CN104350310A - 湿式双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆变速箱的湿式双离合(8，9)变速器(3)，所述双离合(8，9)变速器(3)是联接到一个驱动轴(12)上的并且能够接收来自该驱动轴(12)的转矩，该双离合变速器还包括：-一个由供应加压流体的泵(20)供给的液压回路；-用于控制这些离合器(8，9)的运动的装置，该装置属于液压回路。用于控制这些离合器(8，9)的运动的装置针对每个离合器(8，9)包括一个比例流量阀(14，15)，该比例流量阀在输出(S1)处提供一个注入到该离合器(8，9)的液压压力以反抗由弹簧装置(27，28)施加在该离合器(8，9)上的反回力，所述比例流量阀(14，15)是闭环控制的以便调整在输出(S1)处的压力。

Description

湿式双离合变速器
本发明涉及用于车辆变速箱的湿式双离合变速器。
这种类型的湿式双离合变速器与其他类型的变速器例如自动变速器及手动变速器已经被用于车辆的变速箱中。
总之，此类变速器被连接到驱动轴上，其意图是将来自驱动轴的转矩传递给变速箱中的齿轮系。
传统多级双离合器变速箱利用两个摩擦式离合器的组合以及若干同步装置通过在一个离合器与另一个离合器之间的交替来产生动力改变，选择这些同步器以获得前进档和倒档传动比。
变速箱是通过液压控制***来控制的，该液压控制***包括多个与这些离合器和同步器流体联通的电磁阀。
利用电子控制设备对这些电磁阀进行选择性的致动使增压流体能够致动至少一个离合器与一个同步器以便接合变速箱中的所需要的传动比。
在本发明的情况下，该双离合变速器是湿式的，这意味着这些离合器部件、具体是这些离合器盘，是浸泡在润滑流体中的，这样减少了摩擦并且限制了热量的产生并且因此冷却了这些盘。的确，当这些离合器盘在压力下时，在这些盘之间存在初始摩擦并且存在从驱动轴到齿轮的初始转矩传递，从而导致温度的上升。对这些盘进行冷却有可能在不损坏它们的情况下增加其摩擦时间，由此使得换档变得平顺。在干式离合器的情况下，必须快速转换以便使得这些盘不会过热进而不会减少其使用寿命，并且转矩的传递因此更加突然，这是所不希望的。
离合器当前是通过低压液压回路(即，小于20bar)中的比例压力阀来控制的。这些阀确定了作为施加到其上的输入电流的函数的输出压力，并且这个输出压力引入了一个施加到该离合器上的力。这种类型的阀承受了相对显著的液压泄漏，但是其用途被设计成控制低压双离合变速器(＜20bar)。
未来趋势是高压湿式双离合变速器，即在大于20bar压力下，因为高压有可能实现：
-在产生一个等效的力的同时减小零件的截面，从而导致产生就部件成本而言的经济优势；
-减少液压响应时间并且因此理所当然就减少了传动***的响应时间。
然而，高压具有增加液压泄漏的缺点。
这些比例压力阀不适合高压双离合变速器(＞20bar)因为它们产生太多的泄漏并且由于其设计它们对振动太敏感。这将不稳定性引入了***中，这是所不希望的，因为转矩传递变得突然。这些阀是在开环中操作的，即没有闭环控制，并且它们没有关于振动和泄漏的直接反馈。
此外，除高压之外，在这些阀中存在的振动显著地增加了泄漏，并且产生***中压力的泵必须非常频繁地运行，这减少了***的整体效率。
由此本发明旨在使高压湿式双离合变速器的控制成为可能，而不会在***中产生振动，并且使转矩的传递平顺，即在传动比之间的变换中，以便确保驾驶者愉悦的驾驶体验以及***的良好整体效率。为了实现这些目的，振动的管理、当它们被激活时为填充离合器阀中的低响应时间、以及传动***中泄漏的管理是至关重要的。
为此目的，本发明涉及一种变速器，包括：
-一个第一湿式离合器，该第一湿式离合器在一个自由位置与一个接合位置之间是可移动的，在该接合位置处该驱动轴致动该变速箱中的一个第一齿轮安排；
-一个第二湿式离合器，该第二湿式离合器在一个自由位置与一个接合位置之间是可移动的，在该接合位置处该驱动轴致动该变速箱中的一个第二齿轮安排；
-一个由供应加压流体的泵供给的液压回路；
-用于控制这些离合器运动的装置，该装置属于该液压回路。
本发明主要的特征在于所述用于控制这些离合器运动的装置针对每个离合器包括一个比例流量阀，该比例流量阀输出一个注入到该离合器的液压压力以反抗由弹簧装置施加在该离合器上的反回力，所述比例流量是闭环控制的以便调整该输出压力。
使用一个比例流量阀而不使用一个比例压力阀的好处在于该阀的内部结构更加鲁棒、更加简单并且成本更低，也在于其限制泄漏的能力。
的确，比例压力阀需要其输出处压力的反馈以确保电流与该输出压力之间的比例性。因此它配备有一个用于管理该压力水平的输出活塞。在比例流量阀的情况下，仅仅需要确保电流与该阀的输出流量之间的比例性，并且这是直接通过更大程度或更小程度地打开该阀的输出孔口来管理的。因此，它并不涉及输出活塞，这使得有可能简化该阀的内部结构、减少该阀的活动部件之间的间隙，并且因此理所当然地减少了泄漏。此外，在高压下这些比例流量阀与比例压力阀相比振动更少，并且这进一步减少了泄漏。这些比例流量阀的近乎完美的密封提高了***的整体效率，因为更少地要求液压回路的高压泵运行，而这是由于管线压力并没有像有显著泄漏的***中降低得那样显著。
此外，该阀可以更具反应性地工作因为它没有被输出活塞的运动所拖慢。传动***的整体响应时间因此得以提高。
最后，没有活塞消除了活塞卡住的风险，并且因此消除了阀的故障风险。
该比例流量阀是闭环控制的，即它是在传动***中的闭环中使用的以便确保设定值错误被迅速地修正。例如，这不仅仅是指示离合器盘的位置并且确认送往这些阀的电子命令的问题，而是相对于最终结果、相对于阀的输出流量永久地修正设定值。因此需要闭环反馈来实时监测这些阀。此类闭环控制只可能用带有很少泄漏的阀，以便正确地、可靠地并且精确地控制输出压力。
由于这个闭环控制，每个比例流量阀输出一个稳定的、精确的、在0与60bar之间的压力。这些阀因此适用于在高于20bar下运行的高压变速器。
更确切的说，注入到离合器的液压压力在一叠转动盘上施加了一个压力，一旦所述盘之间的摩擦力超过了预定的摩擦力阀值，就从驱动轴传递转矩。
比例流量阀被配置成使得当检测到该摩擦力阀值时，这是换挡中最关键的时刻，调整是非常精确的：低泄漏(最大10mL/min)、阀的高输出流量(例如10L/min对应于1.5A的电子输入信号)、低响应时间(少于20ms)、低控制体积(最大3.5mL)。
因此阀的输出流量必须在发动机转矩被传递的那一刻足以缓冲传动***。
通过控制以上所提到的不同参数，有可能：
-随着换挡所需要的灵活性而在这些盘之间实现或多或少的打滑；
-针对***的所有约束(部件的公差、磨损、变形、温度升高等等)加以适配。
此外，增加流量，尤其是到达并且超过摩擦力阀值使得有可能：
-减小传动***的整体迟滞；
-减少响应时间；
-减少离合器中的振动；
-减少泄漏；
-增加***的效率。
如上所解释的，变速器中的振动是与离合器处于解除激活状态/自由状态阶段与离合器处于激活状态/接合状态阶段之间的加压油的体积有关的。
如果这些转动盘的上游存在大量的油，则响应时间、阻尼以及迟滞都非常显著。阻尼有可能避免离合器中的振动。
为了减小零件的尺寸以及根据本发明的传动***的大小，存在的油体积小。因此，响应时间短，但是振动的风险增加了。为了克服这些振动，快速填充这个小体积的油以达到摩擦力阀值并且超过这个阀值以增加这些盘上的力并且防止这些盘之间的打滑，使得在发动机转矩传递的那一刻缓冲该***成为可能。
结构上，每个比例流量阀都包括一个由可移动的磁芯驱动的可移动的阀杆，该磁芯可以在一个套筒内随着一个围绕所述可移动的芯的螺线管中响应于从一个控制单元传送来的电子指令产生的电子信号而移动。
优选地，所述可移动的阀杆与该比例流量阀的套筒之间的间隙是在4微米与8微米之间。
因此该间隙很小，这使得有可能相当多地限制该阀中的泄漏，并且因此非常准确地调整输出压力。
确切地，针对每个比例流量阀的闭合控制是由一个中央电子控制单元来管理的，该中央电子控制单元接收以下输入：
-来自至少一个传感器的至少一个信号，该至少一个传感器能够测量并且输出相关离合器的数据；
-取决于所希望的传动比的输出转矩的设定值；
该中央电子控制单元将该信号与设定值相比较，并且将差值输出给控制单元，该控制单元将该信息转换成有待传递给相关螺线管的电子指令。
根据第一可能安排，该中央电子控制单元接收来自一个转矩传感器的一个输入信号，该转矩传感器测量从该离合器输出的转矩，所述转矩传感器能够检测所述摩擦力阀值。确切的说，一旦在离合器的输出处可测量到运动，这就意味着正开始传递转矩并且已经达到了摩擦力阀值。
同样地，根据第二安排，该中央电子控制单元接收来自一个相对速度传感器的一个输入信号，该相对速度传感器测量该离合器输出速度，所述速度传感器能够检测所述摩擦力阀值。
相对速度是离合器的输出速度相对于离合器的输入速度。与转矩传感器类似，一旦在离合器的输出处可测量到运动，这就意味着正开始传递转矩并且已经达到摩擦力阀值。
根据第三可能安排，该中央电子控制单元接收来自一个压力传感器的一个输入信号，该压力传感器测量该阀的输出压力。这个安排用于已知的离合器，即在其中盘的位置在给定压力下是已知的。在这种情况下，摩擦力由于压力提前知道而达到阀值。
根据第四可能安排，该阀的电子控制单元接收来自以下传感器的输入信号：
-测量该阀的输出压力的一个压力传感器，以及
-测量离合器输出处速度或转矩的一个相对速度传感器或一个转矩传感器，当该离合器的这些盘之间的摩擦力至少等于摩擦力阀值时，所述摩擦力阀值被这些传感器中的至少一个传感器检测到。
同时使用若干传感器有可能提高摩擦力阀值的检测精度，并且因此提高闭环控制的精度。
有利的是，所述传感器是传动***中已经存在的传感器，这些传感器将信号传递给车辆除中央电子控制单元之外的部件。
的确，本发明的优势之一是根据本发明的变速器比现有技术的变速器更加紧凑。
在同一车辆中反复使用一个传感器以实现若干功能有利于达到减少变速器的大小这一目的。
为此目的，压力传感器还被用来控制泵的运行(如果管线中的压力不足则是启动信号，如果压力升得太高则是停止信号)以及不同阀的运行(给定的压力必须对应于给定的电流)。
这些速度和转矩传感器使得有可能确定离合器壳体的输出速度和转矩，以用于控制发动机、将转矩和速度传递到车轮、以及不同的车辆驾驶策略(动力转向、辅助刹车等等)。
在现有技术的变速器中，特别是使用带有闭环控制的比例流量阀的干式双离合变速器中，液压回路是在变速器的外部并且是与用于推动离合器盘的大量杠杆以及专门为闭环控制增加的这些位置传感器一起运行的。这使得整个传动***相当大并且成本高。
在本发明中，变速器是湿式的并且具有一个没有杠杆的内部液压回路，带有***中已经包括的传感器，从而使得它更紧凑。
此外，这使得有可能将离合器的磨损考虑在内并且自动补偿。尽管位置传感器根据盘的磨损而给出不同的输出信号，但是转矩、压力以及相对速度传感器对盘的磨损不敏感并且返回正确的、稳定的信号。
本发明将在以下参照附图予以更详细地说明，在这些附图中：
-图1是车辆的驱动单元的一个总体轮廓；
-图2是根据本发明的湿式双离合变速器的截面；
-图3展示了用于根据本发明的变速器中的离合器的比例流量阀的闭环控制。
图1展示了车辆的驱动单元(1)。这个单元(1)包括：
-一个发动机(2)；
-一个湿式双离合变速器(3)；
-一个差速器(4)。
该发动机(2)被安排成用于经由驱动轴(12)产生一个发动机转矩，该驱动轴是该双离合变速器(3)的一个输入轴。
该变速器(3)使得通过增加该驱动轴(12)的初始旋转速度来改变传动比成为可能并且将一个输出转矩传递至该差速器(4)，该差速器使该转矩转向至车辆的车轮(未示出)。
该湿式变速器(3)包括：
-一个齿轮系(5)，该齿轮系包括多个齿轮(6)，这些齿轮可以在多个前进档传动比与多个倒档传动比之间移动；
-位于该发动机(2)与该齿轮系(5)之间的一个离合器***(7)，该离合器***能够将发动机转矩传递给该齿轮系(5)。
该离合器***(7)包括两个能够经由同心轴(11，10)来驱动这些齿轮副(6)的离合器(8，9)。
每个离合器(8，9)包括多个浸泡在润滑流体中的盘(29，30)(在图2中示出)，该润滑流体能够当它们过热时使这些盘(29，30)冷却。为此，一个控制阀(13)控制流向这些离合器(8，9)的润滑流体的流动并且因此能够使该流动随着由所述阀所接收的液压信号而增加或减少。这个阀(13)属于该变速器(3)的液压回路并且例如可以包括一个比例流量阀。总之，低压(最大6bar)足以润滑这些离合器盘(29，30)。
在该齿轮系(5)中存在多个同步器(18)(为了清楚起见只示出了一个)并且它们被用来随着所需要的传动比来移动这些齿轮(6)以便使得这些齿轮连接上或与解除连接。这些同步器(18)是受控于来自一个控制阀(19)的液压信号，该控制阀可能是一个比例压力阀。
该阀(19)控制液压回路中的压力，并且将来自泵(20)的加压流体转向到该变速器(3)的不同液压零件中，确切的是：
-到这些齿轮(6)的同步器(18)；
-到该润滑流体的控制阀(13)；
-到处理这两个离合器(8，9)的激活和相应解除激活的比例流量阀(14，15)。
该润滑流体回路与该离合器流体回路是分开的。事实上一种高度加压的流体(20bar与60bar之间)流到这些比例流量阀(14，15)。最大压力优选是35bar。
离开这些阀(14，15)的加压流体在这些盘(29，30)上产生一个将这些离合器(8，9)激活或解除激活的压力。
这些阀(14，15)是利用置于这些离合器(8，9)的输出端的多个传感器(16，17)来闭环控制的，这些传感器检测发动机转矩是否真的被传递到这些离合器(8，9)中之一上。
如图2所示，每个阀(14，15)将加压的流体注入到这些相应的离合器(8，9)上并且更确切的说，注入到一个可变容积区域(21，22)，一旦填满流体，该可变容积区域就会对该区域(21，22)的密封件(23，24)产生一个压力，该密封件做平移运动并且进而对一个滚动轴承(25，26)施压、随后对离合器(8，9)施压、对相对的复位装置例如贝氏弹簧垫圈(27)或线性弹簧(28)施压。在这种情况下，离合器(8，9)的活塞(34，35)使得对应盘(29，30)变平抵靠在固定板(40，41)上，从而产生与该变速器(3)的旋转零件的联接并且确保来自驱动轴(12)的发动机转矩被输出到离合器(8，9)的这些轴(10，11)中的一个轴上。
在这个变速器构形中(3)，流体因此经由这些体积(21，22)与密封件(23，24)产生一个轴向力。这有助于减少总体大小，确保了运动精度并且还有助于防止部件变形。
因为这些密封件(23，24)不旋转，它们还使得这些区域(21，22)得以良好密封。
确切的说，这些区域(21，22)中的压力是可以随着之前施加到该阀(14，15)上的指令而变化的。闭环控制确保了该阀(14，15)的输出压力相对精确，例如当到达该阀(14)的流体的最大压力是35bar时是在0与35bar之间。
如图3所示，常规地，该阀(14)包括一个被套筒(37)围绕的可移动的阀杆(36)。该阀杆(36)是由一个可移动的磁芯来驱动的，该磁芯是由一个螺线管(31)来激活的，并且它抵抗弹簧(38)而移动以便在更大或更小程度上打开这些输出孔(R和S1)。
在输入处(E1)，该阀(14)经由控制阀(19)接收来自泵(20)的加压流体。取决于该阀杆(36)的运动，该阀(14)经由输出(R)将未使用的流体传送到一个储箱(32)中、或者以非常精确的压力经由输出(S1)将流体传送到离合器(8)中，该离合器将输出转矩(S2)传递给齿轮系(5)。置于该离合器(8)的输出处的至少一个传感器(16)使得能够检测到这个转矩传递。
更确切地说，可以使用一个压力传感器来测量该区域(21)中的压力，和/或可以使用一个转矩传感器来测量该离合器(8)的输出转矩，和/或可以使用一个相对速度传感器来测量这些离合器盘(29)相对于彼此的相对速度。
这些传感器(16)的目的是检测这些盘(29)之间的摩擦力阀值，即在这一刻这些盘(29)之间摩擦力足够使发动机转矩开始被传递到该轴(10)上。确切地说，一旦测量到该变速器(3)的输出运动，就意味着已经达到了摩擦力阀值。这些传感器(16)随后将数据传送到一个中央电子控制单元(39)，该中央电子控制单元是控制所有阀、传感器以及传动***的运动的车辆的全局控制***的一部分。
因此阀(15)也是以相同的方式被这个中央电子控制单元(39)控制的。
这个中央电子控制单元(39)因此将来自传感器的数据(E2)以及设定值(E3)接收为输入信号，该设定值对应于例如所希望的输出转矩。它随后将来自传感器(16)的数据(E2)与该设定值(E3)相比较，并且差值(E3-E2)被传送给一个控制单元(33)，该控制单元修正该差值并且将一个输出电子指令(S3)传送给该阀(14)的螺线管(31)以便调整流体流量并且以便控制该阀(14)的输出压力。
一旦摩擦力阀值被传感器(16)检测到，则该中央电子控制单元(39)就确保流量水平在该阀(14)的输出处大大增加这样就在发动机转矩被传递的那一刻缓冲了传动***(3)。
以上发明是通过优选实例进行说明的，这些优选实例不应被理解为是穷尽性的。落在附加权利要求范围内的形式上的变更或修改是本发明的一部分。

Claims (12)

1.一种用于车辆变速箱的湿式双离合变速器(3)，所述双离合变速器(3)是联接到一个驱动轴(12)上的并且能够接收来自该驱动轴(12)的转矩，该双离合变速器包括：
-一个第一湿式离合器(8)，该第一湿式离合器在一个自由位置与一个接合位置之间是可移动的，在该接合位置处该驱动轴(12)致动该变速箱中的一个第一齿轮安排(6)；
-一个第二湿式离合器(9)，该第二湿式离合器在一个自由位置与一个接合位置之间是可移动的，在该接合位置处该驱动轴(12)致动该变速箱中的一个第二齿轮安排(6)；
-一个由供应加压流体的泵(20)供给的液压回路；
-用于控制这些离合器(8，9)的运动的装置，该装置属于该液压回路；
其中所述用于控制这些离合器(8，9)的运动的装置针对每个离合器(8，9)包括一个比例流量阀(14，15)，该比例流量阀在输出(S1)处提供一个注入到该离合器(8，9)的液压压力以反抗由弹簧装置(27，28)施加在该离合器(8，9)上的反回力，所述比例流量阀(14，15)是闭环控制的以便调整该输出压力(S1)。
2.如以上权利要求中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中每个比例流量阀(14，15)各自在输出(S1)处提供了一个0与60bar之间的稳定压力。
3.如以上权利要求所述的湿式双离合变速器(3)，其中注入到该离合器(8，9)中的液压压力在一叠转动盘(29，30)上施加了一个压力，一旦所述盘(29，30)之间的摩擦力超过了一个预定的摩擦力阀值，就从该驱动轴(12)传递转矩。
4.如以上权利要求中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中每个比例流量阀(14，15)都包括一个由可移动的磁芯驱动的可移动的阀杆(36)，该磁芯可在一个套筒(37)内随着一个围绕所述可移动的芯的螺线管(31)中响应于从一个控制单元(33)传送来的电子指令(S3)产生的电子信号而移动。
5.如以上权利要求所述的湿式双离合变速器(3)，其中，当检测到该摩擦力阀值时，对于1.5A的输入电子信号，该比例流量阀(14，15)的输出(S1)处的流量是10L/mn，该阀(14，15)的响应时间小于20ms。
6.如权利要求4和5中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中该比例流量阀(14，15)的所述可移动的阀杆(36)与该套筒(37)之间的间隙是在4微米与8微米之间。
7.如以上权利要求中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中对每个比例流量阀(14，15)的闭环控制是由一个中央电子控制单元(39)来管理的，该中央电子控制单元将以下信号接收为输入信号：
-来自至少一个传感器(16，17)的至少一个信号(E2)，该至少一个传感器能够测量相应的离合器(8，9)的输出处的数据；
-一个速度改变设定值(E1)；
该中央电子控制单元将该信号(E2)与设定值(E1)相比较，并且将差值(ε)输出给该控制单元(33)，该控制单元将该信息转换成旨在用于相关螺线管(31)的一个电子指令(S3)。
8.如以上权利要求所述的湿式双离合变速器(3)，其中该中央电子控制单元(39)从转矩传感器(16，17)接收一个输入信号(E2)，该转矩传感器测量该离合器(8，9)的输出(S2)处的转矩，所述转矩传感器(16，17)能够检测到所述摩擦力阀值。
9.如权利要求1至7中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中该中央电子控制单元(39)从一个相对速度传感器(16，17)接收一个输入信号(E2)，该相对速度传感器测量该离合器(8，9)的输出(S2)处的速度，所述速度传感器(16，17)能够检测所述摩擦力阀值。
10.如权利要求1至7中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中该中央电子控制单元(39)从一个压力传感器(16，17)接收一个输入信号(E2)，该压力传感器测量该阀(14，15)的输出(S1)处的压力。
11.如权利要求1至7中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中该中央电子控制单元(39)从以下传感器中接收输入信号(E2)：
-一个测量该阀(14，15)的输出(S1)处的压力的压力传感器(16，17)，以及
-一个相对速度传感器(16，17)或一个转矩传感器(16，17)，该传感器在该离合器(8，9)的这些盘(29，30)之间的摩擦力至少等于该摩擦力阀值时测量该离合器(8，9)的输出(S2)处的速度或转矩，
所述摩擦力阀值是由这些传感器(16，17)中的至少一个传感器检测到的。
12.如权利要求6至11中任一项所述的湿式双离合变速器(3)，其中所述传感器(16，17)是已经存在于该传动***(3)中的传感器，这些传感器将信号传送给该车辆除该中央电子控制单元(39)以外的多个部件。
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