專利名稱：帶有雙面積活塞和獨立壓力控制的離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有雙面積活塞的離合器，更具體地，涉
及一種離合器，該離合器具有不同面積的兩個活塞以及用來對作用在 每個活塞上的壓力提供獨立控制的雙壓力閥。所述離合器在用于機動 車輛的多速自動變速器中具有特定的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
本部分的陳述僅僅是為了提供和本發(fā)明相關(guān)的背景信息， 可能構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)，也可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。多速自動變速器的當(dāng)前設(shè)計類別包括多個行星齒輪組件， 該多個行星齒輪組件具有通過永久連接而互連的恒星齒輪、行星齒輪 架和齒圏，并且選擇性地通過離合器來連接或者通過制動器進行定連 或接地(ground)(即，連接到固定物)。離合器和制動器通常通過液 壓流體壓力來嚙合或致動。離合器或者制動器能夠、應(yīng)當(dāng)或者必需被嚙合的速度和作 用力是這類變速器的性能中的主要因素，并且是大量研究的主題。如 果速度是更重要的設(shè)計參數(shù)，那么離合器活塞可被制造得小一些，以 便典型的加壓流體流可以迅速地移動活塞。另一方面，如果作用力更 加重要，那么離合器活塞可以被制造得大一些(具有更大的面積)。 盡管在給定的加壓流體流和提供給較小活塞的相同時，較大的離合器 活塞顯然不會像較小的離合器活塞那樣迅速地移動，但是其能夠產(chǎn)生 更大的作用力。對于該問題，公認(rèn)的工程上的折衷就是采用雙面積活塞嚙 合或者致動的離合器。加壓的液壓流體流被提供給調(diào)節(jié)控制閥門，并 由此被提供給換擋閥，該換檔閥將被調(diào)節(jié)的流體流引導(dǎo)至該活塞上被 選擇的較大或較小面積。因此，通過換檔閥的加入和控制，單一的離 合器和活塞在采用該活塞的較小面積時可以產(chǎn)生快速、小作用力的運 動，而在采用該活塞的較大面積時可以產(chǎn)生較慢、大作用力的運動。然而，在實踐中這種方法也暴露出了不足之處。在某些換
4檔情況中，在換檔中間必需重新定位換檔閥。只要這么做了， 一側(cè)的 壓力水平會立刻被傳遞到另一側(cè)。如果在換檔期間發(fā)生這種情況，可 能導(dǎo)致糟糕的最大轉(zhuǎn)矩控制。因此，需要對用于自動變速器的雙面積離合器和致動系統(tǒng) 進行改進是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有兩個活塞的離合器，第一活塞限定 了第一、較小的面積，而第二活塞限定了第二、較大的面積。該活塞 的分開的面積被獨立地提供以來自第 一 和第二獨立調(diào)節(jié)控制閥I、，的 加壓液壓流體流。然后，通過采用較小面積活塞，離合器的嚙合可以 是快速的，通過采用較大面積活塞，離合器的嚙合可以提供更大的嚙 合作用力，或者通過采用被提供到兩個活塞的經(jīng)過調(diào)節(jié)或者未經(jīng)過調(diào) 節(jié)的液壓流體流，可以提供速度和作用力的組合。離合器嚙合速度和 作用力還被設(shè)置在控制閥門和活塞之間每條流體管線中的孔口控制。 本發(fā)明的雙面積離合器和獨立控制閥門在用于機動車輛的自動變速 器中有著特殊的應(yīng)用，其中所述雙面積離合器和獨立控制閥門將和離
合器和制動器聯(lián)合使用。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種結(jié)合了雙面積活塞并且具 有獨立壓力控制的離合器。本發(fā)明進一步的目標(biāo)是提供一種結(jié)合了雙面積活塞和雙 調(diào)節(jié)控制閥門的離合器。本發(fā)明更進一步的目標(biāo)是提供一種結(jié)合了雙面積活塞和
雙調(diào)節(jié)控制閥門的離合器，其中所述雙調(diào)節(jié)控制閥門控制作用在每個 活塞上的液壓壓力。本發(fā)明更進一 步的目標(biāo)是提供 一種結(jié)合了雙調(diào)節(jié)控制閥 門、流量控制孔口和雙面積活塞的離合器。本發(fā)明更進一步的目標(biāo)是提供一種結(jié)合了雙面積活塞和 雙調(diào)節(jié)控制閥門的離合器，該離合器在用于機動車輛的自動變速器中 具有特殊的應(yīng)用。從本文4是供的描述中，進一步的目的、優(yōu)點和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?變得更加明顯。應(yīng)當(dāng)理解的是，描述和特定示例僅僅用于說明目的，
本文中所描述的附圖僅用于說明目的，并非意圖以任何方 式限制本發(fā)明的范圍。

圖1是結(jié)合了本發(fā)明的多速自動變速器的圖示；以及
圖2是根據(jù)本發(fā)明，具有雙面積活塞的離合器或制動器的 液壓回路的圖示，其中該雙面積活塞帶有獨立壓力控制。
具體實施例方式下列描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，且并非意圖限制本發(fā) 明、應(yīng)用或使用?，F(xiàn)參照圖1,其中示出了機動車輛的動力系，其總體上被 標(biāo)示為附圖標(biāo)記IO。該機動車輛動力系10包括發(fā)動機和轉(zhuǎn)矩變換器 12,多速自動變速器14,以及常身見的最終驅(qū)動組件16。自動變速器14包括與發(fā)動機和轉(zhuǎn)矩變換器12的輸出相連 接的輸入軸17，行星齒輪配置18,以及連接到最終驅(qū)動組件16的輸 出軸19。該行星齒輪配置18包括第一行星齒輪組20，第二行星齒輪 組30和第三行星齒一侖組40。第一行星齒輪組20包括第一恒星齒輪22,第一齒圏24 和第一行星齒輪組件26。第一行星齒輪組件26包括被旋轉(zhuǎn)地布置在 第一行星齒輪支架29上，并且被安排與第一恒星齒輪22和第一齒圈 24二者都處于嚙合關(guān)系的第一多個行星齒輪27。第二行星齒輪組30包括第二恒星齒輪32,第二齒圏34 和第二行星齒輪組件36。第二行星齒輪組件36包括被旋轉(zhuǎn)地布置在 第二行星齒輪支架39上，并且被安排與第二恒星齒輪32和第二齒圈 34二者都處于嚙合關(guān)系的第二多個行星齒輪37。第三行星齒輪組40包括第三恒星齒輪42，第三齒圈44 和第三行星齒輪組件46。第三行星齒輪組件46包括被旋轉(zhuǎn)地布置在 第三行星齒輪支架49上，并且被安排與第三恒星齒輪42和第三齒圏 44 二者都處于嚙合關(guān)系的第三多個行星齒輪47。行星齒輪配置18還包括可選擇的多個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置。所述多個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置中的兩個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置50和52選擇性地連接兩 個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，因此嚴(yán)格地說，這兩個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置50和52可被稱為 離合器。所述多個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置中的四個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置54, 56, 58 和59選擇性地將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件定連(即，連接到固定物)，因此嚴(yán)格地說， 這四個轉(zhuǎn)矩傳輸裝置54， 56， 58和59可被稱為制動器或反作用離合 器。行星齒輪組20、 30和40的一些部件被永久連接到其它部 件。輸入軸17連接到第一恒星齒輪22。輸出軸19被連接到第三齒圈 44。第一齒圏24通過互連構(gòu)件70被連接到第二恒星齒輪32。第一行 星齒輪支架29通過互連構(gòu)件72連接到第二行星齒輪支架39和第三 恒星齒輪42。通過第一離合器50，第一恒星齒輪22被選擇性地連接到 第三行星齒輪支架49。通過第二離合器52，第二齒圏34被選擇性地 連接到第三行星齒輪支架49。通過第一制動器54,第一齒圏24被選 擇性地定連到變速器14的殼體60。通過第二剎車56,第一行星齒輪 支架29被選擇性地定連到殼體60。通過第三制動器58，第二齒圈34 被選擇性地定連到殼體。最后，通過第四制動器59，第三行星齒輪支 架49被選擇性地定連到殼體60。如上所述，通過上述離合器50、 52和制動器54、 56、 58、 59各種組合的依次選擇性嚙合，自動變速器14能夠提供多種前進速 度、檔位和轉(zhuǎn)矩比例。這些操作已經(jīng)超出了本專利的范圍。不過，進 一步的說明可以在美國專利No.6723019中找到，在此將該專利的內(nèi) 容以引用的方式并入。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其中示出了用于致動或者嚙合自動變速器 14中任意離合器50、 52和制動器54、 56、 58、 59的液壓回3各，并且 將其標(biāo)示為附圖標(biāo)記70。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管主要意圖是為了自動變 速器中的使用，但是液壓回路70可以在不同的液壓裝置控制應(yīng)用中 找到廣泛的應(yīng)用。液壓回路70包括第一電磁控制閥72,其在管線74 中#皮供應(yīng)加壓的液壓流體或油。液壓流體或油在排出管線或返回管線 76中流出第一電磁控制閥72。第一電磁控制閥72包括第一電磁線圏 78,第一沿軸雙向可平移柱塞82和第一滑閥84,滑閥84向第一流體 管線或通道86提供液壓流體或油，以及從第一流體管線或通道86中排出液壓流體或油，而這取決于滑閥84的軸向位置，其中第一流體
管線或通道86經(jīng)由流量控制孔口 91與雙面積活塞組件90的第一、 較小面積離合器或制動器致動活塞88連通。液壓回路70還包括第二電磁控制閥92，其在管線74中 一皮供應(yīng)加壓的液壓流體或油。液壓流體或油在排出或返回管線76中 流出第二電；茲控制閥92。第二電,茲控制閥92包括第二電》茲線圈98， 第二沿軸雙向可平移柱塞102和第二滑閥104,依靠該滑閥104的軸 向位置，經(jīng)由流量控制孔口 109向與雙面積活塞組件90的第二、較 大面積離合器或制動器致動活塞108連通的第二流體管線或通道106 才是供液壓流體或油，并從其中排出液壓流體或油。電磁控制閥72和92都優(yōu)選為調(diào)節(jié)閥門，其通常是指可變 排放電磁閥(VBS)，其可通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號操作并包 括調(diào)節(jié)閥，或者電f茲控制閥72和92可以是直動式電^t閥(VFS)。可 替代地，電磁控制閥72和92均可以是兩位置(開啟-關(guān)閉)閥門。雙面積活塞組件90還包括殼體110，其容納第一活塞88 和第二活塞108,并且將它們保持成可與離合器組件52進行操作的排 列形式，其中離合器組件52作為圖1中所示所有離合器和制動器的 代表?；钊?8和108，以及殼體110的相關(guān)部分的配置取決于相關(guān)離 合器或制動器的配置和位置，不過典型地它們都是環(huán)狀的，且具有較 小標(biāo)稱直徑的第一、較小面積活塞88被具有較大標(biāo)稱直徑的第二、 凈交大面積的活塞108圍繞。布置在第一管線或通道86與第二管線或通道106之間的 是可任選雙輸入球閥組件114,其包括與第一管線或通道86和第二管 線或通道106 二者均連通的室116。球閥118 一皮布置在室116內(nèi)，并 且壓力傳感器120和室116連通。從第一管線或通道86和第二管線 或通道106向3求閥組件116供應(yīng)液壓流體或油，并且由于5求閥118的 運動，通過導(dǎo)線或線纜122從壓力傳感器120可以讀出并提供關(guān)于第 一管線或通道86和第二管線或通道106內(nèi)的兩個壓力中較高壓力的 大小的數(shù)據(jù)或信號。例如，來自壓力傳感器120的信號可以被提供給 操作或者控制裝置以提供關(guān)于第一管線或通道86和第二管線或通道 106內(nèi)較高的瞬時壓力的反饋，或者該信號可以被提供給確保雙面積 活塞組件90正常工作并提供故障信號的診斷裝置。不過，如上所述，
8該雙輸入球閥組件114是一個可任選部件。根據(jù)本發(fā)明的雙面積活塞組件90具有四種模式的操作 a)僅使用第一、較小的活塞88; b)僅使用第二、較大的活塞108; c) 既使用第一活塞88,也使用第二活塞108; d)使用第一活塞88和第二 活塞108二者之一，以此來嚙合離合器52，然后使用第一活塞88和 第二活塞108兩者來調(diào)節(jié)離合器52。所選的具體操作模式將基于換檔 要求。例如，高轉(zhuǎn)矩?fù)Q檔可能要求活塞88和活塞108兩者被一起調(diào) 節(jié)以便達到足夠的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生量以完成換檔。不過，高轉(zhuǎn)矩?fù)Q檔可能還 會要求在開始換檔前具有最短的延遲。在這種情況下，就可以選擇模 式d)以便在提供要求的最大轉(zhuǎn)矩的同時最小化延遲。另 一個示例是低 轉(zhuǎn)矩?fù)Q檔，在其過程中僅較小面積活塞88被提供以經(jīng)過調(diào)節(jié)的壓力 液壓流。這提供了最小的換檔延遲，以及提供了對壓力誤差(例如， 由于回路約束、過沖、下沖、不穩(wěn)定性和電磁線圏不準(zhǔn)確性等因素而 導(dǎo)致)的最大分辨率和最高靈敏度。本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，沒有脫離本發(fā)明要 點的各種變化均被認(rèn)為是在本發(fā)明范圍之內(nèi)。這類變化均被認(rèn)為沒有 脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種雙面積活塞組件，以組合形式包括第一電磁閥，用于選擇性地提供第一加壓的液壓流體流，第二電磁閥，用于選擇性地提供第二加壓的液壓流體流，離合器操作器，其具有殼體，所述殼體限定了適于容納具有第一表面積的第一活塞和所述第一液壓流體流的第一缸體，以及適于容納具有和所述第一表面積不一樣的第二表面積的第二活塞和所述第二液壓流體流的第二缸體。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙面積活塞組件，其特征在于，進一步包 括具有摩擦片的離合器，并且所述離合器由所述第一和所述第二活塞 致動。
3. 如權(quán)利要求1所述的雙面積活塞組件，其特征在于，進一步包 括球閥組件和用來傳感所述第 一 和所述第二流之 一 中的液壓壓力的 壓力傳感器。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙面積活塞組件，其特征在于，進一步包 括被布置在每 一 所述電磁閥和所述缸體之間的流量控制孔口 。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙面積活塞組件，其特征在于，所述第一 和所述第二活塞是環(huán)狀的，并且所述第二活塞圍繞所述第一活塞。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙面積活塞組件，其特征在于，所述電磁 閥包4舌入口和4非出口 。
7. —種雙面積活塞離合器，以組合形式包括 第一電磁閥，其具有第一流體輸出， 第二電磁閥，其具有第二流體輸出，離合器操作器，其具有限定了第 一表面積并由所述第 一流體輸出 致動的第一活塞，以及限定了比所述第一表面積大的第二表面積并由 所述第二流體輸出致動的第二活塞，以及離合器，該離合器通過所述第一和所述第二活塞的移動來嚙合。
8. 如權(quán)利要求7所述的雙面積活塞離合器，其特征在于，所述第 一活塞比所述第二活塞更快速并以更小的作用力嚙合所述離合器。
9. 如權(quán)利要求7所述的雙面積活塞離合器，其特征在于，所述電 f茲閥包才舌入口和4非出口 。
10. 如權(quán)利要求7所述的雙面積活塞離合器，其特征在于，進一步包括被布置在每一所述流體輸出和所述活塞之間的孔口 。
11. 如權(quán)利要求7所述的雙面積活塞離合器，其特征在于，進一 步包括球閥組件和用來傳感所述第一和所述第二流體輸出之一中的 液壓壓力的壓力傳感器。
12. 如權(quán)利要求7所述的雙面積活塞離合器，其特征在于，所述 離合器包括相間的離合器片。
13. —種具有雙面積活塞操作器的離合器組件，以組合形式包括 第一調(diào)節(jié)電磁閥，其具有第一流體流輸出，第二調(diào)節(jié)電磁閥,其具有第二流體流輸出，離合器操作器，其具有殼體，所述殼體限定了第一缸體和第二缸 體，所述第一缸體流體連通于所述第一電磁閥的所述第一流體輸出， 并且容納具有第一表面積的第一活塞，所述第二缸體流體連通于所述 第二電磁閥的所述第二流體輸出，并容納具有比所述第 一表面積大的 第二表面積的第二活塞，以及離合器，其具有相間的離合器片，并通過所述第一和所述第二活 塞的移動來嚙合。
14. 如權(quán)利要求13所述的離合器組件，其特征在于，進一步包括 球閥組件和用來傳感所述第一和所述第二流體輸出之一中的液壓壓 力的壓力傳感器。
15. 如權(quán)利要求13所述的離合器組件，其特征在于，所述第一活 塞比所述第二活塞更快速并以更小的作用力嚙合所述離合器。
16. 如權(quán)利要求13所述的離合器組件，其特征在于，進一步包括， 被布置在每 一 所述電磁閥輸出和所述各自缸體之間的孔口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有雙面積活塞和獨立壓力控制的離合器。具體地，提供了一種具有兩個活塞的離合器，第一活塞限定了第一、較小面積，且第二活塞限定了第二、較大面積。該分開的活塞被獨立地提供以來自第一和第二獨立調(diào)節(jié)控制閥門的加壓液壓流體流。然后，通過給較小面積活塞提供液壓流體，離合器的嚙合可以是快速的，通過給較大面積活塞提供液壓流體，離合器的嚙合可以提供更大的嚙合作用力，或者通過采用提供給兩個活塞的經(jīng)過調(diào)節(jié)或者未經(jīng)過調(diào)節(jié)的液壓流體流，可以提供速度和作用力的結(jié)合。
文檔編號F16D25/12GK101520072SQ20091000775
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者A·W·菲利普斯, S·P·穆爾曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司