技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于致动
弹簧加载式摩擦离合器的离合器操作装置的离合器致动机构。所述离合器致动机构具有用于连接至所述离合器操作装置的由
马达驱动的旋转盘，以通过所述盘的、围绕盘的旋
转轴线的旋转致动所述离合器操作装置。
背景技术
[0002] 离合器为这样的装置，该装置用于选择性地使
输入轴与
输出轴联接，亦即使输入轴与输出轴之间的
扭矩以及因此产生的动
力的传送接合或者分离。也使用术语闭合(＝接合)或者打开(＝分离)离合器来表示对离合器的操作。在闭合状态中，输入轴与输出轴以扭矩传送方式(亦即离合器传送低于它的最大规定扭矩的任何扭矩)联接。在打开状态中，所述输入轴与输出轴分离并且这两个轴之间不发生扭矩传送。换句话说，离合器的输入轴以及输出轴可独立于彼此旋转。在这两种状态之间，摩擦离合器可能滑动，这意味着离合器可将被传递至输入轴的扭矩的仅仅一部分传送至输出轴。滑动例如使得能够使所述两个轴在它们以不同的旋转速度旋转的情况下平稳地联接。
[0003] 特别地，在
汽车应用中，摩擦离合器使得能够使
发动机输出轴(通常指
曲柄轴)与传动
齿轮输入轴连接或分离。这些摩擦离合器通常具有以扭矩传送方式连接至所述两个轴中的一个(大部分至离合器输入轴，通常同时为发动机输出轴)的离合器盘(或者不同形状的离合器装置)。离合器盘能通过离合器操作装置(例如离合器操作杆、
推杆、拉杆、博登拉线或者等等)轴向地运动并且离合器弹簧朝向
驱动器加载离合器盘。所述驱动器被扭矩传送地连接至所述两个轴中的第二个，即：通常指传动齿轮输入轴(＝离合器输出轴)。所述驱动器通常被称为离合器钟，并且我们将可交换地使用所述术语。由于离合器盘与离合器钟之间的摩擦，可在第一轴与第二轴之间传送扭矩。离合器操作装置(比如，例如离合器操作杆)连接至离合器盘，使得能够使离合器盘远离离合器钟运动，从而打开离合器，亦即使所述两个轴分离。若将所述操作杆(离合器操作装置)释放，则弹簧相对于离合器钟推动离合器并且所述两个轴被扭矩传送地连接。离合器操作装置通常与离合器
踏板机械地连接，使驾驶员能够通过他的一只脚(通常使用左脚)致动离合器操作杆。
[0004] 在线控驱动应用中，离合器踏板未机械地联接至离合器操作装置，相反地，必须通过马达响应于
传感器的
信号(例如离合器踏板偏转传感器)致动离合器操作装置。原则上这是容易的，但是在驱动离合器操作杆方面存在的一个问题是，它的作用力与偏转的曲线之间的关系并非线性的并且在其中离合器分别接合以及分离的
位置之间具有明显的最大值。除此之外，打开离合器所需的力可能显著地大并且常常在几kN的范围内。
[0005] 在DE 197 10 365 C2中已经建议用经由摩擦离合器驱动
蜗杆传动装置的电动马达致动离合器。蜗杆传动装置的
螺纹轴与齿轮接合。齿轮通过与齿轮的
旋转轴线偏离的销连接至旋转
凸轮。销与用于致动离合器盘的推杆接合。因此，根据电动马达的旋转方向，可使推杆前进或回撤。为了减小使所述螺纹轴旋转所需的扭矩，使弹簧与旋转凸轮联接，以在闭合离合器时储存
势能。该势能用来在稍后的时间点打开离合器时支援马达。
[0006] DE 3501351 A建议一种用于汽车离合器的控制机构。通过使释放操作杆枢转而致动所述离合器。所述释放操作杆具有两个臂：在相对于壳体
支撑所述分离操作杆的中心
轴承的每一侧处一个。用于使分离操作杆枢转的驱动装置包括第二操作杆，其被相对于壳体可枢转地支撑并且通过销接合至所述释放操作杆的第二臂中的径向狭槽中。所述第二操作杆的远侧端部具有齿，马达驱动的齿轮接合至所述齿中。
[0007] GB 2 117 076也建议一种具有释放操作杆的用于汽车离合器的控制机构。两个弹簧连接至所述释放操作杆，以根据所述释放操作杆的位置预加载所述释放操作杆。弹簧负载的
叠加将补偿离合器弹簧，从而使相对小的电动马达能够使离合器接合以及分离。
发明内容
[0008] 本发明要解决的问题是提供一种简单的且可靠的离合器致动机构。
[0009] 在独立
权利要求中描述所述问题的解决方案。
从属权利要求涉及对本发明的进一步的改进。
[0010] 用于致动弹簧加载式摩擦离合器的离合器操作装置的离合器致动机构包括用于连接至所述离合器操作装置的至少一旋转盘。可通过例如枢转地连接至所述盘以及连接至所述离合器操作装置的推杆提供所述连接。也可使用使所述盘与所述离合器操作装置连接的其它类型，例如博登拉线、液压
致动器或者等等。例如，所述盘可提供用于逆着离合器弹簧所提供的力推动离合器操作装置的凸轮(或者连接至凸轮盘或者
凸轮轴)。所述盘不需要为完整的盘，它也可为盘的部分，从而减小所述离合器致动机构的重量和尺寸。
[0011] 如上所述，所述盘为旋转盘。这意味着，它被可旋转地支撑以使得能够实现所述盘的、围绕盘的旋转轴线的旋转，例如通过
径向轴承。马达被联接成驱动所述盘的旋转，换句话说，所述马达可为所述盘提供第一扭矩Mm，有助于所述盘的旋转。
[0012] 所述盘包括销，该销以距离所述盘的旋转轴线的偏移距r附接至所述盘。若所述盘旋转，则所述销提供具有半径r的圆形路径。因此，所述盘的旋转轴线与所述销限定从所述旋转轴线至所述销的矢量，其被称为 (r用来表示相对应的标量，亦即所述矢量的长度)。
[0013] 一操作杆被枢转地支撑以围绕该操作杆的枢转轴线枢转。所述枢转轴线以及所述盘的旋转轴线为至少基本上平行的(±5°)。所述操作杆具有被朝着所述销推动的
接触表面，从而为所述盘提供第二扭矩。为此，弹簧以所述操作杆的接触表面抵靠所述销而推动所述操作杆。当所述盘旋转以经由所述离合器操作装置打开和闭合所述弹簧加载式离合器时，所述销在所述接触表面上行进。经由所述销将弹簧力传送至所述盘的所述操作杆的杠杆臂dl因此在旋转期间改变并且使得能够使被提供至所述盘的另外的扭矩适于至少部分地补偿经由所述离合器操作装置致动所述离合器所需的非恒定的力。因此，可将需要由所述马达提供的扭矩保持为低的以及几乎恒定的。这使得能够减小马达所需的动力以及此外马达的重量。另外，将马达联接至盘的传动装置也可为更轻的(以及因此更便宜的)。在最简单的示例中，马达轴具有接合至所述盘的齿
轮齿的
小齿轮，但是也可使用其它更复杂的传动装置。
[0014] 在优选的
实施例中，所述接触表面为弯曲的。这使得能够使经由所述操作杆提供至所述盘的扭矩Ml甚至更好地适于操作所述离合器操作装置所需的扭矩。当所述销在不同的位置处接触所述接触表面时，该不同的位置限定所述接触表面的所谓的“第一切线”，或者换句话说所述第一切线为所述接触表面的、在其中所述接触表面接触所述销的位置处的切线。再一次在其中所述销接触所述接触表面的位置处由所述销的行进路径限定“第二切线”。这两个切线在其中所述销接触所述接触表面的点处以
角度δ相交(若忽略所述销的直径)。在特别优选的实施例中，所述接触表面具有这样的段，在该段处，角度δ遵循以下等式：
[0015]
[0016] 其中 (简略地MC)为作为 的函数的、补偿离合器弹簧所需的扭矩(±20％，优选地±10％，或者甚至更优选地±5％或者甚至更少)。 为所述销的中心所限定的径向方向与在所述旋转轴线处开始的、通过所述枢转轴线的射线之间的角度。dmin为所述销的中心与所述枢转轴线之间的最小距离，亦即在 指向所述枢转轴线 与
之间的角度)的情况下，所述销的中心与所述枢转轴线之间的距离。Δδ为边界，其应当被保持为低的，例如Δδ≤10°，优选地Δδ≤5°，甚至更优选地Δδ≤1°。
[0017] 为弹簧以距所述枢转轴线的杠杆臂 (通常将通过省略箭头代表矢量的长度)提供至所述操作杆的力， 为弹簧的常数并且 为弹簧相对于长度l0(其中弹簧提供)的延长。仅仅为了简单起见， 以及Δl应当为至少大约平行的(±10°)以及与至少大约
正交的(±10°)。可通过用(Fo+k·Δl)dssinγ代替(Fo+k·Δl)ds补偿与正交性的偏差，其中γ为弹簧所提供的力 与杠杆臂 之间的角度。在这样的情况下，可放弃对正交性的限制并且δ为：
[0018]
[0019] 在优选的实施例中，所述销由所述盘可旋转地支撑，这减小摩擦，并且因此离合器对被提供至马达(例如经由控制单元)的控制的响应为更直接的，因为起动扭矩减小。
[0020] 优选地，所述离合器致动机构包括支撑至少所述盘的(径向)轴承、所述操作杆的可枢转的支撑机构以及所述马达的支撑结构。约束力因此尽可能
吸附所述支撑结构。所述支撑结构可附接至离合器壳体、离合器支撑件或者等等，从而提供构件的封闭式联接。
[0021] 优选地，所述马达为经由
减速齿轮联接至所述盘的电动马达。
[0022] 例如，若所述接触表面具有其中角度δ为零(±5°)的第一段，则弹簧并不增强马达的扭矩，这例如在这样的角度 下是有利的，在该角度 下， 为相当低的或者基本上消失(亦即 )。相当低的在这里意味着 优选地，
[0023] 其中 )为补偿离合器弹簧的Mc的最大值。
[0024] 在优选的示例中，若所述离合器操作装置处于其中离合器被打开和/或闭合的位置中，则δ被选择成过度补偿补偿所述离合器弹簧所需的扭矩。这使得能够关掉处于相应的端部位置中的马达，并且维持相对应的端部位置(离合器打开或闭合)。换句话说，所述离合器致动机构使得离合器为双稳定的。没有浪费
能量来分别维持离合器打开或闭合。按照建议选择δ为简单的，简单地以用于角度 或者 (其分别对应于打开或闭合位置)的稍微地更大的(忽略潜在符号)值代替 和/或 在‘伪代码(pseudo C)’中，这可被表示成
其中co以及cc大于1，例如1.1或者1.2。
[0025] 原则上，可将所述盘减小成被可旋转地支撑的操作杆。但是所述离合器致动机构的、与所述盘不同的另一个零件需要术语“操作杆”。仅仅为了增强可读性而选择术语“盘”。也可用“第一操作杆”代替术语盘以及用“第二操作杆”代替术语操作杆。
[0026] 优选地例如通过径向轴承相对于所述旋转盘可旋转地支撑所述销。所述径向轴承可为
滑动轴承、
滚珠轴承、
滚针轴承、
磁性轴承、
静压轴承或者等等。替代地，所述销可优选地包括附接至所述旋转盘的芯。所述芯可支撑径向轴承，其中所述径向轴承包括或者支撑与所述操作杆的接触表面接触的环或环形段。因此，当驱动所述旋转盘时，所述环(段)在所述操作杆的接触表面上行进。
[0027] 所述操作杆的接触表面可具有其间具有第一凹槽的许多相邻的第一凸起。所述销继而可具有其间具有第二凹槽的许多相邻的第二凸起，其中所述第一凸起中的至少一个接合至所述第二凹槽中的至少一个中并且所述第二凸起中的至少一个接合至所述第一凹槽中的至少一个中。这些凸起与它们的互补的凹槽的接合确保所述销在所述操作杆的接触表面上行进时旋转。这种旋转提高所述离合器致动机构的寿命并且减小制造成本。一个原因是，它减小对操作杆以及销的磨损。进一步地，减小最初的起动扭矩，因此用于驱动所述旋转盘(以及相对应的传动装置)的马达可具有更小的尺寸，减小成本、重量以及能量消耗。
[0028] 例如，以上所提到的径向轴承可支撑具有第二凸起以及第二凹槽的环。
[0029] 例如，所述环可为齿轮，其由至少一个径向轴承相对于所述旋转盘可旋转地支撑。换句话说，所述销可包括被相对于所述旋转盘可旋转地支撑的齿轮。所述操作杆因此可为
齿条。如以上更具体地解释说明的，所述齿条可为弯曲的。
附图说明
[0030] 在下文中，将参考附图通过举例描述本发明，而不限制实施例的示例的总的发明构思。
[0031] 图1示出离合器致动机构的示例；
[0032] 图2示出图1的操作杆机构的简化表示图；
[0033] 图3示出另一个操作杆机构的简化表示图；以及
[0034] 图4示出离合器致动机构的另一个示例。
具体实施方式
[0035] 在图1中，示出离合器致动机构的优选的实施例。离合器致动机构具有由
框架象征的支撑件80。支撑件80支撑经由符号化的减速齿轮40
驱动盘10的马达30。马达30也可经由轴或者直接地驱动盘10，但是减速齿轮40为优选的可选方案。马达优选地为电动马达。
[0036] 仅仅为了完整性，应当指出的是，相对于支撑件可旋转地支撑所述盘10，使盘10能够围绕它的旋转轴线11旋转。在所示示例中，由盘的部分10与盘的延伸部19来表示盘10。盘的延伸部19以及盘10可由单个部件制成，亦即形成整体式部件。离合器操作装置3(在这里呈推杆的形式)在距离d0处连接至盘10，因此杠杆臂为 使离合器操作装置3前进或回撤则使得能够打开或闭合离合器90。离合器操作装置3传送打开离合器所需的力[0037] 通常，离合器90具有输入轴91和输出轴92，其可连接，以使得能够实现这两个轴91、92之间的扭矩传送。弹簧加载式摩擦离合器90在
现有技术中为已知的并且因此它仅仅由虚线框象征。总而言之：马达30的旋转经由减速齿轮转变至盘10的旋转，并且因此原则上使得能够在马达经由减速齿轮所提供的扭矩足以补偿力 或者更精确地说是足以补偿扭矩 的情况下使离合器操作装置3前进或回撤。
[0038] 为了将马达扭矩保持为低的，通过弹簧4经由操作杆20提供另外的扭矩。操作杆20由支撑件80可枢转地支撑。所述操作杆的枢转轴线21至少基本上平行(±5°)于盘10的旋转轴线11。弹簧4对操作杆20的弯曲的接触表面22加压而使其抵靠销12，该销在距离旋转轴线11的距离r处连接至盘10。因此，操作杆22为盘提供另外的扭矩 从而支援马达30。提供至盘10的另外的扭矩 取决于：弹簧在杠杆臂 下提供至操作杆20的力 操作杆20对销12的
攻角以及操作杆20相对于销12的杠杆臂
[0039] 为了简化对离合器致动机构的理解，图2示出利用相同的原理的相似的离合器致动机构的简化图。弹簧力 相对于销12(其能相对于旋转轴线11旋转)推动具有第一杠杆臂 的操作杆20。销12可因此沿圆形路径13行进。矢量 表示销12的杠杆臂。矢量 因此围绕旋转轴线11旋转并且与来自旋转轴线11的、通过枢转轴线21的射线 形成角度 如可看到的，当盘10以及因此矢量 旋转时，销12在接触表面22上行进。因此，杠杆臂为角度 矢量 的长度r以及在 时的销12与枢转轴线21之间的距离的函数。所述距离被称为dmin。当销12在接触表面22上行进时，所述接触表面的、在其中销12接触所述接触表面的位置处的法线之间的角度根据 变化。可通过切线t1和t2的角度δ反映该角度，其中t1为接触表面22在销12的位置处的切线，并且t2为圆形路径13在销12的相对应的位置处的切线。因此可以通过根据 dmin、r以及 调节操作杆的角度δ补偿经由离合器操作装置3提供至盘10的扭矩Mc，其中 为弹簧4在初始长度l0下的力， 为弹簧的常数并且Δl为弹簧4的长度相对于l0的改变。可通过设定δ获得对扭矩 的补偿：
[0040]
[0041] 假定 基本上与杠杆臂 正交。若不规定正交性，则可通过选择δ将这一点解释为：
[0042]
[0043] 其中γ为 与 之间的角度。
[0044] 可从经由操作杆20提供至盘10的另外的扭矩Ml补偿扭矩Mc(亦即Ml＝-Mc)的要求开始容易地理解以上公式。Ml等于弹簧4所提供的扭矩Ms，亦即Ml＝Ms。这使得能够计算操作杆在接触点处经由接触表面22提供至销12的力Fl：
[0045]
[0046] dl可被作为 的函数表示为，
[0047]
[0048] 由于扭矩Ml被给定为Ml＝Fl·rsin(δ)，-Mc为：
[0049]
[0050] 可将等式解答为：
[0051]
[0052] 将作为 以及Fs的函数的dl表示成Δl的函数产生：
[0053]
[0054] 关于图3，可同样地阅读对图2的描述，但是已经按照不同的方式选择角度 δ。进一步地，杠杆臂的弯
曲率为不同的，以适应待补偿的不同的扭矩
[0055] 图4示出离合器致动机构。所述机构与如图1中所示的机构相似并且通常关于图4也可阅读对图1的描述。不同点在于，销12包括附接至盘10的芯14。芯14可旋转地支撑齿环15，亦即齿轮15。操作杆20继而为齿条并且齿轮15与操作杆20
啮合。这种传动装置确保，环
15在芯14上旋转并且在销在操作杆的接触表面22上行进时减小摩擦和磨损。芯14以及环15提供滑动轴承表面，但是也可使用其它轴承。除外之外，关于图4也可阅读对图1的描述。
[0056] 附图标记
[0057] 3 离合器操作装置(例如推杆)
[0058] 4 弹簧
[0059] 10 盘
[0060] 11 旋转轴线
[0061] 12 销
[0062] 13 销的行进路径(轨线)
[0063] 14 芯
[0064] 15 齿轮/环
[0065] 19 盘的延伸部
[0066] 20 操作杆
[0067] 21 枢转轴线
[0068] 22 操作杆20的接触表面
[0069] 30 马达
[0070] 40 减速齿轮
[0071] 80 支撑件
[0072] 90 离合器
[0073] 91 输入轴
[0074] 92 输出轴
[0075] δ 接触表面22的切线与销12的行进路径的、在所述接触表面和该销的接触点处的切线之间的角度
[0076] 旋转轴线与销的中心以及旋转轴线与枢转轴线所限定的射线之间的角度[0077] 从旋转轴线11至销的中心的矢量
[0078] dmin 销的中心与枢转轴线21之间的最小距离
[0079] 杠杆臂，其中弹簧的力作用于操作杆
[0080] 从销12的旋转轴线至离合器操作装置的连接点的矢量
[0081] 弹簧4在杠杆臂 下提供至操作杆20的力
[0082] 离合器弹簧在杠杆臂 下经由离合器操作装置3提供至盘12/19的力[0083] t1 第一切线(接触表面22的切线)
[0084] t2 第二切线(销的行进路径13的切线)
