CN104847805A - 湿式摩擦离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿式摩擦离合器，用于双离合器变速器(DCT)的离合器模块被设计为改善周向流体分布以减小或消除在接合期间的令人不愉快的噪声。在一些实施例中，反作用盘被约束在从垂直于壳体轴线偏移1-3度的位置。因此，当在所述离合器的另一径向侧上所有间隙已经被去除时，在离合器的一径向侧上保留0.2-0.7mm的间隙。在毂和壳体之间的相对转动将流体从紧侧推向松侧。在可选择的实施例中，活塞被设计为设置不垂直于壳体轴线的压盘。

Description

湿式摩擦离合器

本申请要求于2014年2月13日提交的序列号为61/939,405的美国临时申请的权益并要求于2015年1月20日提交的序列号为14/600,574的美国申请的优先权，这两个申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本公开涉及如在自动变速器中使用的湿式摩擦离合器领域。具体地讲，本公开涉及改善流体分布的设计特性。

背景技术

很多车辆在宽范围的车速(包括前进运动和倒车运动两者)下使用。然而，某些类型的发动机只能在较窄的速度范围内高效运转。所以，通常使用能在多个转速比下高效传输动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常在高转速比下运转，使得发动机扭矩倍增以提高加速度。当处于高车速时，使变速器以低转速比运转，以允许与安静、燃料高效的巡航关联的发动机转速。通常，变速器具有安装到车辆结构的壳体、被发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，该差速器总成允许车辆转弯时左车轮和右车轮以稍微不同的转速旋转。

在一些类型的变速器中，通过接合一个或更多个摩擦离合器在输入轴和输出轴之间建立传动比。在一些运转状况期间，离合器可部分地接合使得其在以不同转速旋转的两个元件之间或在旋转元件和固定元件(例如，变速器壳体)之间传递扭矩。例如，在升档期间，即将接合的离合器可部分地接合，同时发动机转速逐渐下降到与最终档位相关的转速，使变速器能够在换档事件期间提供输出扭矩。作为另一个示例，离合器可部分地接合，同时车辆从静止加速到与完成接合一档相关的转速。当离合器部分地接合时，动力被转换为必须通过离合器吸收并最终被消散的热。

通用型变速器使用具有分隔盘的离合器组，所述分隔盘键连接到旋转壳体并与键连接到旋转外壳的摩擦盘交错。当分隔盘和摩擦盘被压在一起时，扭矩可在所述壳体和所述外壳之间传递。通常，在离合器组一端上的分隔盘(称为反作用盘)被轴向地保持到壳体。活塞将轴向力施加到离合器组的相对端上的分隔盘(称为压盘)，用于压缩离合器组。通过向壳体和活塞之间的室提供被加压的流体而产生活塞力。流体通常在分隔盘和摩擦盘之间流动，以保持每个摩擦盘上的摩擦材料潮湿。当离合器部分地接合时，在交界面产生热。热通过分隔盘吸收，通过对流传递到流体，并随着流体从离合器排放。

发明内容

一种离合器模块包括键连接到榖的多个摩擦盘和键连接到离合器壳体的多个分隔盘。所述壳体包括将流体引导到所述摩擦盘和所述分隔盘之间的区域的通道。分隔盘中的至少一个不垂直于所述离合器壳体轴线。因此，当应用离合器时，流体被周向地分布在所述摩擦盘上。所述离合器模块可还包括第二离合器。

一种湿式多盘摩擦离合器包括离合器壳体、键连接到所述壳体的分隔盘、与所述分隔盘交错的摩擦盘和压缩所述分隔盘之间的所述摩擦盘的活塞。所述离合器被设计为使得在活塞的运动已经去除摩擦盘和分隔盘之间一个径向侧上的所有间隙时，在另一径向侧上保留正向间隙。例如，所述反作用盘可沿从所述壳体轴线偏移1-2°的方向被约束。在另一侧上间隙已经被去除时在一侧上产生0.2-0.7mm的间隙。可选地或额外地，所述活塞可被设计为使压盘从垂直于壳体轴线偏移。

根据本发明，提供一种离合器模块包括：第一榖；第一组多个摩擦盘，键连接到第一榖；离合器壳体，限定凸圆筒形表面并限定多个第一通道以将流体引导到凸圆筒形表面；以及第一组多个分隔盘，与摩擦盘交错并键连接到所述凸圆筒形表面，所述多个分隔盘中的至少一个不垂直于所述圆筒形表面，从而所述榖和所述壳体的相对转动使流体周向地分布在所述摩擦盘上。

根据本发明的一个实施例，不垂直于所述圆筒形表面的至少一个分隔盘是反作用盘。

根据本发明的一个实施例，所述离合器模块还包括：第二榖；第二组多个摩擦盘，键连接到第二榖；外壳，固定到所述壳体并限定凹圆筒形表面；以及第二组多个分隔盘，键连接到所述凹筒形柱表面。

根据本发明的一个实施例，第一榖和第二榖限定分别将流体引导到第二摩擦盘的第三通道和第四通道；并且第二组多个分隔盘中的至少一个分隔盘不垂直于所述凹圆筒形表面，从而第二榖和所述外壳的相对转动使流体周向地分布在第二摩擦盘上。

根据本发明的一个实施例，第二组多个分隔盘中的至少一个分隔盘是压盘。

根据本发明，提供一种湿式多盘摩擦离合器包括：离合器壳体，具有第一径向侧和第二径向侧；多个分隔盘，键连接到所述壳体，包括压盘并包括反作用盘，所述反作用盘相对于所述壳体的轴向运动被约束；多个摩擦盘，与所述多个分隔盘交错；以及活塞，被构造为相对于所述壳体轴向地运动以将压盘推向反作用盘，从而在迫使所述摩擦盘在第一径向侧上接触分隔盘时，在第二径向侧上在摩擦盘和分隔盘之间保留正向间隙。

根据本发明的一个实施例，所述正向间隙在0.2mm至0.7mm之间。

根据本发明的一个实施例，所述壳体限定壳体轴线；并且所述反作用盘被约束为位于从垂直于所述壳体轴线偏移非零角度的平面上。

根据本发明的一个实施例，所述角度在1°至3°之间。

根据本发明的一个实施例，所述壳体限定壳体轴线；并且所述活塞被构造为沿垂直于所述壳体轴线偏移非零角度的平面接触压盘。

根据本发明的一个实施例，所述角度在1°至3°之间。

根据本发明，提供一种离合器模块，所述离合器模块包括：壳体，限定壳体轴线；第一组多个分隔盘，键连接到所述壳体，包括反作用盘；以及外壳，固定到所述壳体并被构造为从垂直于所述壳体轴线偏移非零角度的方向定位所述反作用盘。

根据本发明的一个实施例，所述角度在1°至3°之间。

根据本发明的一个实施例，所述离合器模块还包括：第一榖；第一组多个摩擦盘，键连接到第一榖，并与第一组多个分隔盘交错；以及第一活塞，被构造为沿壳体轴线运动以压缩在所述分隔盘之间的所述摩擦盘。

根据本发明的一个实施例，所述活塞被布置成迫使所有摩擦盘在壳体的第一径向侧上接触分隔盘，在壳体的相对的径向侧上，在摩擦盘和分隔盘之间保留0.2至0.7mmm之间的间隙。

根据本发明的一个实施例，所述离合器模块还包括：第二组多个分隔盘，键连接到所述外壳；第二榖；第二组多个摩擦盘，键连接到第二榖并与第二组多个分隔盘交错；以及第二活塞，被构造为沿壳体轴线运动以压缩在第二组分隔盘之间的第二组摩擦盘。

附图说明

图1是双离合器变速器的示意图。

图2是适于在图1的变速器中使用的两个离合器模块的剖视图。

图3是图2的两个离合器模块的一部分的放大剖视图。

图4是两个离合器模块在不同的周向位置的相应部分的剖视图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种和可替代的形式。附图无需按比例绘制；可放大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅作为教导本领域技术人员以多种形式实施实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图说明和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。所示出的特征组合提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可希望用于特定应用或实施。

图1示意性地示出双离合器驱动桥(DCT，dual clutch transaxle)，双离合器驱动桥是可使用根据本发明的湿式摩擦离合器的一种变速器。其它类型的变速器也可使用根据本发明的离合器。输入10可驱动地连接到发动机曲轴。奇数离合器12选择性地将输入10结合到实心离合轴14。偶数离合器16选择性地将输入10结合到空心离合轴18。通过在实心离合轴14和驱动桥输出20之间以多个转速比建立扭矩路径的一组同步器建立奇数(第一、第三、第五或反向)传动比。类似地，另一组同步器在空心离合轴18和输出20之间以与偶数(第二、第四和第六)传动比相对应的转速比建立扭矩路径。输出20通过差速器可驱动地连接到左前车轮和右前车轮。

当车辆静止时，离合器12和16两者分离。为了沿向前的方向启动车辆。与一档对应的同步器接合，然后奇数离合器12逐渐地接合。在启动事件期间，实心离合轴14比输入轴10旋转得慢，从而在离合器12上存在打滑。传递到离合轴14的动力小于来自输入10的动力输入。剩余的动力转换为热。该热使离合器的温度升高直到热能够消散为止。用于二档的同步器也可接合。在重型节气门(heavy throttle)启动期间，离合器16可部分地接合以传递一部分输入扭矩。虽然与二档相关的动力流路径提供比与一档相关的动力流路径更小的扭矩倍增，但是分开这两个路径之间的动力降低了离合器12的热。

在车辆以一档运行时，偶数离合器16分离。为了从一档换到二档，用于二档的同步器接合(如果其不是已经接合)，然后偶数离合器16逐渐接合，同时奇数离合器12逐渐分离。具体地讲，在升档的扭矩传递阶段期间，即将分离的离合器的扭矩容量逐渐减小到零，同时即将接合的离合器的扭矩容量增加，从与初始传动比相关的动力流路径向与升档后的传动比相关的动力流路径传递动力。然后，在惯性阶段期间，即将接合的离合器的扭矩容量增加到超过发动机扭矩的水平以使发动机减到升档后的转速比。在这两个阶段期间，即将接合的离合器打滑并必然由此吸收热。类似地，为了从二档换到三档，用于三档的同步器结合，然后奇数离合器12逐渐接合，同时偶数离合器16逐渐分离。其余的换档也类似地完成。

在动力开启的降档(power-on downshift)期间，惯性阶段和扭矩传递阶段的顺序颠倒。在惯性阶段，即将分离的离合器的扭矩容量减小到小于发动机扭矩的水平，从而发动机将加速到降档后的转速比。当转速比接近降档后的转速比时，可增加即将分离的离合器的扭矩容量以避免超越降档后的转速比。在惯性阶段期间，动力经由与初始传动比相关的动力流路径传递。然后，在扭矩传递阶段，即将接合的离合器的扭矩容量增加，同时即将分离的离合器的扭矩容量减小到零，从初始档位的动力流路径到降档后的档位的动力流路径传递动力。在降档期间，即将分离的离合器打滑，因此其必然吸收热。

图2示出两湿式离合器模块的截面。偶数离合器16的离合器组包括与多个分隔盘32交错的多个摩擦盘30。图2示出三个摩擦盘和四个分隔盘，但是数量可改变。在离合器组的一端上的分隔盘的轴向运动被约束并且被称为反作用盘。在离合器16中，反作用盘被外壳38轴向地约束。在离合器组的另一端上的反作用盘被称为压盘。摩擦盘30键连接到毂34，毂34被固定以随着空心离合轴18旋转。键连接允许在摩擦盘30和毂34之间相对的轴向运动而几乎没有相对转动。实际上，消除所有的相对转动可能是不现实的。与键连接相关的相对转动的量称为键冲击。类似地，分隔盘键连接到毂36，毂36通过外壳38固定到输入10。毂36也固定到壳体40。

为了接合偶数离合器16，压缩的流体被迫使从阀体进入壳体40，然后进入作用室42。流体迫使活塞44向右运动，挤压在活塞44和外壳38之间的离合器组。为了分离离合器16，进入到作用室42的流体的压力减小。然后，复位弹簧45向左推动活塞44，减小在摩擦盘30和压盘32之间的法向力。当毂36/壳体40响应于发动机旋转而配合旋转时，作用在作用室42中的流体上的离心力使压力增加到阀体中被控制的水平之上。这种效果可能使扭矩容量难以控制，甚至可能造成在命令离合器分离时使离合器接合。为了减轻这种现象，非常低压力的流体被供应到活塞44的相对侧上的平衡室46。这个平衡室的半径和面积被设计为与作用室的半径和面积非常接近，从而作用在平衡室中的流体上的离心力抵消作用在作用室中的流体上的离心力。

每个摩擦盘30的每侧覆盖有被专门形成为在浸满流体时具有期望的摩擦属性的摩擦材料。特别是，当相对转动时的动态摩擦系数非常接近当不相对转动时的静态摩擦系数。在相对旋转的状态和摩擦盘与分隔盘作为一个单元旋转的状态之间的过渡期间，这个特性帮助避免粘滑现象(stick-slipphenomenon)。粘滑现象的不利影响是产生噪声。

为了保持期望的摩擦属性，重要的是保持摩擦材料浸在流体中。保持流体流过摩擦表面以除去热也是重要的。通过在毂36中形成通道48提供该流体以允许流体从平衡室46流入到离合器组中。然而，难以确保每个摩擦盘的所有部分均暴露在这种液流中。如果某些区域没有暴露到液流中，那么，可能存在与浸润区域相比具有不同的摩擦属性的干斑。

图3示出图2中的区域50的放大图。如52所示，在外壳38上的与反作用盘32交界的区域加工为平面。图4示出在离合器模块(与顶部相对的底部)的相对的径向侧上的相同区域。加工的表面从垂直于离合器中心线在1°到3°的范围内稍微偏移。结果，在分隔盘和摩擦盘之间的一侧上的间隙比分隔盘和摩擦盘之间的另一侧上的间隙稍微大0.2-0.7mm的范围。间隙是每个摩擦盘表面和相邻的分隔盘表面之间的轴向距离的总和。结果，当离合器接合时，离合器的一侧比离合器的相对侧稍紧。流体被挤出较紧侧上的摩擦材料。当在分隔盘和摩擦盘之间有相对转动时，分隔盘推动流体使流体周向地分布在摩擦盘周围来减小干斑的可能性。

申请人已经根据经验确定了角度偏移和产生的间隙上的差异严重地影响离合器的多功能特性。当偏移不够时，在涉及离合器打滑的特定动作期间产生噪声。具体地讲，在使用离合器16的启动期间、在动力开启的升档期间(其中，离合器16是即将接合的离合器)以及在动力开启的降档期间(其中，离合器16是即将分离的离合器)产生噪声。当偏移过大时，应用离合器可在摩擦盘上施加径向力使榖径向运动。产生的不平衡可对车辆乘客造成明显的振动。作为榖相对于壳体的旋转位置的函数，还可造成扭矩容量的轻微变化，产生震荡的变速器扭矩输出。

离合器12的结构和功能与离合器16类似，但是有一些差别。离合器12的离合器组径向上位于离合器16的离合器组的外侧。摩擦盘54键连接到固定到实心离合轴14的榖56。分隔盘58键连接到如上所述固定到输入轴10的外壳38。为了接合离合器12，压缩的流体被引入到作用室60，迫使活塞62向左。活塞62的多个指64到达穿过外壳38中的多个孔66，从而活塞62能够将力施加到压盘。未被压缩的流体提供到平衡室68。

流体被经由榖34中的通道70和榖56中的通道72提供到离合器组。为了确保流体周向分布，活塞62的指64的一个径向侧可比另一个径向侧稍长。与离合器16的反作用盘的角偏移一样，结果是在一侧比另一侧上提供0.2-0.7mm的更大的间隙。在外壳38和榖56之间的相对转动使流体从较紧侧向较松侧分布。其它实施例可用其它方式实现不均匀挤压。例如，一个或更多个分隔盘可在一个径向侧上比相对的径向侧上具有稍微不同的厚度。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以作出各种改变。如上所述，可以组合多个实施例的特征以形成本发明可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。尽管已经描述了多个实施例就一个或更多个期望特性来说相较于其它实施例或现有技术的实施方式提供了优点或更为优选，但是本领域普通技术人员应该意识到，可以牺牲一个或更多个特点或特性，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施。这样，关于一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术的实施方式理想的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种离合器模块，包括：

第一榖；

第一组多个摩擦盘，键连接到第一榖；

离合器壳体，限定凸圆筒形表面并限定多个第一通道以将流体引导到凸圆筒形表面；以及

第一组多个分隔盘，与摩擦盘交错并键连接到所述凸圆筒形表面，所述多个分隔盘中的至少一个不垂直于所述圆筒形表面，从而所述榖和所述壳体的相对转动使流体周向地分布在所述摩擦盘上。

2.根据权利要求1所述的离合器模块，其中，不垂直于所述圆筒形表面的至少一个分隔盘是反作用盘。

3.根据权利要求1所述的离合器模块，所述离合器模块还包括：

第二榖；

第二组多个摩擦盘，键连接到第二榖；

外壳，固定到所述壳体并限定凹圆筒形表面；以及

第二组多个分隔盘，键连接到所述凹筒形柱表面。

4.根据权利要求3所述的离合器模块，其中，

第一榖和第二榖限定分别将流体引导到第二摩擦盘的第三通道和第四通道；并且

第二组多个分隔盘中的至少一个分隔盘不垂直于所述凹圆筒形表面，从而第二榖和所述外壳的相对转动使流体周向地分布在第二摩擦盘上。

5.根据权利要求4所述的离合器模块，其中，第二组多个分隔盘中的至少一个分隔盘是压盘。

6.一种湿式多盘摩擦离合器，包括：

离合器壳体，具有第一径向侧和第二径向侧；

多个分隔盘，键连接到所述壳体，包括压盘并包括反作用盘，所述反作用盘相对于所述壳体的轴向运动被约束；

多个摩擦盘，与所述多个分隔盘交错；以及

活塞，被构造为相对于所述壳体轴向地运动以将压盘推向反作用盘，从而在迫使所述摩擦盘在第一径向侧上接触分隔盘时，在第二径向侧上在摩擦盘和分隔盘之间保留正向间隙。

7.根据权利要求6所述的离合器，其中，所述正向间隙在0.2mm至0.7mm之间。

8.根据权利要求6所述的离合器，其中，

所述壳体限定壳体轴线；并且

所述反作用盘被约束为位于从垂直于所述壳体轴线偏移非零角度的平面上。

9.根据权利要求8所述的离合器，其中，所述角度在1°至3°之间。

10.根据权利要求6所述的离合器，其中，

所述壳体限定壳体轴线；并且

所述活塞被构造为沿垂直于所述壳体轴线偏移非零角度的平面接触压盘。