专利名称：离合器排气组件及方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的可转动离合器组件，其具有至少一个专用 的平衡腔排气端口 ，该端口配置成在快速加速过程中及在高离合器转 动速度阶段中优化离合器性能。
背景技术：
在具有自动变速器的车辆中，离合器组件与转轴，比如具有静止 轴比如驱动轴的发动机曲轴接合或配接起来，用于将动力从发动机传 送到驱动车轮。类似地，离合器组件脱离相应的主轴，以便中断动力 传输，并且允许比如行星齿轮系中的多个齿轮之间的顺利换档。液压 离合器组件或者液压离合器为特别地由液压促动的扭矩传送装置，该 装置典型地具有一系列设置在离合器壳体内的离合器组内的摩擦元 件。离合器组由设置在壳体的离合器作用腔部内的离合器作用活塞促 动，活塞通过供应非压缩液压流体而启动或获得能量。当液压离合器 压力减小时，离合器松脱或脱离，而当离合器压力增加时，离合器促 动或4妄合。在可转动离合器组件中，具有离合器作用腔的离合器壳体随同两 个转动部件或主轴中的 一个转动，而离合器复位弹簧则有助于对离合器作用活塞进行偏压。当离合器组件没有接合时，离合器作用响应时 间可通过在作用腔内维持相对较低的流体压力而得以改善。然而，当 离合器达到相对较高的转动速度时，由离合器壳体的转动供给的离心力可能在离合器作用腔内诱发实质性的压头(pressure head)或离心作 用力。如果离心作用力超过了由偏压弹簧提供的复位弹簧力的话，可 能引起无意或过早的离合器作用。离心作用力可通过将单独的平衡腔定位成与离合器壳体内的离 合器作用腔相对而得以补偿。离合器组件的转动将流体填入到平衡腔 内，当转动停止时，流体然后可部分地从平衡腔中排出。当平衡腔内 充满流体且离合器组件转动时，在平衡腔内转动的流体将会产生离心 平衡力或压力，其阻抗或阻碍离心作用力，从而有助于至少部分地平 衡或抵消由离合器作用腔内的压头产生的作用力。然而，当离合器作 用腔附接到能够相对快速地加速并具有高转速的转动传动构件上，比 如连接到混合型车辆变速器内的电机上的驱动轴上的时候，流体相对 快速地充满平衡腔是基本的，以便提供与快速增加的作用腔压力相反 的平衡压力，并且避免过早作用，并且因此避免液压离合器磨损或熄 火。发明内容因此，提供一种改进的离合器组件，用于汽车变速器内，组件包 括主腔与平衡腔，平衡腔包括至少 一个空气排出通道和至少 一个流体 填充通道，其中空气排出通道配置成当流体经由流体填充通道而进入 平衡腔时，快速地将空气从平衡腔中排出。在本发明的一方面中，空气排出通道具有控制半径，控制半径配 置成大致抵消由离合器设备的转动供给的离心作用力。在本发明的另一方面中，车辆变速器具有可转动液压离合器、平 衡活塞及离合器作用活塞，其中平衡活塞与离合器作用活塞至少部分 地限定了平衡腔，平衡腔具有一对流体通道，流体通道配置成在离合 器组件转动的过程中，快速地将未加压流体填入平衡腔中。在本发明的另一方面中，提供一种方法，用于减小可转动离合器 组件内的离合器磨损，离合器組件具有离合器作用腔和平衡腔，该方 法包括对平衡腔配置排出通道，用于将流体从平衡腔中排出，并且在 排出通道上设置控制半径，控制半径由平衡腔内的转动流体相对于组件转动中心线的最内端半径所确定，控制半径适于排除(exhaust)任何相对于离心作用力过量的离心平衡力。当结合附图，并从用于实施发明的最佳模式的以下详细描述出 发，本发明的上述特征与优点及其它特征与优点将变得十分清楚。
图1示意性地表达了根据本发明的可转动液压离合器的截面图，其中附图的下半部分沿着不同于上半部分的平面剖切；以及图2为展示于图1中的改进液压离合器平衡腔一部分的放大截面图。
具体实施方式
参考附图，其中在多个附图中，类似的标号对应于近似或类似的 构件，图1展示了变速器8的截面图。变速器8具有相对于一对转动 构件，比如分別相对于同轴线的内外主轴12、 13而安装的可转动离 合器组件IO，内外主轴12、 13可围绕或相对于中心线11转动。中心 线11将图1分为上半部分和下半部分，该两部分展示了取自不同平 面的交错截面图，以便更清楚地描述离合器组件10的内部细节。转 轴12、 13具有相应的内径或表面15、 14，及相应的外径或表面16、 18,且圓柱形通道或容积20限定于主轴表面14、 16之间。容积20 与未加压的流体源22,比如传动箱或机油盘(图未示)流体连通。流体 22，比如传动流体、油或其它适于作为冷却剂及/或润滑剂而用于可转 动液压离合器的流体，对容积20进行填充，容积20也与优选地为圆 柱形的流体填充端口 24流体连通，端口24钻设、攻丝或以其它方式 形成于外主轴13内。虽然图1中展示了代表性的同轴线双轴配置， 那些熟悉本领域的技术人员将认识到在本发明含义内，所用转轴的 数量和外形可变化。离合器组件10可以铸造或一体形成或焊接而成，从而形成大体 上为钟形的配置或离合器壳体25，其至少部分地限定了主壳体腔26和副腔27。主腔26的尺寸适当地定制，并且配置成用于包含离合器 作用活塞28、离合器活塞止动件31、复位弹簧38及平衡活塞32。副 腔27包含离合器壳体的剩余部分，包括离合器组40，如图1所示。 在主腔26内，离合器作用活塞28优选地包括延伸部或臂部39,且臂 部39配置为钟形或杯形，用于当离合器作用活塞28促动或以其它方 式接合时与离合器组40接合。平衡活塞32具有配置成与复位弹簧38 相对的主表面55。离合器作用活塞28与平衡活塞32之间至少部分地 在主腔26内限定了平衡腔50。类似地，离合器作用活塞28与离合器 壳体25之间在主腔26内至少部分地限定了离合器作用腔44。离合器 作用腔44与流体通道46流体连通，流体通道46含有加压流体源23， 加压流体源23具有来自比如可控压力源，例如泵(图未示)的线压，且 多个动态流体密封件64位于流体端口 47的侧面。在平衡腔50内，平衡活塞32借助设置于平衡腔50内的活塞32、 28之间的离合器复位弹簧38,而在一侧相对于滑动或可移动离合器 作用活塞28大致保持固定或静止，而在另一侧则借助平衡活塞止动 件52而保持固定或静止。离合器复位弹簧38配置成根据离合器组件 10的脱离而对离合器作用活塞28进行偏压。在离合器作用腔44内， 离合器作用活塞28可操作地附接到离合器活塞止动件31上，且离合 器活塞止动件31包含有多个通道或导通端口 30,通道或导通端口 30 配置成允许加压流体23自由地流经离合器作用腔44内的离合器活塞 止动件31。加压流体23经由流体端口 47而进入离合器作用腔44内， 流体端口 47经由流体通道46而与加压的液压流体源比如泵流体连 通，加压的液压流体源可操作地提供具有优选地大约为2-3psi(标准规 才各)低线压Pl的流体。因为离合器作用腔44由于低线压PL的缘故而优选地保持流体23 大致填满的程度，当离合器组件10连接到或配接到转轴比如主轴13 时，离合器組件10的转动类似地转动离合器作用腔44内的流体23， 从而产生由图2中的箭头70表示的离心力，该离心力作用于离合器作用活塞28。当平衡腔50内缺乏相反的离心平衡力时，如果离心作 用力超过了由复位弹簧38(参考图2)提供的复位力(Ps)的话，离合器作 用活塞28可能过早促动并接合离合器组40。为了抵消这种离心作用效果，根据离合器组件10的转动，平衡 腔50内经由填充端口 24而填充有未加压流体22，并且转动借此而使 平^^腔50内的流体22转动，从而在腔50内同时产生相反的离心平 衡力。离心平衡力(箭头72)理想地等于离心作用力(箭头70)。然而， 由于当离合器组件10静止时，平衡腔50内的流体22的体积可能为 低或空的程度，离合器組件10与能够快速地加速的装置比如混合型 传动马达的连接或配接，要求流体22快速地流入，以便填充平衡腔 50,并且提供可维持的离心平衡力(箭头72)，离心平衡力能够阻抗在 离合器作用腔44内快速地增加的离心作用力(箭头70)。因此，流体 22的快速流入可借此而有助于避免过早的离合器接合及/或离合器磨 损与熄火。为了优化平衡腔50的填充速率，未加压流体22根据离合器10 的转动并经由专用平衡腔馈给通道56和流体填充端口 24而进入平衡 腔50内，如图1所示。参考图2，当流体22填充平衡腔50时，包含 于其内的空气经由单独的专用空气清除通道第 一部分58a而^f皮排出或 清除，空气从空气清除通道第一部分58a而进入优选地具有一定角度 的第二部分58b，第二部分58b与副腔27流体连通，并且第二部分 58b在点A处与第一部分58a相交。在所有空气从平衡腔50中净支清除 之后，剩余的流体22可经由空气清除通道部分58a、 58b而从平4軒腔 50中逸出。虽然优选地采用具有角度的第二部分58b，那些熟悉本领 域的技术人员将认识到在本发明含义内，其它空气清除通道配置适 于在平衡腔50与主腔27之间建立流体连通。使用如上所解释的专用 空气清除通道部分58a、 58b，空气可以未阻碍或未限制的方式而从平 衡腔50中排出，这样有助于快速地将流体22填入平衡腔50中。如上所讨论，当离合器组件10转动时，离合器作用腔44内'的转动流体23形成了压头或离心作用力(箭头70)。这种离心作用力(箭头 70)与低线压作用于离合器作用活塞28 ，低线压由加压的流体23供给， 并且在图2中表示为箭头PL。假设忽略掉离心平衡力(箭头)，那么仅 有复位弹簧力Ps将抵抗离合器作用活塞28。这样，假如組合力(箭头 70+PO将超过复位弹簧力Ps的话，离合器作用活塞28可能朝着离合 器组40移动，并且过早地与离合器组40接合或促动。因此，空气清 除通道第一部分58a和第二部分58b上形成或设置有径向地从主轴 12、 13的转动中心线11到交点A的方向上测量的控制半径Rc，如图 2所示。换句话说，控制半径Rc是仅仅空气清除通道第一部分58a相 对于中心线ll的径向最内端，且进入第一部分58a的流体22最终在 交点A处喷入第二部分58b内。控制半径Rc由限制于平tf腔50内与 第一部分58内的任何转动流体22的最内端半径所确定，点A的位置 基于待平衡离心作用力(箭头70)的量而选择。比如，通过径向向内地 朝着转轴11移动点A，平衡腔50内的平衡力(箭头72)增加，而通过 径向向外地远离转轴11移动点A,平衡力减小。通过这种方式，控 制半径Rc选择成使得当针对给定的离心作用力(箭头70)而作用于平 衡腔50时，作为结果的离心平衡力(箭头72)大致等于离心作用力(箭 头70)，因此补偿或平衡了离合器作用腔44内的离心作用效果。因此， 一种补偿或平衡这种作用效果并减小离合器磨损的方法包 括针对给定的离合器作用活塞28而计算离合器作用腔44内的离心 力(箭头70)。接下来，计算出相对的平衡腔50内的离心平衡力(箭头 72)。如上所公开，离心作用力(箭头70)与离心平衡力(箭头72)理想地 均等。由于直径差异，且因而由于表面区域差异，这可以通过设计平 ;銜腔50而实现，从而相对于离合器作用腔44而在其较小的相应表面 区域上获得较高的压力。用于平衡腔50的压头设计成通过控制半径 Rc的布置，即点A相对于转轴11的布置而提供适当的压力。为了在 离合器作用腔44和具有相异表面区域的平衡腔50内获得这种力量平 衡，控制半径Rc优选地由限制于平衡腔50内的任何转动流体22的最内端半径所确定，如上所述。作为结果且位于平^"腔50内的离心 平衡力(箭头72)优选地在转轴12、 13的整个运行速度范围内大致上等 于离心作用力(箭头70)加上流体23的低线压(PO。空气清除通道第一 与第二部分58a、 58b的截面直径优选地为直径大约为2-3毫米的圆柱 形形状，或者充分地足够大以致允许流体自由地流经空气清除通道部 分58a、 58b,并且不会不适当地限制离合器作用活塞28的运动。如上所述， 一旦空气清除通道第一部分58a与第二部分58b上配 置控制半径Rc以便在平衡腔50内提供适当数量的离心平衡力(箭头 72)，平衡腔内填充有来自比如机油盘或变速器内的其它未加压油通道 的未加压流体22。如上所述并如图1所示，流体22经由填充端口 24 而进入平衡腔50,并且捕获或包含于平衡腔内的空气经由专用空气清 除通道部分58a、 58b而快速地被清除或导出，如图2详示，而没有干 涉、堵塞或以其它方式限制平衡腔50内的流体22的填充。在空气被 清除之后，平衡腔50内的过量流体22然后可经由空气清除通道部分 58a、 58b而逸出。虽然已详细地描述了用于实施本发明的最佳模式，在附加权利要 求的范围内，那些熟悉与本发明相关的领域的技术人员将认识到多种 用于实施本发明的备选设计与实施例。
权利要求
1.一种可转动离合器组件，其包括平衡腔，其与一对流体通道流体连通，所述一对流体通道包括至少一个空气排出通道和至少一个液体填充通道；以及主腔，其与所述至少一个空气排出通道流体连通；其中所述至少一个空气排出通道配置为足够快速地将空气从所述平衡腔排到所述主腔中，使得流体可以更快速地通过所述液体填充通道而填充所述平衡腔。
2. 如权利要求l所述的可转动离合器组件，其特征在于，所述液 体填充通道适于与未加压的离合器流体源流体连通，且其中所述组件 可操作地附接到驱动轴上。
3. 如权利要求2所述的可转动离合器组件，其特征在于，所述驱 动轴适于可操作地附接到电马达上。
4. 如权利要求1所述的可转动离合器组件，其特征在于，包括复 位弹簧、平衡活塞及离合器作用活塞，其中所述复位弹簧充分地设置 在所述平衡腔内的所述平衡活塞与所述离合器作用活塞之间，以对所 述离合器作用活塞提供偏压复位弹簧力。
5. 如权利要求1所述的可转动离合器组件，其特征在于，包括可 充分地转动以提供离心作用力的活塞作用腔，其中当所述离合器组件 围绕转动中心线转动时，所述平衡腔具有离心平衡力，且其中所迷空 气排出通道具有控制半径，所迷控制半径从所迷转动轴线测量，并且 定位成改变所述离心平衡力，以由此大致^fe消所述离心作用力。
6. —种车辆变速器，其包括可转动液压离合器，其具有离合器壳体和适于对所述离合器润滑 和冷却的流体；平tf活塞；以及离合器作用活塞；其中所述平衡活塞和所述离合器作用活塞至少部分地限定平衡腔，且其中所述离合器作用活塞和所述离合器壳体至少部分地限定与所述平衡腔相对的活塞作用腔；以及一对与所述平衡腔流体连通的流体通道，包括至少一个空气排出 通道和至少一个液体填充通道，其中所述空气排出通道配置成足够快 速地将空气从所述平衡腔排到所述主腔中，使得所述流体可以更快速 地进入所述平衡腔。
7. 如权利要求6所述的车辆变速器，其特征在于，所述液体填充 通道与离合器流体源流体连通，且其中所述可转动离合器可操作地附接到驱动轴上。
8. 如权利要求8所述的车辆变速器，其特征在于，所述驱动轴可 操作地附接到电马达上。
9. 如权利要求7所述的车辆变速器，其特征在于，包括复位弹簧、 平衡活塞及离合器作用活塞，其中所述复位弹簧充分地设置在所述平 衡腔内的所述平衡活塞与所述离合器作用活塞之间，以对所述离合器 作用活塞提供偏压复位弹簧力。
10. 如权利要求7所述的车辆变速器，其特征在于，包括可充分 地转动以提供离心作用力的活塞作用腔；及具有离心平tf力的平衡 腔，其中所述空气排出通道具有从所述转动轴线测量的控制半径，所 述控制半径配置成改变所述离心平tf力，以由此大致4氐消所述离心作 用力。
11. 一种用于减小离合器组件内离合器磨损的方法，所述离合器 组件具有可转动平衡腔，当所述离合器组件围绕转动轴线转动时，所 述可转动平衡腔包含有转动流体；并具有相对的可转动离合器作用 腔，可转动平衡腔与可转动离合器作用腔均适于容纳流体，所述方法包括为所述平衡腔配置排出通道，用于将所述转动流体从所述平衡腔排出；及为所述排出通道提供控制半径，所述控制半径由所述转动流体相对于所述转动轴线的最内端半径所确定，所述控制半径可适用于排除 任何相对于所述离心作用力过量的离心平衡力。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括将所述离合器 组件连接到驱动轴上，所述驱动轴可操作地附接到电马达上。
全文摘要
本发明涉及离合器排气组件和方法，提供可转动离合器组件、车辆变速器、及用于减小离合器组件内离合器磨损的方法。组件包括可转动离合器壳体、设置于离合器作用腔内的离合器作用活塞及平衡活塞。平衡活塞与作用活塞限定平衡腔，平衡腔包括液体填充通道与专用空气排出通道，专用空气排出通道包括控制半径，控制半径配置成至少部分地平衡或补偿当离合器组件转动时在离合器作用腔内产生的离心作用力。该方法包括将平衡腔上配置排出通道，用于排出流体；及在排出通道设置控制半径，控制半径由平衡腔内的转动流体相对于离合器组件的转动中心线测量的最内端半径所确定，控制半径适于排除任何相对于离心作用力过量的离心平衡力。
文档编号F16D25/00GK101275608SQ20081008119
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者J·A·拉什科夫斯基, K·C·贝克纳, M·D·富斯特 申请人:通用汽车环球科技运作公司