CN107636335B - 具有自动磨损补偿的离合器促动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离合器促动器(100)，用于将分离力FA传递给离合器(101)的分离装置(22)，其包括可被施加分离力FA的操控件(13,14,24)以及活塞杆(15,25)，该活塞杆用于将分离力FA从所述操控件(13,14,24)传递给所述分离装置(22)。所述活塞杆(15,25)相对于所述操控件(13,14,24)的连接区域(14,24)如此支承，以至于所述活塞杆(15,25)能够通过所述离合器(101)的离合器反作用力FK相对于所述连接区域(14,24)运动，所述连接区域(14,24)和所述活塞杆(15,25)相互间的通过所述运动引起的定位能够通过给所述操控件(13,14,24)施加分离力FA而固定。所述操控件(13,14,24)构造为能够将所述分离力FA至少部分地偏转为在所述连接区域(14,24)与所述活塞杆(15,25)之间作用的法向力FN和/或径向力FR，其中，该法向力FN和/或径向力FR将所述连接区域(14,24)与所述活塞杆(15,25)相互间的定位固定。

Description

具有自动磨损补偿的离合器促动器
技术领域
本发明涉及一种具有自动磨损补偿的离合器促动器，优选用于操控车辆的在未操控状态下闭合的起动离合器。
背景技术
车辆用离合器用于在传动装置的切换过程中完全分离发动机与传动装置之间的力锁合并且在起动时缓慢建立该力锁合。该离合器包含配置给发动机的离合器盘和配置给传动装置的离合器盘。这两个离合器盘都设置有摩擦衬片并且在离合器闭合的状态下通过（一般由弹簧提供的）离合器反作用力压在一起。
离合器促动器将与离合器反作用力反向的分离力传递给离合器。由此，离合器盘可以相互分离，从而中断发动机与传动装置之间的力锁合。但是，离合器也可以为了起动而转变为打滑状态，在该打滑状态下，离合器盘相互摩擦并且只能将由发动机提供的扭矩的可自由选择的部分传递给传动装置。由于摩擦，导致摩擦衬片的磨损并且摩擦衬片随着时间变薄，从而使得离合器促动器与离合器之间的运动学铰接条件改变。因此，离合器促动器必须在长度调整的过程中不断地如下再调整，使得离合器促动器在离合器操控时将分离力无间隙地传递给离合器。在此，该调整必须机械上如此稳定，以至于该调整不会由于分离力的作用而改变。
由文献WO 2012 119 612 A1公开了一种离合器促动器，其中，通过辅助能源给促动器活塞施加分离力并且该分离力经由活塞杆传递给离合器。为了进行长度补偿，具有传动外螺纹的活塞杆经由中间件与促动器活塞上的与之对应的传动内螺纹耦合。活塞长度和中间件的总长度自动再调整，其方法是，在离合器的闭合状态下将扭转止动地支承的活塞杆通过离合器反作用力旋入中间件中，其中，该中间件被强制地进行转动。促动器活塞具有锁止区域，该锁止区域在离合器操控时与中间件上与之对应的区域摩擦锁合并且阻止中间件的转动运动。因此，通过彼此啮合的传动螺纹和活塞杆的扭转止动阻止活塞杆与中间件之间的相对运动。
发明内容
本发明的任务在于，进一步改进现有技术的离合器促动器，使得该离合器促动器可以更简单并且以更少的构件制造。
按照本发明，该任务通过按照本发明的离合器促动器解决。另外的有利的设计方案由本申请的申请文件得出。
在本发明的范围内，开发一种用于将分离力FA传递到离合器的分离装置的离合器促动器。该离合器促动器包括可被施加分离力FA的操控元件以及用于将分离力FA从操控元件传递给分离装置的活塞杆。在此，活塞杆相对于操控件的连接区域如此支承，使得活塞杆能够通过离合器的离合器反作用力FR相对于连接区域运动。连接区域与活塞杆的通过该运动引起的相互定位能够通过给操控件施加分离力FA来固定。
按照本发明，操控件构造为能够将分离力FA至少部分地偏转为在连接区域与活塞杆之间作用的法向力FN和/或径向力FR。该法向力FN和/或径向力FR将连接区域与活塞杆相互间的定位固定。
通过这种方式可以节省按照现有技术设置的中间件。此外，不再需要操控件上的单独的锁止区域。取而代之地，刚好在如下位置——在该位置上活塞杆与连接区域出于引导相互运动的目的反正已经接触——导入附加的、用于固定所述定位的法向力FN和/或径向力FR。
此外，这种类型的固定提供的优点是：该固定在给操控件施加分离力的当时就起作用。按照现有技术，是通过将促动器活塞运动到如下位置，在该位置上锁止区域与中间件上与之对应的区域形成摩擦锁合来激活所述锁止的。因此，在每次操控离合器时，所述锁止至少短时地首先不起作用，而促动器活塞已经走过了直至在锁止区域上建立摩擦锁合的死距离。因此，在操控突然增强时，活塞杆和中间件会无意地相对运动并且使得与此相关的自动调整变差。对于离合器的打开必要的分离力FA非常大并且典型地可以处于6000N之上。
此外，与现有技术不同地，也可以省去活塞杆上和连接区域上的螺纹。在本发明的一个特别有利的设计方案中，活塞杆的外周可以相对于连接区域的内周移动。活塞杆的外周和连接区域的内周不必特别地加工；它们分别可以是光滑的面，这些面例如相对滑动或者在没有接触的情况下相互滑动经过。因此，离合器杆和连接区域可更简单地制造并且对于磨损不敏感。
然而，本发明的固定也可以在下述设计方案中使用，在该设计方案中，活塞杆具有传动外螺纹，该传动外螺纹与连接区域上的传动内螺纹啮合。相互啮合的传动螺纹将活塞杆的通过离合器反作用力FK驱动的线性运动部分转换为活塞杆相对于连接件的转动。在此，通过螺纹的导程提供附加的自由度。在该设计方案中，本发明的固定提供的优点是：活塞杆不再必须抗扭地支承。
有利的是，设置有用于施加在活塞杆与操控件之间作用的预紧力FF的机构，该预紧力对抗离合器的离合器反作用力FK。该机构例如可以包括预紧弹簧。该预紧力FF对于长度补偿具有次要的意义；利用该预紧力可以设定：在离合器的未操控状态中两个离合器盘相互间的哪个压紧力用于长度补偿目的。该预紧力FF的主要目的是：在离合器促动器的未操控状态下也给分离装置施加确定的最小力并且确保在活塞杆与分离装置之间不产生间隙。
在本发明的一个特别有利的设计方案中，法向力FN或径向力FR通过自放大的摩擦锁合固定连接区域与活塞杆的相互定位。在该上下文中，“自放大”理解为：法向力FN或径向力FR的值自动追踪分离力FA的值。于是，活塞杆和连接区域仅仅分别承受必要大小的法向力FN或径向力FR的载荷，这保护了构件。
在本发明的一个特别有利的设计方案中，连接区域如此支承在操控件上，以至于连接区域通过操控件沿活塞杆的轴向方向的线性运动能够径向地朝活塞杆的方向摆动。于是，法向力FN或径向力FR与施加给操控件的分离力FA成比例。比例常数通过支撑装置的几何结构确定。
有利的是，连接区域构造为连接件和/或是连接件的一部分，其中，该连接件通过离合器反作用力FR和/或通过预紧力FF可固定在操控件上的止挡上。操控件和连接件的分开制造可以比操控件与集成的连接件的一件式制造更简单。装配也是简单的。在此，在最终效果上与操控件和连接件是一件式单元的情况实现相同的效果。特别是当连接件通过典型大的离合器反作用力FK固定时就是这种情况。
在本发明的另一有利设计方案中，连接区域构造为连接件，该连接件可摆动地支承在操控件上。在此，连接件和操控件特别是可以由相同材料组成，并且连接件可以与操控件一起实现为唯一的构件。例如，操控件与通过固体铰链铰接在其上的连接件的组合可以一件式地制造。然而，连接件也可以是单独的构件，其通过铰链或类似连接铰接在操控件上。这种连接的制造更费事，然而比那些在每个位置变化中材料承受弯曲应力的固体铰链更耐用。
在本发明的一个特别有利的设计方案中，设置有端部止挡位置，操控件在离合器接合的情况下与该端部止挡位置接触。于是，该端部止挡位置一方面是用于长度补偿的固定参考点，该长度补偿通过连接区域与活塞杆之间的相对运动进行。另一方面，在本发明的另一特别有利的设计方案中，可以设置有用于减小和/或取消法向力FN和/或径向力FR的机构，所述机构能够通过操控件朝端部止挡位置移动而***控。于是，通过活塞杆与连接区域之间的相对运动进行的长度补偿——该长度补偿在离合器未操控状态下通过离合器反作用力驱动——尽可能少地受到连接区域与活塞杆之间的摩擦的妨碍。这种用于减小和/或取消法向力FN和/或径向力FR的机构的例子是可摆动地支承在操控件上的连接件，该连接件在离合器接合的情况下形成操控件与端部止挡位置的接触点。
在本发明的另一特别有利的设计方案中，操控件构造为活塞，该活塞可移动地支承在壳体中并且在该壳体中封闭压力室。于是，该操控件可通过压力介质到压力室中的引入而被施加分离力。恰恰在商用车离合器中常常需要施加大的力，因此长期仅仅借助于驾驶员的脚力进行操控会导致疲劳。然而，该脚力可通过气动装置或液压装置利用简单的机构多重放大并且紧接着通过压力介质导入压力室中。此外，电子控制的离合器（英语为：“clutch by wire”）也可以例如在自动的换挡传动装置中将分离力通过施加压力介质到压力室中而引导给操控件。
然而，如果利用其他力源给操控件施加分离力，那么本发明并且特别是长度补偿在功能上完全类似。例如，电子控制的离合器（英语为：“clutch by wire”）的操控件也可以机电地例如通过马达运动。
长度补偿的必要性在商用车中比在轿车中更突出。因为商用车离合器中的离合器反作用力FK比轿车离合器中大得多，所以典型地在活塞杆与离合器盘之间的作用链中设置多个机械变速器，该变速器减小必要的分离力FA并且反过来延长必要的操控距离。由此，5至8mm数量级的衬片磨损被转变为必要的、60至65mm数量级的长度补偿。因此，与从离合器完全闭合过渡到离合器完全打开所需的操控件操控距离相比（该操控距离例如可以处于20至30mm的数量级中），该长度补偿可以大得多。
附图说明
以下根据附图阐述本发明的对象，但是本发明的对象并不局限于此。附图示出：
图1：本发明的离合器促动器的实施例，在活塞杆和连接区域上具有相互啮合的传动螺纹；
图2：本发明离合器促动器的实施例，在活塞杆和连接区域上没有螺纹。
具体实施方式
图1示出本发明的离合器促动器100的第一实施例。在此，关键特征是：两个子功能“长度补偿”和“阻止长度补偿”集成到构件、即连接件14和活塞杆15中，确切地说刚好在如下位置——在该位置上这两个构件出于引导彼此间的相对运动的目的反正是要相互接触的。
下面描述其功能方式：构造为活塞的操控件13径向地支承在壳体1中并且朝产生的压力室的方向密封。壳体1连同其盖12以及活塞13围成压力室11。借助于辅助能量（该辅助能量以压力介质的形式提供给压力室11）将分离力FA施加给活塞13。与现有技术不同地，该力形锁合地支撑在构造为夹紧件的连接件14上。夹紧件14在其内周32上具有传动内螺纹35，该夹紧件利用所述传动内螺纹与活塞杆15的外周30上的相应的传动外螺纹34形锁合地接触。此外，在径向方向上在夹紧件14与活塞杆15之间存在摩擦锁合接触。该摩擦锁合可以、然而不是必须、在离合器促动器100的未操控状态下就已经存在。在操控所述离合器促动器100时，在夹紧件14上产生与促动器力成比例的径向力FR，该径向力确保夹紧件14与活塞杆15之间的相应自放大的摩擦锁合并且防止活塞13与活塞杆15之间在离合器促动器100的操控期间的长度补偿。此外，活塞杆15将促动器力或活塞13的相应的距离经由分离杠杆22传递给离合器101。在离合器促动器100的未操控状态下，离合器反作用力FK经由所述分离杠杆22引导给活塞杆15。在那儿作用的预载弹簧6将活塞13朝所述盖12的方向推动，直至夹紧件14如此贴靠在设置于盖12的端部止挡位置40上，以至于径向力FR并且从而夹紧件14与活塞杆15之间沿径向的摩擦锁合被取消。为此，对这些构件进行设计，以至于由所述端部止挡位置施加给夹紧件14的力导致夹紧件14上的相应功能面的径向打开或卸荷。
离合器101包括配置给发动机的离合器盘20a以及配置给传动装置的离合器盘21a，配置给发动机的离合器盘20a具有摩擦衬片20b，配置给传动装置的离合器盘21a具有摩擦衬片21b。这两个离合器盘20a、21a通过施加离合器反作用力FK的复位弹簧23压到一起。这些离合器盘可以通过分离杠杆22的运动而抵抗复位弹簧23的力相互分离或者转变为相互打滑状态。
因此，由离合器101通过衬片磨损引起的运动学改变（其要求在活塞13与活塞杆15之间进行长度补偿）可以经由这些构件、即夹紧件14和活塞杆15的传动螺纹实现。相反，在操控阶段期间需通过夹紧件14和活塞杆15之间的摩擦锁合连接确保再调节机构的锁死，其方法是，阻止活塞13与活塞杆15之间通过这些构件即夹紧件14和活塞杆15中的传动螺纹进行的长度补偿。
配置给发动机的轴41和配置给传动装置的轴42（离合器101在闭合状态下在这两个轴之间建立力锁合）相对于分离杠杆22和活塞杆15的纵轴线错开。出于该目的，分离杠杆22不是直接操控离合器101，而是间接通过包括元件22a和22f的杠杆***来操控。分离杠杆22通过铰链22d相对于所述元件22a可摆动地支承。该元件22a在其另一端部上借助于铰链22b相对于固定点26可摆动地支承。所述元件22f利用另一铰链22c可摆动地支承在所述元件22a上。该元件22f在点22e处铰接在离合器盘20a上。杠杆***不仅相对于分离力FA所作用的轴线错开，而且将该力FA通过杠杆作用放大为力F’A。活塞杆15为了操控离合器而必须走过的距离以相同的杠杆比增大。
图2示出本发明的离合器促动器100的另一实施例。在此，关键特征是：除了将两个子功能“长度补偿”和“阻止长度补偿”集成到构件、即夹紧件24和活塞杆25中（如已经在图1中对于夹紧件14所示）之外，传动螺纹34、35对于长度补偿是可有可无的。由此，进一步降低离合器促动器100的复杂性。下面描述其功能方式：构造为活塞的操控件13径向地支承在壳体1中并且朝产生的压力室11的方向密封。压力室11由构件即壳体1、壳体1的盖12以及活塞13包围。借助于辅助能量（该辅助能量以压力介质的形式提供给压力室11）将分离力FA施加给活塞13。类似于在图1中示出的实施例，该力形锁合地支撑在夹紧件24上。此外，在径向方向上在夹紧件24与活塞杆25之间存在摩擦锁合接触。该摩擦锁合可以、然而不是必须、在离合器促动器100的未操控状态下就已经存在。在操控所述离合器促动器100时，在夹紧件24上产生与促动器力成比例的径向力FR，该径向力确保夹紧件24与活塞杆25之间的相应自放大的摩擦锁合并且防止活塞13与活塞杆25之间在离合器促动器100的操控期间的长度补偿。此外，活塞杆25将促动器力或活塞13的相应距离经由分离杠杆22传递给离合器101。在离合器促动器100的未操控状态下，离合器反作用力FK经由分离杠杆22引导给活塞杆25。在那儿作用的预载弹簧6将活塞13朝所述盖12的方向推动，直至夹紧件24如此贴靠在设置在盖12的端部止挡位置上，以至于径向力FR并且从而夹紧件24与活塞杆25之间沿径向的摩擦锁合被取消。为此，对这些构件进行设计，使得由所述端部止挡位置施加给夹紧件24的力导致夹紧件24上的相应功能面的径向打开或卸荷。于是，活塞杆25的光滑的外周31可以相对于所述长度补偿自由地相对于连接件24的与之对应的光滑的外周33滑动。
离合器101是与图1中示出的实施例相同的离合器。该离合器也以相同方式由分离杠杆22通过由元件22a和22f组成的杠杆***操控，从而配置给发动机的轴41和配置给传动装置的轴42的轴线又相对于分离杠杆22和活塞杆25的纵轴线错开。由离合器通过衬片磨损引起的运动学改变（其要求在活塞13与活塞杆25之间进行长度补偿）可以在构件即夹紧件24和活塞杆25之间进行，所述构件以它们各自的功能面彼此相对滑动。相反，在操控阶段期间，通过夹紧件24和活塞杆25之间的摩擦锁合连接确保再调节机构的锁死，其方法是，防止活塞13与活塞杆25之间通过构件即夹紧件24和活塞杆25之间的摩擦锁合进行长度补偿。相比于在图1中示出的实施例，需要更高的径向力FR，因为两个设置有传动螺纹的构件之间的相对转动比两个构件相互间的滑动容易锁死。更高的径向力FR可以在分离力FA相同的情况下通过相对于夹紧件14匹配地设计夹紧件25来提供。
附图标记列表：
1壳体
11壳体中的压力室
12壳体1的盖
13操控件，活塞
14、24 连接件、夹紧件
15、25活塞杆
6预紧弹簧
20a、21a 离合器101的离合器盘
20b、21b 离合器盘20a、21a的摩擦衬片
22离合器101的分离杠杆
22a、22f 用于离合器操控的杠杆***的元件
22b、22c、22d 铰链
33e在离合器盘20a上的铰接Ian
23用于离合器反作用力FK的离合器101的复位弹簧
26用于元件22a的固定支承点
30活塞杆15的外周
31活塞杆25的外周
32连接件14的内周
33连接件15的内周
34活塞杆15的传动外螺纹
35连接件14的传动内螺纹
40用于操控件13的端部止挡位置
41配置给电机的轴
42配置给传动装置的轴
100离合器促动器
101离合器
FA分离力
F’A 通过杠杆作用放大的分离力FA
FF预紧力
FK离合器反作用力
FN法向力
FR径向力

Claims (10)

1.一种离合器促动器(100)，用于将分离力FA传递给离合器(101)的分离装置(22)，其包括可被施加分离力FA的操控件(13)以及活塞杆(15,25)，该活塞杆用于将分离力FA从所述操控件(13)传递给所述分离装置(22)，其中，所述活塞杆(15,25)相对于所述操控件(13)的连接区域(14,24)如此支承，以至于所述活塞杆(15,25)能够通过所述离合器(101)的离合器反作用力FK相对于所述连接区域(14,24)运动，其中，通过所述运动引起的、所述连接区域(14,24)和所述活塞杆(15,25)相互间的定位能够通过给所述操控件(13)施加分离力FA而固定，其中，所述操控件(13)构造为能够将所述分离力FA至少部分地偏转为在所述连接区域(14,24)与所述活塞杆(15,25)之间作用的法向力FN和/或径向力FR，其中，该法向力FN和/或径向力FR将所述连接区域(14,24)与所述活塞杆(15,25)相互间的定位固定，其特征在于，所述活塞杆具有传动外螺纹(34)，该传动外螺纹与所述连接区域(14)上的传动内螺纹(35)啮合，以及所述法向力FN或所述径向力FR通过自放大的摩擦锁合来固定所述连接区域(14,24)与所述活塞杆(15,25)相互间的定位。
2.根据权利要求1所述的离合器促动器(100)，其特征在于，所述活塞杆(15,25)的外周(30,31)能够相对于所述连接区域(14,24)的内周(32,33)移动。
3.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，设置有机构(6)，该机构用于施加在所述活塞杆(15,25)与所述操控件(13)之间作用的预紧力FF，该预紧力对抗所述离合器(101)的离合器反作用力FK。
4.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，所述连接区域(14,24)如此支承在所述操控件(13)上，以至于该连接区域能够通过该操控件(13)沿活塞杆(15,25)的轴向方向的线性运动径向地朝活塞杆的方向摆动。
5.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，所述连接区域(14,24)构造为连接件或是连接件的一部分，其中，该连接件能够通过离合器反作用力FK和/或通过预紧力FF固定在所述操控件(13)上的止挡上。
6.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，所述连接区域(14,24)构造为连接件，该连接件可摆动地支承在所述操控件(13)上。
7.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，设置有端部止挡位置(40)，所述操控件(13)在所述离合器(101)接合的情况下与该端部止挡位置(40)接触。
8.根据权利要求7所述的离合器促动器(100)，其特征在于，设置有用于减小和/或取消法向力FN和/或径向力FR的机构，该机构能够通过使所述操控件(13)朝所述端部止挡位置(40)移动而***控。
9.根据权利要求8所述的离合器促动器(100)，其特征在于，一用于减小和/或取消法向力FN和/或径向力FR的机构是连接件，该连接件可摆动地支承在所述操控件(13)上。
10.根据权利要求1或2所述的离合器促动器(100)，其特征在于，所述操控件(13)构造为活塞，该活塞可移动地支承在壳体(1)中并且在该壳体(1)中封闭压力室(11)，从而能够通过将压力介质引入到压力室(11)中给所述操控件(13)施加分离力FA。
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