CN212509270U - 离合器执行器 - Google Patents

Abstract

一种离合器执行器，包括外壳、活塞、驱动机构和传动机构。外壳设置有压力腔。驱动机构通过传动机构与活塞相连，传动机构用于将驱动机构的旋转运动转换为直线移动，以驱动活塞在外壳中轴向移动，对填充在压力腔中的压力介质施加压力；驱动机构包括定子和转子。传动机构包括行星滚柱丝杠、轴承和限制块，行星滚柱丝杠包括螺杆和螺母；螺杆的一端与活塞相连，螺杆的另一端与限制块相连；外壳或定子设有导向孔，限制块可轴向移动但不可转动地设置在导向孔中；螺母位于活塞与限制块之间，螺母与转子相连，可跟随转子旋转；轴承固定安装于外壳，并套设在螺母外。本实用新型的离合器执行器结构紧凑，重量轻，易于装配。

Description

离合器执行器

技术领域

本实用新型涉及汽车的离合器。

背景技术

现有的用于汽车变速箱的离合器执行器具有主动缸，该主动缸包括壳体以及可在壳体中轴向移动的、对由压力介质填充的压力腔加载的活塞，该活塞由具有定子和转子并进行旋转驱动的电动机借助于可将旋转驱动转变成轴向运动的行星滚子传动机构来驱动。其中，压力腔被设置为环形，活塞被设置为“杯状”从而可在环形压力腔中移动以产生液压。该行星滚子传动机构被对中地接收在压力腔的径向内部，而行星滚子传动机构由该电动机驱动的主轴借助一唯一的径向轴承在主轴的端部相对于该壳体来支承，所述主轴抗扭转地直接套设在转子的径向内部，压力腔的压力平衡被两体式地设置在壳体的一补充腔中和一与该壳体相连的、布置在该壳体外部的储备容器中。

上述技术方案主要存在以下不足：

1、上述的技术方案中，活塞布置在滚柱丝杆的螺母上，且活塞设置成“杯”状结构，这样的话，就会增大加压缸体的体积，从而增大执行机构***的体积和重量；

2、上述的技术方案中，补充腔和储油腔被两体式地布置在壳体上，这样的话，会使产品的结构复杂，同时也会增加一道装配工艺，增加生产节拍和制造成本；

3、上述的技术方案中，所述的径向轴承设置在电机的驱动轴和轴承盖上，最终固定在壳体上；这样一来，径向轴承的选型会偏小，轴向承载能力不足，最终导致产品失效。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构紧凑、重量轻、易于装配的离合器执行器。

本实用新型实施例提供了一种离合器执行器，包括外壳、活塞、驱动机构和传动机构；外壳设置有压力腔；驱动机构通过传动机构与活塞相连，传动机构用于将驱动机构的旋转运动转换为直线移动，以驱动活塞在外壳中轴向移动，对填充在压力腔中的压力介质施加压力；驱动机构包括定子和转子；其特点在于，传动机构包括行星滚柱丝杠、轴承和限制块，行星滚柱丝杠包括螺杆和螺母；螺杆的一端与所述活塞相连，螺杆的另一端与限制块相连；外壳或定子设有导向孔，限制块可轴向移动但不可转动地设置在导向孔中；螺母位于活塞与限制块之间，螺母与转子相连，可跟随转子旋转；轴承固定安装于外壳，并套设在螺母外。

本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型实施例的驱动机构由定子和转子构成，传动机构由行星滚柱丝杠构成，行星滚柱丝杠的螺杆的两端分别与活塞和限制块相连，行星滚柱丝杠的螺母与转子相连，转子、螺杆和螺母由轴承径向支撑在外壳中，该集成式设计整体结构紧凑、零部件数量少，在满足离合器执行器的性能和功能的前提下，减小了产品的体积和重量；

2、轴承固定安装在外壳中，增加了轴承的径向尺寸，从而提高了轴承以及整个离合器执行器的轴向承载能力；

3、储油腔和压力腔采用的是一体式设计，其结构紧凑，减小了产品的体积和重量；

4、电子控制模块上设置有供螺杆穿过的开孔，螺杆穿过该开孔、在导向孔中轴向运动，从而可以缩小执行器在轴向上的尺寸。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的离合器执行器的俯视示意图。

图2示出了图1的K-K剖面示意图。

图3示出了图2的局部放大示意图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的活塞的结构示意图。

图5示出了根据本实用新型一实施例的活塞的金属件的结构示意图。

图6至图8分别从不同角度示出了根据本实用新型一实施例的密封圈支架的结构示意图。

图9从另一角度示出了根据本实用新型一实施例的离合器执行器的剖面示意图。

图10从又一角度示出了根据本实用新型一实施例的离合器执行器的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

请参考图1至图3，根据本实用新型一实施例的一种离合器执行器包括外壳1、活塞2、驱动机构、传动机构和电子控制模块。外壳1中设置有压力腔11。

驱动机构通过传动机构与活塞2相连，传动机构用于将驱动机构的旋转运动转换为直线移动，以驱动活塞2在外壳1中轴向移动，对填充在压力腔11中的压力介质施加压力。在本实施例中，压力介质为变速箱油。

驱动机构包括定子71和转子72。传动机构包括行星滚柱丝杠、轴承83和限制块84，行星滚柱丝杠包括螺杆81、螺母82和设置在螺杆81与螺母82之间的行星滚柱（图中未示出）。螺杆81的一端与活塞2相连，螺杆81的另一端与限制块84相连。定子71设有导向孔18，限制块84可轴向移动但不可转动地设置在导向孔18中。螺母82通过行星滚柱与螺杆81可旋转地连接，并位于活塞2与限制块84之间，螺母82与转子72相连，可跟随转子72旋转。轴承83固定安装于外壳，并套设在螺母82外。

在本实施例中，定子71固定在外壳1内。定子71包括定子本体71a和导向套71b；定子本体71a的一端设有凸柱部71c，凸柱部71c和导向套71b均具有一中心孔，导向套71b***凸柱部71c的中心孔中，并与凸柱部71c的中心孔孔壁相连，连接的方式可以是固定连接或者与定子本体71a一体成型。导向套71b的中心孔构成上述的导向孔18。在其它的实施例中，也可将导向孔18设置在外壳1中。转子72为环形，螺母82的外周面的一部分与转子72的内周面相连，连接的方式包括但不限于过盈配合、粘接等等。限制块84为套筒，其套设于螺杆81外（可与螺杆81固定连接或一体成型），限制块84的外周面沿周向均匀地设有三个圆弧凸起，导向孔18的内周面设有与三个圆弧凸起相配合的圆弧凹槽。

可选地，轴承83为滚珠轴承，滚珠轴承的外圈直接固定安装于外壳1，滚珠轴承的内圈套设于螺母82外（二者例如为过盈配合），并可跟随螺母82旋转。在图中的示例中，滚轴轴承83的一端贴合外壳1的轴承限位台阶17，另一端贴合固定于外壳1的卡簧85。螺杆81和螺母82由滚珠轴承83径向支撑在外壳1中，滚珠轴承83的内圈抗旋转地设置在螺母82外，该结构的优点是在不增大执行机构体积的前提下，可以增加滚珠轴承的径向尺寸，从而提高了滚珠轴承的轴向承载能力，进而可以提高整个执行器的轴向承载能力，最终可以增大***的液压压力，满足离合器更大负载的需求。

请参考图4和图5。在本实施例中，活塞2包括包塑件2a（塑料件）和被包塑件2b（金属件），包塑件2a包塑被包塑件2b靠近压力腔11一端的端面及侧面。被包塑件2b被包塑的外侧面区域设置有平面部23，该平面部23与被包塑件2b的中轴线距离可以小于被包塑件2b的直径（即图5所示方式）或大于被包塑件2b的直径（即在圆柱形的被包塑件2b的外侧面沿径向方向凸出一块区域形成平面部），用于防止包塑件2a相对被包塑件2b出现相对转动。被包塑件2b被包塑的外侧面区域还设置有环形沟槽24，包塑件2a的内侧面设有与环形凹槽相配合的环形凸起25，环形凸起25与环形凹槽24凹凸配合，用于防止包塑件2a相对被包塑件2b出现轴向脱落，避免在后续使用中活塞结构发生失效。在另一实施例中，也可以在被包塑件2b被包塑的外侧面区域设置环形凸起，在包塑件2a的内侧面设置与环形凸起相配合的环形凹槽，或者是采用其它类型的沟槽或凸起，同样能够起到防止包塑件2a相对被包塑件2b出现轴向脱落的作用。本实施例的活塞采用金属件被塑料件包塑的方式制造，相比全金属件制造的活塞，其重量减轻，降低了施加给轴承的弯矩（弯矩过大会对密封产生不利影响），并符合轻量化的设计原则；相比全塑料件，其可以与螺杆以简单方式（如铆接、万向节、螺栓连接等）直接可靠的连接，并能够增加受力部位的强度，加工成本较低。活塞2呈圆柱状，在截面积不变的前提下，能减少活塞的体积。

外壳1与活塞2之间设有密封结构。前述的压力腔11由外壳1、活塞2和该密封结构共同限定。离合器执行器具有锁紧环6和储油腔12。锁紧环6与外壳1固定连接，用于将密封结构锁紧固定在外壳1上。活塞2的侧面设有过油槽21。过油槽21沿活塞2的轴向方向延伸。较佳地，过油槽21的数量为多条，该多条过油槽21沿活塞2的周向方向间隔分布。密封结构设有走油通道57，以使储油12腔内的油可通过该走油通道57流入过油槽21。

密封结构包括第一密封圈31、第二密封圈32和密封圈支架5。第二密封圈32、密封圈支架5、第一密封圈31沿着远离压力腔11的方向依次设置。密封圈支架5具有支架通孔50，活塞依次穿过锁紧环6、第一密封圈31、支架通孔50和第二密封圈32，活塞2的侧面与第一密封圈31和第二密封圈32滑动密封接触。前述的走油通道57设置于密封圈支架5。可选地，第一密封圈31和第二密封圈32为Y型密封圈。

在本实施例中，锁紧环6的侧面具有外螺纹，锁紧环6通过该外螺纹与外壳1的内壁螺旋连接。支架通孔50设有第一台阶面51和第二台阶面52，第一台阶面51朝向远离压力腔11的一侧，第二台阶面52朝向压力腔11。在本实施例中，第一台阶面51沿周向间隔设有多个内凸齿511，相邻的每两个内凸齿511之间的间隙贯通支架通孔50的孔壁和密封圈支架5的外侧面，构成走油通道57。外壳1设有第三台阶面13以及环绕第三台阶面13的凸环14，第三台阶面13与第二台阶面52相对设置。第二台阶面52设有与凸环14相配合的环形凹槽54。

装配时，先将第二密封圈32靠近第三台阶面13安装，随后将密封圈支架5抵靠凸环14，使凸环14伸入环形凹槽54中，第二密封圈32保持在第二台阶面52和第三台阶面13之间。将第一密封圈31靠近第一台阶面51安装，通过旋紧锁紧环6，使锁紧环6抵接密封圈支架5远离压力腔11那一侧的端面，以将密封圈支架5和第二密封圈32固定在外壳1上，并使第一密封圈31保持在第一台阶面51与锁紧环6之间。在装配时，先将第一、第二密封圈、密封圈支架（即密封结构）直接放入相应位置，最后旋转锁紧锁紧环，相比于现有技术大大简化了安装工序。

进一步地，密封圈支架5的外侧面设有第四台阶面56，第四台阶面56朝向远离压力腔11的一侧，密封圈支架5外套设有O型密封圈33，锁紧环6将O型密封圈33压紧在第四台阶面56上。

通过上述结构可以给压力腔11排气、补油，重新建立压力。其实现方式如下：活塞2在螺杆81的推动下移动，当过油槽21远离压力腔11的那一端移动到第一、第二密封圈之间时，压力腔11通过过油槽21、密封圈支架上的走油通道57连通储油腔12，建立排气补油通路，液压油从储油腔12流入到压力腔11内，压力腔11内的空气从油路中回到储油腔12中，从而实现了离合器执行器的排气功能，将压力腔中的空气排出，使液压性能更稳定。

在本实施例中，外壳1包括外壳本体1a和油箱1b，油箱1b与外壳本体1a的一端相连。储油腔12、压力腔11和密封结构均设置在油箱1b中，储油腔12位于压力腔11的上方。这种一体式结构在结构上更为紧凑，能够减少执行器的体积和重量，同时还能简化生产的装配工艺。外壳本体1a上设有固定法兰16，油箱1b设有油箱盖10b。

在本实施例中，电子控制模块9通过电气插头91a与变速箱控制单元（图中未示出，变速箱控制单元即TCU）相连，接受变速箱控制单元的指令，给定子71输入一定的电流信号，定子71内磁场的变化引起转子72的旋转。转子72抗旋转地设置在螺母82上，螺母82可跟随转子72一起旋转。螺杆81与限制块84经过二次注塑成一体，而限制块又抗旋转地设置在导向孔18内，因此，螺母82的旋转运动作用在螺杆81上后，会将螺母82的旋转运动转换成螺杆81的直线运动。活塞2铆压固定在螺杆81上，会跟随螺杆81沿着轴向直线运动，进而会对压力腔11内的液压油（图中未展示）进行加压。输出油管19通过高压通道144与压力腔11连通，输出油管19又通过CRS离合器分离轴承（图中未显示）与离合器摩擦片相连，最终经过加压后的高压油会作用在离合器的摩擦片上，控制离合器的结合和分离。该离合器可以是单离合器或双离合DCT或其它类型的离合器。图1示出的是用于双离合变速箱的离合器执行器，由图1可知，该离合器执行器由上下两部分构成，且上下两部分的内部结构完全一致。

图9从另一角度示出了根据本实用新型一实施例的离合器执行器的剖面示意图。请结合图9所示，本实施例中，电子控制模块9包括转角传感器91、磁环92、压力传感器93、压力信号处理模块94、磁头95和位移传感器96。磁环92通过二次注塑的方式固定在转子72上。转角传感器91用于检测磁环92旋转所导致的磁场变化，并将转角检测信号传送给变速箱控制单元，变速箱控制单元根据转子72的实际转速和扭矩来调整定子的电流以控制转子72和螺母82的旋转。压力传感器93的信号输出端与压力信号处理模块94的信号输入端连接，压力传感器93用于检测压力腔11内的液体压力变化。为此，外壳1中设有与压力腔11相连通的液压通道15。图9中的箭头代表液压通道15中的液体流动方向。压力信号处理模块94用于将压力传感器93输出的压力信号转换为电信号并传送给外部的变速箱控制单元，达到实时监控液压压力的目的。磁头95固定安装于活塞2，位移传感器96用于检测磁头位移所导致的磁场变化，并将位移检测信号传送给变速箱控制单元。变速箱控制单元根据活塞2的实际位移调整定子的电流，从而达到控制活塞2位移的目的。变速箱控制单元通过转角传感器来控制转子72和螺母82的旋转角度，进而控制活塞2的轴向位移，最终达到控制压力腔11内的液压压力的目的。

进一步地，电子控制模块9上设置有供螺杆81穿过的开孔，螺杆81穿过该开孔、伸入导向孔18并在导向孔18中轴向运动，从而可以缩小产品在轴向上的尺寸。

本实施例中，电子控制模块9具有电子控制模块壳体1c，电子控制模块壳体1c与外壳本体1a相连，电子控制模块壳体1c具有容置凸柱部71c的凹腔，可供螺杆81和限制块84在其中做直线运动。电子控制模块壳体1c上还设有散热板111c。图10从又一角度示出了根据本实用新型一实施例的离合器执行器的剖面示意图。请参考图10，外壳具有与压力腔11彼此密封隔离的主工作腔17，定子71、转子72和轴承83设置于主工作腔17中。外壳1设有与主工作腔17相连通的通气接头17a，通气接头17a的口部设有通气塞10，通气塞10设有通气孔101，以连通外界大气与主工作腔17，从而可平衡主工作腔17和大气的压力，减少主工作腔17的正负压对执行器响应的影响。

Claims (15)

1.一种离合器执行器，包括外壳、活塞、驱动机构和传动机构；所述外壳设置有压力腔；所述驱动机构通过传动机构与所述活塞相连，所述传动机构用于将所述驱动机构的旋转运动转换为直线移动，以驱动所述活塞在所述外壳中轴向移动，对填充在所述压力腔中的压力介质施加压力；所述驱动机构包括定子和转子；其特征在于，所述传动机构包括行星滚柱丝杠、轴承和限制块，所述行星滚柱丝杠包括螺杆和螺母；所述螺杆的一端与所述活塞相连，所述螺杆的另一端与所述限制块相连；所述外壳或所述定子设有导向孔，所述限制块可轴向移动但不可转动地设置在所述导向孔中；所述螺母位于所述活塞与所述限制块之间，螺母与所述转子相连，可跟随所述转子旋转；所述轴承固定安装于所述外壳，并套设在所述螺母外。

2.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述转子为环形，所述螺母的外周面的一部分与所述转子的内周面相连。

3.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述活塞包括包塑件和被包塑件，所述包塑件包塑所述被包塑件靠近所述压力腔一端的端面及侧面。

4.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述轴承包括外圈和内圈，所述轴承的外圈直接固定安装于所述外壳，所述轴承的内圈套设于所述螺母外，并可跟随所述螺母旋转。

5.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述外壳与所述活塞之间设有密封结构，所述压力腔由外壳、活塞和所述密封结构共同限定；

所述离合器执行器具有锁紧环和储油腔；所述锁紧环与所述外壳固定连接，用于将所述密封结构锁紧固定在所述外壳上；所述活塞的侧面设有过油槽，所述密封结构设有走油通道，以使所述储油腔内的油可通过该走油通道流入所述过油槽。

6.根据权利要求5所述的离合器执行器，其特征在于，所述外壳包括外壳本体和油箱，所述油箱与所述外壳本体的一端相连；

所述储油腔、所述压力腔和所述密封结构均设置在所述油箱中，所述储油腔位于所述压力腔的上方。

7.根据权利要求5或6所述的离合器执行器，其特征在于，所述密封结构包括第一密封圈、第二密封圈和密封圈支架；第二密封圈、密封圈支架、第一密封圈沿着远离压力腔的方向依次设置；所述密封圈支架具有支架通孔，活塞依次穿过锁紧环、第一密封圈、支架通孔和第二密封圈，活塞的侧面与第一密封圈和第二密封圈滑动密封接触；所述走油通道设置于所述密封圈支架；

当所述活塞的过油槽的远离压力腔的那一端移动到所述第一密封圈与所述第二密封圈之间时，所述压力腔通过所述过油槽和所述走油通道连通所述储油腔，以将压力腔中的空气排出。

8.根据权利要求7所述的离合器执行器，其特征在于，所述支架通孔设有第一台阶面，所述第一台阶面朝向远离所述压力腔的一侧，第一台阶面沿周向间隔设有多个内凸齿，相邻的每两个内凸齿之间的间隙贯通密封圈支架的外侧面，构成所述走油通道；

所述第一密封圈位于所述第一台阶面与所述锁紧环之间；

所述支架通孔设有第二台阶面，所述第二台阶面朝向所述压力腔；所述外壳设有第三台阶面，所述第三台阶面与所述第二台阶面相对设置；

所述第二密封圈位于第二台阶面与第三台阶面之间。

9.根据权利要求8所述的离合器执行器，其特征在于，所述外壳包括环绕第三台阶面的凸环；所述第二台阶面设有与所述凸环相配合的环形凹槽，所述凸环伸入所述环形凹槽中；

所述锁紧环抵接密封圈支架远离所述压力腔那一侧的端面。

10.根据权利要求5所述的离合器执行器，其特征在于，所述锁紧环的外侧面与所述外壳的内壁螺旋连接。

11.根据权利要求5所述的离合器执行器，其特征在于，所述过油槽沿活塞的轴向方向延伸。

12.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述离合器执行器包括电子控制模块；所述电子控制模块设有一开孔；所述螺杆穿过所述开孔并伸入所述导向孔中。

13.根据权利要求12所述的离合器执行器，其特征在于，所述电子控制模块包括转角传感器、磁环、压力传感器、压力信号处理模块、磁头和位移传感器；

所述磁环固定安装于所述转子，所述转角传感器用于检测磁环旋转所导致的磁场变化，并将转角检测信号传送给外部的变速箱控制单元；

所述压力传感器的信号输出端与所述压力信号处理模块的信号输入端连接，所述压力传感器用于检测所述压力腔内的液体压力变化，所述压力信号处理模块用于将压力传感器输出的压力信号转换为电信号并传送给外部的变速箱控制单元，达到实时监控液压压力的目的；

所述磁头固定安装于所述活塞，所述位移传感器用于检测磁头位移所导致的磁场变化，并将位移检测信号传送给所述变速箱控制单元。

14.根据权利要求1或12所述的离合器执行器，其特征在于，所述导向孔设置在所述定子中；

所述定子包括定子本体和导向套；所述定子本体的一端设有凸柱部，所述凸柱部和所述导向套均具有一中心孔，所述导向套***所述凸柱部的中心孔中，并与凸柱部的中心孔孔壁相连；所述导向套的中心孔构成所述的导向孔。

15.根据权利要求1所述的离合器执行器，其特征在于，所述外壳具有与所述压力腔彼此密封隔离的主工作腔，所述定子、所述转子和所述轴承设置于所述主工作腔中；

所述外壳设有与所述主工作腔相连通的通气接头，所述通气接头的口部设有通气塞，所述通气塞设有通气孔，以连通外界大气与所述主工作腔。

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