CN112334674A - 电驱动式离合器致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电驱动式离合器致动器(1)，用于致动车辆的传动装置的离合器。离合器包括主轴(9)上的主轴螺母(11)和相对于主轴螺母(11)可移位的压力件(13)，压力件通过偏置弹簧(15)联接到主轴螺母。通过电动马达(5)的驱动力的作用下对螺纹主轴的旋转，主轴螺母(11)压缩偏置弹簧(15)，并使压力件(13)移位以脱开离合器。闭锁机构(16)构造为当驱动力减小到预先确定的水平以下时，限制在扩张的偏置弹簧的力的作用下主轴螺母远离压力件的移位。此外，还描述了一种控制单元，该控制单元响应于触发条件减小驱动力，从而减小离合器脱开状态下的功率消耗。

Description

电驱动式离合器致动器
技术领域
本发明涉及用于致动车辆传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器，其包括压力件，所述压力件可在分别对应于离合器的接合和脱开的第一位置和第二位置之间轴向移动，其中，压力件由主轴驱动件从第一位置驱动到第二位置，主轴驱动件包括由电动马达(电动机)旋转驱动的螺纹主轴和安装在螺纹主轴上且可通过螺纹主轴的旋转而轴向移位的主轴螺母。主轴螺母和压力件可沿轴向方向相对于彼此移位，并且通过置于(间设于)主轴螺母与压力件之间的偏置弹簧彼此联接，使得通过在电动马达的驱动力的作用下旋转螺纹主轴，主轴螺母压缩偏置弹簧并且使压力件朝向第二位置移位以使离合器脱开。当由电动机提供的驱动力减小到预先确定的水平以下时，压力件通过离合器的回复力返回到第一位置，并且偏置弹簧扩张以使主轴螺母移位远离压力件。
本发明还涉及一种用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器，其中，离合器致动器包括由一个或多个滚子轴承支承并且由电动马达旋转地驱动的螺纹主轴和安装在螺纹主轴上的主轴螺母，主轴螺母通过螺纹主轴的旋转而克服离合器的回复力从离合器接合位置轴向移位到离合器脱开位置中，离合器接合位置和离合器脱开位置分别对应于离合器的接合和脱开，并且其中，离合器致动器还包括控制单元，控制单元启动并控制电动马达(电动机)以向螺纹主轴施加驱动力，其中，控制单元构造为以驱动力的第一值将主轴螺母保持在离合器脱开位置中。
背景技术
离合器致动器用在诸如卡车或汽车的机动车辆中，用于在由驾驶员致动时接合和脱开离合器。当发动机的驱动轴必须连接到齿轮箱输入轴或从齿轮箱输入轴断开时，例如为了从停止位置加速车辆或为了在行驶的同时改变挡位，需要离合器的这种接合或脱开。手动离合器致动器用于液压地联接到位于车辆驾驶室中的踏板。在驾驶员致动踏板时，致动力被液压地传递到离合器致动器，例如离合器杆。如今，电驱动式离合器致动器是现有技术，其经由电缆或在使用无线连接的情况下连接到驾驶室中的踏板。致动离合器所需的力由离合器致动器在驾驶员致动踏板时电子地产生。
US 2006/0283683 A1描述了一种用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器，该离合器致动器具有可旋转但轴向固定的主轴，在主轴上安装有可轴向移动但旋转固定(不可相对旋转)的主轴螺母，以与螺纹主轴形成传动机构，该传动机构将螺纹主轴的旋转运动转化为主轴螺母的直线运动。主轴螺母承载离合器的分离轴承(也称为释放轴承)，并且可在轴向方向上的两个位置之间移动，一个轴向位置对应于离合器的接合状态，而另一个轴向位置对应于离合器的脱开状态。在主轴螺母从离合器接合位置移位到离合器脱开位置时，分离轴承使离合器脱开以中断扭矩传递。在这种现有技术的致动器中，主轴驱动直接连接到离合器。
本领域已知的其它构造包括在离合器的分离轴承与电致动器之间的力传递机构。力传递机构通常可以以液压***的形式存在，以将离合器致动器的致动力传递到离合器的释放机构，例如离合器杆，该离合器杆联接到分离轴承。其它机械装置用柱塞或类似物将离合器致动器的致动运动传递到离合器。当离合器致动器移动分离轴承时，离合器弹簧在离合器致动器上施加回复力。当离合器致动器的驱动力降低到预先确定的水平以下时，离合器致动器通过离合器弹簧的回复力复位到离合器接合状态中。
电驱动式离合器致动器利用电动马达，并且在电动马达和主轴之间定期利用传动(齿轮)机构，例如行星齿轮组来克服离合器的复位力，并克服离合器的回复力将离合器保持在脱开状态中。然而，将离合器保持在脱开状态中是消耗能量的，并且在电动马达中产生相当大量的热，这恒定地提供了抵抗离合器的回复力的扭矩，使得必需使用大功率并且大而昂贵的电动马达。
此外，离合器的接合和脱开经常与在加载状态与卸载状态之间不断切换的分离轴承的磨损相关联。为了解决这个问题，已经尝试通过在主轴螺母与可轴向移位的压力件之间插设偏置弹簧而在离合器上施加恒定的预载荷，该压力件的轴向移位被传递到离合器用于致动该离合器。压力件可相对于主轴螺母和螺纹主轴在第一位置与第二位置之间轴向移位，并且在放置在它们之间的偏置弹簧的压缩的作用下由主轴螺母轴向推动以致动离合器。当主轴螺母处于离合器接合位置时，压力件被偏置以作用在离合器机构上，例如，通过偏置弹簧作用在离合杆上，并因此在分离轴承上提供预载荷，以减少分离轴承的磨损。当电动马达的电源中断时，例如当车辆关闭时，会出现问题。在断电时，将主轴螺母置于离合器脱开位置的电动马达不再提供抵抗压缩的偏置弹簧的力，并且随着偏置弹簧扩张，主轴螺母被向后推。当再次启动车辆时，电动马达需要花费大量时间将压力件和主轴螺母移动到相应的起始位置，这延长了车辆的整个传动装置和离合器***的“通电时间(启动时间，power-on-time)”。由于附加的行进方式和附加的时间，这会消耗大量动力，而将离合器***置于“就绪”状态不满足消费者的需求。
本发明的目的是提出一种电驱动式离合器致动器，其提供了离合器的可靠且能量高效的致动。
发明内容
上述目的是通过如权利要求1所限定的用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器来实现的。此外，本发明的目的是通过如权利要求8中所限定的用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器来实现的。在从属权利要求中提出了本发明的优选实施例。
根据本发明，用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器包括压力件，该压力件可在分别对应于离合器的接合和脱开的第一位置和第二位置之间轴向地移动，其中，压力工件由主轴驱动件从第一位置驱动到第二位置中，该主轴驱动件包括由电动马达旋转驱动的螺纹主轴和安装在螺纹主轴上并且可通过螺纹主轴的旋转而轴向移位的主轴螺母，其中，主轴螺母和压力件可沿轴向方向相对与彼此移位，并通过插设(间设)在主轴螺母与压力件之间的偏置弹簧联接到彼此，从而通过螺纹主轴在电动马达的驱动力的作用下的旋转，主轴螺母压缩偏置弹簧并将压力件朝向第二位置移位以脱开离合器，并且其中，当电动马达提供的驱动力减小到预先确定的水平以下时，压力件通过离合器的回复力返回到第一位置，并且偏置弹簧扩张以使主轴螺母远离压力件移位。本发明提出了一种闭锁机构，该闭锁机构构造为在扩张的偏置弹簧的力的作用下限制主轴螺母远离压力件的移位，使得偏置弹簧被保持在预加载或预张紧状态中，从而偏置弹簧在离合器脱开机构、例如离合器杆和离合器分离轴承上施加预载荷。此外，当中断向对电动马达的供电时，主轴螺母仍保持在原位，从而显著减少了***的通电时间。对于要求车辆对他们的控制输入作出快速响应的客户而言，这是一项重要的功能。
与压力件类似，主轴螺母可在分别与离合器的接合状态和脱开状态对应的离合器接合位置与离合器脱开位置之间移动。压力件和主轴螺母均由引导装置轴向引导，该引导装置阻止旋转但允许轴向移位，例如通过设置在壳体内的引导轨道。进而，驱动主轴螺母的螺纹主轴借助例如滚子轴承而旋转地支承在壳体内，滚子轴承允许螺纹主轴旋转但不能沿轴向方向移位。
根据本发明的又一实施例，闭锁机构包括第一闭锁装置，其牢固地连接至可旋转的螺纹主轴或可轴向移位的主轴螺母。此外，闭锁机构包括适于与第一闭锁装置接合的第二闭锁装置。第二闭锁装置可以设置在电致动器的壳体部段上，主轴螺母和第二闭锁装置被容纳在该壳体部段中。
根据本发明的另一实施例，闭锁机构、特别是第一闭锁装置和第二闭锁装置包括止动凹部和止动凸耳，其中，止动凹部和止动凸耳中的一个沿与止动凹部和止动凸耳中的另一个接合的方向被偏置。例如，止动凸耳可以以弹簧加载的止动凸轮的形式提供，该止动凸轮构造为与止动凹部、止动沟槽等接合，以提供保持机构，该保持机构阻止主轴和主轴螺母在偏置弹簧的力的作用下进一步运动。
根据本发明的另一实施例，闭锁装置包括止动部分，该止动部分牢固(固定)地连接至螺纹主轴或设置在螺纹主轴上，并且在其外周表面上具有至少一个止动凹部，优选地为超过一个止动凹部，用于通过止动部分与止动凸耳之间的接合而将螺纹主轴保持在旋转位置中。可以通过提供克服偏置弹簧的预加载力的保持扭矩，(通过闭锁机构)将螺纹主轴停止在预先确定的旋转位置中，并且可以通过闭锁机构使离合器致动器保持静止。当离合器致动器再次通电时，各部件处于与断电状态时相同的位置。当设置有多个止动凹部时，螺纹主轴可以被维持在各种预先确定的旋转位置中。这允许螺纹主轴的精确旋转定位以及主轴螺母和压力件的轴向定位。止动部分可以例如以止动盘的形式提供，该止动盘在其外周表面上具有多个止动凹部。止动凸耳优选地被弹簧偏置为与止动部分接合。
根据本发明的另一实施例，闭锁机构构造成使得其可通过由电动马达提供的驱动力而释放。换而言之，当在第一或第二闭锁装置中的一个上施加超过预先确定的阈值的扭矩或轴向推力时，闭锁机构适于自动脱开。
根据本发明的另一实施例，离合器致动器包括传感器结构，该传感器结构构造为探测螺纹主轴的旋转位置和/或主轴螺母的轴向位置和/或压力件的轴向位置。探测各离合器致动器部件的精确位置会极大地有助于确定离合器位置和离合器状况。因此，可以减少用于识别各离合器致动器部件和/或各离合器部件的绝对或相对位置的校准措施，并且可以显著减少***的通电时间。
传感器结构可包括探测相似角度的霍尔效应传感器或在螺纹主轴的旋转角度上探测电磁脉冲数量的增量传感器。霍尔效应传感器可以由优选地固定到壳体上以提供更好的接线选择的传感器部分以及由设置在可动部件、例如螺纹主轴上的一个或多个感测磁体形成。
根据本发明的另一实施例，传感器结构包括旋转编码器，优选地，绝对旋转编码器构造为探测主轴的绝对旋转。绝对旋转编码器的使用具有很高的成本效益，因为闭锁机构限制了主轴螺母可能的移位。绝对旋转编码器足以以成本有效且节省空间的方式探测拧在螺纹主轴上的主轴螺母的位置，因为可以防止主轴螺母移位超出离合器接合位置。
本发明的目的还通过一种用于致动车辆的传动装置的离合器的电驱动式离合器致动器实现，该离合器致动器包括由一个或多个滚子轴承支承并且由电动马达旋转驱动的螺纹主轴；安装在螺纹主轴上的主轴螺母，主轴螺母通过螺纹主轴的旋转而克服离合器的回复力从离合器接合位置轴向移位到离合器脱开位置中，离合器接合位置和离合器脱开位置分别对应于离合器的接合和脱开；以及控制单元，用于特别是响应于操作者或操作***的指令输入而启动电动马达，以向螺纹主轴施加驱动力，其中，控制单元构造为以驱动力的第一值将主轴螺母保持在离合器脱开位置中。根据本发明，控制单元构造为使得，当主轴螺母借助驱动力的所述第一值保持在离合器脱开位置时，响应于触发条件，控制单元将驱动力减小到第二值，驱动力的第二值高于阈值，在该阈值处，主轴螺母在离合器的回复力的作用下朝向离合器接合位置移动，即，在该阈值处，主轴螺母开始相对于螺纹主轴移动。
术语“滚子轴承”是指通过将诸如滚珠或滚子的滚动元件放置在被称为座圈(滚道)的两个轴承圈之间来承载载荷的轴承。座圈的相对运动引起滚动元件滚动。在本发明中可以使用各种类型的滚子轴承，例如，具有滚珠作为滚动元件的滚子轴承，或者使用在锥形座圈上行进的锥形滚子的锥形滚子轴承。
通常，一个或多个滚子轴承由离合器的回复力轴向加载。用于支承主轴杆的一个或多个滚子轴承是能够支承由离合器施加到主轴杆上的至少一些轴向载荷的类型，并且滚子轴承布置成使得由离合器的回复力引起的轴向载荷通过螺纹主轴作用在滚子轴承上。当离合器致动器被保持在离合器的脱开状态中，即，当主轴螺母处于离合器脱开位置，并且离合器致动器***处于静止状态中时，离合器致动器的各部件提供例如在滚子与滚子轴承的座圈之间的静摩擦，以及在主轴螺母与螺纹主轴之间的螺纹接合中的静摩擦。本发明以有利的方式利用了这种静摩擦。离合器致动器的内部静摩擦帮助电动马达克服离合器的回复力而保持离合器致动器***静止。因此，当离合器致动器处于静止状态时，可以在一定程度上对电动马达减负荷。换而言之，当控制致动器处于静止状态，且主轴杆和主轴螺母相对于彼此不移动时，控制单元响应于触发状态而减小驱动力，以利用离合器致动器的静摩擦将主轴螺母保持在离合器脱开位置中。
在特定条件下减小驱动力降低了功率消耗，并且对于混合动力卡车应用场合是特别有益的，在该应用场合中，希望将发动机轴从驱动轴脱开以用于纯电驱动。此外，显著地减少了将离合器保持在脱开状态中的电动马达的发热，从而使得电动马达的尺寸可以显著地更小。
驱动力的第一值可能与在常规情况下电动马达操作以使离合器脱开所处的值有关。通常，施加以使主轴螺母移动的驱动力明显大于离合器的回复力。这种动力过剩是确保离合器在所有情况下的接合和脱开操作的安全因素。通过将驱动力减小到第二值，该第二值将离合器保持在脱开状态中，但是第二值小于驱动力的常规使用的第一值，在预先确定的条件下有效地使用了该安全因素。
术语“触发条件”用于被认为是在满足某些要求时发生的条件。触发条件例如可以与离合器保持脱开的特定时间段相关联。控制单元测量离合器处于脱开状态中的时间，并且当离合器脱开的时间超过阈值时间时自动探测离合器的长时间脱开状态。然后，控制单元通过减小电动马达的输出扭矩和通过利用离合器致动器***中的静摩擦而自动地切换到“动力节省模式”。其它触发条件可以与由车辆的驾驶员或辅助***的操作指令相关联。此外，术语触发条件还可以指车辆的特定条件，例如预先确定的驾驶条件或静止条件，当满足所述条件的要求时，这些条件触发控制单元以减小驱动力。
控制单元构造为响应于操作者的操作指令(例如当车辆的驾驶员压下离合器踏板时)激活(启动)电动马达。响应于指令输入，控制单元通过激活电动马达来致动离合器，使得电动马达驱动离合器致动器并且以驱动力的第一值将离合器保持在脱离状态中。在特定条件(触发条件)下，控制单元切换到动力节省(功率节省)模式。例如，当指令输入(例如离合器踏板被压下)被维持预先确定的时间时，输出的驱动力由控制单元自动减小。
螺纹主轴优选地包括外螺旋螺纹，并且与主轴螺母的内螺纹进行螺纹接合(啮合)。替代地，螺纹主轴和主轴螺母可以形成滚珠螺杆(丝杠)单元，其中，滚珠设置在主轴螺母的内滚动沟槽与螺纹主轴的外螺纹之间。
根据本发明的另一实施例，控制单元构造为执行下列步骤：
在第一步，主轴螺母借助(以)驱动力的第一值保持在脱开位置中。
在第二步中，监控螺纹主轴螺母的移位，并逐渐降减小电动马达的驱动力，直到达到阈值，在所述阈值下，主轴螺母开始在离合器的回复力的作用下相对于螺纹主轴移位，例如朝向离合器接合位置移位，这意味着主轴螺母开始离开与离合器的脱开对应的位置。
在第三步中，电动马达的驱动力在阈值之上逐渐增大(驱动力增加到阈值以上)，使得主轴螺母停止和/或返回到离合器脱开位置。
优选地，主轴螺母停止在离合器仍脱开的位置中。
根据本发明的另一实施例，可调整控制单元，以确定并保存电动马达的驱动力的第二值，以供与触发条件相关联的后续操作。因此，***是自适应的，并且控制单元可以响应于离合器或离合器致动器的特性变化(例如，由于离合器磨损增加)而调节第二值。为了调节第二值，控制单元确定用于保持主轴螺母所需的驱动力值，使得离合器保持脱开，并保存此值作为第二个值，从而当触发条件再次发生时可以使用所储存的值。根据该实施例，控制单元构造为执行以下步骤：
1.将主轴螺母借助驱动力的第一值保持在脱开位置中；
2.监控螺纹主轴或主轴螺母的移位，并逐渐减小驱动力，直到达到阈值，在所述阈值下，主轴螺母在离合器的回复力的作用下开始相对于螺纹主轴移位；
3.在阈值以上逐渐增大驱动力，直到主轴螺母停止和/或返回到离合器脱开位置；和
4.将停止和/或使主轴螺母返回到离合器脱开位置所需的驱动力的值作为第二值存在储存器中，用于与触发条件相关联的后续操作。
优选地，在值低于常规的离合器驱动力(第一值)的情况下，存下停止和/或使主轴螺母返回离合器脱开位置所需的驱动力的值。
根据本发明的另一实施例，可包括压力件，压力件可在与离合器的接合和脱开相对应的第一位置和第二位置之间轴向运，类似于主轴螺母的离合器接合位置和离合器脱开位置。主轴螺母和压力件可沿轴向方向相对于彼此移位，并且通过插设(间设)在主轴螺母与压力件之间的偏置弹簧相互联接，使得通过在电动马达的驱动力下对螺纹主轴进行旋转，主轴螺母压缩偏置弹簧并将压力件朝向第二位置移位以脱开离合器。
此处描述的离合器致动器与控制单元的特征可以与此处描述的离合器致动器与闭锁机构和压力件的特征接合以减小离合器致动器的功率消耗，所述控制单元构造为响应于触发条件而将驱动力减小到第二值。
通常，偏置弹簧可以设置在面向压力件的主轴螺母的端部处的袋状部(接纳部)或凹入的部段中，例如在凸缘部段中。附加地或替代地，在压力件上、例如在面向主轴螺母的其凸缘部段中，可设有袋状部(接纳部)或凹入的部段。袋状部将偏置弹簧保持就位。此外，袋状部结构构造为接纳经压缩的弹簧，使得压力件和主轴螺母可以直接彼此接合。主轴螺母与压力件之间传递的轴向力可以直接通过凸缘部段传递，因为主轴螺母的凸缘部段和压力件彼此接合。
附图说明
现将参照在附图中示出的本发明的示例性实施例来描述本发明，附图中：
图1是离合器致动器的示意图；
图2是图1中的离合器致动器的一个部段的详细视图；
图3是图1所示的离合器致动器的另一示意图。
具体实施方式
图1是离合器致动器1的示意图，离合器致动器1用于接合和脱开连接到呈安装在车辆中围绕枢转轴线3枢转的离合器杆2的形式的离合器致动装置的离合器(未示出)。离合器杆2的上部部段联接到离合器的分离轴承，并且通过离合器杆2的旋转运动(由弯曲箭头指示)，离合器的分离轴承移位，以在离合器接合状态和离合器脱开状态之间切换。
离合器杆2的上部部段向右(顺时针)旋转运动可接合离合器。离合器杆2的上部部段向左(逆时针)旋转运动可使离合器脱开。离合器杆2的下端连接到推杆4，推杆4用作将离合器杆2联接到离合器致动器1的力传递元件。
离合器致动器1包括电动马达5，电动马达具有输出轴6，其连接到行星齿轮组7的太阳齿轮，太阳齿轮安装在离合器致动器1的壳体8中。为便于示意，仅示出壳体8的部分。行星齿轮组7以其行星齿轮连接到螺纹主轴9，螺纹主轴9具有外螺纹部段10。在外螺部段纹10上安装有主轴螺母11，主轴螺母具有与螺纹主轴9的外螺纹10啮合的内螺纹。
螺纹主轴9由安装在壳体8中的滚子轴承12旋转支承。为便于说示意，仅示出一个滚子轴承，然而，还安装有其它滚子轴承(未示出)以支承螺纹主轴。螺纹主轴9可以围绕纵向轴线旋转，但被锁定不能轴向移位。相反，主轴螺母11通过设置在壳体中的纵向引导件(未示出)相对于壳体8是旋转固定的，使得主轴螺母11在壳体8中可轴向移位，但被锁定不能旋转。在电动马达5提供并通过行星齿轮组7传递的驱动力的作用下，螺纹主轴9的旋转沿轴向方向沿着螺纹主轴9驱动主轴螺母11。
离合器致动器1还包括呈柱塞形式的压力件13，它围绕螺纹主轴9延伸，但不像主轴螺母11那样与螺纹主轴接合。压力件13可沿着螺纹主轴9的纵向轴线沿轴向方向14移位，类似于主轴螺母11，其中，压力件13也由壳体8中的直线引导件(未示出)沿轴向方向引导。
压力件13进一步连接到推杆4。当压力件13沿轴向方向14、沿着螺纹主轴9的轴线移位时，它使推杆4移位，推杆4又致动离合器杆2，以使离合器杆围绕枢转轴线3旋转。
压力件13和主轴螺母11可沿轴向方向14相对于彼此运动，使得主轴螺母11和压力件13可接近彼此和可运动远离彼此。偏置弹簧15插设在主轴螺母11与压力件13之间，并且将两个元件彼此联接。主轴螺母11在其面向压力件13的一端处具有凸缘部段23，凸缘部段具有呈凹入部分的形式的袋状部24。偏置弹簧15***到凹入部分24中，并朝向压力件13延伸。压力件13对应于主轴螺母11具有面向主轴螺母11的凸缘部段23的凸缘部段25。在所示实施例中，压力件13的凸缘部段25是平(坦)的。替代地，凹入部分24可以设置在凸缘部段25上，或者两个凸缘部段23和25均可设有凹入部分以接纳偏置弹簧15的相应的端部。
如上所述，压力件13的位置与离合器的状态相联系。压力件13可相对于螺纹主轴9在对应于离合器的接合状态的第一位置A与对应于离合器的脱开状态的第二位置B之间轴向运动。类似地，主轴螺母11可相对于螺纹主轴9在对应于离合器的接合状态的离合器接合位置C与对应于离合器的脱开状态的第二位置D之间轴向移动。位置A-B和C-D之间的移位分别由箭头指示。
图1示出了处于与离合器接合状态相对应的状态中的离合器致动器。离合器(未示出)具有离合器弹簧(未示出)，离合器弹簧在致动离合器时对离合器杆施加由F表示的回复力。当电动马达5提供驱动力并使螺纹主轴9沿第一方向旋转时，主轴螺母11由于与驱动的螺纹主轴9的螺纹啮合而沿轴向方向移位，并接近压力件13且开始压缩偏压弹簧15，并且然后抵抗离合器的回复力将压力件13从位置A移到位置B。当偏置弹簧15被压缩到凹入部分24中时，主轴螺母11接近压力件13，直到主轴螺母11的凸缘部段23与压力件13的凸缘部段25接合，从而经由凸缘部段23和25直接传递轴向力。压力件13使推杆4移位，并且离合器杆2抵抗离合器弹簧的回复力F逆时针旋转以使离合器脱开。在离合器脱开的状态下，离合器的回复力通过推杆4、压力件13、偏置弹簧15和主轴螺母11抵抗电动马达5的驱动扭矩而作用在螺纹主轴9上。
当驱动力减小到预先确定的水平以下时，离合器杆2开始沿顺时针方向旋转，并且压力件从位置B向后运动到位置A，并且主轴螺母11从朝向位置C向后移动。螺母11朝向位置C移位使主轴11旋转，并使螺纹主轴9旋转。当压力件13已到达位置A时，偏置弹簧扩张并使主轴螺母11离开压力件13朝向位置C移位。
为了防止主轴螺母的移位超过位置C并且避免偏置弹簧15完全松弛，设置了闭锁机构16以限制主轴螺母11在扩张的偏置弹簧15的力的作用下远离压力件13的移位，并将偏置弹簧保持在预加载状态下。
图2以沿着轴向方向14的剖视图示出了闭锁机构16的横截面。闭锁机构包括以可旋转固定的方式附连到螺纹主轴9的盘17。盘17在其外周缘表面上设有多个止动凹部18。弹簧偏置的止动凸轮19借助弹簧元件20被推入与止动盘17接合。当螺纹主轴9旋转时，止动凸轮从一个止动凹部18运动到相邻的止动凹部18中。当电动马达的驱动力减小到预先确定的水平以下并且止动凸轮19与止动凹部18之一接合时，由弹簧元件20提供的弹力将螺纹主轴9保持在偏置弹簧15的力的作用下不旋转。由于防止了螺纹主轴9的进一步旋转，避免了主轴螺母11进一步移位远离压力件13，从而使得偏置弹簧15不能完全扩张而被保持在预加载状态中。由此，当主轴螺母11处于离合器接合位置中时，离合器的分离轴承加载有预载荷。此外，当车辆关闭且电动马达(电动机)未通电时，主轴螺母保持在该位置中。
电动马达由控制单元21激活，控制单元21可以调节电动马达的输出驱动力。螺纹主轴还设有绝对旋转编码器22，例如霍尔效应传感器的磁体元件。对应的传感器部分安装在壳体上，但未示出。
图3示出了处于与离合器脱开对应的状态中的离合器致动器。压力件13处于与离合器的脱开状态对应的第二位置B中，并且主轴螺母11处于离合器脱开位置D中。主轴螺母11和压力件13之间的偏置弹簧15被压缩，并且离合器的回复力作用在压力件上，并通过压缩的弹簧和主轴螺母11作为轴向载荷作用在螺纹主轴9上。偏置件15被完全压缩并接纳在凹入部分24中。由于凹入部分24，主轴螺母11的凸缘部段23与压力件13的凸缘部段25接合。
滚子轴承12是支承施加在螺纹主轴9上的径向和轴向载荷的类型。离合器保持在脱开状态中，而主轴螺母11和压力件13通过具有第一值的驱动力被保持在位置D、B中。控制电动马达5的控制单元21构造为测量离合器处于脱开状态中的时间。为此目的，如果主轴螺母处于离合器接合位置或离合器脱开位置，则上述旋转编码器可用于向控制单元提供信息，并且控制单元的内部计时器可测量时间。当在没有离合器重新接合的情况下已经过了预先确定的时间时，控制单元会将该条件视为触发条件，该触发条件触发控制单元的特定动作。触发控制单元开始将驱动力减小到第二值，第二值低于第一值但高于阈值，在该阈值下，主轴螺母离开其位置，并在在离合器的回复力的作用下开始沿着螺纹主轴运动。
即使驱动力减小到第二值，螺纹主轴9也保持静止。这是由于离合器的回复力通过主轴螺母11施加轴向载荷到螺纹主轴9中和滚子轴承12中。由于离合器致动器的各部件是静止的，因此滚子轴承以及离合器致动器的其它部段、例如主轴螺母与螺纹主轴之间的啮合会产生静摩擦。该静摩擦帮助驱动力提供抵抗离合器的回复力的反作用力，并且在离合器致动器各部件保持静止的同时，控制单元可以将驱动力减小到第二值，该第二值低于驱动力的第一值。由此能量消耗显著减少。
附图标记：
1 离合器致动器
2 离合器杆
3 枢转轴线
4 推杆
5 电动马达
6 杆
7 行星齿轮组
8 壳体
9 螺纹主轴
10 外表面
11 主轴螺母
12 滚子轴承
13 压力件
14 轴向方向
15 偏置弹簧
16 闭锁机构
17 止动盘
18 止动凹部
19 止动凸轮
20 弹簧元件
21 控制单元
22 旋转编码器
23 主轴螺母的凸缘部段
24 凹入部分
25 压力件的凸缘部段
A 压力件的第一位置
B 压力件的第二位置
C 主轴螺母的离合器接合位置
D 主轴螺母的离合器脱开位置。

Claims (15)

1.一种电驱动式离合器致动器(1)，用于致动车辆的传动装置的离合器，包括：
压力件(13)，所述压力件能在分别对应于所述离合器的接合和脱开的第一位置(A)与第二位置(B)之间运动，其中，所述压力件(13)由主轴驱动件从所述第一位置驱动到所述第二位置中，所述主轴驱动件包括由电动马达(5)旋转驱动的螺纹主轴(9)和安装在所述螺纹主轴(9)上的主轴螺母(11)，所述主轴螺母能通过所述螺纹主轴(9)的旋转而轴向移位；
其中，所述主轴螺母(11)和所述压力件(13)能相对于彼此沿轴向方向(14)移位，并且通过插设在所述主轴螺母(11)和所述压力件(13)之间的偏置弹簧(15)相互联接，使得通过在所述驱动马达(5)的驱动力的作用下所述螺纹主轴(9)的旋转，所述主轴螺母(11)压缩所述偏置弹簧(15)，并且将所述压力件(13)朝向所述第二位置(B)移位，以脱开所述离合器，
其中，当由所述驱动马达(5)提供的驱动力减小到预先确定的水平以下时，所述压力件(13)通过所述离合器的回复力返回到所述第一位置(A)，并且所述偏置弹簧(15)扩张以使所述主轴螺母(11)远离所述压力件(13)移位，
其特征在于闭锁机构(16)，所述闭锁机构构造为限制所述主轴螺母(11)在扩张的所述偏置弹簧(15)的力的作用下远离所述压力件(13)的移位，使得所述偏置弹簧(15)被保持在预加载状态中。
2.如权利要求1所述的离合器致动器，其特征在于，所述闭锁机构(16)包括第一闭锁装置(17、18)和第二闭锁装置(19、20)，其中，所述第一闭锁装置(17、18)牢固地连接到可旋转的螺纹主轴(9)或可轴向移位的主轴螺母(11)。
3.如权利要求1或2所述的离合器致动器，其特征在于，所述闭锁机构(16)包括止动凹槽(18)和止动凸耳(19)，其中，所述止动凹槽(18)和所述止动凸耳(19)中的一者沿与所述止动凹槽(18)和所述凸耳(19)中的另一者接合的方向被偏置。
4.如前述权利要求中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，所述闭锁机构(16)包括牢固地连接到所述螺纹主轴(9)或设置在所述螺纹主轴上的止动部分(17)，所述止动部分在其外周缘表面上具有至少一个止动凹部(18)，优选地超过一个止动凹部(18)，用于将所述螺纹主轴(9)通过与所述止动凸耳(19)的接合而维持在旋转位置中。
5.如前述权利要求中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，包括传感器结构(22)，用于探测所述螺纹主轴(9)的旋转位置和/或所述主轴螺母(11)的轴向位置和/或所述压力件(13)的轴向位置。
6.如权利要求5所述的离合器致动器，其特征在于，所述传感器结构包括旋转编码器、优选地为构造为探测所述螺纹主轴(9)的绝对旋转的绝对旋转编码器(22)。
7.如前述权利要求中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，所述闭锁机构(16)能通过由所述电动马达(5)所提供的驱动力来释放。
8.一种电驱动式离合器致动器(1)，用于致动车辆的传动装置的离合器，包括：
螺纹主轴(9)，所述螺纹主轴由一个或多个滚子轴承(12)支承，并且由所述电动马达(5)旋转驱动，以及
主轴螺母(11)，所述主轴螺母安装在所述螺纹主轴(9)上并且能通过所述螺纹主轴(9)的旋转、抵抗所述离合器的回复力而从分别对应于所述离合器的接合和脱开的离合器接合位置(C)轴向移位到离合器接合位置(D)中；控制单元(21)，用于激活所述电动马达以向所述螺纹主轴(9)施加驱动力，其中，所述控制单元(21)构造为将所述主轴螺母(11)以驱动力的第一值保持在所述离合器脱开位置(D)中，
其特征在于，所述控制单元(21)构造为当所述主轴螺母(11)借助所述驱动力的第一值保持在所述离合器脱开位置(D)中时，响应于由所述控制单元(21)感测到的触发条件而将所述驱动力减小到第二值，所述驱动力的所述第二值在阈值以上，在所述阈值下，所述主轴螺母(11)朝向所述离合器接合位置(C)移动。
9.如权利要求8所述的离合器，其特征在于，所述控制单元(21)构造为调节所述电动马达(5)的驱动力。
10.如权利要求8或9所述的离合器致动器，其特征在于，所述触发条件与车辆的预先确定的驾驶条件或静止条件相关联。
11.如权利要求8至10中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，所述触发条件是所述离合器保持脱开所处的特定的时间段。
12.如权利要求8至11中任一项所述的离合器，其特征在于，所述控制单元(21)构造为执行以下步骤：
1.借助所述驱动力的第一值将所述主轴螺母(11)保持在所述离合器脱开位置(D)中；
2.监控所述螺纹主轴(9)或所述主轴螺母(11)的移位，并且逐渐减小所述驱动力，直到达到所述驱动力的阈值，在所述阈值下，所述主轴螺母(11)在所述离合器的回复力的作用下开始相对于所述螺纹主轴(9)移位；
3.在所述阈值之上逐渐增大所述驱动力，直到所述主轴螺母(11)停止和/或返回到所述离合器脱开位置(D)。
13.如权利要求12所述的离合器致动器，其特征在于，所述控制单元(21)通过执行权利要求12的所述步骤1-3来确定所述电动马达(5)的所述驱动力的第二值，并且将停止所述主轴螺母(11)和/或使所述主轴螺母返回到所述离合器脱开位置(D)所需的驱动力的值作为第二值储存在储存器中，用于与触发条件相关联的离合器的后续操作。
14.如权利要求8至13中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，设有压力件(13)，所述压力件能在分别与所述离合器的接合和脱开相对应的第一位置(A)与第二位置(B)之间轴向运动，
其中，所述主轴螺母(11)和所述压力件(13)能相对于彼此沿轴向方向(14)移位，并且通过插设在所述主轴螺母(11)和所述压力件(13)之间的偏置弹簧(15)相互联接，使得通过在所述驱动马达(5)的驱动力的作用下所述螺纹主轴(9)的旋转，所述主轴螺母(11)压缩所述偏置弹簧(15)，并且将所述压力件(13)朝向所述第二位置(B)移位，以脱开所述离合器。
15.如权利要求14或权利要求1至7中任一项所述的离合器致动器，其特征在于，所述偏置弹簧(15)设置在所述主轴螺母(11)的凹入部分(24)中和/或所述压力件(13)中，使得当所述偏置弹簧(15)被压缩时，所述主轴螺母(11)与所述压力件(13)接触。
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