CN201953857U - 一种自动离合器控制机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动离合器控制机构，属于汽车制造技术领域。该自动离合器控制机构包括电磁铁组、固定圆盘、动作圆盘、分离轴承、分离拨叉、电动机、蜗轮蜗杆减速器、拉杆以及用于对控制机构进行控制的控制系统，其中电磁铁组设置在所述固定圆盘和动作圆盘之间，并且所述电磁铁组的动铁芯与所述动作圆盘相连，所述静铁芯与所述固定圆盘相连，所述分离轴承与所述动作圆盘相连，用以实现电磁铁对离合器的分离和接合动作；电动机与所述蜗轮蜗杆减速器相连，所述拉杆与所述蜗轮蜗杆减速器相连，所述分离拨叉与所述拉杆相连，所述分离拨叉与所述分离轴承相连，用以实现电动机对离合器的分离和接合动作。

Description

一种自动离合器控制机构

【技术领域】

本实用新型涉及一种自动离合器控制机构，尤其是一种自动变速箱离合器执行机构以及其控制策略，可以使离合器工作更加平稳，属于汽车制造技术领域。

【背景技术】

在倡导节能环保的大背景下，为了实现汽车工业的可持续发展，必须在传统汽车的基础上进行研究和开发。变速箱作为汽车核心部件，受到更多关注，成为汽车新技术的开发重点。自动变速器不但具有操作容易、驾驶舒适、节约能源等优点，还能减少驾驶者疲劳并提高行车安全性。

目前，在市场中主导的自动变速器分别是液力传动自动变速器、无级自动变速器、机械式自动变速和双离合器自动变速器。与传统的手动变速器相比，双离合器自动变速器结构复杂、成本高；液力传动自动变速器结构复杂、效率低；无级变速器扭矩容量小。机械式自动变速器是在传统的手动变速器基础上加载执行机构实现自动换挡，具有扭矩容量大、传动效率高、动力损耗小、燃油经济性突出，有较强的可靠性和适应性，但换挡过程中动力中断是其缺点。

在现有技术中，根据机械式自动变速器离合器执行机构分类，可以分为电控电动式、电控液动式和电控气动式三种。电控电动式具有结构简单，控制灵活，对环境的适应强，成本低，能耗小等优点。但由于电控电动式主要是针对离合器接合位移或接合速度的控制，不能对离合器传递的扭矩进行直接控制，控制精度较差，所以电控电动式的控制效果不佳，使汽车的行驶平顺性和驾驶舒适度受到影响。电控液动式为使其能够达到满意的控制精度，必须采用价格较高的比例流量阀等液压阀，这些阀油液的清洁度要求比较高，并且该控制机构需要一个储油罐，致使生产成本和维修成本偏高。当油液的温度产生变化时，液压油的粘度会发生变化, 致使离合器回油管路压力发生变化, 从而影响了整个系统的控制性能。电控气动式完全具有可行性，与电控液动式类似，需要额外增加一个储气罐，因此会面临部件布置难和成本提高的问题。由于气体受温度等外界因素的影响，会产生一定的可压缩性，使得其控制精度较低。

【技术内容】

本实用新型的目的是为了解决现有技术的上述缺点而提供一种新型高效的自动离合器机构及其相应的控制策略。

本实用新型的上述目的以及其他目的可通过如下技术方案实现。

本实用新型提供一种自动离合器控制机构，其特征在于，所述自动离合器控制机构包括电磁铁组、固定圆盘、动作圆盘、分离轴承、分离拨叉、电动机、涡轮蜗杆减速器、拉杆以及用于对控制机构进行控制的控制策略，其中，

所述电磁铁组设置在所述固定圆盘和动作圆盘之间，并且所述电磁铁组的动铁芯与所述动作圆盘相连，所述静铁芯与所述固定圆盘相连，所述分离轴承与所述动作圆盘相连，用以实现电磁铁对离合器的分离和接合动作。

所述电动机与所述涡轮蜗杆减速器相连，所述拉杆与所述涡轮蜗杆减速器相连，所述分离拨叉与所述拉杆相连，所述分离拨叉与所述分离轴承相连，用以实现电动机对离合器的分离和接合动作。

本实用新型的控制机构中，电磁铁组是由多个单体推拉式电磁铁组成，电磁铁的静铁芯以一定半径规则地安装在固定圆盘上，每个电磁铁动铁芯也以同样的排列方式安装在动作圆盘上。当电磁铁组通电工作时，静铁芯产生电磁吸引力，使电磁铁组的动铁芯逐渐向静铁芯靠拢，同时动铁芯带动动作圆盘，而动铁芯带动离合器分离轴承也逐渐向静铁芯靠近，以此达到离合器工作的目的。电磁铁以一定半径规则排列安装，是为了使电磁铁对动作圆盘施加的拉力可以均匀传递到分离轴承上。

所述电磁铁组静铁芯安装于固定圆盘之上，而固定圆盘也通过多根螺栓固定于变速箱壳体上。由于电磁铁工作范围有限，而离合器在分离轴承端的工作行程较长，因此，设计固定圆盘在螺栓上有一定的滑动行程，以此使得电磁铁组的工作范围在离合器接合滑磨阶段的范围内。

所述电动机和涡轮蜗杆减速器安装与自动变速箱外壳体上，电动机的旋转运动通过减速器转换为直线运动，并且通过该减速器可以是电动机的动力达到减速增扭的功能，使从电动机传输的动力通过减速器传递给拉杆，操纵离合器分离拨叉让离合器达到工作的目的。离合器电动机执行机构并不是本实用新型的重点，因此在这里并不做过多描述。

本实用新型离合器控制系统的控制策略包括驾驶员意图识别、离合器半接合点分析、离合器控制策略。离合器一般工作在行驶换挡模式、起步模式。

驾驶员意图识别实现方法是根据传感器采集到的当前车速信号、加速踏板开度信号、制动踏板开度信号及各控制单元的控制信号，判断汽车当前的工作模式和需求离合器接合快慢范围，分别参考两者的控制信号，可以分别从客观和主观全面的分析离合器接合所需接合快慢。

离合器半接合点分析是根据车重传感器和前、后桥载荷传感器采集到的信号，分析得到离合器行驶或起步阻力矩，再根据离合器弹簧膜片的位移与载荷的关系式，可得到该阻力矩相应的位移，即离合器半接合点位置。

离合器控制策略主要使离合器能够完成分离和接合工作过程。本实用新型根据设计的离合器控制机构，采用电磁铁控制机构和电动机控制机构混合控制的方法，两者相互配合完成离合器的工作过程。当离合器控制系统接收到工作的指令，控制系统将控制电动机控制机构，使离合器快速分离。在分离轴承的带动下，所述动作圆盘、电磁铁组和固定圆盘都将与分离轴承同方向滑动一定距离。待接收到换挡结束的信号，电动机控制机构将带动分离轴承移动直到电磁铁组、固定圆盘和动作圆盘完成离合器接合空行程阶段。电动机控制机构不再工作，而由电磁铁控制机构通电完成离合器接合的滑磨阶段和同步阶段。根据分析得到的离合器半接合点，电磁铁控制机构将依据驾驶员意图，适时调整电磁铁组的电压，使离合器压盘施加在摩擦片上的压力以一定的接合压力变化率逐渐接合。当离合器主、从动片转速同步时，离合器完成接合工作过程。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的离合器控制系统控制机构示意图。

图2为本实用新型的离合器控制系统控制策略结构示意图。

【具体实施方式】

根据本实用新型的技术方案，以下具体实施方式以及附图对本实用新型的技术方案的具体说明。

图1示出了本实用新型的机械机构示意图。该实用新型是针对电控电动式自动离合器进行改进优化的，在电动机控制的基础上增加了电磁铁的控制，使两者联合控制离合器动作，从而能够有效地降低离合器接合冲击度和滑磨功，提高汽车驾驶舒适性和离合器使用寿命。

参考图1，该实用新型控制机构中包括电磁铁控制机构和电动机控制机构两部分。其中，电磁铁控制机构由电磁铁动铁芯4、电磁铁静铁芯6、动作圆盘3、固定圆盘10、螺栓5组成。电磁铁动铁芯4和电磁铁静铁芯6用于实现本实用新型电磁铁控制离合器。动作圆盘3用于传递电磁铁动铁芯4的作用力。固定圆盘10用于固定电磁铁静铁芯6，使电磁铁能够实现推拉动作。螺栓5实现固定圆盘与变速箱壳体相连。电动机控制机构由电动机8、涡轮蜗杆减速器9和拉杆11组成。电动机8为实现离合器动作提供动力源。涡轮蜗杆减速器9用于对电动机8提供的动力有降低转速和增加扭矩的作用。拉杆11是传递电动机对离合器动作控制的中间连接件。本实用新型的离合器控制机构各个元件的具体连接方式以及工作方式将在下文进行详细的描述。

离合器工作过程有分离和接合两个过程。离合器分离需要离合器压盘14快速离开摩擦片15，使得发动机飞轮16的动力无法传递到传动系中。因此，本实用新型是控制电动机控制机构，使电动机8以较大转速旋转，动力通过涡轮蜗杆减速器9、拉杆11、分离拨叉12和分离轴承13传递到离合器上，使得离合器能够以较快速度分离。

离合器接合过程是离合器控制的关键阶段。离合器接合过程可以分为空行程阶段、滑磨阶段和同步阶段三个阶段。本实用新型在离合器接合的空行程阶段是控制电动机控制机构，使其完成能够快速、准确的完成该阶段的离合器接合工作，并且在该阶段电磁铁控制机构会随着分离轴承13一起运动，滑行至螺栓5的头部为止。在离合器滑磨阶段，本实用新型使用电磁铁控制机构来操纵离合器的接合过程。在该阶段，电动机控制机构断电，电磁铁静铁芯6通电，吸引电磁铁动铁芯4，产生一定的电磁吸引力足够克服离合器膜片弹簧2的恢复力。按照驾驶员的行驶意图，并实时采集电磁铁动铁芯4的位移，以一定的控制规律逐渐降低电磁铁静铁芯6的电压，使离合器压盘14作用到摩擦片15上的压力以一定的变化率增长，直到发动机飞轮16与摩擦片15转速相同，进入离合器接合的同步阶段。在同步阶段，离合器已经接合，但膜片弹簧2并没有完全恢复到为变形状态，而该阶段的离合器接合对传动系并无影响，因此只需要将电磁铁静铁芯6断电即可。

以上是自动离合器控制机构的工作方式和连接方式，是完成离合器分离和接合动作的最基本过程，而实际上，离合器接合过程是需要根据不同工况来进行精确控制的。因此，本实用新型在已设计好的控制机构基础上，设计了相应的控制策略。

参考图2，本实用新型的离合器控制系统策略的输入主要由驾驶员意图2、半接合点位置3、发动机转速7和离合器从动片转速6组成。其中，驾驶员意图2是由节气门开度1和节气门开度变化率11经过模糊规则处理后得到的。半接合点位置3是由车重10、前桥载荷9和后桥载荷8三个参数经过模糊规则处理后得到的。离合器控制策略4将其输入参数，进行模糊规则处理后得到控制离合器5的目标接合压力变化率。本实用新型的离合器控制系统策略在三种典型模式下的具体工作方式将在下文进行详细的描述。

行驶换挡模式：汽车在以一定速度行驶的过程中，需要升挡或降挡的时候，就先利用电动机执行机构使离合器迅速分离。当变速箱完成换挡动作后，离合器开始接合，先由电动机控制机构完成空行程阶段，当进入滑磨阶段后，根据离合器半接合点的位置3，电磁铁控制机构将在此位置之前以较大的压力变化率进行离合器接合。当离合器接合压力达到该位置时，离合器控制策略4将根据其输入参数确定离合器接合压力变化率的大小，使得离合器在特定模式中能够保证冲击度小、滑磨功少的离合器接合效果。最后使离合器逐渐接合，完成整个换挡过程。

起步模式：汽车从停车状态开始起步时，离合器先通过换挡判断，完成离合器分离过程。在离合器接合之前，离合器控制策略根据驾驶员意图2判断出汽车是小油门起步、中油门起步还是大油门起步，再根据半接合点位置3，判断出汽车是在平地起步还是坡道起步，从主观和客观两方面确定离合器接合压力变化率，然后再通过发动机转速7和离合器从动片转速6来实时调整接合压力变化率，使离合器能够以较小的冲击度和较少的滑磨功完成离合器接合。

Claims (3)

1.一种自动离合器控制机构，其特征在于，所述自动离合器控制机构包括电磁铁组、固定圆盘、动作圆盘、分离轴承、分离拨叉、电动机、涡轮蜗杆减速器、拉杆以及用于对控制机构进行控制的控制系统，其中，所述电磁铁组设置在所述固定圆盘和动作圆盘之间，并且所述电磁铁组的动铁芯与所述动作圆盘相连，所述静铁芯与所述固定圆盘相连，所述分离轴承与所述动作圆盘相连，用以实现电磁铁对离合器的分离和接合动作；所述电动机与所述涡轮蜗杆减速器相连，所述拉杆与所述涡轮蜗杆减速器相连，所述分离拨叉与所述拉杆相连，所述分离拨叉与所述分离轴承相连，用以实现电动机对离合器的分离和接合动作。

2.如权利要求1所述的自动离合器控制机构，其特征在于，所述控制系统包括有电磁铁组控制单元、电动机控制单元，两者联合控制实现自动离合器控制。

3.如权利要求1所述的自动离合器控制机构，其特征在于，所述固定圆盘用以固定电磁铁组，所述动作圆盘用以执行电磁铁组动作。

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