CN107725758A - 一种拉锁式离合器控制执行机构及其执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拉锁式离合器控制执行机构及其执行方法，该执行机构由拉锁执行组件和拉锁驱动组件组成；拉锁执行组件由拉锁、轴套和分离轴承组成，其中，拉索的一端与拉锁驱动组件的驱动末端相连，另一端穿过安装有离合器的齿轮轴的中心孔，分离轴承同轴安装在离合器的外侧，拉索的末端穿过分离轴承并固定在分离轴承的外侧；轴套通过轴承安装在齿轮轴上，并通过轴肩及卡簧进行轴向定位，分离轴承的内圈套接在轴套上，齿轮轴相对于分离轴承自由旋转，在拉锁驱动组件的驱动下，分离轴承仅在拉索的带动下沿轴向做直线运动。该执行方法通过拉锁驱动组件驱动拉索伸长或缩短进而控制离合器分离或结合。本发明性能稳定可靠、结构简单紧凑且控制性能好。

Description

一种拉锁式离合器控制执行机构及其执行方法

技术领域

本发明属于纯电动车机械式自动变速器中的自动离合器技术领域，具体涉及一种拉锁式离合器控制执行机构及其执行方法。

背景技术

近年来，纯电动车不断发展，市场占有率不断提高。随着纯电动车市场的逐渐成熟，用户对其舒适性、动力性和经济性提出了更高的要求。为了满足用户越来越高的使用要求，越来越多的纯电动车型为驱动电机配备了二挡及三挡变速器，电动车驱动***多挡位化是如今纯电动车的重要发展趋势。

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)，在该专利技术方案中，提出了一种基于干式离合器和单向离合器的纯电动车用两挡机械式自动变速器。该发明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两个挡位的无动力中断切换，能显著提高纯电动车辆的动力性、舒适性以及经济性。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。

现有的干式离合器普遍应用于传统内燃机汽车上，离合器布置于发动机与变速箱之间控制动力的切断或传递。对应地，离合器执行机构通常采取拨叉轴式，并且拨叉轴的两端通过铜套连接在壳体上。但当这种结构用于前述的“电动车无动力中断换挡变速箱”中时，一方面，由于变速箱壳体连接的是驱动电机而不是内燃机，为了支承拨叉轴，需要为拨叉轴另设支架，难以避免地使得变速箱壳体形状变得复杂，受力状况恶劣；另一方面，由于拨叉轴及其连接结构的特殊性，拨叉轴必须横跨整个离合器***，这将使得用于“电动车无动力中断换挡变速箱”的拨叉轴长度较传统拨叉轴长一倍甚至更多，这使得拨叉轴刚度下降，导致离合器的分离效果恶化。

综上，应用于纯电动车变速器上的离合器执行机构，由于电动车动力总成结构与传统车的内燃机动力总成结构不同，没有发动机壳体与变速箱壳体的连接，其存在以下问题：

1、执行机构转轴的支承难以实现，将导致壳体结构复杂；

2、拨叉轴形式的执行机构由于跨度长导致的刚度减小，导致离合器功能效果不佳，并且***刚性差不利于实现精确的自动控制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种拉锁式离合器控制执行机构及其执行方法，所述离合器控制执行机构用于纯电动车变速箱上，其零件数量少、性能稳定可靠、结构简单紧凑、***刚性好且控制性能好，且无需在壳体上设置复杂的轴支架结构。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种拉锁式离合器控制执行机构，与纯电动车变速箱的轴系结构配合连接，由拉锁执行组件和拉锁驱动组件组成；

所述拉锁执行组件由拉锁、轴套和分离轴承组成，其中，所述拉索的一端与拉锁驱动组件的驱动末端相连，另一端穿过安装有离合器的齿轮轴的中心孔，分离轴承同轴安装在离合器的外侧，拉索的末端穿过分离轴承并固定在分离轴承的外侧；所述轴套通过轴承安装在齿轮轴上，并通过轴肩及卡簧进行轴向定位，所述分离轴承的内圈套接在轴套上，齿轮轴相对于分离轴承自由旋转，在拉锁驱动组件的驱动下，分离轴承仅在拉索的带动下沿轴向做直线运动；

进一步地，所述拉索连接分离轴承的一端加工有外螺纹，拉索通过与调整螺母螺纹连接实现与分离轴承相对位置的调整及固定。

进一步地，所述拉锁驱动组件为拉锁自动驱动组件，由驱动电机、蜗杆、蜗轮、转轴、卷轮、助力弹簧、车辆状态传感器以及换挡控制器组成；

所述驱动电机通过驱动电机支架固定在变速箱壳体上；蜗杆与驱动电机同轴连接，并与蜗轮相啮合，所述蜗轮固定安装在转轴的一端，所述卷轮固定安装在转轴的另一端；所述助力卷簧套装在转轴上，一端连接在卷轮上随卷轮转动，另一端则相对固定；卷轮的外圆周面上设有环槽，所述拉锁的一端固定在卷轮上，并沿着卷轮圆周方向缠绕在环槽内，保证拉锁在缠绕或释放时均沿轴向直线；

所述换挡控制器的信号输入端与车辆状态传感器相连，信号输出端与驱动电机相连，换挡控制器对车辆状态信号进行处理后向驱动电机发送控制指令，进而控制驱动电机带动拉锁执行组件运动，实现离合器的分离或结合。

更进一步地，所述蜗轮和卷轮的中心均开有D形孔，转轴与蜗轮和卷轮相连的轴段截面均为与之相匹配的D形，转轴通过D形轴段分别与蜗轮和卷轮连接进行圆周方向限位，转轴通过轴肩及卡簧分别与蜗轮和卷轮连接进行轴向限位，进而实现蜗轮、转轴及卷轮之间可靠地传递扭矩；

更进一步地，所述车辆状态传感器由检测转轴旋转角度的角度传感器以及油门踏板深度感器、车速传感器和刹车踏板深度传感器组成；

所述角度传感器位于转轴的轴端，转轴的轴端形状与角度传感器的转子连接槽相匹配，转轴带动角度传感器的转子同步转动，以检测获得转轴的实时转动角度。

进一步地，所述拉锁驱动组件为拉锁手动驱动组件，由踏板和导轮组成；

所述踏板的中部铰接于车体，踏板的顶端与拉索相连，所述拉索与导轮外圆周相切，当驾驶员踩下踏板时，在导轮的导向作用下，拉索沿其轴线方向直线运动。

一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，该执行方法基于拉锁自动驱动组件，包括离合器分离执行方法和离合器结合执行方法：

所述离合器分离执行方法为：换挡控制器将车辆状态传感器检测并发来的车辆状态信号进行处理后作出换挡判断并发出离合器分离指令，此时换挡控制器控制驱动电机正向旋转并依次带动蜗杆、蜗轮、转轴以及卷轮正向旋转，拉索沿卷轮缠绕，助力弹簧从张紧状态变为自由状态，其弹性恢复力作为膜片弹簧向内弹性形变的助力，帮助驱动电机克服膜片弹簧的弹力做功，卷轮旋转拉动拉索，进而拉动分离轴承沿其轴线向离合器直线运动，使分离轴承压入膜片弹簧内圈的分离指，使得膜片弹簧外圈的压盘向远离摩擦片的方向运动，压盘与摩擦片之间不传递转矩，离合器完成分离过程；

所述离合器结合执行方法为：换挡控制器将车辆状态传感器检测并发来的车辆状态信号进行处理后作出换挡判断并发出离合器结合指令，此时换挡控制器控制驱动电机反向旋转并依次带动蜗杆、蜗轮、转轴以及卷轮反向旋转，拉索沿卷轮释放，助力弹簧从自由状态变为张紧状态，其弹性恢复力作为膜片弹簧向内弹性形变的阻力，帮助驱动电机克服膜片弹簧的弹力做功，卷轮旋转释放拉索，在膜片弹簧的弹力推动下，分离轴承沿其轴线远离离合器直线运动，膜片弹簧外端的压盘向靠近摩擦片的方向运动，压盘与摩擦片之间压紧并传递转矩，离合器完成结合过程。

进一步地，在所述离合器分离执行和离合器结合执行过程中，换挡控制器通过实时接收转轴的转角信号来判断分离轴承位置以及对应的离合器联接状态，并以此计算分离轴承的运动速度，通过控制驱动电机的输出力矩，修正分离轴承的瞬时运动速度，进而控制离合器的滑磨过程时间，保证变速箱的换挡品质和行车舒适性。

进一步地，还包括离合器执行过程中，摩擦片磨损自动补偿方法；所述摩擦片磨损自动补偿方法为：根据摩擦片的实际磨损程度，在换挡控制器的控制下，驱动电机反向旋转带动卷轮逆时针旋转一定角度，即将拉索向分离轴承的方向释放一段距离，使拉索在卷轮上的端点位置较初始位置逆时针旋转一定角度，分离轴承在膜片弹簧的反力作用下向远离摩擦片的方向运动，即可实现离合器摩擦片磨损的自动补偿。

一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，该执行方法基于拉锁手动驱动组件，包括离合器分离执行方法和离合器结合执行方法：

所述离合器分离执行方法为：当驾驶员发出离合器分离的意图，并踩下踏板，踏板顶端的弯钩拉动拉索，在导轮的导向作用下，拉索沿轴向平稳运动，拉索拉动分离轴承沿其轴线方向向靠近离合器方向运动，压入膜片弹簧内圈的分离指，膜片弹簧外圈的压盘向远离摩擦片的方向运动，压盘与摩擦片之间不传递转矩，离合器完成分离过程；

所述离合器结合执行方法为：当驾驶员发出离合器结合的意图，并逐渐松开踏板，拉索在膜片弹簧的弹力作用下沿导轮释放；膜片弹簧的弹力推动分离轴承沿其轴线向远离摩擦片的方向运动，使得膜片弹簧外端的压盘向靠近摩擦片的方向运动，由膜片弹簧提供的弹力使得压盘压紧摩擦片，压盘与摩擦片之间传递转矩，离合器完成结合过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述拉锁式离合器控制执行机构对于纯电动车变速箱而言，无需拨叉轴支架等附加零件，亦不需要对壳体做出改动，精简了传统方案中拨叉轴、两端铜套及摇臂等零件，结构简单，使得装置成本低，可靠性高。

2、本发明所述拉锁式离合器控制执行机构的最后一个环节不是拨叉轴，而是由拉索直接带动分离轴承，避免了拨叉轴形变的问题，这使得执行机构的功能效果较好，性能稳定，并能够提高自动控制的精度。

3、相比于其他电控机械式自动离合器执行机构，本发明所述拉锁式离合器控制执行机构将分离轴承的微小轴向运动转化为卷轮的大角度转动，同等条件下，只需设置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，结构紧凑， 易于布置。

4、本发明所述离合器执行机构在片式离合器的摩擦片磨损后，只需根据磨损量调节卷轮在极限位置的转角即可实现补偿，补偿功能简单、可靠、易实现且补偿效果好。

附图说明

图1为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构的外部整体结构轴测图；

图2为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构与变速箱配合安装后的内部结构示意图；

图3为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构中，当采用拉锁自动驱动组件时，离合器处于分离状态时的示意图；

图4为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构中，当采用拉锁自动驱动组件时，离合器处于结合状态时的示意图；

图5为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构中，当采用拉锁手动驱动组件时，离合器处于分离状态时的示意图；

图6为本发明所述拉锁式离合器控制执行机构中，当采用拉锁手动驱动组件时，离合器处于结合状态时的示意图；

图中：

1-变速箱壳体、 2-齿轮轴、 3-空套轴、 4-飞轮盘、

5-离合器、 6-离合器盖、 7-膜片弹簧、 8-压盘、

9-摩擦片、 10-支撑轴承、 11-滚针轴承、 12-电机支架、

13-驱动电机、 14-蜗杆， 15-蜗轮、 16-转轴、

17-卷轮、 18-助力弹簧(卷簧)、 19-拉索、 20-轴套、

21-分离轴承、 22-角度传感器、 23-调整螺母、 24-齿轮轴挡位齿轮、

25-差速器小齿轮、 26-空套轴挡位齿轮、 27-踏板、 28-导轮。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在此需要说明的是，本发明所述拉锁式离合器控制执行机构是与纯电动车用两档变速箱配合使用的，安装在变速箱齿轮轴上控制的离合器分离或结合，以实现无动力中断换挡。为了清晰阐述本发明所述离合器控制执行机构的组成及连接结构，以及其在实际应用中的具体应用效果，下面将首先简单阐述与本发明所述拉索式离合器控制执行机构配合使用的变速箱轴系结构：

如图2所示，与本发明配合连接的变速器轴系结构包括变速箱壳体1、齿轮轴2、空套轴3、飞轮盘4以及离合器5；其中，所述离合器5由离合器盖6、膜片弹簧7、压盘8和摩擦片9组成。

所述齿轮轴2为中轴线上开有通孔的空心轴，该通孔供离合器控制执行机构中的拉索19穿过；所述齿轮轴2的一端通过支撑轴承10可旋转地安装在变速箱壳体1上，齿轮轴2的另一端通过沿轴线分布的两组滚针轴承11与空套轴3配合连接；此外，在所述齿轮轴2上还固连有相应的齿轮轴挡位齿轮24和差速器小齿25；所述齿轮轴2的轴端通过花键与离合器5的摩擦片9同轴连接，以传递转矩，使摩擦片9与齿轮轴2同步转动。

如上所述，空套轴3的内圆面通过两组滚针轴承11与所述齿轮轴2相配合安装，而空套轴3的外圆面则通过轴承可旋转地安装在在壳体1上；此外，在所述空套轴3上还固连有相应的空套轴挡位齿轮26；所述空套轴3的轴端面通过螺栓与飞轮盘4的内侧紧固连接，以实现二者同步转动。

所述离合器5中的离合器盖6通过螺栓紧固于飞轮盘4的外侧，由此将整个离合器总成紧固在飞轮盘4上。这使得离合器5中的离合器盖6、膜片弹簧7和压盘8将跟随飞轮盘4以及空套轴3同步旋转。当离合器5中的膜片弹簧7内圈的分离指部分受压迫向里运动到一定位置时，离合器5则处于分离状态，此时飞轮盘4和压盘8与位于二者中间的摩擦片9处于不夹紧状态，即压力较小，不产生摩擦力，此时，飞轮盘4、压盘8以及摩擦片9三者之中，只有飞轮盘4与压盘8同步旋转，摩擦片9与其余二者之间存在转速差；当膜片弹簧7内圈的分离指部分不受压迫时，膜片弹簧7内圈的分离指在膜片弹簧弹力的作用下外突，离合器5处于结合状态，此时飞轮盘4和压盘8与位于二者中间的摩擦片9处于夹紧状态，即压力较大而产生摩擦力，通过产生的摩擦力可传递转矩，使得飞轮盘4、压盘8以及摩擦片9三者同步旋转。

上述变速器轴系结构与离合器5的配合使用可获得如下效果：当离合器5分离时，膜片弹簧7、离合器盖6、压盘8、飞轮盘4以及空套轴3均同步旋转；摩擦片9与齿轮轴2同步旋转，且压盘8与摩擦片9之间允许存在转速差；当离合器结合时，摩擦片9与压盘8、飞轮盘4之间可传递转矩使得三者同步旋转，这就使得离合器总成5与齿轮轴2、空套轴3都同步旋转，不允许存在转速差。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)”中提出的变速箱就是是利用上述变速器轴系结构，通过控制离合器5的分离或结合来控制两个挡位之间的切换：当离合器5处于分离状态时，为一挡状态；当离合器5处于结合状态时，为二挡状态，利用离合器的滑磨过程，消除换挡过程中的动力中断，最终实现无动力中断换挡。

本发明所述的拉索式离合器控制执行机构就是通过拉锁控制离合器的分离或结合，以实现换挡过程，下面通过具体实施例具体阐述本发明所述拉索式离合器控制执行机构的组成及连接关系，以及相应的离合器控制执行方法。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明提供了一种拉锁式离合器控制执行机构，所述拉锁式离合器控制执行机构由拉锁执行组件和拉锁驱动组件组成；如图2所示，所述拉锁执行组件由拉锁19、轴套20、分离轴承21和调整螺母23组成；所述拉锁驱动组件为拉锁自动驱动组件由电机支架12、驱动电机13、蜗杆14、蜗轮15、转轴16、卷轮17、助力弹簧18、车辆状态传感器以及换挡控制器(TCU)组成，其中，所述车辆状态传感器包括角度传感器22、油门踏板深度感器、车速传感器以及刹车踏板深度传感器。此外，本发明所述拉锁式离合器控制执行机构还包含如下辅助部件：用于将驱动电机的输出端及蜗杆14、蜗轮15及部分转轴2包覆于内的壳体执行机构壳体，所述执行机构壳体还用于隔离污染；为驱动电机提供能源的车载电源；用于机械连接的螺栓和用于电连接的导线等。

所述电机支架12通过螺栓紧固在变速箱壳体1上，驱动电机13通过螺栓紧固在驱动电机支架12上。驱动电机13由车载电源供能，其产生的换挡力矩大小及方向受换挡控制器(TCU)控制。

所述驱动电机13的输出端与蜗杆14一端同轴连接，蜗杆14的另一端与执行机构壳体之间通过设置铜套可旋转地连接。蜗杆14与蜗轮15相啮合构成传动链的一级减速机构，驱动电机13的转动会带动蜗杆14高速旋转，进而带动蜗轮15沿其轴线低速旋转。

在所述蜗轮15的中心位置开有D形通孔，所述转轴16一端的D形轴穿过蜗轮15上的D形通孔，实现蜗轮16与转轴16之间在圆周方向上的限位，蜗轮15与转轴16的同轴传动连接，以此连接方式来保证二者之间能够可靠传递换挡转矩。另外，蜗轮15通过转轴16上的轴肩和卡簧进行轴向限位。当蜗轮15与蜗杆14啮合旋转时，转轴16可绕其轴线实现同步旋转。

所述转轴16两端与执行机构壳体之间通过设置铜套可旋转地连接。转轴16的另一端也设置成D形轴状，与卷轮17端面上的D形孔相配合，实现卷轮17与转轴16之间在圆周方向上的限位，卷轮17与转轴16的同轴传动连接，以此连接方式来保证二者之间能够可靠传递换挡转矩。卷轮17通过转轴16上的轴肩及卡簧定位紧固，这使得当转轴16转动时，卷轮17可绕转轴16的轴线同步转动。所述转轴16与卷轮17连接一侧的轴端铣为扁平插头与角度传感器22配合使用，转轴16的扁平插头端在装配时***角度传感器22的转子连接槽内，当转轴16转动时，会带动角度传感器22的转子转动，以检测获得转轴16的实时转动角度。

如前所述，所述卷轮17端面开有D形通孔与转轴16相配合传递换挡转矩，此外，在卷轮17的圆周上还开有环形半圆槽，拉索19盘绕于半圆槽内，所述半圆槽对拉索19起导向作用。在卷轮17圆周上的半圆槽内设置有一处螺栓孔，用于紧固拉索19的一端，这使得当拉索19的轴线与卷轮17的圆周相切时，随着卷轮17的旋转，拉索19会沿这卷轮17圆周的半圆槽进行缠绕，起到拉动拉索19沿其轴线方向运动的作用。另外，所述卷轮17外侧端面外缘设置有插销，用于连接助力卷簧18。所述卷轮17能保证拉索19在拉动分离轴承21时，严格沿其轴线方向运动，不发生偏转，使得拉索19不会与齿轮轴中的内孔干涉；此外，所述卷轮17能将拉动分离轴承21的小尺寸直线位移运动转换为卷轮17的大角度转动，相当于一级减速，改善驱动电机13的工况。

所述助力卷簧18的两端分别勾连执行机构壳体与转轴16。卷簧的功能设定为：当离合器5由分离状态变为结合状态时，离合器膜片弹簧7的弹性势能转换为机械能，助力弹簧18被张紧，此时助力弹簧18的弹力作为阻力，机械能将转换为弹性势能被储存；当离合器5由结合状态变为分离状态时，需要克服离合器膜片弹簧7的阻力做功，此时助力弹簧18被释放，弹簧弹力作为驱动力，即助力，储存的弹性势能转换为机械能，这使得对驱动电机13提供的驱动力的需求降低。助力弹簧18的使用显著降低了对驱动电机13的要求，电机额定容量降低，整个执行机构的成本减少。

如前所述，所述拉索19的一端通过螺栓固定在卷轮17圆周上的螺栓孔处，另一端穿过齿轮轴2的中间孔，并穿过分离轴承21的中心孔，最后通过调整螺母23旋紧固定在分离轴承21的端盖外侧，且拉索19的轴线方向与卷轮17外圆周相切。这使得当卷轮17绕其轴线转动时会拉动拉索19沿其轴线方向运动，进而带动分离轴承21沿其轴线方向运动，实现所需要的离合器5分离或结合动作。另外，拉索19与分离轴承21端盖的连接端为一段长螺纹，通过拧动调整螺母23，即可调节拉索19的工作长度。

所述轴套20的两端设置有两个轴承座，在轴承座上分别设置有一个深沟球轴承，轴套20通过所述深沟球轴承可旋转地连接在齿轮轴2上，并通过轴肩及卡簧进行轴向定位。

所述分离轴承21的内圈套接在轴套20的外圆周面上，使得分离轴承21可沿其轴线方向运动。轴套20的设置用于抵消分离轴承21与齿轮轴2之间的转速差，使分离轴承21不会随齿轮轴2高速转动。所述分离轴承21由推力轴承和端盖两部分组成，所述推力轴承用于消除离合器5的膜片弹簧7和分离轴承21之间的转速差；端盖中间设置有通孔供拉索19的螺纹段穿过，通过调整螺母23连接拉索19螺纹段，端盖上设置有加强肋增加强度。配合轴套20的使用使得拉索19的轴向运动可相应地带动分离轴承21沿其轴线方向直线运动。分离轴承21沿其轴线方向的运动会压迫或释放离合器5的膜片弹簧7的分离指，从而实现离合器5的分离或结合。

如前所述，在执行机构壳体上设置有轴承座，为所述离合器控制执行机构的各部件提供必要的支撑。另外，所述壳体能够对装置的机械部分提供保护，以防止蜗轮蜗杆机构被灰尘等杂质污染。

所述角度传感器22固定在执行机构壳体上，用于检测转轴16以及卷轮17的实时转角信号，以此判定离合器的分离状态。角度传感器22将转角信息实时反馈给换挡控制器(TCU)作为换挡控制依据。

所述换挡控制器(TCU)为换挡指令的发出装置，该换挡控制器接受车辆传感器检测获得的角度传感器信号、油门踏板深度信号、车速信号或刹车踏板深度信号等，对各车辆信号进行分析处理后做出换挡决策，并通过控制驱动电机13输出转矩的大小及方向来控制离合器5的分离或结合，以实现换挡控制过程；此外，换挡控制器还可以通过实时调整驱动电机13的作用转矩以控制离合器5的分离与结合速度，以保证换挡品质。

基于上述实施例一中的拉索式离合器控制执行机构的结构，本发明还提供了一种拉索式离合器控制执行机构的执行方法，所述方法具体过程如下：

1、离合器分离执行过程：

如图3所示，换挡控制器(TCU)，接受分别经角度传感器22、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。若离合器分离，则需要将与分离轴承21连接的拉索19向内缩短，故，此时TCU控制驱动电机13正向旋转启动，驱动电机13带动蜗杆14正向转动，蜗杆14将动力传递至蜗轮15，带动蜗轮15顺时针转动，接着，蜗轮15带动转轴16顺时针转动，卷轮17跟随转轴16同步顺时针转动，进而拉动拉索19沿卷轮17缠绕，拉索19外露端向内缩短。此时，助力弹簧18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18的弹性恢复力作为膜片弹簧7向内弹性形变的助力，帮助驱动电机13克服膜片弹簧7的弹力做功。卷轮17的转动通过拉索19转换为分离轴承21沿其轴线方向的直线运动。与此同时，角度传感器22将转轴16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，拉索19通过调整螺母23拉动分离轴承21沿其轴线向靠近离合器5的方向直线运动，使分离轴承21压入膜片弹簧7内圈的分离指，分离指的运动通过杠杆传递，使得膜片弹簧7外圈的压盘8向远离摩擦片9的方向运动，压盘8不再压紧摩擦片9，压盘8与摩擦片9之间不传递转矩，离合器5则完成分离过程。在此过程中，TCU实时接收角度传感器22的检测信号，监测转轴16的转角变化情况，以计算分离轴承21的运动速度，通过对驱动电机13的输出力矩控制对分离轴承21的瞬时运动速度进行修正，进而控制换挡过程中离合器5的滑磨过程时间，保证较好的换挡品质和行车舒适性。离合器5分离时取得如下效果：膜片弹簧7、离合器盖6、压盘8、飞轮盘4和空套轴3同步旋转；摩擦片9与齿轮轴2同步旋转，且压盘8与摩擦片9之间允许存在转速差。此时纯电动车变速器处于一挡状态。此外，由于蜗轮蜗杆的自锁性，膜片弹簧7的弹簧反力由蜗轮蜗杆机构承受，离合器5可靠保持在分离状态，即变速器保持一挡工作状态。

2、离合器结合执行过程：

如图4所示，换挡控制器(TCU)，接受分别经角度传感器22、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。TCU控制驱动电机13反向转动，驱动电机13带动蜗杆14反向转动，蜗杆14将动力传递至蜗轮15，带动蜗轮15逆时针转动，接着，蜗轮15带动转轴16逆时针转动，卷轮17跟随转轴16同步逆时针转动，进而将拉索19沿卷轮17释放，并在离合器5的膜片弹簧7的弹簧反力拉动下，拉索19外露端向外伸长。此时，助力弹簧18又从自由状态变为张紧状态，其机械能转化为弹性势能储存起来，助力弹簧18的弹性恢复力作为膜片弹簧7向外弹性形变的阻力，帮助驱动电机13克服膜片弹簧7的弹力做功，可改善离合器5结合过程的控制性能。卷轮17的转动通过拉索19转换为分离轴承21沿其轴线方向的直线运动。与此同时，角度传感器22将转轴16的转动角度信息实时反馈至TCU，实现闭环控制。

在上述离合器结合执行过程中，膜片弹簧7的弹簧反力推动分离轴承21沿其轴线向远离摩擦片9的方向直线运动。使得膜片弹簧7外端的压盘8向靠近摩擦片9的方向运动，由膜片弹簧7提供的弹力使得压盘8压紧摩擦片9，压盘8与摩擦片9之间可传递转矩，离合器完成结合过程。在此过程中，TCU实时接收角度传感器22的检测信号，监测转轴16的转角变化情况，以计算分离轴承21的运动速度，通过对驱动电机13的输出力矩控制对分离轴承21的瞬时运动速度进行修正，进而控制换挡过程中离合器5的滑磨过程时间，保证较好的换挡品质和行车舒适性。离合器5结合时取得如下效果：摩擦片9与压盘8、飞轮盘4之间可传递转矩使得摩擦片9与压盘8同步旋转，这就使得整个离合器总成与齿轮轴2、空套轴3都同步旋转，不允许存在转速差。此时所述纯电动车变速器处于二挡状态。

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，摩擦片9因磨损而逐渐变薄。由离合器的结构原理可知，随着摩擦片9变薄，膜片弹簧7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21在离合器5结合时的位置仍然为初始状态时的位置，则会使压盘8、飞轮盘4与摩擦片9之间的压紧力变小，摩擦片9在压盘8与飞轮盘4之间产生滑移，致使离合器5无法可靠传递转矩。若要克服上述问题，需要对摩擦片9的磨损进行补偿，就要求分离轴承21在离合器5结合时的位置比初始位置更远离摩擦片9。体现在本执行过程中，即只需将卷轮17将拉索19向外侧分离轴承21的方向往释放一段距离即可，即将卷轮17逆时针转动，使拉索19在卷轮17上的端点位置较初始位置逆时针旋转一定角度即可。分离轴承21够在膜片弹簧7反力的作用下自发向远离摩擦片9的方向运动，即可实现离合器摩擦片9磨损的自动补偿。

实施例二：

如图5所示，本发明提供了一种拉锁式离合器控制执行机构，所述拉锁式离合器控制执行机构由拉锁执行组件和拉锁驱动组件组成；所述拉锁执行组件由拉锁19、轴套20、分离轴承21和调整螺母23组成；所述拉锁驱动组件为拉锁手动驱动组件，由踏板27和导轮28组成。

所述踏板27的中部通过铰链铰接于车体，踏板27的顶端设置有弯钩用以勾住拉索19，实现踏板27与拉索19一端的固连；所述导轮28沿拉索19设置，拉索19与导轮28外圆周相切。当驾驶员踩下踏板27时，踏板27绕着中部的铰接点转动，将运动通过杠杆结构传递，踏板27顶部的弯钩拉动或释放拉索19，并在导轮28的导向作用下，拉索19沿其轴线方向直线运动。

如前所述，拉索19得一端与踏板27的顶端连接，另一端穿过齿轮轴2的中间孔，并穿过分离轴承21的中心孔，最后通过调整螺母23旋紧固定在分离轴承21的端盖外侧，踩下踏板27时会拉动拉索19沿其轴线方向运动，进而带动分离轴承21沿其轴线方向运动，实现所需要的离合器5分离或结合动作。另外，拉索19与分离轴承21端盖的连接端为一段长螺纹，通过拧动调整螺母23，即可调节拉索19的工作长度。

所述轴套20的两端设置有两个轴承座，在轴承座上分别设置有一个深沟球轴承，轴套20通过所述深沟球轴承可旋转地连接在齿轮轴2上，并通过轴肩及卡簧进行轴向定位。

所述分离轴承21的内圈套接在轴套20的外圆周面上，使得分离轴承21可沿其轴线方向运动。轴套20的设置用于抵消分离轴承21与齿轮轴2之间的转速差，使分离轴承21不会随齿轮轴2高速转动。所述分离轴承21由推力轴承和端盖两部分组成，所述推力轴承用于消除离合器5的膜片弹簧7和分离轴承21之间的转速差；端盖中间设置有通孔供拉索19的螺纹段穿过，通过调整螺母23连接拉索19螺纹段，端盖上设置有加强肋增加强度。配合轴套20的使用使得拉索19的轴向运动可相应地带动分离轴承21沿其轴线方向直线运动。分离轴承21沿其轴线方向的运动会压迫或释放离合器5的膜片弹簧7的分离指，从而实现离合器5的分离或结合。

基于上述实施例一中的拉索式离合器控制执行机构的结构，本发明还提供了一种拉索式离合器控制执行机构的执行方法，所述方法具体过程如下：

1、离合器分离执行过程：

如图5所示，当驾驶员发出离合器分离的意图，并踩下踏板27，运动动作通过踏板27传递，最后通过踏板27顶端的弯钩拉动拉索19，在导轮28的导向作用下，拉索19沿轴向平稳运动，拉索19在齿轮轴2内的部分总是与齿轮轴2平行；拉索19通过调整螺母23拉动分离轴承21沿其轴线方向向靠近离合器方向运动，压入膜片弹簧7内圈的分离指，分离指的运动通过杠杆传递，使得膜片弹簧7外圈的压盘8向远离摩擦片9的方向运动，压盘8与摩擦片9之间的压力减小，故不再压紧摩擦片9，压盘8与摩擦片9之间不传递转矩，离合器5完成分离过程。

2、离合器结合执行过程：

如图6所示，当驾驶员发出离合器结合的意图，并逐渐松开踏板27，进而释放拉索19；膜片弹簧7的弹簧反力推动分离轴承21沿其轴线向远离摩擦片9的方向运动，使得膜片弹簧7外端的压盘8向靠近摩擦片9的方向运动，由膜片弹簧7提供的弹力使得压盘8压紧摩擦片9，压盘8与摩擦片9之间传递转矩，离合器完成结合过程。

Claims (10)

1.一种拉锁式离合器控制执行机构，与纯电动车变速箱的轴系结构配合连接，其特征在于：由拉锁执行组件和拉锁驱动组件组成；

所述拉锁执行组件由拉锁(19)、轴套(20)和分离轴承(21)组成，其中，所述拉索(19)的一端与拉锁驱动组件的驱动末端相连，另一端穿过安装有离合器(5)的齿轮轴(2)的中心孔，分离轴承(21)同轴安装在离合器(5)的外侧，拉索(19)的末端穿过分离轴承并固定在分离轴承(21)的外侧；所述轴套(20)通过轴承安装在齿轮轴(2)上，并通过轴肩及卡簧进行轴向定位，所述分离轴承(21)的内圈套接在轴套(20)上，齿轮轴(2)相对于分离轴承(21)自由旋转，在拉锁驱动组件的驱动下，分离轴承(21)仅在拉索(19)的带动下沿轴向做直线运动。

2.如权利要求1所述一种拉锁式离合器控制执行机构，其特征在于：

所述拉索(19)连接分离轴承(21)的一端加工有外螺纹，拉索(19)通过与调整螺母(23)螺纹连接实现与分离轴承(21)相对位置的调整及固定。

3.如权利要求1所述一种拉锁式离合器控制执行机构，其特征在于：

所述拉锁驱动组件为拉锁自动驱动组件，由驱动电机(13)、蜗杆(14)、蜗轮(15)、转轴(16)、卷轮(17)、助力弹簧(18)、车辆状态传感器以及换挡控制器组成；

所述驱动电机(13)通过驱动电机支架(12)固定在变速箱壳体(1)上；蜗杆(14)与驱动电机(13)同轴连接，并与蜗轮(15)相啮合，所述蜗轮(15)固定安装在转轴(16)的一端，所述卷轮(17)固定安装在转轴(16)的另一端；所述助力卷簧(18)套装在转轴(16)上，一端连接在卷轮(17)上随卷轮(17)转动，另一端则相对固定；卷轮(17)的外圆周面上设有环槽，所述拉锁(19)的一端固定在卷轮(17)上，并沿着卷轮(17)圆周方向缠绕在环槽内，保证拉锁(19)在缠绕或释放时均沿轴向直线；

所述换挡控制器的信号输入端与车辆状态传感器相连，信号输出端与驱动电机(13)相连，换挡控制器对车辆状态信号进行处理后向驱动电机(13)发送控制指令，进而控制驱动电机(13)带动拉锁执行组件运动，实现离合器的分离或结合。

4.如权利要求3所述一种拉锁式离合器控制执行机构，其特征在于：

所述蜗轮(15)和卷轮(17)的中心均开有D形孔，转轴(16)与蜗轮(15)和卷轮(17)相连的轴段截面均为与之相匹配的D形，转轴(16)通过D形轴段分别与蜗轮(15)和卷轮(17)连接进行圆周方向限位，转轴(16)通过轴肩及卡簧分别与蜗轮(15)和卷轮(17)连接进行轴向限位，进而实现蜗轮(15)、转轴(16)及卷轮(17)之间可靠地传递扭矩。

5.如权利要求3所述一种拉锁式离合器控制执行机构，其特征在于：

所述车辆状态传感器由检测转轴(16)旋转角度的角度传感器(22)以及油门踏板深度感器、车速传感器和刹车踏板深度传感器组成；

所述角度传感器(22)位于转轴(16)的轴端，转轴(16)的轴端形状与角度传感器(22)的转子连接槽相匹配，转轴(16)带动角度传感器(22)的转子同步转动，以检测获得转轴(16)的实时转动角度。

6.如权利要求1所述一种拉锁式离合器控制执行机构，其特征在于：

所述拉锁驱动组件为拉锁手动驱动组件，由踏板(27)和导轮(28)组成；

所述踏板(27)的中部铰接于车体，踏板(27)的顶端与拉索(19)相连，所述拉索(19)与导轮(28)外圆周相切，当驾驶员踩下踏板(27)时，在导轮(28)的导向作用下，拉索(19)沿其轴线方向直线运动。

7.如权利要求3所述一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，包括离合器分离执行方法和离合器结合执行方法，其特征在于：

所述离合器分离执行方法为：换挡控制器将车辆状态传感器检测并发来的车辆状态信号进行处理后作出换挡判断并发出离合器分离指令，此时换挡控制器控制驱动电机(13)正向旋转并依次带动蜗杆(14)、蜗轮(15)、转轴(16)以及卷轮(17)正向旋转，拉索(19)沿卷轮(17)缠绕，助力弹簧(18)从张紧状态变为自由状态，其弹性恢复力作为膜片弹簧(7)向内弹性形变的助力，帮助驱动电机(13)克服膜片弹簧(7)的弹力做功，卷轮(17)旋转拉动拉索(19)，进而拉动分离轴承(21)沿其轴线向离合器(5)直线运动，使分离轴承(21)压入膜片弹簧(7)内圈的分离指，使得膜片弹簧(7)外圈的压盘(8)向远离摩擦片(9)的方向运动，压盘(8)与摩擦片(9)之间不传递转矩，离合器(5)完成分离过程；

所述离合器结合执行方法为：换挡控制器将车辆状态传感器检测并发来的车辆状态信号进行处理后作出换挡判断并发出离合器结合指令，此时换挡控制器控制驱动电机(13)反向旋转并依次带动蜗杆(14)、蜗轮(15)、转轴(16)以及卷轮(17)反向旋转，拉索(19)沿卷轮(17)释放，助力弹簧(18)从自由状态变为张紧状态，其弹性恢复力作为膜片弹簧(7)向内弹性形变的阻力，帮助驱动电机(13)克服膜片弹簧(7)的弹力做功，卷轮(17)旋转释放拉索(19)，在膜片弹簧(7)的弹力推动下，分离轴承(21)沿其轴线远离离合器(5)直线运动，膜片弹簧(7)外端的压盘(8)向靠近摩擦片(9)的方向运动，压盘(8)与摩擦片(9)之间压紧并传递转矩，离合器完成结合过程。

8.如权利要求7所述一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，其特征在于：

在所述离合器分离执行和离合器结合执行过程中，换挡控制器通过实时接收转轴(16)的转角信号来判断分离轴承位置以及对应的离合器联接状态，并以此计算分离轴承(21)的运动速度，通过控制驱动电机(13)的输出力矩，修正分离轴承(21)的瞬时运动速度，进而控制离合器(5)的滑磨过程时间，保证变速箱的换挡品质和行车舒适性。

9.如权利要求(7)所述一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，其特征在于：还包括离合器执行过程中，摩擦片磨损自动补偿方法；

所述摩擦片磨损自动补偿方法为：根据摩擦片(9)的实际磨损程度，在换挡控制器的控制下，驱动电机(13)反向旋转带动卷轮(17)逆时针旋转一定角度，即将拉索(19)向分离轴承(21)的方向释放一段距离，使拉索(19)在卷轮(17)上的端点位置较初始位置逆时针旋转一定角度，分离轴承(21)在膜片弹簧(7)的反力作用下向远离摩擦片(9)的方向运动，即可实现离合器摩擦片(9)磨损的自动补偿。

10.如权利要求6所述一种拉锁式离合器控制执行机构的执行方法，包括离合器分离执行方法和离合器结合执行方法，其特征在于：

所述离合器分离执行方法为：当驾驶员发出离合器分离的意图，并踩下踏板(27)，踏板(27)顶端的弯钩拉动拉索(19)，在导轮(28)的导向作用下，拉索(19)沿轴向平稳运动，拉索(19)拉动分离轴承(21)沿其轴线方向向靠近离合器方向运动，压入膜片弹簧(7)内圈的分离指，膜片弹簧(7)外圈的压盘(8)向远离摩擦片(9)的方向运动，压盘(8)与摩擦片(9)之间不传递转矩，离合器(5)完成分离过程；

所述离合器结合执行方法为：当驾驶员发出离合器结合的意图，并逐渐松开踏板(27)，拉索(19)在膜片弹簧(7)的弹力作用下沿导轮(28)释放；膜片弹簧(7)的弹力推动分离轴承(21)沿其轴线向远离摩擦片(9)的方向运动，使得膜片弹簧(7)外端的压盘(8)向靠近摩擦片(9)的方向运动，由膜片弹簧(7)提供的弹力使得压盘(8)压紧摩擦片(9)，压盘(8)与摩擦片(9)之间传递转矩，离合器完成结合过程。