CN104110448A - 离合致动器 - Google Patents

Abstract

一种操作绕转动轴线转动的摩擦离合器的离合致动器，具有：绕转动轴线布置的带有绕转动轴线驱动的转子的电动执行马达；将转动运动转为轴向运动的依赖执行马达的转动驱动机构的对摩擦离合器杠杆元件轴向移位的执行机构；在执行机构和执行马达之间依赖离合致动器负载自动切换的两级行星齿轮传动机构，行星齿轮传动机构带有与转子转动锁合联接的太阳轮、借助自由轮相对壳体固定地容纳的齿圈、在太阳轮和齿圈之间啮合且能在行星架上转动地容纳的行星齿轮；能切换地连接太阳轮和行星架的切换离合器，切换离合器具有通过依赖负载地轴向移位来分离太阳轮和行星架之间连接的切换机构和依赖转子从静止到转动状态的质量惯性来重新建立该连接的复位机构。

Description

离合致动器

技术领域

本发明涉及一种用于操作绕转动轴线转动的摩擦离合器的离合致动器，其具有：绕转动轴线布置的、带有绕转动轴线被驱动的转子的电动执行马达；将转动运动转化为轴向运动的、用于依赖于执行马达的转动驱动机构对摩擦离合器的杠杆元件进行轴向移位的执行机构；以及在执行机构和执行马达之间依赖于离合致动器的负载自动地切换的两级式行星齿轮传动机构，该行星齿轮传动机构带有与转子转动锁合地（drehschlüssig）联接的太阳轮、借助自由轮（Freilauf）相对壳体固定地容纳的齿圈、在太阳轮和齿圈之间啮合的且能在行星架上转动地容纳的行星齿轮；和能切换地连接太阳轮和行星架的切换离合器。

背景技术

离合致动器用于操作在机动车辆的传动系内的摩擦离合器。在这种情况中，绕转动轴线布置的摩擦离合器根据摩擦离合器的构造借助杠杆元件来进行轴向移位地操作。在这种情况中，借助构造为盘形弹簧的杠杆元件在未操作的状态下闭合的摩擦离合器可以同轴于转动轴线地张紧或者挤压在盘形弹簧尖部，而在未操作的状态下打开的摩擦离合器例如借助杠杆弹簧的杠杆尖部推压或拉紧。两个这种类型的摩擦离合器可以组合成双离合器，从而两个独立的或者组装成结构单元的离合致动器操作各一个摩擦离合器。

类属的离合致动器通过电动执行马达驱动，该电动执行马达由控制设备如此地控制，即，快速地并且能重复地触发所期望的待传递的力矩。例如由文献DE102008013054A1和DE102004009832A1公知了配有电动执行马达的离合致动器。在这种情况中，执行马达的转子轴线相应地大致垂直于摩擦离合器的转动轴线地布置。为了将执行马达的转子的转动运动转化为直线运动而分别设置了相应的传动机构。在这种情况中，关于摩擦离合器的操作行程可以依赖于离合器位置地使用不同的力，从而必须以最大的力来设计执行马达。此外，带有低转速的执行马达对于所需的功率来说要相对大地建造，从而必要时与减速传动机构结合地使用高速转动的执行马达。

发明内容

本发明的任务是，在执行马达的低功率的情况下对带有执行马达的离合致动器进行改进，对可支配的结构空间有利地充分利用，该执行马达带有呈多级式的行星齿轮传动机构形式的减速传动机构。

对于未预先公开的德国专利申请102013207069.1并非纯粹形式上地对功能进行复制，而是在此完全地在内容上将其内容进行引入，该未预先公开的德国专利申请的有利的离合致动器是用于操作绕转动轴线转动的摩擦离合器的离合致动器，该离合致动器具有：带有绕转子轴线转动的转子的电动执行马达；以及用于利用减速传动机构和用于将执行马达的转动运动转化为轴向的移位运动的传动机构对摩擦离合器的杠杆元件进行轴向移位的执行机构，其中，减速传动机构由绕摩擦离合器的转动轴线布置的且由执行马达驱动的并且驱动用于将执行马达的转动运动转化为轴向的移位运动的传动机构的行星齿轮传动机构构成。通过行星齿轮传动机构绕转动轴线的布置方式可以节省处于径向外部的结构空间。通过行星齿轮传动机构的减速可以应用低功率且高速转动的执行马达。

此外，提出的用于操作绕转动轴线转动的摩擦离合器的离合致动器具有：绕转动轴线布置的、带有绕转动轴线被驱动的转子的电动执行马达；将转动运动转化为轴向运动的执行机构，例如用于依赖于执行马达的转动驱动机构对摩擦离合器的杠杆元件进行轴向移位的主轴驱动机构；以及在执行机构和执行马达之间依赖于离合致动器的负载自动地切换的两级式行星齿轮传动机构，该行星齿轮传动机构带有与转子转动锁合地联接的太阳轮、借助自由轮相对壳体固定地容纳的齿圈、在太阳轮与齿圈之间啮合的且能在行星架上转动地容纳的行星齿轮；和能切换地连接太阳轮和行星架的切换离合器。在这种情况中，切换离合器具有通过依赖于负载地进行轴向移位来分离在太阳轮和行星架之间的连接的切换机构和依赖于在转子的从静止到转动状态的情况下的质量惯性来重新建立该连接的复位机构。

切换机构具有：在圆周上分布地布置的、在第一轴向位置在太阳轮与行星齿轮之间建立形状锁合并在第二轴向位置解除该形状锁合的第一滚珠；对第一滚珠轴向地进行移位的引导环；和在圆周上分布地布置的、轴向预紧的、能径向地进行移位的、控制引导环的依赖于负载的轴向移位的第二滚珠。

在由牢固地配属给转子的驱动部件和相对于这个驱动部件能转动地布置的且轴向地贴靠在引导环上的惯性部件组成的复位机构中以优选的方式设置有轴向地在驱动部件和惯性部件之间的且在转子的转动方向上能扩大这个驱动部件和这个惯性部件的轴向间距的斜坡装置。在这种情况中，在惯性部件和驱动部件之间且在圆周方向上与斜坡装置的扩大作用相反地布置有至少一个储能器。此外，在驱动部件和压紧第二滚珠的压紧部件之间可以设置有轴向作用的储能器。

离合致动器的功能和用于对其进行控制的方法包括：在由执行机构推压的摩擦离合器处于打开的状态时，借助切换离合器对太阳轮和行星架彼此进行形状锁合的连接。在摩擦离合器开始进行力矩传递时，切换离合器释放太阳轮和行星架。在为了打开摩擦离合器而完全地回移执行机构的情况下，行星架和太阳轮被释放地保持。当在完全地回移执行机构的情况下转子转动时规定：借助惯性部件相对于驱动部件的转动来对切换离合器的引导环进行用于连接太阳轮和行星齿轮的轴向移位。

附图说明

下面借助在图1至图8中示出的实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1示出操作力相对于操作行程的图表，

图2示出两级式行星齿轮传动机构的示意性的图示，

图3示出带有用于操作双离合器的摩擦离合器之一的离合致动器的双离合器的截面，

图4示出在两级式行星齿轮传动机构上的离合致动器的垂直于该离合致动器的转动轴线的截面，

图5示出图4的离合致动器的纵向截面，

图6以切割的3D视图的方式示出图4和图5的离合致动器，

图7以纵向截面的形式示出图4至图6的离合致动器的功能图，

并且

图8以视图的形式示出图4至图6的离合致动器的功能图。

具体实施方式

图1示出带有曲线101的图表100，该曲线示出了推压的摩擦离合器的操作行程s上的典型的操作力FB。曲线101在边界线102的区域内具有或多或少强烈地构造的弯折部，该弯折部将曲线101划分成两个曲线区域103、104。在这里，曲线区域103配属给如下行程区域，其中，摩擦离合器的杠杆元件从在操作行程s=0的情况下没有致动器操作的起始位置以很小的力提升来移位到预备位置。曲线区域104配属给如下行程区域，其中，摩擦离合器以如下方式传递递增的直至最大可传递的力矩为止的力矩，即，摩擦衬片压紧在反压板和由杠杆元件向着该反压板压紧的贴压板之间并因此需要高的力提升。所提出的离合致动器以如下方式考虑了两级式地构造的行星齿轮传动机构，即，对在曲线区域103内对执行马达进行低减速并且在曲线区域104内进行较高减速自行地切换。以这种方式可以很快地渡过曲线区域103并在曲线区域104内实现相对来说尺寸小且转动快的执行马达的高的操作力或者说大的驱动力矩。应理解为：曲线101表示从依赖于不同的公差而散布的曲线和带有相应设计的公差区域如能量区域那样的曲线区域而得出的中间值。

图2示出以切换离合器12来自动进行切换的行星齿轮传动机构10的原理图解。行星齿轮传动机构10构造为正传动机构（Plusgetriebe）。切换离合器12将行星架14相对于由未示出的执行马达来驱动的太阳轮13直至预设的驱动力矩MEIN地锁止，从而使能在行星架14上转动地容纳的行星齿轮15无相对转动（Verdrehung）地驱动齿圈16并且在太阳轮13和齿圈16同等转速的情况下使驱动力矩MEIN等于行星齿轮传动机构10的输出力矩MAUS。在这种情况中，壳体构件和齿圈17之间布置的自由轮18被滚过（überrollen）。如果基于图1的曲线101从曲线区域103过渡到曲线区域104内而提高在行星齿轮传动机构10的输出端上的负载，则克服了切换离合器12的力矩，从而行星架14相对太阳轮13转动并且转动的行星齿轮15在减速调节下驱动齿圈16。在这种情况中，自由轮18锁止齿圈17。

图3示出带有两个摩擦离合器3、4的双离合器2的沿着转动轴线d的部分截面的上半部。在借助杠杆元件6通过拉紧锚杆5拉紧的摩擦离合器3的示例中示出离合致动器1的功能和布置方式。以同样的方式，借助杠杆元件7推压的摩擦离合器4可以由与离合致动器1基本上相应的轴向地邻近的或者径向地布置在其上的离合致动器来操作。在示出的实施例中，离合致动器1的组成部分绕转动轴线同轴地布置。执行马达8驱动行星齿轮传动机构10。这个行星齿轮传动机构驱动执行机构9用以将执行马达8的进而行星齿轮传动机构10的转动运动转化为直线的操作运动。在示出的实施例中，执行机构9构成为带有与行星齿轮传动机构10连接的主轴缸（Spindelzylinder）19和承载对杠杆元件6进行加载的操作轴承22的操作缸21的滚珠螺纹传动机构20。

图4至图6示出结构化地设计的离合致动器1，其带有行星齿轮传动机构10、切换离合器12和用于将未示出的执行马达的转动运动转化成轴向的操作运动的执行机构9。

图4在自由轮18的轴向高度上以截面的方式示出行星齿轮传动机构10。自由轮18容纳行星齿轮传动机构10的第一传动级的齿圈17。第二传动级的齿圈16轴向地布置在齿圈17的后面并驱动用于将转动运动转化成直线运动的传动机构。行星架14容纳与两个齿圈16、17和太阳轮13处于齿啮合状态下的行星齿轮15。太阳轮13借助轴承23能转动地布置在轴承衬套24上并由执行马达转动驱动。

图5和图6以沿着转动轴线d的纵截面或者说以切割的3D视图的方式示出了绕摩擦离合器的转动轴线d同轴地布置的离合致动器1。能在轴承衬套24上转动地容纳的太阳轮13借助与这个太阳轮抗相对转动地连接的驱动部件25由未示出的执行马达转动驱动。驱动部件25借助轴承26能转动地容纳行星架14。切换离合器12在小力矩的情况下卡入。在这种情况下，借助轴向的凸起41与太阳轮13和/或驱动部件25连接的引导环40借助置于其间的在圆周上分布的且只能部分地看到的处于滚动接触状态下的第一滚珠43转动锁合地轴向嵌接到行星架14的相应的凹部42中。在递增的力矩的情况下，将利用在圆周上分布的第二滚珠31（与转矩传感器相应地）支承在斜坡滚动装置44上的引导环40与轴向作用的在这里是压力弹簧的储能器32的作用相反地轴向的且在第二滚珠31径向移位的情况下向内移位，直到最后在引导环40和行星架14之间的形状锁合被分开为止，因此，切换离合器12被打开。由于斜坡滚动装置44的轮廓而使得切换离合器12打开地保持并且在结束对摩擦离合器进行操作后在下一次进行操作过程之前再次自主地闭合。为此，设置有在驱动部件25上借助斜坡装置45限定而能够轴向并能转动地移位地容纳的例如环形地构造的惯性部件46，该惯性部件借助驱动部件25在进行转动运动中将引导环40再次形状锁合地卡入到行星架14中。如果驱动部件25转动加速，那么惯性部件46由于它的质量短时间地在转动方向上停住并且在斜坡装置45上轴向地移位并且使引导环40的凸起41轴向地推移到行星架14的凹部42中并因此在它们之间再次建立形状锁合。

此外，如由图5和图6得知，输入到太阳轮13的力矩到两个齿圈16、17上的传递通过能转动地容纳在行星架14上的行星齿轮15来实现。在由于起作用的切换离合器12而处于静止的行星架14的情况下，在对太阳轮13进行驱动时以同样的转速来转动齿圈16、17。在这种情况下，在壳体和齿圈17之间起作用的自由轮18被滚过。在打开切换离合器12的情况下，行星架14相对于太阳轮13转动。为了避免齿圈17回转而锁止了自由轮18并迫使行星齿轮15进行转动运动，从而转动驱动齿圈16。在示出的实施例中，齿圈16与滚珠螺纹传动机构20形式的执行机构9的主轴缸19一体式地构造。通过主轴缸19的转动运动以及在主轴缸19和操作缸21的螺纹通道内滚动的滚珠34，在轴承衬套24中借助未示出的转矩支撑部抗相对转动地支撑的操作缸21轴向地进行移位。操作缸21一体式地或者像在这里所示出的分开构造地那样容纳用于相对杠杆元件6（图3）对离合致动器1进行转动分离的操作轴承22的外圈38。

图7和图8以纵向截面以及以视图的形式示出了带有在图5和图6中示意性地示出的切换离合器12的简化了的离合致动器1的功能。在功能性的图示中，执行马达8驱动转子30和牢固地布置在这个转子上的驱动部件25。行星架14和引导环40与第一滚珠43一同构成太阳轮13和行星架14之间的形状锁合。斜坡滚动装置44、第二滚珠31和轴向地预紧在斜坡滚动装置44与驱动部件25之间的储能器以如下方式控制切换离合器12的形状锁合，即，第二滚珠31通过斜坡滚动装置44轴向地对借助储能器32预紧的控制部件48进行移位。由此，滚珠31径向向内地移位，从而使引导环40借助布置在斜坡33上的第一滚珠43与行星架14轴向地隔开并且使它们之间的形状锁合无效。在此，切换离合器12脱开地保持，直到其再次主动地闭合。这借助惯性部件46来实现，该惯性部件借助斜坡装置45贴靠在驱动部件25上。如果在对摩擦离合器进行操作之前转动驱动该驱动部件25，那么惯性部件46由于它的惯性质量而会短时间地在转动方向上停住并由斜坡装置45轴向地进行移位，从而这个惯性部件对引导环40进行轴向移位并由此再次建立切换离合器12的形状锁合。在惯性部件46和驱动部件25之间可以设置有用于沿着斜坡装置45对惯性部件46进行复位的复位弹簧49。在这种情况中，引导环40、第一滚珠43和第二滚珠31、带有斜坡滚动装置44的控制部件48和储能器32构成切换离合器12的切换机构27并且带有惯性部件和斜坡装置45的、必要时带有复位弹簧49的驱动部件25构成切换离合器12的复位机构28。

附图标记

1   离合致动器

2   双离合器

3   摩擦离合器

4   摩擦离合器

5   拉紧锚杆

6   杠杆元件

7   杠杆元件

8   执行马达

9   执行机构

10  行星齿轮传动机构

12  切换离合器

13  太阳轮

14  行星架

15  行星齿轮

16  齿圈

17  齿圈

18  自由轮

19  主轴缸

20  滚珠螺纹传动机构

21  操作缸

22    操作轴承

23    轴承

24    轴承衬套

25    驱动部件

26    轴承

27    切换机构

28    复位机构

30    转子

31    第二滚珠

32    储能器

33    斜坡

34    滚珠

38    外圈

40    引导环

41    凸起

42    凹部

43    第一滚珠

44    斜坡滚动装置

45    斜坡装置

46    惯性部件

48    控制部件

49    复位弹簧

100   图表

101   曲线

102   边界线

103   曲线区域

104   曲线区域

d     转动轴线

F_B    操作力

M_AUS  输出力矩

M_EIN  驱动力矩

s     操作行程

Claims (9)

1.一种用于操作绕转动轴线（d）转动的摩擦离合器（3、4）的离合致动器（1），所述离合致动器具有：绕所述转动轴线（d）布置的、带有绕所述转动轴线（d）被驱动的转子（30）的电动执行马达（8）；将转动运动转化为轴向运动的、用于依赖于所述执行马达（8）的转动驱动机构对所述摩擦离合器（3、4）的杠杆元件（6、7）进行轴向移位的执行机构（9）；以及在所述执行机构（9）和所述执行马达（8）之间依赖于所述离合致动器（1）的负载自动地切换的两级式行星齿轮传动机构（10），所述行星齿轮传动机构带有与所述转子（30）转动锁合地联接的太阳轮（13）、借助自由轮（18）相对壳体固定地容纳的齿圈（16、17）、在所述太阳轮（13）和所述齿圈（16、17）之间啮合的且能在行星架（14）上转动地容纳的行星齿轮（15）；能切换地连接所述太阳轮（13）和所述行星架（14）的切换离合器（12），其特征在于，所述切换离合器（12）具有通过依赖于负载地进行轴向移位来分离所述太阳轮（13）和所述行星架（14）之间的连接的切换机构（27）和依赖于在所述转子（30）从静止到转动状态的情况下的质量惯性来重新建立所述连接的复位机构（28）。

2.根据权利要求1所述的离合致动器（1），其特征在于，所述切换机构（27）具有：在圆周上分布地布置的、在第一轴向位置在所述太阳轮（13）与所述行星架（14）之间建立形状锁合并在第二轴向位置解除所述形状锁合的第一滚珠（43）；对所述第一滚珠（43）轴向地进行移位的引导环（40）；和在圆周上分布地布置的、轴向预紧的、能径向地进行移位的、控制所述引导环（40）的依赖于负载的轴向移位的第二滚珠（31）。

3.根据权利要求2所述的离合致动器（1），其特征在于，由牢固地配属给所述转子（30）的驱动部件（25）和相对于所述驱动部件能转动地布置的且轴向地贴靠在所述引导环（40）上的惯性部件（46）组成的所述复位机构（28）设置有轴向地在所述驱动部件（25）和所述惯性部件（46）之间的且在所述转子（30）的转动方向上能扩大所述驱动部件和所述惯性部件的轴向间距的斜坡装置（45）。

4.根据权利要求3所述的离合致动器（1），其特征在于，在所述惯性部件（46）和所述驱动部件（25）之间且在圆周方向上与所述斜坡装置（45）的扩大作用相反地布置有至少一个储能器（49）。

5.根据权利要求3或4所述的离合致动器（1），其特征在于，在所述驱动部件（25）和压紧所述第二滚珠（31）的控制部件（48）之间设置有轴向作用的储能器（32）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的离合致动器（1），其特征在于，在由所述执行机构（9）来推压的摩擦离合器（3、4）的打开的状态下，所述太阳轮（13）和所述行星架（14）借助所述切换离合器（12）彼此形状锁合地连接。

7.根据权利要求6所述的离合致动器（1），其特征在于，在所述摩擦离合器（3、4）开始进行力矩传递时，所述切换离合器（12）释放所述太阳轮（13）和所述行星架（14）。

8.根据权利要求6或7所述的离合致动器（1），其特征在于，在为了打开所述摩擦离合器（3、4）而完全地回移所述执行机构（9）的情况下，所述行星架（14）和所述太阳轮（13）被释放地保持。

9.根据权利要求8所述的离合致动器（1），其特征在于，当在完全地回移所述执行机构（9）的情况下所述转子（30）转动时规定：借助所述惯性部件（46）相对于所述驱动部件（25）沿着所述斜坡装置（45）的转动来对所述切换离合器（12）的引导环（40）进行用于连接所述太阳轮（13）和所述行星架（14）的轴向移位。