CN103382971B - 旋转离合器平衡填充系统 - Google Patents

Abstract

操作性地设置在两个旋转部件之间的旋转离合器，包括液压操作器，所述液压操作器具有活塞，且在活塞的一个侧面具有施用空腔或腔室，在活塞的相对侧面具有平衡空腔或腔室。所述施用空腔选择性地设置有加压液压流体，以接合和释放离合器，以便联接和断开两个旋转变速器部件。所述平衡空腔设置有来自于变速器润滑系统的加压液压流体流，所述加压液压流体流通过变速器主轴和流动限制通路流向平衡空腔。所述平衡空腔下游的排出端口释放过多液压流体流。因而，不管离合器旋转与否，液压压力保持在平衡空腔中且确保合适离合器操作。

Description

旋转离合器平衡填充系统

技术领域

本公开总体上涉及用于自动变速器中的离合器，且更具体地涉及用于机动车辆自动变速器中的液压操作旋转离合器。

背景技术

该部分的内容仅提供与本公开有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。

旋转离合器，即具有旋转离合器元件和离合器操作器两者的装置，通常用于机动车辆自动变速器和类似装置中，以在两个旋转部件之间传递扭矩。在合适的指令时，这些离合器通过行进液压驱动活塞而接合和脱离。在旋转时，由于离心影响，施用腔室中的液压活塞后面的油积聚压力。由此产生的力必须由相等的反向力抵消，以便防止意外活塞行进和离合器接合。该反向力通常由在活塞的相对侧的平衡腔室中容纳的第二体积油提供。当旋转离合器转动时，离心产生的油压力和因而施用腔室和平衡腔室中的力彼此抵消。

在现有技术变速器配置中，平衡腔室内使用的油是仅仅在旋转期间通过离心影响收集和供应到平衡腔室中的未加压润滑油。在旋转离合器变为休息的情况下，平衡腔室将排空。然而，甚至在离合器被释放时，施用腔室将保留填充液体。这是为了换档质量考虑。如果带有排空平衡腔室的离合器被快速加速，可以产生离合器活塞不再被力平衡的情况。这些情况在混合动力变速器中特别常见，其中，使用旋转离合器，带有能够极快加速率的电动马达。

发明内容

本发明提供具有改进平衡腔室（空腔）填充系统的旋转离合器。所述旋转离合器包括摩擦离合器压盘（clutchpack），所述摩擦离合器压盘将两个旋转变速器部件选择性地连接且在它们之间传递扭矩。所述离合器包括液压操作器，所述液压操作器具有活塞，且在活塞的一个侧面或表面具有施用空腔或腔室，在活塞的相对侧面或表面具有平衡空腔或腔室。所述施用空腔选择性地设置有加压液压流体，以接合和释放离合器压盘，以便联接和断开两个旋转变速器部件。所述平衡空腔设置有来自于变速器润滑系统的加压液压流体流，所述加压液压流体流通过变速器主轴和流动限制端口和通路流向平衡空腔。所述平衡空腔下游的排出端口释放液压流体流到（变速器内的）环境，以防止平衡空腔内的可能抑制适当离合器接合的压力积聚。因而，不管离合器和操作器旋转与否，都保持平衡空腔的适当填充，从而确保旋转离合器的令人满意的、受控的和平衡的操作，尤其是在快速加速时段期间。

因而，本发明的一方面是提供改进自动变速器中旋转离合器的操作的液压设置。

本发明的另一方面是提供一种旋转离合器，所述旋转离合器具有带有施用空腔和平衡空腔的操作器，所述平衡空腔带有改进在停止之后快速加速时段期间的操作的液压流体供应。

本发明的又一方面是提供一种旋转离合器，所述旋转离合器具有带有施用空腔和平衡空腔的操作器，所述平衡空腔带有润滑油供应，在离合器和操作器不旋转时，其保持平衡空腔内的流体存在。

本发明的又一方面是提供一种旋转离合器，所述旋转离合器具有带有施用空腔和平衡空腔的操作器，所述平衡空腔供应有来自于主轴中的润滑通路的液压流体。

方案1.一种具有平衡腔室填充系统的旋转离合器组件，以组合方式包括：

离合器组件，所述离合器组件具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞具有与所述多个离合器板成可操作关系设置的施用表面和平衡表面；靠近所述活塞的所述施用表面的施用腔室，所述施用腔室与加压液压流体的受控供应源流体连通；靠近所述活塞的所述平衡表面的平衡腔室，所述平衡腔室与加压液压流体的供应源流体连通；以及设置在所述平衡腔室中的返回弹簧。

方案2.根据方案1所述的旋转离合器组件，还包括变速器主轴，所述变速器主轴具有与加压液压流体的所述供应源流体连通的轴向流体通路和用于将流体提供给所述平衡腔室的至少一个径向通路。

方案3.根据方案1所述的旋转离合器组件，还包括变速器轴，所述变速器轴具有与加压液压流体的所述供应源流体连通的轴向流体通路；围绕所述变速器轴的一部分设置的衬套；以及通过所述变速器轴和所述衬套中的至少一个径向端口在所述轴向通路和所述平衡腔室之间的用于所述加压液压流体的流动路径。

方案4.根据方案1所述的旋转离合器组件，还包括：变速器轴；围绕所述变速器轴同心地设置的管状驱动构件；具有转子的电动马达，所述转子围绕所述变速器轴同心地设置且联接到所述管状驱动构件；和所述变速器轴和所述管状驱动构件中的多个端口，用于将加压液压流体提供给所述平衡腔室。

方案5.根据方案1所述的旋转离合器组件，还包括与所述平衡腔室和所述加压供应源流体连通的竖直定向排出端口，用于防止所述平衡腔室中的压力积聚。

方案6.根据方案1所述的旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件。

方案7.一种用于机动车辆变速器的流体平衡旋转离合器组件，以组合方式包括：

具有轴向流体通路的变速器轴；

与所述轴向流体通路流体连通的加压液压流体源；

离合器组件，所述离合器组件围绕所述变速器轴设置，且具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞与所述多个离合器板成可操作关系设置且具有施用表面和平衡表面；靠近所述活塞的所述施用表面的施用空腔，所述施用空腔与加压液压流体的受控供应源流体连通；以及靠近所述活塞的所述平衡表面的平衡空腔，所述平衡空腔与所述变速器轴中的所述轴向流体通路流体连通。

方案8.根据方案7所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括：围绕所述变速器轴同心地设置的管状驱动构件；具有转子的电动马达，所述转子围绕所述变速器轴同心地设置且联接到所述管状驱动构件；和所述变速器轴和所述管状驱动构件中的多个端口，用于将加压液压流体提供给所述平衡空腔。

方案9.根据方案8所述的流体平衡旋转离合器组件，其中，所述管状驱动构件操作性地联接到所述离合器组件的所述输入构件。

方案10.根据方案7所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件。

方案11.根据方案7所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述太阳轮操作性地联接到所述变速器轴。

方案12.根据方案7所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括：行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈；以及第二离合器组件，所述第二离合器组件具有操作性地联接到所述行星齿轮架的多个第一离合器板和操作性地固接的交错的多个第二离合器板。

方案13.一种用于机动车辆变速器的平衡旋转离合器组件，以组合方式包括：

具有轴向流体通路的变速器轴；

与所述轴向流体通路流体连通的加压液压流体源；

离合器组件，所述离合器组件围绕所述变速器轴设置，且具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞与所述多个离合器板成可操作关系设置且具有施用侧面和平衡侧面；靠近所述活塞的所述施用侧面的施用空腔，所述施用空腔与加压液压流体的受控供应源流体连通；靠近所述活塞的所述平衡侧面的平衡空腔，所述平衡空腔与所述变速器轴中的所述轴向流体通路流体连通；设置在所述平衡空腔中的弹簧；以及与所述平衡空腔流体连通的排出端口。

方案14.根据方案13所述的平衡旋转离合器组件，还包括围绕所述变速器轴设置的管状驱动构件；具有转子的电动马达，所述转子围绕所述变速器轴设置且联接到所述管状驱动构件；和所述变速器轴和所述管状驱动构件中的多个端口，用于将加压液压流体提供给所述平衡空腔。

方案15.根据方案13所述的平衡旋转离合器组件，其中，所述管状驱动构件操作性地联接到所述离合器组件的所述输入构件。

方案16.根据方案13所述的平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件且所述太阳轮操作性地联接到所述变速器轴。

方案17.根据方案16所述的平衡旋转离合器组件，还包括第二离合器，所述第二离合器具有设置在行星齿轮架和壳体之间的交错的多个离合器板。

其它方面、益处和应用范围从本文提供的描述显而易见。应当理解的是，所述描述和具体示例仅仅旨在用于图示说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于图示说明的目的，且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是结合本发明的自动变速器的一部分的截面图；和

图2是结合本发明的自动变速器的一部分的放大部分截面图。

具体实施方式

以下描述本质上仅为示例性的且绝不意图限制本公开、应用、或使用。

参考图1和2，机动车辆的自动变速器的一部分被图示且总体上由附图标记10表示。自动变速器10包括通常铸造金属壳体12，其定位、支撑和保护自动变速器10的各个部件。在这些部件中，主轴14由多个防摩擦轴承16（图1中图示了其中一个）支撑以便旋转。主轴14限定中心轴向流体通路18，其将加压液压流体（变速器油）从液压泵20传送到多个径向端口或通路22、24和26。加压液压流体用于保持平衡空腔内的流体存在，且润滑自动变速器10内的各个旋转部件、轴承和接口，如随后更充分描述的。

电动马达30设置在自动变速器10的壳体12内，且具有带有电气绕组34的定子32和支撑在一对防摩擦轴承（例如，球轴承组件38）上的转子36。球轴承组件38继而由固定舱壁40支撑，固定舱壁40紧固到变速器壳体12或者与其整体形成。转子36通过互相接合花键组42联接到凸缘44，凸缘44从管状驱动构件或衬套50径向延伸。管状驱动构件或衬套50沿主轴14且围绕主轴14轴向地和同心地延伸，并且终止于另一互相接合花键组52，其将管状驱动构件或衬套50联接到具有凹花键56的驱动轮毂54，凹花键56用作第一摩擦离合器组件60的驱动构件。

如图2特别好地图示，第一摩擦离合器组件60包括较大直径的多个第一离合器板或盘62，具有与驱动轮毂54上的凹花键56互补且由驱动轮毂54上的凹花键56接合的凸花键64。多个第一离合器板或盘62与较小直径的多个第二离合器板或盘66交错，多个第二离合器板或盘66具有与行星齿轮架76的内部轮毂74上的凸花键72互补且由其接合的凹花键68，行星齿轮架76是复合行星齿轮组件80的部件。

应当理解的是，虽然本文所述和图示的行星齿轮组件是具有多个齿轮系的复合组件，包括行星齿轮架中的两个行星齿轮，但是本发明可以可选地与简单行星齿轮组件一起使用，即具有设置在太阳轮和齿圈之间且均与太阳轮和齿圈两者啮合的多个行星齿轮的行星齿轮组件。作为另一替代，行星齿轮架76可以由任何扭矩传送构件取代，例如轴、衬套或类似部件。行星齿轮架76的内部轮毂74包括倾斜的多个第一润滑通路78，多个第一润滑通路78通常与主轴14中的径向端口24对齐且从其接收润滑和冷却流体，且将润滑和冷却流体提供和引导给第一摩擦离合器组件60的板或盘62和66。

除了行星齿轮架76之外，复合行星齿轮组件80包括多对短轴82（图1图示了其中一个），其在滚针或滚轮轴承84上支撑同样多对行星齿轮88（图1图示了其中一个）。行星齿轮组件80还包括太阳轮92和齿圈96，太阳轮92通过互相接合花键组94联接到主轴14且与每对行星齿轮88中的一个持续啮合，齿圈96与每对行星齿轮88中的另一个持续啮合。倾斜的多个通路98（图1图示了其中一个）将加压液压（润滑和冷却）流体流从主轴14中的径向端口26提供和引导给行星齿轮组件80的短轴82和轴承84。

第一摩擦离合器组件60还包括平衡液压操作器100，其具有由驱动轮毂54形成或限定的施用缸体、空腔或腔室102。活塞104可轴向滑动地设置在施用缸体或腔室102中，且与多个第一和第二离合器板或盘62和66接合且压缩和释放多个第一和第二离合器板或盘62和66。受控加压液压流体通过由合适旋转密封环108隔离的倾斜通路106提供给平衡液压操作器100的施用空腔102。施用空腔或腔室102的后壁上的多个径向止挡件或突起110防止活塞104完全坐靠其或着底在其上。

平衡空腔或腔室112在活塞104的与施用空腔或腔室102相对的侧面或表面上。由卡扣环或止挡件116保持到位的圆形板或坝114包括合适的不透流体密封件，且封闭平衡空腔或腔室112且允许活塞104的轴向平移。贝氏弹簧或波形垫圈118设置在平衡空腔或腔室112内，且提供偏压或恢复力以使得活塞104在图1和2中向左平移，且推动摩擦离合器组件60的脱离。

一个或多个径向通路122在平衡空腔或腔室112和外部细长管状通路124之间延伸通过驱动轮毂54且在它们之间提供流体连通。外部细长管状通路124继而通过管状驱动构件或衬套50中的一个或多个径向通路126与内部细长管状通路128流体连通，内部细长管状通路128继而接收从主轴14中的第一径向通路22排出的液压流体流。因而，来自于主轴14的中心轴向流体通路18的液压流体流通过通路122持续地提供给平衡液压操作器100的平衡空腔或腔室112。当然，当活塞104在图1和2中向右平移时，液压流体将流出平衡空腔或腔室112且通过通路122。保持在管状驱动构件或衬套50的外表面上的旋转密封环132密封舱壁40且保持外部细长管状通路124中的液压流体，以有助于上述流动。

变速器舱壁40包括设置在主轴14下方且在外部细长管状通路124和靠近驱动轮毂50的末端的同心圆形通路138之间延伸的倾斜通路136。当倾斜通路136设置（优选）在6点或下部位置时，排出或排泄端口140与其相对180°设置，即处于12点或竖直位置。排出或排泄端口140可以部分或全部形成在舱壁40的部件中的一个内或者部分地形成在舱壁40的部件中的两者内。排出或排泄端口140允许提供给平衡空腔或腔室112的任何过多体积液压流体排泄给变速器10内的环境压力且返回其贮存器（未示出）。这防止平衡空腔或腔室112中的静态压力积聚，而不影响抵消施用腔室或空腔102中的力的离心压力积聚。

现在参考图1，行星齿轮架76还包括与第二摩擦离合器（制动器）组件150相关的外部轮毂148。第二摩擦离合器（制动器）组件150包括具有凹花键154的较小直径多个第一离合器板或盘152，凹花键154与外部轮毂148的凸花键156互补且与其接合。较小的多个第一离合器板或盘152与具有凸花键162的较大直径多个第二离合器板或盘158交错，凸花键162与固定凹花键164互补且与其接合，固定凹花键164与壳体12整体形成或联接到壳体12。外部轮毂148还包括多个第二径向润滑通路166，其将润滑和冷却油流提供和引导给第二摩擦离合器（制动器）组件150的板或盘152和158。

第二摩擦离合器（制动器）组件150还包括常规（未平衡）液压操作器170。由于第二摩擦离合器（制动器）组件150的液压操作器170并不旋转，因而不需要提供平衡操作器。常规液压操作器170包括可轴向滑动地接收在环状缸体或空腔174内的环状活塞172。偏压或返回弹簧176（由于其不旋转，可以是一个或多个螺旋压缩弹簧）设置在活塞172和圆形止挡板182之间。同样，如果期望，多个径向止挡件或突起184可以设置在缸体或空腔174的后壁上，以防止环状活塞172完全坐靠其。

最后，应当理解的是，各种球、滚轮和滚针、轴和止推轴承190可以根据需要用于变速器10内以分开部件和减少摩擦。

第一摩擦离合器组件60的平衡液压操作器100提供自动变速器的改进操作，尤其是在与混合动力系中的电动马达配对时。当固定时，现有技术平衡离合器的平衡空腔或腔室将部分排空。如果变速器部件相对缓慢地加速（内燃发动机功率源时通常如此），那么流体和压力通常将恢复到平衡空腔，从而将发生标称（nominal）离合器操作。

在混合动力系中，加速可能如此快，使得部分排空的平衡空腔将不能足够快地再次填充且干扰期望和/或预期离合器操作。通过主轴14的径向端口22，通过径向通路122和126（和这些和其它部件展现的流体限制）到平衡空腔或腔室112的变速器流体的持续供应和通过排出或排泄端口140的过多液压流体的过压的持续排泄，确保本发明的平衡液压操作器100的平衡空腔或腔室112在宽范围的操作和加速状况下将被填充且实现摩擦离合器组件60的合适平衡操作。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的且不偏离本发明实质的变型旨在包括在本发明的范围内。这种变型不认为偏离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种具有平衡腔室填充系统的旋转离合器组件，以组合方式包括：

加压液压流体的供应源；

变速器轴，所述变速器轴具有与所述加压液压流体的所述供应源流体连通的轴向流体通路；

围绕所述变速器轴的一部分设置的衬套；

离合器组件，所述离合器组件具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞具有与所述多个离合器板成可操作关系设置的施用表面和平衡表面；靠近所述活塞的所述施用表面的施用腔室，所述施用腔室与加压液压流体的受控供应源流体连通；靠近所述活塞的所述平衡表面的平衡腔室，所述平衡腔室与加压液压流体的供应源流体连通；通过所述变速器轴和所述衬套中的至少一个径向端口在所述轴向通路和所述平衡腔室之间的用于所述加压液压流体的流动路径；以及设置在所述平衡腔室中的返回弹簧。

2.根据权利要求1所述的旋转离合器组件，还包括变速器主轴，所述变速器主轴具有与加压液压流体的所述供应源流体连通的轴向流体通路和用于将流体提供给所述平衡腔室的至少一个径向通路。

3.根据权利要求1所述的旋转离合器组件，还包括与所述平衡腔室和所述加压供应源流体连通的竖直定向排出端口，用于防止所述平衡腔室中的压力积聚。

4.根据权利要求1所述的旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件。

5.一种用于机动车辆变速器的流体平衡旋转离合器组件，以组合方式包括：

具有轴向流体通路的变速器轴；

与所述轴向流体通路流体连通的加压液压流体源；

围绕所述变速器轴同心地设置的管状驱动构件；

具有转子的电动马达，所述转子围绕所述变速器轴同心地设置且联接到所述管状驱动构件；

离合器组件，所述离合器组件围绕所述变速器轴设置，且具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞与所述多个离合器板成可操作关系设置且具有施用表面和平衡表面；靠近所述活塞的所述施用表面的施用空腔，所述施用空腔与加压液压流体的受控供应源流体连通；以及靠近所述活塞的所述平衡表面的平衡空腔，所述平衡空腔与所述变速器轴中的所述轴向流体通路流体连通；所述变速器轴和所述管状驱动构件中的多个端口，用于将加压液压流体提供给所述平衡空腔。

6.根据权利要求5所述的流体平衡旋转离合器组件，其中，所述管状驱动构件操作性地联接到所述离合器组件的所述输入构件。

7.根据权利要求5所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件。

8.根据权利要求5所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述太阳轮操作性地联接到所述变速器轴。

9.根据权利要求5所述的流体平衡旋转离合器组件，还包括：行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈；以及第二离合器组件，所述第二离合器组件具有操作性地联接到所述行星齿轮架的多个第一离合器板和操作性地固接的交错的多个第二离合器板。

10.一种用于机动车辆变速器的平衡旋转离合器组件，以组合方式包括：

具有轴向流体通路的变速器轴；

与所述轴向流体通路流体连通的加压液压流体源；

围绕所述变速器轴设置的管状驱动构件；

具有转子的电动马达，所述转子围绕所述变速器轴设置且联接到所述管状驱动构件；

离合器组件，所述离合器组件围绕所述变速器轴设置，且具有输入构件、操作性地联接到所述输入构件的多个第一离合器板、输出构件、操作性地联接到所述输出构件且与所述多个第一离合器板交错的多个第二离合器板、和液压操作器，

所述液压操作器包括：活塞，所述活塞与所述多个离合器板成可操作关系设置且具有施用侧面和平衡侧面；靠近所述活塞的所述施用侧面的施用空腔，所述施用空腔与加压液压流体的受控供应源流体连通；靠近所述活塞的所述平衡侧面的平衡空腔，所述平衡空腔与所述变速器轴中的所述轴向流体通路流体连通；所述变速器轴和所述管状驱动构件中的多个端口，用于将加压液压流体提供给所述平衡空腔；设置在所述平衡空腔中的弹簧；以及与所述平衡空腔流体连通的排出端口。

11.根据权利要求10所述的平衡旋转离合器组件，其中，所述管状驱动构件操作性地联接到所述离合器组件的所述输入构件。

12.根据权利要求10所述的平衡旋转离合器组件，还包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件具有太阳轮、设置在行星齿轮架中的多个行星齿轮、和齿圈，所述行星齿轮架操作性地联接到所述离合器组件的所述输出构件且所述太阳轮操作性地联接到所述变速器轴。

13.根据权利要求12所述的平衡旋转离合器组件，还包括第二离合器，所述第二离合器具有设置在行星齿轮架和壳体之间的交错的多个离合器板。