CN102979835B - 双模式离合器驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双模式离合器驱动装置，主要包括离合器分泵和主泵以及主泵供油系统、与分泵连接的离合器系统；离合器主泵上设置双活塞组；双活塞套筒中设置内外套置的大小活塞，大活塞为一端封闭另一端留有开口的空腔，离合器板作用推杆从大活塞封闭端伸出并与离合器踏板连接；小活塞位于大活塞空腔中并能随大活塞一起移动，离合器主泵挺杆与离合器主泵活塞连接；大活塞封闭端和小活塞间形成密封腔，大活塞上设有与该密封腔连通的气路，气路连通高压气源并由电磁阀控制；电磁阀与控制单元电连接；控制单元与位移传感器电连接。结构简单、控制精确、相应速度快、舒适性好、可实现人工和自动控制模式，使离合器控制灵活方便。

Description

双模式离合器驱动装置

技术领域

本发明涉及车辆驱动装置，具体涉及一种双控制模式的离合器驱动装置。

背景技术

汽车自动变速器主要有液力机械式自动变速器（AT），无级变速器（CVT），电控机械式自动变速器（AMT）三种。AT结构复杂、价格昂贵、效率较低，国内推广受到一定的限制。钢带式CVT传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，制、维修成本高。AMT经济性好、结构简单、可靠性好受到青睐。

离合器控制是AMT系统中关键技术之一，在开发过程中存在主要问题包括：复杂工况下起步失效、冲击剧烈、换挡不平稳、摩擦片寿命缩短、响应迟滞等。

另外，考虑到专用车、特种车等车型作业环境特殊，采用自动离合器控制大大缩减离合器摩擦片寿命，甚至无法保证车辆稳定运行；自动离合器系统如果损坏，车辆就无法正常行驶。

目前出现的离合器控制模式大多以气动、液动和电动中某种单一模式控制，可靠性低，在离合器控制系统中出现的许多问题有待解决。离合器性能的好坏将对自动变速器系统性能的提高起到很大影响，甚至影响整车的驾驶舒适性、稳定性和可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单、控制精确、相应速度快、舒适性好、可实现人工和自动控制模式的双模式离合器驱动装置，使离合器控制灵活方便。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

双模式离合器驱动装置，主要包括离合器分泵和主泵以及主泵供油系统、与分泵连接的离合器系统；其特征在于：离合器主泵上设置双活塞组；双活塞组的双活塞套筒一端封闭、另一端开口并与离合器主泵连通；双活塞套筒中设置内外套置的大小活塞，大活塞为一端封闭另一端留有开口的空腔，离合器板作用推杆从大活塞封闭端伸出并与离合器踏板连接；小活塞位于大活塞空腔中并能随大活塞一起移动，小活塞上连接的离合器主泵挺杆依次从大活塞开口和双活塞套筒开口伸出后与离合器主泵活塞连接；大活塞封闭端内壁和小活塞的贴合面间形成密封腔，大活塞封闭端内壁上设有与该密封腔连通的气路，气路与高压气源连通并由电磁阀控制；电磁阀与控制单元电气连接；控制单元与位移传感器电气连接。

按上述技术方案，气路伸出活塞套筒后由三通管接头分为两分支，一个分支上设置第一电磁阀，另一个分支上设置第二电磁阀，设置第一电磁阀的分支连接在高压气路上并对高压气路进行控制，高压气源通过高压气路与离合器分泵连接；离合器主泵通过高压油管与离合器分泵连通；离合器主泵中的高压油腔和离合器主泵供油系统连通，离合器主泵供油系统与大气连通。

按上述技术方案，离合器分泵中设置比例阀，离合器主泵通过高压油管与比例阀连通，高压气源通过高压气路、比例阀口与离合器分泵气缸密封室连通。

按上述技术方案，在大活塞空腔开口端与双活塞套筒的开口端之间，离合器主泵挺杆上套装一个辅助弹簧；离合器主泵内，离合器主泵活塞挺杆上套装另一个辅助弹簧。

按上述技术方案，离合器分泵活塞杆与离合器推杆连接，离合器推杆与离合器系统的连杆连接。

按上述技术方案，所述位移传感器为线性位移传感器，设置在离合器分泵上，并同时在离合器分泵中的活塞上加装磁环或者磁柱；或者所述位移传感器为角位移传感器，设置在与离合器推杆连接的离合器系统连接杆上。

按上述技术方案，所述双模式离合器驱动装置横式安装或者竖式安装。

本发明的人工和自动两种控制模式不能同时起作用，以免造成两种工作模式互相干涉影响离合器工作过程。当与大小活塞密封腔连通的气路通入高压气体时，一方面推动小活塞右移，另一方面又将大活塞朝左方推，大活塞左移后和固定板贴合，高压气体阻碍离合器踏板起作用，所以在自动控制模式下，人工控制模式是失效的。

如果离合器控制模式采用人工控制，控制单元控制第一电磁阀处于关闭状态，第二电磁阀处于开启状态，此时气路与大气相连，在辅助弹簧的作用下，小活塞和大活塞紧密贴合在一起，此时驾驶员踩下离合器踏板，带动离合器踏板作用推杆，将作用力传递给大活塞，大活塞再将动力传递给小活塞，小活塞和离合器主泵挺杆机械连接，将动力传递给离合器主泵活塞，推动离合器主泵用油，通过挤压产生高压油，传递给离合器分泵，高压油成比例的打开离合器分泵中的比例阀，然后由高压气源传输的高压气体经过比例阀口，通往离合器分泵气缸密封室中，推动离合器推杆，进而推动离合器分离轴承，实现离合器分离过程。当驾驶员慢慢松开离合器踏板时，离合器系统在膜片弹簧的作用下复位，推动离合器分泵活塞回位，离合器主泵在离合器主泵活塞挺杆上套装的辅助弹簧作用下回位，离合器主泵中的高压油腔和离合器主泵供油系统连通，离合器主泵供油系统与大气连通，驾驶员完全松开离合器踏板时，即完成了人工控制模式下离合器的结合过程。 

当离合器控制采用自动控制，第一电磁阀处于打开状态，第二电磁阀处于关闭状态，高压气源中的气体经过第一电磁阀，再经过高压气路，通向大活塞和小活塞的结合面，形成密封的容腔，推动小活塞移动，经离合器主泵挺杆将动力传递给离合器主泵活塞，推动离合器主泵用油，通过挤压产生高压油，传递给离合器分泵，高压油成比例的打开离合器分泵中的比例阀，然后由高压气源传输的高压气体经过比例阀口，通往离合器分泵气缸密封室中，推动离合器推杆，进而推动离合器系统的分离轴承，实现离合器分离过程。离合器结合时，控制单元控制第二电磁阀通断频率，第一电磁阀处于关闭状态，离合器推杆在离合器系统的膜片弹簧的作用下复位，推动离合器分泵活塞回位，离合器主泵在离合器主泵活塞挺杆上套装的辅助弹簧作用下回位，通过离合器主泵挺杆及其上辅助弹簧的作用使小活塞最终恢复原位，实现离合器的结合，其结合速度可控。

在自动模式控制下，整套系统由控制单元控制完成离合器的分离与接合，位移传感器7返回离合器位置信号，控制单元根据位置信号对电磁阀发出指令，实现闭环反馈控制，根据预先设定的模式，实现离合器快速分离和适时接合过程，在此过程中可以实现离合器停留在任意位置，同时通过对电磁阀的控制还可控制离合器的结合速度。

本发明的双模式离合器驱动装置是一种气推液式的双模式控制离合器驱动装置，可根据车辆行驶工况和驾驶员意图，切换人工控制和自动控制。在双模式下，可以凭驾驶员感觉来控制离合器的分离与接合，也可以在变速器换挡过程中实现离合器位置的自动控制，两种控制模式均由位移传感器对离合器位置精确监测，能够很好地满足汽车自动变速要求，根据车辆运行工况、驾驶员习惯和车辆应用场合，方便选择两种控制模式，保证车辆稳定运行。该装置是在原有离合器驱动装置的基础上，通过加装双活塞组、一套气动装置、位移传感器即可人工控制又可以自动控制，其具有结构简单、加工工艺性好、控制响应精确、舒适性好，使用场合广泛，通用性好，能够很好满足对离合器的控制要求。

附图说明

图1为发明的双模式离合器驱动装置结构原理示意图（与图3相对应）；

图2为发明的双模式离合器驱动装置双活塞组部分结构示意图；

图3为本发明的双模式离合器驱动装置的位移传感器第一种布置方式结构图；

图4为本发明的双模式离合器驱动装置的位移传感器第二种布置方式结构图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

如图1-3所示为本发明的双模式离合器驱动装置，主要由离合器踏板1，离合器主泵供油系统2，双活塞组3，离合器主泵4，高压油管5，控制单元6，位移传感器7，离合器系统8，离合器推杆9，离合器分泵10，高压气路11，第一电磁阀12，第二电磁阀13，高压气源14等组成。

双活塞组3与离合器主泵4连接，由双活塞套筒301、用于人工控制模式用的大活塞302、用于自动控制模式用的小活塞305、辅助弹簧303、离合器主泵挺杆304、自动控制模式用气路306、离合器踏板作用推杆308等组成。双活塞套筒301一端由固定板307封闭，另一端开口；大活塞302置于双活塞套筒301中，为一端封闭另一端留有开口的圆筒形空腔，圆筒形空腔的固定板307端面往外连接离合器板作用推杆308，离合器板作用推杆308从大活塞封闭端伸出并与离合器踏板1连接，圆筒形空腔中套有小活塞305，小活塞305与离合器主泵挺杆304连接；离合器主泵挺杆304从大活塞302的圆筒形空腔开口伸出后穿过双活塞套筒301的开口端；在大活塞圆筒形空腔的开口端与双活塞套筒的开口端之间的空间内，离合器主泵挺杆304上套装辅助弹簧303。大活塞302封闭端内壁和小活塞305贴合面间形成密封腔，大活塞302内壁上设有与该密封腔连通的自动控制模式用气路306。大活塞封闭端内壁和小活塞贴合面间的密封腔所需气压主要靠电磁阀控制，自动控制模式用气路306上设置三通管接头并分为两支管路，两支管路分别连接第一和第二电磁阀12和13，其中第一电磁阀12控制高压气体流入，第二电磁阀13控制大活塞和小活塞贴合面形成密封腔中高压气体的排出；第一电磁阀12分支设置在高压气路11上，高压气源14通过高压气路11与离合器分泵10连通。各电磁阀由控制单元6控制，控制单元6接收来自位移传感器的反馈信号，经过判断处理，给各电磁阀发出指令，控制大活塞和小活塞密封腔中的气压。离合器主泵挺杆304与离合器主泵活塞连接；离合器主泵4内，离合器主泵活塞挺杆上套装另一个辅助弹簧303，离合器主泵4通过高压油管5与离合器分泵10连接。离合器推杆9与离合器分泵10连接，离合器推杆9与离合器系统8的连杆连接。

套装辅助弹簧303可减小传动间隙，提高整套装置的精确度。

为了能够更加精确的反应离合器位置以更好的控制离合器的分离和结合，考虑到运动件之间的间隙，选择在靠近离合器摩擦片机械硬连接处加装位移传感器，如图3和4所示，两种加装传感器位置选择不同，所选择的传感器也不同。图1和图3选用线性位移传感器7设置在离合器分泵10上，但是离合器分泵10中的活塞需加装磁环或者磁柱16，和线性位移传感器配套使用。图4在与离合器推杆9连接的离合器系统8的连接杆上设置角位移传感器15。两种情况下，传感器均与控制单元6电气连接。

大活塞移动可带动小活塞一起移动，如果通过自动控制模式用气路306在大活塞和小活塞贴合面之间充入高压气体，大活塞反方向固定，气压可推动小活塞移动，同时又阻碍大活塞移动。离合器主泵挺杆304上套有小活塞305通过离合器主泵挺杆304将动力传递给离合器主泵4，进而完成离合器的分离和结合。

本发明的双模式离合器驱动装置实现双模式控制的工作原理如下：

当气路306通入高压气体时，一方面推动小活塞305右移，另一方面又将大活塞302朝左方推，大活塞302左移后和固定板307贴合，高压气体阻碍离合器踏板起作用，所以在自动控制模式下，人工控制模式是失效的。人工和自动两种控制模式不能同时起作用，以免造成两种工作模式互相干涉影响离合器工作过程。

如果离合器控制模式采用人工控制，控制单元6控制第一电磁阀12处于关闭状态，第二电磁阀13处于开启状态，此时气路306与大气相连，在辅助弹簧303的作用下，小活塞305和大活塞302紧密贴合在一起，此时驾驶员踩下离合器踏板1，带动离合器踏板作用推杆308，将作用力传递给大活塞302，大活塞302再将动力传递给小活塞305，小活塞305和离合器主泵挺杆304机械连接，将动力传递给离合器主泵4活塞，推动离合器主泵4用油，通过挤压产生高压油，传递给离合器分泵10，高压油成比例的打开离合器分泵10中的比例阀，然后由高压气源传输的高压气体经过比例阀口，通往离合器分泵气缸密封室中，推动离合器推杆9，进而推动离合器分离轴承，实现离合器分离过程。当驾驶员慢慢松开离合器踏板时，离合器系统8在膜片弹簧的作用下复位，推动离合器分泵10活塞回位，离合器主泵4在离合器主泵活塞挺杆上套装的辅助弹簧303作用下回位，离合器主泵4中的高压油腔和离合器主供油系统2连通，离合器主供油系统2与大气连通，驾驶员完全松开离合器踏板时，即完成了人工控制模式下离合器的结合过程。 

当离合器控制采用自动控制，第一电磁阀12处于打开状态，第二电磁阀13处于关闭状态，高压气源14中的气体经过第一电磁阀12，再经过高压气路306，通向大活塞302和小活塞305的结合面，形成密封的容腔，推动小活塞305移动，经离合器主泵挺杆304将动力传递给离合器主泵4活塞，推动离合器主泵4用油，通过挤压产生高压油，传递给离合器分泵10，高压油成比例的打开离合器分泵10中的比例阀，然后由高压气源传输的高压气体经过比例阀口，通往离合器分泵气缸密封室中，推动离合器推杆9，进而推动离合器分离轴承，实现离合器分离过程。离合器结合时，控制单元6控制第二电磁阀13通断频率，第一电磁阀12处于关闭状态，离合器推杆9在离合器系统8膜片弹簧的作用下复位，推动离合器分泵10活塞回位，离合器主泵4在离合器主泵活塞挺杆上套装的辅助弹簧303作用下回位，通过离合器主泵挺杆304及其上辅助弹簧303的作用使小活塞305最终恢复原位，实现离合器的结合，其结合速度可控。

在自动模式控制下，整套系统由控制单元6控制完成离合器的分离与接合，位移传感器7返回离合器位置信号，控制单元6根据位置信号对电磁阀12和电磁阀13发出指令，实现闭环反馈控制，根据预先设定的模式，实现离合器快速分离和适时接合过程，在此过程中可以实现离合器停留在任意位置，同时对电磁阀的控制，还可控制离合器的结合速度。

整套离合器主泵和分泵机构改动较小，主要是在离合器主泵动力源处加装双活塞组执行机构，另外考虑到离合器行程监测的精确性，准备在靠近离合器摩擦片端机械硬连接处加装位移传感器，更好的反应离合器行程大小，整套装置中多处加装辅助弹簧，更好地协调离合器分离、结合过程的顺利进行。

本发明结构布置具有很大的灵活性，可根据车辆安装空间横式安装或者是竖式安装。

Claims (6)

1.双模式离合器驱动装置，主要包括离合器分泵和主泵以及主泵供油系统、与分泵连接的离合器系统；其特征在于：离合器主泵上设置双活塞组；双活塞组的双活塞套筒一端封闭、另一端开口并与离合器主泵连通；双活塞套筒中设置内外套置的大小活塞，大活塞为一端封闭另一端留有开口的空腔，离合器板作用推杆从大活塞封闭端伸出并与离合器踏板连接；小活塞位于大活塞空腔中并能随大活塞一起移动，小活塞上连接的离合器主泵挺杆依次从大活塞开口和双活塞套筒开口伸出后与离合器主泵活塞连接；大活塞封闭端内壁和小活塞的贴合面间形成密封腔，大活塞封闭端内壁上设有与该密封腔连通的气路，气路与高压气源连通并由电磁阀控制；电磁阀与控制单元电气连接；控制单元与位移传感器电气连接。

2.如权利要求1 所述的双模式离合器驱动装置，其特征在于：气路伸出活塞套筒后由三通管接头分为两分支，一个分支上设置第一电磁阀，另一个分支上设置第二电磁阀，设置第一电磁阀的分支连接在高压气路上并对高压气路进行控制，高压气源通过高压气路与离合器分泵连接；离合器主泵通过高压油管与离合器分泵连通；离合器主泵中的高压油腔和离合器主泵供油系统连通，离合器主泵供油系统与大气连通。

3.如权利要求1 或2所述的双模式离合器驱动装置，其特征在于：离合器分泵中设置比例阀，离合器主泵通过高压油管与比例阀连通，高压气源通过高压气路、比例阀口与离合器分泵气缸密封室连通。

4.如权利要求1 所述的双模式离合器驱动装置，其特征在于：在大活塞空腔开口端与双活塞套筒的开口端之间，离合器主泵挺杆上套装一个辅助弹簧；离合器主泵内，离合器主泵活塞挺杆上套装另一个辅助弹簧。

5.如权利要求1或2或4所述的双模式离合器驱动装置，其特征在于：离合器分泵活塞杆与离合器推杆连接，离合器推杆与离合器系统的连杆连接。

6.如权利要求1或2或4所述的双模式离合器驱动装置，其特征在于：所述位移传感器为线性位移传感器，设置在离合器分泵上，并同时在离合器分泵中的活塞上加装磁环或者磁柱；或者所述位移传感器为角位移传感器，设置在与离合器推杆连接的离合器系统连接杆上。