專利名稱：離合器排氣組件及方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的可轉動離合器組件，其具有至少一個專用 的平衡腔排氣端口 ，該端口配置成在快速加速過程中及在高離合器轉 動速度階段中優化離合器性能。
背景技術：
在具有自動變速器的車輛中，離合器組件與轉軸，比如具有靜止 軸比如驅動軸的發動機曲軸接合或配接起來，用于將動力從發動機傳 送到驅動車輪。類似地，離合器組件脫離相應的主軸，以便中斷動力 傳輸，并且允許比如行星齒輪系中的多個齒輪之間的順利換檔。液壓 離合器組件或者液壓離合器為特別地由液壓促動的扭矩傳送裝置，該 裝置典型地具有一系列設置在離合器殼體內的離合器組內的摩擦元 件。離合器組由設置在殼體的離合器作用腔部內的離合器作用活塞促 動，活塞通過供應非壓縮液壓流體而啟動或獲得能量。當液壓離合器 壓力減小時，離合器松脫或脫離，而當離合器壓力增加時，離合器促 動或4妄合。在可轉動離合器組件中，具有離合器作用腔的離合器殼體隨同兩 個轉動部件或主軸中的 一個轉動，而離合器復位彈簧則有助于對離合器作用活塞進行偏壓。當離合器組件沒有接合時，離合器作用響應時 間可通過在作用腔內維持相對較低的流體壓力而得以改善。然而，當 離合器達到相對較高的轉動速度時，由離合器殼體的轉動供給的離心力可能在離合器作用腔內誘發實質性的壓頭(pressure head)或離心作 用力。如果離心作用力超過了由偏壓彈簧提供的復位彈簧力的話，可 能引起無意或過早的離合器作用。離心作用力可通過將單獨的平衡腔定位成與離合器殼體內的離 合器作用腔相對而得以補償。離合器組件的轉動將流體填入到平衡腔 內，當轉動停止時，流體然后可部分地從平衡腔中排出。當平衡腔內 充滿流體且離合器組件轉動時，在平衡腔內轉動的流體將會產生離心 平衡力或壓力，其阻抗或阻礙離心作用力，從而有助于至少部分地平 衡或抵消由離合器作用腔內的壓頭產生的作用力。然而，當離合器作 用腔附接到能夠相對快速地加速并具有高轉速的轉動傳動構件上，比 如連接到混合型車輛變速器內的電機上的驅動軸上的時候，流體相對 快速地充滿平衡腔是基本的，以便提供與快速增加的作用腔壓力相反 的平衡壓力，并且避免過早作用，并且因此避免液壓離合器磨損或熄 火。發明內容因此，提供一種改進的離合器組件，用于汽車變速器內，組件包 括主腔與平衡腔，平衡腔包括至少 一個空氣排出通道和至少 一個流體 填充通道，其中空氣排出通道配置成當流體經由流體填充通道而進入 平衡腔時，快速地將空氣從平衡腔中排出。在本發明的一方面中，空氣排出通道具有控制半徑，控制半徑配 置成大致抵消由離合器設備的轉動供給的離心作用力。在本發明的另一方面中，車輛變速器具有可轉動液壓離合器、平 衡活塞及離合器作用活塞，其中平衡活塞與離合器作用活塞至少部分 地限定了平衡腔，平衡腔具有一對流體通道，流體通道配置成在離合 器組件轉動的過程中，快速地將未加壓流體填入平衡腔中。在本發明的另一方面中，提供一種方法，用于減小可轉動離合器 組件內的離合器磨損，離合器組件具有離合器作用腔和平衡腔，該方 法包括對平衡腔配置排出通道，用于將流體從平衡腔中排出，并且在 排出通道上設置控制半徑，控制半徑由平衡腔內的轉動流體相對于組件轉動中心線的最內端半徑所確定，控制半徑適于排除(exhaust)任何相對于離心作用力過量的離心平衡力。當結合附圖，并從用于實施發明的最佳模式的以下詳細描述出 發，本發明的上述特征與優點及其它特征與優點將變得十分清楚。
圖1示意性地表達了根據本發明的可轉動液壓離合器的截面圖，其中附圖的下半部分沿著不同于上半部分的平面剖切；以及圖2為展示于圖1中的改進液壓離合器平衡腔一部分的放大截面圖。
具體實施方式
參考附圖，其中在多個附圖中，類似的標號對應于近似或類似的 構件，圖1展示了變速器8的截面圖。變速器8具有相對于一對轉動 構件，比如分別相對于同軸線的內外主軸12、 13而安裝的可轉動離 合器組件IO，內外主軸12、 13可圍繞或相對于中心線11轉動。中心 線11將圖1分為上半部分和下半部分，該兩部分展示了取自不同平 面的交錯截面圖，以便更清楚地描述離合器組件10的內部細節。轉 軸12、 13具有相應的內徑或表面15、 14，及相應的外徑或表面16、 18,且圓柱形通道或容積20限定于主軸表面14、 16之間。容積20 與未加壓的流體源22,比如傳動箱或機油盤(圖未示)流體連通。流體 22，比如傳動流體、油或其它適于作為冷卻劑及/或潤滑劑而用于可轉 動液壓離合器的流體，對容積20進行填充，容積20也與優選地為圓 柱形的流體填充端口 24流體連通，端口24鉆設、攻絲或以其它方式 形成于外主軸13內。雖然圖1中展示了代表性的同軸線雙軸配置， 那些熟悉本領域的技術人員將認識到在本發明含義內，所用轉軸的 數量和外形可變化。離合器組件10可以鑄造或一體形成或焊接而成，從而形成大體 上為鐘形的配置或離合器殼體25，其至少部分地限定了主殼體腔26和副腔27。主腔26的尺寸適當地定制，并且配置成用于包含離合器 作用活塞28、離合器活塞止動件31、復位彈簧38及平衡活塞32。副 腔27包含離合器殼體的剩余部分，包括離合器組40，如圖1所示。 在主腔26內，離合器作用活塞28優選地包括延伸部或臂部39,且臂 部39配置為鐘形或杯形，用于當離合器作用活塞28促動或以其它方 式接合時與離合器組40接合。平衡活塞32具有配置成與復位彈簧38 相對的主表面55。離合器作用活塞28與平衡活塞32之間至少部分地 在主腔26內限定了平衡腔50。類似地，離合器作用活塞28與離合器 殼體25之間在主腔26內至少部分地限定了離合器作用腔44。離合器 作用腔44與流體通道46流體連通，流體通道46含有加壓流體源23， 加壓流體源23具有來自比如可控壓力源，例如泵(圖未示)的線壓，且 多個動態流體密封件64位于流體端口 47的側面。在平衡腔50內，平衡活塞32借助設置于平衡腔50內的活塞32、 28之間的離合器復位彈簧38,而在一側相對于滑動或可移動離合器 作用活塞28大致保持固定或靜止，而在另一側則借助平衡活塞止動 件52而保持固定或靜止。離合器復位彈簧38配置成根據離合器組件 10的脫離而對離合器作用活塞28進行偏壓。在離合器作用腔44內， 離合器作用活塞28可操作地附接到離合器活塞止動件31上，且離合 器活塞止動件31包含有多個通道或導通端口 30,通道或導通端口 30 配置成允許加壓流體23自由地流經離合器作用腔44內的離合器活塞 止動件31。加壓流體23經由流體端口 47而進入離合器作用腔44內， 流體端口 47經由流體通道46而與加壓的液壓流體源比如泵流體連 通，加壓的液壓流體源可操作地提供具有優選地大約為2-3psi(標準規 才各)低線壓Pl的流體。因為離合器作用腔44由于低線壓PL的緣故而優選地保持流體23 大致填滿的程度，當離合器組件10連接到或配接到轉軸比如主軸13 時，離合器組件10的轉動類似地轉動離合器作用腔44內的流體23， 從而產生由圖2中的箭頭70表示的離心力，該離心力作用于離合器作用活塞28。當平衡腔50內缺乏相反的離心平衡力時，如果離心作 用力超過了由復位彈簧38(參考圖2)提供的復位力(Ps)的話，離合器作 用活塞28可能過早促動并接合離合器組40。為了抵消這種離心作用效果，根據離合器組件10的轉動，平衡 腔50內經由填充端口 24而填充有未加壓流體22，并且轉動借此而使 平^^腔50內的流體22轉動，從而在腔50內同時產生相反的離心平 衡力。離心平衡力(箭頭72)理想地等于離心作用力(箭頭70)。然而， 由于當離合器組件10靜止時，平衡腔50內的流體22的體積可能為 低或空的程度，離合器組件10與能夠快速地加速的裝置比如混合型 傳動馬達的連接或配接，要求流體22快速地流入，以便填充平衡腔 50,并且提供可維持的離心平衡力(箭頭72)，離心平衡力能夠阻抗在 離合器作用腔44內快速地增加的離心作用力(箭頭70)。因此，流體 22的快速流入可借此而有助于避免過早的離合器接合及/或離合器磨 損與熄火。為了優化平衡腔50的填充速率，未加壓流體22根據離合器10 的轉動并經由專用平衡腔饋給通道56和流體填充端口 24而進入平衡 腔50內，如圖1所示。參考圖2，當流體22填充平衡腔50時，包含 于其內的空氣經由單獨的專用空氣清除通道第 一部分58a而^f皮排出或 清除，空氣從空氣清除通道第一部分58a而進入優選地具有一定角度 的第二部分58b，第二部分58b與副腔27流體連通，并且第二部分 58b在點A處與第一部分58a相交。在所有空氣從平衡腔50中凈支清除 之后，剩余的流體22可經由空氣清除通道部分58a、 58b而從平4軒腔 50中逸出。雖然優選地采用具有角度的第二部分58b，那些熟悉本領 域的技術人員將認識到在本發明含義內，其它空氣清除通道配置適 于在平衡腔50與主腔27之間建立流體連通。使用如上所解釋的專用 空氣清除通道部分58a、 58b，空氣可以未阻礙或未限制的方式而從平 衡腔50中排出，這樣有助于快速地將流體22填入平衡腔50中。如上所討論，當離合器組件10轉動時，離合器作用腔44內'的轉動流體23形成了壓頭或離心作用力(箭頭70)。這種離心作用力(箭頭 70)與低線壓作用于離合器作用活塞28 ，低線壓由加壓的流體23供給， 并且在圖2中表示為箭頭PL。假設忽略掉離心平衡力(箭頭)，那么僅 有復位彈簧力Ps將抵抗離合器作用活塞28。這樣，假如組合力(箭頭 70+PO將超過復位彈簧力Ps的話，離合器作用活塞28可能朝著離合 器組40移動，并且過早地與離合器組40接合或促動。因此，空氣清 除通道第一部分58a和第二部分58b上形成或設置有徑向地從主軸 12、 13的轉動中心線11到交點A的方向上測量的控制半徑Rc，如圖 2所示。換句話說，控制半徑Rc是僅僅空氣清除通道第一部分58a相 對于中心線ll的徑向最內端，且進入第一部分58a的流體22最終在 交點A處噴入第二部分58b內。控制半徑Rc由限制于平tf腔50內與 第一部分58內的任何轉動流體22的最內端半徑所確定，點A的位置 基于待平衡離心作用力(箭頭70)的量而選擇。比如，通過徑向向內地 朝著轉軸11移動點A，平衡腔50內的平衡力(箭頭72)增加，而通過 徑向向外地遠離轉軸11移動點A,平衡力減小。通過這種方式，控 制半徑Rc選擇成使得當針對給定的離心作用力(箭頭70)而作用于平 衡腔50時，作為結果的離心平衡力(箭頭72)大致等于離心作用力(箭 頭70)，因此補償或平衡了離合器作用腔44內的離心作用效果。因此， 一種補償或平衡這種作用效果并減小離合器磨損的方法包 括針對給定的離合器作用活塞28而計算離合器作用腔44內的離心 力(箭頭70)。接下來，計算出相對的平衡腔50內的離心平衡力(箭頭 72)。如上所公開，離心作用力(箭頭70)與離心平衡力(箭頭72)理想地 均等。由于直徑差異，且因而由于表面區域差異，這可以通過設計平 ;銜腔50而實現，從而相對于離合器作用腔44而在其較小的相應表面 區域上獲得較高的壓力。用于平衡腔50的壓頭設計成通過控制半徑 Rc的布置，即點A相對于轉軸11的布置而提供適當的壓力。為了在 離合器作用腔44和具有相異表面區域的平衡腔50內獲得這種力量平 衡，控制半徑Rc優選地由限制于平衡腔50內的任何轉動流體22的最內端半徑所確定，如上所述。作為結果且位于平^"腔50內的離心 平衡力(箭頭72)優選地在轉軸12、 13的整個運行速度范圍內大致上等 于離心作用力(箭頭70)加上流體23的低線壓(PO。空氣清除通道第一 與第二部分58a、 58b的截面直徑優選地為直徑大約為2-3毫米的圓柱 形形狀，或者充分地足夠大以致允許流體自由地流經空氣清除通道部 分58a、 58b,并且不會不適當地限制離合器作用活塞28的運動。如上所述， 一旦空氣清除通道第一部分58a與第二部分58b上配 置控制半徑Rc以便在平衡腔50內提供適當數量的離心平衡力(箭頭 72)，平衡腔內填充有來自比如機油盤或變速器內的其它未加壓油通道 的未加壓流體22。如上所述并如圖1所示，流體22經由填充端口 24 而進入平衡腔50,并且捕獲或包含于平衡腔內的空氣經由專用空氣清 除通道部分58a、 58b而快速地被清除或導出，如圖2詳示，而沒有干 涉、堵塞或以其它方式限制平衡腔50內的流體22的填充。在空氣被 清除之后，平衡腔50內的過量流體22然后可經由空氣清除通道部分 58a、 58b而逸出。雖然已詳細地描述了用于實施本發明的最佳模式，在附加權利要 求的范圍內，那些熟悉與本發明相關的領域的技術人員將認識到多種 用于實施本發明的備選設計與實施例。
權利要求
1.一種可轉動離合器組件，其包括平衡腔，其與一對流體通道流體連通，所述一對流體通道包括至少一個空氣排出通道和至少一個液體填充通道；以及主腔，其與所述至少一個空氣排出通道流體連通；其中所述至少一個空氣排出通道配置為足夠快速地將空氣從所述平衡腔排到所述主腔中，使得流體可以更快速地通過所述液體填充通道而填充所述平衡腔。
2. 如權利要求l所述的可轉動離合器組件，其特征在于，所述液 體填充通道適于與未加壓的離合器流體源流體連通，且其中所述組件 可操作地附接到驅動軸上。
3. 如權利要求2所述的可轉動離合器組件，其特征在于，所述驅 動軸適于可操作地附接到電馬達上。
4. 如權利要求1所述的可轉動離合器組件，其特征在于，包括復 位彈簧、平衡活塞及離合器作用活塞，其中所述復位彈簧充分地設置 在所述平衡腔內的所述平衡活塞與所述離合器作用活塞之間，以對所 述離合器作用活塞提供偏壓復位彈簧力。
5. 如權利要求1所述的可轉動離合器組件，其特征在于，包括可 充分地轉動以提供離心作用力的活塞作用腔，其中當所述離合器組件 圍繞轉動中心線轉動時，所述平衡腔具有離心平衡力，且其中所迷空 氣排出通道具有控制半徑，所迷控制半徑從所迷轉動軸線測量，并且 定位成改變所述離心平衡力，以由此大致^fe消所述離心作用力。
6. —種車輛變速器，其包括可轉動液壓離合器，其具有離合器殼體和適于對所述離合器潤滑 和冷卻的流體；平tf活塞；以及離合器作用活塞；其中所述平衡活塞和所述離合器作用活塞至少部分地限定平衡腔，且其中所述離合器作用活塞和所述離合器殼體至少部分地限定與所述平衡腔相對的活塞作用腔；以及一對與所述平衡腔流體連通的流體通道，包括至少一個空氣排出 通道和至少一個液體填充通道，其中所述空氣排出通道配置成足夠快 速地將空氣從所述平衡腔排到所述主腔中，使得所述流體可以更快速 地進入所述平衡腔。
7. 如權利要求6所述的車輛變速器，其特征在于，所述液體填充 通道與離合器流體源流體連通，且其中所述可轉動離合器可操作地附接到驅動軸上。
8. 如權利要求8所述的車輛變速器，其特征在于，所述驅動軸可 操作地附接到電馬達上。
9. 如權利要求7所述的車輛變速器，其特征在于，包括復位彈簧、 平衡活塞及離合器作用活塞，其中所述復位彈簧充分地設置在所述平 衡腔內的所述平衡活塞與所述離合器作用活塞之間，以對所述離合器 作用活塞提供偏壓復位彈簧力。
10. 如權利要求7所述的車輛變速器，其特征在于，包括可充分 地轉動以提供離心作用力的活塞作用腔；及具有離心平tf力的平衡 腔，其中所述空氣排出通道具有從所述轉動軸線測量的控制半徑，所 述控制半徑配置成改變所述離心平tf力，以由此大致4氐消所述離心作 用力。
11. 一種用于減小離合器組件內離合器磨損的方法，所述離合器 組件具有可轉動平衡腔，當所述離合器組件圍繞轉動軸線轉動時，所 述可轉動平衡腔包含有轉動流體；并具有相對的可轉動離合器作用 腔，可轉動平衡腔與可轉動離合器作用腔均適于容納流體，所述方法包括為所述平衡腔配置排出通道，用于將所述轉動流體從所述平衡腔排出；及為所述排出通道提供控制半徑，所述控制半徑由所述轉動流體相對于所述轉動軸線的最內端半徑所確定，所述控制半徑可適用于排除 任何相對于所述離心作用力過量的離心平衡力。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，包括將所述離合器 組件連接到驅動軸上，所述驅動軸可操作地附接到電馬達上。
全文摘要
本發明涉及離合器排氣組件和方法，提供可轉動離合器組件、車輛變速器、及用于減小離合器組件內離合器磨損的方法。組件包括可轉動離合器殼體、設置于離合器作用腔內的離合器作用活塞及平衡活塞。平衡活塞與作用活塞限定平衡腔，平衡腔包括液體填充通道與專用空氣排出通道，專用空氣排出通道包括控制半徑，控制半徑配置成至少部分地平衡或補償當離合器組件轉動時在離合器作用腔內產生的離心作用力。該方法包括將平衡腔上配置排出通道，用于排出流體；及在排出通道設置控制半徑，控制半徑由平衡腔內的轉動流體相對于離合器組件的轉動中心線測量的最內端半徑所確定，控制半徑適于排除任何相對于離心作用力過量的離心平衡力。
文檔編號F16D25/00GK101275608SQ20081008119
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者J·A·拉什科夫斯基, K·C·貝克納, M·D·富斯特 申請人:通用汽車環球科技運作公司