CN103786567A - 一种具有滑行节油功能的车辆离合器总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有滑行节油功能的车辆离合器总成；该装置有起步离合器，自由滑行离合器和锁止离合器组成，起步离合器与自由滑行离合器串联联接，自由滑行离合器与锁止离合器并联联接；起步离合器采用干式摩擦片离合器，安装于离合器轴的前部，自由滑行离合器采用低副超越离合器，与锁止离合器共同安装于离合器轴的后部；锁止离合器采用电磁离合器，由制动开关和电磁离合器开关共同控制，快速对自由滑行离合器锁止，实现发动机制动与车轮制动同步；本发明降低车辆燃油消耗，减少发动机磨损，减轻驾驶员工作强度，提高行车安全性；本发明通过对技术成熟、质量可靠产品合理组合，生成新功能，显著降低成本，改善产品可靠性，为产品广泛应用奠定基础。

Description

一种具有滑行节油功能的车辆离合器总成

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及汽车离合器及节能滑行装置。

背景技术

汽车手动变速器由于其技术可靠、工艺成熟、成本低廉，目前及将来的一段时期内仍将得到较广泛应用；传统汽车离合器为干式摩擦片离合器，是联接发动机和变速器的装置，按其工作状态分为接合模式和分离模式，其工作状态影响着车辆能耗高低；在汽车行驶过程中，经常有滑行运动，这时若离合器处于接合模式，则汽车运动惯性反向驱动发动机运转，车辆加速过程中产生的惯性能量由于倒拖发动机而白白地浪费掉，不仅增加燃油消耗，而且加剧了汽车尾气对环境的污染。一些有经验的驾驶员，当车辆滑行时，通过挂空挡或踩下离合器的措施，切断发动机与传动轴的联接，从而减少发动机运转阻力对车辆滑行的影响，对此，产生了十多个节油滑行器发明专利，节油率从15%到23%不等。虽然该技术从上世纪80年代发展至今已有30多年历史，但无论大车小车、不管是轿车还是微面，节油滑行技术始终没有被哪个汽车制造厂家广泛采用。究其原因，关键是汽车厂家对产品质量和可靠性的重视远高于对技术性能参数的重视，性能不好，只是影响产品销路，如果产品质量和可靠性不高，将会影响到厂家生存。这些节油滑行器大多采用棘轮式超越离合器技术，较低的可靠性制约其推广和应用，总体而言，现有的节油滑行器技术主要具有以下不足之处。

首先，现有的节油滑行器不仅容易磨损、工作噪音大，而且棘爪和棘轮加工难度大、制造成本较高，影响更大的是：接合时产生冲击，导致产品可靠性较低。针对此问题，专利申请号为91219268.2授权公告号为CN2106741U的专利，发明了“汽车缓冲节能滑行器”，采用带有橡胶柱的缓冲棘轮结构，以减小磨损和撞击；由于采用橡胶柱来缓冲冲击力，而橡胶柱耐磨程度有限，因此降低了整体装置的使用寿命。专利申请号为200910221185.8授权公告号为CN101708689A的专利，发明了“倾斜面滑块”以减小磨损和撞击，但由于棘轮式滑行器固有的结构特点，仍难从根本上消除其缺点。

另一方面，当车辆制动时，应利用发动机的运转阻力提高制动效果；并且根据交通安全法规要求，车辆下长坡时，严禁脱档滑行；此外，还需考虑车辆倒档运行，因此应根据车辆运行情况，适时将超越离合器锁止。而现有的滑行器发明，采用直接手控，或采用气压动力或采用电磁动力，通过接合套将超越离合器主动、从动部分锁为一体，不仅操作不便，而且锁止用时较长，甚至需要停车来操作锁止控制装置，这也是滑行器不能广泛运用的主要原因之一。针对此问题，专利申请号为200920313828.7授权公告号为CN201554791U的专利，采用齿圈内齿有斜面的导向结构，虽一定程度提高了啮合速度，但仍不能满足锁止应与车轮制动同步的安全要求，且接合齿切去一部分，降低了齿的强度，影响使用寿命。

第三，现有滑行器安装于变速器输出轴与传动轴之间，或安装于驱动桥半轴与车轮轮毂之间，不仅导致里程表失效，而且经过变速器减速增扭后，传递的扭矩增大，零部件受力增大，同时安装部位空间有限，限制了各组成零件的尺寸，导致故障率增加，降低了工作可靠性；且滑行器工作环境较差，振动较大，加速时主、从动部分接合会产生较大冲击等，均影响滑行器使用寿命，限制了汽车制造厂家对滑行器技术的广泛应用。

现代汽车有采用电控离合器、电磁离合器，通过ECU控制离合器接合或分离，可以适时切断发动机与变速器之间的动力传递，提高了自动化程度，减轻了驾驶员的操作强度，同时可提高滑行时节油效果；但电磁离合器靠电磁力维持接合状态，接合时始终消耗电能，影响到总的节油效果，并且其传递的最大力矩有限，不能满足车辆最大驱动力矩的需要；电控离合器利用ECU控制电机，通过电机实现对离合器的控制，由于电机反应时间长，且离合器分离过程中电机始终通电、分离轴承始终处于运转状态，因此电控离合器也不适宜车辆频繁的长时间节油滑行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在缺陷，提出一种既能发挥车辆传统离合器功能，又具有滑行节油功效的新型离合器总成。

本发明装置安装于发动机与变速器之间，既发挥传统离合器作用，又起到滑行节油功效，其特征在于，将车辆滑行控制和动力离合功能融为一体，赋予离合器总成控制车辆滑行方式、实现车辆滑行节油的新功能，从而形成了一种新型离合器总成。

本发明可采用以下技术方案来实现：

本发明的新型离合器总成有三个离合器组成，第一个为车辆起步离合器，主要在车辆起步时起作用，与第二个离合器串联联接；第二个离合器为自由滑行离合器，当放松发动机油门时，自动切断发动机与变速器的联接，实现车辆的自由滑行；第三个离合器为锁止离合器，与第二个离合器并联联接，当制动时或需要发挥发动机制动功能时，将自由滑行离合器主动部分和从动部分锁止为一体。

在上述离合器总成中，起步离合器采用传统的干式摩擦片离合器，通过驾驶员操作，实现车辆平稳起步；自由滑行离合器，采用成熟的低副超越离合器技术，既可以是滚柱式，也可以是楔块式，当放松发动机油门时，超越离合器主动部分与从动部分自动实现分离，切断发动机与变速器之间动力传递，实现车辆自由滑行，必要时可采用并列的两个超越离合器的方法，来满足高转速、大扭矩发动机动力传递的需求；锁止离合器，采用电磁离合器，将电磁离合器的主动部分、从动部分分别与超越离合器的主动部分、从动部分联接为一体，当电磁线圈通电时电磁离合器主、从动部分吸合，将超越离合器主、从动部分锁止为一体而同步转动，实现发动机制动功能。 

在上述离合器总成中，外壳可以单独为一个零件，也可与变速器外壳构成一体；该离合器总成由离合器轴和变速器输入轴组成，离合器轴前部有安装起步离合器摩擦盘的外花键；电磁离合器吸力盘按一定的装配关系固定在离合器总成壳体上，吸力盘朝向发动机的一侧有散热片，以降低电磁线圈的工作温度；离合器轴通过轴承支撑于电磁离合器吸力盘的中心孔中，起步离合器分离轴承的支撑滑套，固定在电磁离合器吸力盘朝向发动机的一侧，兼起离合器轴轴承的轴承端盖功能；离合器轴后部有安装电磁离合器主动盘的平键键槽和安装超越离合器主动部分的平键键槽，超越离合器从动部分通过平键与电磁离合器从动盘轴孔联接，电磁离合器从动盘又通过花键与变速器输入轴相联接。

在上述离合器总成中，电磁离合器由制动开关和电磁离合器开关并联控制，在踩制动的同时即可锁止超越离合器，同步发挥发动机制动功效；下长坡或其他场合，闭合电磁离合器开关，也可锁止超越离合器，发挥发动机制动功能；断开电磁离合器开关和放松制动踏板，即可解除对超越离合器的锁止作用。

与现有技术相比，本发明装置具有以下优点：

本发明通过对几个技术成熟、质量可靠、不同性质的离合器产品进行合理组合，形成了新功效的离合器总成，有利于降低产品成本，便于产品推广应用。

使用本发明装置，车辆起步时，仍同传统手动变速器车辆一样操作，行驶中视路况放松油门踏板，车辆就自动自由滑行，避免了倒拖发动机造成的能量损耗，减小了发动机磨损，降低了燃油消耗，同时也降低了车辆对大气环境的污染。

使用本发明装置，车辆行驶中不用踩离合器踏板，只要放松油门踏板，即可进行档位变换操作，减轻了驾驶员工作强度。

本发明装置中，自由滑行离合器采用低副超越离合器，从根本上缓解了离合器接合时的冲击，延长了节油滑行装置的工作寿命。

本发明装置中，电磁离合器所传递扭矩，不低于车辆低速低档行驶所需扭矩即可，既可以确保制动时倒拖发动机所需力矩，又可以发挥“技术冗余”功能，当超越离合器损坏时，闭合锁止开关，利用电磁离合器，能确保车辆“安全回家”。

本发明装置中，电磁离合器吸力盘既起到支撑电磁线圈作用，又发挥着支撑离合器轴的功能；电磁离合器从动盘既肩负着电磁离合器的动力传递，也肩负着超越离合器动力传递，一件多用，设计简洁，减少了零部件数量。

本发明装置，通过电磁离合器实现对超越离合器的锁止控制，锁止可靠，锁止反应时间少于1秒，实现了发动机制动与车轮制动同步进行。

本发明装置有足够的安装空间，可满足其结构、零部件尺寸要求，有利于零件的优化设计；该装置位于变速器之前，安置位置合理，不仅工作环境得到改善，振动减小，而且发动机扭矩没有被放大，传递扭矩最小，延长超越离合器使用寿命；同时不用考虑倒档反转控制，不影响里程表运转，简化产品结构，有利于降低产品成本；虽然自由滑行时，变速器齿轮仍在运转，但属于无负荷运转，变速器磨损很小，却大幅度改善了滑行装置可靠性。 

附图说明

图1是本发明的车辆节油滑行离合器总成的剖面结构示意图。

图2是本发明的车辆节油滑行离合器总成中电磁离合器的控制原理图。

图中，1—离合器轴安装起步离合器摩擦盘的花键部位；2—离合器轴；3—分离轴承支撑滑套；4—离合器轴轴承；5，14，17—卡簧；6—散热片；7—电磁离合器吸力盘；8—电磁离合器线圈；9—电磁离合器主动盘；10—电磁离合器从动盘；11—离合器总成外壳；12，18—平键；13—超越离合器；15—变速器轴；16——变速器轴与电磁离合器从动盘的花键联接部位；19—制动开关；20—电磁离合器开关；21—蓄电池；22—电磁离合器工作指示灯。 

 具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步描述，但本发明并不限于该实施例。

如图1所示，本发明的离合器总成壳体与变速器壳体连为一体，主要零件有：壳体11，离合器轴2，电磁离合器吸力盘7，主动盘9，从动盘10，超越离合器13，离合器轴轴承4，变速器输入轴15等组成。离合器轴前部花键1用于安装传统的干式摩擦片离合器的从动盘，离合器轴的后部通过平键18联接有电磁离合器主动盘9和超越离合器主动部分——内环，超越离合器的从动部分——外环，通过平键12与电磁离合器的从动盘相联接，电磁离合器的从动盘通过花键与变速器输入轴的前端相联接。

在该离合器总成中，离合器轴通过轴承4支撑于电磁离合器吸力盘7的中心孔内，干式摩擦片离合器的结构仍与手动档车用离合器相同，分离轴承套在支撑滑套3外圆上，支撑套3通过螺钉固定在吸力盘7面向发动机一侧，并与卡簧5共同对轴承4限位；当车辆起步时，驾驶员仍按传统的操作要领，通过离合器踏板和油门踏板相互配合，实现车辆平稳起步。

在该离合器总成中，电磁离合器吸力盘7侧面有散热片6，以降低电磁线圈8工作时产生的热量，确保电磁离合器正常工作；主动盘9及超越离合器13的内环相互作用在轴承4的内圈上，并通过卡簧14定位于离合器轴2上；从动盘10通过卡簧17定位于变速器轴上；电磁离合器主、从动盘之间的间隙可通过吸力盘7固定螺栓处的垫片来调整，离合器总成壳体11上留有适当窗口，以便于装配时观察。

在该离合器总成中，电磁离合器控制如图2所示，当制动时，制动开关19闭合，或者在车辆下长坡等情况下，将电磁离合器开关20闭合，电磁线圈控制回路导通，线圈8产生电磁吸力，将从动盘10的上的衔铁与主动盘9吸合，离合器轴与变速器轴锁止为一体，发挥发动机制动功效；同时电磁离合器工作指示灯22点亮，显示超越离合器处于被锁止状态。当放松制动踏板和断开电磁离合器开关时，电磁线圈8断电，电磁离合器主、从动盘分离，同时电磁离合器工作指示灯22熄灭。

当发动机加速时，超越离合器主、从动部分锁止，发动机动力传递到变速器，实现车辆加速；当放松油门时，由于发动机转动阻力作用，离合器轴转速小于变速器轴转速，超越离合器主、从动部分自动分离，离合器轴与变速器轴之间的联接切断，车辆不受发动机反拖制动作用的影响而自由滑行。

Claims (5)

1.一种具有滑行节油功能的车辆离合器总成，包括离合器轴，起步离合器，自由滑行离合器和锁止离合器，其特征在于，起步离合器位于离合器轴的前部，与自由滑行离合器串联联接，自由滑行离合器与锁止离合器并联联接，位于离合器轴的后部；起步离合器有驾驶员操作，实现车辆起步；当放松发动机油门时，自由滑行离合器实现车辆自由滑行，不受发动机反拖转动的影响，当踩油门时，能实现车辆正常加速；当锁止离合器接合时，将自由滑行离合器主动部分和从动部分锁止为一体，实现发动机反拖制动功能。

2.根据权利要求1所述的离合器总成，其特征在于，起步离合器采用干式摩擦片离合器，锁止离合器采用干式单片电磁离合器，自由滑行离合器采用单个低副超越离合器或2个低副超越离合器并列安装。

3.根据权利要求1或2所述的离合器总成，其特征在于，电磁离合器吸力盘的侧面有散热片，以降低离合器电磁线圈的温度，确保电磁离合器正常工作；电磁离合器吸力盘固定在离合器总成的外壳上，离合器轴通过轴承支撑于电磁离合器吸力盘中心孔内，起步离合器分离轴承支撑滑套固定在吸力盘面向发动机的侧面上；电磁离合器和超越离合器的主动部分，通过平键联接于离合器轴上；超越离合器的从动部分通过平键与电磁离合器从动部分相联接，电磁离合器的从动部分与变速器输入轴相联接。

4.根据权利1或2所述离合器总成，其特征在于，电磁离合器通过制动开关或电磁离合器开关控制，车辆制动时或将电磁离合器开关闭合时，电磁离合器接合，将自由滑行离合器主动和从动部分锁止为一体，实现发动机反拖制动功能，断开电磁离合器开关和放松制动踏板时，可解除发动机反拖制动功能。

5.根据权利要求1或2所述离合器总成，其特征在于，电磁离合器的额定工作扭矩为车辆低档低速行驶时所需的最大扭矩，当超越离合器损坏时，闭合电磁离合器开关，利用电磁离合器，可确保车辆“安全回家”。