CN111692240B - 一种商用车用离合器电动分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车用离合器电动分离系统，包括驱动电机、齿轮一、齿轮二、行星滚柱丝杠、推杆、顶杆、活塞、压缩弹簧、传感器和控制器。驱动电机通过齿轮一和齿轮二与行星滚柱丝杠相连，行星滚柱丝杠又与推杆相连，推杆另一端设计有深孔，内部安装有压缩弹簧和活塞，活塞的一端安装有顶杆；行星滚柱丝杠的尾端安装有传感器一或者在螺母上安装有传感器二，均通过导线与控制器相连。该发明具有无漏气，不需要常工作动力源的特点，可节省车辆动力损失，特别适合纯电动和油电混合动力的新能源汽车使用。

Description

一种商用车用离合器电动分离系统

技术领域

本发明涉及重卡动力传动领域，尤其涉及一种商用车用离合器电动分离系统。

背景技术

目前，随着车辆操纵自动化的快速发展，汽车自动变速器正呈现蓬勃发展的趋势。特别是随着我国汽车保有量的逐年大幅度上升，非职业司机数量急剧增加，大家迫切需要操纵简便、性能优异的汽车。装有自动变速器的车辆，因为具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适性好等优点，受到越来越多的青睐。电控机械式自动变速器(Automated ManualTransmission,AMT)是在传统固定轴式变速器和摩擦式离合器的基础上，应用自动变速理论，以电子控制单元为核心，通过相应的策略与装置控制离合器与换档机构，实现车辆起步、换档的自动化。这种设计方案生产继承性好、使用方便、简单安全，因此受到各大汽车厂的重视。

其中离合器的控制装置直接影响到AMT的性能及推广。目前重型摩擦式离合器的控制装置主要分为：手动与自动控制，手动控制需要驾驶员在换档时，频繁睬下离合器踏板，在换档频繁时，容易造成驾驶员的疲劳，若操作不熟练或操作不合理，还容易造成离合器摩擦片的损坏。

重型载货车大多采用摩擦式离合器，由于分离离合器所需的力量大，且货车一般都配有气源，所以常用气动离合器分泵完成上述工作。但目前所采用的气动离合器分泵存在缸体内容易吸进灰尘，进而造成活塞密封圈被磨损的问题。产生这一现象的原因在于分泵在恢复原位的过程中，与活塞杆相连的气室会产生负压，外界的灰尘会被吸进气室，并被吸附在缸体内壁上，虽然离合器分泵上安装有防尘罩，但依然难以阻挡灰尘的进入，严重时必须更换离合器分泵才能解决此问题，同时气动系统也存在漏气等现象。

发明内容

基于上述技术问题，本发明设计开发了一种商用车用离合器电动分离系统，本发明的发明目的是解决目前重型载货车中离合器分泵存在的不足，主要用于配合自动变速箱完成换挡动作，改善驾乘舒适性，同时减少整车动力的损失。

本发明提供的技术方案为：

一种商用车用离合器电动分离系统，包括：

壳体，其上固定安装导向杆；

驱动电机；

第一传动齿轮，其与所述驱动电机的动力输出端固定连接；

第二传动齿轮，其与所述第一传动齿轮啮合；

丝杠，其与所述第二传动齿轮固定连接；

丝杠螺母，其与所述丝杠相匹配，能够沿所述丝杠轴向运动，且所述丝杠螺母安装在所述导向杆上，能够沿所述导向杆轴向滑动；

传感器，其安装在所述丝杠连接所述第二传动齿轮的一端或者所述壳体上；

推杆，其一端与所述丝杠螺母固定连接，另一端具有容纳空腔；

压缩弹簧，其设置在所述容纳空腔内，所述压缩弹簧的一端抵靠在所述容纳空腔的内壁上；

活塞，其设置在所述容纳空腔内，所述活塞的一端与所述压缩弹簧的另一端相抵靠；

顶杆，其一端与所述活塞的另一端固定连接；

分离杠杆，其一端与所述顶杆的另一端固定连接；

分离轴承，其与所述分离杠杆的另一端固定连接，用于使离合器选择性的结合或者分离。

优选的是，还包括：

两个对称设置的弹性挡圈，其固定设置在所述丝杠螺母内侧的两端；

两个对称设置的保持架，其设置在所述两个对称设置的弹性挡圈之间，且所述保持架上对称设置多个通孔；

多个滚柱，其两端分别对应插入到所述通孔中并沿所述丝杠周向均布排列，且所述滚柱两端设置外齿轮；

两个对称设置的齿圈，其分别对应设置在所述两个对称设置的保持架的内侧，且与所述外齿轮啮合。

优选的是，还包括：

位置检测杆，其固定安装在所述丝杠螺母上；

其中，当所述传感器安装在所述壳体上时，所述位置检测杆能够匹配插入至所述传感器中检测所述丝杠螺母移动位置。

优选的是，所述丝杠螺母与所述推杆通过螺钉固定连接。

优选的是，当所述传感器装在所述丝杠连接所述第二传动齿轮的一端时，所述传感器为绝对值编码器或者增量编码器。

优选的是，当所述传感器装在所述壳体上时，所述传感器为电感式传感器或是霍尔式传感器。

优选的是，所述丝杠和/或丝杠螺母采用牙形角为90°的三角形螺纹；和/或

所述滚柱采用凸弧形外螺纹。

优选的是，所述离合器电动分离系统采用脂润滑方式。

优选的是，所述润滑脂含有羟基硅酸镁颗粒，且所述羟基硅酸镁颗粒粒径小于10um。

优选的是，所述润滑脂包括米铜粉、纳米石墨、纳米碳酸钙、纳米PTFE。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、该系统在不大幅改变现有卡车离合器结构的基础上，实现其分离与结合动作的操纵，减少驾驶员的劳动强度；

2、由于采用电控方案，所以可控性较常规液控方案更优，可减少动力中断时间，并减少离合器摩擦盘的磨损程度，延长其使用寿命；

3、由于取消了液压系统，所以可以减少由于漏气、漏液所造成的动力损失，同时在行车过程中，其动力源无需一直工作，所以也可减少无效功率的损失；

4、传统汽车的液压系统大多与发动机相连，而该系统由电机驱动，无需来自发动机的动力，所以特别适合与纯电动车与油电混合的新能源汽车使用；

5、较现有使用蜗轮蜗杆的电动转向机构，其工作效率更高，从而减少整车能耗，减少转向系统的发热。

附图说明

图1为本发明所述的实施例1的机构运动简图。

图2为本发明所述的实施例2的机构运动简图。

图3为行星滚柱丝杠的牙型图。

图4为行星滚柱丝杠剖面图。

图5为实施例1的电器原理图。

图6为实施例2的电器原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种商用车用离合器电动分离系统，其主体结构包括驱动电机100、机构壳体110、齿轮一121、齿轮二122、行星滚柱丝杠130、推杆140、活塞142、压缩弹簧141、顶杆143、传感器一210和控制器；其中，驱动电机100通过齿轮一121和齿轮二122与行星滚柱丝杠130相连，齿轮一121与驱动电机100的动力输出端固定连接，同时与齿轮二122啮合传动，行星滚柱丝杠130又与推杆140的一端相连，推杆140的另一端设计有深孔，内部安装有压缩弹簧141和活塞142，活塞142的一端安装有顶杆143，行星滚柱丝杠130的尾端安装有传感器一210，其通过导线与控制器相连；在本实施例中，作为一种优选，压缩弹簧141一端顶在推杆140一端深孔的底面，另一端顶在活塞142上；同时，将传感器一210安装在齿轮二122上，并通过导线与控制器相连。

如图3～5所示，行星滚柱丝杠130主体结构包括丝杠131、滚柱132、螺母136、齿圈一134a、齿圈二134b、保持架一133a、保持架二133b、弹性挡圈一135a和弹性挡圈135b；其中，丝杠131与齿轮二122固定连接，丝杠131与螺母136之间设置有若干滚柱132，丝杠131与螺母136通过滚柱132相连，螺母136内侧两端分别设置有弹性挡圈一135a和弹性挡圈135b，内侧设置有保持架一133a和保持架二133b，其上设计有孔，滚柱132的两端插入到到保持架一133a和保持架二133b的孔中，保持架一133a和保持架二133b内侧设置有齿圈一134a和齿圈二134b，各个滚柱132之间通过齿圈一134a和齿圈二134b相连，同时在滚柱132的两端设置有外齿轮，外齿轮与齿圈一134a和齿圈二134b上的内齿相啮合，行星滚柱丝杠130中的螺母136上安装有导向杆111，导向杆111两端固定在机构壳体110上，螺母136可沿其轴线方向滑动；在本实施例中，作为一种优选，行星滚柱丝杠130中的螺母136与推杆140通过螺钉137连接；同时，丝杠131与螺母136采用牙形角为90度的三角形螺纹，滚柱132上采用凸弧形外螺纹。

在本实施例中，传感器一210为绝对值编码器或增量编码器。

在本实施例中，本发明提供的分离系统机构采用脂润滑方式，润滑脂包含有纳米铜粉、纳米石墨、纳米碳酸钙、纳米PTFE。

本发明提供的一种商用车用离合器电动分离系统的工作过程包括：

驱动电机100通过齿轮一121和齿轮二122转动，行星滚柱丝杠130将齿轮二122传递过来的旋转运动转化成为螺母136的直线运动，同时螺母136延导向杆111运动，螺母136将直线运动传递给推杆140和安装在其上的活塞142，进而带动活塞142和顶杆143推动分离杠杆151运动，最后分离杠杆151带动分离轴承150完成离合器动作，在运动过程中控制器通过安装在齿轮二122上的传感器一210检测机构的运动位置，从而控制驱动电机100的启停和转动速度。

实施例2

如图2所示，本发明提供一种商用车用离合器电动分离系统，其主体结构包括驱动电机100、齿轮一121、齿轮二122、行星滚柱丝杠130、推杆140、活塞142、压缩弹簧141、顶杆143、传感器二220和控制器；其中，驱动电机100通过齿轮一121和齿轮二122与行星滚柱丝杠相连，行星滚柱丝杠130又与推杆140相连，推杆140另一端设计有深孔，内部安装有压缩弹簧141和活塞142，活塞142的一端安装有顶杆143；行星滚柱丝杠中的螺母136上安装有位置检测杆230，同时在机构壳体110上安装有传感器二220，位置检测杆230能够匹配插入到传感器二220中，并通过导线与控制器相连，当螺母136运动时带动位置检测杆230插入到传感器二220中，传感器二220根据插入的深度检测螺母136的运动位置；在本实施例中，作为一种优选，压缩弹簧141一端顶在推杆140一端深孔的底面，另一端顶在活塞142上。

如图3、4、6所示，行星滚柱丝杠包括丝杠131、滚柱132、螺母136、齿圈一134a、齿圈二134b、保持架一133a、保持架二133b、弹性挡圈一135a和弹性挡圈135b，所述丝杠131与螺母136之间设置有若干滚柱132，丝杠131与螺母136通过滚柱132相连，所述螺母136内侧两端分别设置有弹性挡圈一135a和弹性挡圈135b，内侧设置有保持架一133a和保持架二133b，其上设计有孔，所述滚柱132的两端插入到到保持架一133a和保持架二133b的孔中，保持架一133a和保持架二133b内侧设置有齿圈一134a和齿圈二134b，各个滚柱132之间通过齿圈一134a和齿圈二134b相连，所述滚柱132的两端设置有外齿轮，外齿轮与齿圈一134a和齿圈二134b上的内齿相啮合，行星滚柱丝杠中的螺母136上安装有导向杆111，导向杆111两端固定在机构壳体110上，螺母136可沿其轴线方向滑动；在本实施例中，作为一种优选，行星滚柱丝杠130中的螺母136与推杆140通过螺钉137连接；同时，丝杠131与螺母136采用牙形角为90度的三角形螺纹，滚柱上采用凸弧形外螺纹。

在本实施例中，传感器二220可以为电感式传感器或是霍尔式传感器。

在本实施例中，本发明提供的分离系统机构采用脂润滑方式，润滑脂中含有羟基硅酸镁颗粒，羟基硅酸镁颗粒粒径小于10um。

在另一种实施例中，本发明提供的分离系统机构采用脂润滑方式，润滑脂包含有纳米铜粉、纳米石墨、纳米碳酸钙、纳米PTFE。

本发明提供的一种商用车用离合器电动分离系统的工作过程包括：

驱动电机100通过齿轮一121和齿轮二122转动，行星滚柱丝杠130将齿轮二122传递过来的旋转运动转化成为螺母136的直线运动，同时螺母136延导向杆111运动，螺母136将直线运动传递给推杆140和安装在其上的活塞142，进而带动活塞142和顶杆143推动分离杠杆151运动，最后分离杠杆151带动分离轴承150完成离合器动作；在运动过程中行星滚柱丝杠130中的螺母136带动位置检测杆230运动，传感器二220可以检测其伸出的长度，从而控制驱动电机100的启停和转动速度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种商用车用离合器电动分离系统，其特征在于，包括：

壳体，其上固定安装导向杆；

驱动电机；

第一传动齿轮，其与所述驱动电机的动力输出端固定连接；

第二传动齿轮，其与所述第一传动齿轮啮合；

丝杠，其与所述第二传动齿轮固定连接；

丝杠螺母，其与所述丝杠相匹配，能够沿所述丝杠轴向运动，且所述丝杠螺母安装在所述导向杆上，能够沿所述导向杆轴向滑动；

传感器，其安装所述壳体上；

推杆，其一端与所述丝杠螺母固定连接，另一端具有容纳空腔；

压缩弹簧，其设置在所述容纳空腔内，所述压缩弹簧的一端抵靠在所述容纳空腔的内壁上；

活塞，其设置在所述容纳空腔内，所述活塞的一端与所述压缩弹簧的另一端相抵靠；

顶杆，其一端与所述活塞的另一端固定连接；

分离杠杆，其一端与所述顶杆的另一端固定连接；

分离轴承，其与所述分离杠杆的另一端固定连接，用于使离合器选择性的结合或者分离；

两个对称设置的弹性挡圈，其固定设置在所述丝杠螺母内侧的两端；

两个对称设置的保持架，其设置在所述两个对称设置的弹性挡圈之间，且所述保持架上对称设置多个通孔；

多个滚柱，其两端分别对应插入到所述通孔中并沿所述丝杠周向均布排列，且所述滚柱两端设置外齿轮；

两个对称设置的齿圈，其分别对应设置在所述两个对称设置的保持架的内侧，且与所述外齿轮啮合；

位置检测杆，其固定安装在所述丝杠螺母上；

其中，当所述传感器安装在所述壳体上时，所述位置检测杆能够匹配插入至所述传感器中检测所述丝杠螺母移动位置；

所述传感器为电感式传感器或是霍尔式传感器；

所述丝杠和/或丝杠螺母采用牙形角为90°的三角形螺纹；所述滚柱采用凸弧形外螺纹。

2.如权利要求1所述的商用车用离合器电动分离系统，其特征在于，所述丝杠螺母与所述推杆通过螺钉固定连接。

3.如权利要求2所述的商用车用离合器电动分离系统，其特征在于，所述离合器电动分离系统采用润滑脂润滑方式。

4.如权利要求3所述的商用车用离合器电动分离系统，其特征在于，所述润滑脂含有羟基硅酸镁颗粒，且所述羟基硅酸镁颗粒粒径小于10 um。

5.如权利要求3所述的商用车用离合器电动分离系统，其特征在于，所述润滑脂包括米铜粉、纳米石墨、纳米碳酸钙、纳米PTFE。