专利名称：传动装置离合器及冷却方法
技术领域：
此项发明涉及传动装置离合器及这样的离合器的冷却方法。
背景技术：
任何自动传动装置中的离合器，都需要冷却液来从该组合件中消除接合及释放期间产生的热量，也需要冷却液在非接合状态时分离盘体。分离操作时离合器盘的分离对于降低驱动单元中的旋转损失是关键性的。为了利用最小的液流有效地分离盘体，流体必须均匀地被分散至离合器的长度方向上并径向通过盘体界面。为了帮助提高混合动力车系统的综合效率，降低传动装置内部的损耗是关键性的。
发明内容
本申请提供了一种离合器的设计，可为传动装置内离合器的冷却提供一种有效的方法。因此，此本发明范围内的传动装置包括一个可绕某一轴进行转动的第一离合器构件和一个绕同一轴转动的第二离合器构件。一个构件或两个构件形成了一轴向凹槽，来向其他离合器构件分散润滑液。这个轴向的凹槽可以由于离合器构件内缺少花键齿(即，一个“遗失的”花键齿)而构成。离合器构件可以是齿轮构件，比如说环形齿轮，或者是一个可旋转的离合器壳。轴向凹槽确保流体均匀地分散至位于离合器构件之间的或从离合器构件延伸出来的离合器盘上。
在本发明的一个方面中，离合器构件中的一个具有径向的通路，此通路同轴向凹槽进行流体连接，从而将来自轴向凹槽中的冷却液进行分散。
在本发明的另一个方面中，传动装置包括第一和第二组轴向间隔的离合器盘，包括了与另一交替间隔的作用盘进行选择性啮合的摩擦片，摩擦片分别与第一及第二离合器构件用花键连接。第一和第二组离合器盘的摩擦片具有径向凹槽形成的接触面，这些凹槽与轴向凹槽可流体连接，分散冷却液到摩擦片及相邻的作用盘的接触面，因此，使旋转损失降至最低。
在本发明的另一方面中，传动装置包括一个固定构件。第二组离合器盘的作用盘与固定构件采用花键连接。因此，第一组离合器盘位于第一和第二离合器构件之间，因而形成了一个旋转离合器，并且第二组离合器盘位于第二旋转离合器构件与固定构件之间，因而形成了一个固定离合器。
在本发明的另一方面中，第二离合器构件是一个有离合器毂的环形齿轮，离合器毂带有毂肩。径向通路和轴向凹槽位于毂肩里。
一种冷却传动装置内离合器的方法，包括在第一旋转离合器构件内成形一个轴向凹槽。成形步骤完成之后，润滑液被引导流过轴向凹槽。第二个旋转离合器构件被定位与轴向凹槽进行流体连通，以使被引导的流体从轴向凹槽流向第二个离合器构件。
在本发明的一个方面中，此方法包括，提供了穿过第一和第二离合器构件中至少一个构件的径向通路。此径向通路与轴向凹槽流体连通，以便被引导通过轴向凹槽的流体穿过径向通路，被分散至第二离合器构件。因此，已经冷却了第一个离合器的流体流经径向通路，然后被用来冷却第二个离合器。
在本发明的另一方面中，此方法包括，在第一和第二离合器构件之间径向延伸的轴向间隔的离合器盘上，成形了径向凹槽。这些径向凹槽与轴向凹槽流体连通。此方法还可以包括，被引导穿过轴向凹槽的流体，流经径向凹槽及表面，润滑了离合器盘的表面，因而使离合器内的旋转损失最小化。
因此，具有一个轴向凹槽、一个径向通路(在至少一个离合器构件中)和带有径向凹槽的摩擦片的离合器构件，促使流体流过离合器盘，使旋转损失最小化，因此，提高了传动装置的综合效率。这种结构，以及此结构导致的冷却流体流的布置在机电混合式传动装置中是尤其有效的。因为离合器的设计重复使用了冷却液(即，使用相同的冷却液冷却了一个以上的离合器)，需要的冷却液量较低，并且因而可以得到较低的旋转损失和较低的泵动损耗。此离合器设计所达到的冷却液重复利用，有助于实现混合式传动装置的燃油经济性和高效性目标。
本发明的上述特征和优点及其他特征和优点，在结合附图时，通过下述更清晰的描述而变得清楚。
图1是机电混合动力传动装置的截面示意图；图2是图1所示传动装置内旋转离合器和固定离合器的局部截面示意图；图3是图2所示旋转离合器的旋转离合器构件的透视图，图解描述了遗失花键齿形成的轴向凹槽和一个由径向凹槽成形的离合器盘；图4是图2所示有径向通路的旋转离合器的旋转离合器壳的局部透视图；图5是图1所示传动装置内另一个旋转离合器和另一个固定离合器的局部截面示意图；图6是图5所示旋转离合器的旋转离合器构件的局部透视图；和图7是图5所示固定离合器的旋转离合器构件的透视图具体实施方式
参考附图，在这里，附图标记表示零部件，图1描述的是机电混合式传动装置10，包含四个离合器，第一离合器12，第二离合器14，第三离合器16和第四离合器18，它们是选择性啮合的，通过选择性地将第一、第二和第三个行星齿轮组20，22，24，分别地彼此相互连接，同第一或第二个马达/发电机26，28分别连接，或同一固定构件如传动装置壳30彼此连接，可获得不同的操纵模式及定比范围。离合器12，14，16和18，行星齿轮组20，22和24以及马达/发电机26，28，都是可绕中心轴31旋转的。
离合器两对成一组。两个离合器(第一离合器12和第二离合器14)位于传动装置10的中央位置，两个离合器(第三离合器16和第四离合器18)位于尾部附近。参考图2，中央对是由一个旋转离合器，第二离合器14，和一个固定离合器，第一离合器12构成的。旋转离合器14的两个组件或离合器构件(环形齿轮32和旋转离合器壳34A)旋转。旋转离合器14被嵌套在固定离合器12内部，该固定离合器同第二离合器14共同分享旋转离合器壳34A，并且有一个组件或离合器构件(传动装置箱体30)是接地的。传动装置箱体30可能是一个零件或独立零件。参考图1，尾部的离合器对16，18，也包含了一个固定离合器16和一个旋转离合器18，两者相互有些轻微的偏移，参照图5对此部分进行较详细的讨论。
一种独特的方法被用来冷却传动装置10内的四个离合器12，14，16和18。离合器以两对，12，14和16，18被嵌套，分别位于行星齿轮组22，24附近。这样可对润滑/冷却液进行有效的管理。增加了多种结构特征来辅助这种管理。流体的有效利用及重复利用可实现传动装置10较低的泵动损耗和更优化的系统效率。
参考图2，流出行星齿轮组22的托架总成36A的润滑液(如箭头A所示)，被离合器活塞38引导至旋转离合器14的内径处，如箭头B和C所示。旋转离合器14的摩擦片40A同环形齿轮32花键连接。交替间隔的作用盘42A选择性地同摩擦片40A啮合，并花键连接至旋转离合器壳34A上。摩擦片40A和作用盘42A一起可以被看作是第一组离合器盘40A，42A。如图3最好显示地，为更好地沿着环形齿轮32将冷却液分散至每一个离合器盘40A，42A，一些周向间隔的花键齿44被从环形齿轮32(或环形齿轮32由“遗失的”齿形成)处去除，以便在每一个缺少花键齿区域制造出轴向凹槽46A。通过去除一个齿，轴向凹槽46A就在缺齿的区域中形成。
参考图2和图3，当流体(箭头C所代表)流经环形齿轮32的轴向凹槽46A的长度，被离心分散至各自摩擦片40A(图2中箭头D所示)的表面48上(见图3)。参考图3，径向凹槽50A在每个摩擦片40A的表面48A上被制作出来。径向凹槽50A的作用是泵送流体穿过离合器14并促使摩擦片40A和作用盘42A之间的分离。当流体离开离合器14(图2中箭头E所示)时，它被旋转离合器壳34A所包含。然后，流体(图2中箭头F所示)流出离合器壳34A，穿过在离合器壳34A(图4可清楚显示)上成形或加工制造出来的轴向通路或缝隙52A，这些通路或缝隙可使流体停留在固定离合器12的内径位置上。参考图4，旋转离合器壳34A上成形了轴向凹槽46B，而凹槽上成形了径向通路或缝隙52A。需注意的是，固定离合器摩擦片40B(从旋转离合器构件34A延伸)也包含了径向的凹槽来引导流体通过离合器12并保持摩擦片40B和相应从传动装置壳30处延伸出来的作用盘42B的盘体分离。流体流出(箭头G所示)固定离合器12后，它经由传动装置壳30中的排放管(图中未显示)返回到传动装置油底壳(图中未显示)，如同本领域技术人员所理解那样。
流体的再利用对于传动装置10输出部分的效率也是关键的，并且类似的独特结构特征也被引入用于冷却液的管理。由于较大的直径及摩擦面积的原因，外部的固定离合器16需要更高的冷却流。因此，流出旋转离合器18和输出托架总成36B的流体(图5中的箭头H和I分别所示)被合并，来冷却固定离合器16。毂构件34C内的流体(箭头H所示)在被花键连接至旋转离合器壳34B上的作用盘42C与被花键连接至毂构件34C上的摩擦片40C之间流动。特别地，从外部径向流动的和从其他旋转部件，如止推轴承55之间通路流出的流体J，汇集成流体H。流出旋转离合器18的流体(箭头H所示)被旋转离合器壳34B汇集起来(箭头K所示为汇集的流体)，是由于在离合器壳体上，相邻周向间隔的花键齿(即，有“遗失的”的花键齿)之间，成形了一些缝隙，以制成轴向凹槽46C(图6可最好显示)，允许流体(箭头M所代表)流经壳体内的径向通路52B。流体I在第二旋转离合器构件34D和旋转离合器壳34B之间沿径向向外流出托架总成36B(箭头L所示为流出流体)。
流出离合器壳34B的流体(流体M)和流出托架总成36B的流体(流体L)被第二旋转离合器构件34D所捕获，这个构件是一个环形齿轮/离合器毂的组合。参考图7，第二旋转离合器构件34D有一个肩56，可容纳流体并可径向传输至固定离合器16(经由径向通路52C(显示一个))。第二旋转离合器构件34D的离合器毂部分也包含了一个中断的花键(即，键齿被“去除”或由“缺少的”键齿形成，以便形成图7所示轴向凹槽46D)，来允许流体(图5中箭头N所示)流向离合器16的整个长度方向。离合器16有花键连接至第二旋转离合器构件34D的摩擦片40D和花键连接至传动装置壳30或传动装置10中另一个固定构件的作用盘42D。
中央部分离合器12，14，尾部部分离合器16，18中的摩擦片40C和40D也包含径向凹槽(未显示但和图3中的凹槽50相似)，以有效地冷却并分离各自的离合器盘40C，42C，和40D，42D。从固定离合器16流出之后，流体(箭头Q所代表)紧接着经由壳内管路(未显示)返回油底壳。
因此，一种冷却传动装置内离合器的新方法被提出，这种方法对于冷却一对相邻的离合器是尤其有益的。此方法包括在第一旋转离合器构件内成形一个轴向凹槽并引导润滑液通过轴向凹槽。流体可被离心力与来自某流体泵(未显示)的泵压力的混合作用力所引导。第二旋转离合器构件被定位与轴向凹槽的流体连通，以便流经轴向凹槽的流体能流到第二离合器构件。第二离合器构件与轴向凹槽之间的流体连通可通过在第二离合器构件中提供一径向通路来实现。径向通路可在铸造时在第二离合器构件内或随后的机加工来成形。最后，径向凹槽可在相邻离合器盘内制成，例如在与离合器内部的作用盘相邻的摩擦片内，并且，相邻盘的表面可被来自轴向凹槽和径向通路的流经径向凹槽的流体所润滑。通过相邻离合器之间流体的再利用，以及通过提供确保释放阶段盘体分离的结构特征，本发明提供了一种有效的离合器冷却系统，从而使由旋转损失和与高容量冷却液有关的泵吸损耗导致的系统低效性最小化。
实现该发明最好的方式已经被详细阐述，对该发明相关技术熟知的人将会认识到在所附权利要求书的范围内可进行多种多样的可选方案和设计。
权利要求
1.传动装置包括一种可绕某一轴转动的第一离合器构件；一种可绕上述轴转动的第二离合器构件；和其特征在于上述第一和第二离合器构件中至少有一个构件成形了一个轴向凹槽，将冷却液分散到上述第一和第二离合器构件中的另一个构件。
2.根据权利要求1中的传动装置，其特征在于第一和第二离合器构件中至少一个构件，具有同所述轴向凹槽进行流体连通的径向通路，将流体从所述轴向凹槽分散到通路。
3.根据权利要求2中的传动装置，进一步包括第一和第二组轴向间隔的离合器盘，包括摩擦片和同所述摩擦片交替间隔并选择啮合的相邻的作用盘。所述第一组离合器盘的所述摩擦片被花键连接至所述第一离合器构件，并且所述第二组离合器盘的所述摩擦片被花键连接至所述第二离合器构件；其特征在于，所述第一和第二组离合器盘的所述摩擦片具有表面，所述表面形成有同所述轴向凹槽进行流体连通的径向凹槽，来使流体分散至所述表面及所述相邻作用盘的表面，以此来使旋转损失最小化。
4.根据权利要求3中的传动装置，进一步包括一种固定构件，和其特征在于，所述第二组离合器盘的所述作用盘被花键连接至所述固定构件，从而所述第一和第二离合器构件、所述固定构件和所述第一及第二组离合器盘，至少部分地构成了固定离合器和旋转离合器。
5.根据权利要求2中的传动装置，其特征在于，所述轴向凹槽是所述第一离合器构件中形成的第一个轴向凹槽，其特征在于，所述径向通路是所述第一离合器构件中的第一径向通路，所述第二离合器构件具有第二径向通路，同所述第一径向通路流体连通；所述第二离合器构件进一步成形了第二个轴向凹槽，同所述第二径向通路流体连通。
6.根据权利要求5中的传动装置，其特征在于所述第二离合器构件是具有带毂肩离合器毂的环形齿轮，并且，所述第二径向通路和所述的第二个轴向凹槽位于所述毂肩上。
7.根据权利要求1中的传动装置，进一步包括轴向间隔的离合器盘，包括了摩擦片和同所述摩擦片交替间隔并选择啮合的相邻作用盘；所述摩擦片从所述第一和第二离合器构件中的一个延伸出来，并且所述作用盘从第一和第二离合器构件中的另一个延伸出来，所述摩擦片与所述作用盘进行选择啮合，以便所述第一离合器构件与所述第二离合器构件一同转动，并且所述摩擦片具有表面，所述表面形成有同所述轴向凹槽流体连通的径向凹槽，以便使冷却流体分散至所述表面及所述相邻作用盘的接触面，从而使旋转损失最小化。
8.根据权利要求7中的传动装置，其特征在于，所述轴向凹槽是第一个轴向凹槽；所述第一离合器构件成形了所述第一个轴向凹槽，以分散冷却液到所述第二离合器构件处，所述第二离合器构件成形了第二个轴向凹槽，以同所述径向凹槽流体连通，并所述第二离合器构件具有径向通路，以同所述第二个轴向凹槽流体连通，来分配流体从所述轴向凹槽流经所述第二离合器构件。
9.根据权利要求8中的传动装置，其特征在于所述离合器盘是第一组离合器盘，并进一步包括第二组离合器盘，包括了摩擦片和同所述摩擦片交替间隔并选择啮合的相邻作用盘；一个固定构件；所述第二组离合器盘的摩擦片被花键连接至所述第二离合器构件上，所述第二组离合器盘的作用盘被花键连接至所述固定构件上，因此所述第一和第二离合器构件及所述第一和第二组离合器盘，至少部分地构成了一个旋转离合器，因而所述第二离合器构件，所述固定构件和所述第二组离合器盘，至少部分地构成一个固定离合器；并且所述旋转离合器和所述固定离合器是经由所述径向通路相互流体连通的。
10.根据权利要求1中的传动装置，其特征在于至少所述第一和第二离合器构件中的一个，成形了一个轴向凹槽，该凹槽包含多个周向间隔的齿；并且所述轴向凹槽位于相邻所述齿之间。
11.根据权利要求1中的传动装置，其特征在于至少所述第一和第二离合器构件中的一个，因缺少一个花键齿而形成所述轴向凹槽。
12.一种传动装置，包括绕轴旋转的第一离合器构件；绕所述轴旋转的第二离合器构件；固定构件；所述第一和第二离合器构件中至少一个，成形了一个轴向凹槽，以将冷却液分散至所述第一和第二离合器构件中的另一个处；其特征在于第一和第二离合器构件中至少一个具有径向通路，同所述轴向凹槽流体连通，以分散来自所述轴向凹槽的流体。第一和第二组轴向间隔的离合器盘，每组包括摩擦片和同所述摩擦片交替间隔并选择啮合的相邻作用盘；所述第一组离合器盘的所述摩擦片被花键连接至所述第一离合器构件上，并且所述第二组离合器盘的所述摩擦片被花键连接至所述第二离合器构件上，并且所述第一和第二组离合器盘的所述摩擦片具有表面，所述表面形成有径向凹槽，同所述轴向凹槽流体连通，以将流体分散至所述表面和所述相邻作用盘的表面，因而使旋转损失最小化。
13.根据权利要求12中的传动装置，其特征在于所述第二组离合器盘的所述作用盘被花键连接至所述固定构件上；并且因而所述第一和第二离合器构件，所述固定构件及所述第一和第二组离合器盘，至少部分地构成了固定离合器和旋转离合器。
14.一种冷却传动装置中离合器的方法，包括在第一旋转离合器构件中成形轴向凹槽；引导冷却液流经所述轴向凹槽；并且设置第二旋转离合器构件同所述轴向凹槽进行流体连通，以使被引导的流体从所述轴向凹槽流向所述第二离合器构件。
15.根据权利要求14的方法，进一步包括提供了径向通路穿过所述第一和第二离合器构件中的至少一个，其特征在于，所述径向通路同所述轴向凹槽流体连通，以使被引导流经所述轴向凹槽的流体经由所述径向通路分散至所述第二离合器构件。
16.根据权利要求14的方法，其特征在于选择啮合的轴向间隔的离合器盘在所述第一和第二离合器构件之间径向延伸，并且该方法进一步包括在被选定的所述离合器盘中成形径向凹槽；所述径向凹槽同所述轴向凹槽流体连通；并且利用被引导流过所述轴向凹槽的流体，流过所述径向凹槽和所述的表面，润滑了所述离合器盘的表面，因而使离合器内的旋转损失最小化。
全文摘要
一种传动装置包括了绕同一轴旋转的第一和第二离合器构件。在其中一个构件内成形一个轴向凹槽，来将润滑液分散至另一个构件。最好，带有径向凹槽的离合器盘在两个离合器构件之间延伸。为使旋转损失最小化，流体从轴向凹槽流经径向凹槽和离合器盘的接触面，以便在脱开期间分离所述离合器盘。
文档编号F16D13/58GK1737394SQ20051005602
公开日2006年2月22日 申请日期2005年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者M·D·福斯特尔, J·E·莫厄特, G·W·坎普夫, J·A·拉什科夫斯基 申请人:通用汽车公司