CN105587854A

CN105587854A - 离合器装置

Info

Publication number: CN105587854A
Application number: CN201510751431.6A
Authority: CN
Inventors: M·贝尔; M·格雷特尔; D·赫尔科默; L·G·麦克米利安
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: DE102014222717B4; CN105587854B; DE102014222717A1

Abstract

离合器装置，用于在机动车中的传动系，其包括：输入侧，用于与驱动马达连接；以及第一输出侧和第二输出侧，分别用于与变速器的输入轴连接。此外，该离合器装置包括在所述输入侧和所述第一输出侧之间的液力变矩器，其中，能调整所述变矩器的耦合，以便能够调节所述第一输出侧相对于所述输入侧的正的或者负的转速提高。

Description

离合器装置

技术领域

本发明涉及一种离合器装置，尤其用于在机动车的传动系中的使用。更准确地，本发明涉及一种在双离合器变速器上的离合器装置。

背景技术

在机动车上的传动系包括驱动马达、离合器、变速器和驱动轮。变速器为换挡变速器，在该换挡变速器中可挂入不同的挡位。为了尽可能快速、平稳和不中断牵引力地在变速器中执行起动或者挡位更换，已知不同的离合器和变速器设计。

第一解决途径设置，使液力变矩器与串联的行星齿轮变速器连接。通过变矩器尤其可容易地执行机动车的起动过程。此外，由于变矩器，不出现可变的力锁合，在摩擦盘式离合器中，所述力锁合作为“抖振(Rupfen)”已知。此外，该解决途径的紧急响应特性在故障情况下是良好的。

第二解决途径设置具有双离合器的双离合器变速器。该变速器包括两个输入轴，所述两个输入轴可借助于分立的离合器与驱动马达的输出侧连接。所述离合器中的一个通常被闭合并且导致激活的子离合器；另一个离合器被打开并且导致未启用的子离合器。为了更换挡位，打开的离合器被闭合并且闭合的离合器被打开。因为在未启用的子变速器中可摘出挡位，所以该解决途径的总体效率通常是高的。

第三解决途径设置，由具有确定的传动范围的无级机械式变速器(CVT：ContinuouslyVariableTransmission，无级变速器)来代替所述离合器中的一个。用于这样的变速器的一实例是NuVinci变速器。因此可减小离合器磨损和可改进整体效率。

然而，所提到的这些解决途径也具有缺点。第一解决途径通常具有不太好的效率。第二解决途径比第一解决途径通常更差地实现起动过程。所使用的两个离合器可发出振动(噪声、振动、不平顺性；NVH：Noise，Vibration，Harshness)。变速器的换挡过程可能在滑转的离合器中进行，这可提高磨损并且降低效率。此外，只能非常费事地实施紧急响应功能。第三解决途径可造成在剩余的摩擦离合器上的显著磨损，所述剩余的摩擦离合器作为起动离合器使用。在这里，也只能费事地实施紧急响应。

发明内容

因此，本发明基于以下目的：说明一种离合器装置，该离合器装置把已知的不同的离合器装置的优点集于自身。本发明借助于具有独立的权利要求的特征的离合器装置来解决该任务。从属权利要求描述优选的实施方式。

离合器装置，用于在机动车中的传动系，其包括：输入侧，用于与驱动马达连接；以及第一输出侧和第二输出侧，分别用于与变速器的输入轴连接。此外，离合器装置包括在输入侧和第一输出侧之间的液力变矩器，其中，能调整变矩器的耦合，以便能够调节第一输出侧相对于输入侧的正的或者负的转速提高

因此，变矩器可作为由无级变速器(CVT)和起动元件组成的组合来运行。起动能以已知的方式通过变矩器进行，并且为了更换挡位，变矩器可这样驱控，使得经由输入侧施加的转矩从一个输出侧被另一个输出侧接管。由于耦合的可变性，与失活的子离合器连接的输出侧的转速提高或者下降到这个程度，使得可在没有转速差或者具有可忽略的小转速差的情况下在所述轴上执行挡位更换。因此，变速器的挡位的同步可为多余的。可减小在挡位更换时的损失能量。对于所建议的离合器装置而言，可不变地采用已知的双变速器的挡位。

在一优选的实施方式中，变矩器包括泵轮、涡轮和位于泵轮和涡轮之间的导轮，其中，能调整导轮的叶片的迎角(Anstellwinkel)，以便调整耦合。通过导轮叶片的迎角这样改变在泵轮和涡轮的区域中实现力传递的流体的流特性，使得影响在涡轮和泵轮之间的耦合。换言之，可通过调整导轮的一个或多个叶片而无级地调整变矩器的减速因子或者说加速因子。该因子可根据变矩器的负荷程度变化，因为变矩器可容忍滑转，即偏离该因子的转速关系。因此，该离合器装置可更容易地控制。

此外，优选地，设置有第一摩擦离合器，用于桥接变矩器。因此，可以将变矩器的滑转降低到零，而同时将耦合限制到因子一上。在此，泵轮和涡轮的转速相等。因此，在挡位更换之外，例如如果在其传动系中设置有所述离合器装置的机动车以保持不变的速度行驶，则可提高离合器装置的效率。

导轮可设置用于，当借助于第一摩擦离合器160桥接变矩器时，将叶片调整到顺浆位置(Segelstellung)中，其中，该顺浆位置使流体的加速度最小化。在此，也可使在泵轮和涡轮之间的转矩传递最小化。例如可这样调整叶片，使得叶片尽可能平地处在泵轮、涡轮和导轮的旋转平面内。因此，可降低在叶片上随着泵轮或者涡轮转动的流体的流动阻力。因此，此外可使在泵轮和涡轮之间的流体的交换最小化或者中断。能以此方式使流动损失最小化。

在一实施方式中，位于泵轮和涡轮之间的分隔区域相对于泵轮和涡轮的旋转轴线而言不是在轴向上而是在径向上锥形或者柱形地成形。导轮的一个或多个叶片通常位于分隔区域中。紧密地在变矩器的常规的实施方案中，可由此预先给定在泵轮和涡轮之间的力矩提高或者说转速提高的方向：流体在离心力的影响下在径向外部积聚，在那里流体通常相对于到泵侧上而言更强地作用到涡轮侧上。由于涡轮与泵轮的改变的分隔，在两个方向上的所述提高可为能改进控制的。

为了调整变矩器，可设置有调节装置(Stelleinrichtung)，该调节装置根据泵轮或者涡轮的转速执行调整。

所述耦合优选地可这样调整，使得在泵轮上沿一预定的旋转方向的转矩引起在涡轮上沿相反的旋转方向的转矩。因此，输出侧可与离合器装置的输入侧相反地转动。因此，例如在机动车的传动系中，可省去在变速器上的使旋转方向反转的倒车挡。

在另一实施方式中，可在输入侧和第二输出侧之间设置有第二摩擦离合器。当与第二输出侧连接的变速器的挡位不可在所有情况下、例如不可在负荷情况下被摘出时，这种实施方式是尤其有利的。因此，可提高该离合器装置的功能的安全性。

在另外的不同的实施方式中，这两个摩擦离合器在径向上或者在轴向上错位布置。因此，可更好地充分利用该离合器装置的可供使用的安装空间。

附图说明

现在，参照附图更准确地描述本发明，附图示出：

图1离合器装置的示意性示图；

图2-4在不同的实施方式中的离合器装置的示意性截面图；

图5用于在离合器装置上操纵摩擦离合器的力图；

图6-7在不同的实施方式中的离合器装置的另外的截面图；

图8-11在用于离合器装置的液力变矩器上的流动，和

图12在具有离合器装置的变速器上的挡位更换的图解说明。

具体实施方式

图1示出传动系100，尤其用于在机动车上运行。传动系100设置用于，被安装在驱动马达105和驱动轮110(二者未示出)之间。在此，传动系100包括离合器装置115和变速器120。离合器装置115包括输入侧125以及分别用于与变速器120的所配属的输入轴连接的第一输出侧130和第二输出侧135。变速器120优选为双换挡变速器，该双换挡变速器设置用于挂入或者说摘出分别在离合器装置115的输出侧130，135和导至驱动轮110的轴之间的不同的挡位。在输入侧125和第一输出侧130之间设置有液力变矩器140。变矩器140包括泵轮145、涡轮150和通常布置在泵轮145和涡轮150之间的导轮155。导轮155改变在泵轮145和涡轮150之间的流体的流动情况，从而改变变矩器140的耦合。在此，该耦合确定泵轮145和涡轮150的转速的关系。该耦合优选可在预定的范围之内无级地调整。在该范围内，变矩器140可以如能无级地调整的变速器这样起作用。在此，变矩器140相对于滑转、即所述耦合与预定的、由导轮155所设定的耦合因子的偏差也是能容忍的。

为了桥接变矩器140，可设置第一摩擦离合器160。如果第一摩擦离合器160被闭合，则变矩器140的耦合被恰好固定在一上。

第二输出侧135可或者直接地或者借助于第二摩擦离合器165与输入侧125连接。

如以下还更准确地示出的这样，在变速器120中的档位更换、尤其借助从一个子变速器到另一个子变速器上的转矩流接管，挡位更换通过适当地驱控液力变矩器140以及必要时驱控第一摩擦离合器160和/或第二摩擦离合器165来支持。优选根据泵轮145的转速、涡轮150的转速或者由两者组成的组合来驱控用于调整变矩器140的调节装置170。进一步优选地，设置有中央控制装置175，以便驱控调节装置170或者说液力变矩器140和变速器120。优选地，控制装置175也设置用于驱控第一摩擦离合器160和/或第二摩擦离合器165。

图1示出第一实施方式中的用于安装在来自图1的传动系100中的离合器装置115的示意性截面图。在这里，可选的摩擦离合器160和165在轴向上相对于旋转轴线205布置，输入侧125和输出侧130，135能绕旋转轴线205转动地布置。通常泵轮145和涡轮150也能绕相同旋转轴线205转动地被支承。

以常规的方式这样构造变矩器140，使得在泵轮145和涡轮150之间传递力的流体可在绕旋转轴线205的环面形的体积中流动。导轮155位于该环面的径向内部区域中。在该实施方式中，相对于旋转轴线205在竖直方向上、即沿着转动平面在泵轮145和涡轮150之间进行分隔。

导轮155不是借助于空程件支撑在所述轮145，150中的一个上，而是相对于壳体或者其它的参照点固定，相对于所述导论而言输入侧125和输出侧130，135能转动。

图3示出图2的离合器装置115的另一实施方式。在这里，液力变矩器140不是竖直地而是水平地被分隔，从而导轮155在径向上处于位于外部的泵轮145和位于内部的涡轮150之间。

图4还示出图2的离合器装置115的另一实施方式。与在图2的实施方式中相类似地，变矩器140被竖直地分隔，从而导轮155在轴向上位于泵轮145和涡轮150之间。然而，在这里，导轮155在环面的整个径向区域上延伸，用于使所述轮145和150耦合的流体可在该区域中流动。导轮155包括一个或多个叶片405，所述一个或多个叶片405在其相对于旋转轴线205的迎角度方面是可调整的。在此，叶片405优选地绕各自的、径向延伸的轴线向同一方向转动。所述轴线优选与旋转轴线205相交或者沿着圆周以规则的间距与绕旋转轴线205的圆周相交。在所示出的实施方式中，叶片405区分为径向内部叶片和径向外部叶片405，其中，一区域位于内部叶片和外部叶片405之间，叶片405支承在该区域中。该支承结构允许所述的调整并且优选与调节装置170耦合并且这样设计，使得内部叶片和外部叶片405能反向调整。

图5示出以上附图的离合器装置115的另一实施方式的力图500。在水平方向上描绘液压压强并且在竖直方向上描绘力矩。力图500描述了一种用于摩擦离合器160和165的耦合的、液压驱控装置。第一变化曲线505相对应于第二摩擦离合器165，且第二变化曲线510相对应于第一摩擦离合器160。

随着上升的控制压强，首先，第二摩擦离合器165被闭合，直到可通过第二摩擦离合器165传递的转矩超过预定的阈值m_max。如果压强还进一步上升，则第一摩擦离合器160也被闭合。在此，第一变化曲线505的斜率大于第二变化曲线510的斜率。当第二摩擦离合器165主要被使用于也能在负荷情况下分离传动系100时，则尤其可使用该实施方式。例如当在变速器120中的一挡位不可以在所有情况下、在负荷情况下被摘出时，则需要该功能性。

图6示出在另一实施方式中的离合器装置115的另一截面图。在这里，摩擦离合器160和165径向地而不是轴向地如例如在图2的实施例中这样布置。该实施方式可与图2至4的液力变矩器140的不同的分隔相组合。

图7还示出与图6类似的离合器装置115的另一截面图，其中，然而，第二摩擦离合器165被输入侧125与第二输出侧135的刚性连接结构所替代。在这里，也可使用以上所说明的用于分隔变矩器140的各变型。

图8至11示出在以上附图的液力变矩器140上的流体流动。在所选择的、示意性的示图中，旋转轴线205在视图平面内水平地延伸。块状箭头分别象征性地表示在所述轮145，150上的周向速度，而细箭头示出流动方向。

图8涉及变矩器140的牵引运行，在该牵引运行中传递正的转矩，并且涡轮150的从动转速小于泵轮145的驱动转速。在图8的左边区域中表明在转速相对小的情况下导轮155的叶片405位置，并且在右边区域中表明在转速相对较大的情况下导轮155的叶片405位置。

图9也涉及变矩器140的牵引运行，然而，在这里，泵轮145的驱动转速小于涡轮150的从动转速。在这里，对于不同的转速或者说周向速度而言，也必须将导轮155的叶片405带到相对于旋转轴线205的不同位置中。

图10涉及变矩器140的运行，在该运行中，第一摩擦离合器160被闭合，使得泵轮145和涡轮150的转速强制性地相等。导轮155的叶片405位于顺浆位置中，在该顺浆位置中，在泵轮145和涡轮150之间的转矩传递最小化。在当前的实施方式中，叶片405尽可能地处于绕旋转轴线205的转动平面中。优选地，叶片405在顺浆位置中尽可能使在泵轮145的区域和涡轮150的区域之间的流体的转移最小化或者防止这种转移。因此，可将流动损失和涡动损失保持在小的程度上。

图11涉及变矩器140的滑移运行，在该滑移运行中传递负的转矩。根据泵轮145或者说涡轮150的转速或者说周向速度，又有利的是，叶片405占据了相对于旋转轴线205而言的适当的角度位置。然而，这些角度位置相对于在传递正的转矩时的角度位置具有相反的符号(比较图8和9)。

图12示出在类似于图1的实施方式的传动系100中的变速器120上的挡位更换的图解说明。在此，以取消第二摩擦离合器165为前提，如例如在图7的实施方式中的这样。图12的实例以示例性的方式以此为前提：可以在与第一输出侧130连接的子变速器中挂入变速器120的奇数的挡位(1，3，……)，而在与第二输出侧135连接的子变速器中挂入偶数的挡位(2，4，……)。优选地，可以在与第一输出侧130连接的子变速器中挂入倒车挡。

在上部区域中示出，变速器120的在输入侧125和导至驱动轮110的输出侧之间的哪个挡位最终起作用。在此，对于空转而言为零。通过起作用的挡位的显示描绘了第一输出侧130的第一转速605的变化曲线和第二输出侧135的第二转速610的变化曲线，该第二输出侧135的第二转速610相当于输入侧125的转速。

在此下方示出第一摩擦离合器160的操纵K1。在低的值时，第一摩擦离合器160分离，在高的值时，其闭合。

在图12的下部区域中定性地示出在第一输出侧130上的转矩G1和在第二输出侧135上的G2。高的值分别意味着传递转矩，并且低的值意味着不传递转矩。

在图12的左部区域中，首先空转并且第一输出侧130的转速605为零，而输入侧125的转速恒定。由于在变矩器140内部的流动，转矩被传递到第一输出侧130上，从而其转速上升。在这段时间内经由第二输出侧135不传递转矩。

如果第一转速605达到第二转速610，则挂入第一挡位。为了将在变矩器140中的滑转桥接，第一摩擦离合器160被闭合。此外，提高输入侧125的转速610，其方式是，相应地驱控驱动马达105。

在从第一挡位到第二挡位的过渡中，首先打开第一摩擦离合器160，并且输入侧125的转速610通过驱动马达105的相应驱控而降低。同时，驱控变矩器140用于，还进一步提高第一输出侧130的第一转速605。如果第一转速605位于预定的转速范围内，则开始通过第二输出侧135的转矩传递G2并且在不久之后结束通过第一输出侧130的转矩传递G1。变矩器140被驱控用于，又降低第一输出侧130的第一转速605，直到它相当于输入侧125的第二转速610。在该时间点，第一摩擦离合器160又被闭合并且挂入第二挡位。在该位置上，图12的示图中断。在稍后的时间点，转速605和610位于较高的范围内，而第二挡位还起作用。

从第二挡位到第三挡位的过渡随着第一摩擦离合器160打开而开始。变矩器140被这样驱控，使得第一输出侧130的第一转速605下降，而在当前实例中，输入侧125的第二转速610进一步略微地提高。如果第一转速605达到目标转速，则可实现通过第一输出侧130的转矩传递，并且在不久之后阻止通过第二输出侧135的传递。第二转速610通过驱动马达105的相应驱控又下降，直到它相当于第一输出侧130的第一转速605。因此，第一摩擦离合器160被闭合，并且挂入第三挡位。

挡位更换的过程需要输入侧125的转速的与用于调节耦合的变矩器140和用于在两个子变速器中挂入预定挡位的变速器120的驱控的精确协调。因此，优选地，控制装置175对所提到的元件产生影响，以便在传动系100中引起以上所示出的或者其它的挡位更换。

附图标记列表

100传动系

105驱动马达

110驱动轮

115离合器装置

120变速器

125输入侧

130第一输出侧

135第二输出侧

140液力变矩器

145泵轮

150涡轮

155导轮

160第一摩擦离合器

165第二摩擦离合器

170调节装置

175控制装置

205旋转轴线

405叶片

500力图

505第一变化曲线

510第二变化曲线(←有意缺失？)

605第一输出侧的转速

610输入侧(和第二输出侧)的转速

Claims

1.离合器装置(115)，用于在机动车中的传动系(100)，其中，该离合器装置(115)包括以下：

-输入侧(125)，用于与驱动马达(105)连接；

-第一输出侧(130)和第二输出侧(135)，分别用于与变速器(120)的输入轴连接；

-液力变矩器(140)，其在所述输入侧(125)和所述第一输出侧(130)之间，

其特征在于，

-能调整所述变矩器(115)的耦合，以便能够调节所述第一输出侧(130)相对于所述输入侧(125)的正的或者负的转速提高。

2.根据权利要求1所述的离合器装置(115)，其中，所述变矩器(140)包括泵轮(145)、涡轮(150)和位于泵轮和涡轮之间的导轮(155)，并且，能调整所述导轮(155)的叶片(405)的迎角，以便调整所述耦合。

3.根据权利要求1或2所述的离合器装置(115)，其中，设置有第一摩擦离合器(160)，用于桥接所述变矩器(140)。

4.根据权利要求2和3所述的离合器装置(115)，其中，所述导轮(155)设置用于，当所述变矩器(140)被桥接时，将所述叶片(405)调整到顺浆位置中，并且，其中，该顺浆位置使在所述泵轮(145)和所述涡轮(150)之间的转矩传递最小化。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的离合器装置(115)，其中，位于所述泵轮(145)和所述涡轮(150)之间的分隔区域相对于所述泵轮(145)和所述涡轮(150)的旋转轴线(205)在径向上锥形或者柱形地成形。

6.根据以上权利要求中任一项所述的离合器装置(115)，还包括调节装置(170)，用于根据所述泵轮(145)或者所述涡轮(150)的转速来调整所述变矩器(140)。

7.根据以上权利要求中任一项所述的离合器装置(115)，其中，所述耦合可被这样调整，使得在所述泵轮(145)上的沿一预定旋转方向的转矩引起在所述涡轮(150)上的沿相反旋转方向的转矩。

8.根据以上权利要求中任一项所述的离合器装置(115)，其中，在所述输入侧(125)和所述第二输出侧(135)之间设置有第二摩擦离合器(165)。

9.根据权利要求3至7中任一项和权利要求8所述的离合器装置(115)，其中，所述第一摩擦离合器(160)和所述第二摩擦离合器(165)在径向上错位布置。

10.根据权利要求3至7中任一项和权利要求8所述的离合器装置(115)，其中，所述第一摩擦离合器(160)和所述第二摩擦离合器(165)在轴向上错位布置。