用于变速器的离合器装置及用于控制分离式离合器的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于变速器、特别用于混合式变速器（1）的离合器装置。为了一方面使周围的部件不受流体的影响，另一方面为了体现分离式离合器（8）的可靠关闭，操作压力（18）包含至少一个补偿压力部分（20，21），该补偿压力部分分别相当于一个由内腔（13）中的流体所引起的和在离合器活塞（11）进入其操作位置中时反作用于离合器活塞的反压。本发明还涉及一种控制方法用于控制分离式离合器（8），以及涉及一种计算机程序产品和一个具有该计算机程序产品的数据载体。
【专利说明】用于变速器的离合器装置及用于控制分离式离合器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于变速器、特别用于混合式变速器的离合器装置，包含一个湿式运行的分离式离合器，该分离式离合器具有封闭的离合器外壳，在该离合器外壳中可移动地被引导的离合器活塞将内腔与压力室分离，其中分离式离合器能够被转入闭合的状态，为此该离合器活塞在压力室以操作压力加载的情况下移动到一个操作位置中并且在此使得两个否则可彼此相对旋转的离合器半部摩擦锁合地彼此相接触，这两个离合器半部被安置在内腔中并被流体绕流。本发明还涉及一种控制方法以用于控制一种分离式离合器，以及还涉及一种计算机程序产品和一种具有该计算机程序产品的数据载体。
【背景技术】
[0002]混合式变速器体现常规变速器的混合化，为此在某个常规的变速器上游以并联混合的方式设置一种配有电机的混合模块。在此通常总是采用一种配有液压分离式离合器的离合器装置，经过该离合器装置便可将一个设置在混合模块上游的内燃机与电机彼此耦联起来，从而在与变速器中的一个起动离合器相结合的情况下，便可体现出甚不同的工作状态。从而可通过对分离式离合器的相应控制，体现诸多混合功能，如体现一种车上电器供电、一种马达-起动-停止功能、电动行驶或调度、经过电机的增强以及能量回收利用。有关分离式离合器在此要么设计成干式运行离合器，其优点在于在打开的状态中具有可达到的摩擦系数较高和较小的拖拽力矩，要么设计成湿式运行的离合器，从而利用冷却可达到较高的功率吸收和能量吸收，并因而可获得一种更紧凑的结构。在作为湿式运行分离式离合器的设计结构的情况下，该离合器必须如此定位在变速器中，使得飞溅的流体不致成问题影响到周围的部件特别是电机。在此有一个可行的办法，就是将一个湿式运行的分离式离合器完全容纳在一个封闭的离合器外壳中。
[0003]在DE102006056512A1中公开了一种混合式变速器的一种离合器装置，一个湿式运行的分离式离合器平卧地安置在一电机内。该湿式运行的分离式离合器设计成湿式运行的片式离合器，其具有一个封闭的离合器外壳，在此外壳中一个离合器活塞可移动地被引导，并将一个处于其后部区域中的压力室与一个内腔分离，在该内腔中容纳着具有外片和内片形式的、可彼此相对旋转的离合器半部，这些外片和内片形成一个片叠体，并且沿轴向交替地设置。在此外片是以不可相对旋转的方式与四周的离合器外壳相连的，而该内片则安置在一个共同的片体支座上，该片体支座经过一个居于之间的扭转振动缓冲器而与电机的一个转子相连，并在进一步的走向中与混合式变速器的一个常规的变速器部分相连。反之，离合器外壳以及湿式运行的分离式离合器的外片则与一个设置在混合式变速器上游的内燃机的输出端相连，从而使得处于闭合状态中的湿式运行的片式离合器将内燃机的输出端与电机的转子并且因此也与随后的变速器部分连接起来。在此为了闭合分离式离合器，压力室须以操作压力加载，从而使离合器活塞进入一个操作位置中，并使片叠压靠在一起，进而使外片和内片摩擦锁合地彼此相接触，并借此使离合器外壳和片体支座彼此耦联起来。在此被安置在内腔中的片叠为了实现冷却和润滑而被流体特别是一种油类液体所绕流，这时该流体经过离合器外壳上的相应孔口被输入和重新被排出。
【发明内容】
[0004]从上述的【背景技术】出发，本发明的任务在于提供用于一种变速器的一种离合器装置，其中一方面湿式运行的分离式离合器的周围的部件不受流体的影响，并且另一面又可以实现该分离式离合器的可靠闭合。
[0005]上述任务是从一种按照权利要求1的前序部分的离合器装置出发结合权利要求1的特征部分特征加以解决的。就离合器装置的分离式离合器的控制方法而言，本发明的任务则是通过权利要求7的技术教导加以解决的。有关从属权利要求则述及本发明的一些有利的发展。与此有关的计算机程序产品以及包含此计算机程序产品的存储介质可参考权利要求9及10所述。
[0006]根据本发明，变速器的离合器装置包含一个湿式运行的分离式离合器，该分离式离合器具有封闭的离合器外壳，在该离合器外壳中可移动地被引导的离合器活塞将内腔与压力室分离。分离式离合器在此能够被转入闭合的状态，其方式为:离合器活塞在压力室以一种操作压力加载的情况下移动到一个操作位置中并且在此使得两个否则可彼此相对旋转的离合器半部摩擦锁合地彼此相接触。该可相对旋转的离合器半部被安置在内腔中并被流体绕流或者说环流。
[0007]根据本发明，所谓湿式运行的分离式离合器特别是一种湿式运行的片式离合器，其离合器半部一方面由内片、另一方面由外片所形成，这些内片和外片是彼此交替地沿轴向安置的，而且是以不可相对旋转的方式与一个内片支座及一个外片支座相连的。经过这些片体支座，便可使离合器半部与那些彼此待耦合的部件相连。在此外片支座优选由周围的、封闭的离合器外壳所构成。此外，离合器外壳还在内腔区域中具有至少一个入口和至少一个出口，经过这些入口和出口可以将用于离合器半部的润滑和冷却的流体引导通过内腔。此外，所谓的流体优选是一种油类的液体，该液体适用于冷却和润滑。最后，离合器外壳特别是设计成封闭的环体，从而可以获得一种紧凑的离合体外壳。
[0008]本发明还包含下述的技术论点:操作压力(即利用此操作压力加载压力室借以将离合器活塞导入到其操作位置中)包含至少一个补偿压力部分，该补偿压力部分分别相当于一个由处在内腔中的流体所引起的且在离合器活塞转入操作位置中时反作用于离合器活塞的反压。该补偿压力部分可通过一个模型求得，然后一起置于操作压力的确定之中，而后以该操作压力对压力室加载，借以闭合分离式离合器。换言之，即是以操作压力的一部分用于一个反压的补偿，该反压在离合器活塞转移到其操作位置中时对离合器活塞起反作用，其来源在于以冷却性和润滑性的流体穿流内腔所致。
[0009]由于该流体必须输入到封闭的离合器外壳的内腔中，而又必须从该内腔中排出，这一点在离合器活塞朝离合器半部移动时会对离合器活塞产生一个相应的阻力，并在操作该离合器活塞时产生一种压力降。通过这一压力部分的补偿，便可实现对湿式运行的分离式离合器的可靠控制，同时可以体现出离合器半部在一个封闭的离合器外壳中的封装，从而使周围的部件不致于受到溅射的流体的影响。在此还可以放弃别的针对反压采取的结构性措施。就此而言即使在低的制造工艺耗费的前提下，也可实现对湿式运行的分离式离合器的可靠控制。[0010]根据本发明的一个【具体实施方式】，操作压力包含一个外壳补偿压力部分，该外壳补偿压力部分相当于一个在离合器活塞移动时由于流体的排挤而引起的反压；此外，该操作压力还包含一个动态补偿压力部分，经过该动态补偿压力部分对一个在压力室的压力加载开始时出现的且通过在内腔中的流体引起的压力降加以补偿。由于封闭的离合器外壳之故，在离合器活塞移动时，便会产生因流体的排挤所引起的反压，以及产生由于提高了的活塞运动而造成的压力降。上述这两种效应现在经过这些补偿压力部分加以补偿，从而使离合器活塞能够首先无问题地将分离式离合器引导到它的“接触点”，随后经过操作压力的其它额定压力部分视运行点而定相应地作用于离合器半部。所谓分离式离合器的“接触点”在这里指的是一种状态，在此状态下的两个离合器半部刚好无转矩传递地彼此相接触。
[0011]根据本发明的设计，操作压力还包含至少一个最低充填压力部分、一个与负荷相关的额定压力部分和一个与转速相关的额定压力部分。所谓的最低充填压力部分，在本发明范围内指的是这样一个压力部分，在此压力部分时，在没有作用于离合器活塞的反压之际，两个离合器半部被置于一种无负荷的相贴靠的状态中，亦即定义了离合器的“接触点”。也就是说，经过最低充填压力部分，在各离合器半部没有封装在一个封闭的离合器外壳的情况下，形成了 “接触点”。
[0012]反之，经过与负荷相关的额定压力部分可以定义分离式离合器的基于力矩的闭合程度，亦即可将一个附加的压力部分施加到离合器活塞上，使得该离合器活塞越过“接触点”将两个离合器半部压靠在一起，并通过由此引起的摩擦锁合以实现一个相应转矩的传递。经过与转速相关的额定压力部分，还可设定在两个离合器半部之间的转速差，也就是说，从与负荷相关的额定压力部分出发，可以引入一个相应的偏移压力，经过该偏移压力可体现出湿式分离式离合器的一定的打滑。这样便可至少减少不合希望的效应经过分离式离合器的传递。
[0013]根据本发明，操作压力还包含至少另一个与状态相关的偏移压力。利用该偏移压力或其它压力部分，便可以将由运行条件所决定的其它状态考虑进去，从而改善经由湿式运行的分离式离合器实现的两个部件的耦合。利用一个或另一个偏移压力，可使操作压力的另外的各压力部分相应地叠加。
[0014]根据本发明的另一个有利的【具体实施方式】，经过分离式离合器可使电机的转子与内燃机实现耦合，其中分离式离合器以其离合器外壳平卧地安置在该转子内。相应地，离合器装置便是一个混合式变速器的一个组成部分，在该混合式变速器中经过湿式运行的分离式离合器，便可在内燃机与电机的转子且因此与电传动线路之间实现一种力锁合，从而可利用该离合器装置实现一个在下游连接的常规的变速器的混合化。湿式运行的分离式离合器安置在电机的转子内，即可实现分离式离合器的紧凑安装，其中通过容纳在封闭的离合器外壳中还可消除对周围电机的影响。在这里可以按照一种并联混合型式设计混合化。
[0015]根据本发明，动态补偿压力部分还可根据离合器外壳的压力室的充填情况求得。动态补偿压力部分借助于一个参数加以计算，该参数也影响压力降的大小。因此可以可靠地实现该压力降的补偿。
[0016]根据本发明的解决方案也可以作为计算机程序产品加以体现，该计算机程序产品当它在变速器的控制装置的处理器上运行时，便按软件方式引导该处理器去执行所规定的根据本发明的方法步骤。[0017]在此属于本
【发明内容】
的还有一种可计算机读取的介质，在此介质上可调用地将上述计算机程序产品存储起来。
[0018]本发明不局限于对附属权利要求或从属权利要求的特征所提出的结合。此外还有下述可能性，就是将单个特征彼此结合起来，无论这些单个特征来自权利要求也好，来自一个【具体实施方式】的下述说明也好，或者直接来自附图也好。权利要求中对于附图中的附图标记的使用不应限制权利要求的保护范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本发明的其它有利的发展见本发明的一个优选的【具体实施方式】的下述说明，该说明参照了附图中所示的图形。附图表示:
[0020]图1按本发明的一个优选的【具体实施方式】的离合器装置的示意图；
[0021]图2 —种操作压力的组合的图示说明，图1所示的离合器装置的一个离合器活塞就是以该操作压力加载的；和
[0022]图3图2中的操作压力的动态补偿压力部分的图示说明。
【具体实施方式】
[0023]图1示出根据本发明的一个优选的具体实施形式的一个根据本发明的离合器装置示意图。该离合器装置在此是混合式变速器I的一部分，该混合式变速器(仅示意地绘示出)连接在汽车的一个内燃机2下游，以实现内燃机2的旋转运动的转换。混合式变速器I具有一个混合模块，其配有一个整合的电机3，该电机由一个固定的定子4和一个沿径向居内的、可旋转的转子5组成。在此，转子5以不可相对旋转的方式与一个主动轴6相连，该主动轴在进一步的走向上又与混合式变速器I的一个(在图中仅着重示意地绘示的)常规变速器部分7相连，例如与后继的圆柱齿轮对或行星齿轮对相连。此外，转子5还可与主动轴6 一起经过一个上游接入的湿式运行的分离式离合器8而与内燃机2的一个从动轴9相连。
[0024]相应于经过湿式运行的分离式离合器8的连接可能性，主动轴6的驱动运动因此一方面也可纯粹经过电机3的转子5形成，但或者也可以共同通过内燃机2和电机3形成。在后一种情况下，也就是一个经过内燃机2形成的且利用从动轴9及居于之间的分离式离合器8所传递到主动轴6上的旋转运动受到电机3的支持。此外，在内燃机2的拖拽运行中，即在内燃机2经过汽车的传动系驱动时，经过电机3可以实现能量的回收利用。此外，为了还能够形成配有电机3的混合模块从常规变速器部分7的去耦，亦可在主动轴6和变速器部分7的一个变速器输入端之间配置另一个分离式离合器。
[0025]如图1所示，湿式运行的分离式离合器8平卧地安置在电机3内，据此该离合器基本上沿轴向定位在电机3的高度上并且沿径向相对于转子5居内地定位。在此为了避免由于湿式运行的分离式离合器8的流体对电机3的影响，分离式离合器8具有一个封闭的离合器外壳10,该外壳具有一个封闭的环体形式,其以不可相对旋转的方式与内燃机2的从动轴9相连。在此离合器外壳10中，一个离合器活塞11可沿轴向移动地被引导，该离合器活塞11将一个处于其背后区域中的压力室12与离合器外壳10的另一个内腔13分离。在此内腔13中，还配置了两个可以彼此相对旋转的离合器半部，其具有多个外片14和多个内片15的形式，外片14和内片15是交替地沿轴向布置的，并共同形成作为湿式运行的片式离合器设计的分离式离合器8的一个片叠16。当前，外片14是沿径向在外面以不可相对旋转的方式与周围的离合器外壳10相连接；反之，内片15则在其相应的径向内侧上与一个共同的片体支座17相连，该片体支座附加于电机3的转子5以不可相对旋转的方式与主动轴6相连。
[0026]离合器外壳10的内腔13在混合式变速器I运行时，经过(图中未示出的)输送通道和排泄通道被供给流体以用于片叠16的冷却和润滑，这里所谓的流体指的是一种适合于冷却和润滑的油类液体。分离式离合器8的闭合且因此从动轴9与主动轴6和与转子5的耦合可以通过如下措施实现:对压力室12以一个操作压力18加载，从而使离合器活塞11沿轴向朝片叠16移动，并且使外片14和内片15在此相互摩擦锁合地接触。因此，在离合器外壳10和主动轴6之间经过处于它们之间的片体支座17而发生一个相关旋转运动的传递。
[0027]由于在内腔13中的流体及其对片叠16的绕流之故，在离合器活塞11移动到一个将片叠16压靠在一起的操作位置中时，会对离合器活塞产生一种阻力。在此然而为了保证湿式运行的分离式离合器8的可靠闭合，操作压力18可以通过一个模型加以计算，并且是由多个在图2中示出的压力部分组合而成的:如图中所示，操作压力18在此包含多个压力部分19至24。在此压力部分19至21形成一个充填压力部分25，其中在以一个处于该充填压力部分25高度的压力对压力室12进行压力加载时，便形成湿式运行的分离式离合器8的一个“接触点”。在此分离式离合器8的一个“接触点”指的是:外片14和内片15在一个无负荷的状态中达到彼此贴合，即是在外片14和内片15之间发生接触而不传递转矩。该充填压力部分25在此由一个最小充填压力部分19、一个外壳补偿压力部分20和一个动态补偿压力部分21组合而成。外壳补偿压力部分20的高度相当于一个反压，即在离合器活塞11在过渡到其操作位置中时由于内腔13中存在的流体之故而作用于该离合器活塞上的反压。由于在离合器活塞11移入到其操作位置中时，穿流内腔13的流体必然被挤向一个排出口，这就给离合器活塞11造成一种相应的阻力。
[0028]动态补偿压力部分21此外考虑到一种压力降，该压力降是在压力室12充填开始时由于内腔13中存在的流体之故而产生的。该动态补偿压力部分的曲线走向见图3中的曲线图所示。如图所示，在对压力室12进行压力加载开始时会出现一个很高的补偿压力部分，该补偿压力部分会随着压力室12的充填度升高而减小并最终趋于零。
[0029]两个补偿压力部分20和21然后与最低充填压力部分19 一起合成充填压力部分25。在此最低充填压力部分19相当于这样一个压力，该压力在缺少离合器外壳10的情况下和从而在除去由内腔13中的流体所引起的反压的情况下，就足以用于分离式离合器8靠近其“接触点”。
[0030]由此计算出来的充填压力25接下来与其它压力部分(按一种与负荷相关的额定压力部分22、一种与转速相关的额定压力部分23和另一种与状态相关的偏移压力24的形式)组合而成最终的操作压力18。与负荷相关的额定压力部分22在此确定分离式离合器8的基于力矩的闭合程度，亦即确定外片14和内片15多么强地经过离合器活塞11被压靠在一起，以便能够通过在此所形成的摩擦锁合传递相应的转矩。反之，可以经过与转速相关的额定压力部分23来设定在外片14和内片15之间的转速差。这样便可预定出分离式离合器8的一个确定的打滑，借以将某些效应例如旋转一致性不由从动轴9传递到主动轴6。[0031]所述另一种偏移压力24在此表示一种与状态相关的压力部分，经过该压力部分，可以进一步提高一个利用其余压力部分所确定的压力或者也可以减小之，借以在混合式变速器I的某些运行点上改进内燃机2和主动轴6及电机3之间的一种连接。这种偏移压力24例如在后继的变速器部分7中的接通过程中是起作用的。
[0032]利用根据本发明的离合器装置的设计，便可达到下述目的:可将一个湿式运行的分离式离合器8紧凑地安装在一个封闭的离合器外壳10中的一个电机3内，与此同时还可保证可靠地控制该分离式离合器8。除了用于一种混合式变速器I之外，根据本发明的理论也可用于一种传统的、配有一个具有封闭的离合器外壳的分离式离合器的变速器。
[0033]附图标记清单
[0034]I混合式变速器
[0035]2内燃机
[0036]3电机
[0037]4定子
[0038]5转子
[0039]6主动轴
[0040]7变速器部分
[0041]8分离式离合 器
[0042]9从动轴
[0043]10离合器外壳
[0044]11离合器活塞
[0045]12压力室
[0046]13内腔
[0047]14 外片
[0048]15 内片
[0049]16 片叠
[0050]17 片体支座
[0051]18 操作压力
[0052]19 最低充填压力部分
[0053]20 外壳补偿压力部分
[0054]21 动态补偿压力部分
[0055]22 与负荷相关的额定压力部分
[0056]23 与转速相关的额定压力部分
[0057]24 偏移压力
[0058]25 充填压力部分
【权利要求】
1.一种用于变速器、特别用于混合式变速器(I)的离合器装置，包含一个湿式运行的分离式离合器(8),该分离式离合器具有封闭的离合器外壳(10),在该离合器外壳中可移动地被引导的离合器活塞(11)将内腔(13)与压力室(12)分离，其中分离式离合器(8)能够被转入闭合的状态，为此该离合器活塞(11)在压力室(12)被以一种操作压力(18)加载的情况下移动到一个操作位置中并且在此使得两个否则可彼此相对旋转的离合器半部摩擦锁合地彼此相接触，这两个离合器半部被安置在内腔(13)中并被流体绕流，其特征在于: 操作压力(18)包含至少一个补偿压力部分(20，21 )，所述补偿压力部分分别相当于一个由处在内腔(13)中的流体所引起的且在离合器活塞(11)转入操作位置中时反作用于离合器活塞的反压。
2.如权利要求1所述的离合器装置，其特征在于: 操作压力(18)包含:一个外壳补偿压力部分(20)，该外壳补偿压力部分相当于一个在离合器活塞(11)移动时由于流体排挤所引起的反压；以及一个动态补偿压力部分(21)，经过该动态补偿压力部分能够补偿在压力室(12)的压力加载开始时所产生的且通过在内腔(13)中的流体所引起的压力降。
3.如权利要求1所述的离合器装置，其特征在于: 操作压力(18)附加地至少包含以下的压力部分: 一个最低充填压力部分(19) ，在该最低充填压力部分时在没有对离合器活塞(11)的反压的情况下两个离合器半部能够被置于无负荷的相贴靠的状态； 一个与负荷相关的额定压力部分(22)，利用此额定压力部分能够定义分离式离合器(8)的基于力矩的闭合程度；和 一个与转速相关的额定压力部分(23)，经过此额定压力部分能够设定在各离合器半部之间的转速差。
4.如权利要求1所述的离合器装置，其特征在于: 操作压力(18)包含至少一个另外的与状态相关的偏移压力(24)。
5.如权利要求1所述的离合器装置，其特征在于: 经过分离式离合器(8)能够将电机(3)的转子(5)与内燃机(2)耦合，分离式离合器(8)以其离合器外壳(10)平卧地安置在转子(5)内部。
6.一种用于控制湿式运行的分离式离合器(8)的方法，该分离式离合器具有封闭的离合器外壳(10)，该离合器外壳通过可移动的离合器活塞(11)分成压力室(12)和内腔(13);为了将离合器活塞(11)转入一个操作位置和因此与之相关联地闭合分离式离合器(8)，以一个操作压力(18)加载该压力室(12)，其特征在于: 在对压力室(12)进行压力加载之前的准备阶段中确定至少一个分别处于一个反压的高度的补偿压力部分(20，21)，所述反压在离合器活塞(11)移入到其操作位置中时由于内腔(13)中的流体而反作用于离合器活塞，并且随即将所述至少一个补偿压力部分(20，21)引入到操作压力(18)的确定中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于: 确定一个外壳补偿压力部分(20)和一个动态补偿压力部分(21)，该外壳补偿压力部分(20)相当于这样一个反压，该反压在离合器活塞(11)移入到操作位置中时由于从内腔(13)中排挤出流体而产生，而经由动态补偿压力部分(21)补偿一个压力降，该压力降是在压力室(12)进行压力加载开始时由于处在内腔(13)中的流体引起的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于: 动态补偿压力部分(21)根据压力室(12)的充填而确定。
9.一种用于如权利要求1至5中任一项所述的离合器装置的计算机程序产品，该离合器装置能够按照权利要求6至8中任一项所述的方法运行，其中，用于确定所述至少一个补偿压力部分(20，21)的程序是通过相应的存储在软件中的控制指令实施的。
10.一种数据载体，其具有如权`利要求9所述的计算机程序产品。
【文档编号】F16D25/0638GK103527666SQ201310278015
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】C·奥默, A·容加贝勒 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司