CN105041910B - 一种锁止离合器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本专利申请公开了一种锁止离合器，包括前盖和带有摩擦片的锁止离合器片，所述锁止离合器片上设有电源、第一压力传感器、第二压力传感器、处理器和电磁铁，电源分别与处理器、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁铁电连接；第一压力传感器和第二压力传感器分别位于锁止离合器片的前、后两端，处理器分别与第一压力传感器和第二压力传感器通过信号线连接，电磁铁位于摩擦片和锁止离合器片之间；与摩擦片相对应的前盖处嵌设有多个永磁铁。本专利上的锁止离合器片在与前盖分离时，“粘连”时间较短。

Description

一种锁止离合器及其控制方法

技术领域

本发明涉及离合器领域，具体涉及一种锁止离合器及其控制方法。

背景技术

自动挡的汽车由于发动机和变速箱之间没有离合器，他们之间的连接是靠液力变矩器来实现的，液力变矩器的作用一是传递转速和扭矩、二是使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性的，以方便自动变速箱自动换挡。

液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮组成的液力元件。安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。

液力变矩器有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相连。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体。高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮。导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。变矩系数随输出转速的上升而下降。液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间没有刚性联接。液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动，过载保护性能和起动性能好；输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速，两轴的转速差随传递扭矩的大小而不同；有良好的自动变速性能，载荷增大时输出转速自动下降，反之自动上升；保证动力机有稳定的工作区，载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上。液力变矩器在额定工况附近效率较高，最高效率为85%～92%。叶轮是液力变矩器的核心。它的型式和布置位置以及叶片的形状，对变矩器的性能有决定作用。有的液力变矩器有两个以上的涡轮、导轮或泵轮，借以获得不同的性能。最常见的是正转(输出轴和输入轴转向一致)、单级（只有一个涡轮）液力变矩器。兼有变矩器和耦合器性能特点的称为综合式液力变矩器，例如导轮可以固定、也可以随泵轮一起转动的液力变矩器。为使液力变矩器正常工作，避免产生气蚀和保证散热，需要有一定供油压力的辅助供油系统和冷却系统。

理论研究和试验均表明：液力自动变速器运行过程中，即便是液力变矩器处于耦合工况，泵轮与涡轮之间仍存在大约3%至6%的滑差，造成效率损失。如果采取技术措施将其消除，则可在怠速或巡航时提高燃油经济性5%左右。

1949年，Packard公司的Ultramatic型自动变速器就采用了将泵轮与涡轮锁止在一起，以形成直接传动的锁止离合器，解决了泵轮与涡轮之间存在的滑差。

锁止离合器通常包括前盖、锁止离合器片、减震器，其中锁止离合器片通过花键套与涡轮输出轴连接。锁止离合器片后面的工作油与泵轮、涡轮中的工作油相通，保持一定的油压（该压力称为液力变矩器压力）；锁止离合器片前面的工作油通过液力变矩器输出轴中间的控制油道与控制阀总成上的锁止控制阀相通，由ECU通过锁止电磁阀来控制，锁止离合器的接合和分离即由此控制机构来控制。

当汽车起步或低速行驶行驶时，如图6所示，油液流至锁止离合器片的前端，锁止离合器片前端与后端的压力相同，此时锁止离合器片与前盖分离，变矩器正常工作；以充分发挥液力传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优点。当汽车在良好道路行驶或中、高速行驶行驶时，如图7所示，油液流至锁止离合器片的后端，此时锁止离合器处于接合状态，使锁止离合器片与前盖一起转动，变矩器不起作用，使变矩器的输入轴和输出轴成为刚性连接，即转为直接机械传动。此时，变矩系数K=1，变矩器效率η=1，这就提高了汽车的行驶速度和燃料经济性。

锁止离合器处于接合状态实质是安装在锁止离合器片上摩擦片与前盖接触，通过摩擦片使锁止离合器片与前盖连接。

由于锁止离合器片上的摩擦片在油液中工作， 故对于摩擦材料，从使用条件和功能要求上来讲， 有如下要求：

①擦系数、导热性、耐磨性高而稳定；

②热容和密度较大；

③易燃烧， 具有较高的工作温度、强度；

④热胀系数低， 耐油、水和热腐蚀能力强；

⑤具有良好的抗粘着性；

⑥布良好的阻尼性。

锁止离合器片上的摩擦片在浴油条件下工作，可对摩擦片采用强制冷却， 故其摩擦系数较稳定，磨损量小， 使用寿命长。由于在油液中工作， 热量不断的被带走， 所以对于总热量没有要求。因此，在车辆传动系统中， 因其摩擦系数相对稳定，磨损量小， 使用寿命长的特点。

根据摩擦片的材料可以分为金属型摩擦片和非金属型摩擦片。金属型摩擦片的主要特点是耐磨性好，能够承受较大的比压和温度， 主要有铜基摩擦片、铁基摩擦片等不同类型；而非金属型摩擦片摩擦系数相对较高，动静摩擦系数变化小，工作中产生的噪声振动小， 但耐温性差， 非金属摩擦片主要有纸基摩擦片等。由于摩擦片添加材料的不同，摩擦片的种类也多种多样。下面对以上几种材料进行简单介绍：

铜基摩擦材料是以金属铜为基体， 加入减摩增阻成份石墨、硫化物、低熔点合金等(润滑作用)和金属氧化物、石棉等(增阻成分) ，经过配料、压制成型和加压烧结而成。铜基摩擦材料导热性好， 摩擦系数相对铁基摩擦材料摩擦系数变化小， 结合相对平稳，耐磨性较高。

铁基摩擦材料摩擦系数大， 耐热性高， 强度好， 但对偶件表面容易出现"粘连"现象，摩擦系数稳定性差，耐磨性不如铜基摩擦片。

纸基摩擦材料是借用造纸工艺的方法生产的一种在油类中工作的以树脂为基体、纤维为增强剂的新型材料。它的摩擦系数高， 且基体富有弹性，动静摩擦系数变化较小。由于其制作过程与造纸的方法相似， 所以叫做纸基。纸基摩擦材料具有摩擦因数高、摩擦性能稳定、耐磨损性能良好、动静摩擦因数比可调、能量吸收能力高等一系列优良性能， 但要求工作温度不能过高，过高会造成组成成分的变化，而影响到摩擦片的工作特性。

当需要锁止离合器片与前盖分离时，若出现摩擦片“粘连”现象，会严重影响汽车平稳性的过渡。

由于锁止离合器上的摩擦片在油液中工作，故摩擦片表面的沟槽形状对接合效果有直接作用。摩擦片表面沟槽不但具有刮油、冷却和高效排出磨屑的作用，而且对摩擦副的的摩擦特性有较大的影响，合理的沟槽形状可以大大改善离合器的摩擦性能，提高承载能力。

通常摩擦片表面沟槽形状有径向槽、方形槽、弧形槽、螺旋槽和复合槽。螺旋槽形摩擦片具有离合迅速，转矩建立较快的特点；复合槽和弧形槽的摩擦片平均动摩擦系数较大， 由于这些沟槽刮油能力较强，在接合前期有利于减小摩擦副之间的油膜厚度和压力，从而使接合前期动摩擦系数较高，有利于缩短接合时间；径向槽和方形槽形的摩擦片对摩擦表面供油良好，能够保证足够的冷却油通过，冷却效果较好；复合槽（螺旋槽加径向槽）综合了螺旋槽动摩擦系数较高、径向槽冷却效果 好的特点，具有较好的综合性能，即摩擦系数大， 冷却散热快。

对于复合槽形的摩擦片在加工槽时需要多次装卡，相对于常规槽形的摩擦片而言制作难道大。

综上所述，急需一种粘连性小且沟槽加工难度小，摩擦系数大、冷却散热快的锁止离合器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁止离合器解决传统锁止离合器存在接合时“粘连”时间较长的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

锁止离合器，包括前盖和带有摩擦片的锁止离合器片，所述锁止离合器片上设有电源、第一压力传感器、第二压力传感器、处理器和电磁铁，电源分别与处理器、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁铁电连接；第一压力传感器和第二压力传感器分别位于锁止离合器片的前、后两端，处理器分别与第一压力传感器和第二压力传感器通过信号线连接，电磁铁位于摩擦片和锁止离合器片之间；与摩擦片相对应的前盖处嵌设有多个永磁铁。

采用本方案的锁止离合器，电源分别为第一压力传感器、第二压力传感器、处理器和电磁铁提供能源。第一压力传感器对锁止离合器片前端处的油液压力进行测量，第二压力传感器对锁止离合器片后端处的油液压力进行测量。处理器对第一压力传感器和第二压力传感器测的数值进行比较，当第一压力传感器测得的压力值大于第二压力传感器测得的压力值时，电磁铁通电，且电磁铁的磁极与前盖板上的永磁铁的磁极相同，此时根据同性相斥的原理加速摩擦片远离前盖，缩短摩擦片与前盖板“粘连”的时间。当第一压力传感器测得的压力值等于第二压力传感器测得的压力值时，处理器使电磁铁断电。

工作原理及有益效果：当汽车起步或低速行驶行驶时，油液流至锁止离合器片的前端，此时锁止离合器片前端处油压的压力值大于锁止离合器片后端处油压的压力值。此时处理器对第一压力传感器传递来的压力值与第二压力传感器传递来的压力值进行比较，判断得出第一压力传感器传递来的压力值较大，使电磁铁通电，此时电磁铁的磁极与前盖上的磁极相同。利用同性相斥的原理，此时锁止离合器片由于磁力作用加速锁止离合器片向远离前盖的方向移动，相对于传统锁止离合器而言，缩短摩擦片与前盖的“粘连”时间，使变矩器能在较短的时间内实现正常工作。当锁止离合器片远离前盖后，由于锁止离合器片周围的油液是流动的，最终达到第一压力传感器处测得的油液压力值与第二压力传感器测得的油液压力值相等，此时处理器对第一压力传感器传递来的压力值与第二压力传感器传递来的压力值进行比较，判断得出第一压力传感器传递来的压力值等与第二压力传感器传递来的压力值，使电磁铁断电，此时电磁铁无磁性。

进一步地，所述锁止离合器片上设有多块环分布的摩擦片，且相邻摩擦片的沟槽形状分别为弧形槽和径向槽，且在垂直摩擦片的方向上设有通孔。相邻两摩擦片上的沟槽形状分别为弧形槽和径向槽，使摩擦片在锁止离合器片上形成的摩擦片同时具有摩擦系数大、冷却散热快的特点，相对于复合槽的摩擦片而言加工制造难度更低，摩擦片上的通孔更有利于前盖上的永磁体与电磁铁形成磁场。

进一步地，所述锁止离合器片上设有容纳电源的电源腔，该电源腔内设有膨胀套，膨胀套能较好的对电源进行固定，避免锁止离合器片移动的过程中，电源晃动。

进一步地，所述锁止离合器上设有容纳处理器的处理器腔，该处理器腔内设有膨胀套；所述锁止离合器片上还设有压板，该压板上设有弹性块。膨胀套和弹性块对处理器进行固定，压板对处理器腔进行密封，避免油液流入到处理器，影响处理器的性能。

进一步地，控制上述锁止离合器，包含以下步骤：

a.当位于锁止离合器片前端的第一压力传感器和位于锁止离合器片后端的第二压力传感器所测得的压力值传到处理器进行数值大小比较；

b. 当第一压力传感器测得的数值比第二压力传感器测得的数值大时，电磁铁通电，使磁极磁极电磁铁的磁极与前盖上永磁铁的磁极相同；

c. 当第一压力传感器测得的数值与第二压力传感器测得的数值相同时，电磁铁断电。

附图说明

图1是本发明锁止离合器中前盖与锁止离合器片的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中B处的放大示意图；

图4是图1中锁止离合器片的左视示意图；

图5是图1中锁止离合器片的右视示意图；

图6是油压从锁止离合器片的前端流过时液力变矩器的结构示意图；

图7是油压从锁止离合器片的后端流过时液力变矩器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：前盖1、锁止离合器片2、第一膨胀套3、第二膨胀套4、摩擦片5、处理器6、第一压力传感器7、第二压力传感器8、电磁铁9、永磁铁10、压板11、弹性块12、电源13。

实施例基本如附图1所示：锁止离合器，包括前盖1和带有摩擦片的锁止离合器片2。如图2、图3所示，锁止离合器片2上开有相互连通的环形线槽、电源腔、摩擦片腔和处理器腔。电源腔内安装有第一膨胀套3，处理器腔内安装有第二膨胀套4，电源13、摩擦片5和处理器6分别安装在对应的腔室内，摩擦片腔的底部安装有电磁铁9。锁止离合器片2的前、后两端分别嵌设第一压力传感器7和第二压力传感器8。锁止离合器片2上还安装有通过螺钉连接的压板11，压板11上嵌有弹性块12，通过压板11将电源腔和处理器腔密封避免外部油液流入到电源腔和处理器腔内，弹性块12压紧处理器6，避免锁止离合器片2运动过程中处理器6晃动。如图4所示，相邻摩擦片5上的沟槽形状分别为弧形槽和径向槽，且在垂直摩擦片5的方向上设有圆形通孔。如图5所示，压板11为圆形方便加工，锁止离合器片2中部开有花键孔。

在具体实施过程中，电源13分别与电磁铁9、第一压力传感器7、第二压力传感器8和处理器6电连接，处理器6的信号输入端分别与第一压力传感器7和第二压力传感器8连接，处理器6的信号输出端与电磁铁连接。如图1所示，在锁止离合器片2上摩擦片相对应的前盖1处嵌设有50个永磁铁10。处理器6是型号为8098的单片机，第一压力传感器7和第二压力传感器8的型号均为：PT124G-210。

当汽车起步或低速行驶行驶时，如图6所示，油液流至锁止离合器片2的前端，此时锁止离合器片2前端处油压的压力值大于锁止离合器片2后端处油压的压力值。此时处理器对第一压力传感器7传递来的压力值与第二压力传感器8传递来的压力值进行比较，判断得出第一压力传感器7传递来的压力值较大，使电磁铁通电，此时电磁铁的磁极与前盖1上的磁极相同。利用同性相斥的原理，此时锁止离合器片2由于磁力作用加速锁止离合器片2向远离前盖1的方向移动，相对于传统锁止离合器而言，缩短摩擦片与前盖1的“粘连”时间，使变矩器能在较短的时间内实现正常工作。当锁止离合器片2远离前盖1后，由于锁止离合器片2周围的油液是流动的，最终达到第一压力传感器7处测得的油液压力值与第二压力传感器8测得的油液压力值相等，此时处理器对第一压力传感器7传递来的压力值与第二压力传感器8传递来的压力值进行比较，判断得出第一压力传感器7传递来的压力值等于第二压力传感器8传递来的压力值，使电磁铁断电，此时电磁铁无磁性。

当汽车在良好道路行驶或中、高速行驶行驶时，如图7所示，油液流至锁止离合器片2的后端，此时锁止离合器处于接合状态，此时锁止离合器片2前端处油压的压力值小于锁止离合器片2后端处油压的压力值。此时处理器对第一压力传感器7传递来的压力值与第二压力传感器8传递来的压力值进行比较，判断得出第一压力传感器7传递来的压力值较小，使电磁铁断电。锁止离合器片2与前盖1通过摩擦片连接在一起并随前盖1转动，变矩器不起作用，使变矩器的输入轴和输出轴成为刚性连接，即转为直接机械传动。此时，变矩系数K=1，变矩器效率η=1，这就提高了汽车的行驶速度和燃料经济性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种锁止离合器，包括前盖和带有摩擦片的锁止离合器片，其特征在于，所述锁止离合器片上设有电源、第一压力传感器、第二压力传感器、处理器和电磁铁，电源分别与处理器、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁铁电连接；第一压力传感器和第二压力传感器分别位于锁止离合器片的前、后两端，处理器分别与第一压力传感器和第二压力传感器通过信号线连接，电磁铁位于摩擦片和锁止离合器片之间，电磁铁通电，且电磁铁的磁极与前盖上的永磁铁的磁极相同；与摩擦片相对应的前盖处嵌设有多个永磁铁。

2.根据权利要求1所述的锁止离合器，其特征在于，所述锁止离合器片上设有多块环分布的摩擦片，且相邻摩擦片的沟槽形状分别为弧形槽和径向槽，且在垂直摩擦片的方向上设有通孔。

3.根据权利要求2所述的锁止离合器，其特征在于，所述锁止离合器片上设有容纳电源的电源腔，该电源腔内设有膨胀套。

4.根据权利要求1至3任一项所述的锁止离合器，其特征在于，所述锁止离合器上设有容纳处理器的处理器腔，该处理器腔内设有膨胀套；所述锁止离合器片上还设有压板，该压板上设有弹性块。

5.根据权利要求4所述的锁止离合器的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

a.位于锁止离合器片前端的第一压力传感器和位于锁止离合器片后端的第二压力传感器所测得的压力值传到处理器进行数值大小比较；

b. 当第一压力传感器测得的数值比第二压力传感器测得的数值大时，电磁铁通电，使电磁铁的磁极与前盖上永磁铁的磁极相同；

c. 当第一压力传感器测得的数值与第二压力传感器测得的数值相同时，电磁铁断电。