CN104136796B - 用于内燃机的离合器致动器及具有该致动器的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明主题公开了用于自动传动系统的电操作式离合器致动器，用于四冲程单汽缸式内燃机中的多片式离合器组件的自动分离和受控再啮合。其包括：离合器致动马达，其安装到离合器罩的外表面上且密封以免油进入；减速齿轮箱，其连接到所述致动马达，用于减少从所述离合器致动马达接收到的动力；动力传送机构，其用于将所述离合器致动马达的旋转驱动力转换成线性接触位移力；以及离合器致动传感器，用于检测离合器的致动。本发明提高了操作者的舒适度并且提供了车辆的更佳的骑乘性。

Description

用于内燃机的离合器致动器及具有该致动器的内燃机

技术领域

本发明涉及用于发动机的传动系统，尤其涉及四冲程单汽缸式内燃机中的多片式离合器组件的自动分离和受控再啮合的自动离合器致动机构。

背景技术

常规的两轮车辆由内燃机(下文称为“发动机”)供给动力，发动机通常设置在车辆的下半部。通过在发动机的燃烧室内燃烧空气燃料混合物，发动机将化学能转换成机械能。除了其他部件，发动机具有汽缸体，其包括在汽缸体顶部的气缸盖并且接收来自底部的往复式活塞。在空气燃料混合物燃烧时，活塞借助连接杆将燃烧过程中产生的能量传递到曲轴，从而驱动曲轴。以此方式，活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴容纳在汽缸体下方的曲轴箱内。

为了开动车辆，供给到内燃机的曲轴的动力通过传动系统以可控方式被运载到车辆的车轮。用于诸如摩托车(motorcyle)的两轮车辆的发动机的传动系统通常包括离合器、包含齿轮系的齿轮箱以及将齿轮箱与车轮连接的驱动机构。在缺省状态下，离合器与发动机曲轴啮合。齿轮箱包括联锁齿轮系统，具有多个传动比，能够随着车速变化而在多个传动比之间切换。车辆的操作者能够选择多个传动比之一。为使得从较低到较高实现平滑的且渐变的换档或者反之亦然，离合器在换档操作之前瞬间将发动机与齿轮箱隔离。当操作者手动地释放离合器杆时，离合器组件中的盘彼此挤压，使离合器运转，因此变速器再次与发动机啮合。

该手动离合器操作需要操作者对摩托车的速度和发动机的r.p.m持续关注。此外，在交通拥塞的情况下，操作者在短的时间间隔内操作离合器杆进行反复换档而获得用于在通行时牵引摩托车所需的扭矩变得很麻烦。手动离合器操作因此导致操作者不安且导致操作者手掌疼痛，从而危及摩托车的稳定性。而且，连续使用离合器导致离合器的过早磨损，从而增加了车辆所有权成本。

此外，为使得离合器致动的操作简易化，现有技术存在各种半自动和自动传动系统。然而，在自动传动系统中，为实现自动离合器致动，需要大的系统改进，最明显的是曲轴箱的改动。对于相同的发动机设计和容量，需要一种全新的发动机曲轴箱构造。这实际上增加了变化并且使得适应电源的有关部件的总体设计标准复杂化。因此，还需要能够适应发动机中的手动和自动离合器致动系统的设计改动，而无需对发动机组件构造的尺寸和重量进行大幅改变且不会危害发动机的功能。

因此，挑战在于提供用于内燃机的自动传动系统的布置，其容纳具有最小发动机组件设计改动的电操作式离合器致动器并且能够适用于包括摩托车和小型摩托车型摩托车的任何两轮车辆，无论发动机类型是水平的还是垂直的。本发明旨在克服如上文阐述的一个或多个问题。

发明概述

因此，本发明的目标是提供用于自动传动系统的布置，其包括离合器致动系统，其适合的实施例在最小发动机组件设计改动的情况下，用于多片式离合器组件的自动分离和受控再啮合。为此目的，本发明的实施例公开了一种用于内燃机的电操作式离合器致动器系统，用于致动离合器的啮合和分离操作，包括：离合器致动电动机，其安装到离合器罩的外表面且密封以免油进入；减速齿轮箱，其连接到所述致动电动机，用于减少从所述离合器致动电动机接收到的动力；动力传送机构，其具有蜗轮布置，用于将所述离合器致动电动机的旋转驱动力转换成线性接触位移力；以及离合器致动传感器，其用于检测离合器的致动。安装到离合器罩内的动力传送机构与离合器相接触，从而引起离合器啮合和分离。

本发明的另一目的是提供用于在换档操作之前自动制动离合器的自动传动系统的电操作式离合器致动器，从而免除了对离合器杆的需要，因此通过提供无应力和费力少的骑乘而提高操作者的舒适度。

前述目标和概述仅提供了本发明主题的简要介绍。为了全面地理解本发明主题的这些目的以及其他目的以及本发明的主题本身，所有这些对于本领域技术人员而言将是显而易见的，结合附图来阅读随后的本发明的详述和权利要求书。然而，应当理解的是虽然详述表明了本发明的优选实施例，但是详述仅通过示例说明的方式给出，因为通过该详细说明在本发明的精神和范围内的各种改变和改进对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

将结合下面的说明、随附的权利要求书和附图来更好地理解主题的上述以及其他特征、方面和优点，在附图中：

图1描绘了根据本发明的第一实施例的离合器致动系统的示例图。

图2示出了根据本发明的第一实施例的离合器致动系统组件的立体图。

图3示出了与根据本发明的第一实施例的内燃机装配的离合器致动系统的处于离合器罩部分剖开状态的剖视图。

图4示出了包括根据本发明的离合器致动系统的第一实施例的离合器罩的内表面的侧视图。

图5示出了与根据本发明的第一实施例的内燃机装配的离合器致动系统处于离合器罩部分剖开状态的立体剖视图。

图6示出了离合器致动系统组件与离合器罩的第一实施例的分解图。

图7示出了具有根据本发明的第一实施例的离合器致动器系统的离合器组件的剖视图。

图8描绘了根据本发明的第二实施例的离合器致动系统的示例图。

发明详述

本文所描述的主题涉及用于内燃机的电操作式自动离合器致动器，用于多片式离合器组件与发动机的自动分离和受控再啮合。

将通过在下面阐述的进一步的说明来辨识根据本发明的离合器致动器的其他各种特征和实施例。在随后的示例性实施例中，发动机是一种四冲程单汽缸式内燃机。然而，可设想，本发明的公开可应用于任何能够适应本发明主题而落在本发明精神内的发动机。此外，在随后说明中任何地方提到的“前”和“后”以及“左”和“右”是指从发动机后部看到的且向前看的前和后以及左和右。此外，“纵向”轴线是指相对于发动机的前-后轴线，而“横向”轴线一般是指相对于发动机的侧-侧或左-右轴线。

现在将结合给出的附图详细说明本发明。除了构成主要部分之外的本发明的构成部分的详细说明适当地省略。

典型地，两轮车辆中的内燃机包括：曲轴箱组件，其分成两个曲轴箱半部；曲柄室，其由曲轴箱半部限定和形成；曲轴，其容纳在曲柄室中；以及汽缸体，其连接到曲轴箱。离合器罩朝右布置，以使其在车辆宽度方向上邻近曲轴箱。副轴(counter shaft)布置在侧面与变速器罩相接的曲轴箱半部中，曲轴的旋转传递到副轴。驱动轴布置在曲轴箱半部中的副轴的后方或上方(以使发动机紧凑)，驱动轮通过链条和链轮装置附接到驱动轴。副轴通过多片式离合器和齿轮箱连接到驱动轴。齿轮箱中的齿轮通过换档致动器变换，通过如本发明主题所期望的离合器致动系统致动离合器来选择期望的传动比以给驱动轴。

图1-7示出了本发明的第一实施例，其中离合器致动系统基本定位在离合器罩35内，横向于发动机，朝向离合器侧。离合器罩35沿着发动机的横向轴线邻近曲轴箱(未示出)。根据本发明的用于致动离合器啮合和分离的操作的离合器致动系统包括离合器致动电动机21，包括与致动电动机21附接的多个减速齿轮的减速齿轮箱22、传送致动电动机21的旋转驱动力的动力传送机构23、检测离合器的致动的离合器致动传感器24、推力轴承25a和垫圈25b。致动电动机21安装且紧固到离合器罩35的外表面上且密封以免油进入。致动电动机21与控制器(未示出)电连接，控制器可被编程以控制致动电动机21的旋转方向以及其运行的持续时间。

根据本发明的第一实施例，动力传送机构23包括蜗轮28、具有凸起的突出部51且设有延伸轴33的致动器柱塞29、一组笼装坡道滚珠30以及复位弹簧32。动力传送机构23通过蜗轮布置将所述电动机21的旋转驱动力传送到离合器释放销42，从而使离合器41啮合和分离，无需任何手动干预。

减速齿轮箱22连接到所述致动电动机21，用于减少从所述电动机21接收到的动力。减速齿轮箱22包括蜗轮传动装置26，蜗轮传动装置26由从致动电动机21伸出的电动机轴27驱动，蜗轮28与蜗轮传动装置26配合。蜗轮28包括设置在其面向复位弹簧32的的其中一个表面上的多个分段且带坡道的周向凹槽31。每个凹槽的深度沿其长度有所变化。蜗轮28由致动器柱塞29同轴地保持，其中致动器柱塞29也在其面向蜗轮28的其中一个表面上具有相似的凹槽34。蜗轮传动装置26支撑在离合器罩35以内，蜗轮传动装置的壳体38中，如图4所示。

复位弹簧32设置成基本上限制致动器柱塞29的旋转运动。复位弹簧32固定到离合器罩35的内表面并且以如下方式构造：在允许致动器柱塞29的凸起的突出部51的线性运动的同时限制致动器柱塞29的旋转运动。

笼装坡道滚珠30位于蜗轮28与致动器柱塞29之间并且支撑在源自致动器柱塞29的延伸轴33上。当通过电动机21供给动力时，笼装坡道滚珠30在蜗轮凹槽31与致动器柱塞凹槽34之间旋转，保持两个凹槽表面之间的恒定距离，对于任何角位移都产生线性位移。此外，蜗轮28、致动器柱塞29、凸起的突出部51和离合器释放销42都是同轴的。

现在根据本发明的第一实施例对离合器致动器系统的工作进行说明。控制器被编程以根据行驶条件(例如，发动机的r.p.m、节气阀位置等)来驱动致动电动机21。减速齿轮箱22减少致动电动机21的输出，从而使电动机轴27最优地旋转。依次地，电动机轴27旋转蜗轮传动装置26，随后蜗轮传动装置26旋转蜗轮28。当致动电动机21的电动机轴27旋转经过期望的完整转数时，其引起蜗轮28中的一定的角位移。所得到的角位移能够分类到多个象限中。随着蜗轮28朝向致动器柱塞29前进，蜗轮上的合成力驱动滚珠以及坡道机构，以将旋转运动转换成离合器41组件上的线性位移。在优选的实施例中，蜗轮28旋转少于90度，从而避免笼装滚珠跳出凹槽。致动器柱塞29相对于蜗轮28和存在于蜗轮28中的坡道式周向凹槽31旋转方向保持静止，同样致动器中的那些34通过笼装滚珠30相对于彼此旋转。换言之，由于任何施加的角位移，随着滚珠在凹槽上前进，在分段且坡道式的周向凹槽中运行的笼装滚珠30使得两个相对的部件分离。旋转滚珠在周向凹槽中从高深度到低深度来回移动。这是提供从旋转位移到线性位移的转换的机制。

图7示出了本发明的第一实施例的剖视图。致动器柱塞29的凸起的突出部51从复位弹簧32突出且通过离合器释放销42恰好与离合器41接触。从该点起的顺时针运动将开始通过将凸起的突出部51挤压到离合器释放销42上而使离合器分离。蜗轮28的旋转将凸起的突出部51朝向离合器释放销42推动，这样进一步挤压离合器弹簧并且允许离合器片滑动，从而使离合器分离。蜗轮28的角运动(或象限)的范围由离合器致动传感器24检测且馈送给控制器，控制器随后在换档操作之后发出离合器啮合的信号。因此，致动电动机21随后沿反向旋转以释放凸起的突出部51在离合器释放销42上的压力，从而再次啮合离合器。借助于推力轴承25a和垫圈25b，所述传感器24通过离合器罩35中的开口恰支撑在离合器罩之外。传感器24连接到控制器。

在图8中图示了本发明的第二实施例，其使用冠状轮和小齿轮，用于从致动电动机到致动器柱塞的凸起突出部的动力传递。此处，减速齿轮箱包括由电动机轴驱动的小齿轮7和带有分段坡道的冠状轮3。离合器致动器电动机8旋转，引起冠状轮坡道3的角位移。存在于冠状轮坡道中的坡道特征和致动器柱塞5相对于彼此前进。额外的部件，即弹簧辅助的扭簧2，提供了将离合器分离所需的峰值扭矩的一半的反向扭矩。随着滚珠4由于施加的角位移而在坡道中向上行进，两个相对的部件(冠状轮和致动器柱塞)彼此分开。复位弹簧6保持其他部件并且确保致动器从离合器完全释放。

在上述两个实施例中，致动电动机21和减速齿轮箱22沿横向方向支撑且固定在离合器罩35的外表面上在电动机壳体37中。所述致动电动机可支撑在离合器罩上，或者水平地或者垂直地或者通过预定角度。在通常的曲轴箱和离合器罩设计上不需要大的修改。

此外，所使用的致动电动机21可以是用于离合器致动系统的具有大约1:32传动比的12V DC电动机。电动机轴27在其两侧上设有轴承。另外，除了热稳定性配置之外，可设置故障保险机构以防任何离合器致动器系统故障，使得系统在寒冷以及高温环境下都同样运行良好。

将理解的是，本发明的主题及其等同方案提供了许多的优点，包括之前已经说明的那些优点。本发明通过免除了对离合器杆的需要而提高了车辆的可操作性，从而提高了车辆操作者的舒适度和轻松度。包括离合器致动器的自动传动系统能够容纳在任何发动机中，无论是水平的还是垂直的，以及适应任何包含这种发动机的两轮车辆。优选地，本发明最适合于水平式发动机。本发明满足了对能够容易地容纳在离合器罩中的简单的电操作式离合器致动器的需要。此外，本发明最适合于在离合器分离和啮合之后的自动换档致动器。

如此描述了本发明。本发明的前面的说明包括了本发明的实施例，提供这些是为了示例和说明的目的。不意在穷尽，也不意在将本发明局限为所披露的精确形式。本领域技术人员显而易见的是，所披露的实施例可根据上述说明进行修改。选择所描述的实施例以提供对本发明的原理及其实际应用的示例说明以使本领域普通技术人员能够在各个实施例中使用本发明以及将本发明用于适合于构思的特定用途的各种改进。因此，前面的说明应视为示例性的，而不是限制性的，本发明的真正范围是在随附权利要求中所描述的范围。

Claims (7)

1.一种用于两轮车辆的内燃机的电操作式离合器致动器系统，用于致动离合器的啮合和分离操作，所述离合器致动器系统包括：

离合器致动电动机，其用于所述离合器的啮合和分离；

减速齿轮箱，其连接到所述离合器致动电动机，用于减少从所述离合器致动电动机接收到的动力；

动力传送机构，其用于将所述离合器致动电动机的旋转驱动力转换成线性接触位移力；以及

离合器致动传感器，其用于检测所述离合器的致动，

其特征在于：

所述离合器致动电动机安装在离合器罩的外表面上并且密封以免油进入，所述动力传送机构支撑在所述离合器罩的内侧并且连接到所述离合器致动电动机，并且所述离合器致动传感器设置在所述离合器罩的外部横向表面上。

2.如权利要求1所述的离合器致动器系统，其中所述动力传送机构包括蜗轮、具有凸起的突出部且设有延伸轴的致动器柱塞，所述凸起的突出部邻接离合器释放销、以及一组笼装坡道滚珠和复位弹簧，所述蜗轮和所述致动器柱塞在其表面中面向彼此的一个表面上以如下方式具有多个周向凹槽：所述一组笼装坡道滚珠能够通过所述周向凹槽在所述蜗轮和所述致动器柱塞之间旋转，其中所述致动电动机通过所述离合器释放销啮合和分离所述离合器。

3.如权利要求1所述的离合器致动器系统，其中所述减速齿轮箱包括蜗轮传动装置，所述蜗轮传动装置将所述减速齿轮箱连接到所述动力传送机构的所述蜗轮。

4.如权利要求2所述的离合器致动器系统，其中所述复位弹簧固定到所述离合器罩的内表面上，并且限制所述致动器柱塞的旋转运动并且仅允许所述致动器柱塞的所述凸起的突出部的线性运动。

5.如权利要求3所述的离合器致动器系统，其中所述离合器致动电动机的所述蜗轮传动装置和电动机轴设置在所述离合器罩上，并且所述蜗轮传动装置由所述蜗轮传动装置壳体支撑。

6.如任一前述权利要求所述的离合器致动器系统，其中所述致动电动机和所述减速齿轮箱可支撑在所述离合器罩上，至少通过水平地、垂直地以及预定角度中的一个。

7.包括水平内燃机的任意类型的内燃机，包括如任一前述权利要求所述的离合器致动器系统。