CN108138856A - 离合器***以及用于操作离合器***的方法 - Google Patents

离合器***以及用于操作离合器***的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离合器***，包括摩擦离合器，斜面***，传动件和磁性离合器，其中，摩擦离合器(16)用于在扭矩输入件(12)与扭矩输出件(14)之间传递扭矩，斜面***(24)具有输入斜面(28)和输出斜面(32)，输出斜面能相对输入斜面(28)转动，传动件(34)与输入斜面(28)连接并且能相对转动地被支承在扭矩输入件(12)上，磁性离合器(38)用于将传动件(34)与扭矩输入件(12)抗扭连接，其中，磁性离合器(38)具有与传动件(34)抗扭连接的但能轴向移动的电枢盘(46)，其中，能够通过永磁体(48)移动电枢盘(46)，以自动地接合磁性离合器(38)，并且，磁性离合器(38)具有电磁体(42)，以通过能由电磁体(42)产生的、与永磁体(48)相斥的电磁场来断开磁性离合器(38)。通过被设计为“常闭”的磁性离合器(38)，扭矩传递能够轻松且有效地适应运动型行车方式中的不同的行车模式。

Description

离合器***以及用于操作离合器***的方法
技术领域
本发明涉及一种离合器***以及用于操作离合器***的方法，借助该离合器***能够将机动车发动机的驱动轴与机动车变速器的至少一个变速器输入轴或混合动力车辆的电机的转子连接。
背景技术
从WO 2011/050773 A1已知一种所谓的助力器-离合器形式的离合器***，其中，被设计为分离离合器的摩擦离合器能够借助于斜面***来致动。为了接合摩擦离合器，斜面***能够借助盘簧通过能相对输入斜面转动的输出斜面改变器轴向延伸距离，并且由此轴向移动摩擦离合器的压板。由此，离合器盘能够摩擦接合式地被挤压在摩擦离合器的压板和配对板之间。
特别是混合动力车辆的驱动系中的扭矩传递需要一直能够轻松且有效地是适应运动驾驶中的不同的行车模式。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是，提供一种使得特别是混合动力车辆的、驱动系中的扭矩传递能够轻松且有效地是适应运动型行车方式中的不同的行车模式的措施。
根据本发明，该技术问题通过具有权利要求1的特征的离合器***和具有权利要求9的特征的方法来解决。从属权利要求和下面的描述给出本发明的优选的设计，能够分别单独地或组合地阐述了本发明的观点。
根据本发明，用于将机动车发动机的驱动轴与机动车变速器的至少一个变速器输入轴或混合动力车辆的电机的转子连接的离合器***，包括：摩擦离合器，斜面***，传动件和磁性离合器，其中，尤其将摩擦离合器被设计为多片式离合器，用于在扭矩输入件，特别是机动车发动机的驱动轴与扭矩输出件，特别是机动车变速器的变速器输入轴或电机的转子之间传递扭矩；斜面***用于轴向移动摩擦离合器的压板，其中斜面***具有输入斜面和输出斜面，输出斜面由于扭矩输入件和扭矩输出件之间的转速差能相对输入斜面转动，以改变斜面***的轴向延伸距离；传动件与输入斜面连接并且能相对转动地被支承在扭矩输入件上；磁性离合器用于将传动件与扭矩输入件抗扭连接，其中，磁性离合器具有与传动件抗扭连接的但能轴向移动的电枢盘，其中，能够通过永磁体移动电枢盘，以自动地接合磁性离合器，并且，磁性离合器具有电磁体，以通过能由电磁体产生的、与永磁体相斥的电磁场来断开磁性离合器。
与节油型的行车方式相比，例如特别在跑车中出现的运动型的行车方式，以突然猛烈的加速和突然猛烈的制动为特征。滑行运行工况在节油型行车方式中相当常见，而在运动型的行车方式中几乎没有，在滑行运行工况中由于其惯性，机动车在基本没有动力输入的情况下向前滚动。在猛烈制动情况下，能够重要的是借助例如被设计为内燃机的机动车发动机的拖曳扭矩来制动机动车。特别地，在猛烈制动的情况下，能够需要或希望减小制动设备的制动衬片上的负载，例如通过摩擦能量加热引起的热负载，其方法是由机动车发动机提供制动功率的一部分。
通过磁性离合器的永磁体能够实现，在电磁体未通电时接合磁性离合器(“常闭”)。由此，将输入斜面与扭矩输入件连接并且将输出斜面与扭矩输出件连接，使得在牵引运行时，如果扭矩输入件超越(überholt)扭矩输出件，由输入斜面和输出斜面构成的斜面***增加其轴向延伸距离并且接合摩擦离合器，由此使得扭矩输出件的转速与扭矩输入件的转速同步。如果在之后的猛烈制动时出现推力运行并且扭矩输出件要超越扭矩输入件，则接合摩擦离合器，因此能够将扭矩传入到机动车发动机中，并且机动车发动机的拖曳扭矩能够作为所谓的“发动机制动”用于所需的制动功率。由于磁性离合器依然接合，输入斜面保持与扭矩输入件同步，因此没有出现与和扭矩输出件同步的输出斜面的转速差。由此，摩擦离合器在牵引运行时原则上保持接合。
在运动型行车方式中不常出现的工况中，即应当将机动车发动机从驱动系中断开的工况中，例如在滑行运行工况或在被设计为混合动力车辆的机动车纯电驱动工况中，能够使电磁体通电，以通过产生与永磁体相斥的磁场断开磁性离合器。由于与输入斜面连接的传动件在扭矩输入件上能相对转动地被支承，输入斜面在磁性离合器的断开的状态下不再被支撑在扭矩输入件上，因此摩擦离合器能够通过自身自动断开，并且此时，输出斜面相对输入斜面转动，由此减少了斜面***的轴向延伸距离。相比被设计为“常开”的磁性离合器，被设计为“常闭”的磁性离合器仅在运动型行车方式中很少出现的运行情况中需要给磁性离合器的电磁体通电。替代地，在运动型行车方式中更常出现的紧急猛烈的制动的工况中，不需要给磁性离合器的电磁体通电，以便借助机动车发动机的拖曳扭矩额外地制动机动车。由此能够减少在运动型行车方式中对电能的需求。通过被设计为“常闭”的磁性离合器，磁性离合器作用在被支承在扭矩输入件上的传动件上，能够在运动型行车方式中更常出现的机动车发动机推力运行工况中不给磁性离合器的电磁体通电，因此使得特别是混合动力车辆的，驱动系中的扭矩传递能够轻松且有效地是适应运动型行车方式中的不同的行车模式的措施。
磁性离合器，斜面***和摩擦离合器能够共同构成所谓的助力器-离合器。在摩擦离合器的接合状态下，扭矩输入件和扭矩输出件在无滑摩的运行期间具有基本相同的转速。在摩擦离合器的断开状态下，扭矩输入件和扭矩输出件能够以不同的转速转动，因此在扭矩输入件和扭矩输出件之间出现转速差。流经扭矩输入件的扭矩能够至少部分地流经接合的磁性离合器，因此在磁性离合器接合状态下，扭矩传递至少偶尔能够通过斜面***进行，由此能够减少摩擦离合器的部件负载。压板能够通过斜面***的变化的尺寸移动，以接合摩擦离合器，其中，用于移动压板的位移力能够从经由飞轮传递的扭矩的分出。如果斜面***的的尺寸变化到例如挤压离合器盘的压板和/或多片式离合器的离合器片，那么在结束滑摩运行后，扭矩输入件和扭矩输出件的转速相互同步，因此不再有转速差。然后，斜面***能够保持在达到的位置上。
输出斜面能够抗扭但能轴向移动地与扭矩输出件连接。由此，与扭矩输出件连接的输出斜面以及经由飞轮和/或磁性离合器能与扭矩输入件连接的输入斜面能够在扭矩输出件和扭矩输入件之间有转速差时相对彼此转动。斜面***的斜面能够相互直接滑动或通过至少一个滚珠，圆柱体或另外能转动的部件相对彼此转动，因此能够构成滚珠-斜面-***。通过斜面相对彼此的转动，输入斜面和输出斜面的分别背离于对置斜面的背侧之间的距离能够改变，因此能够相应地减少或增加斜面***的轴向延伸距离。特别地，摩擦离合器的压板由输出斜面的背离输入斜面的背侧构成。特别优选地，输入斜面相对输出斜面的最大相对转角例如通过至少一个止挡件的限定，由此，例如能够避免超过摩擦离合器的摩擦衬片的最大磨损范围。
通过适当选择斜面***的斜面斜率，能够实现力传递。此外，能够将磁性离合器移出压板的区域。由此，特别相比于压板，能够将磁性离合器定位在压板的很大程度的径向内侧，因此能够利用离合器盘的摩擦衬片的径向内侧的结构空间。由此能够在相对宽的径向外侧的区域中设置离合器盘的摩擦接触，因此，需要摩擦离合器的沿径向向内的相应小的距离，以能够实现相应大的摩擦面。摩擦离合器能够例如被设计为多片式离合器或多盘离合器。优选地，能够借助冷却介质，特别冷却油，将摩擦热从摩擦离合器排出，因此能够设计摩擦离合器特别是湿式的多片式离合器。
电枢盘能够由例如铁磁材料的受磁力影响的材料制成。电磁体能够具有能通电流的、特别绕铁芯缠绕的线圈。永磁体例如与电枢盘或电磁支承的部件抗扭连接。摩擦离合器特别能够用于机动车的手动变速器。通过摩擦离合器能够实现“线控离合器”***，其中摩擦离合器的致动不是通过机械的，液压的或气动的方式，而是电的方式。摩擦离合器由此能够被设计为电子离合器。
特别地，传动件通过特别被设计为滚动轴承的径向轴承被支承在扭矩输入件上，其中径向轴承能够通过磁性离合器桥接。由于在运动型行车方式中特别频繁地需要机动车发动机的拖曳扭矩来制动，因此不需要借助在传动件和扭矩输入件之间作用的自由轮来基本避免推力运行。替代地，能够设置结构更简单的，节省空间的且成本低的径向轴承，径向轴承通过被设计为“常闭”磁性离合器在运动型行车方式中最常出现的工况中总是被桥接。在较少出现的、磁性离合器断开的工况中，径向轴承能够容易地使扭矩输入件和扭矩输出件之间产生用于致动的摩擦离合器的转速差，其中，这能够独立于牵引运行或推力运行的工况。
优选地，永磁体与至少部分地布置在永磁体径向外侧的软磁性的外侧电枢部件磁性连接，并且永磁体与至少部分地布置在永磁体径向内侧的软磁性的内侧电枢部件磁性连接。通过电枢部件，永磁体的磁场能够容易地传递到期望的位置上。在这种情况下，通常相当脆且难以加工的永磁体能够具有简单的形状设计，而加工更简单的电枢部件能够具有相对希望的磁场的相应的补偿的几何形状。例如，将永磁体设计为具有径向向内和径向向外的极的环或环段，而至少一个电枢部件基本沿轴向偏转磁场。
特别优选地，永磁体与外侧电枢部件和/或与内侧电枢部件粘合和/或浇铸连接。由此，能够容易地固定永磁体相对电枢部件的位置。特别地，能设置永磁体与电枢部件的直接接触，并能够设置用在接触表面外侧的固定材料，接触表面是由永磁体和电枢部件所组成的整体的至少部分的壳体。由此能够避免在永磁体转移到电枢部件期间通过额外的电介质干扰磁场。
特别地，沿轴向在电枢盘和电磁体之间设置与扭矩输入件的扭矩传递式连接的摩擦盘，以产生与外侧电枢部件和/或与内侧电枢部件的摩擦接触。电枢盘能够通过永磁体压靠在摩擦盘上，以实现摩擦接合。优选地，电枢盘具有至少一个电枢部件，其中，电枢部件在磁性离合器接合状态下被摩擦接合式地压靠在摩擦盘上。为此，电枢部件能够形成用于摩擦盘的相应大的摩擦接触表面，以便仍然能够摩擦接合式地传递特定的待传递的额定扭矩。
优选地，电磁体与直流电源连接，其中，直流电源能够提供沿第一电流方向的直流电流和沿与第一电流方向相反的第二电流方向的直流电流，其中，特别能够可变地调节直流电流的电流强度。根据电流方向，电磁体能产生与永磁体相斥的或相互吸引的磁力。在相斥磁力的情况下，能够断开磁性离合器。在相互吸引的磁力的情况下，能够增加磁性离合器中的挤压力，因此能够不打滑的情况下通过磁性离合器传递相应较大的扭矩。
特别优选地，电枢盘与传动件通过被特别设计为片簧的复位弹簧连接，所述复位弹簧特别用于在永磁体产生的磁场减小时而断开磁性离合器。特别地，如果永磁体的磁场通过电磁体抵消，那么复位弹簧能够预先确定电枢盘在磁性离合器中的相对位置。特别地，复位弹簧能够将电枢盘移动到对应于磁性离合器的断开位置的相对位置上。如果永磁体被设置在电枢盘中，那么通过所产生的气隙，使电磁体的较小激励足以保持磁性离合器断开，由此能够减少电能的消耗。被设计为片簧的复位弹簧能够使得电枢盘相对传动件做轴向相对运动，而其中片簧能够同时传递扭矩。
特别地，摩擦离合器具有与扭矩输出件连接的，特别被设计为输出离合器片支架的输出部件和与扭矩输入件连接的，特别被设计为输入离合器片支架的输入部件，其中，输入部件与扭矩输入件和/或输出部件与扭矩输出件通过被特别设计为扭矩传感器的补偿件连接，补偿件用于补偿扭矩输入件与扭矩输出件沿径向和/或沿圆周的偏移。补偿件特别能够补偿为扭矩输入件相对扭矩输出件在输入斜面相对输出斜面转动期间有限地出现的相对转动。附加地或备选地，补偿件能够补偿机动车发动机的驱动轴相对机动车变速器的变速器输入轴的径向偏移。离合器***内的不必要的横向力能够由此避免。
本发明还涉及一种用于操作机动车中离合器***的方法，所述离合器***能够如上所述地设计或改进地设计，其中，在机动车的机动车发动机关闭时，磁性离合器的永磁体接合摩擦离合器，并且为起动机动车发动机，向磁性离合器的电磁体通电，以断开摩擦离合器。通过被设计为“常闭”的磁性离合器，磁性离合器作用在被支承在扭矩输入件上的传动件上，能够在运动型行车方式中更常出现的机动车发动机推力运行工况中不使磁性离合器的电磁体通电，因此使得特别是混合动力车辆的，驱动系中的扭矩传递能够轻松且有效地是适应运动型行车方式中的不同的行车模式的措施。
特别地，为了作用在扭矩输出件上的电机的回收运行和/或机动车的滑行运行，向磁性离合器的电磁体通电，以断开摩擦离合器。因此，仅在运动型行车方式中不常出现的工况中，例如滑行运行工况或用于混合动力车辆的牵引电池的电回收运行工况，才会产生用于断开磁性离合器的电能消耗。
附图说明
接下来将通过附图，借助于优选的实施例示意性地阐述本发明，其中，下述特征既能够分别单独地也能够组合地描述本发明的观点。附图为：
图1是离合器***的示意性的剖视图，
图2是图1的离合器***的示意性的立体剖视图，
图3是图1的离合器***的磁性离合器的示意性的细节图，
图4是用于图1的离合器***的备选的磁性离合器在断开状态下的示意性的细节图，
图5是图4的磁性离合器在接合状态下的示意性的细节图。
具体实施方式
在图1和图2中所示的离合器***10具有机动车发动机的被设计为曲轴的驱动轴形式的扭矩输入件12，扭矩输入件例如能够与机动车变速器的变速器输入轴形式的扭矩输出件14连接。电机也能够作用于扭矩输出件14，以交换扭矩。为此，电机具有能通电的定子，定子能够与和扭矩输出件14连接的转子共同作用。必要时，扭矩输出件具有与定子共同作用的磁体，并由构成电机的转子。在扭矩输入件12和机动车发动机之间和/或在扭矩输出件14和机动车变速器之间能够设置分离离合器，以能够在机动车发动机运行期间在机动车变速器中切换挡位。
扭矩输入件12能够通过被设计为多片式离合器的摩擦离合器16与扭矩输出件14连接。为此，摩擦离合器16具有被设计为外离合器片支架的输出部件18，输出部件经由用于补偿径向和/或周向偏移的补偿件20与扭矩输出件14连接。特别地，输出部件18能够在径向外侧支承电机的定子，并且设置有定子永磁体，以构成定子。此外，摩擦离合器16具有被设计为内离合器片支架的输入部件22，输入部件与扭矩输入件12铆接。摩擦离合器16能够借助斜面***24来操作。为此，斜面***24具有通过轴向轴承26轴向固定地支撑的输入斜面28，输入斜面能够经通过滚珠30相对输出斜面32转动。输出斜面32由此能够轴向移动，以便在接合摩擦离合器16时，挤压被设计为摩擦离合器16的压板的摩擦离合器16的摩擦片和/或钢片。
杯状或碗状的传动件34作用在输入斜面28上，借助该传动件能够使输入斜面28转动。传动件34经由径向轴承36能转动地被支承在扭矩输入件12上。借助磁性离合器38，能够桥接径向轴承36并且将传动件34与扭矩输入件14连接。在摩擦离合器16断开并且磁性离合器38接合时，输入斜面28通过传动件34与扭矩输入件12连接，而输出斜面32经由输出部件18与扭矩输出件14连接，因此由于扭矩输入件12和扭矩输出件14之间的转速差，输入斜面28能够相对输出斜面32转动。特别地，在超越扭矩输入件12的情况下，能够增加斜面***24的轴向延伸距离并且接合摩擦离合器16。如果磁性离合器38断开，输入斜面28不再被能相对转动地支承的传动件34支撑。摩擦离合器16由此能够由于预紧的、例如被设计为盘簧的复位弹簧件40而自动断开，并且减小斜面***24的轴向延伸距离。
在图3中详细示出的磁性离合器38具有固定的电磁体42，在电磁体42上经由径向内侧轴承44支承扭矩输入件12。电磁体42能够产生能作用在能轴向移动的电枢盘46上的电场。在所示实施例中，电枢盘46具有永磁体48，永磁体与软磁性外侧电枢部件50和软磁性内侧电枢部件52磁性连接。磁性离合器38通过永磁体48被设计为“常闭”状态，也就是说，由于永磁体48产生的磁场，永磁体48能够将电枢部分50，52摩擦接合式地压靠在与扭矩输入件12抗扭连接的摩擦盘54上，以接合磁性离合器。如果在电磁体42上接通沿第一电流方向的电流，电磁体42能够产生与永磁体48相斥的磁力，以大程度地抵消永磁体的磁场。在这种情况下，与电枢盘46和传动件34连接的片簧能够将电枢盘46拉离摩擦盘54，由此断开磁性离合器38。如果在电磁体42上接通沿与第一电流方向相反的第二电流方向的电流，能够增加在电枢盘46和摩擦盘54之间的压力。
相比磁体38在图3所示的实施方式，在磁体38的在图4和图5所示实施方式中，永磁体48与电枢部件50，52离开电枢盘46，朝与电枢盘46对置的区域移动。永磁体48和电枢部件50，52因此能够是摩擦盘54的一部分。由此能够减小要移动的电枢盘46的重量。优选地，电磁体42沿轴向被布置在永磁体48和电枢盘46之间。特别地，电枢部件50，52能够与永磁体48共同构成马蹄形磁铁，其中，电磁体42能够沿径向被***在电枢部件50，52之间。电磁体42由此能够容易地抵消由永磁体48产生的磁场。
附图标记列表
10 离合器***
12 扭矩输入件
14 扭矩输出件
16 摩擦离合器
18 输出部件
20 补偿件
22 输入部件
24 斜面***
26 轴向轴承
28 输入斜面
30 滚珠
32 输出斜面
34 传动件
36 径向轴承
38 磁性离合器
40 复位弹簧件
42 电磁体
44 轴承
46 电枢盘
48 永磁体
50 外侧电枢部件
52 内侧电枢部件
54 摩擦盘

Claims (10)

1.一种离合器***，用于将机动车发动机的驱动轴与机动车变速器的至少一个变速器输入轴或混合动力车辆的电机的转子连接，包括摩擦离合器(16)，斜面***(24)，传动件和磁性离合器，其中，
所述摩擦离合器特别被设计为多片式离合器，用于在扭矩输入件(12)，特别是所述机动车发动机的驱动轴与扭矩输出件(14)，特别是所述机动车变速器的变速器输入轴或所述电机的转子之间传递扭矩，
所述斜面***(24)用于轴向移动所述摩擦离合器(16)的压板，其中所述斜面***(24)具有输入斜面(28)和输出斜面(32)，所述输出斜面由于所述扭矩输入件(12)和所述扭矩输出件(14)之间的转速差能相对所述输入斜面(28)转动，以改变所述斜面***(24)的轴向延伸距离，
所述传动件(34)与所述输入斜面(28)连接并且能相对转动地被支承在所述扭矩输入件(12)上，
所述磁性离合器(38)用于将所述传动件(34)与所述扭矩输入件(12)抗扭连接，
2.其中，所述磁性离合器(38)具有与所述传动件(34)抗扭连接的但能轴向移动的电枢盘(46)，其中，能够通过永磁体(48)移动所述电枢盘(46)，以自动地接合所述磁性离合器(38)，并且，所述磁性离合器(38)具有电磁体(42)，以通过能由所述电磁体(42)产生的、与所述永磁体(48)相斥的电磁场来断开所述磁性离合器(38)。根据权利要求1所述的离合器***，其特征在于，所述传动件(34)通过被特别设计为滚动轴承的径向轴承(36)支承在所述扭矩输入件(12)上，其中，所述径向轴承(36)能够通过所述磁性离合器(38)桥接。
3.根据权利要求1或2所述的离合器***，其特征在于，所述永磁体(48)与至少部分地布置在所述永磁体(48)径向外侧的软磁性的外侧电枢部件(50)磁性连接，并且所述永磁体与至少部分地布置在所述永磁体(48)径向内侧的软磁性的内侧电枢部件(52)磁性连接。
4.根据权利要求3所述的离合器***，其特征在于，所述永磁体(48)与所述外侧电枢部件(50)和/或与所述内侧电枢部件(52)粘合和/或浇铸连接。
5.根据权利要求3或4所述的离合器***，其特征在于，沿轴向在所述电枢盘(46)和所述电磁体(48)之间设置与所述扭矩输入件(12)扭矩传递式连接的摩擦盘(54)，以产生与所述外侧电枢部件(50)和/或与所述内侧电枢部件(52)的摩擦接触。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离合器***，其特征在于，所述电磁体(48)与直流电源连接，其中，所述直流电源能够提供沿第一电流方向的直流电流和沿与所述第一电流方向相反的第二电流方向的直流电流，其中，特别能够可变地调节所述直流电流的电流强度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的离合器***，其特征在于，所述电枢盘(46)与所述传动件(34)通过被特别设计为片簧的复位弹簧连接，所述复位弹簧特别用于在所述永磁体(48)产生的磁场减小时断开所述磁性离合器(38)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的离合器***，其特征在于，所述摩擦离合器(16)具有与所述扭矩输出件(14)连接的、特别被设计为输出离合器片支架的输出部件(18)和与所述扭矩输入件(12)连接的、特别被设计为输入离合器片支架的输入部件(22)，其中，所述输入部件(22)与所述扭矩输入件(12)和/或所述输出部件(18)与所述扭矩输出件(14)通过被特别设计为扭矩传感器的补偿件(20)连接，所述补偿件(20)用于补偿所述扭矩输入件(12)相对所述扭矩输出件(14)沿径向和/或沿圆周的偏移。
9.一种用于操作机动车中的根据权利要求1至8中任一项所述的离合器***的方法，其中，在所述机动车的机动车发动机关闭时，所述磁性离合器(38)的永磁体(48)接合所述摩擦离合器(16)，并且
为起动所述机动车发动机，向所述磁性离合器(38)的电磁体(42)通电，以断开所述摩擦离合器(16)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，为了进入作用在所述扭矩输出件(14)上的电机的回收运行工况和/或所述机动车的滑行运行工况，向所述磁性离合器(38)的电磁体(42)通电，以断开所述摩擦离合器(16)。
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