[發明專利]基于勢能轉換原理的低功耗車用離合器電動操縱機構

在審

• 申請號: 201410558787.3
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104455087A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 鐘再敏;吳海康;王春現;王鵬;周鵬飛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F16D48/06
• 分類號: F16D48/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及一種車用離合器電動操縱機構，尤其是涉及一種基于勢能轉換原理的低功耗車用離合器電動操縱機構。

背景技術

在現有車用傳動系中，定軸式手動變速箱(MT)以其傳動效率高，生產成本低以及可靠性高等諸多優點在我國獲得廣泛應用。在MT的基礎上，若用自動操縱機構代替人力完成離合器結合/分離以及選換檔動作，便構成了手自一體機械式自動變速器(AMT)。

為以電動方式，實現離合器結合/分離動作的自動完成，需要專門設置一離合器電動操縱機構。現有的最常見的離合器電動操縱機構通常基于如下原理實現，即：依次通過一減速增扭裝置以及一轉動/平動轉換裝置，將具備高旋轉速度/低轉矩特點的操縱電機輸出動力轉換為具備低平動速度/高推(拉)力特點的操縱機構末端輸出動力，以此作為克服膜片彈簧分離指端負載，通過操縱分離軸承平移實現離合器結合/分離動作的動力。因此，操縱電機的功率等級基本由膜片彈簧分離指端負載決定。

由上述分析可知，降低膜片彈簧分離指端負載是降低操縱電機功率等級，進而降低生產成本的不二之選。為此，有人提出在上述離合器電動操縱機構減速增扭裝置的末端增加一扭轉助力彈簧，以此降低膜片彈簧分離指端負載的大小，但是這樣一種技術路線只能部分降低操縱電機所需的功率等級。原因是，以上兩種離合器操縱機構的主要設計思想是一脈相承的，即用操縱電機克服膜片彈簧分離指端的負載，在離合器完成一次結合/分離動作后，膜片彈簧中存儲的勢能不變，而操縱電機輸出的機械能量最終轉換為了熱能。

中國專利CN2486382Y公開了用于汽車、火車、飛機及各種交通運輸工具的制動節能器，它是在齒輪箱上部的傳動軸上設有前后傳動齒輪和前后離合器，齒輪箱下部設有與前后傳動齒輪嚙合的盆形齒輪，盆形齒輪中部設有儲能發條，后側設有電磁制動器，前后離合器之間設有撥叉操縱桿，操縱桿可控制儲能發條的旋轉與放松，在車輛制動時將車輛的動能轉變成勢能存儲在發條中，在制動解除后將發條中存儲的勢能轉變成動能提供給車輛。與本發明相比，該發明同樣體現了利用小功率器件控制大量機械能流動方向的思想，但是該發明所利用的小功率器件是一種機械元件(撥叉操縱桿)，實現的是車輛動能與發條勢能間的轉換。本發明所利用的小功率器件是一種電氣元件(小功率操縱電機)，實現的是離合器執行機構拉伸助力彈簧以及扭轉助力彈簧勢能與離合器膜片彈簧勢能的轉換。與該發明相比，首先本發明所涉及的領域不同，其次從控制角度分析，本發明具備電控電動系統所特有的靈活性，第三從有益實施效果角度分析，該發明突出強調的是節能效果，而本發明突出強調的是結構的小型化，因此與該分明相比，本發明有著本質的區別。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單，生產成本低，且具備低功耗特點的新型車用離合器執行機構。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

基于勢能轉換原理的低功耗車用離合器電動操縱機構，包括操縱電機，蝸桿，蝸輪，拉索，主軸，拉伸助力彈簧，扭轉助力彈簧及滾輪，

所述的拉索纏繞在滾輪上，

所述的蝸輪與滾輪構成蝸輪滾輪組件，經主軸旋轉支撐在殼體上，

所述的操縱電機經蝸桿旋轉驅動蝸輪滾輪組件，拉索將蝸輪滾輪組件的轉動轉化為平動，完成離合器的結合/分離動作，在蝸輪滾輪組件旋轉時，離合器膜片彈簧中存儲的勢能與拉伸助力彈簧以及扭轉助力彈簧中存儲的勢能相互轉換。

所述的操縱電機通過改變自身的旋轉方向來對勢能的流動方向進行切換。

優選的，拉伸助力彈簧在蝸輪滾輪組件一定轉角范圍內對其施加助力轉矩，扭轉助力彈簧在蝸輪滾輪組件全部轉角范圍內對其施加助力轉矩。

作為更加優選的實施方式，蝸輪滾輪組件上加工有擋桿槽以及安裝孔，所述拉伸助力彈簧的一端與殼體固結，另一端與擋桿固結，擋桿部分或全部位于擋桿槽中，擋桿槽限制了擋桿沿滾輪的徑向運動，擋塊在一個方向上限制了擋桿沿滾輪的周向運動。這樣，擋桿槽使在蝸輪滾輪組件只能在擋桿槽的轉角范圍內操縱拉伸助力彈簧拉伸或收縮。扭轉助力彈簧的一端與殼體固結，另一端位于安裝孔內，在蝸輪滾輪組件全部轉角范圍內對其施加助力轉矩。

所述的滾輪具有變化的半徑，優選的，滾輪可以是盤形凸輪。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：