CN104603489B

CN104603489B - 用于车辆变速器的双干片式离合器及车辆

Info

Publication number: CN104603489B
Application number: CN201380046139.3A
Authority: CN
Inventors: 安德斯·海德曼
Original assignee: Volvo Truck Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: US9759271B2; EP2893211A1; US20150211584A1; EP2893211B1; BR112015004694B1; BR112015004694A2; CN104603489A; WO2014037098A1

Abstract

本发明涉及一种用于车辆变速器的倒转构造的(单或双)干片式离合器(310；410；510a)，包括：离合器结构(311；411；511)，该离合器结构(311；411；511)带有被布置为连接到原动机的连接装置(319；419；519)；旋转地固定且相对于离合器结构(311；411；511)轴向可位移的压力板(312；412；512a)；以及连接到传动轴(313；413；513a)且位于离合器结构(311；411；511)和压力板(312；412；512a)之间的从动盘(331；431；531a)。致动器装置(316；416；516a)布置为使压力板(312；412；512a)在接合状态和分离状态之间移位，在该接合状态，从动盘(331；431；531a)被夹紧在离合器结构(311；411；511)和压力板(312；412；512a)之间，而在该分离状态，盘(331；431；531a)可相对于离合器结构(311；411；511)旋转。连接装置(319；419；519)具有在多个角位置处的延伸到与压力板(312；412；512a)面对的径向表面内的中空部分(39h，49h)。压力板(312；412；512a)在与连接装置(319；419；519)面对的径向表面内具有相应的轴向延伸的突起(322；422；522)；且在分离状态下，突起(322；422；522)至少部分地轴向延伸到中空部分(321；421；521)内。

Description

用于车辆变速器的双干片式离合器及车辆

技术领域

本发明涉及车辆动力传动系，更具体地，涉及用于车辆变速器的干片式离合器，其具有改善的刚度、强度和热容量的组合，而没有增加所述干片式离合器的安装空间要求。

背景技术

干片式离合器使用在手动和自动车辆变速器内，以便于从静止发动以及在换档时将变速器与发动机分离。特别地，当发动时，热量将在彼此接触的滑动表面中产生，因为扭矩在从分离状态到完全接合状态的过渡期间被传递。此热量由于彼此接触的部件的温度升高而被吸收。此热量然后以较慢的方式传递且散发到环境中。由于这种较慢的散热，所以需要相当大的质量来吸收所生成的热量，同时维持有限的温度升高。因此，干片式离合器较重。这要求刚性且强大的悬挂，以承载干片式离合器。此外，干片式离合器是庞大的，这可能导致与可用安装空间(特别是轴向方向上的安装空间)的冲突。

干片式离合器包括旋转地连接到发动机的初级侧(也称为主动侧或输入侧)和旋转地连接到变速器输入轴的次级侧(也称为从动侧或输出侧)。为便于换档，也称为从动盘的次级侧具有低惯性。因此，热质量被分配给离合器的初级侧。初级侧具有被称为压力板的轴向可移动的离合器盘，所述压力板能够可旋择地夹紧和释放从动盘，以使离合器接合和分离。

一般地，初级侧固定到原动机，例如固定到发动机飞轮。在如何使用飞轮方面，存在两种基本类型的初级侧构造。最通用的是如下构造：其中，发动机飞轮具有面向从动盘的摩擦表面，并因此是离合器的一个功能部分。所述压力板位于从动盘的另一侧。DE10304502A1 中示出了这种布置结构的一个实例。飞轮的质量不仅用于平衡发动机扭矩波动，而且能够吸收离合器中生成的热量。

较不通用但还算常见是如下的初级侧构造：其中，发动机飞轮不具有除了将离合器悬挂到发动机曲轴且从所述发动机曲轴传输扭矩之外的其他用途。而是，压力板面向飞轮和曲轴端。在下文中，将把这称为“倒转构造”。在DE 10220205A1中可找到带有倒转构造的离合器的一个实例。在通向发动机曲轴的连接件是金属板件时，常常使用倒转构造的离合器。这在用于双离合变速器的干片式离合器中也是常见的，例如DE 10018646A1中所示。

一般地，当飞轮上不存在离合器摩擦表面时，需要更大的轴向空间。这可能导致相互冲突的要求之间的折中。一方面，必须存在用于压力板的足够的热质量。另一方面，飞轮或携载该离合器的相应部件需要有足够的强度和刚度。

因此，对于如下的、倒转构造的轴向紧凑的干片式离合器存在着需求：该干片式离合器能够实现压力板的高的热质量以及将离合器的初级侧连接到发动机曲轴的装置的、高的强度和刚度。本发明的目的是提供一种解决了上述问题的改善的、倒转构造的干片式离合器。

发明内容

已通过根据本发明的干片式离合器和车辆变速器解决了上述问题。

根据优选实施例，本发明涉及车辆变速器中的倒转构造的干片式离合器。在下文中，将把干片式离合器称为“离合器”。离合器包括离合器结构，该离合器结构具有以驱动方式连接到原动机的连接装置。压力板被旋转地固定且能够相对于离合器结构轴向移位。从动盘连接到传动轴且位于离合器结构和压力板之间。离合器还包括致动器装置，该致动器装置被布置为使压力板在接合状态和分离状态之间移位，在所述接合状态，从动盘被夹紧在离合器结构和压力板之间，而在所述分离状态，从动盘能够相对于离合器结构旋转。致动器装置可包括用于致动该离合器的任何适当的装置，例如液压缸或气压缸或电动马达。

所述连接装置在多个角位置处设有延伸到与压力板面对的径向表面内的中空部分或凹部。压力板在与连接装置面对的径向表面内具有相应的轴向延伸的突起，在分离状态下，所述突起至少部分地轴向延伸到中空部分内。相应的中空部分和突起的位置使得获得了组成部件的旋转平衡。对于单独的中空部分和突起，这要求各个部件内的两个或更多个这样的特征。

根据一个实例，所述中空部分可轴向至少部分地延伸穿过所述连接装置。替代地，所述中空部分可轴向完全穿过所述连接装置延伸。

所述突起具有圆形或椭圆形横截面且可围绕压力板的径向表面等距地分布。替代地，所述突起具有矩形、三角形或梯形横截面。突起可布置为在旋转轴线的两个相反侧且距此轴线相同的半径处的两个相同的突起。替代地，多个突起可围绕压力板的表面等距地分布。突起可具有相同或不同的尺寸，且布置在相同或不同的半径处。

所述突起也可具有蜂窝状横截面，其中上述突起可提供为在压力板的其与连接装置面对的环形部分上的图案。

根据另外的实例，所述突起可包括两个或更多个环形节段。这样的环形节段可具有间歇的环形横截面，其中，中断的部分允许所述连接装置中的相邻凹部之间的径向强化的部分。所述突起可布置为单个环或布置为多个同心环。

具有中空部分的所述连接装置可包括铸造部件。通过将连接装置制造为铸造件(在该铸造过程中形成所述中空部分)，实现了成本有效的生产。替代地，连接装置可包括具有例如通过冲割而形成的切出部分的金属板部件。通过将连接装置制造为切出了中空部分的金属板件，也实现了成本有效的生产。

替代地，本发明涉及车辆变速器内的双干片式离合器。该双离合变速器包括具有连接装置的离合器结构，所述连接装置布置为以驱动方式连接到原动机。该原动机可以是内燃机或电动马达。第一和第二压力板相对于离合器结构旋转固定且能够轴向移位。第一和第二从动盘分别连接到第一和第二从动轴，且位于离合器结构及其各自的压力板之间。第一和第二致动器装置布置为使其各自的压力板交替地在分离状态和接合状态之间移位，其中一个从动盘被夹紧在离合器结构和一个压力板之间，而另一个从动盘能够相对于离合器结构和另一个压力板旋转。双离合变速器的运行在现有技术中是已熟知的，因此将不详细描述。双离合变速器包括根据本发明的与连接装置相邻的一个干片式离合器，该离合器已在上文中描述过了。

此外，本发明还涉及设有包括上述干片式离合器的变速器的车辆。

附图说明

在下文中，将参考附图详细描述本发明。这些示意性附图仅用于图示，并不以任何方式限制本发明的范围。各图为：

图1示出了带有倒转构造的初级侧的、现有技术的干片式离合器的纵截面；

图2示出了图1中的现有技术的离合器的变型例，其中，增大了压力板厚度，但减少了连接装置的厚度；

图3a示出了根据本发明的带有倒转构造的初级侧的干片式离合器的纵截面，其具有中空的连接装置；

图3b示出了图3b的离合器的轴向视图；

图4a示出了根据本发明的优选实施例的、图3a中的离合器的变型例，其中，所述中空部分未完全穿过所述连接装置延伸；

图4b示出了图4a的离合器的轴向视图；

图5示出了干片式双离合器，其中一个离合器具有倒转构造的初级侧；

图6示出了干片式双离合器，其中示出了突起的替代示例及其位置；并且

图7示出了设有根据本发明的变速器的车辆。

具体实施方式

图1示出了具有倒转构造的、现有技术的单盘干片式离合器110 的示意性纵截面。在此，离合器结构111通过螺钉120紧固到连接装置 119，例如紧固到飞轮。连接装置119旋转地连接到发动机曲轴(未示出)。压力板112旋转地连接到离合器结构111，但能够相对于离合器结构111轴向移动。从动盘130轴向布置在离合器结构111和压力板 112之间。从动盘130由摩擦衬垫部分131、阻尼器单元132和毂部分 133组成，毂部分133旋转地连接到变速器输入轴113且可滑动地布置在变速器输入轴113上。膜片弹簧114布置在离合器结构111的右端。多个拉杆115围绕圆周布置，形成压力板112和膜片弹簧114之间的轴向连接。在未致动的状态下，膜片弹簧114经由拉杆115将压力板112 向右拉，因此将从动盘130夹紧到离合器结构111。然后，扭矩可在发动机和变速器输入轴118之间传递。离合器110的分离和接合由离合器致动器116执行。其中，活塞117在被激励时利用释放轴承118将膜片弹簧114的最内侧部分向左推。这将释放所述拉杆115和压力板112。从动盘130不再被夹紧。这对应于分离状态；发动机和变速器输入轴 113可彼此独立地旋转。

在图2至图4b中，示出了图1中的变速器10的不同变型例。数个部分可与图1中的部分相同。这些部分由相同的附图标记表示。相对应的部分具有对应于图号(2、3a、4a等)的首位数，但其第二和第三位数与图1中的相同。

因此，图2示出了倒转构造的另一现有技术的单盘干片式离合器 210的示意性纵截面。在此，离合器结构211通过螺钉220紧固到连接装置219，例如紧固到飞轮。连接装置219旋转地连接到发动机曲轴(未示出)。压力板212旋转地连接到离合器结构211，但能够相对于离合器结构211轴向移动。从动盘230轴向布置在离合器结构211和压力板 212之间。从动盘230由摩擦衬垫部分231、阻尼器单元232和毂部分 233组成，毂部分233旋转地连接到变速器输入轴213且可滑动地布置在变速器输入轴213上。膜片弹簧214布置在离合器结构211的右端。多个拉杆215围绕圆周布置，形成压力板212和膜片弹簧214之间的轴向连接。在未致动的状态下，膜片弹簧214经由拉杆215将压力板 212向右拉，因此将从动盘230夹紧到离合器结构211。然后，扭矩可在发动机和变速器输入轴218之间传递。离合器210的分离和接合由离合器致动器216执行。其中，活塞217在被激励时利用释放轴承218 将膜片弹簧214的最内侧部分向左推。这将释放拉杆215和压力板212。从动盘230不再被夹紧。这对应于分离状态；发动机和变速器输入轴 213可彼此独立地旋转。

在图1的离合器110中，压力板112具有比离合器结构111明显低的质量。热量吸收能力也相应地低。如果可用的轴向空间有限，则压力板质量的增加可在直观的方式中通过在连接装置的整个外周上减小该连接装置的厚度来体现。图2中的改进的离合器210中示出了这一点。厚度增加的这种改进的压力板210要求具有相应地减小的厚度的、改进的连接装置219。这种方案的问题是：厚度的减小对于连接装置219的强度和刚度有不利影响。

元件的质量与其宽度(周长)和厚度成比例。从固体力学中已熟知的是，弯曲强度与宽度成比例且与厚度的平方成比例。此外，弯曲刚度与宽度成比例且与厚度的立方成比例。在此，相比于对重量的影响，厚度的减小对于强度和刚度具有更大的影响。宽度的减小对于强度和刚度具有相同的影响。因此，就强度和刚度而言，更优选的是通过减小宽度来获得重量的减轻。对于连接部分119和219，所述宽度可解释为周向方向上的尺寸。实现这一点的一个有利的方式是在带有原始厚度或增大的厚度的实心部分之间具有中空部分。

图3a和图3b示出了根据本发明的改进的离合器310。图3a示出了倒转构造的单盘干片式离合器310的示意性纵截面。离合器结构311 通过螺钉320紧固到连接装置319，例如紧固到飞轮。连接装置319旋转地连接到发动机曲轴(未示出)。压力板312旋转地连接到离合器结构311，但能够相对于离合器结构311轴向移动。从动盘330轴向布置在离合器结构311和压力板312之间。从动盘330由摩擦衬垫部分331、阻尼器单元332和毂部分333组成，毂部分333旋转地连接到变速器输入轴313且可滑动地布置在变速器输入轴313上。膜片弹簧314布置在离合器结构311的右端。多个拉杆315围绕圆周布置，形成压力板312和膜片弹簧314之间的轴向连接。在未致动的状态下，膜片弹簧314经由拉杆315将压力板312朝着从动盘330向右拉，因此，将从动盘330夹紧到离合器结构311。然后，扭矩可在发动机和变速器输入轴318之间传递。离合器310的分离和接合由离合器致动器316执行。其中，活塞317在被激励时利用释放轴承318将膜片弹簧314的最内侧部分向左推。这将释放所述拉杆315和压力板312。从动盘330 不再被夹紧。这对应于分离状态；发动机和变速器输入轴313可彼此独立地旋转。

该连接装置319已经被改进，即：连接装置319包括在多个角位置处的中空部分321。此外，压力板312已被改进以包括突起322，这些突起322至少部分延伸到中空部分321内。由此，与图1中的现有技术的离合器110相比，压力板312的热质量已经增加。与此同时还实现了：与图2中的离合器210相比，对连接装置319的强度和刚度具有较小的影响。

图3b示出了离合器310和连接装置319的在图3a中的箭头“B”的方向上的轴向视图。可以看到，在多个角位置处存在中空部分321 和突起322。中空部分321之间的实心部分用作大的轮辐(spoke)。

中空部分321延伸穿过连接装置319。这能够最大化所述压力板 312的质量。围绕压力板312的通风也可得到改进，这将改善离合器 310的冷却以及耐受从静止开始的反复发动的能力。如果连接装置319 被实施为金属板件，则能够以简单的方式(例如通过冲割或冲压操作) 切割出所述中空部分321。

冲割是冲压的特殊形式，其中在剪切时不存在断裂区。这通过将整个部分压缩来实现，然后，上和下冲头取出余料。这允许该过程具有非常紧密的公差且可能消除了次级操作。可被冲割的材料包括铝，黄铜、铜以及碳、合金和不锈钢。

冲割机类似于其他金属冲压机，但它们具有一些关键的额外部件。典型的复合冲割机包括硬化的模具冲头(阳)、硬化的冲割模具(阴)、以及具有与冲割模具类似的形状/尺寸的导向板。导向板首先被施加到所述材料，以围绕模具开口的周边的尖突起或刺针紧密接触所述材料。然后，反压力被与冲头相反地施加，最终，模具冲头迫使所述材料通过模具开口。因为导向板紧密地保持所述材料且因为施加了反压力，所以，所述材料以更类似于挤压而非典型的冲压的方式被切割。切割的机械特性类似地受益于零件的切割边沿处的硬化层。因为材料在此设置中被紧密地保持和控制，所以，零件平坦性维持得非常好，几乎消除了扭曲，且边缘毛刺被最小化。模具和冲头之间的间隙一般地约切割材料厚度的1％，所述切割材料厚度通常在0.5至13mm(0.020 至0.51英寸)之间变化。目前，可使用冲割来切割厚度为19mm(0.75 英寸)的零件。基于材料厚度和抗拉强度和零件布局，可能的公差在±0.0003至0.002英寸(0.0076至0.051mm)之间。

由于一些原因，有时可能不希望具有完全穿过所述连接装置延伸的中空部分。连接装置的铸造可被简化，且灰尘可包含在离合器内。图4a和图4b示出了根据本发明的替代的改进离合器410。图4a示出了倒转构造的单盘干片式离合器410的示意性纵截面。离合器结构411 通过螺钉420紧固到连接装置419，例如紧固到飞轮。连接装置419旋转地连接到发动机曲轴(未示出)。压力板412旋转地连接到离合器结构411，但能够相对于离合器结构411轴向移动。从动盘430轴向布置在离合器结构411和压力板412之间。从动盘430由摩擦衬垫部分431、阻尼器单元432和毂部分433组成，毂部分433地旋转连接到变速器输入轴413且可滑动地布置在变速器输入轴413上。膜片弹簧414布置在离合器结构411的右端。多个拉杆415围绕圆周布置，形成压力板412和膜片弹簧414之间的轴向连接。在未致动的状态下，膜片弹簧414经由拉杆415将压力板412朝着从动盘430向右拉，因此将从动盘430夹紧到离合器结构411。然后，扭矩可在发动机和变速器输入轴418之间传递。离合器410的分离和接合由离合器致动器416执行。其中，活塞417在被激励时利用释放轴承418将膜片弹簧414的最内侧部分向左推。这将释放拉杆415和压力板412。从动盘430不再被夹紧。这对应于分离状态；发动机和变速器输入轴413能彼此独立地旋转。

在此替代的改进离合器410中，中空部分421未完全穿过连接装置419延伸。相应地，压力板412的突起在高度上更小，以避免与连接装置419的轴向干涉。

用于例如DE 10018646A1中所示的双离合变速器的干片式离合器倾向于具有较大的总轴向延伸。因此，本发明特别适合于这种离合器。图5示出了根据本发明的干式双离合器510。干式双离合器510包括两个离合器510a和510b，二者具有共用的离合器结构511。还存在压力板512a和512b、从动盘531a和531b、膜片弹簧514a和514b、拉杆515、以及致动器516a和516b。从动盘531a和531b分别连接到变速器输入轴513a和513b。离合器结构511通过螺钉520紧固到具有中空部分521的连接装置519。压力板512a具有突起522，所述突起522轴向部分地延伸到中空部分521内。所述突起和中空部分布置在多个角位置处。这使得双离合器510在轴向方向上是紧凑的。在所公开的实施例中，中空部分521未完全穿过连接装置519延伸。在用于双离合变速器的干片式离合器的替代实施例中，中空部分可完全穿过所述连接装置延伸。

图6示出了干片式双离合器或单离合器，其中，示出了突起的替代示例及其位置。在上述的图3b和图4b中，所述连接装置和压力板已被描述为包括协作的圆形突起。然而，如本领域普通技术人员所理解的，在权利要求的覆盖范围内，可存在多种变体和变型。例如，如图6中所示，中空部分321、421、521和相应的突起322、422、522 可具有任何适当的形状或图案，例如圆形(如图3b和图4b中所示)，椭圆形611、矩形612、三角形613、梯形614、蜂窝形615或多个环形节段616。每个离合器结构311、411、511以及连接装置319、419、 519可包括数个部分。

图7示意性地示出了所指示的车辆71，该车辆71设有包括根据本发明的干片式离合器的变速器。车辆71设有连接到变速器73(例如手自一体变速器(AMT))的内燃机(ICE)72，用于将扭矩传递到车辆传动轴(未示出)。该AMT可包括单离合器(图3a或图4a)或双离合器(图5)布置(未示出)。ICE 72连接到散热器设备74，以冷却来自ICE 72的发动机冷却剂和机油。变速器13由驾驶员控制或经由电子控制单元(ECU)75自动控制。变速器被控制以选择发动机72和一对驱动轮76之间的传动比。

不应认为本发明局限于上述实施例，而是在所附权利要求的范围内可构思多个另外的变体和变型。连接装置319、419、519可以驱动方式连接到电动马达或燃气涡轮机的轴的上游。此外，每个离合器结构311、411、511以及连接装置319、419、519可包括数个部件。特别地，单个干片式离合器的实施例可手动地(经由离合器踏板)控制或自动地(经由电子控制单元)控制。

Claims

1.车辆变速器中的双干片式离合器，其包括离合器结构(511)，所述离合器结构(511)具有被布置为以驱动方式连接到原动机的连接装置(519)，第一和第二压力板(512a、512b)被旋转地固定且能够相对于所述离合器结构(511)轴向移位，第一和第二从动盘(531a、531b)分别连接到第一和第二传动轴(513a、513b)且位于所述离合器结构(511)及它们各自的所述压力板(512a、512b)之间，第一和第二致动器装置(516a、516b)布置为使它们各自的所述压力板(512a、512b)交替地在接合状态和分离状态之间移位，其中一个从动盘被夹紧在所述离合器结构和一个压力板之间，而另一个从动盘能够相对于所述离合器结构(511)和另一个压力板旋转，其中，所述双干片式离合器包括与所述连接装置(519)相邻的一个干片式离合器，且所述连接装置(519)具有在多个角位置处的延伸到与所述压力板(512a)面对的径向表面内的中空部分(521)，所述压力板(512a)在与所述连接装置(519)面对的径向表面内具有相应的轴向延伸的突起(522)；并且，在所述分离状态下，所述突起(522)至少部分地轴向延伸到所述中空部分(521)内，其特征在于，所述中空部分(521)轴向完全穿过所述连接装置(519)延伸。

2.根据权利要求1所述的干片式离合器，其特征在于，所述突起具有圆形横截面(322；422)或椭圆形横截面(611)。

3.根据权利要求1或2所述的干片式离合器，其特征在于，所述突起具有矩形横截面(612)、三角形横截面(613)或梯形横截面(614)。

4.根据权利要求1或2所述的干片式离合器，其特征在于，所述突起具有蜂窝形横截面(615)。

5.根据权利要求1或2所述的干片式离合器，其特征在于，所述突起包括两个或更多个环形节段(616)。

6.根据权利要求1或2所述的干片式离合器，其特征在于，具有所述中空部分(321；421；521)的所述连接装置(319；419；519)包括铸造部件。

7.根据权利要求1或2所述的干片式离合器，其特征在于，具有所述中空部分(321；421；521)的所述连接装置(319；419；519)包括冲割或冲压的金属板部件。

8.一种车辆，所述车辆设有包括根据权利要求1至7中任一项所述的干片式离合器的变速器。