CN101050798B - 一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，包括支承轴、曲柄、壳体、组合碟形弹簧、球铰、助力连杆、动力连杆、防尘罩等，组合碟形弹簧滑套在助力连杆的轴杆上，并且该组合碟形弹簧的一端压紧在助力连杆的轴肩端面上，而另一端压紧在球铰的端面上，又，该助力连杆的轴杆一端滑配插入球铰的孔内，另一端与在曲柄上的铰链中心O3处铰接，动力连杆(或拉线)的一端与在曲柄上的铰链中心处O4铰接。结构简单、成本低，可广泛使用在采用自动手动变速器、自动离合器的汽车上。

Description

一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器
技术领域
本发明涉及一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，尤其是指可应用于采用机械式、液压式或拉线式操纵机构的车辆手动操纵摩擦离合器执行器。
背景技术
目前，新型的汽车自动手动变速器(AMT)或自动离合器的执行机构的自动离合器操纵机构，以液压驱动机构居多，该机构包括油缸、电磁阀等，成本较高。
对于机电式执行机构，由于控制电机的电流过大，对元器件要求高，且发热严重，降低了电控单元的可靠性，在实用上有一定难度。中国专利96104023.8(德国Sachs公司)描述了一种带有伺服助力驱动机构的离合器机电式执行机构，其助力弹簧采用了螺旋弹簧。中国专利96239207描述了一种基于液压传动机构的离合器机电式执行机构，也是采用螺旋弹簧作为助力弹簧。螺旋弹簧使执行机构体积较大，由于螺旋弹簧的载荷变形特性是线性的，其助力特性与离合器分离负载特性差距较大。
发明内容
本发明的目的是改良现有技术存在的缺陷，提供一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，不需要改动离合器内部结构和部分操纵机构，在电子控制单元的控制下，通过动力装置驱动执行机构动作，使车辆在起步、变换档位及制动时，自动操纵离合器的分离与接合。
本发明的技术方案：一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，包括支承轴、曲柄、壳体、组合碟形弹簧、球铰、助力连杆、动力连杆(拉线)、防尘罩等，组合碟形弹簧滑套在助力连杆的轴杆上，并且该组合碟形弹簧的一端压紧在助力连杆的轴肩端面上，而另一端压紧在球铰的端面上，又，该助力连杆的轴杆一端滑配插入球铰的孔内，另一端与在曲柄上的铰链中心O3处铰接，动力连杆(拉线)的一端与在曲柄上的铰链中心O4处铰接。
所述组合碟形弹簧由一系列相同或不同规格的碟形弹簧，通过对合组合、或叠合组合、或复合组合而形成。
所述动力连杆(拉线)的另一端为执行机构的动力输出端，驱动离合器分离拨叉(对于机械式和拉线式而言)或总泵活塞(对于液压式而言)动作。
本发明的优点：
1.采用组合碟形弹簧作为助力弹簧，可以人为设计组合碟形弹簧的载荷变形特性，结构紧凑，有利于减小整个执行机构的体积。
2.由组合碟形弹簧和连杆机构，组成了一种新型的助力机构。以执行机构助力特性与离合器分离负载特性之间的差值最小为目标，对执行机构的结构参数进行优化设计，可使驱动装置的需求功率大幅降低。
本发明的结构简单、体积小、成本低，可广泛使用在采用自动手动变速器(AMT)、自动离合器的汽车上。
附图说明
图1为本发明第一种实施例的离合器接合状态示意图；
图2为本发明第一种实施例的离合器分离状态示意图；
图3为本发明第二种实施例示意图；
图4为本发明第三种实施例示意图；
图5为本发明组合碟形弹簧示意图；
图6为本发明组合碟形弹簧示意图。
具体实施方式
本发明第一种实施例是一种机械式操纵方案的实施例，如图1所示，其结构主要包括支承轴1、曲柄2、壳体3、组合碟形弹簧4、球铰5、助力连杆6、动力连杆7、防尘罩8、离合器分离拨叉9，其中：
组合碟形弹簧4由16个同型号的碟形弹簧对合组成，滑套在助力连杆6的轴杆上，并且该组合碟形弹簧4的一端压紧在助力连杆6的轴肩端面上，而另一端压紧在球铰5的端面上，又，该助力连杆6的轴杆一端滑配插入球铰5的孔内，二者组成滑动副，另一端与在曲柄2上的铰链中心O3处铰接。另外，动力连杆7的一端与在曲柄2上的铰链中心O4处铰接，而另一端为执行机构动力输出端，压紧在离合器分离拨叉9的球窝内。实际上，该曲柄2是助力曲柄和动力曲柄的复合体，并且固定在支承轴1上。
本实施的工作原理：
在离合器接合状态，如图1所示，组合碟形弹簧4处于最大储能状态，弹簧力直接作用于助力连杆6的轴肩端面，并通过铰链中心O3传递到曲柄2上。此时，曲柄2上的铰链中心O3，处于球铰5的孔中心O2与支承轴1中心O1连线的下侧。因此，组合碟形弹簧4通过助力连杆6对曲柄2的作用力，能产生一个绕支承轴1中心O1的逆时针力矩T1，此时曲柄2的右端A处与固定的壳体3相接触，于是，壳体3在A处对曲柄2产生的反作用力，能产生一个绕支承轴1中心O1的顺时针力矩T2，该力矩T2与力矩T1相平衡，使曲柄2保持图1中的静止状态，这是一个稳定的平衡状态。
在离合器需要分离时，驱动机构(图中未示出)驱使支承轴1带动曲柄2顺时针转动。当支承轴1转动到使其中心O1与铰链5的孔中心O2、铰链中心O3三个点处于同一条直线时，组合碟形弹簧4的弹簧力对支承轴1产生的负载为零；此时铰链中心O3处于孔中心O2与支承轴1中心O1连线的上侧时，组合碟形弹簧4通过助力连杆6对曲柄2的作用力矩T1，从逆时针变为顺时针方向。可见力矩T1从负载变为驱动力矩，而与前述驱动机构(图中未示出)的驱动力矩共同作用于曲柄2，使其加速转动。于是，组合碟形弹簧4迅速释放弹性能，曲柄2的顺时针转动又通过铰链中心O4使动力连杆7产生摆动，并推动分离拨叉9，使离合器分离，如图2所示。
在AMT控制的某些工况下，需要离合器较长时间保持在分离状态。一般的离合器执行器，需要对执行器的动力驱动装置进行反馈控制，使之稳定在分离状态。在本发明中，通过对执行机构零件的几何与结构参数进行优化设计，可以实现使离合器分离后自动保持在分离状态的功能。该功能的实现方法是在离合器完全分离状态，使组合碟形弹簧剩余的助力力矩与离合器分离负载力矩保持平衡状态。具备这种功能的离合器执行机构，大大减少了能耗，能够进一步提高汽车燃油经济性。
当离合器需要接合时，驱动机构使支承轴1带动曲柄2逆时针转动。离合器的分离负载力，通过动力连杆7上的铰链中心O4，作用在曲柄2上，形成逆时针的反作用力矩，该力矩与驱动支承轴1的驱动力矩同向，共同驱动曲柄2，使之逆时针转动。此时，压缩组合碟形弹簧4的作用力是执行机构的负载，曲柄2的逆时针转动使之增加弹性能。当曲柄转动到图1所示位置时，组合碟形弹簧4对曲柄2的作用力矩反向，曲柄2右端A面与壳体相接触，此时组合碟形弹簧4恢复到储能最大状态，离合器回复到接合状态。
第二种实施例是一种液压式操纵方案的实施例，如图3所示，当汽车原有离合器操纵机构为液压式机构时，这种方案较易于实施。
本实施例与第一种实施例的机械式操纵方案大部分相同，在结构上的主要区别在于：动力连杆7的动力输出端，压紧在离合器总泵活塞的球窝处，而不是离合器分离拨叉。执行器动力连杆7的动作，将推动总泵活塞移动，使离合器总泵内建立液压，传递到离合器分泵，分泵活塞的移动，使离合器分离。
第三种实施例是一种拉线式操纵方案的实施例，如图4所示，当汽车原离合器操纵机构为拉线结构时，所述动力连杆7为拉线结构代替，这种方案较易于实施。
本实施例与第一种实施例的机械式操纵方案相比较，组合碟形弹簧与助力连杆曲柄机构布置在相反的方向。用离合器拉线，代替了动力连杆7。曲柄2为扇形结构。图4所示为离合器接合状态，扇形曲柄2的下侧与壳体相接触，使组合碟形弹簧保持在储能状态。扇形曲柄逆时针旋转时，组合碟形弹簧释放弹性能，拉动离合器拉线，离合器分离；在分离状态，扇形曲柄顺时针旋转时，机构回复到图4所示状态，组合碟形弹簧恢复到最大储能状态，离合器接合。
在图1至图4所示的三种实施例中，组合碟形弹簧的结构是相同的，其组合形式，是由16片相同规格的碟形弹簧对合组合。在根据需要进行实际开发时，为了获得所需要的载荷变形特性，还可以采用不同规格参数(如不同厚度、不同外径、内经等)的碟形弹簧，通过对合组合、或叠合组合、或复合组合，形成满足需要的组合碟形弹簧结构。
例如，图5所示的组合碟形弹簧，是由外径不同的A、B、C三种碟形弹簧，同型号碟簧两两对合，对称布置，组合形成的。
图6所示的组合碟形弹簧，是由A、D两种规格的碟形弹簧组成；其中外径大的8个D型碟簧，先两层叠合，形成一个组合单元，四个该组合单元对合；再与对称布置、两两对合的12个A型碟簧组合，形成的一种复合组合碟形弹簧。
支承轴2的驱动机构(图中未示出)，不在本发明的涵盖范围之内。该驱动装置可以是现有的各种动力机械，例如永磁直流电机、液压与气动马达等。当采用永磁直流电机时，减速机构可以是齿轮减速器、蜗杆减速器，也可以是带传动或链传动装置。选择驱动机构时，需要考虑效率、结构、体积、布置空间等多种因素。
离合器执行器的正常工作，还需要离合器行程传感器和电子控制单元(ECU)的配合，这二者亦不在本发明的涵盖范围之内。离合器行程传感器，可以布置在此执行机构的支承轴2上，测量其转角，也可以布置在离合器分离拨叉、或驱动机构上。
综上，本发明适用于多种手动操纵机构的汽车摩擦离合器，可以不改变摩擦离合器的内部结构和部分原操纵机构，不会对汽车原有性能产生任何不良影响。本发明对已投产的或已使用的车型均能进行改进，易于布置和实施，结构紧凑，成本低廉，是一种便于推广使用的先进技术。

Claims (5)

1.一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，包括支承轴(1)、曲柄(2)、壳体(3)、组合碟形弹簧(4)、球铰(5)、助力连杆(6)、动力连杆(7)、防尘罩(8)，其特征在于，组合碟形弹簧(4)滑套在助力连杆(6)的轴杆上，并且该组合碟形弹簧(4)的一端压紧在助力连杆(6)的轴肩端面上，而另一端压紧在球铰(5)的端面上，又，该助力连杆(6)的轴杆一端滑配插入球铰(5)的孔内，另一端与在曲柄(2)上的第一铰链中心(O3)处铰接，动力连杆(7)的一端与在曲柄(2)上的第二铰链中心(O4)处铰接；在离合器接合状态，曲柄(2)右端与壳体(3)相接触，使组合蝶形弹簧(4)保持稳定的储能状态。
2.根据权利要求1所述的一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，其特征是，所述组合碟形弹簧(4)的结构，是由外径不同的三种碟形弹簧，同型号碟簧两两对合，对称布置，组合形成的；
或是由两种规格的碟形弹簧组成；其中外径大的8个D型碟簧，先两层叠合，形成一个组合单元，四个组合单元对合；再与对称布置、两两对合的12个A型碟簧组合，形成的一种复合的组合碟形弹簧(4)。
3.根据权利要求1所述的一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，其特征是，所述动力连杆(7)的另一端为执行机构的动力输出端，压紧在离合器分离拨叉(9)的球窝内。
4.根据权利要求1所述的一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，其特征是，所述动力连杆(7)的另一端为执行机构的动力输出端，连接离合器总泵活塞。
5.根据权利要求1或4所述的一种带有碟形弹簧助力机构的自动离合器执行器，其特征是，所述动力连杆(7)为拉线结构代替。
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