專利名稱：離合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車離合裝置，其包括機械彈性裝置，該彈性裝置可恒定地沿第一方向?qū)δΣ帘P施加力以便使離合器進行嚙合；氣動致動器，其具有氣缸和活塞，活塞可在氣缸中運動，并將氣缸分為一個主腔和一個輔助腔；具有一個轉(zhuǎn)動部件和一個不轉(zhuǎn)動部件的分離軸承，上述轉(zhuǎn)動部件與摩擦盤相連，而不轉(zhuǎn)動部件與活塞相連；以及壓縮空氣源，其布置成可通過一個與主腔連通的可控制的閥裝置使摩擦盤沿第二相反方向運動而使離合器脫離嚙合。
背景技術(shù)：
下面將結(jié)合附

圖1-5對構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的現(xiàn)有技術(shù)進行描述。
圖1和2分別是已移出了一些部件的推壓型離合器和拉拔型離合器的縱截面圖；圖3是在離合器的操作過程中由彈性裝置作用于分離軸承的力F與分離軸承的運行距離的關(guān)系圖；圖4是拉拔型離合器的氣動連接致動器的橫截面圖；以及圖5是用于控制圖4所示的連接致動器的閥裝置的連接圖。
上述類型的離合器主要是如圖1所示的推壓型或如圖2所示的拉拔型，其中，縱向也就是離合器的軸向相對于讀者在紙面的左邊和右邊之間延伸。為簡單起見，離合器中相應(yīng)的部件用相同的附圖標記表示。
這兩種類型的離合器都包括連接到發(fā)動機(未示出)的驅(qū)動飛輪2上的離合器蓋1。摩擦盤3可軸向移動且可轉(zhuǎn)動地固定到與汽車的齒輪箱相連的被驅(qū)動軸(未示出)上。膜片彈簧4通過壓盤3’作用于摩擦盤3，該膜片彈簧4恒定地迫使摩擦盤3抵靠在飛輪2上，以便使飛輪2與被驅(qū)動軸可轉(zhuǎn)動地固定連接，從而將力矩從飛輪傳遞到被驅(qū)動軸上。
膜片彈簧具有徑向向外部分6、中間部分7和徑向向內(nèi)部分5，它們與分離軸承19的轉(zhuǎn)動軸承座圈19a相接合(圖4)，分離軸承19與致動器10相連。對于推壓型離合器，致動器10布置成可將推壓力F作用于分離軸承19，也就是，在圖1中，力向左側(cè)進行作用，而對于拉拔型離合器，致動器10布置成將拉力作用于分離軸承19，也就是，在圖2中，力向右側(cè)進行作用。
如圖1所示，推壓型離合器的膜片彈簧4的徑向向外部分6抵靠在壓盤3’上，且膜片彈簧在其中間部分7處以與杯形彈簧相同的方式可傾斜地與離合器蓋1相連。膜片彈簧4以使其可恒定地移動摩擦盤與飛輪2相接合的方式進行預(yù)張緊。
如果分離軸承19移動一個距離s，膜片彈簧4就會沿順時針方向如圖中虛線所示繞中間部分7傾斜，且方式是使其徑向向外部分離開飛輪2并使離合器脫離嚙合。
如圖2所示，拉拔型離合器的膜片彈簧4的中間部分7抵靠在壓盤3’上，且膜片彈簧的徑向向外部分6以使膜片彈簧可繞該向外部分6進行傾斜的方式抵靠在離合器蓋上。
如果拉力F作用于膜片彈簧4，膜片彈簧就向外彎曲一個距離s而離開飛輪2，并沿逆時針方向繞向外部分6傾斜，從而中間部分7離開飛輪2且離合器脫離嚙合。
從這些圖中可看出，推壓型離合器膜片彈簧的徑向延伸部分好比是一個雙臂杠桿，而拉拔型離合器膜片彈簧的相應(yīng)部分好比是一個單臂杠桿。
致動器對分離軸承作用了相同的力F，因此，就可獲得作用于這兩種離合器的摩擦盤的力K。
K＝F×B/A，其中，B是從分離軸承到傾斜位置的距離，A是從傾斜位置到膜片彈簧抵靠在摩擦盤上的位置的距離，條件是該方程表示在膜片彈簧只包括相互獨立的例如扇形杠桿的情況下的K和F之間的關(guān)系。而這種簡化揭示了工作模式的原理。
但是，由于拉拔型離合器的B/A比值大于推壓型離合器，因此，假定在這兩種離合器都需要相同的力作用于分離軸承使離合器脫離嚙合的情況下，對于拉拔型離合器，從飛輪2傳遞給被驅(qū)動軸的力矩大于推壓型離合器。
為了使汽車有較大的力矩在飛輪和被驅(qū)動軸之間進行傳遞，優(yōu)選使用拉拔型離合器，這樣可使致動器和操縱離合器所施加的力相對較小。
除了膜片彈簧以外，作用于摩擦盤的彈性裝置還可包括其它彈簧(未示出)，在離合器脫離嚙合的過程中，分離軸承必須克服彈簧的彈性力。這種彈性裝置的典型彈簧特性也就是彈簧作用于分離軸承的力如圖3所示是分離軸承運行距離s的函數(shù)。該特性可稱為第一函數(shù)。由于該力與分離軸承所作用的反力相等，因此，這些力后面被稱為F。
如圖3所示，該彈簧特性曲線由粗實線C1表示，力F在第一距離s1中開始增大直到其達到最大值，隨后，在分離軸承到達摩擦盤3不再抵靠飛輪的位置之前，力F立即緩慢下降。在距離s1中，離合器處于嚙合狀態(tài)。
該部分s1之后是第二彎曲區(qū)域s2和離合器脫離嚙合的第三彎曲區(qū)域s3，第一函數(shù)也就是彈簧特性的導(dǎo)數(shù)在區(qū)域s2是負數(shù)，但在區(qū)域s3再次變?yōu)檎龜?shù)。在第二區(qū)域s2的大部分中，第一函數(shù)的導(dǎo)數(shù)數(shù)值相對較大，也就是，在分離軸承很小的運行距離上，力F就可有較大的變化。
如果致動器是液壓致動器，由于液壓流體實際上是不可壓縮的，因此，盡管在離合器嚙合過程中第一函數(shù)或彈簧特性的導(dǎo)數(shù)是較大的負數(shù)，但在離合器嚙合過程中通過比例閥可對致動器進行良好且穩(wěn)定的控制。
在大型車輛例如載重汽車和公共汽車的情況下，如今采用壓縮空氣來操縱汽車其它系統(tǒng)例如制動系統(tǒng)的致動器，其優(yōu)點是其中不需要任何用于引導(dǎo)流體返回到儲液箱中的回流管線。
但由于在第二區(qū)域s2中第一函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是相當大的負數(shù)，離合器嚙合不精確，因此，使用氣動致動器和用于操縱離合器的比例閥存在一些困難。
人們嘗試通過輔助彈簧或線性彈簧來消除這些困難，輔助彈簧或線性彈簧可與膜片彈簧一起形成一個線性度更高的綜合特性。但這種線性彈簧會增大合力，且必須適合于與每個單獨的膜片彈簧的特性相適應(yīng)。
而且，由于離合器致動器通過分離軸承所必須施加的力相對較小，因此，對于大型車輛，最好使用拉拔型離合器。
WO94/13972就公開了一種氣動拉拔型離合器致動器，其中，在安裝或拆卸離合器裝置的過程中，或者更具體的是在使離合器致動器與膜片彈簧相連接或使離合器致動器與膜片彈簧分離開的過程中，活塞要是沒有完成位移就使用輔助腔。輔助腔除了具有該用途以外，沒有任何作用，并使離合器裝置的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜且增加了成本。
圖4示出了以這種方式構(gòu)成的致動器。致動器10包括環(huán)形氣缸11，氣缸11具有徑向內(nèi)氣缸壁12和徑向外氣缸壁13，徑向內(nèi)氣缸壁和徑向外氣缸壁在它們的第一端部處通過第一圓形端壁14固定相連。在氣缸壁的第二端部，第二圓形端壁15密封地連接到外氣缸壁上。在端壁14和15之間，帶有管狀活塞桿17的活塞16安裝在氣缸11中，活塞16密封且可滑動地在內(nèi)氣缸壁12和第二端壁15的徑向內(nèi)端部之間延伸?；钊麠U與分離軸承19的外軸承座圈19b固定連接，分離軸承的內(nèi)軸承座圈19a布置成與膜片彈簧4相連，膜片彈簧4可相對于致動器10轉(zhuǎn)動。致動器具有貫通的中間通道，被驅(qū)動軸可穿過該中間通道，并可分別通過摩擦盤和被驅(qū)動軸的縱向齒連接到摩擦盤3上。
活塞16與第二端壁15和第一端壁14分別構(gòu)成第一氣缸腔或主腔20和第二氣缸腔或輔助腔21。
為了操縱該致動器，可使用圖5所示的閥裝置30，圖5中還簡要地示出了致動器10。
閥裝置30包括壓縮空氣源31和第一閥32，壓縮空氣通過第一閥32供應(yīng)給主腔20，以便使活塞15沿箭頭A所示方向運動。為了將壓縮空氣從主腔20中排出，設(shè)有第二閥33。設(shè)有傳感器22來確定活塞15和分離軸承19相對于氣缸11的位置。在汽車運行時，閥32和33用于對離合器進行正常操作。
另外，閥裝置包括第三閥34，壓縮空氣通過第三閥進入輔助腔21，以便使活塞沿箭頭A所示方向的相反方向運動，從而使致動器10與膜片彈簧4相連接或與膜片彈簧4脫離開。另外，為了將壓縮空氣從輔助腔21中排出，設(shè)有一個第四閥35。此外還設(shè)有壓力表23來測量輔助腔21中的空氣壓力。
下面將結(jié)合附圖6-9對本發(fā)明進行詳細的描述，附圖6-9簡要地示出了本發(fā)明離合裝置的一個實施例。
圖6是拉拔型和推壓型氣動致動器的橫截面圖，其中，在縱向軸線9上方示出了拉拔型致動器的一半，在縱向軸線9的下方示出了推壓型致動器的一半；圖7是推壓型離合器的閥裝置的連接簡圖；圖8是本發(fā)明閥裝置的功能簡圖；以及圖9是從飛輪傳遞到摩擦盤上的力和力矩與分離軸承位置的函數(shù)關(guān)系圖。
首先，本發(fā)明基于這樣的認識，以一種新的方式使用已知的帶有輔助腔21的拉拔型氣動離合器致動器，其中，在工作過程中，壓縮空氣供應(yīng)到輔助腔21中，并改變了彈簧的特性，使得在離合器嚙合過程中可避免上述的不穩(wěn)定性。
更具體地說，這可通過將壓縮空氣引入到輔助腔21中，使圖3中粗實線所示的曲線C1在第二區(qū)域s2中得到修正來實現(xiàn)。如虛線C2所示，輔助腔21中的壓縮空氣所施加的力是分離軸承運行路徑的第二函數(shù)。
輔助腔21中的壓縮空氣所施加的力與彈性裝置所施加的力一起使主腔中的壓縮空氣作用于活塞的力成為分離軸承運行路徑的第三函數(shù)，該函數(shù)是將在分離軸承運行距離的區(qū)域s2中并可能在區(qū)域s3中的細實線C3疊加到區(qū)域s1中的粗實線C1上。因此，新的第三函數(shù)是曲線C1和C2的和或疊加。如圖3所示，第三函數(shù)在該區(qū)域的導(dǎo)數(shù)增大，因此，分離軸承在一定距離上的運動不再象第一函數(shù)的情況那樣使力產(chǎn)生相當大的變化。可將該導(dǎo)數(shù)增大到使其為正數(shù)的程度。總之，通過適當?shù)牡诙瘮?shù)，使第三函數(shù)在該區(qū)域獲得任何所需的軌跡。
為了獲得第二函數(shù)C2和第三函數(shù)C3，可將離合器裝置設(shè)計成如下的形式。
如圖4所示，傳感器22與氣缸11相連，從而可確立分離軸承19相對于氣缸11的軸向位置，也就是在圖3中沿s軸線的位置。還可將傳感器23安裝在氣缸11上，以便于確定輔助腔21中的氣壓。
由于其優(yōu)點是可使分離軸承得到預(yù)張緊，從而在汽車運行過程中可保證轉(zhuǎn)動軸承座圈19a始終保持轉(zhuǎn)動，軟彈簧24安裝在主腔20中，其可恒定地趨于使離合器脫離嚙合(圖6)。
如圖6所示，這種離合器致動器可設(shè)計成可使其用于拉拔型離合器和推壓型離合器，彈簧24安裝在構(gòu)成上述離合器主腔20的腔中。這會導(dǎo)致離合器致動器的成本下降并減少庫存。
在圖7中，示出了本發(fā)明推壓型離合裝置的閥裝置40。
如圖所示，設(shè)有壓縮空氣源31，壓縮空氣從壓縮空氣源31通過第一閥32供應(yīng)到致動器的主腔20中?？諝鈴闹髑?0經(jīng)第二閥33排出?？諝饪赏ㄟ^組合的進出口閥36進入輔助腔21。在該致動器裝置中，也設(shè)有用于測量分離軸承位置的傳感器22和用于測量輔助腔21中空氣壓力的傳感器23。從腔中返回的空氣被排入到環(huán)境中。
如圖8所示，可通過計算機50來控制閥裝置30、40。
計算機50從傳感器51接收表示離合器操縱件例如離合器踏板的位置的信號，該信號表示離合器所需的位置，也就是分離軸承19的位置s。另外，計算機50通過線纜58接收來自傳感器22的信號，以便于確定分離軸承19的實際位置。這些信號輸入到比較器52，比較器52對分離軸承所需的位置與其實際位置進行比較，并將差異信號傳遞給閥控制裝置53，閥控制裝置53將控制信號傳遞給閥裝置40，以便于通過閥32和33將壓縮空氣供應(yīng)到主腔20中或從主腔20中排出。
計算機具有存儲器54和單元55，存儲器54中存儲有離合裝置的彈簧特性C1，有關(guān)彈簧特性和分離軸承實際位置的信號可通過線纜56和57輸入到單元55中，單元55可計算輔助腔21中所需的空氣壓力。在比較器52’中計算該所需的壓力，并將有關(guān)壓力的信息傳遞到閥控制單元53’中，閥控制單元53’通過線纜59將控制信號傳遞給閥裝置40的閥36，從而通過閥36向輔助腔21提供該壓力。
在圖8中，附圖標記60表示主腔20和輔助腔21提供作用于活塞16的合力，以便于獲得第二函數(shù)C2，并因此而最終獲得作用于分離軸承19的力是其運行距離s的函數(shù)的第三或合成函數(shù)C3。
圖9是表示從飛輪2傳遞給摩擦盤3的力和力矩與離合器嚙合時由分離軸承19的位置而計算出的分離軸承19的運行距離s的函數(shù)關(guān)系圖。
從圖中實線所示的曲線可看出，平行于0橫坐標延伸的曲線部分表示可傳遞的力或力矩的最大值。該力矩可小于汽車發(fā)動機可作用的最大力矩，例如是它的90％。為了使離合器仍可傳遞該力矩，可將壓縮空氣引入到離合器致動器的輔助腔21中，這樣就可使分離軸承以圖中虛線所示的力將摩擦盤壓靠在飛輪上。由于只在極少的時間需要這種最大的力，而在大部分操作時間，離合器在實線所示圖線區(qū)域中起作用，且不需要任何的附加力。因此，離合器彈簧可設(shè)計為適應(yīng)于更小的力矩，并且可減小離合器尺寸并降低其成本。
為此，可設(shè)置傳感器，將其布置成可確定是否需要傳遞最大力矩。傳感器可布置成可確定進行補充進氣或節(jié)流或者馬達驅(qū)動軸所作用的力矩。來自傳感器的有關(guān)所作用的這種最大力矩信息的信號可傳遞給計算機，計算機根據(jù)該信息控制閥控制單元53’，以便于增大輔助腔中的空氣壓力，從而使壓盤3’更強硬地壓靠在摩擦盤3上，并可傳遞最大力矩。
盡管在上述的描述中以及附圖中所示的離合器致動器與被驅(qū)動軸同心，但可以理解，離合器致動器可安裝在該軸的旁邊，離合器蓋的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，且致動器的活塞可通過杠桿與分離軸承相連。
權(quán)利要求
1.一種汽車離合裝置，其包括機械彈性裝置(4)，該彈性裝置可恒定地沿第一方向?qū)δΣ帘P(3)施加力以使離合器進行嚙合并因此而傳遞力矩；氣動致動器(10)，其具有氣缸(11)和活塞(16)，活塞可在氣缸中運動，并將氣缸(11)分為主腔(20)和輔助腔(21)；帶有轉(zhuǎn)動部件(19a)和不轉(zhuǎn)動部件(19b)的分離軸承(19)，所述轉(zhuǎn)動部件與摩擦盤(3)相連，而不轉(zhuǎn)動部件與活塞(16)相連；和壓縮空氣源(31)，其布置成可通過與主腔(20)連通的可控制的閥裝置(32、33)使摩擦盤(3)沿第二相反方向運動而使離合器脫離嚙合；其特征在于離合裝置還包括帶有存儲器(54)的計算機(50)，其中，存儲器中存儲有輔助腔(21)所需的空氣壓力，從而使作用于分離軸承(19)的所需的輔助力是分離軸承(19)位置的第二函數(shù)(C2)；傳感器(22)，其布置成可確定分離軸承的位置；傳感器(23)，其布置成可確定輔助腔中的空氣壓力，閥裝置(36)布置成提供壓縮空氣源(31)和輔助腔(21)之間的連通，且計算機(50)布置成可接收來自傳感器(22、23)的信號，確定所測量的輔助腔壓力和所需的輔助腔壓力之間的差，并根據(jù)該差值來控制閥裝置(32、33、36)，以便于提供輔助力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合裝置，其特征在于在計算機(50)的存儲器(54)中存儲有彈性裝置的彈簧特性，也就是，作為分離軸承(19)的位置的第一函數(shù)(C1)由彈性裝置作用于分離軸承上的力，且計算機(50)布置成提供第三函數(shù)(C3)，該第三函數(shù)是第一和第二函數(shù)(C1和C2)的疊加，且在離合器脫離嚙合的分離軸承(19)的運行距離區(qū)域(s2、s3)中，第三函數(shù)的導(dǎo)數(shù)相對于第一函數(shù)(C1)在相同分離軸承位置處的相同區(qū)域中的導(dǎo)數(shù)增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離合裝置，其特征在于第三函數(shù)(C3)的導(dǎo)數(shù)在區(qū)域(s2、s3)中是正數(shù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的離合裝置，其中，彈性裝置(4)包括膜片彈簧，其特征在于離合器致動器的截面為環(huán)形，且離合器致動器的活塞(16)布置成可作用于膜片彈簧的徑向向內(nèi)的部分(5)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的離合裝置，其特征在于只在彈性裝置(4)的作用下通過離合器可傳遞的力矩小于通過離合器應(yīng)能夠通過該離合器傳遞的最大力矩，且計算機布置成可將信號傳遞到閥(36)的控制單元，控制單元可控制輔助腔(21)中的空氣壓力，以便于增大該壓力，且除了由彈性裝置(4)可作用的力之外，還可將附加力作用于壓盤(3)，從而將通過該離合器可傳遞的總力矩增大到最大力矩。
全文摘要
一種包括彈性裝置(4)的汽車離合裝置，該彈性裝置可沿第一方向?qū)δΣ帘P(3)施加力以便使離合器進行嚙合；氣動致動器(10)，其具有氣缸(11)和活塞(16)，活塞將氣缸(11)分為主腔(20)和輔助腔(21)；壓縮空氣源(31)，其布置成可通過與主腔(20)連通的可控制的閥裝置(32、33)使摩擦盤(3)沿第二相反方向運動而使離合器脫離嚙合。離合裝置包括帶有存儲器(54)的計算機(50)，其中，存儲器中存儲有作用于分離軸承(19)的所需的輔助力，它是分離軸承(19)位置的第二函數(shù)(C2)。離合裝置還包括布置成可確定分離軸承位置的傳感器(22)和布置成可確定輔助腔中的空氣壓力的傳感器(23)。閥裝置(36)連通壓縮空氣源(31)和輔助腔(21)，且計算機(50)可接收來自傳感器(22、23)的信號，確定所測量的輔助腔壓力和所需的輔助腔壓力之間的差，并根據(jù)該差來控制閥裝置(32、33、36)，以便于提供輔助力。
文檔編號F16D13/48GK1582370SQ02820816
公開日2005年2月16日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月23日
發(fā)明者M·B·貢內(nèi)魯?shù)? L·G·勒內(nèi)蘭德 申請人:康斯貝格汽車公司