一种基于弹簧助力的离合器执行机构的制作方法

本发明涉及一种汽车工程技术领域的离合器执行机构，尤其是涉及一种用于自动变速箱的基于弹簧助力的离合器执行机构。

背景技术：

目前，汽车自动变速器中基本都以液压系统推动活塞的形式做动离合器。然而随着电子技术的快速发展，高效、清洁的电子机械系统逐步取代传动的液压系统正在成为一种趋势。其相比于传统的液压离合系统，具有许多优越性。采用电控执行元件，易于实现智能控制，响应速度快，节省能量，并且清洁，对环境无污染。电子机械系统执行机构的驱动力一般由电机提供，如果自动变速箱中的离合器接合力直接由电机提供，则使得驱动电机的功率很大，造成电机的尺寸、重量和能耗都很大，并且传统的车载12V电源难以满足要求。因此，在离合器执行机构的设计中，如何有效地传递扭矩，增大扭矩，并且保证结构简单，体积小巧是一个难题。弹簧机构是广泛使用的用于储存能量的部件，利用其储存的能量，可以有效的帮助电机做动离合器，大幅度降低执行机构对电机功率和扭矩的需求

经对现有技术的文献检索发现，专利CN03150617.8公开了一种自动离合器助力机构，利用弹簧降低了电机起动时的力矩。但其随着离合器压紧，助力效果反而降低，不符合离合器负载特性。专利US2009/0223772 A1提出了一种支点可动的杠杆机构。该方案以压缩弹簧储存能量，弹力通过杠杆机构推动离合器分离轴承，电机通过滚珠丝杠机构调节杠杆支点，达到调节离合器压力的目的。由于电机不直接做动离合器，离合器的压紧力全部来自于弹簧，因此其电机额定功率较小，只有170W。但这种机构对离合器接合过程的动态响应过程无法直接控制。此外电机执行力矩对杠杆形状曲线较为敏感，对加工精度要求很高。对于有些干式离合器，其作用力-行程曲线为下降式的(如大众DQ200奇数挡离合器)，该执行机构由于无法直接控制分离轴承位置和行程，因此无法应用。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增强扭矩、体积小巧、可靠性高的基于弹簧助力的离合器执行机构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于弹簧助力的离合器执行机构，包括执行机构本体和执行机构壳体，所述执行机构本体包括：

电机传动构件，包括电机、联轴器、滚珠丝杠组件、滑块和推杆，所述电机、联轴器、滚珠丝杠组件依次连接，所述滚珠丝杠组件设于执行机构壳体上，所述滑块设于滚珠丝杠组件上，所述推杆与滑块连接，电机通过联轴器带动滚珠丝杠组件作直线运动，进而带动滑块运动；

助力构件，一端与滑块连接，另一端固定于执行机构壳体上，该助力构件包括处于压缩状态的弹性元件，当助力构件随滑块运动时，弹性元件拉伸或收缩，提供助力；

离合器杠杆组件，分别连接推杆和离合器分离承，推杆在滑块的带动下驱动离合器杠杆组件动作，进而使离合器分离承动作，实现离合器的接合或分离；

所述电机传动构件、助力构件和执行机构壳体位于变速箱体外，所述离合器杠杆组件位于变速箱体内。

所述滚珠丝杠组件包括滚珠螺杆、滚珠滑座和导向底座，所述导向底座固定于执行机构壳体上，所述滚珠滑座滑动设置于导向底座上，所述滚珠螺杆一端与联轴器连接，另一端与滚珠滑座连接，所述滑块与滚珠滑座固定连接。

所述助力构件设有两套，分别对称设置于滚珠丝杠组件两侧，且初始状态时，助力构件与滚珠丝杠组件垂直设置。

所述助力构件还包括导向支撑组件，该导向支撑组件一端与滑块连接，另一端通过旋转支点固定于执行机构壳体上，所述弹性元件套设于导向支撑组件外；在离合器接合的过程中，滑块的运动使导向支撑组件伸长，弹性元件也随之伸长，起到助力效果；在在离合器分离的过程中，滑块的运动使导向支撑组件回缩，弹性元件也随之回缩，重新储存能量。

所述导向支撑组件包括导向套筒和导向活塞，所述导向活塞一端活动嵌套于导向套筒内，另一端通过铰链与滑块连接，所述导向套筒通过轴承安装在旋转支点上，所述导向套筒和导向活塞外分别设有用于限制弹性元件位置的第一止推台阶和第二止推台阶，所述弹性元件设置于第一止推台阶和第二止推台阶之间，并始终处于压缩状态。

所述弹性元件包括螺旋弹簧、空气弹簧或蝶形弹簧。

所述离合器杠杆组件包括杠杆和杠杆支点，所述杠杆支点固定于变速箱体上，所述杠杆一端与推杆连接，另一端绕杠杆支点转动，所述杠杆中部设有一圆周型凸台，该圆周型凸台与离合器分离承连接；杠杆的推杆的带动下作用于离合器分离承，使离合器分离承沿变速箱输入轴移动，接合或分离离合器。

所述执行机构壳体上设有用于支撑电机传动构件的支撑台阶，执行机构壳体底部设有用于与变速箱体实现准确、紧固连接的密封圈和定位孔。

所述电机连接有用于控制电机转速和转矩的单片机或微机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过联轴器和滚珠螺杆将电机的旋转运动转化为直线运动，且设置了带有处于压缩状态的弹性元件的助力构件，在有效传递电机扭矩的同时增强扭矩，使离合器产生平稳的、可控的结合力，且对电机没有特殊要求。

(2)本发明结构简单，体积小巧、可靠性高，适用于替代结构紧凑的自动变速箱中的离合器液压执行机构。

(3)本发明通过优化设计与智能控制，有效地发挥机构助力作用，成功解决了电子机械离合器中电机直接驱动时，电机需求功率过大的问题，提供了一种切实可行的实施方案。

(4)本发明对称设置有两套助力构件，能够更好地为离合器动作过程提供助力。

(5)本发明在导向套筒和导向活塞外分别设有第一止推台阶和第二止推台阶，且弹性元件设置于第一止推台阶和第二止推台阶之间，有效限制了弹性元件的移动位置，提高助力提供过程的可靠性。

(6)本发明可以应用干式或者湿式离合器，可以应用于机械式自动变速箱(AMT)或双离合器变速箱(DCT)，并且作适当改动，也可适用于电子机械制动系统。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明应用于双离合器变速箱的结构示意图；

图3为本发明在离合器处于分离状态时的正视图；

图4为本发明在离合器处于接合状态时的正视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于弹簧助力的离合器执行机构，包括执行机构本体18和执行机构壳体20，执行机构本体18包括电机传动构件、助力构件和离合器杠杆组件，电机传动构件、助力构件和执行机构壳体20位于变速箱体17外，离合器杠杆组件位于变速箱体17内。

电机传动构件，包括电机1、联轴器2、滚珠丝杠组件、滑块8和推杆11，电机1、联轴器2、滚珠丝杠组件依次连接，滚珠丝杠组件设于执行机构壳体20上，滑块8设于滚珠丝杠组件上，推杆11与滑块8连接。滚珠丝杠组件包括滚珠螺杆10、滚珠滑座7和导向底座9，导向底座9固定于执行机构壳体20上，滚珠滑座7滑动设置于导向底座9上，滚珠螺杆10一端与联轴器2连接，另一端与滚珠滑座7连接，滑块8与滚珠滑座7固定连接。电机1通过联轴器2带动滚珠螺杆10运动，进而带动滚珠滑座7在导向底座9上滑动，将电机1的旋转运动转化为滚珠滑座7的直线运动，滑块8在滚珠滑座7上与滚珠滑座7一起运动。

助力构件设有两套，分别对称设置于滚珠丝杠组件两侧，且初始状态时，助力构件与滚珠丝杠组件垂直设置。助力构件包括导向支撑组件和处于压缩状态的弹性元件5，该导向支撑组件一端与滑块8连接，另一端通过旋转支点4固定于执行机构壳体20上，弹性元件5套设于导向支撑组件外；在离合器15接合的过程中，滑块8的运动使导向支撑组件伸长，弹性元件5也随之伸长，起到助力效果；在在离合器15分离的过程中，滑块8的运动使导向支撑组件回缩，弹性元件5也随之回缩，重新储存能量。弹性元件5可以为螺旋弹簧、空气弹簧或蝶形弹簧等。初始状态时，弹力的方向与滚珠螺杆垂直，助力构件不提供助力，当滑块8向前运动结合离合器15时，助力构件随之传动并产生一个相同方向的分力，帮助推动滑块8结合离合器15。

导向支撑组件包括导向套筒3和导向活塞6，导向活塞6一端活动嵌套于导向套筒3内，另一端通过铰链与滑块8连接，导向套筒3通过轴承安装在旋转支点4上，导向套筒3和导向活塞6外分别设有用于限制弹性元件5位置的第一止推台阶和第二止推台阶，弹性元件5设置于第一止推台阶和第二止推台阶之间，并始终处于压缩状态。

离合器杠杆组件分别连接推杆11和离合器分离承14，推杆11在滑块8的带动下驱动离合器杠杆组件动作，进而使离合器分离承14动作，实现离合器15的接合或分离。离合器杠杆组件包括杠杆12和杠杆支点16，杠杆支点16固定于变速箱体17上，杠杆12一端与推杆11连接，另一端绕杠杆支点16转动，杠杆12中部设有一圆周型凸台，该圆周型凸台与离合器分离承14连接；杠杆12的推杆11的带动下作用于离合器分离承14，使离合器分离承14沿变速箱输入轴13移动，接合或分离离合器15。

执行机构壳体20上设有用于支撑电机传动构件的支撑台阶，执行机构壳体20底部设有用于与变速箱体17实现准确、紧固连接的密封圈和定位孔。

电机1可通过单片机或微机进行程序控制。电机传动构件和助力构件的助力特性实现电机驱动扭矩到离合器传动，通过单片机或微机对电机进行智能的、精确的转速与转矩控制，使离合器产生平稳的、可控的结合力。

上述离合器执行机构的具体实施过程如下：

1、接合过程：

电机1驱动滚珠螺杆10转动，滚珠螺杆10带动滚珠滑座7和滑块8沿着导向底座9向Y轴正向移动，滑块8通过推杆11、杠杆12推动离合器分离轴承14压紧离合器15。弹性元件5始终处于压缩状态，在初始状态，即离合器分离状态时，弹性元件5弹力的方向与滚珠丝杠装置垂直，如图3所示，弹性元件5在Y轴的分力为零，不提供助力，因此电机1不需要负力矩维持。助力构件中，导向套筒3和导向活塞6分别与旋转支点4和滑块8链接，故当滑块8在电机1的驱动下向Y轴正方向运动时，弹性元件5随之围绕旋转支点4在XY平面内转动，并产生一个沿Y轴正方向的分力，帮助推动滑块8结合离合器15，如图4所示。在接合过程中，导向支撑组件会因滑块8运动而逐渐伸长，弹性元件5也会随之伸长少许，但整个过程中弹性元件5都处于压缩状态。离合器15中有膜片弹簧，离合器接合时，膜片弹簧被压紧。在接合过程中，随着离合器15接合，弹性元件5转角也逐渐增大，沿Y轴正方向的分力也逐渐增大，很好的满足了离合器的负载特性，起到助力效果。因此，助力构件能够巧妙的把弹性元件5的能量，在接合过程中转化为离合器15所需要的压紧能量并储存在膜片弹簧中，通过单片机或微机对电机进行智能的、精确的转速与转矩控制，使离合器15产生平稳的、可控的摩擦力矩。

2、分离回位

电机1反向旋转驱动滚珠螺杆10反向转动，滚珠螺杆10带动滚珠滑座7和滑块8反向移动，推杆11、杠杆12、离合器分离轴承14均反向移动，弹性元件5绕旋转支点4反向旋转并被压缩。离合器15分离。分离过程中，离合器15中膜片弹簧储存的能量被逐步释放，重新储存在弹性元件5中。

实施例2

如图2所示，本实施例将实施例1所提供的离合器执行机构应用于双离合器变速箱中，执行机构壳体20安装有执行机构本体18和执行机构本体19，两套执行机构本体层叠布置，分别连接杠杆12和杠杆21，从而分别驱动变速箱的两个离合器。