CN109154333A - 离合器装置和混合动力模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离合器装置和具有该离合器装置的混合动力模块。该离合器装置具有主离合器(10)，主离合器(10)包括摩擦组件(11)和用于将按压力(14)施加到摩擦组件(11)的能移动的压力装置(12)，并且离合器装置包括用于移动压力装置(12)的斜面***(30)。离合器装置还具有用于将力矩传递到斜面***(30)的预控离合器(40)。预控离合器(40)包括配对板(42)和用于移动配对板(42)的操作装置(50)，其中，通过移动配对板(42)能够断开和能够接合预控离合器(40)，并且通过将力(45)从配对板(42)作用到压力装置(12)能够移动压力装置(12)。利用离合器装置，由内燃机施加的扭矩能够可控地传递到驱动系并且能以相反方向可控地传递。与离合器装置连接内燃机能够相比连接的电机以更高的转速运行。

Description

离合器装置和混合动力模块
技术领域
本发明涉及一种离合器装置和具有根据本发明的离合器装置的混合动力模块。离合器装置包括具有摩擦组件的主离合器和用于将按压力施加到摩擦组件上的能移动的压力装置。此外，离合器装置包括用于移动压力装置的斜面***。
背景技术
特别地，为实现允许内燃机和电机顺序运行或同时运行的混合动力模块，使用特别配置的离合器装置，借助该离合器装置，由内燃机提供的动力和/或由电机提供的动力能够被传递到驱动系。为此，这种离合器装置通常配备有预控离合器和主离合器。通过操作预控离合器，能够产生用于接合或断开主离合器的力矩。在这种情况下，这种离合器装置应当在电机运行期间将内燃机尽可能没有损耗地与驱动系断开。在内燃机运行期间，应当能够接合离合器。应该能够以最少的能量操作离合器装置。
在这方面，DE 10 2012 222 110A1公开了一种用于混合动力驱动装置的分离离合器。利用分离离合器，车辆的热力发动机能够与车辆变速器的电机和变速器输入轴断开或连接。在这种情况下，电机能够用作启动内燃机的起动机。为此，分离离合器通过执行器部分地接合。为了操作分离离合器，在此使用行星齿轮机构，斜面***和涡流制动器。此外，自由轮用作用于产生按压力的预控元件，通过该按压力夹紧离合器的离合器片组。这种自由轮能够允许离合器自动接合，基本上不需要提供额外的能量。自由轮使得内燃机不能达到比电机或随其提供的驱动系更高的转速。
然而，在车辆的不同的行驶情况下，需要内燃机具有相比电机或驱动系更高的转速。特别地，为了使由内燃机的运行产生的污染物最小化，需要在内燃机将实际驱动功率施加到驱动系之前以相对高的转速运行内燃机以加热排气催化剂。
当然，对于要布置在混合动力模块中的离合器装置的另一个要求是待传递的扭矩的高性能。此外，特别是在内燃机的借助于电机的启动过程期间，需要能够控制从电机传递到内燃机的扭矩。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种离合器装置和混合动力模块，利用该离合器装置和混合动力模块能够以可靠的方式将由内燃机施加的扭矩传递到从动装置或驱动系上，或是以相反的方式传递扭矩，并且该离合器装置和混合动力模块通过较小的结构体积和适中的生产成本确保借助于电机可控地启动内燃机。
该技术问题通过根据本发明的权利要求1的离合器装置和根据本发明的权利要求10的混合动力模块来解决。离合器装置的有利的设计方案在从属权利要求2至9中给出。
权利要求的特征能够以任何技术上有意义的方式组合，其中，对此能够参考下面说明书的阐述以及具有本实用新型的补充设计方案的附图的特征。
根据本发明的离合器装置包括主离合器，其可以是单盘或多盘设计的干式或湿式离合器。该主离合器具有摩擦组件和能移动的压力装置，优选设计为锅形压力件，用于在摩擦组件上施加按压力。此外，离合器装置包括用于移动压力装置的斜面***，以向摩擦组件施加力。离合器装置还具有预控离合器，用于将扭矩传递到斜面***。预控离合器包括配对板和用于移动配对板的操作装置。通过移动配对板能够断开和能够接合预控离合器。能够这样远地移动配对板，使得能够将力施加到压力装置，并且能够以这种方式移动压力装置。摩擦离合器被这样配置，使得扭矩从从动轴被传递到负载装置，反之亦然。
压力装置将按压力施加到摩擦组件上，以便这样压紧摩擦组件的离合器片，从而接合主离合器，使得主离合器能够将扭矩从内燃机传递到驱动系。
压力装置与斜面***机械连接。借助于预控离合器将由内燃机施加的扭矩传递到斜面***。通过配对板的运动断开或接合预控离合器，从而能够控制是否将扭矩从内燃机经由预控离合器传递到斜面***。配对板的第二个功能是，在配对板移动时直接且优选非间接地将力施加到压力装置上，从而也能够以这样的方式接合主离合器。
根据本发明的离合器装置的优点特别在于，通过较少的技术手段和较小的结构体积，能够借助配对板定量地将力传递到压力装置，因此，扭矩，例如由电机产生的扭矩，能够被引入到主离合器中，从而能够借助由电机提供的扭矩启动内燃机。用于实现该启动过程的技术手段，即配对板和压力装置，因此具有双重功能，即将扭矩从内燃机传递到驱动系，以及上述的将扭矩从电机传引到内燃机(例如用于启动)的功能。因此，与传统的实施方式相比，在混合动力模块中需要更少的部件和更小的结构空间。
优选地，离合器装置以这样的方式实现，使得能够从配对板施加到压力装置的力能够直接施加到压力装置上。这说明，在离合器装置的这种设计方案中，能够将配对板压靠在压力装置上，以移动压力装置。然而，根据本发明不应排除配对板和压力装置之间存在任何薄的中间层，例如油漆涂层或其他涂层。
此外，在离合器装置的有利的设计方案中设置，预控离合器具有弹簧装置，特别是具有板簧。借助弹簧装置能够在预控离合器中限定或定义作用的力。
用于移动配对板的操作装置优选地包括多个作用在配对板上的压力销。利用压力销能够通过施加拉力和压力来移动配对板。因此，操作装置包括至少一个机械式的分离装置，分离装置能够以机电或液压或气动方式操作。
压力销的运动有利地通过至少一个液压驱动装置实现，该液压驱动装置与压力销机械地连接。
在一个具体的设计方案中，离合器装置包括内侧支架和外侧支架，其中，摩擦组件机械地连接到内侧支架和外侧支架，即将单个离合器片机械式地固定地布置在外侧支架上并且将另外的离合器片机械式地固定地布置在内侧支架上。因此，摩擦组件构成主离合器的一部分。斜面***包括固定地布置在内侧支架上的斜面元件和能转动的斜面元件，其中，能转动的斜面元件和预控离合器在预控离合器接合时与内侧支架和外侧支架机械式连接。固定布置的斜面元件和能转动的斜面元件在这种情况下以这样的方式配置，使得能转动的斜面元件在旋转运动期间由于倾斜布置的斜面而远离或接近固定布置的斜面元件。
预控离合器的摩擦盘始终与外侧支架连接。然而，在接合预控离合器时，预控离合器才完全连接到外侧支架。在两个斜面元件之间能够布置滚动体，特别是球体。所提到的斜面能够构成用于滚动体的滚动面。优选地，斜面被布置在斜面元件的圆周上。
为了支撑由操作装置轴向加载的内侧支架，优选地设置，内侧支架平行于离合器装置的旋转轴线地被支撑在至少一个支撑轴承上。该支撑轴承优选地形成肩部，从而适用于吸收或承载轴向力。
此外，为了吸收存在的力，有利地在斜面***之间，特别是在固定布置的斜面元件和压力装置之间布置推力轴承。而且，该推力轴承用于接受轴向力，即平行于旋转轴线延伸的力。
操作装置的压力销优选地在简单的设计方案中被可移动地支承在能转动的斜面元件中。
这样设置的离合器装置尤其能够用作用于混合动力车辆的混合动力驱动系的分离离合器。所使用的预控离合器能够通过压力销形式的执行器以及优选液压的装置顺序地操作。从而能够断开预控离合器，以将内燃机与电机分离开。斜面***是在这种情况下基本无负荷，从而能转动的斜面元件能够相对固定的斜面元件转动，并且能够这样轴向移动，从而与能转动的斜面元件作用式连接的压力装置消除了作用到主离合器的摩擦组件的按压力。从而能够断开主离合器。为了使用电机启动内燃机，再次使用执行器，以直接将压力施加到压力装置上。这导致主离合器的接合并且因此再次连接在内燃机和驱动系之间的扭矩传递路径。在重新操作操作装置后，操作装置接合预控离合器，从而由内燃机提供的扭矩通过预控离合器被传递到斜面***，因此能转动的斜面元件再次转动并且以这样的方式增大相对固定的斜面***的距离。在这种情况下，能转动的斜面元件这样推动压力装置，使得压力装置再次压缩主离合器的摩擦组件。因此，内燃机的扭矩用于实现将扭矩传递到驱动系。
为了解决上述技术问题，还提供了一种混合动力模块，该混合动力模块包括第一驱动单元，特别是热力发动机或内燃机形式的第一驱动单元，其中，第一驱动单元具有从动轴。此外，混合动力模块包括驱动系，驱动系具有机械地与驱动系或混合动力模块连接的第二驱动单元，特别是电机。混合动力模块包括根据本发明的离合器装置，其中第一驱动单元的从动轴能够用于借助于离合器装置传递扭矩地与驱动系可拆分地连接。在混合动力模块中，热力发动机或内燃机、离合器装置、电机和变速器单元能够按照所述顺序布置。混合动力模块还可包括扭转振动减振器，特别是双质量飞轮。扭转振动减振器能够具有能量存储器。
通过根据本发明的混合动力模块的离合器装置，内燃机能够与驱动系连接或与驱动系断开。
附图说明
下面结合示出了优选的设计方案的附图，在涉及的现有技术基础上详细阐述本实用新型。本发明不仅限于的示意图，其中应当注意，附图中所示出的实施例不限于所示的尺寸。
附图为
图1：具有根据本发明的离合器装置的根据本发明的混合动力模块的剖视图，
图2：力-行程-图，其中示出在操作预控离合器时所需的力。
具体实施方式
在图1中以剖视图示出的混合动力模块具有双质量飞轮2，其与离心摆5连接。双质量飞轮2和离心摆5通过双质量飞轮2的初级侧3抗扭地连接到从动轴6。从动轴6围绕旋转轴线1旋转，旋转轴线1也表示整个混合动力模块的旋转轴线。双质量飞轮2的次级侧4机械地与主离合器10的外侧支架5固定连接。主离合器10包括摩擦组件11，摩擦组件的离合器片以交替布置的方式与外侧支架15和内侧支架16连接。内侧支架16形成套筒17，套筒17也同样能够绕旋转轴线1旋转。主离合器10的另外的组成部件是压力装置12，其在此被设计为锅形压力件。压力装置12能够沿位移方向13移动。通过适当移动压力装置12，压力装置12能够利用按压力14压紧摩擦组件11，从而接合主离合器10。
内侧支架16通过其套筒17支撑在支撑轴承20上，支撑轴承20构成肩部21，以便能够吸收轴向作用力。
混合动力模块还包括斜面***30，斜面***30包括抗扭地布置在套筒17上的固定的斜面元件31和相对于该斜面元件能转动的斜面元件32。在斜面元件31，32之间布置有多个球体。斜面元件31，32配置有这里未示出的倾斜延伸的斜面，球体在斜面上滚动。由于倾斜延伸的斜面相互支承，能转动的斜面元件32的旋转引起相对于固定的斜面元件31的距离变化。能转动的斜面元件32被支承在推力轴承34上，推力轴承34沿压力装置12的轴向方向被支撑。为了调节斜面***30中的力，板簧44也布置在固定的斜面元件31和能够通过斜面***30移动的压力装置12之间。
能转动的斜面元件32的一部分构成预控离合器40的一部分。除能转动的斜面元件32的一部分外，该预控离合器40还包括摩擦盘41和配对板42，配对板能平行于旋转轴线移动，因此摩擦盘41能够在其自身和能转动的斜面元件32之间这样通过摩擦力作用，使得能够从摩擦盘41向能转动的斜面元件32传递扭矩并且能够以相反方向传递扭矩。为此，这样操作所示的压力销的形式的操作装置50，使得配对板42被拉向能转动的斜面元件32，该压力销能够与在此不可见的液压，电动或气动驱动装置中的一个连接。操作装置50的压力销在这种情况下被集成在能转动的斜面元件32中的平移的支承件51中。
以这种方式，在接合预控离合器40的情况下，传入从动轴6的扭矩能够通过外侧支架15传递到主离合器10的摩擦组件11中。由于扭矩通过预控离合器40传递到斜面***30中，能转动的斜面元件32旋转，使得相对于固定的斜面元件31的距离增加。
由此，压力装置12向左移动，以便将按压力14施加到摩擦组件11上，并由此接合主离合器10，并且扭矩从从动轴6被传递到内侧支架16或套筒17。
只要通过操作操作装置50断开预控离合器40，则中断经由预控离合器40的扭矩流，从而斜面***30基本上不受负载和能转动的斜面构件32因在压力装置12和固定的斜面元件31之间的板簧44再次向右移动，使得按压力14从摩擦组件11上释放或撤除。因此，主离合器10断开，并且由从动轴6传递到内侧支架16的扭矩被中断。
在电驱动装置(这里未示出并连接到内侧支架16)运行期间，并且在目的是借助电驱动装置启动连接到从动轴6的内燃机时，进行下述步骤：这样操作操作装置50，即示出的压力销向左移动配对板42到虚线所示的位置，从而配对板42贴靠在压力装置12上，并且压力装置12也向左移动，使得它们再次将按压力14作用到主离合器10的摩擦组件11上。因此，从电驱动装置导入到内侧支架16的扭矩被传入到主离合器10的摩擦组件11中，并且被传递到双质量飞轮2，并且因而被传递到从动轴6上，因此在此未示出的连接到从动轴6的内燃机能够被提供动能并且被启动。在实现燃烧装置的稳定的自运行后，在此操作操作装置50，使得由操作装置施加的力45被移除，并且压力装置12再次向右移动并且断开主离合器10。
在再次以前述方式和方法操作操作装置50，以接合预控离合器40时，由从动轴6导入的扭矩被用于操作斜面***30，并且这样再次向左移动压力装置12，使得压力装置在将按压力14施加到主离合器10的摩擦组件11上并且由于接合主离合器10，从而由从动轴6提供的扭矩被传递到内侧支架16中。
在这种情况下，由操作装置50施加的轴向力被支撑轴承20吸收，支撑轴承20将相应的、相反的支撑力42施加到套筒17上。
为了调节预控离合器40中存在的力，预控离合器特别是在配对板42和摩擦盘41之间具有板簧33。借助根据本发明的离合器装置或根据本发明的混合动力模块，在预控离合器40的非操作状态下能够将内燃机施加扭矩地且在驱动状态下，在不提供操作能量的情况下连接到驱动系。由预控离合器40传递的扭矩在这种情况下由斜面***30转换成轴向力，利用该轴向力夹紧主离合器10的摩擦组件11。
由斜面***30产生的轴向力由套筒17吸收，从而连接的内燃机不被轴向加载。
可以看出，无论扭矩传递的方向如何，仅需要操作装置50或执行器，其作用在压力销上以便移动配对板42。
结合图2中的图表，阐明了实现混合动力模块的各个状态所需的力或能量。在接合预控离合器14，以在从动轴6和内侧支架16之间传递扭矩的情况下，通过所示的状态60说明根本没有力，因此没有能量消耗。
为了断开预控离合器40以中断扭矩流，必须消耗相应的力并因此消耗能量。该状态由区段61表示。
为了施加由配对板42施加到压力装置12的力45，必须借助相对高的力并因此高能量地操作操作装置50。该状态由区段62表示。
在连接的内燃机稳定地自运行后，再次将配对板42从压力装置12分离开，其中，由配对板42施加到压力装置12的力45也被减小，从而再次需要较少的能量。该状态由区段63表示。
在借助操作装置50接合预控离合器后，扭矩传递无需更多的力或能量，这是因为，如已经描述的，由内燃机自身产生的扭矩通过斜面***30接合主离合器10。该状态由区段64表示。
借助在此建议的离合器装置以及借助混合动力模块，能够以可靠的方式将由内燃机施加的扭矩传递到从动装置或传递到驱动系，或是以相反的方式传递，其中确保与离合器装置连接的内燃机能够以相比电机更高的转速运行，从而能够执行借助于电机的内燃机的可控启动过程以及内燃机的与转速无关的运行。
附图标记列表
1 旋转轴线
2 双质量飞轮
3 初级侧
4 次级侧
5 离心摆
6 从动轴
10 主离合器
11 摩擦组件
12 压力装置
13 位移方向
14 按压力
15 外侧支架
16 内侧支架
17 套筒
20 支撑轴承
21 肩部
22 支撑力
30 斜面***
31 固定的斜面元件
32 能转动的斜面元件
33 板簧
34 推力轴承
40 预控离合器
41 摩擦盘
42 配对板
43 配对板的位移
44 板簧
45 配对板的力
50 操作装置
51 支承件
60 状态预控离合器接合
61 状态预控离合器断开
62 状态预控离合器接合
63 状态预控离合器断开
64 状态预控离合器接合

Claims (10)

1.一种离合器装置，所述离合器装置具有主离合器(10)，所述主离合器(10)包括摩擦组件(11)和用于将按压力(14)施加到所述摩擦组件(11)上的、能移动的压力装置(12)，并且所述离合器装置还具有用于移动所述压力装置(12)的斜面***(30)，
其特征在于，
所述离合器装置还具有用于将力矩传递到所述斜面***(30)的预控离合器(40)，并且所述预控离合器(40)包括配对板(42)和用于移动所述配对板(42)的操作装置(50)，其中，通过移动所述配对板(42)能够断开且能够接合所述预控离合器(40)，并且通过将力(45)从所述配对板(42)作用到所述压力装置(12)上能够移动所述压力装置(12)。
2.根据权利要求1所述的离合器装置，其中，这样设置所述离合器装置，使得能够从所述配对板(42)施加到所述压力装置(12)上的力(45)能够被直接地施加到所述压力装置(12)上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的离合器装置，其中，所述预控离合器(40)具有弹簧装置，特别具有板簧(33)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的离合器装置，其中，所述操作装置(50)包括多个压力销，所述压力销作用到所述配对板(42)上。
5.根据权利要求4所述的离合器装置，其中，所述操作装置包括液压驱动装置，所述液压驱动装置与压力销机械式连接。
6.根据上述权利要求中任一项所述的离合器装置，其中，所述离合器装置具有内侧支架(16)和外侧支架(15)，其中，所述摩擦组件(11)机械式地与所述内侧支架(16)且与所述外侧支架15连接，并且其中，所述斜面***(30)具有被固定地布置在所述内侧支架(16)上的斜面元件(31)以及具有能转动的斜面元件(32)，并且所述能转动的斜面元件(32)和所述预控离合器(40)在所述预控离合器(40)接合时与所述内侧支架(16)和所述外侧支架(15)机械式连接。
7.根据权利要求6所述的离合器装置，其中，所述内侧支架(16)平行于所述离合器装置的旋转轴线(1)地支撑在所述支撑轴承(20)上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的离合器装置，其中，所述离合器装置在所述斜面***(30)和所述压力装置(12)之间具有推力轴承(34)。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的离合器装置，其中，所述操作装置(50)的压力销能移动地被支承在所述能转动的斜面元件(32)中。
10.一种混合动力模块，包括第一驱动单元、驱动系和根据上述权利要求中任一项所述的离合器装置，所述第一驱动单元，特别是热力发动机，具有从动轴(6)，所述驱动系具有与其机械式连接的第二驱动单元，特别是电机，其中，用于传递扭矩的从动轴(6)借助所述离合器装置能够可拆分地与所述驱动系连接。
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