CN100396950C

CN100396950C - 离合器

Info

Publication number: CN100396950C
Application number: CNB2004800127736A
Authority: CN
Inventors: 肖恩·埃旺·梅彭; 罗伯特·约翰·巴恩斯
Original assignee: Ricardo UK Ltd
Current assignee: Ricardo UK Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: US20070023250A1; GB0310969D0; CN1788170A; EP1623130B1; DE602004005587D1; WO2004102020A8; WO2004102020A1; ATE358243T1; EP1623130A1; DE602004005587T2; JP2007501923A; US7513350B2

Abstract

一种离合器，其包括两个转轴，所述两个转轴(2)中的一个转轴连接至一个或多个第一离合器片(8)，所述一个或多个第一离合器片(8)与第二组离合器片(10)配合，所述第一离合器片和第二离合器片由致动活塞(12)来动作，该致动活塞具有两个相对侧上暴露于液压缸内的第一和第二腔(16、18)的部分。设置有扭矩控制阀，其包括圆筒形的内阀构件(48)，该内阀构件(48)可转动地且可线性移动地容置于外阀构件(46)中的圆筒形开口内，该内阀构件和该外阀构件提供配合的圆筒形表面，在所述配合的圆筒形表面的一个圆筒形表面上形成有第一细长凹口(64)，该第一细长凹口与所述腔中的一个腔(16)连通，而在所述配合的圆筒形表面的另一个圆筒形表面上形成有两个周向隔开的第二细长凹口(56、54)，所述第二细长凹口分别与加压的液压流体源(26)以及基本上未加压的液压油箱(30)连通。所述第一细长凹口和第二细长凹口(64、56、54)在它们形成的圆筒形表面上沿纵向并沿相同的周向延伸，并且设置成内阀构件(48)在外阀构件(46)内的纵向移动将改变所述第一细长凹口和第二细长凹口之间的连通程度。所述第二离合器片(10)连接至具有预定弹性系数的弹簧(82)的一侧，该侧还连接至所述阀构件中的一个阀构件，而该弹簧的另一侧连接至所述阀构件中的另一个阀构件以及另一个转轴(4)。

Description

离合器

技术领域

本发明涉及离合器，尤其是汽车用离合器，并且涉及那种可以进行控制使得其传递的扭矩处于预定水平或者根据预定方式变化的离合器。本发明尤其涉及用于与所谓的手排自动变速箱(manual automatic gearbox)结合使用的这种离合器。

背景技术

用于与手排汽车变速箱结合使用的离合器本质上为扭矩控制类型，但这种扭矩控制由使用者来完成。这样，当使用者释放离合器以在变速后将引擎输出轴重新连接到变速箱时，他要逐渐地释放离合器使传至变速箱上的扭矩渐进地增大到扭矩的最大值。因此变速变得平稳，然而如果突然释放离合器，则变速将伴随着车辆不可接受的急动。

然而，手动汽车变速箱正逐渐失宠而被自动变速箱或者手排自动变速箱所取代。自动变速箱通常不包括如在手动变速箱中使用的啮合的齿轮对并且齿轮对的操作通常本质上平稳。然而，手排自动变速箱与手动变速箱大致类似，并包括啮合的齿轮对。当要实现变速时，离合器例如通过液压自动分离，然后变速叉(gear selector fork)例如再通过液压移动，随后离合器重新接合。如上所述，为了避免不能接受的急动，离合器必须渐进地重新接合，而在公知的扭矩控制离合器中，这是通过向与离合器片相关的液压致动活塞施加逐渐增加的液压压力来实现的。然而，渐进式液压控制阀(progressive hydraulicpressure valve)极为昂贵。在试图获得由离合器所传递的扭矩的预定增长速率曲线时，通常要使用复杂的反馈***，而这些***不够完善，这在实践中使得变速会产生不可接受的急动。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种扭矩控制离合器，尤其是用于与手排自动变速箱同时使用的离合器，该离合器克服了上述的问题，而且该离合器尤其不包括渐进式液压阀并且能实现平稳的变速。

根据本发明，一种离合器包括：两个转轴，所述两个转轴的一个转轴连接至一个或多个第一离合器片，所述一个或多个第一离合器片与一个或多个第二离合器片配合，所述第一离合器片和第二离合器片由致动活塞来动作，该致动活塞具有两个相对侧上暴露于液压缸内的第一腔和第二腔的部分；扭矩控制阀，其包括圆筒形的内阀构件，该内阀构件可转动地且可线性移动地容置于外阀构件中的圆筒形开口内，该内阀构件和该外阀构件提供配合的圆筒形表面，在所述配合的圆筒形表面的一个圆筒形表面上形成有第一细长凹口，该第一细长凹口与所述腔中的一个腔连通，而在所述配合的圆筒形表面的另一个圆筒形表面上形成有两个周向隔开的第二细长凹口，所述第二细长凹口分别与加压的液压流体源以及基本上未加压的液压油箱连通；所述第一细长凹口和第二细长凹口在它们形成的圆筒形表面上沿纵向并沿相同的周向延伸，并且设置成该内阀构件在该外阀构件内的纵向移动将改变所述第一细长凹口和第二细长凹口之间的连通程度；所述第二离合器片连接至具有预定弹性系数的弹簧的一侧，该侧还连接至所述阀构件中的一个阀构件，而该弹簧的另一侧连接至所述阀构件中的另一个阀构件以及另一个转轴。

用于所述离合器片的致动活塞可以是单向作用型或双向作用型。如果是单向作用型，在所述阀中配合的圆筒形表面中的一个圆筒形表面将具有凹口，该凹口与液压缸内的沿挤压所述第一离合器片和所述第二离合器片使它们彼此接合的方向来动作以推动活塞的液压腔连通。所述配合的圆筒形表面中的另一个圆筒形表面将具有两个凹口，其中一个凹口连接至加压的液压流体源，而另一个凹口连接到未加压的液压油箱。如果希望离合器接合，则该内阀构件在该外阀构件内线性移动，使与所述液压腔连通的凹口渐进地移动到与连通于加压的液压流体源的另一个圆筒形表面内的凹口连通。随着连通区域的增加，所述液压腔内的压力将渐进地增加，所述离合器片将被平稳地推动至彼此接合。如果所述离合器片“突然抓合”，也就是说彼此突然猛烈接合，则由该离合器所传递的扭矩将急剧增大。这种扭矩的增加或者“形成峰值”将导致该弹簧发生变形，而且由于该弹簧的两侧连接至所述阀构件，于是这将导致所述两阀构件的相对转动。这种转动从某种意义上将减小两个所述凹口之间的连通区域，并将导致离合器片的接合压力减小，因而也减小由该离合器所传递的扭矩。由于该弹簧是位于扭矩路径中的机械组件，这种反馈有效同时又有效率，籍此扭矩“峰值”在其出现之后几乎立刻得到抑制。随着这种过大扭矩的降低，两个阀构件沿彼此相对的方向转动，所述离合器片的渐进平稳接合继续，从而确保了平稳变速。当想要脱开离合器时，该内阀构件沿相反方向线性移动，以使与前述加压液压腔连通的凹口与连通于未加压液压油箱的在另一个相对圆筒形表面内的凹口连通。随后，所述离合器片例如在其自身弹性的作用下或者复位弹簧等的作用下彼此分开，从而脱离接合。

如果致动活塞为双向作用类型，则在所述的一个圆筒形表面上形成两个第一细长凹口，所述两个第一细长凹口与相应的腔连通；并且在所述的另一个圆筒形表面上形成三个间隔开的第二细长凹口，所述三个间隔开的第二细长凹口中位居中央的一个第二细长凹口连接至加压液压流体源，而所述三个间隔开的第二细长凹口中的另外两个第二细长凹口连接至未加压的液压油箱。所述阀使该离合器接合的操作基本如上所述。然而，当要脱开离合器时，该内阀构件线性移动，以使前述加压的液压腔与未加压的液压油箱相连并且前述未加压的液压腔与加压的液压流体源相连，籍此该致动活塞必定缩回因而离合器必定分离，这与在单向作用结构中依靠弹性或弹簧等使离合器脱开不同。

因此，在单向作用类型中在所述阀的配合的圆筒形表面上有三个凹口，而在双向作用类型中在所述阀的配合的圆筒形表面上有五个凹口。然而，可以理解的是各情况中凹口的数量可以多于提到的数目例如是所提及数量的倍数，例如如果使用单个阀来控制两个或多个配合的离合器片组，或者如果因为某种原因需要使液压供给通路及返回通路加倍。

在优选实施例中，所述第一细长凹口形成于该外阀构件，而所述第二细长凹口形成于该内阀构件。

在一个实际的实施例中，所述第二离合器片连接至与该输出轴相连的毂或者离合器本体。

优选地，扭矩控制阀容置于该离合器本体中的开口内，并且与该离合器本体一起转动。还优选地，该加压的液压流体源包括泵，该泵安装成与该离合器本体一起转动并且包括活塞，该活塞用于与固定轨道配合以进行往复运动。该加压的液压流体源优选地通过通路与相关凹口连通，该通路包括例如弹簧加载型的液压蓄能器。

实质上构成机械反馈构件的该弹簧可以呈各种形式，但是在优选实施例中，该弹簧包括一个或多个板簧或者锥形弹簧，所述一个或多个板簧或者锥形弹簧两相对侧分别与连接至该内、外阀构件的构件接合，籍此通过接合的所述第一离合器片和所述第二离合器片传递的扭矩的激增将导致所述弹簧的变形，并且由此导致第一和第二阀构件的相对转动，在某种意义上，这种相对转动使得用来推动所述第一离合器片和所述第二离合器片接合的液压压力减小。

附图说明

由下述参考相应附图对根据本发明的扭矩控制离合器的一个具体实施例的描述，本发明的其他特征和细节将显而易见，该实施例是以举例的方式给出，附图中：

图1是该离合器的一半的轴向剖视图；

图2是滑阀转子的平面图；

图3是滑阀转子的立体图；

图4是滑阀的端部视图；

图5是示出处于空挡位时滑阀内的配合端口的相对位置的示意图；

图6是沿图1中箭头5的方向的输出轴和滑阀之间的反馈连接机构的视图；以及

图7是输出毂的剪帖图(scrap view)。

具体实施方式

首先参考图1，该离合器包括输入轴2和同轴的输出轴4。第一组环形离合器片8与由输入轴2承载的花键毂(splined hub)6啮合，所述第一组离合器片与第二组环形离合器片10配合，第二组环形离合器片10连接成与离合器本体24一起转动。离合器活塞12与最外面的离合器片10配合，离合器活塞12的一部分14容置于离合器缸体中，该离合器缸体的内部由活塞部分14分成两个腔16和18。腔16和18与在离合器本体24内延伸的相应的液压流体供应通路20和22连通。离合器本体24内还容置有高压液压流体泵26，其入口28经由止回阀与未加压的液压流体罐或者液压流体油箱30连通，且其出口32与另一个液压流体供给管路34连通，该液压流体供给管路34也在离合器本体24内延伸并且包括弹簧加载的液压蓄能器(hydraulicaccumulator)36。泵26包括活塞27，该活塞27例如通过弹簧被向外偏置成与环形的波形固定轨道29滑动接触。离合器本体24内还延伸有另外的液压通路38，该通路38与罐30相连接。离合器本体24经由反馈联接器40连接至输出轴4，反馈联接器40将在下面进行说明。

在离合器本体24内形成有环形截面的圆筒形孔42，该圆筒形孔42具有内表面44。中空圆筒形阀芯(spool)46位于该孔内以与离合器本体24一起转动，其形成滑阀的外部构件。液压通路20、22、34和38均延伸至表面44，并且与形成于阀芯46上的相应的通路20′、22′、34′和38′连通。内阀芯48可转动地并且可纵向滑动地容置于外阀芯46中，其形成滑阀的内部构件。在外阀芯46和内阀芯48的一端处形成有相应的大致径向相对的成对连接构件50和52，其平行于所述筒的轴线延伸，其功能将在下文说明。内阀芯48延伸出外阀芯46，并且在另一端和这一端承载一对间隔的周向凸缘，所述周向凸缘组成了线性致动器(未图示)的接合区域49。

在内阀芯48的外表面中形成有三个细长的、大致呈矩形的端口或凹口54、56和58，其沿外周方向以仅略大于它们的自身宽度的距离间隔开。位居中央的凹口56与连接至泵26出口的通路34′连通。另外两个凹口54和58经由类似的孔和通路与内阀芯48外表面内中的周向槽60连通，而该周向槽60进而与连接至未加压罐30的通路38′连通。所有三个凹口54、56和58沿内阀芯48的纵向和周向延伸，并因此可认为是短螺旋形端口。在外阀芯46的内表面内形成有另外类似的两个短螺旋形凹口62和64，该凹口62和64分别通过通路22′、20′和22、20与液压腔16和18连通。在滑阀的止动位或空挡位(rest or neutral position)，各凹口位于图4所示的相对位置，在该位置它们彼此不连通。

大致呈圆形的输出毂68通过花键连接件66连接至输出轴4，该输出毂68的外周上形成有两个径向相对的切口70。两个间隔且平行的圆形片74通过铆钉或类似件72连接至毂68的外表面，所述圆形片74的外边缘通过另外的铆钉或类似件76连接至与离合器本体24一体的向内延伸的凸缘78。在所述片74上形成有两个孔80，其尺寸和位置与毂68的切口70的尺寸和位置基本对应。一个连接构件50和另一个连接构件52延伸通过所述片74上的一个片中的孔80进入相应的切口70，所述连接构件50和52分别与外阀芯46和内阀芯48相连。所述连接构件50和52的各相关对沿径向和周向略微间隔开。它们之间夹放有相应的弹性贝氏垫圈(Belleville washer)82。所述连接构件50和52中的每一对构件在毂68中的相关切口70内为紧配合(close fit)。因此，依靠通过连接构件50和52经由***的贝氏垫圈82在内阀芯构件48和外阀芯构件46之间传递的力，内阀芯构件48和外阀芯构件46基本上被强制一起转动。然而，如果通过毂68施加到离合器本体24和输出轴4之间的扭矩足以造成贝氏垫圈82的弹性变形，则所述阀芯构件46和48可能有极小的即大约几度的相对转动，从而允许相关的连接构件50和52有微小的相对暂时的位移。

在工作中，当所述离合器片处于接合状态时，转动从输入轴2经由离合器片8和10传至离合器本体24。这样离合器本体24和滑阀转动，并且带着液压泵26与它们一起转动。这样，泵26上的活塞27沿着固定的波形轨道29移动，导致活塞27径向摆动，从而产生加压的液压流体，所述加压的液压流体一部分存储于液压蓄能器36。为此，通过泵26的入口28将液压流体从罐30抽入泵26内。这样，除了附图标记为29和30的组件外，图1中所示的所有标记的组件转动。离合器本体24的转动通过凸缘78传到所述片74，然后传到毂68，再传到输出轴4。根据毂68的转动方向，毂68的转动传至连接构件50或52，借助所述构件与切口70的表面的接合然后由此通过贝氏垫圈82传至连接构件52或50。在相对低的扭矩条件下，贝氏垫圈82基本保持不变形，成对的连接构件50和52进而内、外阀芯构件均保持在它们正常的相对位置。

通过向腔18供应加压的液压流体，该加压的液压流体向图1的右方推动活塞14和12并以在所述离合器片8和10之间传递扭矩的足够接触压力将所述离合器片8和10挤压在一起，从而所述离合器片得以接合。向腔18施加液压压力是通过致动线性致动器以将内阀芯48线性地移入外阀芯46来进行。这将导致滑阀构件的配合表面内的所述凹口从图4所示的相对位置移到凹口56将与凹口62重叠且凹口54将与凹口64重叠的位置。由此，液压腔18和16将分别连接至高压和低压，而活塞14和12将被向图1的右方推动。线性致动器将以稳定的速率向内移动内阀芯48，这样在凹口56和62之间产生渐增的连通区域，从而在该理想情况下，使得平稳地增大腔18内的压力，因此实现了离合器片的平稳接合，也就是说没有急动。然而，实际上并非很少发生所述离合器片不是平稳移动接合而是“突然抓合”(也就是说突然接合)。这就导致传递扭矩“形成峰值”或激增，正是这种峰值将产生急动的变速。但是，若出现了这种扭矩峰值，则反馈联接器40中的贝氏垫圈82将发生变形，从而导致内、外阀芯构件的相对转动。这种转动沿着减少凹口62和56重叠程度的方向，且腔16内压力的增加速率或者压力绝对值即刻减小，从而抵消或者抑制这种扭矩峰值。由于这种反馈是机械式的并且由形成部分扭矩路径的构件实现，因此其效果为所述离合器片的即刻而平稳地接合和分离，从而消除了变速时的急动。

当离合器释放以允许另一变速时，内阀芯48向外移动直至凹口62和58对齐，并且凹口64和56也对齐。然后腔16和18分别承受高压和低压，活塞向图1中的左方移动短距离，于是所述离合器片分离。

应该理解，对上述的具体实施例可以做出众多变化。还应该理解的是根据本发明的离合器除了仅与变速箱结合以便于变速外还可经由众多应用。因此，其可以用来例如将可控大小的扭矩传至具有随需应变的(on demand)四轮驱动***的车轴上，或者将可控大小的扭矩传至单个车轴上的两个轮子之间。因此根据本发明的离合器可考虑到用于各种扭矩传输装置和连接装置。

Claims

1.一种离合器，包括：两个转轴，所述两个转轴中的一个转轴连接至一个或多个第一离合器片，所述一个或多个第一离合器片与一个或多个第二离合器片配合，所述第一离合器片和第二离合器片由一致动活塞来动作，该致动活塞具有两个相对侧上暴露于液压缸内的第一腔和第二腔的部分；扭矩控制阀，其包括圆筒形的内阀构件，该内阀构件可转动地且可线性移动地容置于外阀构件中的圆筒形开口内，该内阀构件和该外阀构件提供配合的圆筒形表面，在所述配合的圆筒形表面的一个圆筒形表面上形成有第一细长凹口，该第一细长凹口与所述腔中的一个腔连通，而在所述配合的圆筒形表面的另一个圆筒形表面上形成有两个周向隔开的第二细长凹口，所述第二细长凹口分别与加压的液压流体源以及基本上未加压的液压油箱连通，所述第一细长凹口和第二细长凹口在它们形成的圆筒形表面上沿纵向并沿相同的周向延伸并且设置成该内阀构件在该外阀构件内的纵向移动将改变所述第一细长凹口和所述第二细长凹口之间的连通程度，所述第二离合器片连接至具有预定弹性系数的弹簧的一侧，该侧还连接至所述阀构件中的一个阀构件，该弹簧的另一侧连接至所述阀构件中的另一个阀构件以及另一个转轴。

2.如权利要求1所述的离合器，其中，所述第一细长凹口形成于该外阀构件中，而所述第二细长凹口形成于该内阀构件中。

3.如权利要求1所述的离合器，其中，所述第二离合器片连接至离合器本体，该离合器本体与输出轴相连。

4.如权利要求3所述的离合器，其中，该扭矩控制阀容置于该离合器本体中的开口内，并且与该离合器本体一起转动。

5.如权利要求3所述的离合器，其中，该加压的液压流体源包括泵，该泵安装成与该离合器本体一起转动并且包括活塞，该活塞用来与固定轨道配合以由此进行往复运动。

6.如权利要求3所述的离合器，其中，该加压的液压流体源通过通路与相关的凹口连通，该通路包括液压蓄能器。

7.如权利要求1所述的离合器，其中，该弹簧包括一个或多个板簧或者锥形弹簧，所述一个或多个板簧或者锥形弹簧两相对侧分别与连接至该内、外阀构件的构件配合，借此通过接合的所述第一离合器片和所述第二离合器片传递的扭矩的激增将导致所述弹簧的变形，并且由此导致第一和第二阀构件的相对转动，这种相对转动使得用来推动所述第一离合器片和所述第二离合器片接合的液压压力减小。

8.一种离合器，包括：两个转轴，所述两个转轴中的一个转轴连接至一个或多个第一离合器片，所述一个或多个第一离合器片与一个或多个第二离合器片配合，所述第一离合器片和第二离合器片由一致动活塞来动作，该致动活塞具有两个相对侧上暴露于液压缸内的第一腔和第二腔的部分；扭矩控制阀，其包括圆筒形的内阀构件，该内阀构件可转动地且可线性移动地容置于外阀构件中的圆筒形开口内，该内阀构件和该外阀构件提供配合的圆筒形表面，在所述配合的圆筒形表面的一个圆筒形表面上形成有两个第一细长凹口，所述第一细长凹口与所述腔中的一个腔连通，而在所述配合的圆筒形表面的另一个圆筒形表面上形成有三个周向隔开的第二细长凹口，所述三个间隔开的第二细长凹口中位居中央的一个第二细长凹口连接至加压的液压流体源，而另外两个第二细长凹口与基本上未加压的液压油箱连通，所述第一细长凹口和第二细长凹口在它们形成的圆筒形表面上沿纵向并沿相同的周向延伸并且设置成该内阀构件在该外阀构件内的纵向移动将改变所述第一细长凹口和第二细长凹口之间的连通程度，所述第二离合器片连接至具有预定弹性系数的弹簧的一侧，该侧还连接至所述阀构件中的一个阀构件，该弹簧的另一侧连接至所述阀构件中的另一个阀构件以及另一个转轴。

9.如权利要求8所述的离合器，其中，所述第一细长凹口形成于该外阀构件中，而所述第二细长凹口形成于该内阀构件中。

10.如前述权利要求8所述的离合器，其中，所述第二离合器片连接至离合器本体，该离合器本体与输出轴相连。

11.如权利要求10所述的离合器，其中，该扭矩控制阀容置于该离合器本体中的开口内，并且与该离合器本体一起转动。

12.如权利要求10所述的离合器，其中，该加压的液压流体源包括泵，该泵安装成与该离合器本体一起转动并且包括活塞，该活塞用来与固定轨道配合以由此进行往复运动。

13.如权利要求10所述的离合器，其中，该加压的液压流体源通过通路与相关的凹口连通，该通路包括液压蓄能器。

14.如权利要求8所述的离合器，其中，该弹簧包括一个或多个板簧或者锥形弹簧，所述一个或多个板簧或者锥形弹簧两相对侧分别与连接至该内、外阀构件的构件配合，借此通过接合的所述第一离合器片和所述第二离合器片传递的扭矩的激增将导致所述弹簧的变形，并且由此导致第一和第二阀构件的相对转动，这种相对转动使得用来推动所述第一离合器片和所述第二离合器片接合的液压压力减小。