专利名称：车辆的线性离合器系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的线性离合器系统和用于控制该系统的方法。
更具体地说，本发明涉及一种用于包括线性电动执行器的车辆的线性离合器系统和用于控制该系统的方法。
(b)相关技术说明通常，用于手动变速器的离合器系统用于选择性地将发动机动力向车轮传递。
此外，当发动机起动或换档时离合器临时切断动力。
根据传递操作力的方法，离合器系统分成利用杆或缆的机械型和利用液压的液压型。
图7表示根据现有技术的用于手动变速器的离合器系统。
参考图7，液压型离合器系统包括离合器主缸103，离合器分离缸107，分离轴承111，以及分离拨叉109。
离合器主缸103由离合器踏板101操作。
离合器主缸103通过软管105连接至离合器分离缸107上，且离合器分离缸107的推杆连接至分离拨叉109。
即，如果操作离合器踏板101，则离合器主缸103，软管105，离合器分离缸107，分离拨叉109，离合器分离轴承111，以及离合器盘113顺序地操作且动力中断。
然而，根据现有技术，由于在离合器系统中，通常，离合器工作油还用作制动工作油，会发生油的耐用性降低的问题。
此外，因为油的颜色由于油封在液压管中磨损而容易改变，会发生性能突然降低的缺点。
此外，会发生车重由于液压管和液压系统的元件而增大的问题。
而且，因为离合器主缸103占据较宽的空间，会发生离合器踏板的安装位置和操作区域受限制的问题。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增进对发明背景的理解，因此它可能包含这样的信息该信息并未构成在该国中本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明致力于提供一种用于车辆的线性离合器系统和用于控制该系统的方法，其具有通过采用线性电动执行器而减轻重量并提高耐用性的优点。
本发明的一个例示性实施方案提供一种用于车辆的线性离合器系统，包括固定到飞轮上的离合器盖；用花键连接到输入轴上以选择性地从飞轮向变速器的输入轴传递动力的离合器盘；布置到离合器盘后面以使离合器盘与飞轮选择性地接触的膜片弹簧；布置到膜片弹簧后面的离合器单元，该离合器单元可滑动地安装在输入轴上，并包括连接到膜片弹簧上以使离合器盘不与飞轮接触的分离轴承；布置到分离轴承的后面的线性电动执行器，该线性电动执行器在输入轴的轴向位于输入轴的外圆周上，并响应源于控制器的控制信号在输入轴的轴向上移动分离轴承；以及连接至离合器踏板上并通过检测离合器踏板行程来向控制器输出信号的位移检测器。
线性电动执行器包括壳体，该壳体限定出用于使变速器输入轴插入到其中的贯穿孔，及壳体中的圆形空间部分，还包括在壳体后方接合到变速器壳的法兰；布置在空间部分中的N极磁性管；S极磁性管，该S极磁性管的直径大于N极磁性管的直径，且该S极磁性管在与N极磁性管间隔一个预定距离的情况下布置在空间部分中；支撑块，该支撑块形成为具有预定厚度的圆筒形，并布置在N极磁性管和S极磁性管之间，且限定出多个形成在支撑块的长度方向的操作孔；操作线圈，该操作线圈插入至操作孔，并由源于控制器的电流信号前后移动；操作杆，每一个操作杆均包括连接至操作线圈的一端以及布置在壳体外部的另一端；推盘，该推盘限定有用于使输入轴插入其中的孔，推盘的一侧固定到分离轴承的后方，而推盘的另一侧连接至操作杆的另一端，使得推盘与操作线圈以及操作杆一起移动；以及引导操作杆并安装在壳体前方的壳盖。
壳体可以由铝合金材料形成。
壳体可以由加强塑料材料形成。
操作孔在支撑块的圆筒方向上以90度的间隔形成为四个。
支撑块由纯铁形成。
壳盖上布置有用于支撑操作杆的导向轴承。
壳盖可以由铝合金材料形成。
壳盖可以由加强塑料材料形成。
在支撑块操作孔的前部和后部中分别布置有隔板，以限制操作线圈的操作行程。
隔板由非传导材料形成。
非传导材料为塑料。
位移检测器实施为可变电阻，其中离合器踏板安装在可变电阻的工作杆的前端。
控制器实施为包括控制逻辑的发动机控制单元(Engine ControlUnit，ECU)，以在源于位移检测器的检测信号基础上控制线性电动执行器。
一种用于控制车辆线性离合器的方法包括相对于离合器踏板全部行程，用于更新位移检测器的输出值的时间Δt，以及初始时间t0，确定向线性电动执行器施加的电流值；由驾驶员操作离合器；通过利用位移传感器的输出量来计算离合器踏板的操作行程；通过叠加用于更新位移检测器的输出值的时间Δt与时间tn-1，计算时间tn；确定离合器踏板在时间tn的操作行程值是否为0mm；如果离合器踏板的操作行程值为0mm，则不向线性电动执行器的操作线圈施加控制电流；在离合器踏板的操作行程值不为0mm的情况下，确定离合器踏板在时间tn+1的操作行程值是否大于在时间tn的操作行程值；如果离合器踏板在时间tn+1的操作行程值大于在时间tn的操作行程值，则在从-到+的方向上施加控制电流，使得操作线圈由于电磁力而向前移动；如果离合器踏板在时间tn+1的操作行程值不大于在时间tn的操作行程值，则在从+到-的方向上施加控制电流，使得操作线圈由于电磁力而向后移动。
附图简述
图1是一个截面图，表示根据本发明的一个例示性实施方案的用于车辆的线性离合器系统。
图2表示根据本发明的一个例示性实施方案的线性电动执行器。
图3和图4表示根据本发明的一个例示性实施方案的、用于控制车辆线性离合器系统的方法，以及通过读取可变电阻输出值来计算更新时间的原理。
图5和图6表示根据本发明的一个例示性实施方案的线性离合器系统的操作。
图7表示根据现有技术的用于手动变速器的离合器。
实施方案的详细说明下面将结合附图详细说明本发明的各实施方案。
图1是一个截面图，表示根据本发明的一个例示性实施方案的用于车辆的线性离合器系统，而图2表示根据本发明的一个例示性实施方案的线性电动执行器。
如图1中所示，根据本发明的一个例示性实施方案，线性离合器系统包括离合器盖5，离合器盘9，膜片弹簧13，离合器单元CU，线性电动执行器21，以及位移检测器23。
飞轮3固定到发动机的曲轴1上以传递发动机动力。
离合器盖5固定到飞轮3上，而离合器盘9用花键连接到变速器的输入轴7上，以选择性地从飞轮3向输入轴7传递动力。
膜片弹簧13布置到离合器盘9的后面，从而使得离合器盘9选择性地与飞轮3接触。
离合器单元CU布置到膜片弹簧13的后面，并可滑动地安装在输入轴7上。
此外，离合器单元CU包括连接至膜片弹簧13的分离轴承17，该分离轴承17能使离合器盘9不与飞轮3接触。
线性电动执行器21布置到分离轴承17的后面，并在输入轴7的轴向上布置在输入轴7的外圆周上，并响应控制器19的控制信号，在输入轴7的轴向上移动分离轴承17。
位移检测器23连接至离合器踏板15上，并通过检测离合器15的行程而向控制器19输出信号。
即，根据本发明的一个例示性实施方案，在线性离合器系统中，离合器盘9，膜片弹簧13，离合器单元CU，以及线性电动执行器21依次布置在离合器壳25中。
此外，压板11布置在膜片弹簧13和离合器盘9之间，使膜片弹簧13的弹性力传递到离合器盘9。
线性电动执行器21，如图2中所示，包括壳体33，N极磁性管37，S极磁性管39，支撑块41，操作杆47，推盘49，以及壳盖53。
壳体33形成贯穿孔31，使得变速器输入轴7插入其中。
壳体33沿着周向形成圆形空间部分。
此外，法兰35一体地形成到壳体33的后面，其可由螺栓接合到变速器壳25上。
N极磁性管37通过在壳体33的空间部分中沿着内表面插入而安装。
此外，直径大于N极磁性管37直径的S极磁性管39插入空间部分中。
S极磁性管39布置成使该S极磁性管39与N极磁性管37间隔一个预定距离。
此外，支撑块41插入到N极磁性管37和S极磁性管39之间的空间部分之中。
支撑块41形成为具有预定厚度的圆筒形，并限定出多个形成在支撑块41的长度方向的操作孔43。
根据本发明的一个例示性实施方案，该多个操作孔43可以在支撑块41的圆周方向以90度间隔形成为四个。
操作线圈45插入至各操作孔43中，并由根据弗莱明(Fleming)左手法则的源于控制器19的电流信号前后移动。
此外，每个操作杆47的一端连接至相应的操作线圈45，而每个操作杆47的另一端布置在壳体33的外部，使得该另一端与推盘49相连。
推盘49在其中间部分形成孔51，使得输入轴7插入到孔51中，该孔形成为圆形。
此外，推盘49固定到分离轴承17的后面。
即，推盘49连接到操作杆47的四个另一端上，以与操作线圈45和操作杆47一起移动。
换句话说，操作线圈45的操作力传递到分离轴承17上。
此外，各操作杆47由安装在壳体33前面的壳盖53支撑和引导。
即，壳盖53开启和关闭操作孔43。
此外，操作杆47插入到其中的导向轴承55安装到壳盖53上以支撑操作杆47。
此外，限制操作线圈45操作行程的隔板57可以在支撑块41的操作孔43中，安装在操作孔43的前部和后部。
如果向操作线圈45施加电流信号，则根据弗莱明左手法则，响应电流I的方向产生电磁力F。
从而，操作线圈45可以在电磁力F的方向上前后移动。
即，在从N极磁性管37到S极磁性管39的方向上，形成具有磁通量B的磁场。
从而，如果电流I在磁场中在操作线圈45中流动，则电磁力F使得线圈45在电磁力F的方向上运动。
壳体33和壳盖53可以由铝合金或加强塑料形成，从而形成线性电磁力F。
相反，支撑块41可以由纯铁形成，从而增进N极磁性管37和S极磁性管39之间的磁场形成效率。
在操作线圈45操作的情况下，磁通量B在操作行程的两端，即，在操作孔43长度方向上的两端非线性地形成。
从而，隔板57布置在操作孔43的两端，使得操作线圈45不处于非线性电磁力F被形成的截面中。
即，隔板57具有消除形成扰动操作线圈45的线性运动的非线性力的区域的过滤功能。
从而，隔板57可以由诸如塑料的不受磁场影响的非传导材料形成。
此外，可变电阻23的工作杆59的前端通过铰链与离合器踏板15相连。
此外，通过接收可变电阻23的检测信号，控制器19输出控制信号，从而响应离合器踏板的操作行程，对线性电动执行器21进行操作，其中可变电阻23为位移检测器。
即，控制器19可以实施为至少一个由预定程序操作的微处理器，且该预定程序可以编程为包括一组指令以执行根据本发明的一个例示性实施方案的方法中的步骤，该方法将在下文中详细说明。
此外，控制器19可以实施为发动机控制单元(Engine Control Unit，ECU)。
下面参考图3，图4，图5，和图6详细说明用于控制车辆线性离合器系统的方法。
如图3中所示，首先，控制器19确定相对于离合器踏板15全部行程而向线性电动执行器21施加的电流值。
此外，在步骤S1中，控制器19确定用于更新可变电阻23向控制器19发出的输出值的时间Δt，以及初始时间t0。
初始时间t0是当离合器踏板15的行程值为0mm时的时间，而时间Δt和初始时间t0被称为初始条件。
在初始条件确定后，如果在步骤S2中驾驶员操作离合器踏板15，则在步骤S3中控制器19通过使用可变电阻23的输出量来计算离合器踏板15的操作行程。
然后，在步骤S4中，控制器19通过对时间Δt与时间t0进行叠加来计算时间t1。
即，控制器19在步骤S4中通过对时间Δt与时间tn-1进行叠加来计算时间tn。
然后，在步骤S5中，控制器19确定离合器踏板的操作行程值是否为0mm。
在步骤S5中，如果离合器踏板15的操作行程值为0mm，则在步骤S6中，控制器不向线性电动执行器21的操作线圈45施加控制电流(参考图4中的ST1)。
如果上述状态在离合器踏板15初始操作前实现，如图5中所示，则在操作线圈45向后移动的情况下，可以继续离合器盘9与飞轮3接触的状态。
此外，在步骤S5中，如果离合器踏板15的操作行程值不为0mm，则在步骤S7中，控制器19确定离合器踏板15在时间tn+1的操作行程值是否大于在时间tn的操作行程值。
从而，在步骤S7中，如果离合器踏板15在时间tn+1的操作行程值大于在时间tn的操作行程值，则在步骤S8中，控制器19在从-到+的方向上施加控制电流，使得操作线圈45由于电磁力而向前移动。
即，在该情况下，由于驾驶员踩离合器踏板15超过时间tn(参考图4中的ST1→ST2)，则在步骤S8中，控制器19在从-到+的方向上施加控制电流，使得操作线圈45向前移动。
更具体地说，控制器19，如图6中所示，在从-到+的方向上向操作线圈45施加控制电流，使得当从前方观察操作线圈45时，电流I顺时针流动。
从而，通过在向前方向中，即，分离轴承17在从N极磁性管37到S极磁性管39的磁通量为B的磁场中的方向，产生的电磁力F，操作线圈45推动分离轴承17。
从而，施加到离合器盘9上的弹性力由推动膜片弹簧13的分离轴承17而被释放。
即，飞轮3和离合器盘9之间的动力传递中断。
相反，在步骤S7中，如果离合器踏板15在时间tn+1的操作行程值不大于在时间tn的操作行程值，则在步骤S9中，控制器19在从+到-的方向上施加控制电流，使得操作线圈45由于电磁力而向后移动。
即，在该情况下，由于驾驶员踩离合器踏板15小于时间tn(参考图4中的ST1→ST3)，则在步骤S9中，控制器19在从+到-的方向上施加控制电流，使得操作线圈45向后移动。
更具体地说，控制器19，如图5中所示，在从+到-的方向上向操作线圈45施加控制电流，使得当从前方观察操作线圈45时，电流I逆时针流动。
从而，通过在向后方向中，即，分离轴承17在从N极磁性管37到S极磁性管39的磁通量为B的磁场中相反的方向，产生的电磁力F，操作线圈45推动分离轴承17。
从而，分离轴承17松开膜片弹簧13。
即，膜片弹簧13向离合器盘9传递弹力，使得从飞轮3向离合器盘9传递动力。
如上所述，根据本发明的用于车辆的线性离合器系统和用于控制该系统的方法，由于在响应离合器踏板操作行程施加的电流信号基础上，应用线性电动执行器并控制离合器的操作，因此可以排除现有技术中的液压系统，且性能不会因为工作油的颜色变化而恶化。
此外，由于不需要现有技术中的液压管和液压系统的元件，因此可以降低车重。
此外，在现有技术中离合器主缸的操作和形成液压的方法中产生的小故障，以及由于液压引起的离合器振动和冲击，都不会发生。
即，由于离合器踏板的操作行程由可变电阻测量，因此可以提高耐用性。
此外，因为采用了可变电阻和线性电动执行器，因此可以提供可选的具有无滞后特性的离合器系统，且可以提高生产率。
尽管已经结合了目前认为是实用的例示性实施方案对本发明作了说明，但应能理解的是，本发明并非局限于所公开的实施方案。相反，本发明理应涵盖各种包括在所附的权利要求的精神与范围中的各种改进和等价的布置。
权利要求
1.一种用于车辆的线性离合器系统，包括固定到飞轮上的离合器盖；用花键连接到输入轴上以选择性地从飞轮向变速器的输入轴传递动力的离合器盘；布置到离合器盘后面以使离合器盘与飞轮选择性地接触的膜片弹簧；布置到膜片弹簧后面的离合器单元，该离合器单元可滑动地安装在输入轴上，并包括连接到膜片弹簧上以使离合器盘不与飞轮接触的分离轴承；布置到分离轴承的后面的线性电动执行器，该线性电动执行器在输入轴的轴向位于输入轴的外圆周上，并响应源于控制器的控制信号在输入轴的轴向上移动分离轴承；以及连接至离合器踏板上并通过检测离合器踏板行程来向控制器输出信号的位移检测器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中线性电动执行器包括，壳体，该壳体限定出用于使变速器输入轴插入到其中的贯穿孔，及壳体中的圆形空间部分，还包括在壳体后方接合到变速器壳的法兰；布置在空间部分中的N极磁性管；S极磁性管，该S极磁性管的直径大于N极磁性管的直径，且该S极磁性管在与N极磁性管间隔一个预定距离的情况下布置在空间部分中；支撑块，该支撑块形成为具有预定厚度的圆筒形，并布置在N极磁性管和S极磁性管之间，且限定出多个形成在支撑块的长度方向的操作孔；操作线圈，该操作线圈插入至操作孔，并由源于控制器的电流信号前后移动；操作杆，每一个操作杆均包括连接至操作线圈的一端以及布置在壳体外部的另一端；推盘，该推盘限定有用于使输入轴插入其中的孔，推盘的一侧固定到分离轴承的后方，而推盘的另一侧连接至操作杆的另一端，使得推盘与操作线圈以及操作杆一起移动；以及引导操作杆并安装在壳体前方的壳盖。
3.根据权利要求2所述的系统，其中壳体由铝合金材料形成。
4.根据权利要求2所述的系统，其中壳体由加强塑料材料形成。
5.根据权利要求2所述的系统，其中操作孔在支撑块的圆筒方向上以90度的间隔形成为四个。
6.根据权利要求2所述的系统，其中支撑块由纯铁形成。
7.根据权利要求2所述的系统，其中壳盖上布置有用于支撑操作杆的导向轴承。
8.根据权利要求2所述的系统，其中壳盖由铝合金材料形成。
9.根据权利要求2所述的系统，其中壳盖由加强塑料材料形成。
10.根据权利要求2所述的系统，其中在支撑块操作孔的前部和后部中分别布置有隔板，以限制操作线圈的操作行程。
11.根据权利要求10所述的系统，其中隔板由非传导材料形成。
12.根据权利要求11所述的系统，其中非传导材料为塑料。
13.根据权利要求1所述的系统，其中位移检测器实施为可变电阻，其中离合器踏板安装在可变电阻的工作杆的前端。
14.根据权利要求1所述的系统，其中控制器实施为包括控制逻辑的发动机控制单元(ECU)，以在源于位移检测器的检测信号基础上控制线性电动执行器。
15.根据权利要求2所述的系统，其中控制器实施为包括控制逻辑的发动机控制单元(ECU)，以在源于位移检测器的检测信号基础上控制线性电动执行器。
16.一种用于控制车辆线性离合器的方法，包括相对于离合器踏板全部行程，用于更新位移检测器的输出值的时间Δt，以及初始时间t，确定向线性电动执行器施加的电流值；由驾驶员操作离合器；通过利用位移传感器的输出量来计算离合器踏板的操作行程；通过叠加用于更新位移检测器的输出值的时间Δt与时间tn-1，计算时间tn；确定离合器踏板在时间tn的操作行程值是否为0mm；如果离合器踏板的操作行程值为0mm，则不向线性电动执行器的操作线圈施加控制电流；在离合器踏板的操作行程值不为0mm的情况下，确定离合器踏板在时间tn+1的操作行程值是否大于在时间tn的操作行程值；如果离合器踏板在时间tn+1的操作行程值大于在时间tn的操作行程值，则在从-到+的方向上施加控制电流，使得操作线圈由于电磁力而向前移动；如果离合器踏板在时间tn+1的操作行程值不大于在时间tn的操作行程值，则在从+到-的方向上施加控制电流，使得操作线圈由于电磁力而向后移动。
全文摘要
一种线性电动执行器，安装在手动变速器的离合器系统的输入轴上，且通过响应离合器踏板操作行程施加的电流信号来控制离合器的操作。此外，根据该离合器系统和控制该系统的方法，降低了车重，并可以减小离合器振动或冲击。
文档编号B60R16/02GK1978933SQ20061013759
公开日2007年6月13日 申请日期2006年10月26日 优先权日2005年12月9日
发明者河东泫 申请人:现代自动车株式会社