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1、(10)申请公布号 CN 103758890 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103758890 A (21)申请号 201410025443.6 (22)申请日 2014.01.21 F16D 28/00(2006.01) (71)申请人 吉林大学 地址 130022 吉林省长春市人民大街 5988 号 (72)发明人 曾小华 彭宇君 杨南南 宋大凤 李胜 朱庆林 王鹏宇 王广义 杨顺 李高志 (74)专利代理机构 长春市四环专利事务所 ( 普 通合伙 ) 22103 代理人 张建成 (54) 发明名称 插电式混合动力汽车用离合器 (57) 摘要 本发明公开了一种插电式混。
2、合动力汽车用离 合器， 是由直流电机、 蜗轮蜗杆减速器、 分离叉、 凸 轮、 分离套筒、 分离轴承、 膜片弹簧、 从动盘、 飞轮、 压盘、 离合器盖和离合器从动轴组成， 分离叉开口 部分穿过分离套筒， 开口的两端与飞轮壳活动连 接， 其 “U” 字形的两臂上的突起与分离套筒接触 ； 膜片弹簧中部通过铆钉与离合器盖固定连接， 外 端与压盘接触， 膜片弹簧的内端与分离轴承接触 ； 蜗轮轴与蜗轮蜗杆减速器壳体活动连接 ； 凸轮与 分离叉上的弧形凹槽相接触 ； 直流电机固定在蜗 轮蜗杆减速器壳体上 ； 蜗杆和直流电机输出轴通 过键连接。本发明采用直流电机作为动力源控制 离合器的分离和结合， 与液压和气。
3、压执行机构相 比， 易于实现、 重量轻、 控制灵活、 工艺简单、 对环 境的适应性强。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103758890 A CN 103758890 A 1/1 页 2 1. 一种插电式混合动力汽车用离合器， 其特征在于 ： 是由直流电机 （1） 、 圆柱头内六 角螺钉 （2） 、 蜗轮蜗杆减速器 （3） 、 分离叉 （4） 、 凸轮 （5） 、 分离套筒 （6） 、 分离轴承 （7） 、 铆钉 （8） 、 膜。
4、片弹簧 （9） 、 六角头螺栓 （10） 、 从动盘 （11） 、 滚动轴承 （12） 、 飞轮 （13） 、 压盘 （14） 、 离 合器盖 （15） 、 飞轮壳 （16） 、 离合器从动轴 （17） 和活动销 （18） 组成， 所述的蜗轮蜗杆减速器 （3） 是由蜗轮 （19） 、 蜗杆 （23） 、 蜗轮轴 （21） 和蜗轮蜗杆减速器壳体 （22） 组成， 所述的分离叉 （4） 开口部分穿过分离套筒 （6） ， 分离叉 （4） 开口的两端通过活动销 （18） 与飞轮壳 （16） 活 动连接， 其 “U” 字形的两臂上的突起与分离套筒 （6） 接触 ； 所述膜片弹簧 （9） 中部通过铆钉 （。
5、8） 与离合器盖 （15） 固定连接， 膜片弹簧 （9） 的外端与压盘 （14） 接触， 膜片弹簧 （9） 的内端 与分离轴承 （7） 接触 ； 蜗轮 （19） 与蜗轮轴 （21） 通过键 （24） 连接 ； 蜗轮轴 （21） 通过滚动轴 承 （12） 与蜗轮蜗杆减速器壳体 （22） 活动连接， 蜗轮轴 （21） 与蜗轮蜗杆减速器壳体 （22） 之 间以油封 （25） 密封 ； 蜗轮轴 （21） 的轴向通过蜗轮轴 （21） 的轴肩和轴端挡圈 （20） 定位 ； 蜗 轮轴 （21） 通过圆柱头内六角螺钉 （2） 与凸轮 （5） 固定连接 ； 凸轮 （5） 与分离叉 （4） 上的弧 形凹槽相接触 。
6、； 所述的直流电机 （1） 通过圆柱头内六角螺钉 （2） 固定在蜗轮蜗杆减速器壳 体 （22） 上 ； 所述的蜗轮蜗杆减速器壳体 （22） 通过六角头螺栓 （10） 固定在飞轮壳 （16） 上 ； 蜗杆 （23） 通过滚动轴承 （12） 与蜗轮蜗杆减速器壳体 （22） 活动连接， 蜗杆 （23） 的轴向通过 蜗杆 （23） 的轴肩和轴用弹性挡圈 （27） 定位 ； 蜗杆 （23） 和直流电机 （1） 输出轴通过键 （24） 连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种插电式混合动力汽车用离合器， 其特征在于 ： 所述的飞 轮壳 （16） 上具有用于安装直流电机 （1） 的平台和蜗轮蜗杆减速器壳体。
7、 （22） 的螺孔。 3. 根据权利要求 1 所述的一种插电式混合动力汽车用离合器， 其特征在于 ： 所述的飞 轮壳 （16） 左侧具有用于安装分离叉 （4） 的平台和突起。 4. 根据权利要求 1 所述的一种插电式混合动力汽车用离合器， 其特征在于 ： 所述的凸 轮 （5） 小径和大径之差为分离叉 （4） 的行程。 5. 根据权利要求 1 所述的一种插电式混合动力汽车用离合器， 其特征在于 ： 所述的凸 轮 （5） 上具有用于安装凸轮 （5） 的阶梯孔。 权 利 要 求 书 CN 103758890 A 2 1/4 页 3 插电式混合动力汽车用离合器 技术领域 0001 本发明涉及一种汽车离。
8、合器， 特别涉及一种插电式混合动力汽车用离合器。 背景技术 0002 近年来， 混合动力汽车以其优异的节能和环保效果引起了汽车业的广泛关注。其 中， 插电式混合动力由于可以通过电网对电池充电， 在日常城市短途行驶时可运行于纯电 动模式， 减小油耗， 改善排放性能。因而， 插电式混合动力汽车逐渐成为了汽车行业关注的 热点。 0003 插电式混合动力汽车工作模式可以划分为电量消耗模式和电量维持模式。 在电量 消耗模式下， 插电式混合动力汽车通常工作在纯电动模式下， 这时离合器分离， 发动机与传 动系分离， 驱动电机单独驱动车辆。在电量维持模式下， 根据车速、 驾驶员需求转矩、 车速、 电池电量等条。
9、件的不同， 发动机可能工作也可能不工作， 相应地， 离合器可能结合也可能分 离。 另外， 在插电式混和动力汽车进行制动能量回收时， 为了避免发动机的反托力矩影响制 动能量回收的效果， 离合器也应该分离。因此， 对于插电式混合动力汽车而言， 离合器可能 存在长时间结合、 长时间分离、 短时间结合、 短时间分离等不同的情况。传统汽车离合器一 般均为常闭式离合器 （绝大多数传统汽车中使用的离合器） 或常开离合器 （装有双离合变速 器的汽车） ， 这些离合器不满足插电式混合动力离合器的要求。 0004 现今， 针对混合动力汽车已经有了一些专利， 如现有的中国专利公开号为 CN101850769A， 公。
10、开日为 2010 年 10 月 6 日， 发明名称为 “用于多模式混合动力变速器的 液压离合器控制机构” ， 该发明提出一种用于多模式混合动力变速器的液压离合器控制机 构。中国专利公开号为 CN103085660A， 公开日为 2013 年 5 月 8 日， 发明名称为 “一种混 合动力汽车用离合器操纵控制系统” ， 专利为一种包括车载气源和用于驱动离合器分离和 结合的气动执行部件的混合动力汽车用新型离合器操纵控制系统。中国专利公开号为 CN102937150A， 公开日为 2013 年 2 月 20 日， 发明名称为 “混合动力汽车限力矩离合器液 压控制系统及其控制方法” ， 专利为一种包括。
11、液压缸、 液压泵、 电动机、 控制器、 液压油箱和 蓄能器的混合动力汽车限力矩离合器液压控制系统。中国专利公开号为 CN103115085A， 公开日为 2013 年 5 月 22 日， 发明名称为 “一种混合动力车用自动离合器执行机构” ， 专利 为一种包括气缸安装座总成、 气缸、 分离摇臂、 分离拨叉和离合器、 整车控制器、 电磁阀、 过 滤器、 储气筒、 空压机以及结合端磁性开关和分离端磁性开关的混合动力车用自动离合器 执行机构。中国专利公开号为 CN101025209Y， 公开日为 2007 年 8 月 29 日， 发明名称为 “混合动力系统用离合器自动结合控制装置” ， 专利采用凸轮。
12、顶杆机构结合原有的离合器做 东油缸， 将电机的转动转换为推动作动油缸的直线运动， 来控制离合器的结合。中国专利 公开号为 CN102062162A， 公开日为 2011 年 5 月 18 日， 发明名称为 “混合动力汽车自动离 合器” ， 专利采用螺旋传动装置和双直导向单元来实现离合器的控制。中国专利公开号为 CN101561018A， 公开日为 2009 年 10 月 21 日， 发明名称为 “常开式离合器电动执行机构” ， 专 利通过电机驱动丝杆从而带动滚子支架和滚子组合沿丝杆轴向移动， 从而改变执行机构分 说 明 书 CN 103758890 A 3 2/4 页 4 离杠杆的杠杆比实现对。
13、离合器的结合和分离的控制。 0005 上述的离合器中， 采用气阀和气缸的自动离合器需要单独的气源， 在小车上难以 布置， 而且控制品质不佳。而采用液压泵和控制阀的系统相对较复杂、 对密封性要求较高， 受油液品质和温度影响大， 采用气推液式离合器控制机构， 结构复杂。 采用电控式执行机构 可直接采用车载电源， 结构简单， 控制灵活、 重量轻， 成本低、 能耗小， 但是现有的这些电控 式离合器执行机构针对的均是常闭离合器， 满足不了插电式混合动力中对离合器长时间结 合、 长时间分离、 短时间结合、 短时间分离等不同的使用情况的需求。 发明内容 0006 本发明提供一种插电式混合动力汽车用离合器， 。
14、其目的在于解决插电式混合动力 汽车离合器对离合器长时间结合、 长时间分离、 短时间结合、 短时间分离等不同的情况的快 速分离和结合的功能需求， 提供一种专门针对插电式混合动力汽车的离合器及其执行机 构。 0007 本发明是由直流电机、 圆柱头内六角螺钉、 蜗轮蜗杆减速器、 分离叉、 凸轮、 分离套 筒、 分离轴承、 铆钉、 膜片弹簧、 六角头螺栓、 从动盘、 滚动轴承、 飞轮、 压盘、 离合器盖、 飞轮 壳、 离合器从动轴和活动销组成， 所述的蜗轮蜗杆减速器是由蜗轮、 蜗杆、 蜗轮轴和蜗轮蜗 杆减速器壳体组成， 所述的分离叉开口部分穿过分离套筒， 开口的两端通过活动销与飞轮 壳活动连接， 其 。
15、“U” 字形的两臂上的突起与分离套筒接触 ； 所述离合器为拉式膜片弹簧离 合器， 其膜片弹簧中部通过铆钉与离合器盖固定连接， 膜片弹簧的外端与压盘接触， 膜片弹 簧的内端与分离轴承接触 ； 蜗轮与蜗轮轴通过键连接 ； 蜗轮轴通过滚动轴承与蜗轮蜗杆减 速器壳体活动连接， 蜗轮轴与蜗轮蜗杆减速器壳体之间以油封密封 ； 蜗轮轴的轴向通过蜗 轮轴的轴肩和轴端挡圈定位 ； 蜗轮轴通过圆柱头内六角螺钉与凸轮固定连接 ； 凸轮与分离 叉上的弧形凹槽相接触 ； 所述的直流电机通过圆柱头内六角螺钉固定在蜗轮蜗杆减速器壳 体上 ； 所述的蜗轮蜗杆减速器壳体通过六角头螺栓固定在飞轮壳上 ； 蜗杆通过滚动轴承与 蜗轮。
16、蜗杆减速器壳体活动连接， 蜗杆的轴向通过蜗杆的轴肩和轴用弹性挡圈定位 ； 蜗杆和 直流电机输出轴通过键连接。 0008 所述的飞轮壳上具有用于安装直流电机的平台和蜗轮蜗杆减速器壳体的螺孔。 0009 所述的飞轮壳左侧还具有用于安装分离叉的平台和突起。 0010 所述的凸轮小径和大径之差为分离叉的行程。 0011 所述的凸轮上具有用于安装凸轮的阶梯孔。 0012 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0013 1、 本发明采用直流电机作为动力源控制离合器的分离和结合， 与液压和气压执行 机构相比， 易于实现、 重量轻、 控制灵活、 工艺简单、 对环境的适应性强。 0014 2、 本发明通过凸。
17、轮直接推动离合器分离叉， 结构简单、 占用的空间小、 便于在小车 上布置。 0015 3、 本发明采用蜗轮蜗杆作为电机的减速传动装置， 传动平稳、 结构紧凑。 0016 4、 本发明采用蜗轮蜗杆作为电机的减速传动装置， 由于蜗轮蜗杆具有较大的传动 比， 对电机的扭矩要求较低 ； 由于蜗轮蜗杆传动具有自锁性， 离合器结合时对电机的控制简 单。 说 明 书 CN 103758890 A 4 3/4 页 5 附图说明 0017 图 1 为本发明的主视图。 0018 图 2 为本发明的右视图。 0019 图 3 为本发明的俯视图。 0020 图 4 为本发明的后视图。 0021 图中 ： 1直流电机，。
18、 2圆柱头内六角螺钉， 3蜗轮蜗杆减速器， 4分离叉， 5 凸轮， 6分离套筒， 7分离轴承， 8铆钉， 9膜片弹簧， 10六角头螺栓， 11从动盘， 12滚动轴承， 13飞轮， 14压盘， 15离合器盖， 16飞轮壳， 17离合器从动轴， 18 活动销， 19蜗轮， 20轴端挡圈， 21蜗轮轴， 22蜗轮蜗杆减速器壳体， 23蜗杆， 24 键， 25油封， 26垫片， 27轴用弹性挡圈。 具体实施方式 0022 请参阅图1所示， 本发明是由直流电机1、 圆柱头内六角螺钉2、 蜗轮蜗杆减速器3、 分离叉 4、 凸轮 5、 分离套筒 6、 分离轴承 7、 铆钉 8、 膜片弹簧 9、 六角头螺栓 。
19、10、 从动盘 11、 滚 动轴承12、 飞轮13、 压盘14、 离合器盖15、 飞轮壳16、 离合器从动轴17和活动销18组成， 如 图2所示， 所述的蜗轮蜗杆减速器3是由蜗轮19、 蜗杆23、 蜗轮轴21和蜗轮蜗杆减速器壳体 22 组成， 所述的飞轮 13、 离合器从动轴 17、 从动盘 11、 压盘 14、 离合器盖 15、 分离套筒 6、 分 离轴承 7 之间的连接关系采用本领域人员已知的常用方式实现， 因此在本实施例中不作赘 述 ； 所述的分离叉 4 开口部分穿过分离套筒 6， 开口的两端通过活动销 18 与飞轮壳 16 活动 连接， 其 “U” 字形的两臂上的突起与分离套筒 6 接。
20、触 ； 所述离合器为拉式膜片弹簧离合器， 其膜片弹簧 9 中部通过铆钉 8 与离合器盖 15 固定连接， 膜片弹簧 9 的外端与压盘 14 接触， 膜片弹簧 9 的内端与分离轴承 7 接触 ； 蜗轮 19 与蜗轮轴 21 通过键 24 连接 ； 蜗轮轴 21 通过 滚动轴承 12 与蜗轮蜗杆减速器壳体 22 活动连接， 蜗轮轴 21 与蜗轮蜗杆减速器壳体 22 之 间以油封 25 密封 ； 蜗轮轴 21 的轴向通过蜗轮轴 21 的轴肩和轴端挡圈 20 定位 ； 蜗轮轴 21 通过圆柱头内六角螺钉 2 与凸轮 5 固定连接 ； 凸轮 5 与分离叉 4 上的弧形凹槽相接触 ； 如 图 3 所示， 。
21、所述的直流电机 1 通过圆柱头内六角螺钉 2 固定在蜗轮蜗杆减速器壳体 22 上 ； 如图 4 所示， 所述的蜗轮蜗杆减速器壳体 22 通过六角头螺栓 10 固定在飞轮壳 16 上 ； 蜗杆 23 通过滚动轴承 12 与蜗轮蜗杆减速器壳体 22 活动连接， 蜗杆 23 的轴向通过蜗杆 23 的轴 肩和轴用弹性挡圈 27 定位 ； 蜗杆 23 和直流电机 1 输出轴通过键 24 连接。 0023 如图 4 所示， 所述的飞轮壳 16 上具有用于安装直流电机 1 的平台和蜗轮蜗杆减速 器壳体 22 的螺孔。 0024 如图 3 所示， 所述的飞轮壳 16 左侧还具有用于安装分离叉 4 的平台和突起。
22、。 0025 如图 1 所示， 所述的凸轮 5 小径和大径之差为分离叉 4 的行程。 0026 如图 2 所示， 所述的凸轮 5 上具有用于安装凸轮 5 的阶梯孔。 0027 本发明的特点 ： 0028 如图 1 所示， 所述的飞轮 13、 离合器从动轴 17、 压盘 14、 分离轴承 7 采用本领域常 用的结构设计。如图 1 和图 3 所示， 所述的分离叉 4 呈 “U” 字形， 开口的两端有圆孔， 另一 端有弧形的凹槽 ； 所述的分离套筒 6 基本结构与传统汽车领域常用的常开式离合器中采用 说 明 书 CN 103758890 A 5 4/4 页 6 的分离套筒结构特点一致， 只是为了配合。
23、本发明提出的常开离合器的膜片弹簧 9 和分离叉 4 之间的位置关系在轴向尺寸上与传统汽车领域常用的常开式离合器中采用的分离套筒有 所不同。 0029 图 1 即为所述的常开离合器在凸轮 5 小径与分离叉 4 接触时的状态， 此时离合器 保持分离。 0030 本发明是这样实现离合器的分离与结合的 ： 0031 插电式混合动力在不同模式下对离合器的分离和接合的要求不同， 如表 1 所示。 当根据插电式混合动力汽车的控制策略的需要， 发动机需要与传动系断开时 （如电量消耗 模式下车辆由驱动电机单独驱动时、 制动能量回收时等） ， 直流电机 1 通过蜗轮蜗杆减速器 3 带动凸轮 5 转动到凸轮 5 的。
24、小径与分离叉 4 相接触的位置， 这时分离叉 4 在凸轮 5 的作 用下通过分离套筒 6 和分离轴承 7 仅对膜片弹簧 9 施加一定的预紧力， 防止分离叉 4、 分离 轴承 7 和膜片弹簧 9 在车辆运行中由于位置不固定造成的震动， 这时， 离合器处于分离状 态。 当根据插电式混合动力汽车的控制策略的需要， 发动机需要参与工作 （如发动机和驱动 电机同时工作模式、 发动机单独驱动模式等） 时， 直流电机 1 通过蜗轮蜗杆减速器 3 带动凸 轮 5 转动到凸轮 5 大径与分离叉 4 相接触的位置， 这时凸轮 5 推动分离叉 4 沿活动销 18 的 轴线转动， 分离叉 4“U” 字形的两臂上的突起。
25、顶着分离套筒 6 使得分离套筒 6 和分离轴承 7 沿离合器从动轴 17 轴线方向向着远离飞轮 13 的方向运动， 这时通过分离轴承 7 的带动， 膜片弹簧 9 小端也沿离合器从动轴 17 轴线方向向着远离飞轮 13 的方向运动。通过膜片弹 簧 9 的杠杆作用， 膜片弹簧 9 的大端推动压盘 14 沿离合器从动轴 17 轴线方向向着靠近飞 轮 13 的方向运动， 使得从动盘 11 与飞轮 13 紧密接触， 实现离合器的结合。由于采用了蜗 轮蜗杆减速器 3， 一方面， 传动机构可以具有较大的传动比， 对所述的直流电机 1 的扭矩需 求相对较小 ； 另一方面， 由于蜗轮蜗杆的自锁作用， 离合器压盘。
26、 14 位置的维持不需要额外 的转矩控制， 因而对直流电机 1 的控制简单。再者， 本发明采用直流电机 1 经蜗轮蜗杆减速 器 3 后直接驱动凸轮 5 从而带动分离叉 4 运动， 实现离合器的分离和结合， 使得离合器执行 机构结构紧凑， 占用的空间小， 便于在小车上布置。 0032 表 1. 插电式混合动力汽车离合器状态需求 0033 模式离合器状态 驱动电机单独驱动分离 发动机单独驱动结合 发动机与驱动电机同时工作结合 制动能量回收分离 说 明 书 CN 103758890 A 6 1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103758890 A 7 2/4 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103758890 A 8 3/4 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103758890 A 9 4/4 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103758890 A 10 。