CN103206520B - 具有降低啸叫技术的变速器离合器总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有降低啸叫技术的车辆变速器离合器总成，其具有：配置为相对于传动轴旋转的离合器组件；以及耦合到离合器组件的多个多方向质量减振器，用于改变离合器组件在离合器啮合期间的振动模式。

Description

具有降低啸叫技术的变速器离合器总成

技术领域

本发明涉及车辆变速器离合器总成中的啸叫（或噪声）降低。

背景技术

现代的变速器包括离合器总成，用以控制车辆车轮相对于引擎转速的相对转速。这些离合器总成包括在啮合与解离位置之间交替的旋转部件。在离合器啮合期间，离合器部件可能相对于主传动轴振动。这种振动可以导致通常被称为“啸叫（squawk）”的讨厌噪声。许多现有的变速器寻求通过改善变速器润滑或者使用机电换挡控制（或电子换挡）降低啸叫。然而，增加一个或者多个离合器总成组件的质量以改变啮合期间离合器总成的振动模式将更加有效。

名称为“具有减振器的离合器总成”的7,163,095号美国专利公开了使用耦合到离合器轮彀摩擦面的减振环减少离合器总成的自激。然而，由于需要增加整个离合器轮彀圆周周围的质量，这种配置的效率低于本发明的教导；并且，离合器轮彀与减振环之间的连接需要摩擦联轴节，其也导致啮合期间不必要的能量损失。

因此，需要一种更有效的减少车辆变速器内啸叫的方式。如本发明所公开的，在离合器轮彀上使用其他类型的质量减振器将是有益的，例如，在名称为“车辆制动总成”的12/417,603号美国非临时申请中关于车辆制动总成所教导的。

发明内容

本发明针对一个或者多个上述问题。其他技术特征和/或优势将从以下说明中变得显而易见。

一个示例性实施例涉及具有降低啸叫技术的车辆变速器离合器总成，其包括：配置为相对于传动轴旋转的离合器组件；耦合到离合器组件的多个多方向质量减振器，用于改变离合器组件在离合器啮合期间的振动模式。

另一示例性实施例涉及具有降低啸叫技术的车辆变速器，其包括：传动轴；配置为相对于传动轴旋转的离合器组件；耦合到离合器组件的多个集中质量减振器，用于改变离合器组件在离合器啮合期间的振动。

另一示例性实施例涉及啮合期间啸叫降低的变速器离合器总成的制造方法，该方法包括：制成离合器组件；确定离合器组件在离合器啮合期间的振动模式；将多个质量减振器耦合到离合器组件，以将离合器组件在啮合期间的振动模式相对于第一方向分割开。

本发明的一个优势在于其显著降低离合器啮合期间的变速器啸叫。所公开的技术减轻振动而不增加离合器轮彀整个圆周周围的质量。此外，由于离合器轮彀与减振器之间的连接固定并且不会导致与例如摩擦联轴节有关的损耗，本教导提出了一种变速器离合器总成减振的更高效的方式。

某些方面和实施例将在以下说明中显现。应当理解，在其最广泛的意义上讲，可以实践本发明而无需这些方面和实施例的一个或者多个技术特征。应当理解，这些方面和实施例仅为示例性和解释性而非限制本发明。

以下将参照附图以示例的方式更详细地阐释本发明，在附图中相同的附图标记用于相同或者基本相同的部分。当结合附图时，本发明的以上技术特征和优势以及其他技术特征和优势将从以下实行本发明最佳方式的具体实施方式中容易地显现。附图中：

附图说明

图1是其中安置有示例性离合器总成的车辆变速器的侧面剖视图。

图2是图1中示出的离合器齿轮的透视图。

图3是与图2的离合器齿轮一起使用的一个质量减振器的透视图。

图4是图3的质量减振器的俯视图。

图5是各种离合器齿轮的位移相对于频率的曲线图。

图6是示出相对于一个方向的振动模式的示例性离合器组件简图。

图7是示出相对于另一方向的另一振动模式的图6中离合器组件的简图。

图8是其中安置有簧载质量减振器的另一示例性离合器总成的侧面剖视图。

图9是其中安置有簧载质量减振器的另一示例性离合器总成的侧面剖视图。

图10是其中安置有簧载质量减振器的另一示例性离合器总成的侧面剖视图。

图11是连接有示例性集中质量减振器的另一离合器齿轮的侧面剖视图。

图12是连接有另一示例性集中质量减振器的另一离合器齿轮的侧面剖视图。

尽管以下具体实施方式提及说明性实施例，其很多替代、修改、以及变化对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，意在广义地看待权利要求的主题。

具体实施方式

参照附图，示出了实施有改善的降低啸叫技术的车辆变速器离合器总成的不同实施例，全部视图中相似的符号表示相同或者相应的部分。通过在离合器总成中使用一组质量减振器实现显著噪声降低。质量减振器改变离合器齿轮在啮合期间的振动模式，从而降低换挡过程中的噪声输出。质量减振器连接到不同的离合器组件。连接有质量减振器的示例性离合器组件被图示为离合器齿轮、离合器轮彀、或者活塞。不同类型的质量减振器也兼容图示或者图中未示出的离合器组件。在一个实施例中，例如，减振器是耦合到离合器齿轮的簧载质量减振器。在某些实施例中，使用簧载质量减振器容许多方向的振动控制。具有簧载质量减振器的实施例具有双重功能——由于边缘效应改变振动的弯曲和扭转模式。以下参照附图论述示例性离合器总成和制造方法。

在图1中示出了具有下文论述的降低噪声教导示例的车辆变速器10。在此实施例中，变速器10是六挡自动变速器。其他类型的变速器与本发明兼容；五、七、和八挡变速器能够应用本发明教导的质量减振器。在其他实施例中，变速器是手动变速器。可以使用任何类型的变速器，包括例如电动可变变速器或者连续可变变速器。

如图1中所示，变速器离合器总成20包括连接到离合器齿轮40外径的两个质量减振器30。如下文论述的，该连接方法保持了离合器齿轮内表面50和暴露于变速器其他部分的离合器齿轮外表面60之间的密封。这样，制造方法也产生增加的离合器润滑策略稳定性。

图1中所示的变速器外壳70有一部分切去。离合器总成20位于变速器的中间部分。图示的离合器总成20包括花键啮合到输出轴80的内离合器齿轮40。离合器齿轮40位于轴颈支承于离合器齿轮40的一系列摩擦片或离合器90的内径上。轮彀100在离合器90的外径上围绕离合器。离合器轮彀100连接到变速器输入轴110（如图1中局部示出的）。活塞120也嵌套在离合器轮彀100内。活塞120是可液压促动的。输入轴110配置有一系列孔（例如130）以控制润滑。输出轴80也具有一系列孔（例如140）以控制润滑。活塞120在此实施例中为液压促动；然而，在其他实施例中，活塞可以是电促动（例如使用电子换挡和/或伺服电动机以启动离合器啮合）。在此实施例中，活塞120将离合器总成20从变速器前部促动到变速器后部。复位弹簧150结合在离合器总成20中活塞120的前、后壁之间。

如图1中所示，两个簧载质量减振器30内部地安装在离合器齿轮40中。簧载质量减振器30如以下所述地连接到离合器齿轮的内表面50（或内径）。

现在参照图2，其中单独示出了图1中的离合器齿轮40。图2是离合器齿轮40的透视图。如图所示，离合器齿轮40连接到输出轴80。离合器齿轮40包括成型于离合器齿轮外径上的一系列齿160。所述齿160用于与离合器片（例如，如图1中所示的90）啮合。两个簧载质量减振器30位于离合器齿轮40的内表面50或者内圈上。在此实施例中，簧载质量减振器30按比例示出。然而，在其他实施例中，簧载质量减振器30可以是不同尺寸或结构。在此实施例中，离合器齿轮40是使用粉末冶金压铸。可以使用任何现有的成型技术，包括例如车削、铣削、冲压、或焊接，来制造离合器齿轮。

如图2中所示，簧载质量减振器30压入配合到离合器齿轮40的内表面50。如图3和4中所示，质量减振器30具有悬臂方向上的簧载质块170。簧载质块170通过连接梁180相对于离合器齿轮40自由振动。图3示出了图2的离合器齿轮40所用的簧载质量减振器30的透视图。

如图3和4中所示，质量减振器30包括一个簧载质块170。簧载质块170位于减振器30的一端。在此实施例中，质块170配置为矩形。质块170的中间部分包括孔（或调节孔）190，用以控制质块的重量。这样，在不同的变速器中可以实施相同的质量减振器170结构。通过增大或者减小质块170中的孔190的尺寸，可以进行质量减振器的重量调节。

如图3和4中所示，在减振器的另一端，减振器30基部包括锚固件200。锚固件200在此实施例中成三角形。锚固件200包括减振器端部220的两个成角度地设置的尖头210。所述尖头210用于装配到离合器齿轮上形成的接受件中。减振器30由钢材制成。减振器30也可以由其他材料制成，例如铝、不锈钢、聚合物、或者任何上述材料的结合。在此实施例中，减振器30是使用粉末冶金工艺形成。在减振器30上使用钻孔工艺形成孔190。本领域技术人员将会理解，质量减振器的其他成型技术也在本发明的保护范围内，包括但不限于，冲压、铣削、模铸、或者挤压。

现在参照图5，其中示出了曲线图400表示的不同离合器齿轮的某些示例性测试结果。与典型的变速器操作相比，测试在较小规模内进行。y轴是在啮合期间的离合器位移。位移以毫米的形式测量。x轴是以赫兹表示的频率。线A表示取自其中未结合任何减振器的离合器齿轮的数据。由线A表示的轮彀边缘最大位移约为0.0007mm并且以578Hz的频率发生。此578Hz基线是离合器轮彀在啮合期间的振动曲线的振幅所处位置。

如图5所示，线B和C表示来自其中结合了簧载质量减振器的离合器轮彀（例如，在图2-3以及上述公开中所示）的测试数据。与无质量减振器的离合器齿轮的振幅相比，连接有簧载质量减振器的离合器齿轮的位移曲线具有实质较小的振幅。如图5中所示，与线B和C相关的轮彀具有分割振动模式。双模式分开离合器轮彀的最大位移以避免与离合器共振耦合，并避免噪声不稳定性。线B的位移相对频率曲线的振幅（或最大值）约为0.0001mm。这发生在约585Hz。线C的位移相对频率曲线的振幅也约为0.0001mm。这发生在约569Hz。

如以上所阐明的，关于图2到4所论述的簧载质量减振器在至少两个方向上降低了不想要的振动。如下文论述的测试结果所证明的，簧载质量减振器也降低离合器总成中的转矩变化。现在参照表1，其中示出了对照离合器轮彀以及具有本教导的优势的轮彀的测试数据。在不同压力水平下测量变速器中每个离合器轮彀的转矩变化。在0.86MPa总压力下，有减振器的离合器轮彀比无减振器的离合器轮彀显示出显著降低的转矩变化（90Nm相比290Nm）。在0.99MPa对每个离合器轮彀取样。在此压力下，无减振器的轮彀经历550Nm的转矩变化，有减振器的离合器仅经历290Nm的转矩变化。在1.13MPa进行下一测量。无减振器的离合器轮彀经历850Nm的转矩变化，而有减振器的离合器轮彀经历730Nm的转矩变化。最后，在最高测试压力（1.26MPa）下，无减振器的离合器轮彀经历880Nm的转矩变化。有减振器的离合器轮彀仅经历290Nm的转矩变化。

表1：有和无减振器的离合器轮彀的测试结果

如以上所阐明的，簧载质量减振器用于在两个方向上改变离合器组件的振动模式。簧载质量减振器是多方向质量减振器。参照图6和7，其中示出了相对于两个振动方向示意性示出的示例性离合器组件410。图6是示出一个方向上的平面外振动模式的示例性离合器组件410的简图。图7是示出另一方向上的另一平面外振动模式的图6中离合器组件的简图。离合器组件以中心居于中心轴C的实线示出。中心轴表示传动轴（例如，离合器组件配置为围绕其转动的输入或输出轴）的中心。实线表示离合器组件对准中心轴时的位置。尽管离合器组件410示为具有均匀半径，但包括那些具有非均匀半径的任何离合器组件可以与质量减振器一起使用。此位置是离合器组件未啮合时的位置。离合器组件在啮合时相对于中心轴振动。图6中示出的虚线显示了平面外振动模式的最大值，例如在位置420。离合器组件如图所示地沿组件的半径移位。质量减振器用于改变离合器组件沿离合器组件半径方向D_r的振动模式。

如图7中所示，簧载质量减振器用于改变相对于另一方向的振动模式——如图所示，第二方向是扭转倾向D_t。在图7中，以相对于中心轴C定位的侧面透视图示出离合器组件410。在啮合期间，离合器组件如位置430处虚线所示轻微地逆时针转动。位置430示出了离合器组件的最大位移。如关于表1所论述的，簧载质量减振器用于实质降低离合器组件中的转矩变化。

如图8中所示，另一变速器离合器总成450包含示例性降低啸叫技术。变速器离合器总成450包括连接到离合器齿轮470向后表面的两个质量减振器460。图示的离合器总成包括花键啮合到输出轴480的内离合器齿轮470。离合器齿轮470位于轴颈支承于离合器齿轮的一系列摩擦片500或离合器的内径上。在离合器外径上，轮彀490围绕离合器500。离合器轮彀490连接到变速器输入轴510。活塞520嵌套进离合器轮彀490。在此实施例中，活塞520将离合器总成从变速器前部促动到变速器后部。质量减振器460相对于彼此以180度分开。质量减振器460用于改变离合器总成在两个方向上的振动模式。使用压入配合工序将质量减振器460连接到离合器齿轮470。可以使用任何类型的连接方法，包括例如焊接、模铸、铣削、紧固、或者车削。质量减振器460是簧载质量减振器。在此实施例中，质量减振器460由钢材制成。

如图9中所示，变速器离合器总成550包括连接到离合器总成中的活塞570表面的两个质量减振器560。图9中示出的图示离合器总成550包括花键啮合到输出轴590的内离合器齿轮580。离合器齿轮580位于轴颈支承于离合器齿轮的一系列摩擦片或离合器600的内径上。在离合器外径上，轮彀610围绕离合器600。离合器轮毂610连接到变速器输入轴620。活塞570也嵌套进离合器轮毂610。在此实施例中，活塞570将离合器总成从变速器前部促动到变速器后部。质量减振器560相对于彼此以180度分开并且沿活塞570的半径延伸。质量减振器560用于改变活塞在两个方向上的振动模式。使用具有加固焊接的压入配合工序将质量减振器560连接到活塞570。可以使用任何类型的连接方法，包括例如焊接、模铸、铣削、紧固、或者车削。在此实施例中，质量减振器由钢材制成。

如图10中所示，另一变速器离合器总成650包括示例性降低啸叫技术。变速器离合器总成650包括连接到离合器总成中的外装离合器轮彀670表面的两个质量减振器660。图10中示出的图示离合器总成650包括花键啮合到输出轴690的内离合器齿轮680。离合器齿轮680位于轴颈支承于离合器齿轮680的一系列摩擦片或离合器700的内径上。离合器轮彀670连接到变速器输入轴710。活塞720也嵌套进离合器轮毂670。质量减振器660相对于彼此以180度分开并且沿离合器轮彀670的半径延伸。质量减振器660用于改变离合器总成650在两个方向上的振动模式。使用压入配合工序将质量减振器660连接到离合器轮彀670。可以使用任何类型的连接方法，包括例如焊接、液压成型、模铸、铣削、或者车削。在此实施例中，质量减振器由钢材制成。

现在参照图11，其是连接有不同类型（调节的）的质量减振器的离合器齿轮800。图11的离合器齿轮800是连接到传动轴810的内离合器齿轮。离合器齿轮800具有齿状周缘820，多个摩擦片或者离合器可以轴颈支承于该齿状周缘820。在此实施例中，质量减振器830是集中质量减振器，其用于在运行期间向离合器齿轮施加局部力。集中质量减振器由密度相对较高的均质材料制成，例如钢材。在此实施例中，以μ表示减振器作用力的弧度。减振器830用于沿约30度的锐弧度施加力。

在此实施例中，减振器830由与离合器齿轮800相同的材料制成。减振器830与离合器齿轮一起在模铸工艺中成型。集中质量减振器也可以连接到离合器齿轮800的不同部分。例如，在其他实施例中，质量减振器连接到离合器齿轮外表面（例如，关于图8展示和论述的）。在其他实施例中，集中质量减振器也安装到其他离合器组件上。所述示例性离合器组件包括但不限于其他离合器轮彀或离合器活塞。

现在参照图12，其是连接有不同类型（调节的）的质量减振器860的离合器齿轮850。图12的离合器齿轮850是连接到传动轴855的另一内离合器齿轮。离合器齿轮具有齿状周缘870，多个摩擦片或者离合器可以轴颈支承于该齿状周缘870。在此实施例中，质量减振器860是集中质量减振器，其用于在运行期间向离合器齿轮850施加局部力。在此实施例中，以β表示减振器860作用力的弧度。减振器860用于沿约5度的锐弧度施加力。

在此实施例中，减振器860由与离合器齿轮850相同的材料制成。减振器860与离合器齿轮850一起在模铸工艺中成型。这种或其他结构的集中质量减振器可以连接到离合器齿轮的不同部分。例如，在其他实施例中，质量减振器连接到离合器齿轮外表面。在其他实施例中，减振器也安装到其他离合器组件上。所述示例性离合器组件包括但不限于其他离合器轮彀或离合器活塞。多于或少于两个的质量减振器也可以耦合到离合器组件以降低啸叫。在其他实施例中，三个集中质量减振器等距地位于离合器齿轮圆周。

本发明所公开的是啮合期间啸叫降低的变速器离合器总成的示例性制造方法。一个示例性方法包括：制成离合器组件（例如，图2中所示的离合器齿轮40）；确定离合器啮合期间离合器组件的振动模式（例如，关于图6和7论述的）；将多个质量减振器耦合到离合器组件（例如，图2中所示的30），以将离合器组件在啮合期间的振动模式相对于第一方向分割开。本方法也可以包括将多个质量减振器结合到离合器组件，以将离合器组件在啮合期间的振动模式相对于第二方向分割开（如关于图7所论述的）。

本发明所属技术领域的技术人员将意识到在权利要求的保护范围内实践本发明的各种替代设计和实施例。例如，块状质量减振器或者其他类型减振器可以与任何离合器组件一起使用以降低啸叫。

Claims (10)

1.一种具有降低啸叫技术的车辆变速器离合器总成，其特征在于，包括：

配置为相对于传动轴旋转的离合器组件；以及

耦合到离合器组件的多个多方向质量减振器，所述质量减振器具有装配到离合器组件的锚固件、从所述锚固件以径向延伸的连接梁以及簧载质块，所述簧载质块位于所述连接梁上与所述锚固件相对的一端，用于改变离合器组件在离合器啮合期间的振动模式。

2.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述离合器组件是离合器齿轮。

3.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述离合器组件是离合器轮彀。

4.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述离合器组件是活塞。

5.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述质量减振器是簧载质量减振器。

6.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述质量减振器耦合到离合器组件的内径。

7.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述质量减振器由钢材制成。

8.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，所述质量减振器在离合器组件上分隔开至少90度。

9.一种具有降低啸叫技术的车辆变速器，其特征在于，包括：

传动轴；

配置为相对于传动轴旋转的离合器组件；以及

耦合到离合器组件的多个集中质量减振器，所述质量减振器具有装配到离合器组件的锚固件、从所述锚固件以径向延伸的连接梁以及簧载质块，所述簧载质块位于所述连接梁上与所述锚固件相对的一端，用于改变离合器组件在离合器啮合期间的振动。

10.根据权利要求9所述的变速器，其特征在于，离合器组件是离合器齿轮。