CN111630290B - 一种用于机动车动力总成系统的摩擦离合器 - Google Patents

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Abstract

用于机动车动力总成系统的摩擦离合器(1)，具有：输入件(2)，其带有可通过至少一个驱动马达围绕旋转轴(3)旋转的外摩擦片支架(4)，其中在外摩擦片支架(4)上固定有至少一个外摩擦片(5)；输出件(6)，其带有支架(7)以及与支架(7)分离的内摩擦片支架(8)，其中在内摩擦片支架(8)上固定有至少一个内摩擦片(9)；至少一个弹簧装置(10)，通过其可夹紧所述至少一个外摩擦片(5)和所述至少一个内摩擦片(9)，以便利用压紧力闭合摩擦离合器(1)；间隔摩擦片(11)，其与支架(7)形状配合连接，并借助其将所述至少一个外摩擦片(5)和所述至少一个内摩擦片(9)沿轴向(12)与支架(7)隔开；以及至少一个板簧(13)，其与间隔摩擦片(11)和支架(7)连接，使所述至少一个板簧(13)在通过驱动马达传导扭矩时利用增强力增强压紧力。

Description

一种用于机动车动力总成系统的摩擦离合器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车动力总成系统的摩擦离合器。摩擦离合器在机动车，例如轿车、载货车或摩托车的动力总成系统中用于补偿传动转速和变速器转速，尤其是在机动车起步过程中。
背景技术
在驱动马达牵引模式中闭合摩擦片式离合器时，在摩擦片和摩擦片支架之间的齿接中由于摩擦离合器中的传输力矩增加而形成摩擦力，该摩擦力反作用于摩擦离合器中通过碟形弹簧产生的压紧力。因此，该摩擦力造成摩擦离合器中的压紧力损失。当摩擦离合器中的操纵力不变时该压紧力损失会降低可传输的扭矩，从而降低摩擦离合器的效率。为了能够通过摩擦离合器可靠传输规定的驱动马达扭矩，必须考虑并补偿这些损失。这通过相应提高压紧力来实现，对于没有增强功能的摩擦离合器，这会随之增加摩擦离合器的操纵力。这种情况可能与允许的最大摩擦离合器操纵力和结构空间规定存在冲突。
已知应用于既用内燃机也用电机驱动机动车的混合动力驱动机动车的干式摩擦离合器不具有相应的压紧力增强功能。所需要的压紧力仅由碟形弹簧生成，其大小又受到操纵摩擦离合器的执行器的限制。
发明内容
因此，本发明的任务是，至少部分解决就现有技术而言所述的问题，尤其是提供一种用于特别是混合驱动车辆的动力总成系统的摩擦离合器，在这种离合器中可补偿压紧力损失。
该任务通过符合独立权利要求特征的摩擦离合器完成。摩擦离合器的其他有益的具体实施方式在表述的相关权利要求中给出。需注意的是，在相关权利要求中单独列出的特征可以以技术上合理的任意方式相互组合，并定义本发明的其他具体实施方式。此外，在权利要求书中给出的特征在说明书中进行了更详细的说明和阐述，其中说明了本发明的其他优选具体实施方式。
一种用于机动车动力总成系统的摩擦离合器为此做出了贡献，该摩擦离合器至少具有以下组件：
-输入件，其带有一个可通过至少一个驱动马达围绕旋转轴旋转的外摩擦片支架，其中在外摩擦片支架上固定有至少一个外摩擦片；
-输出件，其带有支架以及与支架分开的内摩擦片支架的输出件，其中在内摩擦片支架上固定有至少一个内摩擦片；
-至少一个弹簧装置，通过其可夹紧至少一个外摩擦片和至少一个内摩擦片，以便通过压紧力闭合摩擦离合器；
-间隔摩擦片，其与支架形状配合连接，并借助其将所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片沿轴向与支架隔开；以及
-至少一个板簧，其与内摩擦片支架和支架连接，使所述至少一个板簧在驱动马达传导扭矩时利用增强力增强压紧力。
建议的(干式)摩擦离合器，优选干式摩擦片式离合器，规定用于机动车，例如轿车、载货车和/或摩托车的动力总成系统。此类车辆通常有至少一个用于驱动车辆的驱动马达。所述至少一个驱动马达尤其可以为既有内燃机又有至少一个电机用于驱动车辆的混合动力发动机。所述至少一个电机可例如使用24V(伏特)或48V的工作电压运行。另外，此类机动车通常具有变速器。该变速器可设计为例如自动变速器或由驾驶员手动换挡的手动变速器。
摩擦离合器包括可借助驱动马达围绕旋转轴旋转布置的驱动侧输入件，该输入件可直接或间接例如与驱动马达或混合驱动内燃机的曲轴连接。此外，摩擦离合器包含在输入件对面同轴且可围绕旋转轴旋转布置的输出件，该输出件例如可与变速器的变速器输入轴直接或间接连接。输出件还具有支架。该支架尤其可以是可与混合驱动电机的转子连接和/或可通过电机围绕旋转轴驱动的转子支架。电机可与摩擦离合器的旋转轴或转子支架的旋转轴同轴布置，使电机的转子围绕转子支架。转子支架可例如通过转子支架周边的齿与电机的转子连接。另外，电机可与摩擦离合器的旋转轴或转子支架的旋转轴平行布置。在这种情况下，电机可驱动至少部分围绕摩擦离合器的皮带轮。
这样，摩擦离合器集成在混合动力模块中，用于将内燃机与机动车的动力总成系统连接，或将内燃机与机动车的动力总成系统脱开，即摩擦离合器构成K0离合器。混合动力模块可为带有其转子围绕K0离合器的同轴电机的混合动力模块，或者为带有驱动围绕K0离合器皮带轮的轴平行电机的混合动力模块。在后一种情况下，皮带轮整体由转子支架和转子构成，或者皮带轮由转子支架支承，即其外围部分安装在转子支架上。
在输入件和输出件之间设置沿切线方向围绕旋转轴并且可在打开位置和闭合位置之间有效切换的摩擦单元。摩擦单元包括与输入件外摩擦片支架抗扭连接的至少一个外摩擦片以及与输出件内摩擦片支架抗扭连接的至少一个内摩擦片。所述至少一个外摩擦片可通过齿与外摩擦片支架连接和/或所述至少一个内摩擦片可通过齿与内摩擦片支架连接。内摩擦片支架尤其呈环状，至少部分呈环状，至少部分用钢制成和/或具有L形横截面。另外，内摩擦片支架与支架隔开。这意味着，内摩擦片支架沿切线方向围绕旋转轴没有直接或间接与支架抗扭耦合。此外，内摩擦片支架可设计为沿轴向相对于支架受限制地移动。内摩擦片支架可与压力罐固定连接，通过该压力罐，一方面可操纵摩擦离合器，另一方面可将由至少一个弹簧装置产生的压紧力传输到所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片上。所述至少一个弹簧装置尤其从摩擦离合器的内燃机侧挤压压力罐，从而使压力罐将压紧力传输到内摩擦片支架上。摩擦离合器可通过分离装置分离，即分离装置在压力罐上产生反作用于压紧力的分离力。通过该分离力，压力罐可受限制地沿轴向移动。在内摩擦片支架和压力罐之间可以布置调制弹簧。该调制弹簧可以具有固定端和自由端，其中固定端尤其是与内摩擦片支架连接。自由端沿轴向从内摩擦片支架，尤其是沿压力罐方向突出。在提供压紧力时，以这种方式可以使摩擦离合器的接合更柔和。另外，所述至少一个内摩擦片不(直接)与支架连接。所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片可以沿轴向，即尤其是平行于旋转轴、摩擦片组交替、分层布置。此外，所述至少一个外摩擦片和/或所述至少一个内摩擦片特别是呈环形和/或至少部分用钢制成。此外，所述至少一个外摩擦片和/或所述至少一个内摩擦片可以具有摩擦片衬面。
为闭合或接合摩擦离合器，可通过所述至少一个弹簧装置的压紧力夹紧所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片或使其摩擦接合。所述至少一个弹簧装置尤其是指碟形弹簧。摩擦离合器通常通过所述至少一个弹簧装置接合。另外，摩擦离合器还包括与支架形状配合连接的间隔摩擦片。通过间隔摩擦片与支架的形状配合连接，可将作用于间隔摩擦片的驱动马达扭矩传输到支架上。此外，间隔摩擦片通过与支架的形状配合连接防止相对于支架扭转。另外，借助间隔摩擦片，将所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片沿轴向与支架隔开。此外，摩擦离合器还具有至少一个板簧，所述至少一个板簧与内摩擦片支架和支架相连接，使所述至少一个板簧在驱动马达或混合驱动内燃机传导扭矩时利用增强力增强压紧力。这通过将所述至少一个板簧安装在内摩擦片支架和支架之间或以一定的安装角度布置来实现。这尤其意味着，所述至少一个板簧至少部分不与轴向和/或径向平行。由于安装角度的原因，通过内摩擦片支架传入所述至少一个板簧的扭矩通过轴向组件产生作用力。力的轴向方向组成部分是增强力。该增强力尤其沿与压紧力相同的方向作用于所述至少一个弹簧装置，从而增强此压紧力。摩擦离合器可具有呈所述至少一个板簧组的形式的多个层叠的板簧。如果牵引力矩从驱动马达通过外摩擦片支架和所述至少一个外摩擦片传输到所述至少一个内摩擦片和内摩擦片支架上，该内摩擦片支架将牵引力矩通过至少一个安装的板簧传输到支架上。通过所述至少一个板簧的安装角度，借助传输的扭矩产生沿轴向的增强力。增强力尤其沿变速器侧方向作用于内摩擦片支架。由于所述至少一个弹簧装置的压紧力同样可以作用于内摩擦片支架，通过沿变速器侧方向作用的至少一个板簧的增强力增强通过至少一个弹簧装置产生的压紧力。由此可以补偿压紧力损失。
压紧力，尤其是在变速器侧，通过间隔摩擦片支撑。间隔摩擦片既作为摩擦离合器中的端部摩擦片，用于防止支架本身用作摩擦面，也作为摩擦片组的间隔垫片，即所述至少一个外摩擦片和所述至少一个内摩擦片与支架的间隔垫片，以便能够将至少一个安装的板簧放在摩擦片组和支架之间。所述至少一个板簧尤其是在摩擦离合器的变速器侧与支架连接，以及在摩擦离合器马达侧与内摩擦片支架连接。通过将板簧在变速器侧连接在支架上以及在马达侧连接在内摩擦片支架上，在使用增强功能时向所述至少一个板簧施加拉力。相对于为了利用增强功能而施加推力，这对于所述至少一个板簧在确定其尺寸方面具有极大优势。在相同负荷下，承受拉力的板簧可以设计更小的尺寸。
内摩擦片支架可以与压力罐抗扭转连接。通过该压力罐可以操纵摩擦离合器。间隔摩擦片可以支撑压紧力。另外，间隔摩擦片可构成用于所述至少一个板簧的定位空间。所述至少一个板簧尤其是全部布置在定位空间中。此外，内摩擦片支架可延伸到定位空间中。间隔摩擦片可具有管状段和法兰状段。其中，间隔摩擦片尤其设计为单件。增强力可以朝向轴向方向。增强力可以朝向摩擦离合器变速器侧的方向。利用增强力增强压紧力时，可以向至少一个板簧施加拉力。由此，所述至少一个板簧的结构可以更小，从而重量更小。所述至少一个板簧可以与内摩擦片支架铆接。所述至少一个板簧尤其在第一纵向侧端与内摩擦片支架铆接。所述至少一个板簧尤其在第一纵向侧端对面的第二纵向侧端与支架抗扭或力矩配合连接和/或铆接。所述至少一个板簧可以沿轴向布置在间隔摩擦片旁边。尤其是，所述至少一个板簧不沿径向布置在内摩擦片支架和/或间隔摩擦片内。内摩擦片支架的横截面尤其可以呈L形设计。
间隔摩擦片可具有啮合到至少一个支架凹槽中的至少一个凸缘。间隔摩擦片优选地具有沿切线方向围绕旋转轴分布布置的多个凸缘。所述至少一个凸缘可沿轴向延伸和/或布置在间隔摩擦片下侧。所述至少一个凹槽尤其是指支架的开口。所述至少一个凹槽优选地延伸完全穿过支架。所述至少一个凸缘啮合到所述至少一个凹槽中，使间隔摩擦片与支架形状配合连接，防止其相对于支架扭转。
所述至少一个凸缘可以将间隔摩擦片在摩擦离合器中对中。这尤其意味着，间隔摩擦片可通过所述至少一个凸缘与支架同轴对准或布置。
所述至少一个凸缘可沿轴向延伸。
所述至少一个凹槽可沿轴向延伸。
外摩擦片支架可与轴承一起扭转固定在轮毂上，其中轴承的轴承座至少部分由输入件的传动齿环构成。轴承尤其是指滚动轴承或滚子轴承。轮毂可以至少部分为管状结构，用于将摩擦离合器(直接或间接)与变速器的输入轴或中间轴连接和/或是摩擦离合器输出件的一部分。轴承可具有内环和外环。轴承尤其配合在传动齿环中。这可以表明，轴承(直接)尤其是通过外环与传动齿环接触。另外，轴承还可以尤其与内环一起布置在轮毂上。传动齿环可具有内齿或外齿，通过齿可将驱动马达的扭矩传输到摩擦离合器的输入件上。
轴承的轴承座可至少部分由传动齿环和外摩擦片支架构成。这意味着，轴承的轴承座也可以由外摩擦片支架构成。为此，优选传动齿环和外摩擦片支架沿轴向(直接)相邻布置。
传动齿环的内径可与轴承的外径一致。传动齿环的内径和轴承的外径之间可以为压配合结构。
轴承可以为双列结构。在双列轴承中，轴承的滚动体可以在两个(沿轴向)相邻的环形辊道中运行。
轴承可以沿轴向由中心螺栓支撑。借助于所述中心螺栓，摩擦离合器的轮毂可固定在一根转轴上。轴可以尤其是一根中间轴，通过该中间轴，可以将扭矩传输到变速器输入轴上。中心螺栓可尤其用螺旋固定在轮毂端面和/或与轮毂同轴用螺栓固定在摩擦离合器上。中心螺栓尤其沿轴向支撑轴承的内环。这尤其意味着，中心螺栓与内环接触，使轴承不能沿轴向相对于轮毂运动。因而，可以取消用安全环固定轴承。
附图说明
图1：摩擦离合器的第一纵剖面；
图2：摩擦离合器的第二纵剖面；以及
图3：摩擦离合器的透视剖面图。
附图标记说明
1摩擦离合器 2输入件 3旋转轴 4外摩擦片支架 5外摩擦片 6输出件 7支架 8内摩擦片支架 9内摩擦片 10弹簧装置 11间隔摩擦片 12轴向 13板簧 14压力罐 15定位空间 16管状段 17法兰状段 18调制弹簧 19马达侧 20变速器侧 21轮毂 22转子 23周边 24径向 25切线方向 26凸缘 27旋转方向 28凸缘 29凹槽 30轴承 31轴承座 32传动齿环 33内径 34外径 35中心螺栓 36内环
具体实施方式
图1是摩擦离合器1的纵剖面。尤其是，摩擦离合器1是指干式摩擦片式离合器。摩擦离合器1具有布置在马达侧19的输入件2和布置在变速器侧20的输出件6。输入件2包括可通过这里未示出的驱动马达或内燃机围绕旋转轴3旋转的传动齿环32，所述传动齿环抗扭，例如通过铆接与外摩擦片支架4连接。在外摩擦片支架上通过这里未示出的齿抗扭固定有四个外摩擦片5。传动齿环32和外摩擦片支架4构成轴承30的轴承座31。在轴承座31范围内，传动齿环32和外摩擦片支架4具有与轴承30的外径34(基本上)相同的内径33。轴承30是指带有内环36和外环37的双列滚动轴承。轴承30布置在轮毂21的端面一端，并通过这里用符号表示的中心螺栓35支撑在内环36上，以使轴承30不能沿轴向12相对于轮毂21移动。
输出件6包括与外摩擦片支架4同轴布置，并同样可围绕旋转轴3旋转的内摩擦片支架8，在该支架上通过这里同样未示出的齿抗扭固定有四个内摩擦片9。可通过此处为碟形弹簧的弹簧装置10夹紧外摩擦片5和内摩擦片支架9，用于闭合摩擦离合器1。为此，弹簧装置10的压紧力可通过压力罐14和调制弹簧18传输到内摩擦片支架8上。压紧力通过间隔摩擦片11支撑。间隔摩擦片11为环形结构，具有管状段16和法兰状段17。另外，间隔摩擦片11沿轴向12，即平行于旋转轴3，将外摩擦片5和内摩擦片9与输出件6的支架7隔开。间隔摩擦片11有多个沿切线方向25(参见图3)分布的凸缘28，所述凸缘啮合在多个沿切线方向25分布的支架7凹槽29中。因而，间隔摩擦片11与支架7形状配合连接，从而防止间隔摩擦片11相对于支架7扭转。此外，间隔摩擦片11构成多个板簧13的定位空间15。多个板簧13沿切线方向25(参见图3)围绕旋转轴3分布排列，并分别从沿径向24的内摩擦片支架8的凸缘26沿切线方向25和轴向12延伸至支架7。板簧13在板簧13的第一纵向侧端与内摩擦片支架8铆接，并在对面的板簧13第二纵向侧端与支架7铆接。由此，当摩擦离合器1闭合时，驱动马达的扭矩可通过外摩擦片支架4、外摩擦片5、内摩擦片9、内摩擦片支架8和板簧13传输到支架7上。
板簧13安装在内摩擦片支架8和支架7之间或以一定的安装角度布置，使通过内摩擦片支架8作为牵引力传入板簧13中的扭矩通过轴向组件产生作用力。力的轴向组件产生的是增强力，该增强力沿轴向12在变速器侧20的方向上作用于内摩擦片支架8，从而增强弹簧装置10的压紧力，并补偿压紧力损失。摩擦离合器1可借助于一个这里未示出的分离装置分离，即，通过该分离装置，分离力反作用于弹簧装置10的压紧力(在通过支架7沿轴向12延伸的压力罐14上)，朝向马达侧19方向。分离装置至少部分沿径向24布置在支架7内。支架7可选择或逐渐通过这里未示出的电机的转子22围绕旋转轴3旋转。为此，支架7通过其切线面23与转子22抗扭连接。此外，支架7还与轮毂21抗扭连接，因此轮毂21能与支架7一起围绕旋转轴3旋转。
图2是摩擦离合器1的第二纵向剖面。与图1示出的第一纵向剖面相比，在这里示出的第二纵向剖面中的摩擦离合器1围绕旋转轴3旋转，因而能更清楚地看到与支架7和内摩擦片支架8连接的多个板簧13中的一个。
图3是摩擦离合器1的透视剖面图。这里可以看到伸入支架7凹槽29中的间隔摩擦片11的多个凸缘28中的两个。另外，在图3中可以看到内摩擦片支架8的凸缘26。所述凸缘26突出到由间隔摩擦片11构成的图1和图2中所示板簧13的定位空间15中。
就图3而言，旋转方向27为逆时针方向，以便向图1和图2中所示的板簧13施加拉力，以及利用板簧13的增强功能。如果扭矩沿旋转方向27通过未示出的内燃机从马达侧19经外摩擦片支架4和外摩擦片5在摩擦离合器1接合时传到内摩擦片9和内摩擦片支架8上，扭矩在旋转方向27上确保，外摩擦片5和内摩擦片9之间的摩擦闭合通过施加有拉力的安装板簧13增强，因为可沿轴向12移动的内摩擦片支架8的凸缘26沿支架7的方向拉动。这样，摩擦离合器1的扭矩功率升高，因而，摩擦离合器1可以设计得更小，如同没有板簧13增强功能的那样。换句话说，可通过板簧13的增强功能补偿压紧力损失。
尤其是，摩擦离合器1，更确切地说，干式摩擦片式离合器，集成在未示出的混合动力模块中，用于将内燃机与车辆的动力总成系统耦合和脱开，即摩擦离合器1构成K0离合器。混合动力模块可为带有其转子围绕K0离合器的同轴电机的混合动力模块，或者为带有驱动围绕K0离合器皮带轮的轴平行电机的混合动力模块。在后一种情况下，该皮带轮整体由支架7和转子22构成，或者皮带轮由支架7支承，即其外围部分安装在支架7上。

Claims (10)

1.用于机动车动力总成系统的摩擦离合器(1)，具有：
-输入件(2)，其带有可通过至少一个驱动马达围绕旋转轴(3)旋转的外摩擦片支架(4)，其中在外摩擦片支架(4)上固定有至少一个外摩擦片(5)；
-输出件(6)，其带有支架(7)以及与支架(7)分开的内摩擦片支架(8)，其中在内摩擦片支架(8)上固定有至少一个内摩擦片(9)；
-至少一个弹簧装置(10)，通过其可夹紧所述至少一个外摩擦片(5)和所述至少一个内摩擦片(9)，以便利用压紧力闭合摩擦离合器(1)；
-间隔摩擦片(11)，其与支架(7)形状配合连接，并借助其将所述至少一个外摩擦片(5)和所述至少一个内摩擦片(9)沿轴向(12)与支架(7)隔开；以及
-至少一个板簧(13)，其与内摩擦片支架(8)和支架(7)连接，使所述至少一个板簧(13)在驱动马达传导扭矩时利用增强力增强压紧力。
2.根据权利要求1所述的摩擦离合器(1)，其中间隔摩擦片(11)具有啮合到支架(7)的至少一个凹槽(29)中的至少一个凸缘(28)。
3.根据权利要求2所述的摩擦离合器(1)，其中所述至少一个凸缘(28)将间隔摩擦片(11)在摩擦离合器(1)中对中。
4.根据权利要求2所述的摩擦离合器(1)，其中所述至少一个凸缘(28)沿轴向(12)延伸。
5.根据权利要求2所述的摩擦离合器(1)，其中所述至少一个凹槽(29)沿轴向(12)延伸。
6.根据上述权利要求中任一项所述的摩擦离合器(1)，其中外摩擦片支架(4)与轴承(30)可扭转固定在轮毂(21)上，并且其中轴承(30)的轴承座(31)至少部分地由输入件(2)的传动齿环(32)构成。
7.根据权利要求6所述的摩擦离合器(1)，其中轴承(30)的轴承座(31)至少部分地由传动齿环(32)和外摩擦片支架(4)构成。
8.根据权利要求6所述的摩擦离合器(1)，其中传动齿环(32)的内径(33)与轴承(30)的外径(34)一致。
9.根据权利要求6所述的摩擦离合器(1)，其中轴承(30)是双列。
10.根据权利要求6所述的摩擦离合器(1)，其中轴承(30)沿轴向(12)由中心螺栓(35)支撑，借助于所述中心螺栓，摩擦离合器(1)的轮毂(21)可固定在一根转轴上。
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