CN114641633A - 用于自动化手动变速器的离合器总成 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于自动化手动变速器的离合器总成的***、方法和设备。所述离合器总成包括双动力路径。一个动力路径经由湿式离合器将原动机连接到所述自动化手动变速器，并且第二动力路径将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者连接到接地连接以使其速度同步来进行换挡。

Description

用于自动化手动变速器的离合器总成
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年11月14日提交的美国临时申请号62/935,206的申请日的权益，该临时申请以引用方式并入本文。
背景技术
本申请总体上涉及用于自动化手动变速器(“AMT”)的离合器总成以及相关的设备、方法、***和技术。
动力传动***中的自动化手动变速器的当前方法存在许多缺点和未被满足的需求。例如，与具有变矩器的自动变速器相比，AMT由于成本效益和升挡能力以及其他原因而采用干式离合器。然而，与具有变矩器的自动变速器相比，与AMT相关联的扭矩中断在一些情况下(诸如在低速时并且特别是在陡坡或软路面上)使得更难进行换挡。此外，由于干式离合器无法散热并且经常更容易磨损，AMT降低了低速机动性并降低了长时间爬行的能力。
湿式离合器尚未结合到AMT中，因为通常的做法是在同步过程中、特别是在升挡期间打开主离合器并将发动机与变速器脱离。这种做法使得湿式离合器无法与AMT一起使用，因为与传统的干式离合器相比，湿式离合器在处于打开或释放状态时具有固有地更高的阻力。因此，仍然对本文所公开的独特设备、方法、***和技术有大量需求。
说明性实施方案的公开内容
为了清楚地、简洁地和准确地描述本公开的说明性实施方案、制造和使用本公开的方式和过程以及为了使得能够实践、制造和使用本公开，现在将参考某些示例性实施方案，包括图中所示的那些实施方案，并且将使用具体语言来描述本公开。然而，应当理解，并不由此产生对本发明的范围的限制，并且本发明包括并保护本领域技术人员将想到的示例性实施方案的此类变更、修改和进一步应用。
发明内容
示例性实施方案包括用于离合器总成的独特设备、方法、***和技术，该离合器总成具有双动力路径和至少一个湿式离合器，该湿式离合器可用于将AMT与原动机连接。一个动力路径控制从原动机到AMT的动力流动，并且另一个动力路径使原动机或AMT接地以使原动机或AMT减速并使原动机或AMT速度同步来进行换挡。此外，在AMT连接到接地连接的实施方案中，AMT的输入轴可接地，从而每当变速器处于空挡并且发动机处于或接近低怠速时都消除或减少齿轮嘎啦声和噪声、振动和粗糙性(NVH)。这些情况也可能在例如气缸停用和/或跳火情况期间发生。从以下描述和附图中，另外的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。
附图说明
图1A是示出用于包括自动化手动变速器***和原动机的动力传动***的示例性离合器总成的某些方面的示意图。
图1B是示出用于图1A的动力传动***的示例性离合器总成的某些方面的另一个示意图。
图2是示出另一个实施方案的离合器总成的某些方面的另一个示意图。
图3是示出用于操作根据本公开的离合器总成以将自动化手动变速器***选择性地连接到原动机的示例性过程的某些方面的示意图。
图4A是示出用于包括自动化手动变速器***和原动机的动力传动***的另一个示例性离合器总成的某些方面的示意图。
图4B是示出用于图4A的动力传动***的示例性离合器总成的某些方面的另一个示意图。
图5是示出用于操作图4A的离合器总成以将自动化手动变速器***选择性地连接到接地连接的示例性过程的某些方面的示意图。
具体实施方式
参考图1A，示出了示例性车辆***100的部分示意图。在所示实施方案中，车辆***100包括动力传动***102，该动力传动***包括自动化手动变速器(AMT) 104、原动机106以及在AMT 104与原动机106之间的湿式离合器总成110。动力***102还可包括附加部件(未示出)，诸如一个或多个能量储存装置、差速器、车桥和地面接合车轮。车辆***100可设置在许多车辆中，包括例如半牵引拖车、公共汽车、送货卡车、服务卡车、施工机械或越野车辆。
在所示实施方案中，车辆***100的动力***102包括可为车辆推进提供扭矩的呈内燃发动机形式的原动机106。其他实施方案考虑原动机106，诸如电动马达、增程电动车辆***以及具有发动机和马达/发电机的并联或串联混合型布置。如果设置为内燃发动机，则原动机106可设置为四冲程压缩点火(CI)型，其中多个气缸和对应的往复式活塞联接到曲轴，该曲轴联接到飞轮，该飞轮联接到可控离合器。在其他实施方案中，发动机可以是不同的类型，包括不同的燃料供给、不同的操作循环、不同的点火等。发动机可设置有许多相关部件(未示出)，包括后处理***、机械附件驱动装置、电气附件驱动装置和空气处理***，该空气处理***可包括一个或多个进气歧管、排气歧管、涡轮增压器、机械增压器、空气过滤器或者其他进气和排气***部件。此外，应当理解，在替代实施方案中，可能不存在所示特征中的一些和/或可包括其他可选的装置和子***(未示出)。
在所示实施方案中，AMT 104可在驱动模式和手动模式下操作。在驱动模式下，AMT响应于来自加速踏板和/或巡航控制***的加速命令而以自动化方式经历换挡事件。在手动模式下，AMT响应于对操作员控件(诸如换挡杆)的操作者操纵或输入而经历换挡事件所示部件允许车辆***100的电子控制***(ECS) 150通过将发动机控制模块(ECM) 152与变速器控制模块(TCM) 154和离合器控制模块(CCM) 156介接并且促成这些部件之间的通信来***成功地完成换挡事件。ECS 150还可包括附加的控制模块(未示出)，诸如监督控制模块(SCM)或其他控制模块。为了完成换档事件，ECS 150建立对原动机输出(扭矩和速度)的监督控制，同时在驾驶员请求、变速器控制器请求、操作条件和其他动力传动***控制请求以及车辆***100的动力传动***102的当前和估计的未来操作条件之间进行仲裁。
在所示实施方案中，湿式离合器总成110包括根据期望的操作条件而被选择用于与原动机106接合的双动力路径112、114。第一动力路径112包括第一或主离合器116，该第一或主离合器可操作以将AMT 104的输入轴选择性地连接到原动机106的输出。第二动力路径114包括第二离合器118，该第二离合器可操作以将原动机106的输出轴选择性地连接到接地连接120。
接地连接120可以是车辆***100上的任何连接，该连接是使原动机106减速以允许原动机速度同步以用于升档的固定刚性连接。接地连接120可以是例如用于作为发动机的原动机106的发动机缸体106a或飞轮壳体106b。替代地，诸如图2所示，车辆***100’的接地连接120’可以是AMT 104的变速器外壳104a。
第一离合器116和第二离合器118可包括容纳离合器部件的壳体119。还设想了具有单独离合器壳体的实施方案。在壳体119中提供润滑流体，使得离合器部件被浸没并且作为湿式离合器操作，从而与用AMT 104和原动机106之间的典型干式离合器连接可获得的相比，提供了改进的起步质量和低速机动性。
如在图1A中可看出，第一离合器116被示出为通电或接合，使得原动机106的输出经由动力路径112连接到AMT 104的输入。第二离合器118脱离，使得原动机106的输出不接地。在图1B中，第二离合器118接合以将第二动力路径114连接到原动机106的输出。当第二离合器118接合时，原动机106的输出通过连接布置(诸如齿轮122或其他合适的连接)连接到接地连接120。第一离合器116脱离，使得原动机106的输出不连接到AMT 104的输入。因此，当第一离合器116断电或脱离时，第二离合器118的通电或接合将来自原动机106的输出联接到接地连接120，使得原动机106减速。
离合器116、118可通过与原动机106的冷却***和/或润滑***集成进行冷却，这将消除对用于湿式离合器部件的单独冷却***的需要。离合器116、118的摩擦元件的数量可根据原动机106的平台来设定尺寸，并且可针对离合器总成110的动力路径112、114中的每一者根据特定扭矩要求进行优化。
应当理解，在一些应用中，ECM 152、TCM 154、CCM 156以及ECS 150的其他控制模块也可称为控制单元或控制器，并且可设置在独立的壳体中。ECM 152、TCM 154和CCM 156以及ECS 150的其他控制模块可以基于微处理器或基于微控制器的电路的形式提供，所述电路被配置为执行操作逻辑以执行本文所公开的动作、方法、过程和技术以及各种控制、管理和/或调节功能。操作逻辑可以程序指令的形式提供，所述程序指令存储在非暂时性存储器介质、专用硬件(诸如硬连线状态机)、模拟计算机或它们的组合中。ECS的控制模块可在许多物理地分离的装置或单个装置中实现，并且可包括一个或多个信号调节器、调制器、解调器、算术逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、限制器、振荡器、控制时钟、放大器、信号调节器、滤波器、格式转换器、通信端口、钳位电路、延迟装置、存储器装置、模数(A/D)转换器、数模(D/A)转换器和/或不同的电路或电部件。
一般而言，ECS 150在换挡事件期间提供对ECM 152、TCM 154和CCM 156的操作的监督控制。例如，在AMT 104的升挡事件开始时，ECS 150可向CCM 156发送命令以使第一离合器116断电或脱离并且使第二离合器118通电或接合，以便将原动机接合到接地连接120并且将原动机106的速度斜降到适合与用于升挡的预定挡位接合的同步速度。然后，ECS150可向CCM 156发送命令以使第二离合器118断电或脱离并且使第一离合器116重新通电或接合，以便将原动机106的输出连接到AMT 104的输入。
参考图3，示出了展示示例性换挡事件过程200的某些方面的示意图，该过程可由对与变速器相关联的换挡杆的操作员命令自动化或发起。在操作202处，ECS 150检测升挡事件。可发生检测，例如，可响应于对换挡杆的操作员输入或来自ECM 152和/或TCM 154的其他车辆控制信息来生成检测。
在操作204处，使第一离合器116脱离。同时，在操作204处，将第二离合器118接合到接地连接120。在条件208处，确定发动机速度是否已经获得同步速度。如果条件206为否，则过程200以第二离合器118接合到接地连接120继续。如果条件206为“是”，则过程200在操作208处继续，以使第二离合器118脱离，并且使第一离合器116重新接合以将原动机106的输出联接到AMT 104的输入。
应当理解，结合图3示出和描述的操作可为控制车辆***(诸如车辆***100)提供许多益处。在某些形式中，湿式离合器总成110可用于使用AMT 104的车辆操作，同时允许车辆***100能够长时间爬行并且在以低速、在陡坡和/或软路面上进行换挡时保持车辆性能。离合器总成110可用于具有电子辅助换挡***或制动器激活的升挡能力的动力传动***中，或作为独立解决方案以提高采用缺乏发动机制动器(或发动机制动器响应不佳)或缺乏可变几何涡轮技术的AMT的动力传动***中的升挡性能。
参考图4A，示出了另一个示例性车辆***400的部分示意图。在所示实施方案中，车辆***400类似于车辆***100并且包括动力传动***102，该动力传动***包括AMT 104和原动机106。车辆***100包括在AMT 104和原动机106之间的离合器总成410。离合器总成410包括根据期望的操作条件而被选择用于与AMT 104接合的双动力路径412、414。第一动力路径412包括第一或主离合器416，该第一或主离合器可以是湿式离合器总成。第一离合器416可操作以将AMT 104的输入轴选择性地连接到原动机106的输出。第二动力路径414包括第二离合器418，该第二离合器可操作以将AMT 104的输入轴选择性地连接到接地连接120。
如上所讨论，接地连接120可以是车辆***400上的任何连接，该连接是使AMT 104减速和/或接地以允许AMT速度同步以用于升挡的固定刚性连接。接地连接120还可用于在发动机处于或接近低怠速的空挡状态期间将AMT 104的输入轴接地，以减少或消除动力传动***102中的NVH。
第一离合器416可包括容纳离合器部件的壳体。可在壳体中提供润滑流体，使得离合器部件被浸没并且作为湿式离合器操作，从而与用AMT 104和原动机106之间的典型干式离合器连接可获得的相比，提供了改进的起步质量和低速机动性。第二离合器418可以是如上关于离合器118所讨论的湿式离合器，或者可以是电子地控制的干式离合器。第二离合器418可以是比第一离合器416更小更便宜的离合器。在一个实施方案中，第二离合器418结合在AMT 106内。在一个实施方案中，第二离合器418是与第一离合器416分开的独立的离合器。
如在图4A中可看出，第一离合器416被示出为通电或接合，使得原动机106的输出经由动力路径412连接到AMT 104的输入。第二离合器418脱离，使得AMT 104的输出不接地。在图4B中，第二离合器418接合以将第二动力路径414连接到AMT 104的输入。当第二离合器418接合时，AMT 104的输入通过连接布置(诸如齿轮422或其他合适的连接)连接到接地连接120。第一离合器416脱离，使得原动机106的输出不连接到AMT 104的输入。因此，当第一离合器416断电或脱离时，第二离合器418的通电或接合将来自AMT 104的输入联接到接地连接120，使得AMT 104的输入轴减速和/或停止旋转。
参考图5，示出了展示示例性接地过程500的某些方面的示意图，该过程可由对与变速器相关联的换挡杆的操作员命令自动化或发起。在操作502处，使第一离合器416脱离。同时或此后不久，在操作504处，ECS 150检测发动机处于或接近低怠速的空挡状态。在某些实施方案中，ECS 150可检测CDA/跳火事件。可发生检测，例如，可响应于来自ECM 152和/或TCM 154的车辆控制信息来生成检测。
响应于确定空挡状态和发动机转速处于或接近低怠速，在操作506处，使第二离合器418接合，因此AMT 104的输入轴连接到接地连接。在发动机处于或接近低怠速的空挡状态期间，AMT输入轴的接地连接减少或消除了NVH。AMT 104的输入轴也可接地以便为换挡事件(前进挡或倒挡)提供速度同步。
设想了本公开的各个方面。根据一个方面，一种动力传动***包括自动化手动变速器和原动机。所述动力传动***还包括离合器总成，所述离合器总成包括第一动力路径和第二动力路径，所述第一动力路径用于将所述原动机连接到所述自动化手动变速器，所述第二动力路径用于将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者连接到接地连接，以使所述原动机和所述自动化手动变速器中的所述一者减速。
在一个实施方案中，所述第一动力路径包括第一离合器，并且所述第二动力路径包括第二离合器。在一个实施方案中，所述第一离合器和所述第二离合器位于壳体中并且浸没在流体中以提供湿式离合器总成。在一个实施方案中，所述第二离合器将所述自动化手动变速器的输入轴连接到所述接地连接，并且所述接地连接是在所述原动机上。在一个实施方案中，所述第一离合器是湿式离合器，并且所述第二离合器是干式离合器。
在一个实施方案中，所述动力传动***包括控制器，所述控制器被配置为选择所述第一动力路径以用所述原动机驱动所述变速器，以及在升挡事件期间选择所述第二动力路径。在一个实施方案中，所述控制器被配置为响应于所述原动机的速度获得适合于所述升挡的同步速度而在选择所述第二动力路径之后选择所述第一动力路径。
在一个实施方案中，所述接地连接是在所述原动机上。在一个实施方案中，所述接地连接是所述原动机的发动机缸体。在一个实施方案中，所述接地连接是所述原动机的飞轮壳体。
在一个实施方案中，所述接地连接是在所述变速器上。在一个实施方案中，所述接地连接所述变速器的外壳。
根据本公开的另一个方面，一种方法包括：操作车辆***，所述车辆***包括自动化手动变速器；确定所述车辆***的升挡事件；使车辆的原动机与所述自动化手动变速器脱离；将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者接合到接地连接以使所述原动机和所述自动化手动变速器中的所述一者减速；以及响应于所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者获得针对与所述自动化手动变速器的下一挡位接合同步的速度而使所述原动机重新接合到所述自动化手动变速器。
在一个实施方案中，所述自动化手动变速器可用第一离合器连接到所述原动机，并且所述原动机可用第二离合器连接到所述接地连接。在一个实施方案中，所述第一离合器和所述第二离合器是湿式离合器。
在一个实施方案中，所述接地连接连接到所述原动机。在一个实施方案中，所述接地连接连接到所述变速器。
在一个实施方案中，所述自动化手动变速器可用第一离合器连接到所述原动机，并且所述自动化手动变速器的输入轴可用第二离合器连接到所述接地连接。
在一个实施方案中，所述方法包括使所述原动机与所述自动化手动变速器脱离是与将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者接合到所述接地连接同时地发生。
根据本公开的另一个方面，一种设备包括离合器总成，所述离合器总成用于将原动机选择性地连接到自动化手动变速器。所述离合器总成包括：第一离合器，所述第一离合器在接合时将所述原动机连接到所述自动化手动变速器；以及第二离合器，所述第二离合器在接合时将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者连接到接地连接，以使所述原动机和所述自动化手动变速器中的所述一者减速。
在一个实施方案中，所述离合器总成包括至少一个壳体，并且所述第一离合器和所述第二离合器浸没在所述至少一个壳体中的流体中。
在一个实施方案中，所述接地连接是所述原动机的一部分。在一个实施方案中，所述接地连接是自动化手动变速器的一部分。
在本公开的另一个方面，一种方法包括：操作车辆***，所述车辆***包括自动化手动变速器；使车辆的原动机与所述自动化手动变速器脱离；确定空挡状态以及发动机转速处于或接近低怠速；以及将所述自动化手动变速器接合到接地连接，以在所述空挡状态以及发动机处于或接近低怠速期间将所述自动化手动变速器接地。
尽管已经在附图和前述描述中详细地示出和描述了本公开的说明性实施方案，但是这些说明性实施方案本质上被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例性实施方案，并且落在所要求保护的发明的精神内的所有的改变和修改都期望受保护。应当理解，尽管在以上描述中利用的诸如优选的、优选地、优选或更优选等词语的使用指示这样描述的特征可能是更期望的，然而可能不是必需的，并且可设想缺少所述特征的实施方案在本发明的范围内，所述范围由所附权利要求书限定。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”等词语时，除非具体地陈述相反情况，否则无意将权利要求仅限于一个项目。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非具体地陈述相反情况，否则所述项目可包括一部分和/或整个项目。

Claims (24)

1. 一种车辆***，所述车辆***包括：
动力传动***，所述动力传动***包括自动化手动变速器和原动机；以及
离合器总成，所述离合器总成包括第一动力路径和第二动力路径，所述第一动力路径用于将所述原动机连接到所述自动化手动变速器，所述第二动力路径用于将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者连接到接地连接，以使所述原动机和所述自动化手动变速器中的所述接地的一者减速。
2.如权利要求1所述的车辆***，其中所述第一动力路径包括第一离合器，并且所述第二动力路径包括第二离合器。
3.如权利要求2所述的车辆***，其中所述第一离合器和所述第二离合器位于壳体中并且浸没在流体中以提供湿式离合器总成。
4.如权利要求2所述的车辆***，其中所述第二离合器将所述自动化手动变速器的输入轴连接到所述接地连接，并且所述接地连接是在所述原动机上。
5.如权利要求2所述的车辆***，其中所述第一离合器是湿式离合器，并且所述第二离合器是干式离合器。
6.如权利要求1所述的车辆***，所述车辆***还包括控制器，所述控制器被配置为选择所述第一动力路径以用所述原动机驱动所述变速器，以及在升挡事件期间选择所述第二动力路径。
7.如权利要求6所述的车辆***，其中所述控制器被配置为响应于所述原动机的速度获得适合于所述升挡的同步速度而在选择所述第二动力路径之后选择所述第一动力路径。
8.如权利要求1所述的车辆***，其中所述接地连接是在所述原动机上。
9.如权利要求8所述的车辆***，其中所述接地连接是所述原动机的发动机缸体。
10.如权利要求8所述的车辆***，其中所述接地连接是所述原动机的飞轮壳体。
11.如权利要求1所述的车辆***，其中所述接地连接是在所述变速器上。
12.如权利要求11所述的车辆***，其中所述接地连接所述变速器的外壳。
13.一种方法，所述方法包括：
操作车辆***，所述车辆***包括自动化手动变速器；
确定所述车辆***的升挡事件；
使车辆的原动机与所述自动化手动变速器脱离；
将所述原动机接合到接地连接以使所述原动机减速；以及
响应于所述原动机获得针对与所述自动化手动变速器的下一挡位接合同步的速度而使所述原动机重新接合到所述自动化手动变速器。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述自动化手动变速器可用第一离合器连接到所述原动机，并且所述原动机可用第二离合器连接到所述接地连接。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一离合器和所述第二离合器是湿式离合器。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述自动化手动变速器可用第一离合器连接到所述原动机，并且所述自动化手动变速器的输入轴可用第二离合器连接到所述接地连接。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述接地连接连接到所述原动机。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述接地连接连接到所述变速器。
19.如权利要求13所述的方法，其中使所述原动机与所述自动化手动变速器脱离是与将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者接合到所述接地连接同时地发生。
20.一种设备，所述设备包括：
离合器总成，所述离合器总成用于将原动机选择性地连接到自动化手动变速器，其中所述离合器总成包括：
第一离合器，所述第一离合器在接合时将所述原动机连接到所述自动化手动变速器；以及
第二离合器，所述第二离合器在接合时将所述原动机和所述自动化手动变速器中的一者连接到接地连接，以使所述原动机和所述自动化手动变速器中的所述一者减速。
21.如权利要求20所述的设备，其中所述离合器总成包括至少一个壳体，并且至少所述第一离合器浸没在所述至少一个壳体中的流体中。
22.如权利要求20所述的设备，其中所述接地连接是所述原动机的一部分。
23.如权利要求20所述的设备，其中所述接地连接是所述自动化手动变速器的一部分。
24.一种方法，所述方法包括：
操作车辆***，所述车辆***包括自动化手动变速器；
使车辆的原动机与所述自动化手动变速器脱离；
确定发动机转速处于或接近低怠速的空挡状态；以及
将所述自动化手动变速器接合到接地连接，以在所述空挡状态期间将所述自动化手动变速器接地。
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