可快速动作的空间楔合式离心离合器、具有该离合器的双离合器自动变速器及其操纵方法技术

本发明专利技术的离心离合器包括，与离心力无关的完全面接触式自激励空间楔形机构，驱动该楔形机构以触发方式入楔或去楔的转动导向式无级支撑机构，以及响应于离心力而致动该支撑机构的离心致动机构。该离合器具有与转速无关的高强转矩容量，以及精确灵敏的响应能力。而且，其工况还可以在转速单调上升或下降时切换多次。用于双离合器自动变速器时，该离心离合器可以自适应地完成所有前进档的换档操作，而无需任何操纵式换档机构。若双离合器具体为空间楔合式摩擦离合器，更可无需任何液压系统。届时，因无需换档操作，该变速器的操纵方式将变得非常简单，只需实时侦测其输出转速，再据此自适应地接合双离合器中与之对应的那个子离合器便可。

【技术实现步骤摘要】
可快速动作的空间楔合式离心离合器、具有该离合器的双离合器自动变速器及其操纵方法相关申请本申请与专利文献WO2012/089131A1、CN102619902A，WO2012/089130A1和WO2011/000300A1所公开的本申请人的在先专利申请相关，并且，本申请要求本申请人提出的中国专利申请201210242202.8的优先权。该公开在先的五项专利申请的全部内容通过引用结合于此。
本专利技术总体上涉及所有传动领域中的一种以摩擦连接方式传送旋转运动或转矩，或者制止该旋转运动或转矩的离合/制动装置，特别涉及一种响应于离心贯性力而动作的离心式摩擦离合器，包括相应的逆止器。另外，本专利技术还涉及一种变速传动装置，特别涉及一种用于机动车辆的包括有双离合器的自动变速器，以及操纵该自动变速器的方法。
技术介绍
现有技术中，响应于工作转速而工作的离心离合器，或例如电梯、斜井矿车之类的某些升降/提升设备中的防超速制动器，均借助离心构件与例如从动件的摩擦来传递转矩，并实现主动件与该从动件的自动接合或分离。其中，在具体离合器的离心构件的质量以及摩擦系数等均已固定不变之际，其工作转速不仅是离心离合器做出接合与分离动作的致动信号，同时还是其接合力大小的唯一决定者。因此，基于工作转速的不可阶跃的特性，离心离合器的接合与分离都必然是也只能是一个渐进的过程，时间上完全取决于其工作转速变化的快与慢。其结果就是，现有技术普遍存在例如动作响应太迟钝，所传递转矩或功率太小且严重依赖于离心力/工作转速，传动效率过低，磨损和发热过于严重等缺点。相关内容可参见《联轴器、离合器设计与选用指南》(阮忠唐主编，化学工业出版社，2006年2月，p281～p286)及《机械设计手册》之单行本《联轴器、离合器与制动器》(机械设计手册编委会，机械工业出版社，2007年3月，p22-223～234)。所以，相较其它类型的摩擦离合器，现有离心离合器的传动能力明显过小，体积明显过大，无法适用于频繁或要求快速接合和分离的应用部位。而且，工作转速愈低，所需的几何尺寸和质量就愈大的特点，更致其不能适用于转速过低和需要大范围变速的传动系统。另外，在工作转速单调上升或单调下降过程中，现有技术的离心离合器均只具有一次切换或改变自身工况的能力或机会。即，工作转速的单调上升或单调下降，只能致使现有技术的离心离合器发生一次由分离转变为接合或由接合转变为分离的工况改变，而不能致使其再发生一次相反的工况改变以完成至少一次的工况循环。因此，现有技术的离心离合器，均为单切换类型的离心离合器，而非具有至少一次工况循环能力的多切换类型的离心离合器。这种单切换工作模式显然不能满足如下的现实需要。例如，随转速上升而先接合后分离的防飞车旋转传动，或者，机动车辆变速器中只在某一工作转速范围内接合，而在该范围的上下限工作转速之外必需分离的旋转传动。显然，这要求离心离合器具备可至少完成一次工况循环的能力。再有，机动车辆中的双离合器自动变速器/DCT，其前进档变速齿轮组的离合机构也就是换档元件，例如换挡齿套，易啮合套或者接合套，均必需借助包括泵和阀的液压执行机构，或者包括电机的机电执行机构的致动方可实现换档操作。为此，DCT中还必需为此设置相应的诸如液压系统或电动系统等辅助机构，以及信息、逻辑处理系统。从而致使现有技术的DCT具有结构复杂，操控麻烦，体积和重量较大，成本高昂，变速耗能较多的缺点。而且，其甚至高过液力自动变速器的制作成本，更直接抑制了其使用普及率的提升。
技术实现思路
本专利技术致力于设计基于全新技术原理的装置，以避免上述缺点。本专利技术要解决的第一个技术问题是，提供一种响应于工作转速而接合或分离，但传动能力却与工作转速无关的可快速动作的空间楔合式离心离合器。其具有动作响应灵敏快捷，响应转速范围宽广，传动能力和传动效率高的特点。本专利技术要解决的第二个技术问题是，提供一种设置有上述空间楔合式离心离合器的双离合器自动变速器/DCT，其具有按前进档的输出转速自适应地自动选择工作齿轮组，也就是工作档位或变速比的特点。本专利技术要解决的第三个技术问题是，提供一种用以操纵上述设置有空间楔合式离心离合器的双离合器自动变速器/DCT的方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术之可快速动作的空间楔合式离心离合器包括，绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的至少大致为环状的中介件和摩擦件，双方的摩擦面可轴向相抵地构成至少一个牵引摩擦副；为该牵引摩擦机构提供接合力并绕上述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕上述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和中介件，双方的导向面可轴向相抵地构成导向摩擦副；以及，以借助离心力自动地控制中介件入楔和解楔的方式，控制离心离合器的接合与分离的响应于离心力的入楔控制机构；其中，导向摩擦副的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，ξ是能够致使导向摩擦副和牵引摩擦副周向上均不自锁的升角λ的取值开区间的小端端点值。为解决上述第二个技术问题，本专利技术之双离合器自动变速器包括控制单元，具有两个摩擦离合器的双离合器，分别设置在至少两个传动轴上的对应于k个前进档位的k个变速齿轮组，以及，可将每一变速齿轮组中的空套齿轮不可旋转地连接至对应传动轴的离合机构，该离合机构中，至少有一个是上文所述的可快速动作的空间楔合式离心离合器，其至少间接地响应于自动变速器的输出转速而动作；其中，k是大于1的自然数。最佳地，所有前进档变速齿轮组的离合机构，都是上述离心离合器，对应于所有前进档的自动变速器的输出转速，被划分为对应于所述k个前进档位的首尾相接的k个转速区间，每一个离心离合器的可接合转速范围，均可致使作为其传动结果的输出转速，至少完整地包含与之对应的所述转速区间；同时，设置在相同传动轴上的所有离心离合器，其可接合转速范围所对应的输出转速的范围，相互间不重叠。为解决上述第三个技术问题，本专利技术之操纵设置有上述离心离合器的双离合器需要特别说明的是，本申请文件所使用的相关概念或术语的含义如下：离心离合器的工作转速：空间楔合式离心离合器中的离心致动机构CM的公转速度，对应于现有离心离合器中的离心机构的公转速度。转动导向机构：将圆周相对转动转换为至少包括轴向相对移动或移动趋势的导向机构。例如，螺旋升角严格一致和不严格一致的滑动/滚动式螺旋或部分螺旋机构，径向销槽机构，端面楔形机构，端面嵌合机构，端面棘轮机构，以及，圆柱/端面凸轮机构。空间楔形机构：由转动导向机构和牵引摩擦机构组成的复合机构。入楔：也称楔合，与解楔/去楔相反，就是中介件90将导向件50与摩擦件70可驱动地连接/结合成一个摩擦体的工作过程和状态。ζ和ξ：空间楔形机构的重要极限角，如图1、2、4所示的中介件90，一方面，通过其摩擦面例如104与摩擦件70的牵引摩擦面72至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力W不垂直于回转轴线X的回转型牵引摩擦机构F1的至少包括一个的一组牵引摩擦副；另一方面，通过其朝向某一圆周方向的导向面例如94a，与导向件50的相应导向面例如54a至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力Z不垂直于回转轴线X的转动导向机构G的至少包括一个的一组导向摩擦副；该抵触部位的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可快速动作的空间楔合式离心离合器，包括：绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的至少大致为环状的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和所述中介件；以及响应于离心力的入楔控制机构，其通过自动地控制所述中介件的入楔和解楔，以控制所述离心离合器的接合与分离；当所述导向件和所述摩擦件被所述中介件可驱动地连接成一个摩擦体时，所述导向件与所述中介件双方的所述导向面之间的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角λ的最大值。

【技术特征摘要】
1.一种可快速动作的空间楔合式离心离合器，包括：绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的至少大致为环状的中介件和摩擦件，所述中介件和所述摩擦件双方的所述摩擦面可轴向相抵地构成至少一个牵引摩擦副，以传递摩擦转矩；为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和所述中介件，所述导向件和所述中介件双方的所述导向面可轴向相抵地构成导向摩擦副；以及响应于离心力的入楔控制机构，其通过自动地控制所述中介件的入楔和解楔，以控制所述离心离合器的接合与分离；其中，所述导向摩擦副的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于或等于ζ，即，0＜λ≤ζ，ζ是能够致使所述导向摩擦副和所述牵引摩擦副周向上均不自锁的所述升角λ的取值开区间的小端端点值。2.按权利要求1所述的离心离合器，其特征在于：还包括至少一个限力元件；以及所述导向件、所述中介件和所述摩擦件中的至多一个，是至少通过不可旋转的连接方式包括有所述限力元件的力封闭式组合构件，以建立相互之间的轴向力封闭式抵触连接。3.按权利要求2所述的离心离合器，其特征在于：所述入楔控制机构包括绕所述轴线设置在被支撑件和所述限力元件之间的无级支撑机构，其具有绕所述轴线设置且至少呈大致环状的支撑件，该支撑件通过轴向抵触和转动导向两种连接方式，分别连接至所述限力元件和所述被支撑件，并能够以转动导向的方式，轴向无级地推离所述被支撑件，从而建立所述限力元件与所述导向件、所述中介件以及所述摩擦件之间的轴向力封闭式抵触连接；以及设置在所述限力元件上的离心致动机构，其以响应所述离心力的方式，致使所述无级支撑机构建立和撤销所述轴向力封闭式抵触连接；其中所述被支撑件是所述导向件、所述中介件和所述摩擦件中与所述限力元件不可旋转地相连接的那一个；所述支撑件相对所述限力元件的周向自由度，至少大到致使所述无级支撑机构能够建立所述轴向力封闭式抵触连接的程度。4.按权利要求3所述的离心离合器，其特征在于：所述离心致动机构包括有预紧用弹性元件，其以弹性变形的方式反抗作用于离心致动机构的所述离心力；以及所述离心致动机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，
申请(专利权)人：洪涛，
类型：发明
国别省市：