双离合器 相关申请的交叉引用
本申请要求 2009 年 10 月 2 日提交的美国临时申请 No.61/248,283 的权益, 该临 时申请的全部内容在此通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及变速器, 更具体地涉及用于紧凑型、 双输入多档变速器的双离合器。 背景技术 本节的陈述仅提供与本发明相关的背景信息, 可能构成也可能不构成现有技术。
典型的双输入多档变速器具有第一输入轴和第二输入轴, 第二输入轴是与第一输 入轴同心的中空套轴。第一和第二输入轴通过双离合器被选择性地联接到发动机曲轴。双 离合器或成对离合器具有两个独立的离合器单元, 它们分别独立地以可转动方式固定到其 中一个输入轴上。离合器单元包括摩擦元件, 它们轴向压缩最终以可转动方式固定到曲轴 的摩擦元件。 双离合器致动器设备产生轴向压缩摩擦元件并且以可转动方式联接输入轴和 曲轴所需的施加力。
虽然当前的双离合器达到了其预期目的, 然而基本上一成不变地还是需要新的改 进型构造, 这种构造呈现出改进的性能, 特别是在效率、 响应性和平顺性方面, 以及呈现出 改进的封装性能, 这主要体现在减小的尺寸和重量方面。因此, 本领域中需要一种变速器, 其具有改进的封装性能, 同时提供所需的传动比和扭矩范围。
发明内容 本发明提供一种用于双输入变速器的双离合器。所述变速器具有两个输入轴 : 第 一轴和第二轴, 第二轴是中空的套轴。第二轴与第一轴同心。具有两个离合器单元的双离 合器选择性地将发动机的曲轴联接到两个输入轴中的一个上。更具体地, 双离合器包括例 如通过飞轮以可转动方式固定到曲轴的离合器壳体等部件以及诸如以可转动方式固定到 输入轴的套壳等其他构件。离合器壳体具有连接到其上的第一组摩擦构件, 套壳具有第二 组摩擦构件。 第一和第二摩擦构件沿轴向彼此压缩以将其中一个套壳联接到双离合器壳体 / 套壳, 由此将扭矩从曲轴传递到一个输入轴。
本发明还提供一种双离合器致动设备, 其用以产生压缩第一和第二组摩擦元件所 需的轴向压缩力。双离合器致动设备包括第一和第二环形活塞。环形活塞包括与环形轴承 组件相接触的第一端。 环形轴承组件与致动盘相接触, 致动盘与第一组摩擦元件相接触。 环 形活塞设置在同心的环形活塞槽内。活塞和环形槽一起形成环形活塞腔。活塞腔内填充以 液压流体。 当液压流体被加压时, 活塞滑出环形槽并且在致动盘上施加力, 致动盘又在摩擦 元件上施加轴向压缩力。
在本发明的另一方面, 双离合器包括向致动盘施加回复力的一对回复弹簧。
在本发明的另一方面, 双离合器包括从离合器壳体或套壳接收轴向和径向载荷的
支撑轴承。
方案 1、 一种变速器中的双离合器, 包括 :
以可转动方式固定的构件 ;
限定了转动轴线的离合器壳体, 所述离合器壳体设置在所述以可转动方式固定的 构件内 ;
沿径向设置在所述离合器壳体内侧的第一套壳 ;
沿径向设置在所述第一套壳内侧的第二套壳 ;
第一离合器包, 其构造成当所述第一离合器包被接合时选择性地以可转动方式联 接所述离合器壳体与所述第一套壳 ;
第二离合器包, 其构造成当所述第二离合器包被接合时选择性地以可转动方式联 接所述离合器壳体与所述第二套壳 ;
连接到所述以可转动方式固定的构件的离合器致动组件, 所述离合器致动组件构 造成选择性地使所述第一离合器包和所述第二离合器包接合 ; 以及
具有内座圈和外座圈的轴承, 其中所述内座圈互连到所述离合器壳体, 而所述外 座圈互连到所述以可转动方式固定的构件, 其中所述轴承构造成在所述第一或第二离合器 包的接合过程中将所述离合器壳体的轴向载荷通过所述轴承传递到所述以可转动方式固 定的构件。
方案 2、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述以可转动方式固定的构件包括变速器 壳体和在第一端连接到所述变速器壳体的径向延伸支撑构件, 并且其中所述轴承的外座圈 固定到所述支撑构件的沿径向与第一端相对设置的第二端。
方案 3、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述离合器壳体包括径向向内延伸构件, 并且所述第二离合器包与所述径向向内延伸构件互连。
方案 4、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述第一离合器包与所述第二离合器包同 心。
方案 5、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述离合器壳体通过中心轴互连到所述轴 承的内座圈。
方案 6、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述离合器致动组件包括 :
壳体, 其固定地紧固到所述以转动方式固定的构件并且限定了第一和第二环形 槽;
第一环形活塞, 其至少部分地以可滑动方式设置在所述第一环形槽内 ;
第二环形活塞, 其至少部分地以可滑动方式设置在所述第二环形槽内 ;
由所述第一环形槽和所述第一环形活塞限定的第一环形活塞腔 ; 其中所述第一环 形活塞腔填充以液压流体 ;
由所述第二环形槽和所述第二环形活塞限定的第二环形活塞腔 ; 其中所述第二环 形活塞腔填充以液压流体 ;
第一环形轴承组件, 其具有与所述第一环形活塞相接触的第一座圈以及与所述第 一和第二离合器包中的一个连通的第二座圈 ; 以及
第二环形轴承组件, 其具有与所述第二环形活塞相接触的第一座圈以及与所述第 一和第二离合器包中的另一个连通的第二座圈, 并且其中通过对所述第一和第二环形活塞腔中的至少一个内的液压流体独立加压从 而迫使所述第一和第二环形活塞中的至少一个滑出所述第一和第二环形槽, 所述第一和第 二离合器包被接合。
方案 7、 如方案 6 所述的双离合器, 还包括第一和第二施力盘, 其中所述第一施力 盘与所述第一环形轴承的第二座圈相接触并且在所述第一离合器包被接合时与所述第一 离合器包相接触, 并且其中所述第二施力盘与所述第二环形轴承的第二座圈相接触并且在 所述第二离合器包被接合时与所述第二离合器包相接触。
方案 8、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述第一和第二离合器包每个都包括与摩 擦盘交叉设置的反作用板, 其中所述第一离合器包的反作用板以滑动方式连接到所述离合 器壳体和所述第一套壳中的一个, 并且所述第一离合器包的摩擦盘以滑动方式连接到所述 离合器壳体和所述第一套壳中的另一个, 并且其中所述第二离合器包的反作用板以滑动方 式连接到所述离合器壳体和所述第二套壳中的一个, 并且所述第二离合器包的摩擦盘以滑 动方式连接到所述离合器壳体和所述第二套壳中的另一个。
方案 9、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述轴承沿轴向位于所述离合器致动组件 的前方并且设置在所述离合器壳体的一端与所述以可转动方式固定的构件的一端之间。 方案 10、 如方案 1 所述的双离合器, 其中所述轴承是轴向止推轴承。
方案 11、 一种装置, 包括 :
壳体 ;
径向向内延伸支撑构件, 其具有第一端和沿径向设置在所述第一端内侧的第二 端, 其中所述第二端连接到所述壳体 ;
限定了转动轴线的离合器壳体, 所述离合器壳体设置在所述壳体内 ;
第一套壳, 其相对于所述离合器壳体沿径向设置在内侧 ;
第二套壳, 其相对于所述第一套壳沿径向设置在内侧 ;
第一离合器包, 其构造成当所述第一离合器包被接合时选择性地以可转动方式联 接所述离合器壳体和所述第一套壳 ;
第二离合器包, 其构造成当所述第二离合器包被接合时选择性地以可转动方式联 接所述离合器壳体和所述第二套壳 ;
连接到所述壳体的离合器致动组件, 所述离合器致动组件构造成选择性地接合所 述第一离合器包和所述第二离合器包 ; 以及
具有内座圈和外座圈的轴向止推轴承, 其中所述内座圈互连到所述离合器壳体, 而所述外座圈互连到所述支撑构件的第二端, 其中所述轴向止推轴承构造成在所述第一或 第二离合器包的接合过程中通过所述轴向止推轴承将所述离合器壳体的轴向载荷经由所 述支撑构件传递到所述壳体。
方案 12、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述离合器壳体包括径向向内延伸构 件, 并且所述第二离合器包与所述径向向内延伸构件互连。
方案 13、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述第一离合器包与所述第二离合器包 同心。
方案 14、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述离合器壳体通过与所述转动轴线同 轴的中心轴互连到所述轴向止推轴承的内座圈。
方案 15、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述离合器致动组件包括 :
壳体, 其固定地紧固到以转动方式固定的构件并且限定了第一和第二环形槽 ;
第一环形活塞, 其至少部分地以可滑动方式设置在所述第一环形槽内 ;
第二环形活塞, 其至少部分地以可滑动方式设置在所述第二环形槽内 ;
由所述第一环形槽和所述第一环形活塞限定的第一环形活塞腔 ; 其中所述第一环 形活塞腔填充以液压流体 ;
由所述第二环形槽和所述第二环形活塞限定的第二环形活塞腔 ; 其中所述第二环 形活塞腔填充以液压流体 ;
第一环形轴承组件, 其具有与所述第一环形活塞相接触的第一座圈和与所述第一 和第二离合器包中的一个连通的第二座圈 ; 以及
第二环形轴承组件, 其具有与所述第二环形活塞相接触的第一座圈和与所述第一 和第二离合器包中的另一个连通的第二座圈, 并且
其中通过对所述第一和第二环形活塞腔中的至少一个内的液压流体独立加压从 而迫使所述第一和第二环形活塞中的至少一个滑出所述第一和第二环形槽, 所述第一和第 二离合器包被接合。 方案 16、 如方案 15 所述的双离合器, 还包括第一和第二施力盘, 其中所述第一施 力盘与所述第一环形轴承的第二座圈相接触并且在所述第一离合器包接合时与所述第一 离合器包相接触, 并且其中所述第二施力盘与所述第二环形轴承的第二座圈相接触并且在 所述第二离合器包接合时与所述第二离合器包相接触。
方案 17、 如方案 16 所述的双离合器, 其中所述轴向载荷在所述第一和第二离合器 的接合过程中通过所述第一和第二施力盘的接触而施加到所述第一和第二离合器包上。
方案 18、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述第一和第二离合器包每个都包括与 摩擦盘交叉设置的反作用板, 其中所述第一离合器包的反作用板以滑动方式连接到所述离 合器壳体和所述第一套壳中的一个, 并且所述第一离合器包的摩擦盘以滑动方式连接到所 述离合器壳体和所述第一套壳中的另一个, 并且其中所述第二离合器包的反作用板以滑动 方式连接到所述离合器壳体和所述第二套壳中的一个, 并且所述第二离合器包的摩擦盘以 滑动方式连接到所述离合器壳体和所述第二套壳中的另一个。
方案 19、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述轴向止推轴承相对于所述离合器致 动组件沿轴向设置在前方。
方案 20、 如方案 11 所述的双离合器, 其中所述轴向止推轴承设置在所述离合器壳 体的一端和与所述离合器致动组件基本上轴向对齐的所述支撑构件的一端之间。
通过下面结合附图对实施本发明的最佳模式的详细描述, 本发明的上述特征和优 点以及其他特征和优点将变得清楚。
附图说明 图 1A 和 1B 是根据本发明的一个实施方式的用于双输入变速器的扭矩传递设备的 局部截面视图 ;
图 2A 是根据本发明的一个实施方式的用于致动图 1 的扭矩传递设备的致动设备 的前侧立体图 ;
图 2B 是根据本发明的一个实施方式的用于致动图 1 的扭矩传递设备的致动设备 的后侧立体图 ;
图 3 是根据本发明的一个实施方式的图 2A 和 2B 的致动设备的局部截面视图 ;
图 4 是根据本发明的一个实施方式的连接到变速器壳体的壁上的图 2A 和 2B 的致 动设备的主视图。 具体实施方式
参考图 1, 用于双输入变速器 ( 未示出 ) 的扭矩传递设备的局部截面视图总体上由 附图标记 10 表示。扭矩传递设备 10 例如是设置在车辆动力系内的双离合器。通常车辆动 力系包括发动机和变速器。 在当前实施方式中, 变速器是双输入变速器, 其中通过扭矩传递 设备 10 的选择性操作, 扭矩通过曲轴 12 从发动机传递到变速器内的两个输入轴 : 第一输入 轴 14 和第二输入轴 16。第二输入轴 16 是与第一输入轴 14 同心并且覆盖在第一输入轴 14 上的套筒 ( 或中空 ) 轴。扭矩传递设备 10 设置在变速器壳体或钟形壳体 18 内。
扭矩传递设备 10 具有两个分开的并且独立的摩擦离合器 20 和 22, 它们设置在离 合器壳体或外部套壳 24 内。离合器壳体或外部套壳 24 通过飞轮 25 上的多个键 27 和套壳 24 上的配合槽 29 以可转动方式固定到飞轮 25 上。飞轮 25 以可转动方式固定到曲轴 12 并 且优选是构造成抑制和减少曲轴 12 内的振动的双质量飞轮。 摩擦离合器 20 和 22 每个分别包括摩擦构件 26 和 28。摩擦构件 26 和 28 分别固 定到套壳构件 30 和 32 上。套壳构件 30 和 32 每个分别通过键 / 槽接合件 37、 31 以可转动 方式固定到第一和第二输入轴 14 和 16。
另外, 多个摩擦构件 34 和 36 连接并且以可转动方式固定到壳体或套壳 24。更具 体地, 摩擦构件 34 包括槽, 这些槽接纳从套壳 24 延伸的突起从而以可转动方式接合摩擦构 件和套壳 24。另外, 套壳 24 具有套壳延伸盘 39, 其以可转动方式固定成与套壳 24 一起转 动, 从而套壳延伸盘 39 的外表面连接到套壳 24 的内表面。套壳延伸盘 39 还包括内表面 41, 内表面 41 具有多个突起, 所述突起以配合方式接合摩擦构件 36 内的多个槽, 从而以可 转动方式将摩擦构件 36 和套壳延伸盘 39 固定起来以便共同转动。摩擦构件 34 与套壳 24 以及摩擦构件 36 与套壳延伸盘 39 的槽 / 突起径向接合允许摩擦构件 34、 36 在套壳 24 和 套壳延伸盘 39 上轴向移动。
摩擦构件 26 和 28 以及摩擦构件 34 和 36 构造为形成一个离合器, 其在本领域中 被称为双离合器。由此, 通过摩擦构件 26 与摩擦构件 34 的轴向压缩而形成的选择性接合 将曲轴 12 与第一输入轴 14 连接起来以便一起转动。摩擦构件 28 与摩擦构件 36 的选择性 接合将曲轴 12 与第二输入轴 16 连接起来以便一起转动。摩擦离合器 20 和 22 可包括多个 摩擦构件 26 和 28, 多个摩擦构件 26 和 28 与连接到壳体 24 的相应的多个摩擦构件 34 和 36 相互作用。摩擦构件的数量和尺寸将基于合适的扭矩传输需求而变化。当然, 设备 10 的 扭矩传输能力可通过改变摩擦构件的数量和每个摩擦元件的表面积大小来改变。
曲轴 12 与输入轴 14 和 16 的联接通过致动盘 38 和 40 引起的摩擦构件 34 和 36 的轴向压缩来实现。致动盘 38 具有构造成压缩摩擦构件 26 和 34 的第一端 42。致动盘 38 还包括第二端 47, 第二端 47 与致动设备 50 相接触并且构造成接收由致动设备 50 产生的施 加力。致动盘 40 具有构造成压缩摩擦构件 28 和 36 的第一端 44。致动盘 40 还包括第二端
48, 第二端 48 与致动设备 50 相接触并且构造成接收由致动设备 50 产生的施加力。
轴承 35 由离合器罩 43 支撑, 离合器罩 43 通过例如螺栓等紧固件刚性连接到钟形 壳体 18。因此, 离合器罩 43 被限制而不能相对于钟形壳体 18 转动。离合器壳体或套壳 24 连接成与中心轴 33 一起转动。中心轴 33 被支撑成通过轴承 35 转动。另外, 轴承 35 具有 固定到中心轴 33 的内座图 45 和固定到离合器罩 43 的外座圈 49。如传统上已知那样, 多个 滚珠轴承设置在座圈 45、 49 之间以提供座圈 45 与座圈 49 的转动分离。轴承 35 优选是能 够承受径向以及轴向载荷的角接触轴承或类似设备。从扭矩传递设备 10 的操作传递到轴 承 35 的径向和轴向载荷被传递到离合器罩 43, 随后传递到壳体 18 上。
扭矩传递设备 10 还包括内部和外部回复弹簧 51、 53。内部和外部回复弹簧 51、 53 是贝莱维尔式弹簧或类似型式的弹簧, 它们向致动盘 38 和 40 施加回复力以使得摩擦构件 26 和 34 以及 28 和 36 解压缩, 从而允许套壳 30、 32 相对于壳体 24 转动。更具体地, 内部回 复弹簧 51 在第一端 55 与延伸盘 39 接触, 并且在第二端 57 与致动盘 40 接触。类似地, 外 部回复弹簧 53 在第一端 59 与延伸盘 39 接触, 并且在第二端 63 与致动盘 38 接触。
现在参考图 1 至 4, 其中更详细描述了根据本发明的致动设备 50。致动设备 50 包 括环形壳体 52、 一对环形活塞 54 和 56 以及一对轴承组件 58 和 60。壳体 52 安装到钟形壳 体 18 并由此转动地固定到钟形壳体 18 并限定了中心孔 61、 一对环形槽 62 和 64。中心孔 61 的尺寸构造成允许第一输入轴 14 和第二输入轴 16 穿过。环形槽 62 与环形槽 64 同心 并且沿径向设置在环形槽 64 的内部。环形活塞 54 和 56 构造成在槽内轴向滑动并且与所 述槽在那里形成了活塞腔 66 和 68。环形活塞 54 和 56 还分别包括密封件 70 和 72, 它们固 定到活塞 54 和 56 的端部。密封件 70 和 72 构造成防止在活塞腔 66 和 68 的壁与活塞的端 部之间的过量的液压流体泄露。活塞腔 66 和 68 通过离合器供给孔 74 和 76 填充以液压流 体。轴承组件 58 和 60 是致动轴承, 它们以扭转方式从致动设备 50( 即活塞 54 和 56) 的非 转动构件分开离合器 10 的转动元件 ( 即壳体 24 以及致动盘 38 和 40)。
在工作中, 液压流体被加压并且受迫而通过离合器供给孔 74 和 76, 从而朝向离合 器 10 将活塞 54 和 56 推出它们相应的活塞腔 66 和 68。更具体地, 加压的液压流体被推动 而通过离合器供给孔 76 进入活塞腔 68, 迫使环形活塞 56 朝向离合器 10 滑出活塞腔。随着 环形活塞 56 移出活塞腔, 与环形活塞 56 接触的轴承组件 58 向致动盘 38 的一端施力。致 动盘 38 又沿轴向抵抗摩擦构件 26 而压缩摩擦构件 34, 导致摩擦构件 26 以基本上与摩擦构 件 34 相同的速度转动。由此, 曲轴 12 选择性地以可转动方式与第一输入轴 14 联接。当活 塞腔 68 被解压或者释放了由回复弹簧 53 施加在致动盘 38 上的力时, 就迫使活塞 56 返回 活塞腔 68。
类似地, 加压的液压流体被推动而通过离合器供给孔 74 进入活塞腔 66, 迫使环形 活塞 54 朝向离合器 10 滑出活塞腔。随着环形活塞 54 移出活塞腔, 与环形活塞 54 接触的 轴承组件 60 向致动盘 40 的一端施力。致动盘 40 又沿轴向抵抗摩擦构件 28 而压缩摩擦元 件 36, 导致摩擦构件 28 以基本上与摩擦元件 36 相同的速度转动。由此, 曲轴 12 选择性地 以可转动方式与第二输入轴 16 联接。当活塞腔 66 被解压或者释放了由回复弹簧 51 施加 在致动盘 40 上的力时, 就迫使活塞 54 返回活塞腔 66。
本发明相对于现有技术具有许多优点和益处。例如, 离合器 10 构造成在离合器致 动过程中通过支撑轴承 35 将离合器壳体或套壳 24 的轴向载荷传递到离合器罩 43。由此,获得了更加有力的离合器操作。
虽然已经详细描述了实施本发明的最佳模式, 熟悉本发明所涉及领域的技术人员 将会设想出所附权利要求范围内的实施本发明的多种可选设计和实施方式。