个端口相互错开。第二离合器设计用于有选择地将力矩从力矩输入件传递至离合器总成的第二力矩输出件。第二离合器具有第二组盘和第二组冷却通道。每个冷却通道限定出与至少一个盘流体连通的单个端口。在相邻的冷却通道上的多个端口相互错开。

在又一个实施例中，离合器的内壳配设有围绕一纵轴线形成的大致为圆柱形的壳体。第一组冷却通道由该壳体支承并设计用于沿该纵轴线的流动。第一组中的每个冷却通道在沿该轴线的第一位置上限定出在壳体外表面上的单个孔。第二组冷却通道由该壳体支承并且设计用于沿该纵轴线的流动。第二组中的每个冷却通道在沿该轴线的第二位置上限定出在壳体外表面上的单个孔。

以下将参照附图来描述本文的以上方案和其它方案。

附图说明

图1是包括根据本发明的双离合器总成的变速器的示意图。

图2是图1的双离合器总成的横剖示意图。

图3是图2的双离合器总成的横截局剖透视图。

图4是用于离合器总成的根据一个实施例的内壳的局部透视图。

图5是用于图4的离合器总成的摩擦盘和表面的示意图。

图6是模仿用于图4和图5的离合器总成的轴流的图表。

具体实施方式

以下将具体描述本发明的所示出的多个实施例。所描述的实施例是可按照各种不同和可选形式来实施的本发明的例子。附图不一定按照比例。某些特征可被夸大或缩小以便示出特定组成部件的细节。本申请所述的特定的结构细节和功能细节不是要被解读为是限制性的，而仅是用于教导本领域技术人员如何实施本发明的代表性基础。

在图1中，变速器10包括第一输入轴12、第二输入轴14、基本上与第一和第二输入轴12、14平行地延伸的中间轴16、和安置在这些轴12、14和16上和/或周围的多个齿轮。

第一输入轴12通过第一主离合器20和第二主离合器22与发动机或其它原动机的输出件18例如飞轮相连接。

在一个实施例中，第一主离合器20被用来通过输入轴12建立偶数挡位(第二挡、第四挡和倒挡)。第二输入轴14可以利用第二主离合器22被连接至飞轮18，以建立奇数挡位(第一挡、第三挡和第五挡)。

这些液压操作型离合器20、22或者说湿式离合器如图所示以双离合器形式布置在用于动力系的变速器10中。或者，离合器20可被用在本领域已知的其它类型的力矩传输结构中，包括小型、中型和重型动力系。液压操作型离合器20通过控制供用于高温事件连接中的冷却剂流路来改善离合器盘组中的盘的热控管理。例如，高温事件可包括双离合器系统，其离合器20、22例如在一个离合器正接合而另一个正分离时均打滑。为示例目的而规定了离合器20和22在双离合变速器中的使用，但这不应该被视为限制本文。

在一些实施例中，第一和第二主离合器20、22是常合型的，具有在通常情况下由弹簧偏压力等造成的接通状态或者接合状态，以及具有根据接通液压致动器或电动致动器的指令而造成的断开状态或分离状态。第一和第二主离合器20、22的接合和分离可以在车辆系统控制器(VSC)的控制下自动完成，不需要用户司机的干预，因而变速器10像自动变速器那样操作。

偶数挡位例如2挡输入齿轮24、4挡输入齿轮26和倒挡输入齿轮28被连接至第一输入轴12，从而它们随轴12转动。相似地，奇数挡位例如1挡输入齿轮30、3挡输入齿轮32和5挡输入齿轮34被连接至第二输入轴14，从而它们随轴14转动。如图所示在第一和第二输入轴12、14上的齿轮数量和齿轮布局不局限于图1所示的情况。术语“齿轮”被用来限定带齿的轮或被直接被加工到轴中的带齿结构。

输出齿轮传动机构被连接至中间轴16以便有选择地接合上述的输入齿轮传动机构。1挡输出齿轮36、3挡输出齿轮38、5挡输出齿轮40、倒挡输出齿轮42、2挡输出齿轮44和4挡输出齿轮被连接至中间轴16，以随中间轴16转动。设置在中间轴16上的这些输出齿轮在数量或布局方面不受限制，并且可以随输入齿轮的数量和布局而变化。

最终驱动小齿轮48也被连接至中间轴16以便随中间轴16转动。最终驱动小齿轮48与转动的输出件50例如最终驱动齿环啮合。例如，从驱动小齿轮48至输出件50的变速器10输出转动可通过驱动轴和差速器被分配给车轮。

变速器10具有多个可轴向移动的接合器52、54、56和58，例如同步的单向作用犬齿型接合器或者双向作用犬齿型接合器，它们通过花键被接合到中间轴16上以便随中间轴转动。可以在轴向上使这些接合器52、54、56和58运动，以便将其中一个输出齿轮固定至中间轴16以便随中间轴转动。在另一个实施例中，这些接合器52、54、56和58可以设置在第一和第二输入轴12、14上以便接合和脱开该输入轴12、14上的齿轮，以随输入轴转动。

变速器10还包括多个可轴向移动的输入轴接合器60和62，例如同步的单向作用犬齿型接合器，它们通过花键被接合到第一输入轴12上以便随轴12转动。可以关于主离合器总成64在轴向上使接合器60运动，以便固定第一输入轴12，从而随第二输入轴14转动。相似地，可以在轴向上使接合器62运动，以便固定第一输入轴12，从而随输出件50转动。

例如在车辆起动和加速过程中，第一和第二主离合器20和22最初被分离，并且使接合器52移动以固定1挡输出齿轮36至中间轴16。当接合器52被接合时，来自原动机和输入46的动力或者力矩可通过接合第二主离合器22被传递给中间轴16。提供给第二输入轴14的动力从飞轮18经第二离合器22被传递给第二轴14。随后，动力经过在第二轴14上的1挡输入齿轮30被传递给在中间轴16上的1挡输出齿轮36。输出齿轮36传递动力给最终驱动小齿轮48和转动输出件50，从而在变速器10中建立了1挡速比。

当车辆加速且期望2挡时，接合器56被接合，而第一主离合器20被分离，从而2挡输出齿轮44被固定至中间轴16，此刻没有动力从飞轮18被传递给第一输入轴12。当前接合的第二主离合器22在接合器56被接合之后被分离，而与此同时或几乎与此同时接合该第一主离合器20。这造成动力改变路径地从第二输入轴14到第一输入轴12，相应改变了齿轮传动比。提供给第一输入轴12的动力经过2挡输入齿轮24被传递给中间轴16，并且经过2挡输出齿轮且随后传递给最终驱动小齿轮48和转动输出件50，以在变速器10内建立2挡速比。此过程可以重复，此时有选择地作动合适的接合器，按照相同的方式用于经过其余挡位挂高速挡，按照相反的方式用于从一个挡到另一挡地挂低速挡，或者利用空转齿轮63挂入倒挡。

图2和图3示出了可被用作图1的主离合器20、22的液压操作型离合器的多个实施例。

主离合器总成64具有输入壳体100，它被连接至输出件18并随其转动。输出件18被连接至输入毂102被随其转动，输入毂被原动机或者发动机驱动绕转动轴线101转动。输入壳体100被连接至主毂104，主毂可作为转动总管工作以便引导冷却剂流体至离合器20和22。

主毂104支承着泵驱动齿轮106和一对液压活塞装置108。每个液压活塞装置108包括活塞壳体110、推压活塞112、弹簧组114、导油器116和平衡活塞118。根据离合器的期望尺寸和离合器总成64的包封要求，液压活塞装置108可以是或者不是对称的。液压活塞装置108如图所示为对置活塞形式，不过也可以采用其它的配置形式。

主毂104和输入壳体100也支承用于第一离合器20的内壳120和用于第二离合器22的内壳122。这些内壳120和122还由支承盘124附加支承，该支承盘从该主毂104伸出。在所示的实施例中，用于每个离合器20、22的一组隔盘126或者反作用盘由内壳120、122支承，从而这些隔盘126随主毂104转动。每个内壳120、122具有形成在其中的多个通道和端口用于在隔盘126之间引导冷却剂。

每个离合器20、22还具有一组摩擦盘或者摩擦片128，它们夹在或者交插在隔盘或离合器盘126之间。第一离合器20的摩擦盘128由第一外壳130支承。第二离合器22的摩擦盘128由第二外壳132支承。这些摩擦盘128可以在表面上具有多个槽例如华夫槽图案或者其它图案以使冷却剂流体流动。隔盘126和摩擦盘128共同形成了离合器盘组。

当离合器20被分离或打滑时，第一离合器20的摩擦盘128相对于其隔盘126移动。第一外壳130随着连接至第一轴12的匹配的花键13转动。转动的毂104通过接合的离合器20传递转动和动力给外壳130、匹配的花键13和第一轴12。当离合器20被接合时，第一离合器的摩擦盘128和隔盘126是固定不动的且被彼此相对锁定，或者可以打滑而使这些盘126和128彼此相对地摩擦移动。

当离合器被分离或者打滑时，第二离合器22的摩擦盘128相对于其隔盘126移动。第二外壳132随着被连接至第二轴14的匹配的花键15转动。转动的毂104通过接合的离合器22传递转动和动力给外壳132、匹配的花键15和第二轴14。当离合器22被接合时，第二离合器的摩擦盘128和隔盘126是固定不动的并且被彼此相对锁定，或者可以打滑而使这些盘126和128彼此相对地摩擦移动。

支承总管134提供流体给主毂104，主毂经主毂104内的多个端口提供流体给第一和第二离合器20、22。当主毂104转动时，主毂104内所含的流体倾向于转动并将会被加速离开该轴线101。高压回路控制活塞的运动，而低压回路提供流体以实现离合器冷却。高压流体偏压各自的活塞112并且抵抗弹簧114的偏压力。另外，低压流体填充平衡活塞118附近的腔。冷却用的低压流体在导油器116的弹簧座下流过并随后在导油器116和内壳120、122的背脊之间轴向流动，直至到达如图3所示的端口136。低压流体也如图3的箭头所示流过在第一和第二内壳120、122中的端口136，以冷却在第一和第二离合器20、22的隔盘和摩擦盘126、128之间的摩擦表面。

在每个离合器20、22中的各摩擦盘126、128的接触摩擦表面在没有被充分均匀冷却的情况下可以在操作使用中达到不同的温度。当流体未均匀地分配给离合器盘组时，收到最少流体的摩擦盘可能易于过热磨损受伤。现有技术的设计可能导致少量流体(或不均匀)流动至离合器中的最远的盘128，并且可能需要增加体积流率以便充分冷却离合器。或者，现有技术中的不均匀流动可能导致离合器中的一些盘在较高的热力学事件中过热，即使此时增大了体积流率。

如果温度在离合器盘组内的摩擦盘之间是变化的，则离合器的效率或者冷却作业的效率降低。如果摩擦盘上的热负荷和温度长时间过高，则摩擦盘可能劣化并且离合器性能降低。可以确定对离合器内的摩擦盘的热控管理。建模例如计算流体动态可被用来模拟和评估是否离合器盘正由冷却剂被充分冷却。测试例如通过对离合器的长期反复使用可被用来证明建模结果和获得其它数据。各不同的实施例采用了内壳120、122，内壳具有多个冷却端口，它们设置在关键部位以便更均匀地分配流体流动给摩擦盘128并减小离合器盘之间的温度变化程度。在离合器盘之间的温度变化程度被减小后，用于总管134的冷却剂泵的尺寸可被缩小，也导致更高的效率。

图3示出了离合器总成64的变型，其包含多个活塞总成108，它们在彼此相同的方向上作用，不过，这些活塞总成也可以是对置的或者按照其它方式彼此相应布置。如图3所示，这些端口136彼此错开且就位在内壳120的花键138上。摩擦盘128和大多数隔盘126从视图中被取掉以便示出内壳120。花键138用于定位隔盘126且还用作用于使冷却剂流过的通道。流过每个花键138的冷却剂用虚线表示。只有单个冷却剂端口或者孔136开设在单独的花键中，以引导冷却剂至离合器盘组中的指定盘。至后面的盘的流动均匀性得到改善，并且可以通过在每个花键138中设置单个端口136来更好地调节温度。

图4示出内壳120的一个实施例，以下对内壳120的描述也适用于内壳122。内壳120包括具有第一内径的且有多个内壁段142的圆柱形壳体140。花键138伸出内壁段142外而形成内壳120的第二外径143并且沿径向围绕圆柱形壳体140定位。壁段142和花键138的横截面像是波纹形状。花键138被设计用于保持隔盘126，隔盘具有与圆柱形壳体140啮合的对应形状，从而隔盘126随内壳120转动。

每个花键138具有位于沿花键138长度的一轴向位置处的端口136。端口136的数量可依据与内壳120联用的离合器盘组中的盘数量而变。在所示的实施例中，有三个轴向位置用于端口136。内壳120支承六个隔盘和六个摩擦盘，从而任何某个端口提供冷却剂给端口附近的两个摩擦盘。端口136呈细长状或者横截面为细长状，并且可以是倒圆矩形、椭圆形等。当然，可以不同地形成端口136形状以将冷却剂提供给更多或更少的盘，并且端口可以为圆形的、多边形的、复合多边形的或者本领域已知的其它形状。端口136可以具有彼此等同的横截面，用于使冷却剂流过。当然，在其它实施例中，端口的面积可以彼此间是变化的。

在如图所示的实施例中，第一组端口144就位在内壳120的第一轴向位置146上。第二组端口148就位在内壳120的第二轴向位置150上。第三组端口152就位在内壳120的第三轴向位置154上。这些轴向位置146、150和154等距错开，但是也可以想到其它错位量。

每组端口可具有相同数量的端口或者不同数量的端口。例如，每组端口可以具有九个端口或者其它数量的端口。流体流动被径向分配给这些盘，其做法是通过围绕内壳周面布置的成组的多个端口提供冷却剂给这些盘。

每组中的端口围绕该内壳按顺序径向就位。例如在三个连续的花键138上，如图所示设有来自第一组、第二组和第三组端口144、148、152的端口。该形式围绕内壳120周面重复。在其它实施例中，其它定位布置可被用于这些端口138。

每个花键138的内表面形成用于冷却剂流动的通道。冷却剂沿花键138的内表面一直流动到达花键138上的端口136。冷却剂流过端口136并到达离合器盘组。当内壳120随离合器毂104转动时，冷却剂通过离心力沿所述通道流动。

图5示出具有六个摩擦盘128的离合器20的流体通道155，其包含摩擦材料中的多个槽。每个盘128具有一对表面156，因而如图所示在离合器盘组中有十二个表面。一组隔盘126如图中箭头157所示安置就位。第一摩擦盘158具有表面160和162。第二盘164具有表面166和168。第三盘170具有表面172和174。第四盘176具有表面178和180。第五盘182具有表面184和186。第六盘188具有表面190和192。

该内壳中的这些端口是如此定位和错开的，即，第一组端口144提供冷却剂给第一和第二盘158、164。第二组端口148提供冷却剂给第三和第四盘170、176。第三组端口152提供冷却剂给第五和第六盘182、188。例如，第三组端口152提供了至第五和第六盘182、188的专用冷却剂流路。流过限定出第三组端口152的花键138的冷却剂可以只流到第五和第六盘182、188，由此增强了至该盘的流动均匀性和更好的热控管理。在所示的实施例中，每对盘大致接收到流过主离合器20的三分之一的冷却剂。用于所示例子的端口数量具有等于摩擦盘总数的一半的成组端口或者端口位置的数量。在其它实施例中，主离合器20可以具有更多或更少的盘、更多或更少的轴向端口位置以及不同的盘与轴向位置的比例关系。

图6示出了用于经过关于图5所述的离合器和端口配置的冷却剂轴向流动的计算模拟结果。该图表绘制出流过离合器的标准化轴流与摩擦面的关系。离合器处于打开位置，因而离合器输出速度为零。该图表绘制出用于不同的输入速度的轴流。线194表示至离合器的较低输入速度例如800转/分钟，并且轴流对于所有的离合器盘是相当均匀的。线196表示至离合器的中等输入速度例如1200转/分钟，并且轴流略有变化，此时至所有离合器盘的轴流较高。线198表示至离合器的较高输入速度例如1600转/分钟，并且轴流也略有变化，此时至所有离合器盘的轴流较高。

在现有技术的系统中，在一个花键上有多于一个的端口情况下，至第五和第六盘182、188的标准化轴流可能减小至接近零，因为冷却剂经过在先的端口离开该通道，导致在承受高温事件的离合器的许多盘中的非均匀流动和变化的温度。

图6也示出了具有三个轴向端口位置且第一和第三轴向定位的端口位于同一花键上而第二轴向定位端口位于不同的花键上的现有技术的系统的一个例子，以在相同的离合器条件下作参照。现有技术设计的低离合器输入速度与如线194所示的情况相似。中等离合器输入速度1200rpm由线200表示，并且流动变得不均匀，此时大量流体流到中间盘而少量流体流到后面的盘。较高输入速度1600rpm由线202表示，并且流动始终是不均匀的，此时更多的流体流动到中间盘而更少的流体流动至后面的盘。

虽然以上描述了示范实施例，但这些实施例不是要描述本发明的所有可能有的方式。相反，说明书所用的词语是为了说明而不是限制的用语，人们应该理解，可以在不超出本发明精神和范围的情况下做出各种修改。此外，各实施方式的特征可以被组合而形成未被明确示出或说明的其它实施例。

已经对一个或多个期望特性带来优点或相对于其它实施例和/或现有技术是优选的方式描述了一个或多个实施例。因此，作为关于一个或多个特性相对于其它实施例是不太优选来描述的任何实施例并非是在所要求保护的主题的范围之外。

Claims (20)

1.一种湿式离合器总成，包括：

内壳，支承一组花键，该内壳设计成随输入力矩至离合器总成的力矩输入件转动；

外壳，设计成随从离合器总成输出力矩的力矩输出件转动；

离合器盘组，夹设在该内壳和该外壳之间以便有选择地将力矩从该输入件传递至该输出件，离合器盘组具有一组盘，其中的一部分盘由该花键支承；

其中，每个花键限定出与该离合器盘中的至少一个盘流体连通的单个孔，并且在每个花键上的所述孔相对于在相邻花键上的孔是错开的。

2.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，每个花键被设计成作为通道用于使冷却剂经过该孔流向离合器盘组。

3.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，每个孔与指定的离合器盘流体连通以实现对指定离合器盘的热控管理。

4.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，每个孔是细长的以将冷却剂提供给多于一个的盘。

5.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，在每个花键上的所述孔就位在三个轴向位置之一上。

6.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，该内壳被设计成该力矩输入件的转动通过离心力驱动流体经过该孔。

7.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，该离合器盘组中的每个盘与同等数量的孔流体连通。

8.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，另一部分的盘由该外壳支承。

9.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，每个孔具有相同的横截面面积。

10.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，该内壳大体呈以转动轴线为中心的圆柱形，该内壳的外径与所述一部分的离合器盘的内径吻合，所述孔沿该转动轴线与多个位置之一错开。

11.根据权利要求1所述的离合器总成，其中，在该内壳中的孔的轴向位置的数量等于所述一部分的离合器盘的一半。

12.一种双离合器总成，包括：

第一离合器，设计用来有选择地将力矩从离合器总成的力矩输入件传递至该离合器总成的第一力矩输出件，该离合器具有第一组盘和第一组冷却通道，每个冷却通道限定出与至少一个盘流体连通的单个端口，其中在每个冷却通道上的端口相对于在相邻的冷却通道上的端口是错开的；

第二离合器，设计用于有选择地将力矩从该离合器总成的力矩输入件传递至该离合器总成的第二力矩输出件，该离合器具有第二组盘和第二组冷却通道，每个冷却通道限定出与至少一个盘流体连通的单个端口，其中在每个冷却通道上的端口相对于在相邻的冷却通道上的端口是错开的。

13.根据权利要求12所述的双离合器总成，还包括：

用于第一离合器的第一内壳，具有第一组花键，每个花键提供第一组冷却通道中的一个冷却通道；

用于第二离合器的第二内壳，具有第二组花键，每个花键提供第二组冷却通道中的一个冷却通道。

14.根据权利要求12所述的双离合器总成，其中，第一内壳和第二内壳被设计成随该离合器总成的力矩输入件转动。

15.根据权利要求12所述的双离合器，其中，第一内壳和第二内壳被设计成至第一离合器的流动与至第二离合器的流动无关。

16.一种变速器，包括：

根据权利要求12所述的双离合器总成，该离合器总成的力矩输入件和与该变速器的力矩输入轴相连；

用于将力矩从该双离合器总成的第一输出轴传递至变速器的力矩输出轴的第一组齿轮和接合器；

用于将力矩从该双离合器总成的第二输出轴传递至该变速器的力矩输出轴的第二组齿轮和接合器。

17.根据权利要求16所述的变速器，其中，该双离合器总成的第一和第二力矩输出件是相互同轴的。

18.一种用于离合器的内壳，包括：

以一纵轴线为中心形成的大致为圆柱形的壳体；

由该壳体支承且设计用于沿该纵轴线的流动的第一组冷却通道，每个冷却通道在沿该轴线的第一位置上限定出在该壳体的外表面上的单个孔；

由该壳体支承且设计用于沿该纵轴线的流动的第二组冷却通道，每个冷却通道在沿该轴线的第二位置上限定出在该壳体的外表面上的单个孔，其中来自第一组的冷却通道与来自第二组的冷却通道围绕该壳体的周面交替布置。

19.根据权利要求18所述的内壳，还包括由该壳体支承且设计用于沿该纵轴线的流动的第三组冷却通道，每个冷却通道在沿该轴线的第三位置上限定出在该壳体的外表面上的单个孔；

其中，来自第一组的冷却通道、来自第二组的冷却通道和来自第三组的冷却通道围绕该壳体的周面按顺序定位。

20.根据权利要求18所述的内壳，其中，来自第一组和第二组的每个孔是细长的且具有共同的横截面面积。

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