离合器冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传动离合器，并且更特别地涉及一种用于降低旋转离合器的交错的摩擦盘与离合器片之间的阻力损失的被动离合器冷却系统。
【背景技术】
[0002]旋转离合器常常用作一种用来使变速器的各齿轮部件相互啮合或分离，以在输入构件与输出构件之间形成不同齿轮比的机构。传统的旋转离合器组件通常包括在离合器壳体中相互之间交错布置的一组离合器片以及一组摩擦盘，有时将其称为离合器组合件。当离合器组件分离时，离合器片和摩擦盘通常在不接触的情况下旋转越过彼此。但是，例如当特定离合器的相应部件(即，驱动构件和从动构件)在特定的齿轮速比范围内啮合时，液压致动式或弹簧加载式活塞迫使离合器片以及摩擦盘结合在一起。离合器片和摩擦盘上的摩擦表面相互作用，直至离合器组件的驱动构件和从动构件在无滑动的情况下一起旋转。
[0003]在操作中，在离合器片与摩擦盘的啮合和分离期间以及完全啮合期间产生大量的热能，同时，啮合的离合器组合件所产生的动能也会转换为大量的热能。为了防止对离合器组件的各部件(尤其是离合器片和摩擦盘的摩擦表面)造成破坏，必须要使这种热能散发出去。为了实现该目的，通常是将连续供应的冷却剂(例如，传动液)供给至离合器壳体。在旋转离合器组件中，可将传动液供给至啮合的离合器片和摩擦盘的内径部分，并且使其借助离心力流经离合器片表面，到达外径部分。之后，将热传动液引导离开离合器组件，进行热交换过程，以传递并释放吸入至传动液中的热能。
[0004]当旋转离合器组件未啮合时，离合器片和摩擦盘仅仅是在不接触的情况下旋转越过彼此。在此分离期间，必须散发的热能的量是最小的。此外，在分离期间仅仅维持传动液连续流向离合器组合件也可能会导致明显的效率低下。例如，取决于旋转的驱动构件相对于分离的从动构件的相对速度，由于离合器片与摩擦盘之间的传动液所经受的剪切力可能会产生阻力损失。这种剪切力相对于在分离期间向离合器组合件提供的传动液的量成比例地增加。因此，需要限制冷却剂朝向离合器组合件的流动，尤其是在离合器片与摩擦盘之间的相对转速差值最大的齿轮中。
[0005]现已提出了各种各样的离合器冷却系统来解决在啮合和分离期间针对冷却剂朝向离合器组合件的流动的控制。例如，美国专利第5，988，335号描述了利用分流阀主动地控制朝向离合器的流动，并且还描述了一种传感器布置，以便感测变速器的齿轮比并且响应于变速器为选定的齿轮比使来自离合器组件的流动转向。美国专利第6，244，407号提出了一种不依赖于传感器致动阀的更加被动的系统。相反，将外环安装至用于促使离合器组合件的啮合的活塞上。外环其内提供有一孔口，以用于允许冷却剂从中流过。当受到活塞移动的支配来使离合器片与摩擦盘啮合时，外环可在孔口关闭且驱动构件和从动构件相互分离的第一位置与孔口打开以使加压流体通过孔口流动至离合器组合件的第二位置之间移动。其它类型的"滑阀"布置在行业中是常见的，其中，活塞使滑阀沿着将孔口露出的方向移动，从而增加在啮合期间冷却剂朝向离合器组合件的流动。通常情况下，当离合器分离时，可以采用(例如)弹簧来关闭孔口上方的滑阀。
[0006]如上所述，传统的离合器冷却系统可能往往比较复杂和/或需要添加各种部件才能为离合器组合件提供可变化的冷却剂流动。这些设计在复杂程度上的增加可能会使变速器的制造成本、组装成本和维护成本上升，并且还会在操作期间增加额外的故障的机会。正因如此，需要一种在利用旋转离合器组件本身的操作特性的同时消除对额外部件的需求的离合器冷却系统。
【发明内容】
[0007]通过本发明的一些方面在很大程度上满足上述需求，其中传动离合器冷却系统包括:驱动构件，其包括位于旋转轴周围的驱动轮毂；从动构件，其包括同心地位于旋转轴周围的离合器轮毂，其中离合器轮毂包括:具有多个穿过其中的孔的轮毂平台，从轮毂平台轴向延伸的内环，以及从轮毂平台轴向延伸的外环，所述外环包括多个穿过其中的径向孔口和从远端向内环延伸的唇缘。离合器外壳被限定在驱动轮毂和离合器轮毂之间，并且离合器组件被容纳在离合器外壳中，所述外壳包括被固定到驱动轮毂以随驱动构件旋转的多个离合器片，被固定到从动构件以随离合器轮毂旋转的多个摩擦盘，以及用于使多个摩擦盘与多个离合器片啮合或分离以引起或释放驱动构件和从动构件的整合旋转的活塞组件。
[0008]依照本发明的其它方面，离合器轮毂包括具有多个穿过其中的孔的轮毂平台，从轮毂平台轴向延伸的内环，以及从轮毂平台轴向延伸的外环，所述外环包括多个穿过其中的孔口和从远端向内环延伸的唇缘。
[0009]依照本发明的其它方面，转动离合器的冷却方法包括:将冷却剂流提供给具有轴向孔和径向孔的环形离合器轮毂；径向孔与离合器组合件流体连通；在离合器组合件的啮合期间增加穿过径向孔到离合器组合件的冷却剂流；当离合器组合件分离时通过轴向孔使一部分流动转向远离离合器组合件。
【附图说明】
[0010]图1为根据本发明的各方面的包括多级变速器的机器的图解说明；
[0011]图2为根据本发明的各方面的变速器的示意图；
[0012]图3为根据本发明的各方面的离合器冷却系统的部分横截面侧视图；
[0013]图4为示出了根据本发明的各方面的针对一组给定齿轮比的驱动构件和从动构件的相对旋转速度的图表；
[0014]图5为示出了根据本发明的各方面的当流到离合器组件的传动液不受限时，在档位范围内针对给定发动机转速的离合器组件中的估算功率损失的柱状图；
[0015]图6是根据本发明的各方面的离合器冷却系统的离合器轮毂部件的轴向视图；
[0016]图7是示出了根据本发明的各方面的离合器冷却系统的各方面的局部横截面侧视图；和
[0017]图8是示出了根据本发明的各方面的离合器冷却系统的各方面的局部横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0018]现在将参照附图描述本发明，其中通篇来说相同的参考数字表示相同的部件。
[0019]参照图1，多级变速器10可以包含在机器12中。输入构件14可通过转矩变换器18将变速器10连接至原动机16，并且输出构件20可以将变速器10连接至一个或多个牵引装置22。虽然机器12示为卡车，但可以是可从多级变速器的使用中受益的任何类型的机器。原动机16可以是多级变速器10可使用的形式输出功率的任何类型。例如，原动机16可以是内燃机(诸如柴油发动机、汽油发动机、涡轮发动机或天然气发动机)、电动机，或能够产生功率输出的其它设备。牵引装置22可以是任何类型的牵引装置，例如如图1所示的轮、履带、传送带，或其任意组合。
[0020]如图2的示意图所示，多级变速器10可以是具有绕旋转轴24可旋转地支撑且对齐的一系列的环形部件的行星变速器，所述示意图仅说明在轴线24的一侧上的变速器的各方面。例如，转矩可由原动机16通过转矩变换器18供给至输入构件14。至少一个并且通常为多个齿轮组可以在输入构件14与输出构件20之间进行互连。如图2所示，多级变速器10可具有沿着变速器壳18中的旋转轴线24同心可旋转地支撑的四个互连的行星齿轮组30、32、34和36。每一行星齿轮组30、32、34和36包括至少一个太阳齿轮、至少一个行星齿轮架，以及至少一个齿圈。
[0021]变速器10也可以包括可操作地耦合到行星齿轮组30，32，34和36的一些控制元件。如本文所使用的术语"控制元件"包括离合器(在行业中可替代地称为旋转离合器)、制动器(在行业中可替代地称为静止离合器)、同步器(包括齿式和其它类型的同步离合器)或传统上可在变速器中使用的其它转矩控制部件。如图2所示，变速器10可以包括三个旋转离合器组件40，42和44以及三个制动组件50，52和54。旋转离合器组件40，42和44以及制动组件50，52和54与行星齿轮组的特定元件配合并且可以选择性地耦合到行星齿轮组的特定元件，以在输入构件14和输出构件20之间建立例如一组10个前进档传动比和一个倒档传动比。
[0022]图3示出了根据本发明的各方面的旋转离合器组件100。旋转离合器组件100可以用于变速器10，例如，作为一个或多个旋转离合器组件40，42，44。离合器组件100可以包括通常表示为102的驱动构件和从动构件104，通常表示为104，所述构件围绕公共轴转动。离合器壳106通常限定在驱动构件102与从动构件104之间并且形成为容纳通常以110表示的离合器组合件，所述离合器组合件通过活塞112的致动进行啮合或分离，例如通过液压致动或弹簧力致动进行啮合或分离。平衡活塞组件114可以与该活塞112 —起被包括并且容纳在离合器壳106中，以便在活塞112的低压侧上引入反向压力来抵消由活塞的高压侧上的液压流体产生的较大的推力并阻止活塞在高转速下啮合离合器。
[0023]环形离合组合件110可由环形离合器片116和环形摩擦盘120组成，其中所述环形离合器片116花键联接到驱动构件102的驱动轮毂部118并从驱动轮毂部118向内延伸，所述环形摩擦盘120花键联接到从动构件104的离合器轮毂122并从离合器轮毂222向外延伸。如图3