CN206943258U - 汽车、离合器分离机构及其控制单元 - Google Patents

汽车、离合器分离机构及其控制单元 Download PDF

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一种汽车、离合器分离机构及其控制单元,其中离合器分离机构包括:电机、推杆及机械传动机构,所述机械传动机构分别连接所述电机和推杆,能够将所述电机输出的旋转运动转化为所述推杆沿自身轴向运动。可预期的是,通过切换电机的工作状态,能够自动控制离合器分离。因此,省略离合器踏板是可预期的,能够显著提升用户对汽车的操作体验性。这种离合器分离机构可以应用于手动变速器(MT)汽车及电控机械式自动变速器(AMT),实现离合器自动分离。

Description

汽车、离合器分离机构及其控制单元
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域,特别涉及一种汽车、离合器分离机构及其控制单元。
背景技术
在现有手动变速器(MT)中,离合器分离机构采用机械式操纵机构。在需要换挡时,需要驾驶员踩下离合器踏板,驱使分离拨叉前推以促使离合器分离;在换挡结束后,逐渐松开离合器踏板,离合器接合。
这种机械式离合器分离机构必须依靠人踩下离合器踏板,不能实现离合器自动分离,操作体验差。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是,现有离合器分离机构需要人踩下离合器踏板,不能实现离合器自动分离,操作体验差。
为解决上述问题,本实用新型提供一种离合器分离机构,该离合器分离机构包括:电机、推杆及机械传动机构,所述机械传动机构分别连接所述电机和推杆,能够将所述电机输出的旋转运动转化为所述推杆沿自身轴向运动。
可选地,所述机械传动机构包括:第一齿轮,与所述电机的输出轴同轴并固定连接;第二齿轮,与所述第一齿轮啮合构成齿轮副;传动部,与所述第二齿轮的转轴固定连接且与所述推杆为转动连接,所述传动部能够随第二齿轮同步转动并推动推杆沿自身轴向运动。
可选地,所述机械传动机构包括:蜗杆,与所述电机的输出轴同轴并固定连接;蜗轮,与所述蜗杆啮合构成齿轮副;传动部,与所述蜗轮的转轴固定连接且与所述推杆为转动连接,所述传动部能够随蜗轮同步转动并推动推杆沿自身轴向运动。
可选地,所述第二齿轮为扇形齿轮。
可选地,所述离合器分离机构还包括助力弹簧;所述传动部具有第一端和第二端,所述第一端与所述推杆转动连接,所述第二端位于所述转轴与所述第一端相对的另一侧;所述助力弹簧的一端与所述第二端固定连接且另一端固定设置;所述助力弹簧和推杆位于经过所述第一端和第二端的直线的同一侧。
可选地,沿所述推杆的轴向,所述推杆包括第一段、连接所述机械传动机构的第二段以及限定在所述第一段和第二段之间的复位弹簧;所述第二段朝向所述第一段运动时能够压缩所述复位弹簧变形,且所述复位弹簧能够释放变形以驱使所述第二段反向运动。
可选地,所述复位弹簧套在所述第一段和第二段中的至少一段外。
可选地,所述第一段和第二段中的至少一段面向另一段设有容纳部,所述复位弹簧的相应端限定在所述容纳部内。
可选地,还包括支架,所述电机、机械传动机构和推杆固定在所述支架上。
可选地,所述支架具有变速箱外壳连接部。
可选地,还包括:控制单元;
所述控制单元用于:从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制所述电机启动以驱动所述推杆作轴向运动而使离合器分离;从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制所述电机停止工作。
可选地,所述控制单元集成于所述汽车ECU内,或者独立于所述汽车ECU 之外设置。
本实用新型还提供一种上述任一所述的离合器分离机构的控制单元,所述控制单元用于:从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制所述电机启动以驱动所述推杆作轴向运动而使离合器分离;从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制所述电机停止工作。
可选地,所述控制单元集成于所述汽车ECU内,或者独立于所述汽车ECU 之外设置。
本实用新型还提供一种汽车,该汽车包括上述任一所述的离合器分离机构。
可选地,汽车还包括:换挡压力传感器和离合器位移传感器及上述任一所述的控制单元。
可选地,汽车还包括:换挡操纵机构及与所述换挡操纵机构连接的变速塔;所述换挡压力传感器设于所述换挡操纵机构或所述变速塔,用于监测换挡时从所述换挡操纵机构传递至所述变速塔的压力。
与现有技术相比,本实用新型的技术方案具有以下优点:
离合器分离机构包括电机、机械传动机构及推杆,机械传动机构能够将电机的旋转运动转化为推杆的轴向运动,推杆用来连接分离拨叉。因此,在换挡之前,可以控制电机通电启动,驱使推杆轴向运动以前推分离拨叉,分离拨叉可以挤压膜片弹簧变形,实现离合器分离。在换挡结束后,控制电机断电以停止工作,膜片弹簧所受来自推杆的压力消失,膜片弹簧的弹力释放以驱使推杆反向运动,机械传动机构可以带动电机的输出轴回归初始位置。
因此,可预期的是,通过切换电机的工作状态,能够自动控制离合器分离。因此,省略离合器踏板是可预期的,能够显著提升用户对汽车的操作体验性。这种离合器分离机构可以应用于手动变速器(MT)汽车及电控机械式自动变速器(AMT),实现离合器自动分离。
附图说明
图1是本实用新型本实用新型具体实施例的离合器分离机构的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面接合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
汽车包括离合器分离机构及离合器,离合器分离机构用来控制离合器分离。参照图1,离合器分离机构包括:电机1、推杆2及机械传动机构3,机械传动机构3可分别连接电机1和推杆2,能够将电机1输出的旋转运动转化为推杆2沿自身轴向的直线运动。离合器至少包括分离轴承和膜片弹簧,推杆2通过分离拨叉连接分离轴承。
离合器分离机构的工作原理可以是:
在换挡前,电机1通电启动以输出旋转运动,机械传动机构3接收旋转运动并输出直线运动,驱使推杆2和分离拨叉前推分离轴承,分离拨叉进一步挤压膜片弹簧变形以使得离合器分离;
在换挡结束后,电机1断电以停止工作,推杆2对分离拨叉的压力消失,膜片弹簧的形变释放以驱使推杆2反向直线运动,至离合器接合。
可预期的是,通过切换电机1的工作状态,能够自动控制离合器分离。因此,省略离合器踏板是可预期的,能够显著提升用户对汽车的操作体验性。这种离合器分离机构可以应用于手动变速器(MT)汽车及电控机械式自动变速器(Automated MechanicalTransmission,AMT),实现离合器自动分离。
机械传动机构3可以包括:第一齿轮(图中未示出),与电机1的输出轴 (图中未示出)同轴并固定连接;第二齿轮5,能够与第一齿轮啮合构成齿轮副;传动部6,与第二齿轮5的转轴50固定连接且与推杆2为转动连接,传动部6能够随第二齿轮5同步转动并推动推杆2沿自身轴向运动。
电机1启动,通过齿轮副驱动第二齿轮5沿方向A逆时针转动,由于传动部6与第二齿轮5的转轴50固定连接,因此传动部6能够绕转轴50同步转动。传动部6与推杆2为转动连接,能够带动推杆2沿方向B作直线运动,控制离合器分离。电机1停止工作,膜片弹簧通过分离拨叉推动推杆2沿方向C作反向直线运动,驱使第二齿轮5沿方向D顺时针转动。在电机1停止工作时,电机1的输出轴并未被锁死,第二齿轮5能够通过齿轮副带动电机1 的输出轴反转,因此离合器能够顺畅接合。
电机1可以是直线电机,体积小。除此之外,电机1可以选择交流电机。因此,可预期的是,电机1可以选择能够输出旋转运动的电机类型。
第二齿轮5可以是扇形齿轮,扇形齿轮可以节省布置空间,且成本降低。由于在驱使离合器分离时,第二齿轮5无需旋转一周,因此第二齿轮5选择扇形齿轮是可行的。作为可替代方案,第二齿轮可以是环形齿轮。
传动部6与推杆2可以按照如下方式转动连接:推杆2的相应端具有通槽,在通槽的两侧壁之间设有销轴20,传动部6的第一端61容纳在通槽内,传动部6中具有通孔以供销轴20穿过。传动部6的第一端61在绕转轴50转动时,一方面销轴20可以在通孔内转动,另一方面在传动部6沿方向A转动时,销轴20受到第一端61沿推杆2轴向的推力,带动推杆2沿方向B作轴向运动。再者,在离合器接合时,推杆2通过销轴20推动传动部6的第一端 61以使得传动部6沿方向D顺时针转动。
作为可替代方案,机械传动机构可以包括:蜗杆,与电机的输出轴同轴并固定连接;蜗轮,与蜗杆啮合构成齿轮副;传动部,与蜗轮的转轴固定连接且与推杆为转动连接,传动部能够随蜗轮同步转动并推动推杆沿自身轴向运动。
沿推杆2的轴向,推杆2可以包括第一段21、连接机械传动机构3的第二段22以及限定在第一段21和第二段22之间的复位弹簧23。第二段22朝向第一段21运动时能够压缩复位弹簧23变形,且复位弹簧23能够释放变形以驱使第二段22反向运动。推杆2通过第一段21连接分离拨叉,第二段22 连接传动部6的第一端61。
在电机1启动之前,复位弹簧23通过第二段22促使第一齿轮与第二齿轮5构成的齿轮副预紧,保持紧密啮合,能够消除第一齿轮与第二齿轮5构成的齿轮副间隙。在电机1启动时,由于第一齿轮与第二齿轮5构成的齿轮副无间隙,因此电机1的旋转运动能够立即传递给第二齿轮5,避免间隙可能造成的延迟,促使离合器和缓分离,提升机械传动效率。
在电机1停止工作时,第一段21对复位弹簧23的压力消失,复位弹簧 23的形变得到释放,通过第二段22驱使第二齿轮5沿方向D顺时针转动至初始位置。复位弹簧23对膜片弹簧具有补偿作用,第二齿轮5受到来自膜片弹簧和复位弹簧23的弹力,可以更有效反向转动至初始位置。
推杆2的第一段21和第二段22可分别对复位弹簧23的两端施压,因此第一段21和第二段22分别设有止挡部与复位弹簧23的两端抵靠是可预期的。例如,第一段21面向第二段22可以设有容纳部210,复位弹簧23的其中一端限定在容纳部210内,并与容纳部210的底面抵靠,容纳部210的底面作为止挡部。容纳部210还能够限定复位弹簧23的相应端随意摆动,很好地维持复位弹簧23的稳定性。
复位弹簧23还可套在第二段22外,并通过另一端与第二段22上设置的径向止挡部220抵靠。第二段22能够很好地限定复位弹簧23的大部分随意摆动,使得复位弹簧23能够准确地沿轴向变形,保持复位弹簧23的工作稳定性。
除此之外,复位弹簧可套在第一段外。因此,可预期的是,复位弹簧能够套在第一段和第二段中的至少一段外。或者,除此之外,第二段面向第一段设有容纳部以容纳复位弹簧的相应端。因此,可预期的是,第一段和第二段中的至少一段面向另一段设有容纳部,复位弹簧的相应端限定在容纳部内。
离合器分离机构还包括助力弹簧7,传动部6具有第一端61和第二端62,第一端61与推杆2转动连接,第二端62位于转轴50与第一端61相对的另一侧;助力弹簧7的一端与第二端62固定连接且另一端固定设置;助力弹簧 7和推杆2位于经过第一端61和第二端62的直线的同一侧。
在离合器接合过程中,助力弹簧7在传动部6的压力作用下可保持压缩状态;在离合器分离过程中,一方面电机1驱动第二齿轮5沿方向A逆时针旋转,同时助力弹簧7的弹性变形得以释放,通过传动部6辅助驱动第二齿轮5转动,助力弹簧7起到助力效果,能够及时有效控制离合器分离。在换挡结束后,推杆2受到来自膜片弹簧的压力,可以驱使传动部6及第二齿轮5 顺时针旋转,使得助力弹簧7被压缩而储存能量。
离合器分离机构还包括支架4,电机1、机械传动机构3和推杆2均固定在支架4上,这能够提升离合器分离机构的结构紧凑性。支架4具有容纳腔 40,传动部6整体固定在容纳腔40内,推杆2至少第二段22及复位弹簧23 固定在容纳腔40内,第一段21穿过支架4。助力弹簧7固定在容纳腔40内,且一端连接传动部6的第二端62,另一端可以固定在容纳腔40的内壁上。第二齿轮5可以固定在容纳腔40内,电机1可以通过其壳体安装在支架1外,且输出轴伸入容纳腔40内并与第二齿轮5传动连接。
支架4可以具有变速箱外壳连接部41,在应用本技术方案离合器分离机构时,支架4可以通过变速箱外壳连接部41安装在变速箱外壳上,安装方便。变速箱外壳连接部41可以容纳腔40开口外凸缘,在该开口外凸缘设有安装孔,可以使用螺栓固定变速箱外壳连接部41和变速箱外壳。
因此,离合器分离机构整体结构简单且紧凑,体积小,占据空间不大。
手动变速器汽车可以包括:换挡操纵机构及与换挡操纵机构连接的变速塔;换挡压力传感器设于换挡操纵机构或所述变速塔,用于监测换挡时从换挡操纵机构传递至变速塔的压力。离合器中设有离合器位移传感器,用来监测离合器位移。
在手动变速器汽车中,本技术方案的离合器分离机构的控制方法可以是:
首先,从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制电机1启动以驱动推杆2作轴向运动而使离合器分离;接着从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制电机1停止工作。
通常,在手动变速器汽车中,驾驶员在驾驶室操纵换挡杆进行换挡。换挡杆从挡前挡位移动至待换挡位时,对换挡操纵机构施加压力,该压力又从换挡操纵机构连接到变速器中的变速塔,换挡压力传感器感知到换挡压力,产生换挡压力信号。换挡压力传感器可以设于换挡操纵机构或者变速塔。例如一种滑档操纵机构为拉索式换挡操纵机构,包括换挡拉索,换挡压力传感器可以与换挡拉索并行设置,在换挡拉索受压力动作时,换挡压力传感器可以即时感知换挡压力。
AMT汽车自带汽车TCU,因此控制单元可以是自带汽车TCU。
实现上述控制方法的一种策略是提供一种控制单元,利用控制单元与换挡压力传感器和离合器位移传感器通信,能够从从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制电机1启动以驱动推杆2作轴向运动而使离合器分离,和从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制电机1停止工作。该控制单元可以集成在汽车ECU内,或者独立于汽车ECU之外单独设置。
虽然本实用新型披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种离合器分离机构,其特征在于,包括:电机、推杆及机械传动机构,
所述机械传动机构分别连接所述电机和推杆;
所述机械传动机构包括:第一齿轮,与所述电机的输出轴同轴并固定连接;第二齿轮,与所述第一齿轮啮合构成齿轮副;传动部,与所述第二齿轮的转轴固定连接且与所述推杆为转动连接,所述传动部能够随第二齿轮同步转动并推动推杆沿自身轴向运动;或者,
所述机械传动机构包括:蜗杆,与所述电机的输出轴同轴并固定连接;蜗轮,与所述蜗杆啮合构成齿轮副;传动部,与所述蜗轮的转轴固定连接且与所述推杆为转动连接,所述传动部能够随蜗轮同步转动并推动推杆沿自身轴向运动。
2.如权利要求1所述的离合器分离机构,其特征在于,所述第二齿轮为扇形齿轮。
3.如权利要求1或2所述的离合器分离机构,其特征在于,所述离合器分离机构还包括助力弹簧;所述传动部具有第一端和第二端,所述第一端与所述推杆转动连接,所述第二端位于所述转轴与所述第一端相对的另一侧;所述助力弹簧的一端与所述第二端固定连接且另一端固定设置;所述助力弹簧和推杆位于经过所述第一端和第二端的直线的同一侧。
4.如权利要求1所述的离合器分离机构,其特征在于,沿所述推杆的轴向,所述推杆包括第一段、连接所述机械传动机构的第二段以及限定在所述第一段和第二段之间的复位弹簧;所述第二段朝向所述第一段运动时能够压缩所述复位弹簧变形,且所述复位弹簧能够释放变形以驱使所述第二段反向运动。
5.如权利要求4所述的离合器分离机构,其特征在于,所述复位弹簧套在所述第一段和第二段中的至少一段外。
6.如权利要求4所述的离合器分离机构,其特征在于,所述第一段和第二段中的至少一段面向另一段设有容纳部,所述复位弹簧的相应端限定在所述容纳部内。
7.如权利要求1所述的离合器分离机构,其特征在于,还包括支架,所述电机、机械传动机构和推杆固定在所述支架上。
8.如权利要求7所述的离合器分离机构,其特征在于,所述支架具有变速箱外壳连接部。
9.如权利要求1所述的离合器分离机构,其特征在于,还包括:控制单元;
所述控制单元用于:从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制所述电机启动以驱动所述推杆作轴向运动而使离合器分离;
从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制所述电机停止工作。
10.如权利要求9所述的离合器分离机构,其特征在于,所述控制单元集成于汽车ECU内,或者独立于所述汽车ECU之外设置。
11.一种权利要求1-8任一项所述的离合器分离机构的控制单元,其特征在于,所述控制单元用于:从换挡压力传感器接收换挡压力信号,以控制所述电机启动以驱动所述推杆作轴向运动而使离合器分离;
从离合器位移传感器接收离合器分离位移信号,以控制所述电机停止工作。
12.如权利要求11所述的控制单元,其特征在于,所述控制单元集成于汽车ECU内,或者独立于所述汽车ECU之外设置。
13.一种汽车,包括:权利要求1-8任一项所述的离合器分离机构。
14.如权利要求13所述的汽车,其特征在于,还包括:换挡压力传感器和离合器位移传感器及权利要求9或10所述的控制单元。
15.如权利要求14所述的汽车,其特征在于,还包括:换挡操纵机构及与所述换挡操纵机构连接的变速塔;
所述换挡压力传感器设于所述换挡操纵机构或所述变速塔,用于监测换挡时从所述换挡操纵机构传递至所述变速塔的压力。
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