本实用新型属于机械式自动变速器中的自动离合器技术领域，具体涉及一种摇臂式自动离合器执行机构。
背景技术：
随着纯电动车市场的逐渐成熟，市场对其舒适性、动力性和经济性提出了更高的要求。为了满足多元化的使用要求，电动车驱动系统多挡位化是如今纯电动车的重要发展趋势。
机械式自动变速器是在手动变速器的基础上发展而来。保留了传统手动变速器传动效率高、成本低、操纵方便的优点，得到了广泛的应用。
针对纯电动车的性能特点，中国专利：一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法(CN105864368A)中提出了一种基于离合器的纯电动车用两挡机械式自动变速器。该实用新型通过可控单向离合器与摩擦片干式离合器的结合使用，实现了两个挡位的无动力中断切换。其中，干式离合器结合与分离过程的自动控制是该变速器的关键技术，其控制性能的好坏直接影响换挡品质以及整车舒适性。
现有的自动离合器执行机构主要分为电控液压式和电控机械式。电控液压式具有控制精度高、响应快、易于实现安全保护等优点，同时又具有受温度影响大、成本高、易泄露等缺点。电控机械式具有结构简单、对环境适应性强、成本低的优点，近年来受到了广泛的关注。但是仍存在如下问题：一方面，为了降低换挡驱动电机的容量以降低成本，往往采用多级减速机构，难以避免地使机构复杂化，占用空间较大，可靠性降低；另一方面，某些机构(如杠杆机构)的调试过程困难复杂，离合器摩擦片磨损后的间隙补偿难以实现。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种性能稳定可靠、结构简单紧凑，并能够进行摩擦片磨损补偿，且传动效率高、控制性能好的摇臂式自动离合器执行机构，结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：
一种摇臂式自动离合器执行机构，由摇臂驱动组件、拨叉执行组件以及控制组件组成；
所述摇臂驱动组件由换挡驱动电机2、蜗杆3、蜗轮4、转轴5、短摇臂6、助力弹簧7、拉索8、长摇臂9和拨叉轴10；其中，所述蜗杆3同轴连接在换挡驱动电机2的输出端，蜗轮4与蜗杆3啮合传动，所述蜗轮4、转轴5、短摇臂6、拉索8、长摇臂9以及拨叉轴10 依次连接，动力经换挡驱动电机2输出后依次传递至拨叉轴10，所述助力弹簧7一端与短摇臂6连接，另一端固定于壳体上；
所述拨叉执行组件由固定在拨叉轴10中部的拨叉19以及与离合器14同轴安装的分离轴承13组成，所述拨叉19的拨叉头顶靠在分离轴承13的工作台肩上，以顶压分离轴承13 沿其轴线方向运动；
所述控制组件由换挡控制器TCU以及分别与换挡控制器TCU信号连接的车辆状态传感器组成，所述换挡控制器TCU与换挡驱动电机2信号连接，实现控制换挡驱动电机2的动力输出，从而通过摇臂驱动组件控制拨叉执行组件的运动状态。
进一步地，所述转轴5的两端通过D形轴分别与蜗轮4和短摇臂6上的D形孔配合连接，实现圆周方向定位，相互传递转矩；蜗轮4和短摇臂6与转轴5之间也均通过转轴5上的轴肩及卡簧进行轴向定位；
所述短摇臂6的底部与转轴5连接，顶部与助力弹簧7连接，中部与拉索8一端转动连接；
拉索8的另一端与长摇臂9的顶端连接，长摇臂9的底端与拨叉轴10通过花键传动连接。
进一步地，所述拉索8与长摇臂9连接处安装有调整螺母，通过调节调整螺母来调整长摇臂9与短摇臂6之间拉索8的工作长度。
进一步地，所述拨叉轴10的两端分别安装在拨叉轴支架20上，所述拨叉轴支架20固定安装在变速箱的壳体上，所述拨叉轴10与拨叉轴支架20之间通过铜套旋转连接。
进一步地，所述车辆状态传感器由转角传感器12、油门踏板深度传感器、车速传感器或刹车踏板深度传感器组成。
更进一步地，所述转角传感器12与拨叉轴10的端部相连，所述拨叉轴10的端部加工为扁平插头，该扁平插头插入转角传感器12中，带动转角传感器12的转子同步转动，进而通过转角传感器12检测拨叉轴10的转角。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、相比于现有的电控机械式离合器执行机构，本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构采用长、短摇臂作为传动部件，使得在同等条件下，一级蜗轮蜗杆减速机构即可满足使用要求，不需要使用两级减速机构，使得本实用新型所述执行机构的结构更加紧凑，易于布置。
2、本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构的工作部分所采用的零部件，包括：拨叉轴、长摇臂等，均是在现有的手动变速箱离合器执行机构的基础上，经改进设计而来，该部分零部件的加工工艺技术成熟，零部件工作稳定可靠，甚至可将现成的批量零部件直接应用，极大程度地减少了开发及使用成本。
3、本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构易实现摩擦片磨损补偿功能，且补偿功能效果好，即使用本实用新型所述执行机构的离合器，当离合器摩擦片磨损后，膜片弹簧分离指外突，带动分离轴承在离合器结合时的位置外移，此时，在控制系统识别出新的结合点之后，只需改变短摇臂的初始位置，即可实现磨损量补偿，该过程简单且稳定可靠。
4、本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构中，由于采用了助力弹簧，使得在离合器分离过程中，换挡驱动电机克服膜片弹簧阻力所需的力显著减小，有效降低了对换挡驱动电机的功率要求，进一步降低了成本。
5、本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构在安装时，只需控制系统自己识别离合器初始结合点，并在此基础上计算确定离合器分离点即可，无需复杂的调试环节。
6、本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构中，采用拉索连接在长摇臂与短摇臂之间传递换挡动力，有效提升了装置可靠性以及换挡过程的传动效率。
附图说明
图1为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构(无壳体)的整体结构轴测图；
图2为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构(有壳体)与自动机械变速器变速箱配套安装后的整体结构轴测图；
图3为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构中，蜗轮与短摇臂安装连接局部放大图；
图4为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构中，长摇臂与拨叉安装连接局部放大图；
图5为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构控制离合器分离时的示意图；
图6为本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构控制离合器结合时的示意图；
图中：
1-换挡驱动电机支架、2-换挡驱动电机、3-蜗杆、4-蜗轮、
5-转轴、6-短摇臂、7-助力弹簧、8-拉索、
9-长摇臂、10-拨叉轴、11-壳体、12-转角传感器、
13-分离轴承、14-离合器、15-膜片弹簧、16-离合器压盘、
17-离合器摩擦片、18-飞轮盘、19-拨叉、20-拨叉轴支架。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的技术方案，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
本实用新型提供了一种摇臂式自动离合器执行机构，所述执行机构的执行末端是通过摇臂机构控制拨叉带动分离轴承沿轴向直线运动，进而控制离合器分离或结合。具体地，所述执行机构由摇臂驱动组件、拨叉执行组件以及控制组件组成。
如图1和图2所示，所述摇臂驱动组件由换挡驱动电机2、换挡驱动电机支架1、蜗杆 3、蜗轮4、转轴5、短摇臂6、助力弹簧7、拉索8、长摇臂9、拨叉轴10和拨叉轴支架20 组成；
所述换挡驱动电机2通过螺栓紧固在换挡驱动电机支架1上，换挡驱动电机2通过车载电源提供能源，换挡驱动电机支架1固定安装在变速箱壳体上，换挡驱动电机2发出的换挡力矩受换挡控制器TCU通过控制其工作电压控制；所述换挡驱动电机2的动力输出端与蜗杆3同轴传动连接(即换挡驱动电机2的输出轴即为蜗杆3)，蜗杆3的另一端通过铜套安装在壳体11上，实现蜗杆3相对于壳体11的自由旋转；所述蜗轮4与蜗杆3相啮合组成蜗轮蜗杆传动副，所述蜗轮蜗杆传动副作为动力传递部分的一级减速增扭机构，换挡驱动电机 2的转动带动蜗杆3高速旋转，进而带动蜗轮4的低速旋转。
如图3所示，所述蜗轮4安装在转轴5的一端，蜗轮4端面的中心位置开有D形孔，与之相对应地，所述转轴5的一端为单向贯通的D形轴，蜗轮4的D形孔与转轴5一端的 D形轴端相配合，实现二者圆周方向上的限位，以保证蜗轮4与转轴5之间可靠传递换挡转矩的能力；另外，蜗轮4与转轴5通过转轴5上的轴肩及卡簧进行轴向限位固定，使得蜗轮 4与转轴5在蜗杆3的带动转动下，可绕其轴线同步旋转；所述短摇臂6安装在转轴5的另一端，短摇臂6底端的端面中心位置开有D形孔，与之相对应地，所述转轴5的另一端也加工为单向贯通的D形轴，短摇臂6的D形孔与转轴5的D形轴端相配合，实现二者圆周方向上的限位，以保证转轴5与短摇臂6之间能够可靠传递换挡转矩；短摇臂6与转轴5之间也通过转轴5上的轴肩及卡簧进行轴向限位固定，使得在转轴5的带动下，短摇臂6绕其转轴5的轴线同步转动；
如前所述，所述短摇臂6底端的端面开有D形孔，用于与转轴5配合连接；此外，所述短摇臂6的顶端设有插销，用于与助力弹簧7配合安装；所述短摇臂6的中部还开有通孔，用于与拉索8连接。
此外，与蜗杆3相类似地，所述转轴5的端部也通过铜套安装在壳体11上，以实现转轴5相对于壳体11的自由转动；
如图1所示，所述助力弹簧7的一端与换挡驱动电机支架1勾连，另一端与短摇臂6顶端的插销勾连。所述助力弹簧7的功能为：当短摇臂6的顶端向远离助力弹簧7的方向摆动时，助力弹簧7发生弹性形变而被拉长，此时助力弹簧7的弹簧弹力作为阻力，其机械能转换为弹性势能被储存；当短摇臂6的顶端向靠近助力弹簧7的方向摆动时，助力弹簧7被释放而恢复弹性形变，此时助力弹簧7的弹簧弹力作为驱动力，即助力，其在被拉伸时储存的弹性势能转换为机械能；助力弹簧7的使用有效降低了对换挡驱动电机2的功率要求，电机额定容量降低，整个执行机构的成本降低。
所述拉索8连接在短摇臂6与长摇臂9之间，使得当短摇臂6大角度摆动时，可通过拉索8拉动长摇臂9小角度摆动。其中，所述拉索8的一端固定在短摇臂6中部的通孔处，拉索8的另一端连接在长摇臂9的顶端通孔处，且所述拉索8与长摇臂9连接处安装有调整螺母，通过拧动旋转调整螺母，可调整长摇臂9与短摇臂6之间的拉索8的长度，即可调节拉索8的工作长度。
如图4所示，所述长摇臂9的顶端开有通孔，用于紧固拉索8；长摇臂9的底端开有花键孔，用于与拨叉轴10的轴端花键配合连接，实现可靠地传递换挡转矩。
所述拨叉轴10的一端加工为花键轴，与长摇臂9底端的花键孔相配合，使得长摇臂9 的摆动能够带动拨叉轴10沿其轴线转动；所述拨叉轴10的另一端铣为扁平插头，扁平插头插入转角传感器12中，带动转角传感器12的转子同步转动，使得转角传感器12能准确测得拨叉轴10的转角；所述拨叉轴10的两端分别安装在拨叉轴支架20上，所述拨叉轴支架 20固定安装在变速箱壳体上，所述拨叉轴10与拨叉轴支架20之间通过铜套可旋转地连接，使得拨叉轴10能沿其轴线自由转动。
如图1和图2所示，所述拨叉执行组件由拨叉19和分离轴承13组成；
如图4所示，所述拨叉19焊接在拨叉轴10的中部，所述拨叉19在拨叉轴10的带动下，与拨叉轴10同步转动；所述分离轴承13同轴安装在离合器14的外侧；安装拨叉19的拨叉轴10的轴线与离合器14的轴线错开分布，即拨叉轴10的轴线与分离轴承13的轴线错开布置；所述拨叉19的拨叉头部作用于分离轴承13两侧的工作台肩上，所述拨叉19在拨叉轴 10的带动下进行摆动，进而压动分离轴承13沿其轴线方向直线运动，所述分离轴承13沿其轴线方向运动会压迫或释放离合器的膜片弹簧15的分离指，从而使得离合器14分离或结合。
所述控制组件由换挡控制器TCU和包括转角传感器12、油门踏板深度传感器、车速传感器、刹车踏板深度传感器等在内的车辆状态传感器；
所述换挡控制器TCU的控制信号输出端与换挡驱动电机2的信号接收端连接，所述转角传感器12、油门踏板深度传感器、车速传感器、刹车踏板深度传感器等在内的车辆状态传感器的信号输出端分别与换挡控制器TCU的信号接收端连接；
所述转角传感器12固定安装在拨叉轴支架20上，并与拨叉轴10的末端连接，如前所述，所述拨叉轴10的另一端铣为扁平插头，扁平插头插入转角传感器12中，带动传感器 12的转子同步转动，使得转角传感器12能准确测得拨叉轴10的转角；转角传感器12测得拨叉轴10的转角信息后，将转角信息实时反馈给换挡控制器TCU作为换挡控制依据，换挡控制器TCU做出换挡判断后向换挡驱动电机2发送控制指令，通过摇臂驱动组件最终控制拨叉执行组件工作；与所述转角传感器12所述换挡控制器TCU接受检测车辆油门踏板深度的油门踏板深度传感器信号、检测车辆速度的车速传感器信号、检测刹车踏板深度的刹车踏板深度传感器信号等；换挡控制器TCU将上述车辆状态信号数据作为换挡判断依据，并做出换挡决策，最终向摇臂驱动组件发出指令信号，以驱动拨叉执行组件控制离合器结合或分离，具体表现为控制换挡驱动电机2的工作电压、电流方向与启停动作；此外，换挡控制器 TCU还通过实时调整换挡驱动电机2的作用转矩以控制离合器14的分离或结合速度，以保证换挡品质。
本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构的工作过程具体如下：
为了使换挡执行过程更加清楚，本实施例中将结合专利“一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法(CN105864368A)”中提出的变速箱，具体阐述本实用新型所述摇臂式自动离合器执行机构的具体工作过程如下：
1、离合器分离执行过程；
如图5所示，换挡控制器TCU接收分别经转角传感器12、油门踏板深度传感器、车速传感器以及刹车踏板深度传感器检测并发来的转角信号、油门踏板深度信号、车速信号以及刹车踏板深度信号等车辆状态信号，将车辆状态信号作为判断依据，经分析计算处理做出换挡判断，进而发出离合器分离指令，此时，变速箱为二挡换一挡过程；此时，换挡控制器 TCU控制驱动换挡驱动电机2正向旋转启动，换挡驱动电机2带动蜗杆3正向转动，蜗杆3 将动力传递至蜗轮4，带动蜗轮4顺时针转动，接着，蜗轮4带动转轴5顺时针转动，短摇臂6跟随转轴5同步顺时针转动，进而拉动拉索8；此时，助力弹簧7从张紧状态变为自由状态，其弹性势能转化为机械能，助力弹簧7的弹性恢复力作为膜片弹簧15向内弹性形变的助力，帮助换挡驱动电机2克服膜片弹簧15的弹力做功；通过拉索8，短摇臂6的顺时针大角度摆动带动长摇臂9的顺时针小角度摆动，进而带动拨叉轴10顺时针同步转动；与此同时，角度传感器12将拨叉轴10的转动角度信息实时反馈至TCU，实现闭环控制；
在上述离合器分离执行过程中，拨叉轴10的转动带动焊接于其上的拨叉19沿拨叉轴 10的轴线顺时针摆动，引起拨叉19的拨叉头压迫分离轴承13沿其轴线向靠近离合器14的方向运动，膜片弹簧15的分离指被压入，使离合器压盘16与离合器摩擦片17分离；换挡控制器TCU实时接收转角传感器12检测到的拨叉轴转角信号，监测拨叉轴10的转角变化情况，以计算分离轴承13的运动速度，通过对换挡驱动电机2的输出力矩控制对分离轴承 13运动速度进行修正，进而控制换挡过程中离合器14的滑磨过程时间，保证较好的换挡品质和行车舒适性；此外，通过控制短摇臂6的停止角使分离轴承13处于合适的位置，使离合器分离彻底，加之蜗轮蜗杆机构的自锁性，膜片弹簧15的弹簧反力由蜗轮蜗杆机构承受，换挡驱动电机2无需持续加载，离合器14可靠保持在分离状态，即变速器保持一挡稳定工作状态。
2、离合器结合执行过程；
如图6所示，换挡控制器TCU接收分别经转角传感器12、油门踏板深度传感器、车速传感器以及刹车踏板深度传感器检测并发来的转角信号、油门踏板深度信号、车速信号以及刹车踏板深度信号等车辆状态信号，将车辆状态信号作为判断依据，经分析计算处理做出换挡判断，进而发出离合器结合指令，此时，变速箱为一挡换二挡过程；此时，换挡控制器 TCU控制驱动换挡驱动电机2反向旋转启动，换挡驱动电机2带动蜗杆3反向转动，蜗杆3 将动力传递至蜗轮4，带动蜗轮4逆时针转动，接着，蜗轮4带动转轴5逆时针转动，短摇臂6跟随转轴5同步逆时针转动，进而释放拉索8；膜片弹簧15的弹簧反作用力使得长摇臂9有反向转动的趋势，使得拉索8依然张紧；此时，助力弹簧7从自由状态逐渐张紧，将机械能转换为弹性势能储存起来，助力弹簧7的弹性恢复力作为膜片弹簧15向外弹性形变的阻力，帮助驱动电机2克服膜片弹簧15的弹力做功，可改善离合器14结合过程的控制性能；
在膜片弹簧15反力的作用下，分离轴承13沿离合器14轴线向外移动，并反向推动拨叉19的拨叉头，带动拨叉轴10逆时针转动，进而带动长摇臂9逆时针摆动，通过拉索8，长摇臂9的小角度摆动带动短摇臂6的大角度逆时针摆动，由助力弹簧7提供的拉力与换挡驱动电机2提供反电流作用力矩作为阻力控制离合器14的结合速度；
与此同时，换挡控制器TCU实时接收转角传感器12的信号，监测拨叉轴10的转角变化情况，以计算分离轴承13的运动速度，通过对换挡驱动电机2的输出力矩控制对分离轴承13运动速度进行修正，进而控制换挡过程中离合器14的滑磨过程时间，保证较好的换挡品质和行车舒适性；通过控制短摇臂6的停止角度使分离轴承13处于合适的位置，使离合器14完全结合。
3、摩擦片磨损自动补偿过程；
在上述拉索式离合器控制执行机构的执行过程中，随着车辆行驶里程及换挡次数的增加，离合器摩擦片17因磨损而逐渐变薄，由离合器的结构原理可知，随着离合器摩擦片17 变薄，膜片弹簧15内圈的分离指较起始位置更凸起(即更远离离合器)，当离合器结合时，若分离轴承13在离合器14结合时的位置仍然为初始状态时的位置，则会使离合器压盘16 与离合器摩擦片17之间的压紧力变小，离合器摩擦片17与离合器压盘16之间产生滑移，致使离合器14无法可靠传递转矩。
若要克服上述问题，需要对离合器摩擦片17的磨损进行补偿，过程如下：
每次换挡控制器控制离合器14分离时，通过驱动电机工作电流信号突变判定，将拨叉头刚好接触到分离轴承13的台肩，分离轴承13刚接触到膜片弹簧分离指时的转角记为“结合点”，每当换挡控制器TCU控制离合器14结合时，通过控制摇臂驱动组件使分离轴承13 运动至比上一次离合器14结合时的“结合点”更远离离合器14的位置，在下一次控制离合器14分离时，换挡控制器TCU又根据驱动电机工作电流信号及拨叉转角信号，判断拨叉 19的拨叉头接触到分离轴承13工作台肩以及分离轴承13接触到膜片弹簧分离指时拨叉轴 10的转角，并以此作为新的“结合点”，在下一次控制离合器14结合时，使分离轴承13 在新的“结合点”的基础上，运动至更远离离合器14的位置；
如此循环，随着离合器摩擦片17的磨损，“结合点”位置随之不断更新，“结合点”逐渐向远离离合器的方向运动，以此保证离合器摩擦片17磨损后，离合器14仍能可靠结合，进而可靠传递动力。