特别用于机动车辆的包括助力部组式控制装置的离合器装 置 【技术领域】
本发明涉及离合器装置， 特别用于机动车辆， 其包括助力部组式控制装置。背景技术 在现有技术中， 尤其是根据专利文献 FR-A-2 896 288 已知的用于与机动车辆的 离合器相连的控制装置， 离合器能够在一息止位置和一作用位置之间摆动， 在息止位置中 离合器分离， 在作用位置中离合器接合。离合器弹性地向其息止位置回复。
控制装置包括离合器的致动机件， 其直接地或间接地与离合器相连接 ( 例如借 助于液压回路 )。该致动机件能够在一位置——在其中离合器位于其息止位置， 和另一位 置——在其中致动机件与离合器相互配合用于将离合器保持在作用位置——之间移动。
控制装置还包括致动机件的驱动部组， 其通常包括在运动学上与致动机件相连的 电马达。
此外， 为了辅助电马达以对致动机件进行传动， 控制装置通常包括致动机件的移 动助力部组， 其用于给致动机件提供与离合器向其息止位置回复的弹性回复力相对的辅助 力。
在某些情形中， 尤其是在车辆包括双离合器装置的情形中， 需要两离合器至少之 一可在如果出现问题时默认地打开， 例如在如果出现电路故障， 中断控制装置的驱动部组 的电马达时。 实际上， 在双离合器装置的情形中， 由于双离合器允许交替地将车辆的发动机 轴与变速箱的传动比不相同的两共轴的输入轴相联接， 两离合器的同时闭合在机械上是不 兼容的。
因此， 通常预备在驱动部组的电马达出现故障的情况下， 致动装置不再在位置上 和在速度上被这些驱动部组控制。离合器因而自动地分离， 弹性地向其息止位置回复。
在此情形中， 与离合器相连的致动机件通过离合器的回复力被驱动。该移动被行 程末的一挡块限定。离合器的回复力引起致动机件对挡块的碰撞。该碰撞存在使得所有与 该致动机件相配合的元件经受不常见的、 会引起这些元件的过早的磨损的促动的作用。
发明内容 本发明的目的尤其在于通过提供离合器装置来修正这一弊端， 在驱动部组的电马 达出现故障后的致动机件的突然回复的情况下， 所述离合器装置能够限制组成所述控制装 置的元件的磨损， 这无需给这些元件加大尺寸， 且无需引入额外的元件。
专利文献 GB-2 351 129 也公开离合器装置， 其配有致动机件和助力部组。
为此， 本发明的对象在于离合器装置， 其特别用于机动车辆， 该类型的离合器装置 包括 ：
- 离合器， 其包括隔膜， 所述隔膜可在一息止位置和一作用位置之间摆动， 在所述 息止位置中所述离合器分离， 在所述作用位置中所述离合器接合， 该隔膜弹性地向其息止
位置回复， 且如施加将其置于作用位置的一力如推力或拉力一样 ； 和
- 控制所述隔膜的控制装置， 其包括 ：
- 致动所述隔膜的致动机件， 其随循在第一位置和第二位置之间确定的理论总行 程是可移动的， 在所述第二位置中所述致动机件与所述隔膜相互配合， 用于将所述隔膜保 持在作用位置， 所述控制装置被布置成使得， 当所述致动机件远离第一位置时， 所述隔膜在 离开其作用位置后， 到达其息止位置 ； 和
- 助力移动所述致动机件的助力部组， 其用于在所述致动机件上施加与所述隔膜 向其息止位置回复的弹性回复力相反的辅助力，
所述辅助力和回复力分别地产生称为辅助能量和回复能量的能量， 所述离合器装 置被布置成使得 ： 在向第一位置的理论总行程上， 辅助能量大于或等于回复能量， 因而， 在 运行时， 所述致动机件依然保持与第一位置相距隔。
需要注意的是， 沿着行程 C 施加的力 F 产生的能量 E 通过如下方式被规定 ：
其中 x 是在行程 C 上的坐标， F(x) 是对于给定的坐标 x 所施加的力。
本发明考虑这样选择助力部组 ： 沿着致动机件的理论总行程， 辅助力产生一辅助 能量， 该辅助能量大于或等于由于回复力产生的回复能量。
因此， 在致动机件通过隔膜的回复力向其第一位置回复时， 本发明的助力部组允 许对致动机件向其第一位置的运动的缓冲。 因而助力部组限制控制装置的元件所经受的应 力。
作为选择， 在根据本发明的离合器装置中， 所述助力部组包括助力机件， 所述助力 机件被弹性地促动抵靠在运动学上与所述致动机件相连的凸轮上， 以提供辅助力 ； 并且所 述凸轮包括 ：
- 助力部分， 其是这样的 ： 当所述助力机件被促动抵靠该助力部分时， 所述辅助力 小于所述隔膜的弹性回复力，
- 缓冲部分， 其是这样的 ： 当所述助力机件被促动抵靠该缓冲部分时， 所述辅助力 足以使得， 沿着理论总行程， 所述辅助能量大于或等于回复能量，
当所述离合器接合时， 所述助力机件被促动抵靠所述助力部分 ； 当所述助力机件 被促动抵靠所述缓冲部分时， 所述离合器被分离。
在所述助力部分中， 辅助力小于回复力， 使得该辅助力不妨碍在电路故障的情形 中离合器的打开。
缓冲部分允许保证当离合器突然打开时对致动机件的大部分缓冲。 该缓冲部分被 构造成用于提供足够的辅助能量， 用于补偿在助力机件被促动抵靠凸轮的助力部分时由致 动机件所累积的能量。
根据本发明的离合器装置此外可包括以下的一或多个特征。
所述凸轮包括至少一中立部分， 当所述助力机件被促动抵靠该中立部分时， 在所 述中立部分中所述辅助力为零。该中立部分允许给致动机件提供一稳定位置， 在该稳定位 置中， 其不经受一辅助力。在控制装置的安装或发货期间， 该稳定位置是有用的。
所述助力部分包括所述中立部分。
所述凸轮的缓冲部分包括至少一稳定部分， 在该稳定部分中， 所述辅助力小于或 等于所述弹性回复力， 所述辅助力例如为零。该可选的稳定部分允许避免致动机件向其第 二位置的返回， 并且允许将致动机件稳定在离合器被分离的一位置中。
所述助力机件包括至少一推力弹簧， 该推力弹簧布置在固定基座和活动基座基座 之间， 所述活动基座载持用于与所述凸轮相互配合的接触机件， 所述接触机件包括例如用 于在所述凸轮上滚动的至少一滚轮。
所述控制装置包括驱动所述致动机件的驱动部组， 所述驱动部组例如包括电马 达， 该电马达配有在运动学上与该致动机件相连的输出轴。
所述离合器装置是双离合器的类型， 所述控制装置控制这些离合器其中之一。
所述离合器装置包括补偿所述离合器磨损的至少一补偿装置， 所述补偿装置用于 根据所述离合器的磨损改变所述致动机构的有效行程和 / 或所述辅助力， 当所述助力机件 被促动抵靠所述缓冲部分时， 所述磨损补偿装置被所述致动机构激活。 附图说明 通过对接下来的仅示例性地给出且参照附图的描述的阅读将更好地理解本发明， 附图中 ：
图 1 示出根据本发明的离合器装置的控制装置，
图 2 更为详细地示出图 1 的控制装置的助力部组，
图 3 是示出图 1 的控制装置的致动机件沿着在第一和第二位置之间的理论总行程 所经受的力的图表，
图 4 是示出致动机件的速度的图表， 其为当所述致动机件通过离合器装置的隔膜 的回复力向其第一位置回复时所述致动机件的行程的函数。
具体实施方式
在图 1 上示出一离合器装置， 其通过数字 10 来标识。
离合器装置 10 包括离合器， 离合器包括能够在一息止位置和一作用位置之间摆 动的隔膜 12， 在所述息止位置中离合器分离 ； 在所述作用位置中离合器接合。例如， 该离合 器配有双离合器装置。
当隔膜位于作用位置时， 隔膜 12 紧围摩擦片， 摩擦片在转动方面与从动机件相连 接， 位于压力盘和反作用盘之间， 它们在转动方面与主动机件相连接。
当隔膜位于息止位置时， 隔膜 12 不再紧围在压力盘和反作用盘之间的摩擦片。该 摩擦片因而不再在转动方面与压力盘和反作用盘相连接。
应施加一推力以将离合器置于作用位置， 否则隔膜 12 弹性地向其息止位置回复。
离合器装置 10 还包括隔膜 12 的控制装置 14， 其用于控制隔膜 12 在其作用位置和 息止位置之间的摆动。
离合器装置 10 包括整体呈伸长形形状的致动机件 16， 其用于直接或间接地与隔 膜 12 相互配合， 以控制其摆动。
例如， 致动机件 16 用于与常规的控制连杆元件相抵接， 控制连杆元件优选地是机动车辆的离合器的控制换挡叉。
作为变型， 致动机件 16 可形成液压控制的输入机件。在此情形中， 致动机件将是 液压作动器的活塞杆或与该杆相连在一起的一元件。
致动机件 16 在第一位置和第二位置之间随循理论的总行程， 经过布置在控制装 置 14 的固定机匣 18 中的孔口， 可平移地移动， 在第二位置中， 离合器被保持处于接合的状 态。在机件 16 向第一位置的运动过程中， 隔膜 12 到达其息止位置， 并且在机件 16 继续其 运动时， 隔膜在息止位置保持， 如果机件 16 有效地到达为其理论行程端部 ( 在运行时这将 不发生， 如在下文中将看到 ) 的第一位置， 隔膜因而将仍位于其第一位置。
在示例中， 第一位置是致动机件 16 的一突出位置， 而第二位置是该致动机件 16 的 一收起位置， 例如在机匣 18 中延伸的致动机件 16 的部分在收起位置比在突出位置时大。
实际上， 致动机件 16 用于与致动所述隔膜 12 的换挡叉相互配合， 从而， 为将离合 器过渡到接合位置， 通过向致动机件 16 的第二位置移动， 致动机件 16 对所述换挡叉进行牵 拉， 该换挡叉在隔膜 12 上应用一推力用于将隔膜带至作用位置。相反地， 为了将离合器过 渡至分离位置， 致动机件 16 推动换挡叉， 所述换挡叉因此释放隔膜 12。
需要注意的是， 根据未显示的一变型， 所述第一位置可以是致动机件 16 的一收起 位置， 而所述第二位置是所述致动机件 16 的一突出位置， 如在机匣 18 中延伸的致动机件 16 的部分在收起位置时比在突出位置时更长。 在此情形中， 当致动机件向其突出位置移动时， 致动机件将用于推动换挡叉， 所述换挡叉直接地将该推力转送至所述隔膜。 致动机件 16 能够被驱动部组 20 沿着其总行程被带动。驱动部组 20 包括固定在 机匣 18 上的电马达 22， 其输出轴在运动学上与致动机件 16 相连， 例如通过啮合驱动部组 24 相连， 所述啮合驱动部组 24 例如是齿轮式和齿条式系统。
控制装置 10 还包括助力于驱动所述致动机件 16 的助力部组 26。
这些助力部组 26 包括凸轮 28 和弹性促动所述凸轮的弹性促动部组 30。
凸轮 28 在运动学上与致动机件 16 相连。例如， 该凸轮 28 被布置在该致动机件 16 上， 以使得由所述促动部组 30 对凸轮 28 的所有促动直接地被送至致动机件 16。
弹性促动部组 30 包括轴向作用的弹性助力机件 32， 其弹性地促动抵靠着凸轮 28。 优选地， 助力机件 32 包括至少一推力弹簧， 例如共轴并且一个容置在另一个中的两推力弹 簧。
弹性助力机件 32 在一固定基座 32F 和一活动基座 32M 之间延伸， 固定基座的位置 不受弹性机件 32 的伸长的影响， 而活动基座的位置取决于弹性机件 32 的伸长。
固定基座 32F 与机匣 18 相连在一起， 助力部组 26 容置在机匣中。
活动基座 32M 载持接触机件 34， 接触机件用于与凸轮 28 相互配合。优选地， 接触 机件 34 包括用于在凸轮 28 上滚动的至少一滚轮。此外， 活动基座 32M 载持第二滚轮 36， 其 用于与机匣 18 的平坦壁体 38 相互配合， 用于平行于助力机件 32 的轴向作用力对活动基座 32M 进行导向。
现在将更为详细地描述凸轮 28， 参照图 2。
凸轮 28 包括邻接的第一和第二部分， 分别地称之为助力部分 28A 和缓冲部分 28B。
助力部分 28A 被成形使得， 当助力机件 32 被促动抵靠该助力部分 28A 时， 辅助力 小于隔膜 12 的弹性回复力。此外， 当致动机件 16 与隔膜 12 相互配合以保持离合器处于接
合状态时， 助力机件 32 促动助力部分 28A。
因此， 只要离合器被接合上， 助力部组 26 就不提供足够的力以阻止隔膜 12 向其息 止位置摆动。如果出现电马达 22 故障， 离合器因而可无约束地自动地分离。
在助力部分 28A 中， 凸轮包括一凸轮面， 其具有相对于助力机件 32 的轴向作用力 的方向在 25°到 90°之间的一倾斜度。
需要注意的是， 在称之为中立部分的一部分 28N 中， 倾斜度等于 90°， 在其中当助 力机件 32 被促动抵靠该中立部分 28N 时， 辅助力为零。实际上， 垂直于凸轮面的促动的应 用不允许产生非零的辅助力。
对于给致动机件 16 提供一稳定的位置， 该中立部分是尤其有用的， 在其中传动机 构不经受辅助力。这一稳定的位置利于控制装置 14 的安装或交货。
作为变型， 中立部分可被布置在凸轮 28 的另一地点， 例如位于缓冲部分 28B 的顶 部。
在接下来的描述中， 将当促动机件 32 对凸轮 28 的助力部分 28A 促动时由致动机 件 16 行走的行程段称之为 “有用行程段” 。
当致动机件 16 在隔膜 12 的回复力作用下被突然向其第一位置回复时， 缓冲部分 28B 用于对致动机件 16 进行缓冲。 为此， 当助力机件 32 被促动抵靠该缓冲部分 28B 时， 提供的辅助力大于回复力。 例 如， 凸轮面在此时具有相对于助力机件 32 的轴向作用力的方向在 50°到 80°之间、 优选地 在 70°到 80°之间的倾斜度。
需要注意的是， 当助力机件 32 被促动抵靠该缓冲部分 28B 时， 离合器被分离。
在接下来的描述中， 将当促动机件 32 对凸轮 28 的缓冲部分 28B 施加促动时由致 动机件 16 行走的行程段称之为 “自由行程段” 。
如果致动机件被向其第一位置回复， 借助于缓冲部分 28B， 因将沿着致动机件 16 的理论总行程被施加的辅助力产生的所述辅助能量大于或等于因沿着该总行程被施加的 隔膜 12 的弹性回复力产生的回复能量。
需要注意的是， 辅助能量同时取决于凸轮面的倾斜度、 促动力和致动机件 16 的自 由行程段的长度。知晓为隔膜 12 所施加在致动机件 16 上的回复力和该致动机件 16 的有 用行程段的长度， 实施本发明的本领域技术人员将能容易地根据隔膜 12 选择这些参数。
在图 3 上示出一图表， 其示出在致动机件 16 上施加的力的曲线示例。这些曲线的 横坐标为致动机件的行程 ( 毫米 )， 纵坐标为施加在该致动机件上的力 ( 牛顿 )。
需要注意的是， 在横坐标轴上， 原点 O 对应致动机件 16 的第一位置， 横坐标 S(25 毫米 ) 对应该致动机件 16 的第二位置。
曲线 IIa 和 IIb 示出可由隔膜 12 施加在致动机件 16 上的最大回复力的绝对值， 特别地在为位于最大工况的机动车辆的发动机在转动方面带动的新离合器的情形中。 当致 动机件向其第二位置移动时和向其第一位置移动时， 这些曲线 IIa 和 IIb 分别地代表该作 用力。在这些曲线之间的差别缘于为不同摩擦产生的滞后作用。
曲线 IIIa 和 IIIb 示出可由隔膜 12 施加在致动机件 16 上的最小回复力的绝对值， 特别地为在离合器没有在转动方面被带动的情形中。 当致动机件向其第二位置和向其第一 位置移动时， 这些曲线 IIIa 和 IIIb 分别地代表该作用力。在这些曲线之间的差别也是缘
于为不同摩擦产生的滞后作用。
曲线 IIa、 IIb、 IIIa 和 IIIb 的属性是基本相同的， 下文中不再对曲线 IIb 的属性 进行描述， 曲线 IIb 对应在为位于最大工况的机动车辆的发动机在转动方面被带动的新离 合器的情形中， 当致动机件 16 向其第一位置回复时， 应用在致动机件 16 上的回复力。
在向致动机件 16 的第一位置回复的第一回复行程段中 ( 在 25 和 15.5 毫米之间 )， 如弹性弹簧起作用的隔膜提供了一回复力， 该回复力与致动机件的行程成比例地减小。在 该行程中， 离合器被接合， 即压力盘和反作用盘紧围摩擦片。
在称之为舔点 L 的横坐标点 15.5 毫米， 压力盘和反作用盘位于与摩擦片相接触的 临界位置。低于该点， 离合器被分离并且隔膜不再紧贴压力盘。曲线 IIb 因而在该点具有 倾斜度的断点。
回复力继而逐渐地减小 ( 在 15.5 毫米到 5 或 6 毫米之间 ) 直到隔膜位于其息止 位置中。低于该息止位置 ( 在 5 或 6 毫米到 0 毫米之间 )， 回复力为零。实际上， 在该行程 段上， 致动机件 16 不与隔膜 12 相互配合。
曲线 I 示出由助力部组 26 根据致动机件 16 的行程施加在致动机件 16 上的辅助 力的绝对值。
同时图 3 上也记载凸轮部分， 其在致动机件 16 的总行程过程中被促动。
当该行程在 25 到 12.5 毫米之间时， 促动机件 32 被促动抵靠凸轮 28 的助力部分 28A。在该助力部分上， 凸轮面相对于在凸轮 28 上的促动力方向的倾斜度自 25°到 90°变 化。因而当促动机件 32 被促动抵靠中立部分 28N 时， 辅助力逐渐地减小直到零。
在图 3 上可以观察到， 当促动机件 32 被促动抵靠助力部分 28A 时， 辅助力小于弹 性回复力。
当行程在 12.5 到 0 毫米之间时， 促动机件 32 被促动抵靠凸轮 28 的缓冲部分 28B。 该缓冲部分 28B 的凸轮面的倾斜度使得当促动机件 32 被促动抵靠该缓冲部分 28B 时辅助 力大于弹性力。优选地， 该辅助力大于弹性力的两倍。
在示例中， 辅助力在 6 毫米到 0 毫米之间比在 7 毫米到 11 毫米之间小。这一辅助 力的减小缘于凸轮面相对于在凸轮 28 上施加的促动力方向的倾斜度的增大。这一倾斜度 的增大在图 2 上是明显的。
可以注意到， 缘于沿着致动机件的理论总行程施加的辅助力产生的辅助能量以及 缘于沿着该总行程应用的隔膜的弹性回复力的回复能量， 均在该图 3 上示出。
实际上， 辅助能量通过由辅助力的曲线 I 和横坐标轴所界定的面积示出。相同地， 回复能量通过由回复力的曲线 IIb 和横坐标轴所界定的面积示出。
根据本发明， 辅助能量大于回复能量， 以便当致动机件 16 被隔膜 12 向其第一位置 回复时对致动机件 16 进行缓冲。
因此， 自对回复能量的简易测量起， 本领域技术人员将构造助力部组 26 用于得到 足够的辅助能量。
在图 4 上示出当致动机件 16 向其第一位置突然回复时的缓冲作用。
图 4 的曲线的横坐标表示致动机件的行程 ( 毫米 )， 其纵坐标表示电马达 22 的输 出轴的转速大小 ( 转 / 每分钟 )， 这一速度与致动机件的速度成比例。
曲线 IV 和 V 分别地示出在最大回复力的情形中 ( 为位于最大工况的机动车辆的一发动机在转动方面带动的一新离合器的情形 ) 和最小回复力的情形中 ( 离合器没有在转 动方面被带动的情形 ) 的致动机件 16 的回复速度。
鉴于这些曲线的属性是相似的， 下文中不再对曲线 IV 的属性进行描述。
当致动机件通过隔膜的回复力向其收起位置回复时， 其速度在 25 毫米和 12.5 毫 米的行程之间逐渐增大， 这是由于在该行程过程中， 回复力大于与之相对的辅助力 ( 见图 3)。
不过， 在 12.5 毫米和 0 毫米之间， 辅助力足以使得致动机件的速度减小直到取消 该速度， 辅助能量大于回复能量。
因而当致动机件被隔膜突然向其突出位置回复时， 通过辅助能量对回复能量进行 补偿， 本发明明确地对控制装置的元件进行保护。
在图 4 上可以观察到， 致动机件的速度为零， 而其行程没有到达由坐标原点所示 的其端部。致动机件因而在到达形成其理论总行程的端部的第一位置前 ( 在其中离合器仍 旧处于分离的状态 ) 处于停止的状态。这是缘于辅助能量大于回复能量的事实。因而致动 机件从未到达这一端部位置。 因此可以理解的是， 由于总行程从未对应实际或有效的行程， 总行程是理论上的。这一理论行程因而是一假定行程。 需要注意的是， 在示例中， 当促动机件 32 对凸轮 28 的缓冲部分 28B 促动时， 缓冲 力大于回复力， 致动机件 16 可在其行程被减缓后， 被回复至一平衡位置， 在其中促动机件 32 对在凸轮 28 的助力部分 28A 和缓冲部分 28B 之间促动凸轮。
作为变型， 凸轮 28 的缓冲部分 28B 可包括至少一稳定部分， 在其中辅助力小于或 等于弹性回复力， 辅助力例如为零。因而当促动机件 32 促动该稳定部分时， 得到致动机件 的平衡位置。
优选地， 离合器装置 10 包括常用类型的离合器的磨损的至少一补偿装置 40， 例如 离合器的摩擦衬片的磨损的补偿装置或隔膜 12 的磨损的补偿装置。
摩擦衬片的磨损的补偿装置例如在专利文献 FR 2 901 587 中所描述。摩擦衬片 的磨损意味着致动机件 16 的总行程的增加。该磨损的补偿装置因而用于通过根据衬片的 磨损对致动机件 16 的长度进行修改来补偿该行程的增大。
此外， 隔膜的磨损的补偿装置例如在专利文献 FR 2 896 288 中所描述。隔膜的磨 损尤其具有修改该隔膜的回复力的作用。 该磨损的补偿装置因而用于通过根据该回复力的 修改对辅助力进行修改来补偿回复力的这一修改。例如， 补偿装置控制对弹性助力机件的 伸长的修改， 尤其是通过修改在基座之间的距离。
一般性地， 磨损 ( 摩擦衬片或隔膜的磨损 ) 的补偿装置 40 为致动机件 16 所控制。 为此， 致动机件 16 的总行程包括一行程段， 称之为调校行程， 在该调校行程中致动机件 16 激活磨损补偿装置 40。
调校行程优选地与致动机件 16 的有用行程区别开， 在调校行程中该致动机件 16 与隔膜 12 相互配合。实际上， 当调校行程和有用行程包括一公共部分时， 存在磨损补偿装 置 40 的不适宜的激活的风险。
不过， 在本发明中， 容易且明确地已知一行程段， 在其中离合器位于分离的位置是 确定的。实际上， 在本发明中， 当促动机件 32 对缓冲部分 28B 施促动时， 离合器位于分离的 位置。
为了避免一部分调校行程与有用行程相重合， 根据本发明布置磨损补偿装置 40 使得当致动机件 16 随循在其中促动机件 32 对凸轮 28 的缓冲部分 28B 促动的行程段移动 时， 致动机件 16 激活该补偿装置 40。
需要注意的是， 本发明并不局限于前述的实施方式， 并还可包括不离开权利要求 范围的变型。