CN1181471A - 一种用于车辆的自动主离合器的离合器致动系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆的自动主离合器(C)的啮合和脱开的致动系统。该系统包括一个用于离合器的精确定位的电动机(86)操纵的致动器(62)和一个用于快速脱开离合器而与该电动机操纵的致动器的定位无关的气动操纵的超控致动器(54)。该电动机操纵的致动器和该气动操纵的超控致动器两者都根据来自系统控制装置(31)的指令输出信号而动作。

Description

一种用于车辆的 自动主离合器的离合器致动系统
本发明涉及一种用于操纵车辆的自动离合器的致动系统，特别是涉及一种使用电动机操纵的致动器和具有压力流体操纵的超越控制机构以用来实现不需要精确控制的快速离合器运动的致动系统。特别是，本发明的一个最佳实施例涉及一种用于干板式车辆主离合器的致动系统，该系统具有一个在车辆起动状态下需要的用于离合器精确定位的电动机操纵的滚珠丝杠机构和具有一个用于快速脱开离合器和/或用于使该离合器从完全脱开位置移动到接触位置或开始啮合的位置的电磁铁操纵的气动的超越控制致动器。
这类车辆的自动主离合器及其控制器和致动器在现有技术中是众所周知的，如通过参考美国专利4650056；4638898；4671394；4712658；4852419；4874070；5293316；5314050；5337868；和5337874就可以了解到，这些专利文件的公开内容通过引用结合于本文中。该自动离合器可以与手动的和/或全部自动或部分自动的变速器一起使用并且可以用于动态换挡和/或车辆起动操作(即从停止状态起动)，如通过参考美国专利4081065；4361060；和4648290就可以了解到，这些专利文件的公开内容通过引用结合在本文中。众所周知，车辆起动和微动操纵通常需要的离合器操纵的精确程序比在动态换挡操作时所需要的更加精确。
通常，该现有技术的装置包括一个离合器操纵件，该件在一个方向移动可使受操纵的离合器啮合，而在该相反方向移动则使受操纵的离合器脱开。
虽然现有技术的离合器致动机构一般说来是令人满意的，但由于它们难于获得动态脱开和/或到达接触位置的运动所需要的快速致动器运动和微动以及停车起动操作所需要的灵敏精确的控制，它们仍然需要作出改进。虽然常常与滚珠丝杠或滚珠斜轨机构相联系的以电动机为基础的致动器可提供精确的控制，但它们对于脱开往往稍微有点慢并迅速移动到接触位置。而气动操纵，即使采用细和粗阀调节时可以给出令人满意的速度，但它们在某些情况下不能按要求来进行控制。
根据本发明，通过提供一种用于车辆的自动主离合器(例如一种干板式摩擦离合器)的致动系统使现有技术中的缺点减至最小或者被克服掉，该系统包括一个用于操纵离合器操纵件的啮合和脱开运动的电动机操纵的致动器和一个流体致动的超越控制机构，该机构只在其相对于由电动机操纵的致动器给定的位置沿脱开的运动方向有效地超越电动机操纵的致动器和离合器操纵件的操纵运动。
因此，本发明的目的是提供一种用于车辆的自动主离合器的新的改进的致动系统。
本发明的上述与其他目的和优点通过阅读下面的最佳实施例的说明并连同参考附图将一目了然。
图1是使用本发明的离合器致动系统的一个自动机械传动系统的示意图。
图2是本发明的自动离合器致动系统的示意图。
图3是图1的电动机驱动的致动器和压力流体驱动的超越控制致动器的组合致动机构的示意图。
特别适合于使用本发明的离合器致动系统的这类车辆的自动机械传动系统10以简图示于图1中。完全和局部自动的机械传动系统在现有技术中是众所周知的，如参考美国专利4361060；4648290和5136897就可以看到，这些专利文件的公开内容通过引用结合在本文中。
车辆的自动机械传动系统10包括一个由燃油控制的发动机E(例如一台众所周知的柴油机)通过一个离合器(例如主摩擦离合器C)驱动的自动的多级齿轮换挡变速器11。自动变速器11的输出端是输出轴12，该轴适合于用来驱动连接在一个适当的车辆组件上，例如驱动轴的差速器、分动箱等上，这在现有技术中是众所周知的。
发动机E的曲轴20将驱动主摩擦离合器C的驱动板18，驱动板18与从动板22可以作摩擦啮合，以驱动变速器11的输入轴16。
上述动力系组件受到几个装置的作用和/或其的监测，下面将对该每个装置进行简要的说明。这些装置包括一个用来检测操作员控制的油门装置THL的操作员的设定位置的油门踏板位置或油门开度监测装置21，一个用来控制供给发动机E的油量的燃油控制装置23，用来检测发动机转速(ES)的发动机转速传感器25，用来与主离合器C啮合和脱开并且还可以用来提供离合器状态的信息的离合器操纵装置27，用来检测输入轴16的转速(IS)的输入轴转速传感器28，可以有效地把变速器11变换至一个选定的目标传动比和/或提供空档传动和/或目前啮合的传动比的信号指示的一个变速器操纵装置29以及一个用来检测输出轴12的转速(OS)的输出轴速度传感器30。
上述装置把信息供应到中央处理机或电子处理机31，或者接受来自该处理机的指令信号。中央处理机31可以包括模拟和/或数字式电算和逻辑电路。最好，该中央处理机是以微处理机为基础的，该实例可以通过参考美国专利4595986而得知，该专利的公开内容通过引用结合于本发文中。该中央处理机31还可以从包括一个手动操作变速杆34的变速调整装置33接受信息。该变速杆可选择地沿挂高速档(US)或挂低速档(DS)方向移动，以便从目前啮合的传动比选择单倍或多倍降速变换。或者，该变速调整装置33可以是更标准的“P-R-N-D-L”型装置或其他类似装置。
上述这类传动系组件和其控制装置在现有技术中是众所周知的并且可以通过参考美国专利4595786；4576065和4445393而取得更详细的了解，这些专利文件的公开内容通过引用结合在本文中。这些传感器可以是用于产生与借以所检测的参数成比例的模拟或数字信号的任何已知结构类型的传感器。同样，控制装置23和29也可以是用于根据来自中央处理机31的输出指令信号而执行动作的任何已知的电的、液压的、气动的或电-气动的类型的控制装置。
本发明的离合器致动系统27示意地示出在图2和3中。简短地说，离合器致动系统27接受来自ECU31的输出指令信号来控制主摩擦离合器C的啮合和脱开。离合器致动系统27包括一个离合器致动机构40，该机构具有一个可向左(D)移动使离合器C脱开和向右(E)移动使离合器C啮合的离合器操纵件42。简言之，操纵件42通过在枢轴点46上枢转的并且以已知方式与离合器分离轴承48相啮合的一个枢转式离合器分离杠杆44起作用。虽然本发明是结合着所谓的“推压”型离合器(进行了适当的再调整)说明的，但是本发明同样可用于“拉动”型离合器。
参看图3，离合器操纵机构40装在壳体50内，该壳体具有一个加大直径的孔52，该孔可滑动和密封地容纳着沿轴向固定在离合器操纵件42上的加大的活塞54。加大的活塞54包括一个活塞面56，该活塞面56暴露于由它和加大直径的孔52所限定的腔58中的流体压力中。该壳体还包括一个可滑动和密封地容纳一个较小直径的活塞62的较小直径的孔60。较小的活塞62的右边具有一个活塞面64，该活塞面64暴露于由它和小直径孔60所限定的腔66中的流体压力中。小直径活塞62的左边具有一个活塞面66，用来与大直径活塞54的右表面靠紧地啮合。活塞54和62可独立地在壳体50内沿轴向移动。压缩弹簧68向右弹性偏压活塞54和操纵杆42，使其与小直径活塞62相啮合。
活塞腔58与可选择的压力和排出气动管道72相连接，而活塞腔66则通过管道70与一个压力液压流体源相连接。由图可见，活塞62的向左的轴向运动将导致活塞54和操纵件42与其一起的相应移动。然而，由于液压油的不可压缩性，活塞54和操纵件42的向右的轴向移动将被限制在与小直径活塞62的活塞面66相靠紧的一个位置上。但当腔58增压时所产生的力足以克服弹簧68的向右偏压力时，活塞54和操纵件42将可以相对于活塞62向左自由移动，而当腔58排空时，它们将在弹簧68的偏压力作用下将向右返回而与活塞62相接触。
如图2中所示和如下面所更详细说明的，腔66的增压以及因而活塞62的位置都由电动机的受控转动来操纵，而腔58的增压以及因而活塞54和操纵件42的向左的轴向位置则由一个或几个电磁控制的气动阀所操纵。液压管道70连接在一个比较标准的液压主缸74上，该主缸与液压油箱76相连通并且包括一个通过铰接的液压活塞杆80沿轴向定位的液压活塞78，该活塞杆80可通过一个以螺纹连接在滚珠丝杠84上的滚珠螺母82作可枢转的定位，该滚珠丝杠84通过直流电机86可以有选择地沿顺时针和反时针两个方向转动。该直流电机在来自ECU 31的输出信号的指令下可选择地运转。滚珠丝杠和滚珠斜轨机构在已知技术中是众所周知的并且包括一个根据该滚珠丝杠的转动而沿轴向移动的滚珠螺母。轴承滚珠用于相互啮合的螺纹中，以便使摩擦减至最小并且可传递载荷。滚珠丝杠和滚珠斜轨机构通过参考美国专利4981202；4966267和5528950可以得到更详细的了解，这些专利文件的公开内容通过引用结合在本文中。因此，滚珠丝杠机构在车辆发动和/或微动操作期间可以按照需要在该离合器操纵件42的脱开(D)和啮合(E)方面提供小活塞62的轴向位置的精确调整。
用于可选择地增压和/或排空活塞腔58的管道72的增压和/或排空通过与压缩空气源92(例如来自车上的压缩机或其他类似装置的滤过的和调节的空气)相连接的电磁控制阀组件90来控制。该电磁控制阀组件90还可以根据ECU 31的输出指令信号进行工作。
虽然所示出的该电动机驱动的滚珠丝杠机构是用来通过一个液压致动器来定位活塞62的，但活塞62也可以用一个直接由滚珠螺母或该滚珠螺母通过一个机械连杆可选择地轴向定位的件来移位。
因此可以看出，该离合器的精确定位是通过在电机86和滚珠丝杠机构的控制之下的液压操纵缸74而实现的，而当需要该离合器快速脱开时，在电磁阀组件90的控制下，管道72和活塞腔58的增压将快速实现离合器的脱开，而与活塞62的位置无关。最好，在通过增压腔58使离合器脱开时，该ECU将指令直流电机和滚珠丝杠机构调整向腔66中提供的液压油数量，从而可允许活塞62向右移动到接触位置或开始啮合的位置，由此当需要离合器C重新啮合时，腔72的排空将使弹簧68向右移动活塞54，直到活塞54与活塞62在开始啮合位置上相啮合为止，此时该电动机和滚珠丝杠机构可以用来产生该主离合器C的精确的重新啮合。
因此可以看出，为自动主离合器而设置的主离合器致动系统可以允许在车辆起动或者微动操纵期间对自动主离合器进行所需的精确控制，而在该主离合器重新啮合操纵期间，当需要时允许该主离合器快速脱开和该主离合器快速返回到开始啮合位置。
虽然本发明已经相当详细地作出了说明，但应当指出，对最佳实施例的说明只是举例方式的，在不脱离所附权利要求书中规定的本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的形式和结构细节作出许多改变。

Claims (14)

1.一种用于车辆的自动主离合器的离合器致动系统，所述系统包括：
一个离合器操纵件，该操纵件可在第一轴线方向移动而驱使所述离合器啮合，并且可在与所述第一轴线方向相反的第二轴线方向移动，而驱使所述离合器脱开；
一个限定一个可滑动地和密封地容纳第一活塞的第一缸的致动器壳体，所述操纵件沿轴向可与所述第一活塞一起移动，所述第一缸和所述第一活塞限定了一个可选择增压和排空的第一腔，该腔的增压能有效地沿着所述第二轴线方向推动所述第一活塞；
一个可在所述壳体内沿轴向独立于所述第一活塞而移动的电动机驱动的装置，当所述电动机驱动的装置沿该第二轴线方向移动时它可与所述第一活塞相靠紧；以及
用于沿所述第一方向弹性地偏压所述第一活塞从而使其与所述电动机驱动的装置相靠紧接触的偏压装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
一个连通压力流体源的控制阀组件，用来可选择地使所述第一腔增压和排空；
一个用于沿轴向可选择地定位所述电动机驱动的装置的电动机；以及
一个用于控制所述控制阀组件和所述电动机的控制装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压力流体是压缩空气。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置是一个以微信息处理机为基础的控制器。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电动机驱动的装置是一个容纳在所述壳体中的第二孔中的可滑动和密封的第二活塞，所述第二活塞和第二孔限定了一个第二腔，该腔的增压能有效地沿所述第二轴线方向推动所述第二活塞，所述第二腔与一个由所述电动机控制的压力液体源相连通。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述液体是液压流体。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电动机通过一个包括滚珠丝杠和滚珠螺母的机构控制所述液压流体源。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二孔与所述第一孔共轴线交会，所述第二孔的内径小于第一孔的内径。
9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述偏压装置是一个压缩弹簧。
10.一种用于车辆的自动主离合器(C)的致动系统(10)，该系统包括一个用于离合器的精确定位的电动机(86)操纵的机构(80、82、78、62)和一个用于快速脱开离合器而与该电动机操纵的机构的定位无关的电磁阀(90)操纵的超控机构(72、58、54)。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述电动机操纵的机构包括一个滚珠丝杠机构(82、84)，该机构包括一个由电动机(86)带动旋转的滚珠丝杠(84)。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述滚珠丝杠机构操纵一个液压活塞(62)，用于操纵所述离合器的定位。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述超控机构包括一个在可选择的增压和排空腔(58)中受到流体压力作用的气动操纵的活塞(54)。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一个用于控制所述电动机和所述腔的增压的以微信息处理机为基础的控制器(31)。
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