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技术领域

本实用新型属于电机驱动的机械传动领域，具体涉及一种车用自动离合器执行机构。

背景技术

自动离合器系统是将手动变速箱离合器的操作自动化。此系统是很多自动变速形式的基 础。首先自动离合器是构成AMT(Automated Manual Transmission)、干式DCT(Dual Clutch  Transmission)的一部分。其次，离合器还广泛应用于混合动力车辆HEV(Hybrid Electric  Vehicle)的传动系统。尽管混合动力车辆的传动形式各式各样，除了一些采用行星齿轮机构 的动力耦合装置，多数混合动力系统仍然采用离合器来实现车辆换挡和模式切换等功能。其 中核心部分就是自动离合器的执行机构。

自动离合器的执行机构主要有液压和电动两种。但是液压驱动的自动离合器系统需要电 机泵、油箱、阀体等一套液压系统，系统复杂。电机驱动的离合器执行机构系统结构相对简 单。电机驱动的离合器执行机构采用直流电机作为动力源，常见的将电机的旋转运动转换为 直线运动并减速的装置包括蜗轮蜗杆，丝杠螺母。虽然结构简单，但是传动效率低，导致响 应时间长，整车动力性受限。随着机械传动技术的发展，滚珠丝杠[CN100427802C]逐渐成为 一种高效、可用于高速重载的场合的传动机构，并且噪音的问题也得到了解决。

申请人在实用新型专利[一种电机驱动的车辆自动离合器系统，申请号201210072569.X] 中提出了基于CAN总线的离合器控制系统，采用直流电机和滚珠丝杠作为离合器执行机构。 然而此机构中没有考虑机构自锁和离合器摩擦片磨损之后的间隙自调整，会导致机构耗电量 增加并为控制策略制定带来困难。

本实用新型针对前一个申请的专利中所提到的自动离合器执行机构中没有涉及到的自锁 装置和离合器摩擦片磨损之后的间隙自调整装置加以补充。对于自动离合器执行机构来说， 这两项功能的实现是十分必要的。

汽车离合器结合过程对于接合速度，接合量的要求很高，而且要求汽车离合器执行机构 有长时间可靠停留在某一位置的能力即自锁能力。蜗轮蜗杆，丝杠螺母本身具有自锁能力， 采用蜗轮蜗杆，丝杠螺母的电动执行机构不用考虑这方面的问题。然而滚珠丝杠的逆效率也 很高，无法实现自锁。如果只是在电机和滚珠丝杠加装双向逆止器可以达到在任意位置锁止 的目的，但是在控制汽车离合器缓慢接合的过程中会发生连续的抖动。

汽车离合器的摩擦片在工作一段时间后会产生一定的磨损，汽车离合器完全接合之后膜 片弹簧在原有基础之上变形会加大，这就要求离合器执行机构在可以根据汽车离合器摩擦片 磨损情况自动调节初始位置，保证汽车离合器摩擦片磨损之后，汽车离合器仍然能够完全接 合。

发明内容

现有车用自动离合器执行机构效率低，响应时间长，控制精度低，寿命短，系统复杂。 本实用新型提供了一种新型车用自动离合器执行机构，解决了自动离合器执行机构效率低， 响应时间长，控制精度低，寿命短的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种车用自动离合器执行机构，主要由电机1、滚珠丝杠螺母、离合器间隙自动调整装 置和自锁装置组成，所述的滚珠丝杠螺母一端与电机1连接，另一端与自锁装置连接，滚珠 丝杠螺母由滚珠丝杠的螺杆7和滚珠丝杠的螺母18组成；所述离合器间隙自动调整装置安装 在滚珠丝杠的螺杆7上，位于电机1与自锁装置之间，所述离合器间隙自动调整装置由调整 盘21、平衡弹簧2、装在调整盘21外缘上的调整块3和装在调整盘21侧壁上的调整圆柱20 组成；所述自锁装置由单向离合器9和调节压紧装置组成；所述滚珠丝杠螺母、离合器间隙 自动调整装置和自锁装置均装在执行机构外壳10内部。

技术方案中所述滚珠丝杠的螺杆7与滚珠丝杠的螺母18形成滚珠丝杠副；滚珠丝杠的螺 杆7通过凹槽与电机1的凸起连接，滚珠丝杠的螺杆7的凹槽和电机1的凸起能够沿轴向相 对移动；

滚珠丝杠的螺杆7靠近电机1一端穿过所述调整盘21，调整盘21与电机1之间安装平 衡弹簧2，所述调整块3位于调整盘21内部，调整块3和调整盘21之间有调整弹簧4，调整 块3在调整弹簧4弹力的作用下有径向向外移动的趋势，所述调整块3边缘有锯齿与执行机 构外壳10内壁上的齿相咬合，所述调整圆柱20沿轴向插在调整盘21内并穿过调整块3。

技术方案中所述调整盘21通过对称安装的角接触轴承a19和角接触轴承b23连接到滚珠 丝杠的螺杆7上，所述调整盘21与滚珠丝杠的螺杆7相对转动，所述角接触轴承a19和角接 触轴承b23通过滚珠丝杠的螺杆7的轴肩和卡簧24进行定位，使调整盘21相对滚珠丝杠的 螺杆7不能做轴向运动。

技术方案中所述调整圆柱20上加工有斜面，与所述调整块3上的斜面相贴合；所述调整 圆柱20深入向调整盘21内移动时，通过斜面使所述调整块3径向向内移动，解除调整块3 与执行机构外壳10内壁上的齿的咬合。

所述调整块3设有四块，对称安装在调整盘21的凹槽里；

所述调整圆柱20设有四根。

技术方案中所述调节压紧装置包括压紧块16、压紧弹簧15、压紧螺钉14和锁紧螺母13；

所述单向离合器9设有单向离合器内环25和单向离合器外环26，所述单向离合器内环 25通过滑动花键与远离电机1一端的滚珠丝杠的螺杆7连接，滚珠丝杠的螺杆7能够相对单 向离合器轴向移动；

所述单向离合器外环26在压紧螺钉14、压紧弹簧15、压紧块16依次压紧的压紧力作用 下固定在离合器执行机构外壳10内的底部；所述压紧螺钉14通过锁紧螺母13锁紧；

所述单向离合器9逆向转动时，单向离合器内环25相对单向离合器外环26锁止。

在滚珠丝杠的螺母18上设有位移传感器6，位移传感器6固定在与滚珠丝杠的螺母18 连接的加宽件17上，位移传感器6的测量杆固定在离合器间隙调整装置上。

在滚珠丝杠的螺母18上固定推拉杆8，所述推拉杆8的一端与滚珠丝杠的螺母18通过 加宽件17紧固连接，推拉杆8的另一端穿过离合器执行机构外壳10，与外边的挡板11固定； 滚珠丝杠的螺母18带动加宽件17，再带动推拉杆8推动挡板11向前运动，所述挡板11带 动连杆机构推动汽车离合器离合。

所述推拉杆8设为二个。

与现有技术相比本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的自动离合器执行机构因为采用滚珠丝杠作为运动转换装置，所以传动效率 更高，响应更为迅速。同时安装了间隙自动调整装置，可以在离合器摩擦片磨损之后，自动 调整机构运动部分的位置，实现控制精度不变。自锁装置的设计保证了整个自动离合器执行 机构高效率的同时，在需要离合器长时间分离的情况下也能节省电能，提高电机使用寿命。

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是本实用新型的总体结构图；

图2是总体的爆炸图，给出了自动离合器执行机构各个零件的形状和位置；

图3是离合器执行机构外壳的轴向视图；

图4是离合器执行机构外壳的主视图；

图5是离合器执行机构压紧块的主视图；

图6是离合器执行机构压紧块的俯视图；

图7是离合器执行机构中的单向离合器装配图；

图8是离合器执行机构中的自锁装置装配图；

图9是离合器执行机构中调整盘的主视图；

图10是离合器执行机构中调整盘的左视图；

图11是离合器执行机构中调整盘的剖视图；

图12是离合器执行机构中调整块的主视图；

图13是离合器执行机构中调整块的左视图；

图14是离合器执行机构中调整圆柱的主视图；

图15是离合器执行机构间隙调整装置固定时候的状态装配关系的主视图；

图16是离合器执行机构间隙调整装置固定时候的状态装配关系的左视图；

图17是离合器执行机构间隙调整装置悬浮时候的状态装配关系的主视图；

图18是离合器执行机构间隙调整装置悬浮时候的状态装配关系的左视图；

图19是离合器执行机构间隙调整前调整装置,滚珠丝杠和推拉杆的位置装配图；

图20是离合器执行机构间隙调整后调整装置,滚珠丝杠和推拉杆的位置装配图；

图21是离合器执行机构内部各个零件间的位置装配关系的俯视图；

图22是离合器执行机构内部各个零件间的位置装配关系的主视图；

图中：

1、电机；2、平衡弹簧；3、调整块；4、调整弹簧；5、推拉杆固定螺母；6、位移 传感器；7、滚珠丝杠的螺杆；8、推拉杆；9、单向离合器；10、执行机构外壳；11、 挡板；12、挡板固定螺母；13、锁紧螺母；14、压紧螺钉；15、压紧弹簧；16、压紧块； 17、加宽件；18、滚珠丝杠的螺母；19、角接触轴承a；20、调整圆柱；21、调整盘；22、 传感器连接螺母；23、角接触轴承b；24、滚珠丝杠螺杆卡簧；25、单向离合器内环；26、 单向离合器外环；27、单向离合器支撑弹簧；28、单向离合器滚柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

此离合器执行机构从左至右依次为无刷直流电机1、离合器间隙自动调整装置、滚珠丝 杠螺母、位移传感器6、推拉杆8、自锁装置、输出动力的挡板11。离合器间隙调整装置包 括调整圆柱20、边缘带有锯齿的调整块3、调整盘21、调整弹簧4、平衡弹簧2。自锁装置 包括单向离合器9、压紧块16、压紧弹簧15、压紧螺钉14、锁紧螺母13。

滚珠丝杠的螺杆7一端穿过离合器间隙调整装置通过凹槽与电机的凸起连接，另一端通 过滑动花键与自锁装置中单向离合器内环25连接。单向离合器外环26在压紧螺钉14、压紧 弹簧15以及压紧块16的压紧力作用下固定在离合器执行机构外壳10底部。

离合器间隙调整装置的调整盘21通过角接触轴承a19和角接触轴承b23安装在滚珠丝杠 的螺杆7上。带有锯齿的调整块3位于调整盘21内部，并在调整弹簧4弹力的作用下有径向 向外移动的趋势，从而与执行机构外壳10内壁上的齿相咬合。调整圆柱20沿轴向插在调整 盘21内并穿过调整块3。调整圆柱20上加工有斜面，与调整块3上的斜面相贴合。调整圆 柱20深入向调整盘21内移动时，会通过斜面使调整块3径向向内移动，从而解除与执行机 构外壳10内壁的咬合。

位移传感器6固定在滚珠丝杠的螺母18上，位移传感器6的测量杆固定在离合器间隙调 整装置上。推拉杆8固定在滚珠丝杠的螺母18上穿过离合器执行机构外壳10，与外边的挡 板11固定。

此电动离合器执行机构通过接收电机驱动电路输出的电机旋转方向和PWM控制的占空 比信号达到控制汽车离合器分离接合的目的，并且通过位移传感器进行反馈控制。可以总结 为此电动离合器执行机构接收离合器操纵的期望位移信号，并加以实现。通过自锁装置能够 在电机无信号输入时长时间可靠的停在任意期望位置，节约电能，简化控制，提高电机寿命。 同时间隙调自动整装置能够在离合器摩擦片磨损之后自动调整间隙，保证汽车离合器在摩擦 片磨损之后仍然能够完全接合。

本实用新型工作过程为电机1旋转，通过电机1的凸起和滚珠丝杠的螺杆7的凹槽结构 带动滚珠丝杠的螺杆7旋转，使滚珠丝杠的螺母18带动通过加宽件17固定连接的推拉杆8 做轴线运动，再通过挡板11带动连杆机构压动汽车离合器的分离叉，使汽车离合器分离或结 合。本实用新型采用无刷直流电机，由无刷直流电动机组成的伺服系统，具有 转矩平滑、响应快、控制精度高的特点，故适用于离合器执行机构的良好的动力源。此种电 动机既具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护工作量小的特点，又具有与直流电动机同 样优良的控制性能。采用传动效率高的滚珠丝杠作为传动装置能够提高系统的响应速度，提 升整车的动态性能。

本实用新型的另一个方面涉及到自动离合器执行机构的自锁装置。

由于结构原因，滚珠丝杠螺母的传动效率很高，但是同时也会有很高的逆效率，当有轴 向力施加到滚珠丝杠的螺母18上时，滚珠丝杠的螺杆7会旋转，滚珠丝杠的螺母18会做轴 向运动，如果想让汽车离合器长时间保持在某一位置，电机两端的电压就不能间断，此时电 机转速为零，这样会浪费电能，缩短电机寿命，也不利于离合器的控制。

为了解决这一问题，在滚珠丝杠的远离电机1一端加装一个单向离合器9和一套调节压 紧装置（压紧块16，压紧弹簧15，压紧螺钉14，锁紧螺母13）。单向离合器9正向旋转效率 很高，但是逆向转动时单向离合器内环25相对单向离合器外环26锁止。调节压紧装置工作 原理为压紧螺钉14压动压紧弹簧15，再压动压紧块16，最终压紧单向离合器外环26。压紧 螺钉14调好压紧力后通过锁紧螺母13锁紧。

滚珠丝杠的螺杆7与单向离合器内环25通过滑动花键连接，单向离合器外环26安装在 离合器执行机构外壳10中，通过调节压紧装置中的压紧块16压紧。当电机1正向旋转时带 动滚珠丝杠的螺杆7正向旋转，滚珠丝杠的螺杆7尾端通过滑动花键连接的单向离合器内环 25也高效正向旋转，单向离合器外环26不动，滚珠丝杠的螺母18带动加宽件17，再带动推 拉杆8推动挡板11向前运动，带动相应的连杆机构推动汽车离合器迅速分离。因为本实用新 型中安装的单向离合器外环26受到压紧机构的压紧力作用，当电机1无信号输入时，在汽车 离合器膜片弹簧回复力的作用下滚珠丝杠的螺杆7有反转的趋势，此时单向离合器内环25相 对于单向离合器外环26锁止，但是只依靠汽车离合器膜片弹簧的回复力转换成的扭矩无法克 服压紧装置产生的压紧力所生成的扭矩，所以此时离合器执行机构可以在电机1没有信号输 入的情况下保持在任意给定位置不动，达到自锁的目的。

当需要汽车离合器结合时，电机1反向旋转，在电机1产生的扭矩和汽车离合器膜片弹 簧的回复力转换的扭矩共同作用下克服压紧机构的压紧力产生的扭矩，保证汽车离合器能以 任意速度平稳结合，电机1反向旋转产生的扭矩同汽车离合器膜片弹簧回复力转换成的扭矩 一样，是驱动单向离合器外环26克服摩擦力旋转的扭矩的一部分，不会产生抖动的现象。

本实用新型还涉及汽车离合器摩擦片磨损之后间隙自动调整装置。

汽车行驶一段时间后，汽车离合器摩擦片将会产生一定的磨损，汽车离合器中的膜片弹 簧在离合器完全接合之后变形会加大，对于推式离合器执行机构来说要求在汽车离合器摩擦 片磨损之后离合器执行机构的推拉杆8在原有基础之上向后移动一定距离，保证汽车离合器 仍能完全接合。

本实用新型推拉杆8与滚珠丝杠的螺母18通过加宽件17紧固连接，并且在汽车离合器 完全接合的位置滚珠丝杠螺母连同推拉杆8是悬浮的。汽车离合器接合后可以根据具体磨损 情况自动调整滚珠丝杠螺母和推拉杆8初始位置。

为达到这一目的，本实用新型设计了一套间隙自动调整装置。间隙自动调整装置包括调 整圆柱20，边缘带有锯齿的调整块3，调整盘21，调整弹簧4，平衡弹簧2。滚珠丝杠的螺 杆7靠近电机一端穿过调整盘21，通过凹槽与电机1连接。滚珠丝杠的螺杆7的凹槽和电机 的凸起可以轴向相对移动一段距离而不影响转动的传递。滚珠丝杠的螺杆7的远离电机的一 端通过滑动花键与单向离合器内环25连接，也可以相对单向离合器轴向移动一段距离而不影 响转动的传递。这两段距离即离合器间隙调整量。调整盘21与电机1之间安装一个平衡弹簧 2。通过两个对称安装的角接触轴承a19和角接触轴承b23将调整盘21连接到滚珠丝杠的螺 杆7上，使调整盘21相对于滚珠丝杠的螺杆7可以受拉受压。通过滚珠丝杠的螺杆7的轴肩 和卡簧24对角接触轴承a19和角接触轴承b23进行定位，使调整盘21相对滚珠丝杠的螺杆 7无法做轴向运动，但滚珠丝杠的螺杆7可以相对调整盘21转动。调整块3有四个，对称安 装在调整盘21的凹槽里，根部插入调整圆柱20，调整圆柱20和调整块3有相互配合的斜面。 调整块3和调整盘21之间有调整弹簧4。调整块3边缘有锯齿，在调整弹簧4作用下调整圆 柱20轴向向外突出，调整块3径向向外突出，使得汽车离合器分离过程中一直与离合器执行 机构外壳10的内壁通过锯齿咬合，轴向无法运动。

间隙自动调整发生在电机1反向旋转直至汽车离合器进入全接合状态的时候。汽车离合 器接合过程即将结束时，滚珠丝杠上的螺母18将会压动调整盘21上突出的调整圆柱20。调 整圆柱20中部有斜槽，被压动后带动调整块3向中心运动，调整块3向中心运动后与执行机 构外壳10内壁咬合的齿分离。间隙调整装置，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8处于悬浮状态。

此时如果汽车离合器摩擦片没有磨损，在平衡弹簧2的作用下，调整盘21，滚珠丝杠螺 母连同推拉杆8保持在原来的位置不动。如果汽车离合器摩擦片有一定磨损，汽车离合器接 合后，汽车膜片弹簧指端仍有轴向力，推拉杆仍将有一定的负载。因此在汽车离合器摩擦片 有一定磨损后，当调整块3与执行机构外壳10内壁咬合的齿分离，滚珠丝杠螺母连同推拉杆 8处于悬浮状态时，调整盘21，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8在此负载的作用下整体向靠近电 机一侧移动。当负载与平衡弹簧2重新建立平衡之后，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8调整盘21 重新停在新的平衡位置。电机正向旋转，滚珠丝杠的螺母18与调整盘21分开。在调整弹簧 4的压力作用下调整圆柱20和调整块3重新回到原来的位置，调整块3的边缘和执行机构外 壳10内壁重新通过锯齿咬合在新的位置，达到离合器磨损之后间隙自动调整的目的。

传感器6本身安装在与滚珠丝杠的螺母18通过螺栓连接的加宽件17上。传感器的测量 杆通过螺母22安装在调整盘21上。这样就可以测量滚珠丝杠的螺母18相对于滚珠丝杠的螺 杆7的位置，也就可以换算出汽车离合器位置。

下面具体介绍本实用新型自动离合器执行机构操纵离合器分离接合的全过程。

最初，汽车离合器处于完全接合状态，即滚珠丝杠的螺母18处于最靠近电机1一端的位 置，记为零点位置。滚珠丝杠的螺杆7远离电机1一端通过滑动花键与单向离合器内环25连 接。单向离合器内环25相对于单向离合器外环26正向旋转效率很高，逆向锁止。电机1正 向旋转带动滚珠丝杠的螺杆7正向旋转，螺母18向前运动，与螺母18通过加宽件17紧固连 接的推拉杆8向前运动，推动挡板11，挡板11推动连杆机构推动汽车离合器分离叉，汽车 离合器快速完全分离。因为对于汽车离合器的控制来说，要求汽车离合器分离过程快速，彻 底。所以整个过程进行的十分迅速。

汽车离合器分离之后，当电机1没有信号输入时，在汽车膜片弹簧回复力的作用下，有 使离合器执行机构的推拉杆8向后回退，滚珠丝杠的螺母18回退，滚珠丝杠的螺杆7反向旋 转的趋势。但是滚珠丝杠的螺杆7远离电机1一端通过滑动花键与单向离合器内环25连接， 单向离合器内环25相对于单向离合器外环26反向旋转时锁止，而外环又通过压紧装置压紧， 此时滚珠丝杠的螺杆7的扭矩不足以克服压紧装置产生的摩擦力转换成的扭矩，所以当汽车 离合器分离之后，电机没有信号输入时，汽车离合器可以可靠停留在任何位置。

当需要汽车离合器接合的时候，电机1反向旋转，带动滚珠丝杠的螺杆7反向旋转，此 时电机1的扭矩加上汽车离合器膜片弹簧转换成的扭矩足以克服单向离合器外环26由压紧机 构产生的摩擦力转换成的扭矩，这样汽车离合器就能平顺，以任意速度接合。

滚珠丝杠的螺杆7靠近电机1一端通过两个对称安装的角接触轴承a19和角接触轴承b23 卡在间隙自动调整装置中的调整盘21上，无法做相对运动。调整盘21和电机1之间有一个 平衡弹簧2。调整盘21边缘有突出的调整块3，调整块3和调整盘21之间有调整弹簧4，调 整块3的边缘有锯齿，与离合器执行机构外壳10内壁的锯齿相咬合。离合器执行机构所受的 的轴向力全部由这些锯齿所承受。当滚珠丝杠的螺母18回退到相对于螺杆7的零点位置的时 候将压动插在调整盘21和调整块3之间的调整圆柱20。调整圆柱20和调整块3之间通过斜 面配合，当调整圆柱20被压下后，调整块3克服调整弹簧4的力被带动，向调整盘21中心 运动，此时调整装置，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8处于悬浮状态。如果汽车离合器摩擦片没 有磨损，滚珠丝杠的螺母18处于零点位置时，汽车离合器已经完全接合，此时离合器执行机 构将不会受到轴向力的作用。调整装置，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8悬浮后在平衡弹簧2的 作用下将仍然处在原来的位置，不发生改变。如果汽车离合器摩擦片有一定磨损，滚珠丝杠 的螺母18处于零点位置时，汽车离合器没有完全接合，此时离合器执行机构将仍受到轴向力 的作用，调整装置，滚珠丝杠螺母连同推拉杆8后退，与平衡弹簧2重新建立平衡后停留在 新的平衡位置。电机1再次正向旋转滚珠丝杠的螺母18与调整盘21分离，此时调整圆柱20 弹出，调整块3受到调整弹簧4的作用向外挤压，再次与执行机构外壳10咬合（汽车离合器 摩擦片没有磨损咬合在原来位置，磨损之后咬合在新的位置），承受汽车离合器分离所产生的 轴向力。

位移传感器6固定在与滚珠丝杠的螺母固连的加宽件17上，测量杆固定在离合器间隙调 整装置上。推拉杆8的一端通过螺栓5固定在滚珠丝杠的螺母的加宽件17上，另一端的穿过 离合器执行机构的外壳10，与外边的挡板11同样通过螺栓12固定。电机1旋转，带动滚珠 丝杠的螺杆7旋转，滚珠丝杠的螺母18做轴向运动，带动加宽件17，推拉杆8，和挡板11 做轴向运动。挡板11在离合器执行机构的最末端，是整个离合器执行机构的动力输出元件， 通过一系列杆件控制汽车离合器分离接合。