双离合器变速器的双离合器.pdf

本发明涉及一种双离合器变速器的双离合器，用于把钮矩从传动轴传递到至少一根从动轴。这种双离合器包括第一离合器(11)和第二离合器(13)以及一个电气操作装置。该电气操作装置包括一个联动滑动器(55)，其中，联动滑动器(55)的第一滑动器(57)作用到第一离合器(11)上，而联动滑动器(55)的第二滑动器(61)则作用到第二离合器(13)上，而且两个滑动器(57，61)都可这样运动，即通过滑动器(57、61)的移动来控制离合转换过程。

1.  双离合器变速器的双离合器用于把扭矩从驱动轴传递到至少一根从动轴，这种双离合器包括一个第一离合器(11)、一个第二离合器(13)以及一个电操作装置，其特征为，该电操作装置包括一个联动滑动器(55)，其中，联动滑动器(55)的第一滑动器(57)作用到第一离合器(11)上，而联动滑动器(55)的第二滑动器(61)则作用到第二离合器(13)上，而且两个滑动器(57、61)都可这样运动，即通过滑动器(57、61)的滑动来控制离合转换过程。

2.  按权利要求1的双离合器，其特征为，整个联动滑动器(55)能够用一个第一电气伺服传动(71)来移动。

3.  按权利要求1或2的双离合器，其特征为，两个滑动器(57、61)能够用一个第二电气伺服传动(79)来相互移动。

4.  按权利要求3的双离合器，其特征为，第二伺服传动(79)包括一个丝杠(73)，该丝杠使第一滑动器(57)和第二滑动器(61)相互运动。

5.  按权利要求4的双离合器，其特征为，丝杠(73)包括右旋螺纹(75)和左旋螺纹(77)、梯形螺纹、球循环螺轴、绳索牵引或蜗轮蜗杆传动，或该丝杆支持在滑动器(57、61)之一中并具有螺纹，而滑动器(57、61)之另一个则用该螺纹传动。

6.  按权利要求5的双离合器，其特征为，两个滑动器(57、61)之一用左旋螺纹(77)运动，而两个滑动器(57、61)的另一个则用右旋螺纹(75)运动。

7.  按权利要求2至6任一项的双离合器，其特征为，为了移动整个联动滑动器(55)，第一电气伺服传动(71)至少包括一个丝杠、一个链传动、一个齿轮传动或一个齿条传动。

8.  按权利要求1至7任一项的双离合器，其特征为，在滑动器(57、61)上分别设置斜面(59、63)，通过所述斜面来操作离合器(11、13)。

9.  按权利要求8的双离合器，其特征为，斜面(59、63)具有恒定的斜率。

10.  按权利要求8的双离合器，其特征为，斜面(59、63)具有幂函数或对数函数形状的斜率。

11.  按权利要求1至10任一项的双离合器，其特征为，离合器(11、13)的分离和闭合用弹簧元件(15、17)来实现，这时每个弹簧元件(15、17)用一端通过一个设计成轴向轴承的推力轴承(39、41)和必要时通过一个压力套(45、47)或一个铰接在离合器外壳上的轴承对斜面(59、63)之一并用另一端对一个压盘(19、31)作用。

12.  按权利要求11的双离合器，其特征为，压力套之一(45)在另一个压力套(47)内导向，且压力套(45、47)在轴向内相互移动。

13.  按权利要求11或12的双离合器，其特征为，在离合转换过程中，作用到打开的离合器(11、13)的弹簧杆(15、17)上的弹力支持闭合的离合器(11、13)的弹簧杆(15、17)的运动。

双离合器变速器的双离合器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的双离合器变速器的双离合器。
背景技术
汽车驱动用的双离合器变速器在现有技术中是众所周知的，这种变速器包括两个分变速器，它们分别具有一个主离合器。所述的主离合器借助一个液压执行机构来操作。此外，用电气执行器例如电动机和与之对应的合适的运动学来操作离合器也是众所周知的，这时每个离合器分别用一台带有相应设计的对应运动学的电动机单独进行操作。
在用电动机操作离合器的情况下，电动机不但在离合器闭合时通电，而且在离合器保持闭合时也要持续地通电。所以需要进行电动机的相应设计以及需要电力电子技术。在用电动机控制离合器时必须保证这个双离合器变速器的两个离合器中的任一个都可由一个台电动机完全独立地进行闭合。为此，这两台待超前调节的电动机的任一台都必须施加全闭合力，这相应地需要功率大的和昂贵的电动机。在故障情况中，这两个分别用电动机传动的离合器分离，所以不再提供内燃机的牵引力矩，且发动机制动器不再起作用。这样，虽然一方面防止了变速器的闭锁，但另一方面则引起了发动机制动器失效。
EP 1178234B1涉及一种离合器装置，该离合器装置用一个第一连接件和一个第二连接件把扭矩从驱动轴传递到从动轴。其中第一连接件与驱动轴连接，而第二连接件则与从动轴连接。设置有一个控制单元来预先给定离合器要传递的扭矩的理论值，以及设置有一个调节装置，该调节装置利用驱动轴的旋转能来实现连接件的连接和/或分离。借助一个斜齿轮来进行该连接件的连接和/或分离。该调节装置直接与驱动轴连接，且其旋转轮直接用于该连接件的调节。这样，该调节装置在操作离合器装置时所需的调节能就可直接取自传动系或驱动轴。在通过该调节装置操作离合器装置时，取自传动系的能不只是在电磁铁的电动机或液压缸的驱动时才被使用，而是传动系的这种能被直接输入该调节装置而无需转换，以便操作离合器装置。
发明内容
本发明提出的双离合器变速器的双离合器用于把扭矩从驱动轴传递到至少一根从动轴，这种双离合器包括一个第一离合器、一个第二离合器以及一个电操作装置。后者则包括一个联动滑动器、其中，该联动滑动器的第一滑动器作用到第一离合器上，而该联动滑动器的第二滑动器则作用到第二离合器上，而且这两个滑动器都可这样运动，即通过滑动器的滑移来控制离合转换过程。
在使用自行制动的伺服传动时，本发明的双离合器的优点是，伺服传动的通电根据伺服传动的设计只是在汽车的换挡过程中以及在汽车的单个运行状态中即只有在汽车满负荷运行情况下才是需要的。为此，两个滑动器可按有利的方式共同由第一个电伺服传动来移动。所以通过唯一的一个伺服传动就可控制离合转换过程。在这个电伺服传动的最终位置内，一个离合器闭合，而另一个离合器则分离。如果这时操作该伺服传动，则从一个离合器转换到另一个离合器。
在一种优选的实施方式中，两个滑动器可相对地用第二个电气伺服传动来传动。通过这第二个电气伺服传动可校正转换过程。这种情况例如出于舒适性考虑是需要的。
在一个实施方式中，第一伺服传动包括一个丝杠、该丝杠通过旋转推动整个联动滑动器。这时，当力通过离合器作用到一个滑动器上时，这个力便可同时用来推动另一个滑动器。这样，由分离的离合器传递到相应联动滑动器上的力便可用来闭合第二个离合器。从而减少了进行离合转换过程所需的电气伺服传动的功率。
可用来移动整个联动滑动器的第一个电气伺服传动包括一个丝杠、一个链传动、一个齿轮传动或一个齿条传动。其他别的任一种传动也适合用来传动整个联动滑动器。
为了联动滑动器可反方向运动，滑动器用第二伺服传动装置传动的丝杠最好具有左旋螺纹和右旋螺纹，其中一个滑动器用左旋螺纹传动，而另一个滑动器则用右旋螺纹传动。但也可选择传动滑动器的第二伺服传动具有梯形螺纹、球循环螺轴、绳索牵引、蜗轮蜗杆传动或业内所熟知的任一种别的传动装置。这样，例如也可以丝杠支承在一个滑动器内并具有螺纹，而另一个滑动器则用该螺纹传动。
根据本发明，滑动器上分别构成斜面，离合器通过该斜面进行操作。用于分离或闭合一个离合器的弹簧杆通过该斜面进行控制。通过滑动器上的斜面的形状可预先给定离合转换过程的顺序。所以例如可使斜面具有恒定的斜率。但斜面的斜率优先设计成幂函数的形状。带有幂函数轮廓的斜率造型的优点是，一个较大的斜率可配合一个离合器的较小的弹力，和一个较小的斜率可配合一个离合器的较大的弹力，所以可相互抵消滑动力。
除幂函数形状外，斜率也可选用任意的别的形状。斜率最好可通过一个数学函数来描述。所以斜率例如也可呈对数函数的形状、抛物线或双曲线的形状。
斜面的斜率最好这样设计，即在电压消失时，联动滑动器被移到一个稳定的位置。此外，在出现电压消失时，可通过弹簧元件施加预应力，来把滑动器拉到一个稳定的位置。
为了联动滑动器移到一个中性位置，即两个离合器都分离的位置，有必要为整个联动滑动配置非自行制动的传动。尽管如此，在传递力矩时仍需要非自行制动的传动来把力传递到联动滑动器上。
如果传动整个联动滑动器的第一伺服传动装置是没有自行制动的，则在相应设计斜面斜率的情况下在电压消失时这两个滑动器是这样滑动的，即一个离合器闭合，而另一个离合器则分离。其中斜面的斜率必须这样设计，即分离的离合器的复位力大于另一个离合器闭合时所需的闭合力。这在另一种实施方式中也可通过一个相应的机构来保证，用这个机构把滑动器推到一个确定的稳定位置。由于在电压消失情况下滑动器是这样移动的，使一个离合器闭合和另一个离合器分离，所以即使在电压消失时发动机制动器也可供使用。即使在发生两个离合器闭合的情况下也防止了变速器的锁闭。
最好使用弹簧元件来实现离合器的分离和闭合，其中每个弹簧元件用一端通过一个轴向轴承和必要时通过一个压力套对一个斜面作用并用另一端对一块压板作用。例如弹簧杆或蝶形弹簧都适合作弹簧元件。用压板将相应的离合器从动盘压向通过内燃机驱动的离合器块体。压力套之一最好在另一个压力套内进行导向，这样，这两个压力套就可在轴向内相互移动。
在离合转换过程中，分离的离合器的弹簧元件的弹力以有利的方式支持闭合的离合器的弹簧元件的运动。其优点是，带有相应电力电子器件的至少一个伺服传动装置可选用较小的尺寸并因而比较经济。
只有在汽车停止和启动时两个离合器才分离。一旦汽车处于运动状态，就有一个离合器闭合。在双离合器变速器的转换过程中，通常是一个离合器分离，与此同时，另一个离合器闭合。
按本发明设计的双离合器的优点是，控制离合转换过程的电气伺服传动只需很小的功率。从而降低了电气伺服传动及其所需的电力电子技术的费用。此外，依赖于第一斜面或第二斜面的设计，取消了电动机的连续通电的必要性。为此，斜面是这样设计的，即只有在第一伺服传动或第二伺服传动不通电时，滑动器才相互定位成使一个离合器分离和另一个离合器闭合。这具有另一优点，即在系统故障时，发动机制动器仍然保持。在伺服传动故障时仍具有应急功能。
附图说明
本发明的实施例示于附图中并在下面进行详细说明。
附图表示：
图1按本发明设计的双离合器的示意图；
图2联动滑动器的示意俯视图；
图3按本发明设计的联动滑动器的第一种方案的断面图；
图4按本发明设计的联动滑动器的第二种方案的断面图；
图5联动滑动器的两个滑动器的相对移动；
图6整个联动滑动器的移动；
图7带有幂函数形状的斜面的联动滑动器的移动行程。
具体实施方式
图1表示双离合器变速器用的按本发明设计的双离合器。
包括两个部分变速器的各自对应一个离合器的双离合器变速器1把在这里未示出内燃机内产生的扭矩传递到第一部分变速器的传动轴3或传递到第二部分变速器周围的传动轴3的传动轴5上。内燃机通常涉及多缸内燃机，例如自点火内燃机或外源点火内燃机。旋转运动被内燃机传递到双离合器1的一个离合块体7上。双离合器1被外壳9封闭。
双离合器1的第一离合器11和第二离合器13安装在外壳9中。第一离合器11布置在里面，而第二离合器13则布置在外面。双离合器1的两个离合器11、13相互同心地安装在双离合器变速器的外壳9中。除了这里示出的相同大小的离合器11、13外，也可设计成不同大小的离合器11、13。
离合器11、13例如可设计成干式离合器或液压离合器。合适的离合器11、13例如是单盘式离合器、多盘式离合器或片式离合器。
第一离合器11配置一个作为弹簧杆构成的第一弹簧元件15，而第二离合器13则由一个作为弹簧杆构成的第二弹簧元件17加载。作为弹簧元件例如也可用碟形弹簧代替弹簧杆15、17。为了闭合第一离合器11，第一弹簧元件15把压力作用到第一压盘19上，后者便被压向第一离合器11的离合器从动盘21。然后，离合器从动盘21借助压盘19被压到一个在离合器块体7上构成的面23上。这样，离合器块体7的旋转运动就被传递到离合器从动盘21上。为了可使离合器从动盘21靠到面23上，离合器从动盘21支承在第二部分变速器的传动轴5上而可轴向移动。为此，在图1所示实施方式中，离合器从动盘21可在轴向槽25内进行导向运动。第一压盘19被引导到导销27。导销27与离合器块体7连接。这意味着，第一压力盘19和第一弹簧元件15以离合器块体7旋转的相同速度进行旋转。
为了闭合第二离合器，第二弹簧元件17的弹力作用到与第二压盘31连接的销29上。第二压盘31被压向第二离合器13的离合器从动盘33并将离合器从动盘33压向离合器块体7。第二离合器从动盘33也是轴向可移动支承着的。为此，第一部分变速器的传动轴3中设置有槽35，离合器从动盘33可在该槽中移动。所以在图1所示实施方式中，在离合器11闭合的情部下通过第一离合器11把离合器块体7的扭矩传递到第二部分变速器的传动轴5上。在第二离合器13闭合的情况下，离合器块体7的扭矩则传递到第一部分变速器的传动轴3上。
第一弹簧元件15用一端支承在离合器块体7上的第一旋转点37上并用其另一端支承在第一推力轴承39上，以便从弹簧元件15、17把弹力传递到压盘19、31上。相应地，第二弹簧元件17支承在离合器块体7上的第二旋转点41上并用另一端支承在第二推力轴承43上。为了使力均匀分布到离合器从动盘21、33上，每个离合器从动盘都最好配置多个弹簧元件15、17。
按图1所示的实施方式，第一推力轴承39靠到第一压力套45上，而第二推力轴承43则靠到第二压力套47上。推力轴承39、41分别设计成轴向轴承，因为弹簧元件15、17随离合器块体7的旋转速度运动，而压力套45、47则是固定的，因而不产生旋转运动。
也可用嵌入轴承来代替压力套45、47、这种轴承通过连杆铰接在离合器外壳上。这种嵌入轴承可在轴向内相对于双离合器这样运动，即通过连杆可阻止径向运动或圆周方向的运动。与使用压力套45、47比较，用嵌入轴承可节省安装空间。
为了闭合第一离合器11，第一压力套45在离合器块体7的方向内运动。为此，支承在第一压力套45上的第一推力轴承39也在这个方向内运动，从而将力作用到第一弹簧元件15上。第一弹簧元件15压到压盘19上并使之靠到离合器块体7的面23上。相应地，在第二离合器13闭合时，第二压力套47在离合器块体7的方向内轴向运动。这导致第二推力轴承43同样在离合器块体7的方向内运动，从而把力作用到第二弹簧元件17上。第二弹簧元件17压向与第二压盘31连接的销29，而第二压盘31则压向第二离合器13的离合器从动盘33，所以第二离合器13的离合器从动盘33靠到离合器块体7上。为了实现第二压盘31的稳定导向，该压盘同样可通过导向销27进行导向。
由于压力套45、47相互导向，避免了第一压力套45和第二压力套47的径向运动。为此，在第一压力套45上设置至少一个槽49，第二压力套47可在该槽中轴向移动。由于第一压力套45在一个固定轴51内进行导向，所以避免了该压力套的旋转运动。为此，在固定轴51内同样设置有至少一个在轴向内延伸的槽53，第一压力套45在该槽内进行导向。
为了第一压力套45和第二压力套47可在轴向内移动，按本发明设计的双离合器1包括一个联动滑动器55。联动滑动器55包括一个第一滑动器57，其上设置有第一斜面59，和一个第二滑动器61，后者配置一个第二斜面63。
为了第一压力套45和第二压力套47可在轴向内运动，在第一压力套45上设置有一个第一凸肩65，该凸肩靠在第一斜面59上，并在第二压力套47上设置第二凸肩67，后者靠在第二斜面63上。在凸肩65、67上，分别设置一个可在第一斜面59上或第二斜面63上滚动的滚子69，以便把磨损减少到最低限度。通过第一滑动器57或第二滑动器61在径向内的运动，第一压力套45或第二压力套47便沿着第一斜面59或第二斜面69运动，从而把滑动器57、61的径向运动转换成压力套45、47的轴向运动。
为了分别使一个离合器11、13分离而同时使另一个离合器11、13闭合，斜面59、63在相反的方向内设置有一定的斜率。当滑动器57、61移入相同的方向时，两个压力套45、47之一向离合器块体7的方向运动，而这两个压力套45、47的第二个则离开离合器块体7。两个离合器11、13之一闭合，而这两个离合器11、13的另一个则分离。
为了通过滑动器57、61的平行移动实现离合转换，设置有一个第一伺服传动71。用这个第一伺服传动可使整个联动滑动器55在径向内运动。
压力通过闭合的离合器11、13的弹簧元件15、17作用到推力轴承39、43上并由此作用到压力套45、47上。通过这个压力使离合器11、13的分离运动得到了支持。与此同时，这个压力又促进了滑动器57、61的运动。所以第一伺服传动71可选用较小的尺寸。
为了在必要时可校正离合转换过程，设置了一个第二伺服传动79，用该伺服传动可使滑动器57、61反向运动。
滑动器57、61的均匀运动是这样实现的，即它们通过一个共同的伺服传动79进行控制。而滑动器57、61的反向运动则是这样实现的，即这个第二伺服传动79包括一个丝杠73，该丝杠设置有右旋螺纹75和左旋螺纹77。其中，第一滑动器57用右旋螺纹75运动，而第二滑动器61则用左旋螺纹77运动。当然，也可以是第一滑动器57用左旋螺纹77运动，而第二滑动器61用右旋螺纹55运动。所以在丝杆73的旋转运动的情况下，第一滑动器57向一个方向运动，而第二滑动器61则向相反的方向运动。也可例如用带有梯形螺纹的丝杠、球循环螺轴、绳索牵引或蜗轮蜗杆传动来代替带有左旋和右旋螺纹的第一丝杆73。丝杆73也可支承在滑动器57、61之一内并具有螺纹，滑动器57、61的另一个则在该螺纹上运动。
图2表示按本发明设计的一个联动滑动器55的俯视图。
本发明的联动滑动器55包括第一滑动器57和第二滑动器61。在这里所示的实施方式中，这两个滑动器分别呈椭圆形，所以每个滑动器都有两个斜面59或63。通过这两个斜面使压力套43、45避免了倾斜。当然，除这里示出的椭圆形状外，滑动器57、61也可选用业内所熟知的任意其他形状，在滑动器57、61之一上可分别相互平均构成至少两个斜面59、63，从而避免在运动时压力套45、47的倾斜。在这里示出的俯视图中，可使滑动器57、61一起平行移动的第一伺服传动71布置在第二伺服传动79的对面。为了通过第一伺服传动71可使整个联动滑动器55运动而又可阻止滑动器57、61的反向移动，在第二滑动器61中设置有一个孔81，与第一伺服传动71连接的丝杠83通过该孔导向。通过第二丝杠83的旋转使整个联动滑动器55连同第二伺服传动79产生运动。不用丝杠83也可用其他任一种为业内所熟知的传动装置来使整个联动滑动器55产生径向运动。这类传动例如可以是链传动、齿轮或齿条等等。
图3表示图2的本发明联动滑动器55的断面图。
从图3可以看出，布置在滑动器57或61上的第一斜面59和第二斜面63是怎样构成的：与图1示出的实施方式中的滑动器59或63的斜率呈直线变化不同的是，在图3示出的实施方式中的斜面59和63的斜率具有幂函数的形状。这种形状的优点是，弹簧元件15或17在离合器分离时作用到斜面59或63上的较小的弹力配置较大的斜率，而在离合器闭合时弹簧元件15、17的较高的离合器弹力则配置较小的斜率，所以移动力相互抵消。所以第一伺服传动71只需付出很小的力就可推动滑动器57、61。
图4表示按第二实施方式构成的本发明联动滑动器55。
在图4所示的实施方式中，传动整个联动滑动器55连同第二伺服传动79用的第一伺服传动71不是布置在第二伺服传动79的对面，而是与后着平行布置。
为此，在第一滑动器57上设置一个凸肩85，在该凸肩中配置一个带有内螺纹的孔87，第二丝杠83在该孔中导向。
图5示出了联动滑动器55的两个滑动器57、59的相对移动。其中，滑动器57、59的径向运动在x同89上示出，而斜面59和63的斜率则在y轴91上示出。实线表示在第一时间点的滑动器57、59的位置。现在两个滑动器57、59用第二伺服传动79相互移动。从而使第一滑动器57向箭头93示出的方向运动，而第二滑动器61则向箭头95示出的反方向运动。滑动器57、61在第二时间点的位置用虚线示出。斜面59、63的形状在图5所示的实施方式中呈直线上升。
图6示出了进行离合转换过程的整个联动滑动器55的移动。滑动器57、61首先位于一个起始位置，在这个位置内，两个离合器11、13之一分离，而另一个则闭合。通过操作第一伺服传动71使整个联动滑动器55移动。如附图标记97示出的箭头所示。在图6所示的实施方式中，也是在x轴上示出滑动器57、61的运动，而在y轴上则示出斜面59、63的斜率。其中，实线表示联动滑动器55的起始位置，虚线则表示联动滑动器55移动后的位置。从图6可以看出，在整个联动滑动器55移动时，斜面59、63的位置相互保持不变。在第二位置内，首先分离的离合器11、13闭合，而另一个则分离。
图7示出了压力套45、47所经过的行程与第一伺服传动71的转角的关系。其中，第一伺服传动71的转角用x轴89描绘，而压力套45、47的行程则用y轴91描绘。通过第一伺服传动71的旋转运动使第一丝杠73产生旋转。随着丝杠73不断增加的旋转，第一滑动器57和第二滑动器61相互平行移动。开始时，第一离合器11分离，第二离合器13闭合。第一压力套45的行程用附图标记99表示，第一离合器11是通过该压力套实现离和合的。第二压力套47的行程用附图标记101表示，第二离合器13是用该压力套实现离或合的。通过第一伺服传动71的旋转运动使第一滑动器57和第二滑动器61相互平行移动。这由于第一滑动器57和第二滑动器61上构成的斜面59、63而导致第一压力套45或第二压力套47的运动。通过该运动使开始时闭合的第二离合器13分离，而开始时分离的第一离合器11则闭合。其中，压力套45的行程取决于斜面59、63的斜率。为了达到一定的行程，斜面59、63具有幂函数形状的斜率。除了幂函数形状的斜率外，斜面也可选用通过一定的数学函数可以描述的任一其他斜率。例如斜率也可设计成对数函数形状、双曲线或抛物线形状。这导致要闭合的离合器首先在伺服传动71的较小运动的情况下通过一个大的行程，并随着该离合器不断增加闭合，通过伺服传动71的运动所走过的这个行程便变小。相应地，在离合器要分离时，首先通过一个较小的行程，且该离合器分离越远，在伺服传动71的相同行程情况下通过的该行程则越大。在操作第二伺服传动79时，滑动器57、59相互反向移动。这种移动以压力套45为例示出。移动行程用箭头103表示。由此产生的第一压力套45的操作行程曲线用附图标记105表示。