本发明涉及一种离合器系统，借助该离合器系统能够特别在混合动力车辆中接合机动车发动机的驱动轴和机动车变速器的至少一个变速器输入轴。
背景技术
从wo2011/050773a1已知一种所谓的助力器离合器(booster-kupplung)形式的离合器系统，其中，被设计为分离离合器的摩擦离合器能够借助于斜面系统来操作。为了接合摩擦离合器，斜面系统能够通过能相对输入斜面转动的输出斜面改变器轴向延伸，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。
驱动系，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不同的行车模式。
技术实现要素：
本发明的所要解决的技术问题是，提供一种措施，使得驱动系，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适应不同的行车模式。
根据本发明，该技术问题通过具有权利要求1的特征的离合器系统来解决。从属权利要求和下面的描述给出本发明的优选设计，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，离合器系统用于连接机动车发动机的驱动轴和机动车变速器的至少一个变速器输入轴，该离合器系统设有摩擦离合器、斜面系统、预控离合器和电磁铁，其中，摩擦离合器被特别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之间传递扭矩，斜面系统用于轴向移动摩擦离合器的压板，其中斜面系统具有输入斜面和输出斜面，输出斜面能相对输入斜面转动，以改变斜面系统的轴向延伸，预控离合器接合在斜面系统上并且用于根据扭矩输入件和扭矩输出件之间的转速差操作摩擦离合器，电磁铁用于磁式操作预控离合器，其中，斜面系统被布置在摩擦离合器的径向内侧和/或预控离合器的径向内侧。
在常规的牵引行驶中，从扭矩输入件到扭矩输出件的扭矩流能够基本上通过摩擦离合器。因此，在被设计为热力发动机的机动车发动机中产生的扭矩能够传递到机动车变速器的变速器输入轴，以便驱动机动车。另外，能够通过摩擦离合器的输出部件或扭矩输出件连接电机，从而能够在助力行驶中附加地通过处于电动机模式的电机驱动机动车。为了在断开热力发动机时纯电驱动机动车，能够通过向电磁铁通电断开预控离合器来断开摩擦离合器。由此中断了扭矩输出件和扭矩输入件之间的扭矩流，从而热力发动机的拖曳力矩不会减小由电机传入的功率。在滑行行驶中，电机能够在发电机模式下工作并且回收电能，在此期间通过断开的预控离合器和断开的摩擦离合器保持断开热力发动机及其拖曳力矩。在强烈需要制动功率的情况下，能够停止向电磁铁通电，从而接合的预控离合器将摩擦离合器接合，并且断开的发动机能够以其拖曳力矩用作附加的发动机制动器。此外，在摩擦离合器接合的情况下，能够借助电机提供用于起动热力发动机的起动力矩。为了在各个行驶模式之间切换，通过向电磁铁通电或中断向电磁铁通电足以连接或断开热力发动机。在此，利用知识：在大多数的行驶时间内应当连接热力发动机，从而预控离合器常闭的设计方案和摩擦离合器常闭的设计方案是节能的设计方案。由于斜面系统被布置在、特别是嵌套在摩擦离合器的径向内侧和/预控离合器的径向内侧，因此得到节省空间的布置方式，其使得预控离合器能够被定位在尽可能大的半径上。因此，预控离合器在径向尺寸较小的情况下实现较大的摩擦接触面，由此还能够节省附加的结构空间，特别是用于在径向内侧定位电磁铁的结构空间。为了切换行驶模式，仅需要借助电磁铁和在径向内侧布置的斜面系统，在电磁铁径向外侧布置的预控离合器中短暂地利用扭矩输入件和扭矩输出件之间存在的转速差来操作摩擦离合器，从而在空间需求小且能耗低的情况下，能够容易且有效地使得驱动系，特别是混合动力机动车的驱动系中的扭矩传递匹配不同的行驶方式。
预控离合器和摩擦离合器能够与中间插入的斜面系统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。流经扭矩输入件和摩擦离合器的扭矩能够至少部分地流经接合的预控离合器，因此在预控离合器接合状态下，扭矩传递至少偶尔能够通过斜面系统进行，由此能够减少摩擦离合器的部件负载。特别地，当输入斜面相对于输出斜面转动时，预控离合器使得扭矩输入件和扭矩输出件之间产生滑摩式的摩擦接合。通过滑摩式的摩擦接合，能够在预控离合器中产生转速差，该转速差能够用于输入斜面相对输出斜面的相对转动。同时，能够在滑摩运行中传递扭矩，扭矩能够被传递到斜面系统，以便向摩擦离合器的、能由斜面系统移动的压板提供足够大的压紧力。如果还未完成扭矩输入件和扭矩输出件之间的转速匹配，那么滑摩运行的预控离合器通过斜面系统与预控离合器的适当的连接将转速差转换为输入斜面相对输出斜面相对转动。因此，轴向延伸由于预控离合器内的转速差和由此由于扭矩输入件相对扭矩输出件的转速差改变斜面系统的轴向延伸。压板能够通过斜面系统的延伸距离而移动，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预控离合器传递的扭矩中分出。如果斜面系统的延伸距离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，斜面系统能够保持在达到的位置上。
在摩擦离合器的接合状态下，待传递的扭矩的绝大部分通过摩擦离合器的摩擦副传递，其中，待传递的扭矩的较少部分能够通过预控离合器传递。因此，能够通过预控离合器将相应高的压紧力引入到摩擦离合器中，从而能够可靠地并且不打滑递传递相应更高的扭矩。在此，能够通过适当选择斜面系统的斜面梯度来实现力的转换，从而在以较低操作力操作预控离合器的情况下，能够实现增大的压紧力。此外，待传递的扭矩的一部分能够用于提供压紧力，从而能够由另外的能量源供给压紧力。通过仅间接经由预控离合器接合在压板上的操作力，能够通过预控离合器实现动力提升和/或从待传递的扭矩的分支，以接合摩擦离合器，从而摩擦离合器能够通过显着增加的压紧力摩擦接合式地连接，由此能够在较少的设计成本下实现摩擦离合器的可靠接合。
通过斜面系统的斜面的斜面梯度能够实现动力提升，从而相比能够在压板上实现的压紧力，需要明显较小的操作力以接合预控离合器。因此，能够明显较小地并节省空间地确定电磁铁的尺寸。输出斜面能够抗扭地却能轴向移动地(特别地通过摩擦离合器的压板)与摩擦离合器的输出部件和/或扭矩输出件连接。由此，与扭矩输出件连接的输出斜面以及经由预控离合器和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存在转速差时相对彼此转动。备选地，输出斜面能够可轴向移动地却能传递扭矩地与扭矩输入件连接，而输入斜面能够(特别地通过预控离合器的离合器盘)抗扭地与摩擦离合器的输出部件和/或扭矩输出件连接。斜面系统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-系统。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系统的轴向延伸。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。
特别地设置，沿径向观察，摩擦离合器至少部分地遮盖斜面系统。斜面系统能够相对摩擦离合器嵌套布置，并且至少部分地、优选完全地插入到摩擦离合器的径向内部空间。通过使用摩擦离合器内侧的结构空间，特别在多片式离合器作为摩擦离合器的设计方案中，该结构空间能够提供用于斜面系统的足够的空间，能够更好地利用无论如何均已设置的结构空间，从而能够减少离合器系统的整体空间需求。
优选地，斜面系统的输出斜面与摩擦离合器的压板连接，其中，压板沿径向延伸并且至少具有沿轴向延伸的部段，其中，特别沿径向观察，压板至少部分地、优选完全地遮盖斜面系统。因此，压板能够呈罐形，罐形在剖视图中具有摇柄的形状。因此，压板能够在摩擦离合器的径向内侧得到施加到输出斜面的压紧力，并且在摩擦离合器轴向的端部引入。由于压板偏离纯盘形的、罐状的几何结构，斜面系统能够以节省空间的方式相应远地插入到摩擦离合器的径向内部空间中。
特别优选地，斜面系统的输入斜面通过从动环(mitnehmerring)与预控离合器的能在按压件和配对件之间压紧的离合器盘件连接，其中，从动环沿径向延伸并且至少局部具有沿轴向延伸的部段。能够容易地通过从动环跨接输入斜面相对离合器盘件的轴向位移和径向位移。由此，不必将输入斜面布置在离合器盘件的径向延伸区域内。取而代之的是，斜面系统能够沿轴向尽可能远地偏离于预控离合器地布置在摩擦离合器的径向内部空间中，从而相对预控离合器的径向内侧的结构空间能够用于放置电磁铁。
特别地设置，离合器盘件沿径向向外从预控离合器凸出，其中，从动环至少部分地在径向外侧遮盖预控离合器。因此，从动环能够完全在按压件和配对件一侧延伸经过，而从动环无需通过穿过按压件的通孔或配对件的通孔的连接件接合在斜面系统的输入斜面上，输入斜面相对预控离合器沿轴向偏离。由此简化结构设计并降低了装配成本。离合器盘件能够例如通过花键齿传递扭矩地但能轴向移动地与离合器盘件连接。
优选地，斜面系统的输入斜面，特别通过从动环，被支承在摩擦离合器的与扭矩输入件连接的输入部件上。输入部件，特别是多片式离合器的内片支架，能够与扭矩输入件特别通过铆接扭矩传递式地连接。因此，输入部件形成从径向外侧在斜面系统的侧边延伸经过的连接板，斜面系统的输入斜面能够被支承在该连接板上。特别地，输入部件具有沿轴向延伸的分部段，由此能够在输入部件上设置用于沿径向和/或沿轴向能够转动地支承输入斜面的推力轴承。推力轴承能够被固定在沿轴向作用的凸肩和/或卡环之间，以便能够承载轴向力。
特别优选地，预控离合器具有与扭矩输入件连接的配对件和相对配对件能轴向移动的按压件，用于摩擦接合式地压紧在按压件和配对件之间的离合器盘件，其中，按压件和配对件通过特别地被设计为板簧的接合弹簧连接。因此，如果需要断开预控离合器和摩擦离合器，仅需要操所电磁铁，以便将热力发动机从驱动系断开。因此，预控离合器采用“常闭”的设计。通过将接合弹簧设计为板簧，能够在接合预控离合器期间容易地容许按压件相对配对件的位移。因此，接合弹簧能够同时实现径向偏移补偿。
特别地，电磁铁被布置在相对摩擦离合器和/或相对预控离合器的径向内侧，其中，特别设计电磁铁能磁性接合在预控离合器的按压件上。为此，预控离合器的按压件能够至少部分地由铁磁性材料制成。预控离合器的按压件能够容易地沿径向向内凸出足够远，从而电磁铁还能够在径向内侧的位置上磁性接合在按压件上。优选地，按压件至少通过沿轴向的一部段从径向外侧延伸到径向内侧，从而电磁铁能够嵌套在预控离合器中，并且至少部分地插入到预控离合器的径向内侧的空间中。通过将电磁铁定位在相对预控离合器和/或相对摩擦离合器的径向内侧能够减小离合器系统的轴向空间需求。
优选地，摩擦离合器在输出侧或输入侧在沿径向延伸的支撑盘的径向内侧被支承，其中，支撑盘具有面向摩擦离合器的、沿轴向的内侧，其中，内侧面向斜面系统和/或电磁铁。斜面系统和电磁铁因此能够被设置在离合器系统的内部，并在同时通过支撑盘免受外部环境影响。支撑盘能够作为盖件沿轴向覆盖斜面系统和电磁铁。
特别优选地设置固定的模块支承件，其中，支撑盘通过轴承被支承在模块支承件上，其中，电磁铁通过支撑架抗扭地与模块支承件固定连接，其中，特别地，在模块支承件和支撑架之间沿轴向不能移动地支撑该轴承。通过电磁铁和模块支承件的借助支撑架的固定连接，能够固定地且不随着转动地设计电磁铁，从而简化电磁铁的电气式接触。同时，支承盘能够通过轴承间接经由支撑架地或直接地被支承且特别为承载径向力和/或轴向力被支撑在模块支承件上。特别地，固持电磁铁的支撑架能够抵抗模块支承件的沿轴向作用的凸肩压靠支撑盘的轴承，以便能够支撑轴向力。
特别地，沿轴向在电磁铁和预控离合器的按压件之间设置被支承的且沿轴向固定的接触板，用于在由电磁铁作用在按压件的磁力的情况下，沿轴向抵靠在按压件上。由此避免了共同转动的按压件在固定的电磁铁上的直接接触，从而通过相对移动的接触表面避免了不必要的摩擦。例如，接触板通过例如被设计为滚珠轴承或滑动轴承的轴承被支承在支撑架和/或模块支承件上。接触板通过其阻挡功能仅需要防止在电磁铁上的撞击，因此相比支撑盘能够具有相当小的材料厚度。由此，由电磁铁产生的磁力的屏蔽能够通过接触板保持较小。优选地，接触板由软磁或铁磁材料制成，从而能够积极地影响电磁铁的磁场。特别地，接触板被支承在用于电磁铁的支撑架上。因此，能够精确地调节接触板相对电磁铁的轴向距离，并且由于较短的公差链调节到非常小的距离。
优选地，摩擦离合器的输出部件和/或扭矩输出件具有集成的径向偏移补偿，特别是扭矩传感器。因此，能够通过施加到预控离合器的速度差的更温和地接合或断开摩擦离合器。此外，待操作的摩擦离合器能够自动补偿预控离合器的参与部件和摩擦离合器的参与部件的相对转动。特别地，在径向偏移补偿中，能够在接合摩擦离合器时由接合的扭矩预张紧弹簧件，从而在所施加的扭矩消失时，预张紧的弹簧件能够自动断开摩擦离合器。滑行行驶和牵引行驶之间的切换由此能够很容易地实现，而无需由外部控制器影响摩擦离合器或预控离合器。
本发明还涉及一种用于机动车的驱动系，所述驱动系具有扭矩输入件、扭矩输出件、离合器系统和电机，扭矩输入件特别是机动车发动机的驱动轴，扭矩输出件特别是机动车变速器的变速器输入轴，离合器系统能够如上所述地且改进地设计，用于在扭矩输入件和扭矩输出件之间传递扭矩，电机用于在电机和扭矩输出件之间传递扭矩。为了切换行驶模式，仅需要借助预控离合器短暂地利用扭矩输入件和扭矩输出件之间的转速差来操作摩擦离合器，从而特别是在混合动力机动车应当由电机纯电驱动期间，能够容易且有效地使得混合动力机动车的驱动系中的扭矩传递匹配各种行驶方式。
附图说明
下面将借助附图，结合优选的实施例中的一个示例性地阐述本发明，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。附图是：
图1是离合器系统的示意性的剖视图，
具体实施方式
图1所示的离合器系统10具有被设计成机动车的驱动轴的扭矩输入件12，扭矩输入件12能够与扭矩输出件14接合。扭矩输出件14能够经由花键与机动车的变速器输入轴抗扭连接。扭矩输入件12与扭矩输出件14的接合通过被设计为多片式离合器的摩擦离合器16实现。摩擦离合器16具有被设计为内片支架的输入部件18，输入部件18与扭矩输入件12例如通过铆接扭矩传递式地连接。输入部件18能够通过插入的摩擦副与被设计为外片支架的输出部件20共同作用，以在摩擦离合器16的接合状态下在扭矩输入件12和扭矩输出件14之间交换扭矩，或者在摩擦离合器16的断开状态下在扭矩输入件12和扭矩输出件14之间中断扭矩传递。扭矩输出件14能够与输出部件20例如通过齿部扭矩传递式地连接。输出部件20具有沿径向向内延伸的支撑盘22，通过用于支撑径向载荷和轴向载荷的深沟球轴承，支撑盘22能够被能转动地支承在模块支承件26上。支撑盘22具有指向摩擦离合器16的轴向的内侧28。
为了操作摩擦离合器16设置有预控离合器30，能够选择性地借助电磁铁32操作预控离合器，电磁铁通过支撑架34被不可移动地固定在模块支承件26上。如果向电磁铁32通电，以便断开预控离合器30并由此断开摩擦离合器16，那么电磁铁32能够磁性吸引预控离合器30的、至少部分具有铁磁性的按压件36。为了接合预控离合器30，能够借助按压件36将离合器盘件38摩擦接合式地夹紧在按压件36和与配对件40之间，配对件40与扭矩输入件12抗扭连接。在所示的实施例中，预控离合器30被设计成单盘摩擦离合器。按压件36通过被设计为板簧的接合弹簧42与配对件40接合，从而在没有电磁铁32的磁力作用在按压件36上时，预控离合器30能够通过接合弹簧42自动接合(“常闭”)。
能够通过离合器盘件38操作斜面系统44。为此，离合器盘件38能够例如通过花键与沿径向和轴向延伸的从动环46连接，从动环46在所示的实施例中通过推力轴承48被支承在摩擦离合器16的输入部件18上。从动环46与斜面系统44的输入斜面50抗扭连接，从而在预控离合器30的接合状态下，输入斜面50以扭矩输入件12的转速转动。输入斜面50通过从动环46被支承在输入部件18上。输入斜面50通过滚珠52与输出斜面54配合。输出斜面54与摩擦离合器16的压板56抗扭连接，压板沿径向和轴向呈罐状地延伸。压板56被抗扭地却能轴向移动地与输出部件20连接，从而输出斜面54通过压板56还与输出部件20连接，输出部件20随扭矩输出件14的转速转动。
在摩擦离合器16的断开状态下，在扭矩输入件12和扭矩输出件14之间存在速度差。在预控离合器30的断开状态下，由推力轴承48能转动地支承的输入斜面50随输出斜面54的转速转动，从而输入斜面50相对输出斜面54无相对转动。在预控离合器30的接合状态下，在输入斜面50和输出斜面54之间出现转速差，该转速差对应于扭矩输入件12相对扭矩输出件14的转速差，从而输入斜面50能够相对输出斜面54转动。由此能够增加斜面系统44的轴向延伸，从而摩擦离合器16的与输出斜面54连接的压板56能够随输出斜面54轴向移动，以接合摩擦离合器16，由此调整输入斜面50和输出斜面54的转速。
在摩擦离合器16的接合状态下，能够在牵引行驶期间实现从扭矩输入件12到扭矩输出件14的扭矩流。此外，可能的是，在输出部件20的径向外表面58上安装电机的转子，从而电机能够在助力行驶期间提供扭矩。
为了将摩擦离合器16断开，向电磁铁32通电并且将按压件36拉向电磁铁32。受到电磁铁32磁性吸引的按压件36(随扭矩输入件12的转速转动)抵接在接触板62上，接触板通过辅助轴承60被能转动地支承在支撑架34和模块支承件26上，从而避免了转动的按压件36与固定的电磁铁32的直接接触。接触板62能够随着按压件36的转速转动。通过磁性移位的按压件36，预控离合器30克服接合弹簧42的弹簧力而拉开，从而断开预控离合器30。因此，输入斜面50不再经由离合器盘件38和预控离合器30被支撑在扭矩输入件12上，从而回位弹簧和/或摩擦离合器的衬片弹簧能够挤压斜面系统44，由此，斜面系统44的延伸距离减小。由此，压板56同时沿轴向移动到这样的位置，在该位置上，摩擦离合器16断开，并且扭矩输入件12和扭矩输出件14之间的扭矩传递中断。在离合器系统10的这种状态下，电机能够在电动机模式下纯电驱动机动车，或在发电机模式下从驱动系回收电能。
斜面系统44被插入在摩擦离合器16的径向内部空间，从而形成嵌套的结构，沿径向观察，在该结构中，摩擦离合器16遮盖斜面系统44的主要部分，特别是整个斜面系统44。压板56的形状的轴向部分和从动环46的形状的轴向部分能够实现这种设计。电磁铁32被插入在摩擦离合器30的径向内部空间，从而形成嵌套的结构，沿径向观察，在该结构中，摩擦离合器30遮盖电磁铁32的一部分。为此，按压件36与配对件40能够以一部分在轴向上延伸，而离合器盘件38从预控离合器30的径向外侧突出。斜面系统44和电磁铁32沿轴向被保护且节省空间地布置在支承盘22的内侧28和扭矩输出件14之间。
附图标记列表
10离合器系统
12扭矩输入件
14扭矩输出件
16摩擦离合器
18输入部件
20输出部件
22支撑盘
24深沟球轴承
26模块支承件
28内侧
30预控离合器
32电磁铁
34支撑架
36按压件
38离合器盘件
40配对件
42接合弹簧
44斜面系统
46从动环
48推力轴承
50输入斜面
52滚珠
54输出斜面
56压板
58外表面
60辅助轴承
62接触板