CN1139629A - 带有伺服驱动器的摩擦离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器，其中，为了降低伺服驱动器之电机的控制电流而设有：一个支持摩擦离合器之操纵力的补偿弹簧、一个自动补偿摩擦离合器内磨损的装置、一个具有渐开线啮合齿的高效率、斜齿的正齿轮传动机构，以及一个降低摩擦离合器分离力的装置。

Description

带有伺服驱动器的摩擦离合器
本发明涉及一种带有伺服驱动器的摩擦离合器，这种离合器的原理已由DE—0—4238368公知。这种公知的伺服驱动器由一个被控制电器所控制的电机驱动，电机通过一个减速器作用于一个输出件上，该输出件与摩擦离合器的操纵件作用连接。上述减速器是一个正齿轮传动机构，要借助其中所述的措施而具有非常高的效率。在传动机构的输出件上使用一个补偿弹簧，该弹簧在摩擦离合器分离时支持电机。在传动箱内同时设有控制电机的控制电器。
本发明的任务是设计一种带有用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器，所述的伺服驱动器具有最小的体积、非常小的重量，并因此使其制造价格便宜，其中控制电器与伺服驱动器分离配置。
现有技术公知方案的缺点是，例如其至少要在伺服驱动器中组装功率电器，从而使伺服驱动器变得笨重和昂贵，并且控制电器还附加地对电机产生热量。此外电机本身也必须如此设计，即它要补偿传动机构的功率损失、必要时液压传动路线的功率损失、摩擦离合器内磨损时分离力的升高以及在摩擦离合器中使用膜片弹簧时比较大的调节。因此电机设计得相当笨重，并且还必须在不利的状态下用极高的控制电流进行控制。由于其电磁波涉及的范围大并因此干扰其它的电气元件，所以在上述高控制电流下将功率电器分离出去是不可能的。
上述任务由权利要求中所确定的特征方案予以完成。本发明结构设置是：摩擦离合器设有一个用于自动运行的伺服驱动器，此外还包括一个与伺服驱动器分开设置的控制电器、一个电机、一个具有外壳的减速器、一个支持摩擦离合器操纵力的补偿弹簧以及一个自动补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置，减速器的输入件由上述电机驱动，而其输出件则经过一个传动件与摩擦离合器的操纵件作用联接。通过上述配置，可以使电机的控制电流下降到能够将控制电器与伺服驱动器远离设置的程度。所以可以将控制电器安装在汽车中的合适位置上，这样，控制电器就只经受极微小的热负荷和机械负荷。例如可以将控制电器组装在一个现存的汽车电器中。用于支持摩擦离合器之操纵力的补偿弹簧可以按照DE—0—3706849的构思设计并且是有效的。上述自动补偿摩擦离合器内磨损(绝大部分考虑摩擦离合器摩擦片的磨损)的装置可以有不同的形式，一种可能的实施例详细描述于DE一P—2920932中。摩擦离合器中自动补偿磨损的这种结构可以使摩擦离合器中最好为膜片弹簧形式的主弹簧工作在一个单一工作点上，从而在摩擦离合器的寿命内不必考虑通过电机提高传动功率。
另一个有利的实施例是，摩擦离合器设有一个用于自动运行的伺服驱动器，此外它包括一个与伺服驱动器分开设置的控制电器、一个电机、一个具有外壳的减速器以及一个自动补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置，其中减速器的输入件由上述电机驱动而其输出件则通过一个传动件与摩擦离合器的操纵件作用联接，该减速器设计为斜齿的、特别是带有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构，它具有一个最多为七个齿的输入齿轮。在此，已述的自动磨损补偿装置的有利的方式与伺服驱动器中的一个正齿轮传动机构相组合，该传动机构特别是具有一种渐开线啮合齿，并且在渐开线啮合齿的情况下上述输入齿轮最多具有七个齿。这样一种传动结构可以在一个单独级内实现电机和传动件间的必要的传动比，其中所要求的上述啮合齿具有特别高的效率。通过上述两种措施可以将控制电机的电流强度降低到至少能够将控制电器与汽车中的伺服驱动器分开设置的程度。由此而使伺服驱动器变得小、轻且价格便宜，其在电机空腔内的安装也不存在困难。
具有一个用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器的又一个实施例是，其具有一个与伺服驱动器分开设置的控制电器，此外还包括一个电机、一个具有外壳的减速器、一个用于支持摩擦离合器之操纵力的补偿弹簧以及一个用于自动补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置，其中上述减速器的输入件由电机驱动，输出件经一个传动件与摩擦离合器的传动件作用连接，该减速器设计为斜齿的、特别是具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构，它具有一个最多七个齿的输入齿轮。通过使用一种特别是具有渐开线啮合齿、结构为单级并具有一个最多7个齿的输入齿轮的高效正齿轮传动机构，以及通过在伺服驱动器中设置一个在离合器分离时支持电机的补偿弹簧，并借助一个自动补偿摩擦离合器内的磨损(特别是离合器圆盘的摩擦片的磨损)以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置，可以降低控制电机所需的电流，使该控制电流位于汽车中其它用电器电流强度的数量级之内，并因此而不必设置非常粗的电缆，也不会出现电磁传播的危险。这样，就可以将控制电器(首先与功率电器一起)完全独立地设置在汽车中，并且一个较好地得到温度和振动保护的位置上。
另一个发明构思是在摩擦离合器中设置一个用于自动运行的伺服驱动器，此外还包括一个与伺服驱动器分开设置的控制电器、一个电机、一个具有外壳的减速器、一个支持摩擦离合器操纵力的补偿弹簧、一个用于自动补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器操纵力的装置，以及一个降低摩擦离合器之分离力的装置，其中减速器的输入件由上述电机驱动，其输出件经一个传动件与摩擦离合器的操纵件作用联接。通过对摩擦离合器内磨损的自动补偿，特别是对离合器圆盘摩擦片的自动补偿，可以将补偿弹簧按要求与离合器主弹簧协调配合，这是因为在摩擦离合器的整个寿命内离合器主弹簧的力保持恒定。因此，和一个同时设置的用于降低分离力的装置相结合就可以用非常小的电流(强度)控制伺服驱动器的电机，从而一方面控制电器至少其功率部分大大降低并具有较小的损耗，另一方面可以如汽车中的其它电线一样设置由控制电器到电机的引线。上述用于降低摩擦离合器之分离力的装置可以有各种结构，其一种可能的结构就是作为离合器主弹簧的膜片弹簧在分离方向上强烈递减的特性曲线并设有一个在操作行程内为弹性的元件，从而该弹性元件抵抗离合器主弹簧并引起操纵力下降。该弹性元件例如可以装入离合器壳体中，但也可以设置成离合器圆盘的弹性摩擦片。
另一种发明构思是，带有一个用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器设有下列元件：一个与伺服驱动器分开设置的控制电器、一个电机、一个具有外壳的减速器、一个自补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置以及一个降低摩擦离合器之分离力的装置，其中减速器输入件由上述电机驱动，输出件经一个传动件与摩擦离合器的操纵件作用连接，该减速器设置成斜齿的，特别是具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构，其具有一个最多七个齿的输入齿轮。低损耗的正轮传动机构与自动补偿摩擦离合器内磨损的装置和降低摩擦离合器分离力装置的组合，可以大大降低电机的控制电流，对汽车中的其它电器不会再出现电磁危害，显然也就可以将控制电器设置在汽车中一个对其特别有利的地方。
本发明的又一个构思是，具有一个用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器包括下列构件：一个与伺服驱动器分开设置的控制电器、一个电机、一个具有壳体的减速器、一个支持摩擦离合器之操纵力的补偿弹簧、一个自动补偿摩擦离合器内的磨损以恒定保持摩擦离合器之操纵力的装置以及一个降低摩擦离合器分离力的装置，其中减速器的输入件由上述电机驱动，输出件经一个传动件与摩擦离合器的操纵件作用连接，减速器为斜齿的、特别是具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构，其带有一个最高七个齿的输入齿轮。上述伺服驱动器与一个高效率的正齿轮传动机构、一个摩擦离合器之操纵力的补偿弹簧、一个自动补偿摩擦离合器内磨损的装置以及一个降低摩擦离合器分离力的装置的组合，使得用极小的电流控制电机就可以了，从而能够将控制电器与伺服驱动器分开地设置在汽车中一个对其有利的位置上。
上述用于降低摩擦离合器分离力之装置的一个最佳实施例是在离合器圆盘中其摩擦片具有的直径比Da/Di小于1.4。这样一种离合器圆盘和普通的离合器圆盘相比具有显著增大的平均摩擦半径，从而摩擦离合器在相同的转矩传递能力下其压紧力可以降低，压紧力的这种降低可以在相同的程度上降低操纵力。
此外还建议将伺服驱动器固定在一个固定电机的构件上，特别是离合器壳体上，并且将其传动件直接作用在摩擦离合器的分离叉上。借助这种方案—该方案可实现缩小伺服驱动器及对控制电器的适当安置—可以回避所有具有损耗的传动装置(带叉件的绳索机构或液压系统)并实现一种直接的离合操纵。
将控制电器与伺服驱动器分开设置还可以将控制电器完全或部分地装入现有的汽车电器中，从而能够大大降低传感器和连接电缆的费用。此外将整个控制电器布置在中央，从而在维护时容易接近。
下面根据一个实施例进一步描述本发明。
图1表示一个摩擦离合器的纵剖面，其中示意出了伺服驱动器和控制电器；
图2表示伺服驱动器的三个前视图；
图3表示具有原理性内部结构的伺服驱动器的放大视图。
摩擦离合器1包括一个飞轮2，它固定在一个未示出的曲轴上，在飞轮2上固定安装离合器壳体3。在离合器壳体3内设有一个挤压板4，它与离合器壳体3为抗扭相连接但可以轴向移动导行，此外，这种导行通过切向的板簧来实现。挤压板4被一个膜片弹簧6形式的离合器主弹簧向着飞轮的方向加载。膜片弹簧6在一个中间直径上可回转地支承于离合器壳体3上，其径向的外边缘作用在挤压板4上并且径向向内地设有多个弹簧舌7。这些弹簧舌7可以由一个分离轴承12向着飞轮2的方向弹性变形，由此而使膜片弹簧6的外圆周向相反的方向摆动并释放压板4。分离轴承12可由一个分离叉13控制，分离叉13经一个传递元件30与伺服驱动器14相连，伺服驱动器14由一个控制电器15控制，控制电器15由一条控制线21或一条传感线22与伺服驱动器14相连。在飞轮2和压板4之间的轴向上设有离合器圆盘8，离合器圆盘的径向外部区域具有摩擦片9。离合器圆盘8可以设有一个扭转振动阻尼器20。离合器圆盘8靠其轮毂10抗扭地安装在确定了一个旋转轴线5的传动轴11上。由飞轮2驱动的摩擦离合器1的全部构件可以绕旋转轴线5转动。摩擦离合器1设有一个自动补偿磨损的装置16，(例如)它具有一个转环18，转环18与转轴5同心地安装在压板4上并位于压板4与膜片弹簧6之间。转环18对着压板4具有在周向伸展的斜面并由一个弹簧19在周向上张紧。弹簧19的力这样确定，即转环18在斜面上旋转时可以膨胀并可增大与压板4的距离。此外，压板4设有一个限程装置17，用于限定压板4相对离合器壳体3的分离运动。在上述条件下离合器圆盘8设有摩擦片9，其直径比Da/Di小于1.4。用这种方式就可在外径Da的基础上形成非常大的平均摩擦半径，由此，摩擦离合器用膜片弹簧6低的压紧力就满足了。
在图1-3中示出了三个正视图和一个具有伺服驱动14之内部原理结构的放大图。伺服驱动器14设有一个固定于变速箱外壳24上的电机23。该电机与固定于电机轴上的齿轮31均布置在变速箱外壳24之内。电机23还包括一个用于感应电机23位置的位移传感器25。一条带有插头26的中继电缆从电机23伸向控制电器15。经过中继电缆21、22不仅使控制电流传递到电机23上，而且还传递由位移传感器25确定的电机23的位置反馈。根据图3，在变速箱外壳24中设有一个可回转的扇形齿轮28，它经过正齿轮啮合齿27与电机23的主轴相连。该啮合齿27特别有利的是一种斜齿的渐开线啮合齿，其中在电机23轴上的输入齿轮31最多具有7个齿，最好至多3个齿。一种这样的啮合齿具有非常高的效率并借助齿轮31的较小的齿数而可以实现一种单级传动结构。此外，在扇形齿轮28上使用一个补偿弹簧29，该弹簧在摩擦离合器1的接合状态占据一个所谓的上死点位置，并且在该状态不对系统施加力。在扇形齿轮28上还连接着一个与分离叉13有效连接的传动件30。
所示带有用于自动运行之伺服驱动器的摩擦离合器的功能如下：控制电器在15安装在汽车中一个有防护的位置上并经传感器来确定司机的操纵要求。如果需要从图1所示的接合状态进行分离过程，那么控制电器15就给伺服驱动器14的电机23提供一个控制电压，这样，控制电流就可以驱动电机23。电机23通过正齿轮传动机构27驱动扇形齿轮28，由此使传动件30移动分离13，分离轴承12将膜片弹簧6的簧舌7在向着飞轮2的方向移动，因而使压板4从飞轮2离开并松开离合器圆盘8的摩擦片9。该运动得到补偿弹簧29的支持。通过将控制电器15和伺服驱动器14为分开的布置，现在就可以将伺服驱动器14例如直接安装到一个电机的固定构件上，如离合器外壳上，这样就可以直接驱动分离叉13而没有机械传动损失。这样一种布置在现有技术中迄今还不可能，因为在伺服驱动器14中至少要设置功率电器以避免较长的电路上具有高的控制电流，因此伺服驱动器14不仅要承受高的热力载荷，而且难以直接满足电机配置。考虑到进一步降低电机23的控制电流，不仅可以设置效率最佳的正齿轮传动机构27，而且下面所采取的措施也是非常有益的。摩擦离合器1之内设有一个自动补偿磨损的装置16，它与限程装置17一起用于在摩擦片9出现磨损及在分离位置时使压板4在其分离运动中按照离合器圆盘8的气隙(hüften)加以限制，从而使膜片弹簧之外直径和转环18之间因转环18转动出现的间隙靠弹簧19而得到补偿。由此达到在摩擦离合器1的整个寿命内使膜片弹簧6在离合器壳体3内精确保持其位置，并由此使其压紧力和分离力保持恒定。所以摩擦离合器1之操作装置的所有部件均可以精确地与膜片弹簧力协调配合并且不必设置附加的保险机构。这自然也适于对电机23提供最大控制电流。此外可以设置一个逐渐降低所传递扭矩的装置，该装置例如具有摩擦片9的弹性或离合器壳体3的容让弹性，它与在分离方向上具有下降的弹力曲线的膜片弹簧6一起能够降低膜片弹簧6的操纵力。另一种可能的情况是将摩擦片9的直径Da与Di之比降低到小于1.4的一个值，这样使摩擦片9上的有效摩擦半径得以径向向外移动，从而在摩擦离合器1具有相同的扭矩传递能力的情况下可以降低膜片弹簧6的压紧力。结合伺服驱动器14中支持摩擦离合器分离过程的补偿弹簧29，可以使迄今为电机23所必需的控制电流极显著地降低到一个允许与伺服驱动器14分开设置控制电器15的程度上，这时该范围的控制电流已不再影响汽车中的其它应用电器。

Claims (8)

1.带有一个用于自动运行之伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳(24)的减速器(27)、一个支持摩擦离合器(1)之操纵力的补偿弹簧(29)以及一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损以恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)，其中，减速器(27)的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)经一个传动件(30)与摩擦离合器(1)的操纵件(13)作用连接。
2.带有一个用于自动运行之伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳(24)的减速器(27)、一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损的恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)，其中减速器(27)的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)经一个传动件(30)与摩擦离合器的操纵件(13)有效连接，上述减速器为斜齿的、特别具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构(27)，其具有一个最多7个齿的输入齿轮(31)。
3.带有一个用于自动运行之伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳的减速器(27)、一个支持摩擦离合器(1)之操纵力的补偿弹簧(29)以及一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损以恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)；其中减速器的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)径一个传动件(30)与摩擦离合器(1)的操纵件(13)作用连接，减速器为斜齿的、特别是具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构(27)，其具有一个最多为7个齿的输入齿轮(31)。
4.带有一个用于自动运行之伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳(24)的减速器(27)、一个支持摩擦离合器(1)之操纵力的补偿弹簧(29)、一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损的恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)以及一个降低摩擦离合器(1)之分离力的装置(8)，其中减速器的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)经一个传动件(30)与摩擦离合器(1)的操纵件(13)作用连接。
5.带有一个用于自动运行之伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳(24)的减速器(27)、一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损的恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)以及一个降低摩擦离合器(1)之分离力的装置(8)，其中减速器的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)经一个传动件(30)与摩擦离合器(1)的操纵件(13)作用连接，所述的减速器为斜齿的、特别是带有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构(27)，其具有一个最多7个齿的输入齿轮(31)。
6.带有一个用于自动运行的伺服驱动器(14)的摩擦离合器(1)，包括一个与伺服驱动器(14)分开设置的控制电器(15)、一个电机(23)、一个具有外壳(24)的减速器(27)、一个支持摩擦离合器(1)之操纵力的补偿弹簧(29)、一个自动补偿摩擦离合器(1)内的磨损以恒定保持摩擦离合器(1)之操纵力的装置(16)以及一个降低摩擦离合器(1)的分离力的装置(8)，其中减速器的输入件(31)由电机(23)驱动，其输出件(28)经一个传动件(30)与摩擦离合器(1)的操纵件(13)作用连接，上述减速器为斜齿的、特别是具有渐开线啮合齿的正齿轮传动机构，其具有一个最多7个齿的输入齿轮(31)。
7.根据权利要求4—6的摩擦离合器(1)，其特征在于，降低摩擦离合器(1)分离力的装置包括一个带有摩擦片(9)的离合器圆盘(8)，其直径比Da/Di小于1.4。
8.根据权利要求1-3和7之一或多个的摩擦离合器，其特征在于，伺服驱动器(14)直接固定在一个固定电机的构件上、特别是离合器壳体上，并且其传动件(30)直接作用在摩擦离合器(1)的分离叉(13)上。
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