CN103587415A - 用于离合器系统的回位力发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回位力发生器，用于在机动车内的离合器系统的离合器踏板，该回位力发生器具有：至少局部缸体式设计的导引轴套，该导引轴套具有在其内安置的导引轨；与离合器踏板耦连、绕着导引件轴可旋转的导引件，该导引件在操作所述离合器踏板时相对于导引轴套运动；安置在导引件上的在导引轨内导引的导引销；将导引件绕着导引件轴用力矩预紧的扭转弹簧，其中，导引轨沿着轴向方向变化地设计构造，从而在导引件移动行程时，在导引轨内被导引的导引销使得导引件以沿轴向变化的角度扭转，并且受绕着导引件轴作用的力矩的支撑通过在导引轨内的导引件产生变化的、作用在所述离合器踏板上的回位力。

Description

用于离合器系统的回位力发生器
技术领域
本发明涉及一种用于电机式离合器系统的回位力发生器或回位力传感器。
现有技术
在电机式离合器系统(亦称为“线控式离合器”：Clutch by Wire)内在离合器踏板和离合器之间不存在直接地机械地连接。更确切地说，将离合器踏板位置电子地传递给控制系统，其通过致动器(Aktor)作用在离合器上。因此，离合器实际上的操作最后是通过在致动器内产生的作用力进行，而不是通过作用在离合器踏板上的力来进行。在此，该致动器例如能够具有电动式、液压式或者气压式部件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是，提供一种回位力发生器或回位力传感器，其产生随踏板行程变化的回位力。
所述技术问题由下面所列技术方案所解决。这些技术方案在技术上能够有意义地相互组合。对技术方案的说明，尤其结合附图的说明是本发明的技术特征。
因此，在机动车内设置一种用于离合器系统的离合器踏板的回位力发生器，其具有：
-至少局部缸体式设计的导引轴套，该导引轴套具有在其内安置的导引轨，
-与离合器踏板耦连、绕着导引件轴可旋转的导引件，该导引件在操作所述离合器踏板时相对于导引轴套运动，
-安置在导引件上的在导引轨内导引的导引销，
-将导引件绕着导引件轴用力矩预紧的扭转弹簧，
其中，导引轨沿着轴向方向变化地设计，从而在导引件移动行程时、在导引轨内被导引的导引销使得导引件以沿轴向变化的角度扭转，并且受绕着导引件轴作用的力矩的支撑通过导引件在导引轨内产生变化的、作用在所述离合器踏板上的回位力。
因此，导引轨设计具有变化的斜率，其中，在任意位置上的斜率由角度变化量和移动行程的商得出。因此，导引轨与扭转弹簧共同作用导致变化的回位力曲线。因此，能够模拟弹簧作用力曲线，例如渐进式或者渐退式弹簧。驾驶者可觉察到改变的回位力，并且在经过少许起动过程后就将一定的回位力与代表离合器开始接合的一定踏板行程对应起来。为了使电机式离合器或线控离合器不会被驾驶者感觉不习惯，通过扭转弹簧和导引轨模拟传统离合器的回位力的典型的作用力曲线。
根据设计方案，回位力发生器具有沿轴向方向作用在导引件上的线性弹簧。
线性弹簧能够沿着导引件轴作用在导引件上，并且造成大部分或主要部分的回位力。因此，能够选择偏软的扭转弹簧。在导引轴套内在导引销和导引轨之间产生的摩擦能够由此保持在较低的水平。
根据另一种设计方案，线性弹簧与导引件同轴地安置。
因此，线性弹簧能够直接地作用在导引件上，由此能够避免通过其他情况下必要的改道而产生的夹紧力。通过将线性弹簧与导引件同轴地安置，由此能够制造摩擦很小的回位力发生器。
根据另一种设计方案，线性弹簧被安置在导引件背向扭转弹簧的一侧上。
相应地，线性弹簧作为压力弹簧作用在导引件上。线性弹簧能够被预压紧，以便保证无间隙和无啪嗒碰撞响声的离合器操作。
根据另一种设计方案，线性弹簧被安置在线性弹簧轴套内。
因此，线性轴套能够直线地被导引，并且被保护免于受到污染。
按照另一种设计方案，线性弹簧轴套设置成相对于导引轴套可偏转地被支承。
因此，线性弹簧轴套能够位置固定地被安置在机动车内，并且在线性弹簧轴套和离合器踏板之间的导引轴套能够偏转，并因此能够补偿在操作离合器踏板时产生的偏差。
附图说明
下面结合附图详细地阐述几个实施例。附图为：
图1示出电动液压的离合器系统的示意图，其中在离合器踏板上测定踏板行程，并且通过伺服马达在离合器上调节离合器行程，
图2示出具有回位力发生器的踏板的示意图，以及在图中右上示出用“B”标示的回位力发生器的剖面图，
图3示出沿图2中“B-B”标示的剖切面剖切回位力发生器得到的剖面图，
图4示出图2所示踏板被踩到底的示意图，此时，回位力发生器被完全地压下，
图5示出作用力曲线图，其中，由扭转弹簧和导引轨共同作用的曲线、线性弹簧的曲线以及将两个作用力曲线叠加得到的曲线组成，和
图6示出具有安置在导引轴套内的线性弹簧的回位力发生器的示意图。
在附图中，相同的或者功能相同的组件用相同的附图标记标示。
具体实施方式
图1示意性示出电动液压或电机式离合器系统1。该离合器系统1在此被这样设计，通过离合器2在发动机3和变速器4之间提供连接。离合器2具有摩擦片衬面5，其在离合器2不被操作的状态下通过弹簧6而被相互挤压。在操作离合器2时，弹簧6被卸载，从而摩擦片衬面也被卸载。因此，离合器4与发动机3相脱离，从而能够挂上另一个档位。
离合器5的操作通过缸体7来进行，该缸体与活塞8保持液体连通。活塞8能够通过伺服马达9而直线地运动，由此缸体7产生运动。在此，伺服马达9的运动被控制单元10所监测。该控制单元10与行程传感器11数据传输地相连接。行程传感器11被安置在踏板12上，并且在此被这样设计，用来测量踏板行程w，并且将其传送给控制单元10。因此，踏板行程w向离合器5的传递不是直接通过机械地和液压部件进行，而是电机式或者电动液压地进行。因此，踏板12机械地或者液压地与离合器2相分离或脱耦，从而由离合器2作用在活塞8或者缸体7和伺服马达9上的回位力、在踏板12上不会被察觉。因此，为了让驾驶者不会感到不习惯，设置回位力发生器14，其尽可能逼真地模拟传统离合器踏板的回位力。
图2示意性示出回位力发生器14的局部剖面图，其中，被遮盖的部件用虚线表示。踏板12能够绕着回转轴承13转动地与未示出的机动车相连接。踏板12与回位力发生器14通过另一个轴承15相连接。在操作踏板12时，将安置在回位力发生器14内的导引件16基本上沿着负轴向方向a挤压行程v。导引件16在导引轴套17内绕着导引件轴a1能够转动角度p并且被可轴向运动地安置(角度p参见在图1中右上方用“B-B”标示的区域)。导引件16也能够相对于导引轴套17轻微地转动。安置在导引件16上的扭转弹簧18抵制转过角度p的转动，该扭转弹簧将围绕导引件轴a1作用的力矩M1传入导引件16。为此，扭转弹簧18的第一端部28与导引件16抗扭地相连接。扭转弹簧18的第二端部29与保持件30抗扭地相连接。从导引件16中延伸出径向导引销19，其在导引轨20内被导引，并且在此承受力矩M1。因此，导引销19将力F1传送给导引轨20。导引轨20被安置在导引轴套17内，并且通过行程可被改变，也就是说，在增加行程改变量dv的情况下、在行程v上可得到改变的增加的角度改变量dp。通过导引销19在导引轨20内被导引或者被强制导引，由此导引轨20影响由扭转弹簧18产生的回位力。在导引轨20几乎平行于轴向方向a延伸的区域内，由扭转弹簧18作用在踏板12上的回位力是很小的、或者不存在。
图4示出在完全压下离合器踏板12的情况下由导引销19作用在导引轨20上的力F1和F2。在轴向方向a上，线性弹簧22的力F3作用在导引件16上，并且因此作用在离合器踏板12上。导引轨20的延伸曲线由于沿着外圆周作用的力F1产生反作用力F2，其沿着轴向方向a作用。除了扭转弹簧18，还设置沿轴向方向a作用的线性弹簧22，其能够带来回位力的主要部分Fres。通过叠加由线性弹簧22和扭转弹簧18产生的反应力F2，例如能够模拟用于离合器的典型膜片弹簧的回位力作用曲线。
图3示出在图2中沿“B-B”标示的剖切面剖切回位力发生器14得到的剖面图。线性弹簧22被安置在线性弹簧轴套23内。线性弹簧轴套23绕着转动轴24与导引轴套17可转动地连接。活塞杆25与线性弹簧22作用在其上的活塞26可转动地连接，并且因此在挤压线性弹簧22的情况下传递线性作用在导引件16上的力。这种设计能够允许导引轴套17相对于线性导引轴套23偏转，线性导引轴套23能够与机动车刚性相连接。通过这种可转动的设计提供附加的自由度，其能够允许离合器踏板12被操作(参见图4)。
图5示意性示出线性弹簧22(F3)的作用力曲线，由扭转弹簧18与导引销19和导引轨20作用的反作用力(F2)的作用力曲线以及所述两个回位力曲线的和(Fres)。在此，两个回位力曲线的和用实线表示。由线性弹簧22产生的力F3是线性的，并且被用点划线表示。由扭转弹簧18结合导引销19和导引轨20产生的反作用力F2用虚线示出。首先能够看到该虚线有上升的曲线走向，在经过一定的偏移行程v后变为负值。因此，回位力的和在经过一定的偏移行程后达到最大值，并且然后开始下降。因此，典型离合器的回位力Fres曲线能够被模拟。通过改变导引轨20，也能够示出另一种作用力曲线，例如渐进式作用力曲线、渐退式作用力曲线以及这两种曲线的组合。
图6示出具有安置在导引轴套17内的线性弹簧22的回位力发生器14。线性弹簧22通过轴向轴承27可转动运动地与导引件16相连接，由此导引件16能够很小摩擦地转动。导引件16按照上面对图2至4所描述的方法通过扭转弹簧18被预加载，并且该导引件16具有同样安置在导引轨20内的导引销19。导引件16在导引轴套17内可滑动并且可转动地被支承。
虽然在上述说明中示例性地描述了一些可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有提及的和此外本领域普通技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和配置。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记
1 离合器系统
2 离合器
3 发动机
4 变速器
5 摩擦片衬面
6 弹簧
7 缸体
8 活塞
9 伺服马达
10 控制单元
11 行程传感器
12 踏板
13 转动轴承
14 回位力发生器
15 轴承
16 导引件
17 导引轴套
18 扭转弹簧
19 导引销
20 导引轨
21 作用力箭头
22 线性弹簧
23 线性弹簧轴套
24 旋转轴
25 活塞杆
26 活塞
27 第一端部
28 第二端部
a 轴向方向
a1 导引件轴
F1 力
F2 反作用力
F3 力
Fres 回位力
M1 力矩
U 外圆周方向
v 导引件的移动行程
w 离合器踏板的移动行程

Claims (7)

1.一种用于机动车内的离合器系统(1)的离合器踏板(12)的回位力发生器(14)，该回位力发生器具有：
-至少局部缸体式设计的导引轴套(17)，该导引轴套具有在其内安置的导引轨(20)，
-与所述离合器踏板(12)耦连、绕着导引件轴(a1)可旋转的导引件(16)，该导引件在操作所述离合器踏板(12)时相对于所述导引轴套(17)运动，
-安置在所述导引件(16)上的在所述导引轨(20)内导引的导引销(19)，
-将所述导引件(16)绕着导引件轴(a1)用力矩(M1)预紧的扭转弹簧(18)，
其中，所述导引轨(20)沿着轴向方向(a)变化地设计，从而在所述导引件(16)移动行程(dv)时，在所述导引轨(20)内被导引的导引销(19)使得所述导引件(16)以沿轴向变化的角度(dp)发生扭转，并且受绕着所述导引件轴(a1)作用的力矩(M1)的支撑通过在导引轨内(20)的所述导引件(19)产生变化的、作用在所述离合器踏板(12)上的回位力。
2.根据权利要求1所述的回位力发生器(14)，其中，所述回位力发生器具有在轴向方向(a)上作用在所述导引件(16)上的线性弹簧(22)。
3.根据权利要求2所述的回位力发生器(14)，其中，所述线性弹簧(22)与所述导引件(16)同轴地安置。
4.根据权利要求2所述的回位力发生器(14)，其中，所述线性弹簧(22)被安置在所述导引件(16)的背向所述扭转弹簧(18)的一侧上。
5.根据权利要求2至4之一所述的回位力发生器(14)，其中，所述线性弹簧(22)被安置在线性弹簧轴套(23)内。
6.根据权利要求5所述的回位力发生器(14)，其中，所述导引轴套(17)设置成相对于所述线性弹簧轴套(23)可偏转地被支承。
7.一种具有根据上述权利要求之一所述的回位力发生器(14)的离合器踏板(12)，用于具有电机式或者电动液压式离合器的机动车。
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