用于較快離合器施加的兩級活塞的制作方法
【專利摘要】一種離合器組件包括：次活塞組件；主活塞；第一腔室，其由主活塞的第一側(cè)至少部分地形成；第二腔室，其由次活塞組件和主活塞的第二側(cè)至少部分地形成；和止回閥，其連通第一和第二腔室。對于由第一腔室中的流體施加第一力的情況，主活塞保持軸向靜止，流體從第一腔室流至第二腔室中，且次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以接觸離合器單元。對于第一力增加至第二力的情況，第一和第二腔室之間的流體流動被止回閥阻擋，且主活塞和次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以閉合離合器單元。
【專利說明】用于較快離合器施加的兩級活塞
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)，本申請要求在2011年12月23日提交的美國臨時專利申請N0.61/579，865的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及一種施加時間和損失降低的離合器組件，尤其涉及一種用于自動變速器的雙活塞式離合器組件。
【背景技術(shù)】
[0004]在用于自動變速器的離合器中使用液壓活塞來閉合離合器單元是已知的。期望通過減小活塞接合并壓縮離合器單元所需的行程來將閉合這種離合器所需的時間最小化。該行程可通過最小化離合器單元中的離合器板之間的間隙來減小。然而，減小所述間隙增加了離合器板之間的粘滯阻力，從而增加了變速器的損失，且增加了使用該變速器的車輛的油耗。同時，活塞所需的行程越大，將活塞移位所需的流體量就越大。增加所需的流體量使得用于流體的泵所作的功增加，從而進一步增加了變速器中的損失。
[0005]美國專利N0.6，162，147描述了一種用于離合器組件的單活塞，所述離合器組件具有用于將活塞移位的兩個壓力腔室。所述腔室中的一個比另一腔室加壓得更快。美國專利N0.3，915，274描述了一種用于離合器組件的雙活塞裝置，所述離合器組件具有雙壓力腔室和共同的流體輸入管路。這兩個腔室獨立地連通至輸入管路。也就是說，在這兩個腔室之間沒有直接的流體流 動。外活塞首先通過一腔室中的壓力增加移位，以便接觸并移動內(nèi)活塞使之與離合器單元接觸。內(nèi)活塞由于與外活塞接觸而引起的移動增加了另一腔室的容積，且另一腔室中的壓力增加與外腔室中的壓力增加時間上相關(guān)。隨著另一腔室中的壓力增加，內(nèi)活塞獨立于外活塞移位，以便閉合離合器單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本文所述的方面，提供了一種離合器組件，包括:次活塞組件；主活塞，其包括位于次活塞組件的徑向外側(cè)的部分；第一腔室，其由主活塞的第一側(cè)至少部分地形成；第二腔室，其由次活塞組件和主活塞的第二側(cè)至少部分地形成；和止回閥，其連接第一和第二腔室。對于由第一腔室中的流體施加第一力的情況:主活塞保持軸向靜止；流體從第一腔室流至第二腔室中；且次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以接觸離合器單元。對于第一力增加至第二力的情況:第一和第二腔室之間的流體流動被止回閥阻擋；且主活塞和次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以閉合離合器單兀。
[0007]根據(jù)本文所述的方面，提供了一種離合器組件，包括:主活塞；次活塞組件；第一腔室，其由主活塞至少部分地形成；和第二腔室，其由次活塞組件和主活塞至少部分地形成。所述離合器組件設(shè)置成，響應(yīng)于第一腔室中的處于第一水平的流體壓力:主活塞保持軸向靜止；次活塞組件上的第二力增加；且次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以接觸離合器單元。所述離合器組件設(shè)置成，響應(yīng)于在第一水平上的增加:第一腔室中的流體與第二腔室中的流體隔離；且主活塞和次活塞組件一起沿著第一軸向方向移位，以閉合離合器單元。
[0008]根據(jù)本文所述的方面，提供了一種離合器組件，包括:離合器單元；主活塞；次活塞組件；第一腔室，其由主活塞的第一側(cè)至少部分地形成；第二腔室，其由次活塞組件和主活塞的第二側(cè)至少部分地形成；和止回閥。所述止回閥包括:連通第一和第二腔室的通道；可移位元件，其至少部分地布置在所述通道中；第一彈性元件，其與所述可移位元件保持接觸；和第二彈性元件，其至少部分地布置在所述通道中。次活塞組件設(shè)置成:能沿著第一軸向方向移位，以便接觸并閉合所述離合器單元。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]參照附圖僅通過示例揭示了不同的實施例,在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，其中:
[0010]圖1A是用于展示本申請中所使用的空間術(shù)語的圓柱坐標(biāo)系的透視圖；
[0011]圖1B是圖1A的用于展示本申請中所使用的空間術(shù)語的圓柱坐標(biāo)系中的客體的透視圖；
[0012]圖2是處于離合器開啟位置的離合器組件的局部剖視圖；
[0013]圖3是圖2中的區(qū)域3的詳細圖；
[0014]圖4是圖2的離合器組件在變速器中在離合器開啟位置和離合器閉合位置之間的局部剖視圖；
[0015]圖5是圖2的處于離合器閉合位置的離合器組件的局部剖視圖；以及
[0016]圖6是圖5中的區(qū)域6的詳細圖。
【具體實施方式】
[0017]首先，應(yīng)當(dāng)理解，不同附圖中的相同的附圖標(biāo)記表示本公開的相同的或功能類似的結(jié)構(gòu)元件。應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于所公開的各個方面。
[0018]另外，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于所表述的特定的方法、材料和修改，且因而自然是可改變的。還應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定的方面，且不意圖限制本公開的范圍。
[0019]除非另有定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有如本公開所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員通常所理解的那樣相同的意義。應(yīng)當(dāng)理解，與本文所公開的那些方法、裝置或材料類似或等同的方法、裝置或材料可實際使用或用于檢測本公開。
[0020]圖1A是用于展示本申請中所使用的空間術(shù)語的圓柱坐標(biāo)系80的透視圖。本發(fā)明至少部分地在圓柱坐標(biāo)系的意義上被描述。坐標(biāo)系80具有為下文的方向和空間術(shù)語充當(dāng)參考的縱向軸線81。修飾詞“軸向”、“徑向”和“周向”分別是關(guān)于與軸線81、半徑82(其正交于軸線81)和圓周83平行的方位而言。修飾詞“軸向”、“徑向”和“周向”也是關(guān)于平行于相應(yīng)平面的方位。為了明確不同平面的布置，使用了客體84、85和86?？腕w84的表面87形成了軸向平面。即，軸線81形成了沿著該表面的線?？腕w85的表面88形成了徑向平面。即，半徑82形成了沿著該表面的線。客體86的表面89形成了周向平面。即，圓周83形成了沿著該表面的線。作為進一步的示例，軸向移動或布置平行于軸線81，徑向移動或布置平行于半徑82，且周向移動或布置平行于圓周83。旋轉(zhuǎn)是相對于軸線81而言。
[0021]畐Ij詞“軸向地”、“徑向地”和“周向地”分別是關(guān)于與軸線81、半徑82或圓周83平行的方位而言。副詞“軸向地”、“徑向地”和“周向地”也是關(guān)于平行于相應(yīng)平面的方位。
[0022]圖1B是圖1A的用于展示本申請中所使用的空間術(shù)語的圓柱坐標(biāo)系80中的客體90的透視圖。圓柱形客體90代表圓柱坐標(biāo)系中的圓柱形客體，而不意圖以任何方式限制本發(fā)明?？腕w90包括軸向表面91、徑向表面92和周向表面93。表面91是軸向平面的一部分，表面92是徑向平面的一部分,而表面93是周向表面。
[0023]圖2是處于離合器開啟位置的離合器組件100的局部剖視圖。
[0024]圖3是圖2中的 區(qū)域3的詳細圖。在圖2和圖3中可以看出以下方面。離合器組件100包括:次活塞組件102 ;主活塞104，其具有位于次活塞組件的徑向外側(cè)的部分106 ；腔室108 ;腔室110 ;和止回閥112。在一個示例性實施例中，腔室108由主活塞的側(cè)部114至少部分地形成，而腔室110由次活塞組件和主活塞的側(cè)部116至少部分地形成。在一個示例性實施例中，止回閥包括:通道118，其連通腔室108和腔室110 ;可移位元件120，其至少部分地布置在通道內(nèi)；彈性元件122，其與可移位元件保持接觸；和彈性元件124，其至少部分地布置在通道內(nèi)。
[0025]在一個示例性實施例中，彈性元件122沿著軸向方向Al以力Fl推壓可移位元件，而彈性元件124以大于力Fl的力F2抵抗可移位元件沿著軸向方向Al的移動。即，如下文進一步討論的，當(dāng)彈性元件122將可移位元件推動成與彈性元件124接觸時，在沒有其他力的情況下，彈性元件124阻擋了可移位元件沿著方向Al的進一步移位。
[0026]在一個示例性實施例中，離合器組件100包括預(yù)加載的復(fù)位彈簧126和128。彈簧126與主活塞接合，且沿著軸向方向Al以力F3推壓主活塞。彈簧128與次活塞組件接合，且沿著軸向方向Al以小于力F3的力F4推壓主活塞。在一個示例性實施例中，復(fù)位彈簧128的部分130與次活塞組件的軸向端部132和離合器單元133軸向?qū)R。即，部分130軸向地布置在端部132與離合器單元之間。
[0027]在一個示例性實施例中，離合器組件包括密封部134、136和138。密封部134將活塞104相對于殼體140密封，以形成腔室108的一部分。密封部136和次活塞137形成次活塞組件，且密封部136將活塞104相對于托架141密封，以形成腔室110的一部分?；钊?37的端部142與密封部136接觸。如下所述，密封部136能夠移位，以將次活塞組件移位。密封部138形成腔室144的一部分，所述腔室144用于平衡腔室108中的壓力。
[0028]通常，活塞104的與腔室108中的加壓流體接觸的面積由側(cè)部114限定，而密封部136的與腔室110中的加壓流體接觸的面積由密封部136的側(cè)部146限定。由側(cè)部114限定的面積明顯大于由側(cè)部146限定的面積。在一個示例性實施例中，由側(cè)部146限定的面積是由側(cè)部114限定的面積的十分之一至六分之一。從而由于流體壓力在腔室108和腔室110中同等地增加，因此，在活塞104軸向地移位之前(假定力F4充分小于力F3)，密封部136 (以及次活塞組件)沿著與方向Al相反的軸向方向A2移動。因此,活塞組件102與活塞104相比移動得更遠，但是傳遞的力更小。
[0029]以下描述了組件100的操作。在圖2和圖3中，復(fù)位彈簧126和128沿著方向Al分別推壓主活塞和次活塞組件，使得活塞組件102不與離合器單元接觸，從而離合器單元開啟。[0030]圖4是圖2的離合器組件100在變速器中在離合器開啟位置和離合器閉合位置之間的局部剖視圖。在圖2-4中應(yīng)看出以下方面。通常，為了閉合離合器單元，流體經(jīng)由孔口148被引入腔室108中。止回閥由于與彈性元件124的接觸而開啟，且流體從腔室108通過通道118流到腔室110中。腔室108中的流體壓力增加，使得腔室108中的流體向活塞104施加流體力F5，并向密封部136施加力F5’。如上所述，力F4小于力F3，且由密封部136的側(cè)部146限定的面積明顯小于由主活塞的側(cè)部114限定的面積；因此，密封部136和活塞組件102沿著方向A2移位，直至活塞組件102的端部132接觸離合器單元、或端部132推動彈簧128的端部130接觸離合器單元，從而使板154和156處于“接觸位置”。即，間隙152已經(jīng)閉合，且板154和156接觸，但是夾持力不足以傳遞期望的扭矩?；钊?04不沿著方向A2移位，因為力F5還不是足夠大。
[0031]圖5是圖2的處于離合器閉合位置的離合器組件100的局部剖視圖。
[0032]圖6是圖5中的區(qū)域6的詳細圖。在圖2-6中應(yīng)看出以下方面。為了以充分大的力閉合離合器單元，腔室108中的流體壓力增加，直至流體力F5增加為流體力F6。響應(yīng)于流體力F6，止回閥閉合，從而將腔室110與腔室108隔開，且活塞104沿著方向A2移位。由于存于腔室110中的流體是不可壓縮的，因此活塞組件102與活塞104 —起軸向地移位，即:活塞組件102相對于活塞104軸向地固定。腔室108中的壓力可按需要增加，以便經(jīng)由活塞104和102將期望的閉合力施加于離合器單元。因此，活塞104僅按需要移位很小的距離以夾合離合器單元，以便實現(xiàn)扭矩傳遞。
[0033]在一個示例性實施例中，可移位元件120是球體，彈性元件122是彈簧，且彈性元件124是固體可壓縮材料、例如塑料或橡膠復(fù)合物。彈簧與密封部136和所述球體接觸。隨著流體流入腔室108中，流體流動越過所述球體進到腔室110中。一旦活塞組件102移位成接觸離合器單元，腔室110的容積就固定了，且壓力在腔室108和腔室110中均衡化。在這種平衡條件下，球體周圍的流體壓力在所有方向上大致相等，且元件122將所述球體推壓成與元件124接觸。作用在元件124上的流體壓力小于力F2 (元件124抵抗壓縮/變形的力)。由于(來自元件122的)力Fl也小于力F2，因此，元件124阻止了所述球體密封通道的表面150來閉合止回閥(阻擋腔室108和腔室110之間通過通道118的流動)。
[0034]為了閉合止回閥，腔室108中的流體壓力增加，使得作用在元件124上的流體壓力壓縮元件124，從而使所述球體能夠接觸并密封表面150。腔室110中此時如上所述地存有流體。由于腔室108中的流體壓力增加以移位活塞104，因此，活塞組件102也如上所述地移位。
[0035]為了開啟離合器單元，腔室108中的壓力降低，使得復(fù)位彈簧126能夠?qū)⒅骰钊刂较駻l移位。當(dāng)通過腔室108中的流體施加在元件124上的力低于F2時，元件124“彈回”或解壓縮，以便將力F2沿著方向A2施加到所述球體上，該力F2克服了來自元件122的力F1，從而將所述球體從表面150移開以開啟止回閥。元件124保持止回閥開啟，以使流體能夠從腔室110流至腔室108中。復(fù)位彈簧128沿著方向Al推動活塞組件102，從而獲得了如圖2和圖3所示的構(gòu)型。在一個示例性實施例中，止回閥包括通氣孔160，以防止壓力在元件124之后累積。
[0036]在一個示例性實施例中，組件100是自動變速器的一部分,例如是行星式自動變速器的換擋機構(gòu)的一部分。例如，離合器單兀133用于相對于殼體140來支撐齒輪。[0037]如上所述，期望將離合器單元中的離合器板之間的空間最小化，以便減少閉合離合器單元所需的時間。然而，將空間最小化增加了與離合器板相關(guān)的粘滯阻力，從而不合期望地增加了損失和油耗。有益地，組件100提供了這樣一種手段:其增加了離合器單元中的板154和156之間的空間152，同時還保持了離合器單元的期望的操作速度。尤其地，活塞組件102 (由于密封部136的較小的流體接觸面積)快速地移位，并由于腔室108中的流體壓力增加而在活塞104開始移動之前接合離合器單元。止回閥將流體集存于腔室110中，基本上將活塞102和104固定，以便沿著方向A2軸向移動(以將離合器單元閉合)。因此，活塞104沿著方向A2將離合器單元閉合并以期望的扭矩承載能力保持離合器單元所需的移動基本上減小為離合器板之間的空間152。尤其地，活塞104不需要移位來與離合器單元進行初步接觸，因為活塞組件102已經(jīng)與離合器單元產(chǎn)生了接觸。因此，活塞104需要作的移動僅是離合器單元的夾合。
[0038]組件100的附加的益處是減少了用來移位活塞102和104以閉合離合器單元所需的流體量。尤其地，由于減小了活塞組件102的位移，因此，由于活塞的移動而引起的腔室108的容積增加量被降低，從而隨之減少了用來填充腔室所需的流體量。
[0039]應(yīng)當(dāng)注意，上述及其他特征和功能或其等同替代可按需要組合成許多其他不同的系統(tǒng)或用途。其中，各種目前未預(yù)料的或未想到的替代方案、修改、變型或改進此后將由本領(lǐng)域技術(shù)人員作出，從而也意圖被權(quán)利要求涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種離合器組件，包括: 次活塞組件； 主活塞，其包括位于次活塞的徑向外側(cè)的部分； 第一腔室，其由主活塞的第一側(cè)至少部分地形成； 第二腔室，其由次活塞組件、和主活塞的第二側(cè)至少部分地形成；和止回閥，其連接第一和第二腔室，其特征在于: 對于由第一腔室中的流體施加第一力的情況: 主活塞保持軸向靜止； 流體從第一腔室流至第二腔室中；且 次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以接觸離合器單元；且對于第一力增加至第二力的情況: 第一和第二腔室之間的流體流動被止回閥阻擋；且 主活塞和次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以閉合離合器單元。
2.如權(quán)利要求1所述 的離合器閥組件，其特征在于: 所述止回閥包括可移位元件和第一彈性元件；且 在第一力增加至第二力的第一階段過程中，第一彈性元件設(shè)置成:能阻止所述止回閥閉合。
3.如權(quán)利要求2所述的離合器閥組件，其特征在于: 所述止回閥包括第二彈性元件；且 在第一力增加至第二力的第二階段過程中，第一可移位元件設(shè)置成能變形，第二彈性元件設(shè)置成能移動所述可移位元件以閉合止回閥。
4.如權(quán)利要求3所述的離合器閥組件，其特征在于，還包括復(fù)位彈簧，且對于第二力減小的情況: 第一彈性元件設(shè)置成:能移動所述可移位元件以開啟止回閥；且所述復(fù)位彈簧設(shè)置成:能將主活塞沿著與第一軸向方向相反的第二軸向方向移位，以開啟離合器單元。
5.如權(quán)利要求1所述的離合器閥組件，其特征在于: 所述止回閥包括:連通第一和第二腔室的通道；第一彈性元件；和與可移位元件保持接觸的第二彈性元件； 在第一力增加至第二力的第一階段過程中，第一彈性元件設(shè)置成:能接觸所述可移位元件，以保持所述通道開啟；且 在第一力增加至第二力的第二階段過程中: 所述通道中的流體力設(shè)置成:能使第一彈性元件變形，從而使第二彈性元件移動所述可移位元件以阻擋所述通道；且 次活塞組件在一個軸向方向上相對于主活塞固定。
6.如權(quán)利要求1所述的離合器閥組件，其特征在于，還包括: 第一復(fù)位彈簧，其沿著與第一軸向方向相反的第二軸向方向以第三力推壓主活塞；和， 第二復(fù)位彈簧，其沿著第二軸向方向以小于第三力的第四力推壓次活塞組件。
7.如權(quán)利要求6所述的離合器閥組件，其特征在于，第二復(fù)位彈簧的徑向外側(cè)部分在軸向上設(shè)置在次活塞組件與離合器單元之間。
8.—種離合器組件，包括: 主活塞； 次活塞組件； 第一腔室，其由主活塞至少部分地形成；和 第二腔室，其由次活塞組件和主活塞至少部分地形成，其中，所述離合器組件設(shè)置成: 響應(yīng)于第一腔室中的處于第一水平的流體壓力: 主活塞保持軸向靜止； 次活塞組件上的第二力增加；且 次活塞組件沿著第一軸向方向移位，以接觸離合器單元；且響應(yīng)于在第一水平上的增加: 第一腔室中的流體與第二腔室中的流體隔離；且 主活塞和次活塞組件一起沿著第一軸向方向移位，以閉合離合器單元。
9.如權(quán)利要求8所述的離合器閥組件，其特征在于，還包括連接第一和第二腔室的止回閥，其中: 響應(yīng)于第一腔室中的處于第一水平的流體力，流體通過止回閥流至第二腔室；且響應(yīng)于在第一水平上的增加，所述止回閥設(shè)置成:能阻擋第一和第二腔室之間的流體流動。
10.如權(quán)利要求9所述的離合器閥組件，其特征在于，所述止回閥設(shè)置成能響應(yīng)于在第二水平上的減小而開啟。
11.如權(quán)利要求10所述的離合器閥組件，其特征在于: 所述止回閥包括彈性元件和可移位元件；且 所述彈性元件設(shè)置成:能移位可移位元件，以開啟止回閥。
12.如權(quán)利要求9所述的離合器閥組件，其特征在于: 所述止回閥包括第一和第二彈性元件以及可移位元件； 響應(yīng)于第一腔室中的處于第一水平的流體力，所述可移位元件設(shè)置成:能沿著第一軸向方向移動，以使止回閥開啟；且響應(yīng)于在第一水平上的增加: 第一彈性元件設(shè)置成:使所述可移位元件沿著第二軸向方向移位；且， 第二彈性元件設(shè)置成:能變形，以使所述可移位元件將止回閥閉合。
13.一種離合器組件，包括: 離合器單元； 主活塞； 次活塞組件； 第一腔室，其由主活塞的第一側(cè)至少部分地形成； 第二腔室，其由次活塞組件和主活塞的第二側(cè)至少部分地形成；和止回閥，其包括: 連通第一和第二腔室的通道； 可移位元件，其至少部分地布置在所述通道中； 第一彈性元件，其與所述可移位元件保持接觸；和，第二彈性元件，其至少部分地布置在所述通道中，其中，次活塞組件設(shè)置成:能沿著第一軸向方向移位，以便接觸并閉合所述離合器單元。
14.如權(quán)利要求13所述的離合器閥組件，其特征在于，還包括: 第一復(fù)位彈簧，其與主活塞接合，且沿著與第一軸向方向相反的第二軸向方向以第一力推壓主活塞；和 第二復(fù)位彈簧，其與次活塞組件接合，且沿著第二軸向方向以小于第一力的第二力推壓王活塞。
15.如權(quán)利要求14所述的離合器閥組件，其特征在于，第二復(fù)位彈簧的一部分與次活塞組件的軸向端部和離合器單元軸向?qū)R。
16.如權(quán)利要求13所述的離合器閥組件，其特征在于，所述主活塞包括位于次活塞組件的徑向外側(cè)的部分。
17.如權(quán)利要求13所述的離合器閥組件，其特征在于: 第一彈性元件沿著與第一軸向方向相反的第二軸向方向以第一力推壓所述可移位元件；且 第二彈性元件以大于第一力的第二力抵抗所述可移位元件沿著第二軸向方向的移動。
【文檔編號】F16D13/74GK104024674SQ201280063470
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】J·亨普希爾, P·林德曼 申請人:舍弗勒技術(shù)有限兩合公司