CN103935241B - 一种离合踏板与离合器主缸的配合结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离合踏板与离合器主缸的配合结构，包括：踏板基座；踏板臂，所述踏板臂一端与所述踏板基座旋转连接，另一端具有踏板垫，两端之间具有第一配合机构；离合器主缸，所述离合器主缸的推杆的端部具有第二配合机构；所述第一配合机构与所述第二配合机构之间的配合型面被造型使得在下踏所述踏板垫的过程中，在到达对应离合器分离力最大值的位置之前，踏板臂的输出力臂逐渐减小，在到达对应离合器分离力最大值的位置之后，踏板臂的输出力臂逐渐增大。本发明能够以简单的结构来实现离合踏板下踏力的平缓，提高驾驶员舒适性。

Description

一种离合踏板与离合器主缸的配合结构

技术领域

本发明涉及汽车的离合器传动领域，具体涉及离合踏板与离合器主缸的配合结构。

背景技术

在汽车驾驶过程中，驾驶员通过脚踩下或松开离合踏板，驱动离合器主缸推动离合器分泵，从而推动离合器分离或结合。

事实上，离合器分离过程中的离合器压盘分离力与分离行程之间的关系如图1所示，分离力与分离行程之间并非线性关系，而是分离力先随着分离行程的增加而增大，直至到达最高点A的位置，此后分离力会随着分离行程的继续增大而减小。相应地，如图2所示，则驾驶员下踏离合踏板过程中要克服下踏阻力，所需要施加的下踏力(假设是匀速下踏，此时下踏阻力等于下踏力)也需要先增大后减小，在下踏行程B点位置时所需下踏力最大，该B点位置对应着图1中分离力达到A点时的位置，这就造成了驾驶员踩踏离合踏板时舒适性降低。理想状态下，在匀速下踏的条件下，整个下踏行程中驾驶员所施加的下踏力不变，即为如图3所示的一条直线，这样下踏过程最平缓，驾驶员最舒适。

为提高驾驶员驾驶舒适性，一种改进方向是采用电控手段，通过传感器测量离合踏板行程，再利用电控-液压或者电控-电机等装置提供助力来弥补踩踏过程中的力的变化，但这需要复杂的电控结构，并且控制过程越平缓，所需传感器数量越多、精度越高或者对液压油路、电机的要求越高，这显著提高了成本。另一种改进方向是采用机械手段：例如在申请公布号CN102029905A、发明名称“一种离合踏板总成”的中国发明专利申请中，采用两个助力弹簧来提供助力，提高离合踏板操作舒适性，但该方案并不能将离合踏板所需的下踏力拟合到如图3所示的状态；例如在申请公布号申请公布号CN102481846A、发明名称“离合器踏板装置”、优先权为DE102009038051.5的中国发明专利申请中，通过对拉力弹簧的工作过程进行限定来优化离合踏板受力，这实际上是对弹簧的缠绕结构进行了限定，而复杂的弹簧缠绕结构带来的是更高的加工成本及零件更换成本，因为众所周知，采用标准结构的弹簧的生产、维修成本要远低于非标弹簧，并且随着反复踩踏离合踏板，非标弹簧的弹性系数极其容易发生改变，该方案实际上也不能很好的实现如图3所示的所需下踏力。总之，在改善驾驶员舒适性时技术人员所采用的机械手段主要集中在对弹簧个数的增加和对弹簧形状的改变上。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高驾驶员踩踏离合踏板过程中的舒适性的离合踏板与离合器主缸的配合结构。为此，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种离合踏板与离合器主缸的配合结构，包括：踏板基座；踏板臂，所述踏板臂一端与所述踏板基座旋转连接，另一端具有踏板垫，两端之间具有第一配合机构；离合器主缸，所述离合器主缸的推杆的端部具有第二配合机构；所述第一配合机构与所述第二配合机构之间的配合型面被造型使得在下踏所述踏板垫的过程中，在到达对应离合器分离力最大值的位置之前，踏板臂的输出力臂逐渐减小，在到达对应离合器分离力最大值的位置之后，踏板臂的输出力臂逐渐增大。

优选地，所述第一配合机构包括第一压杆和第二压杆，所述第二配合机构为型板，所述型板具有与所述第一压杆配合的第一型面和与所述第二压杆配合的第二型面，所述第一型面和所述第二型面被造型使得在下踏所述踏板垫的过程中所述第一压杆和所述第二压杆作用在所述型板上的负荷中心变化，从而满足输出力臂变化要求。

优选地，所述第一压杆和所述第二压杆上安装有轴承。

优选地，所述型板上具有限制所述第一压杆或所述第二压杆行程的限位舌。

优选地，所述输出力臂的变化使得在匀速下踏所述踏板垫的过程中，下踏阻力不因下踏行程的改变而改变。

优选地，所述的离合踏板与离合器主缸的配合结构还包括回位弹簧，所述回位弹簧为圆柱螺旋弹簧。

优选地，所述推杆与所述第二配合机构为一体切割成型件。

优选地，所述第一配合机构或所述第二配合机构之一的型面为凸轮曲面。

本发明利用踏板臂与离合器主缸的推杆之间的配合机构的型面来改变踏板臂输出力臂，而驾驶员在下踏踏板垫的过程中输入力臂是不变的，因此实现了杠杆比先增大、后减小，也意味着驾驶员匀速下踏过程中，采用大小不变的力就能够实现对离合器主缸输出先增大、后减小的力，满足离合器分离行程过程中所需的分离力要求，使得驾驶员获得更好的舒适感。而且，与改进弹簧的技术方案相比，型面的加工更容易实现、更可靠，使用寿命更长。即使为离合踏板增加助力弹簧或回位弹簧，也能够采用标准件，例如简单的圆柱螺旋弹簧来实现，此时由配合型面变化带来的输出力的变化不受影响，免除了对弹簧的复杂设计要求。

进一步地，采用双压杆双型面的造型，能够使得推杆受力过程更加平稳易控。

进一步地，通过输出力臂的变化将下踏阻力拟合成一条水平直线，意味着下踏力也无需变化，这使下踏过程能够获得最平缓的效果，驾驶员舒适性最佳。

进一步地，推杆与第二配合机构一体切割成型，在采用数控机床加工的过程中，容易实现对型面造型的控制及对型面与推杆之间受力关系的精确控制。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1是离合器分离力—离合器分离行程关系曲线图；

图2是现有技术中离合踏板的下踏力—下踏行程关系曲线图；

图3是理想状态下的离合踏板的下踏力—下踏行程关系曲线图；

图4是本发明的第一实施例的离合踏板与离合器主缸的配合结构立体图；

图5是图4中的I部分的局部放大图；

图6是图4中的II部分的局部放大图；

图7是本发明的第一实施例的离合踏板与离合器主缸的配合结构在第一位置的受力状态示意图；

图8是本发明的第一实施例的离合踏板与离合器主缸的配合结构在第二位置的受力状态示意图；

图9是本发明的第一实施例的离合踏板与离合器主缸的配合结构在第三位置的受力状态示意图；

图10是本发明的第二实施例的离合踏板与离合器主缸的配合结构示意图。

上图中标记说明：离合踏板与离合器主缸的配合结构100、踏板基座101、踏板臂102、转轴103、踏板垫104、第一压杆105、第二压杆106、离合器主缸107、推杆108、型板109、第一型面110、第二型面111、限位舌112、挡圈113、轴承114、离合踏板与离合器主缸的配合结构200、踏板基座201、踏板臂202、转轴203、踏板垫204、压杆205、离合器主缸206、推杆207、型板208、型面209。

具体实施方式

参考图4，在第一实施例中，离合踏板与离合器主缸的配合结构100包括踏板基座101、踏板臂102和离合器主缸107。踏板臂101一端通过转轴103与踏板基座101旋转连接，另一端具有踏板垫104，驾驶员下踏踏板垫104时踏板臂101能够围绕转轴103旋转。在踏板臂101上，位于转轴103和踏板垫104之间的位置，具有第一压杆105和第二压杆106，两个压杆构成踏板臂102上的第一配合机构。离合器主缸107的推杆108的端部具有由型板109构成的第二配合机构，型板109具有与第一压杆105配合的第一型面110和与第二压杆106配合的第二型面111，当下踏踏板垫104时，第一压杆105沿着第一型面110运动，第二压杆106沿着第二型面111运动，从而将下踏力矩输出给推杆108，推动离合器主缸107的活塞运动，最终推动离合器分离。

参考图5，推杆108插入离合器主缸107后，通过挡圈113限位。

参考图6，第二压杆106上安装有轴承114，这样第二压杆106在第二型面111上运动时发生的是滚动摩擦，使用寿命更长。当然，第一压杆105上也能够安装轴承。为了防止第二压杆106运动时超过行程，在型板109上还设置了限位舌112，当然，限位舌也能够设置为对第一压杆105进行限位。

参考图7，在第一位置下，踏板臂102处于下踏的初始阶段。下踏力到转轴103之间的输入力臂为SP1，因为在整个下踏行程中踏板臂102的长度不变，因此输入力臂SP1不变。而下踏时，第一压杆105会对第一型面110产生一个第一压力fr1，第二压杆106会对第二型面111产生一个第二压力fr2。在本实施例中，第一型面110为一个平面，第二型面111为一个曲面，第一压力fr1的方向垂直于第一型面110，第二压力fr2的方向垂直于第二型面111的压力点切线。第一压力fr1与第二压力fr2的相交于一载荷中心o并形成合力fk，由于推杆108的摆角很小，我们可以简化认为该合力fk一直沿推杆108的轴线作用，推动离合器主缸107的活塞。在第一位置下，合力fk到转轴103之间的输出力臂为SP2。

参考图8，在下踏到第二位置时，由于第一压杆105与第一型面110之间、第二压杆106与第二型面111之间的压力点位置发生了变化，因此载荷中心o的位置也发生了变化，合力fk到转轴103之间的输出力臂为SP3，并且SP3小于SP2。当下踏到第二位置时，离合器分离力恰好位于图1中示出的最大位置A处。

参考图9，继续下踏至第三位置，此时踏板臂102已经进入了行程末段，由于第一压杆105与第一型面110之间、第二压杆106与第二型面111之间的压力点位置发生了变化，因此载荷中心o的位置再次发生了变化，合力fk到转轴103之间的输出力臂为SP4，并且SP4大于SP3。

由上可知，在整个下踏行程中，由于第一型面110和第二型面111的造型，使得载荷中心o的位置发生了变化，输出力臂经历了从SP2逐步减小至SP3，再从SP3逐步增大至SP4的过程，由于输入力臂SP1是不变的，因此踏板臂102的杠杆比经历了从SP1/SP2逐步增大至SP1/SP3，再从SP1/SP3逐步减小至SP1/SP4的过程，因此施加到踏板垫104上的下踏力相同时，能够得到fr先增大后减小的效果，即以图3中的恒定的下踏力输入，获得了匹配图1中的离合器分离力输出。或者，即使由于受到布置空间等因素的影响，实际所形成的造型面不能完全实现匹配图1中的离合器分离力输出，但上述踏板臂输出力臂的变化已经能够显著降低图2中的下踏力的不平稳度，提高了驾驶员舒适性。当然，如果能够通过对第一型面110和第二型面111的合理设计和布置，来实现匀速下踏踏板垫104的过程中，下踏阻力不因下踏行程的改变而改变，即成为图3中所示出的一条水平直线，效果将是最优的。

参考图10，在第二实施例中，离合踏板与离合器主缸的配合结构200包括踏板基座201、踏板臂202和离合器主缸207。踏板臂201一端通过转轴203与踏板基座201旋转连接，另一端具有踏板垫204，驾驶员下踏踏板垫204时踏板臂201能够围绕转轴203旋转。与第一实施例不同的是，在踏板臂201上，位于转轴203和踏板垫204之间的位置，仅具有一个压杆205作为第一配合机构，当然压杆205上也能够安装轴承。离合器主缸206的推杆207的端部具有型板208构成的第二配合机构，型板209具有与压杆205配合的一个连续的凸轮曲面形的型面209。当下踏踏板垫104时，压杆205沿着型面209运动，从而将下踏力矩输出给推杆207，推动离合器主缸206的活塞运动，最终推动离合器分离。型面209的造型使得在下踏过程中压杆205作用在型面209上的力的输出力臂也能够发生如第一实施例中所述的改变，因此也能够实现使下踏力平缓、提高驾驶员舒适性的效果。

本领域普通技术人员能够采用与第一实施例、第二实施例不同的型面和压杆配合来实现输出力臂从小到大、再到小的变化，本文不再详细描述。并且本领域普通技术人员应当理解，由于所采用的离合器型号不同，如图1所示的曲线也不同，相应地，第二配合机构的型面造型也不同，无法采用一个标准的数学语言或者方程来描述，但是本领域技术人员能够利用CAD软件，通过对作用在踏板垫104、204上的下踏力与作用到推杆上的合力fk的关系进行约束，从而针对不同的离合器型号求得相应的第二配合机构造型，其计算原理符合“机械设计”课程的教科书教导。本发明的实施例关注于通过采用第一配合机构、第二配合机构之间的配合型面来实现输出力臂的变化，从而无需采用复杂的弹簧结构和布置，就能够实现下踏力的平缓目的，结构更加简单、可靠。当然，本发明并不是为了排除弹簧在离合踏板中的使用，事实上，在本发明的离合踏板与离合器主缸的配合结构100、200中仍能够采用回位弹簧为踏板臂102、202提供回复力，但此时采用标准的圆柱螺旋弹簧即可，输出力的改变过程由配合型面实现。

最为优选方案，在上述两个实施例中，推杆108、207与型板109、208均为一体切割成型件，这样做的优势在于，在求解出型板109、208的型面造型形状后，增加推杆108、207的形状，将参数直接输入到数控机床，通过一次切割就能得到，这样使得在安装后输出力fr对于推杆的作用更加精确，避免分别加工然后连接带来输出力作用过程与设计产生偏差。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (5)

1.一种离合踏板与离合器主缸的配合结构，包括：

踏板基座；

踏板臂，所述踏板臂一端与所述踏板基座旋转连接，另一端具有踏板垫，两端之间具有第一配合机构；

离合器主缸，所述离合器主缸的推杆的端部具有第二配合机构；

其特征在于，所述第一配合机构与所述第二配合机构之间的配合型面被造型使得在下踏所述踏板垫的过程中，在到达对应离合器分离力最大值的位置之前，踏板臂的输出力臂逐渐减小，在到达对应离合器分离力最大值的位置之后，踏板臂的输出力臂逐渐增大，所述第一配合机构包括第一压杆和第二压杆，所述第二配合机构为型板，所述型板具有与所述第一压杆配合的第一型面和与所述第二压杆配合的第二型面，所述第一型面为一个平面，所述第二型面为一个曲面，所述第一型面和所述第二型面被造型使得在下踏所述踏板垫的过程中所述第一压杆和所述第二压杆作用在所述型板上的负荷中心变化，从而满足输出力臂变化要求，所述推杆与所述第二配合机构为一体切割成型件。

2.根据权利要求1所述的离合踏板与离合器主缸的配合结构，其特征在于，所述第一压杆和所述第二压杆上安装有轴承。

3.根据权利要求1所述的离合踏板与离合器主缸的配合结构，其特征在于，所述型板上具有限制所述第一压杆或所述第二压杆行程的限位舌。

4.根据权利要求1所述的离合踏板与离合器主缸的配合结构，其特征在于，所述输出力臂的变化使得在匀速下踏所述踏板垫的过程中，下踏阻力不因下踏行程的改变而改变。

5.根据权利要求1所述的离合踏板与离合器主缸的配合结构，其特征在于，还包括回位弹簧，所述回位弹簧为圆柱螺旋弹簧。