CN104564903A - 液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法 - Google Patents

液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法 Download PDF

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CN104564903A CN201410839906.2A CN201410839906A CN104564903A CN 104564903 A CN104564903 A CN 104564903A CN 201410839906 A CN201410839906 A CN 201410839906A CN 104564903 A CN104564903 A CN 104564903A
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Abstract

本发明公开了一种液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法，该液压油缸包括缸体和一端设置于缸体内部的伸缩杆，缸体上设置有第一磁体，伸缩杆上设置有第二磁体，第一磁体设置于缸体的外周壁，伸缩杆置于缸体外部的杆段上设置有凸台，第二磁体设于凸台相对第一磁体的端面；该液压油缸作为液压离合操纵机构的工作油缸使用时，第一磁体和第二磁体之间产生的作用力作为工作油缸的伸缩杆伸出的助力，与现有技术相比，在实现离合器制动行程相同的情况下，本发明所需离合踏板的踩踏力相对比较小，可相对降低驾驶员的操作强度，避免疲劳驾驶，提高驾驶安全性，并且该液压离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能。

Description

液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法
技术领域
本发明涉及制动控制技术领域，特别涉及液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法。
背景技术
液压式离合操纵摩擦阻力小、传递效率高、接合轻柔，因此在汽车上应用非常广泛。
一般根据液压式离合操纵是否有助力及助力源的不同，又可分为液压式、气助力液压式和真空助力液压式。目前在许多轻型车上，一方面由于离合踏板周边空间狭小，真空助力器无法布置，而电子真空泵可靠性问题迟迟得不到显著改善，因此无法进行真空助力；另一方面，出于乘客乘坐舒适性考虑，多采用液压制动，因此整车也没有空气源，从而无法实现气助力。因此这类车型多采用液压式离合操纵机构。
请参考图1，图1为现有技术一种典型的液压离合操纵机构的结构示意图。
液压离合操纵机构包括离合踏板、主油缸、工作油缸以及离合器，离合踏板设置于驾驶室内部，离合踏板铰接于踏板支架上，主油缸伸缩杆的伸出端连接离合踏板，主油缸、工作油缸的油腔通过液压管路相连通，工作油缸的伸缩杆的伸出端部连接制动连杆的一端部，制动连杆的另一端部连接离合器的分离拨叉，制动连杆的中部铰接于车身上。
当驾驶人员踩踏离合踏板的踏板时，离合踏板将围绕与踏板支架的铰接点转动，进而推动主油缸的伸缩杆向前运动，主油缸内的液压油在与伸缩杆连接的活塞的挤压作用下流入工作油缸，推动工作油缸的伸缩杆伸出，伸缩杆将推动制动连杆围绕制动连杆与车身的铰接点转动，制动连杆的转动带动拨叉向后运动，实现离合器的断开。
从以上描述可以看出，液压离合操纵机构是依靠人力产生的液压力来控制离合器断开的，并通过杠杆原理和管路压强相等原理来实现离合踏板力和行程的变化。系统的几何分析可以按以下公式计算：F踏*L踏＝F拨叉*L拨叉，一般地，离合器选定后，F拨叉和L拨叉即确定，通常可以通过调整系统杠杆比来合理分配离合踏板力F踏和踏板行程L踏，但受人机工程和布置限制，离合踏板行程增加非常有限，且随着发动机扭矩的增加，离合器分离力即拨叉分离力F拨叉大幅增加，导致踏板力F踏急剧增加，离合踏板力沉重，操作困难，驾驶员疲劳感加剧，严重时还会引发安全事故。
因此，如何提供一种液压离合操纵机构，该离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能和驾驶安全性，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的为提供一种液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法，该离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能和驾驶安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种液压油缸，包括缸体和一端设置于所述缸体内部的伸缩杆，所述缸体上设置有第一磁体，所述伸缩杆上设置有第二磁体，所述第一磁体设置于所述缸体的外周壁，所述伸缩杆置于所述缸体外部的杆段上设置有凸台，所述第二磁体设于所述凸台相对所述第一磁体的端面。
优选地，所述缸体的外壁外接有密封壳体，所述缸体部分置于所述密封壳体围成的空腔内，所述伸缩杆的伸出端穿过所述密封壳体围成的空腔置于所述密封壳体外部；
所述第一磁体设置于位于所述密封壳体的空腔内部的所述缸体的外周壁上，所述凸台位于所述密封壳体的空腔内部。
优选地，所述凸台的另一端面与所述密封壳体的内壁之间压装有弹簧。
优选地，所述凸台的周向设置有环形凹槽，所述凹槽内设有密封圈，所述凸台通过所述密封圈与所述密封壳体的内周壁动密封。
优选地，所述密封壳体包括第一筒体、第二筒体和端板，所述第一筒体嵌套于所述缸体的后端部且与所述缸体一体成型；
所述第二筒体的前端面具有向内延伸的径向凸台，后端面具有向外延伸的径向凸台，所述向内延伸的径向凸台于所述套筒的后端面周向密封接触，所述向外延伸的径向凸台与所述端板周向密封接触；所述第一筒体、所述第二筒体以及所述端板围成所述密封壳体的空腔；
所述端板上设置有通孔，所述伸缩杆的伸出端穿过所述通孔置于所述密封壳体的空腔外部。
优选地，还包括防尘套管，所述伸缩杆的伸出端部上还设置有螺母，所述防尘套管套装所述伸缩杆，一端密封抵靠所述端板的外壁，另一端密封抵靠所述螺母。
优选地，所述第一磁体和所述第二磁体其中一者为电磁线圈，另一者为永磁体或电磁线圈，所述电磁线圈与外部电路可构成回路。
本发明还一种液压离合操纵机构，包括离合踏板、主油缸、工作油缸、离合器，所述主油缸的伸缩杆伸出端连接于所述离合踏板上，所述主油缸的油腔连通所述工作油缸的油腔，所述工作油缸的伸缩杆伸出端连接所述离合器的一接合端部，所述工作油缸的缸体上设置有第一磁体，所述伸缩杆上设置有第二磁体，所述第二磁体与所述第一磁体相对设置；
所述液压离合操纵机构还包括检测开关和控制器，
所述检测开关，用于检测所述离合踏板的工作状态信号；
所述控制器，根据上述检测信号判断所述离合踏板的工作状态，如果所述离合踏板处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体和第二磁体的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便在二者排斥作用力下，所述工作油缸的伸缩杆伸出。
优选地，所述第一磁体设置于所述工作油缸的缸体内部，所述第二磁体设置于所述伸缩杆的端部。
本发明还提供了一种液压离合操纵机构，包括离合踏板、主油缸、工作油缸、离合器，所述主油缸的伸缩杆伸出端连接于所述离合踏板上，所述主油缸的油腔连通所述工作油缸的油腔，所述工作油缸的伸缩杆伸出端连接所述离合器的一接合端部，所述工作油缸为上述任一项所述的液压油缸；
所述液压离合操纵机构还包括检测开关和控制器，
所述检测开关，用于检测所述离合踏板的工作状态信号；
所述控制器，根据上述检测信号判断所述离合踏板的工作状态，如果所述离合踏板处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体和第二磁体的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便在二者排斥作用力下，所述工作油缸的伸缩杆伸出。
本发明所提供的液压离合操纵机构，当驾驶员踩踏下离合踏板时，一方面在离合踏板的带动下，主油缸的伸缩杆向前回缩至液压缸内，将主油缸中液压油输送至工作油缸的油腔中，在液压油压力作用下，工作油缸的伸缩杆伸出，拉动离合器的接合端部向后运动；另一方面，液压离合操纵机构中检测开关检测到当前状态离合踏板的工作状态信号，并将该工作状态信号发送给控制器，控制器判断此时离合踏板处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体和第二磁体的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便产生使工作油缸的伸缩杆伸出的排斥力；也就是说，施加于离合器上的作用力来源于两部分，一部分来源于主油泵泵送至工作油泵的液压作用力，另一部分来源于工作油缸中第一磁体和第二磁体之间产生的磁力。
本发明采用第一磁体和第二磁体之间产生的作用力作为工作油缸的伸缩杆伸出的助力，与现有技术相比，在实现离合器制动行程相同的情况下，本发明所需离合踏板的踩踏力相对比较小，可相对降低驾驶员的操作强度，避免疲劳驾驶，提高驾驶安全性，并且该液压离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能。
另外，当驾驶员松开离合踏板时，控制器通过检测开关检测来的信号判断离合踏板此时处于非踩踏状态，则可以使第一磁体和第二磁体至少一者消磁，使两者之间的排斥力消失，使作用于离合器的接合端部的作用力消失。
另外，本发明还提供了一种液压离合操纵机构的控制方法，具体控制方法如下：
S1、检测离合踏板的工作状态信号；
S2、根据上述检测信号判断所述离合踏板的工作状态，如果所述离合踏板处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体和第二磁体的相对端部设置为同性磁性的控制指令。
由于该控制方法是以上述液压离合操纵机构为实施基础的，故该控制方法也具有上述液压离合操纵机构的上述有益效果。
附图说明
图1为现有技术一种典型的液压离合操纵机构的结构示意图；
图2为本发明一种实施例中液压油缸的结构示意图；
图3为本发明一种实施例中液压离合操纵机构的结构示意图。
其中，图1中部件名称和附图标记之间的一一对应关系如下所示：
离合踏板1、主油缸2、连接管路3、工作油缸4、拨叉和轴承组件5、离合器6。
其中，图2-3中部件名称和附图标记之间的一一对应关系如下所示：
离合踏板11、检测开关12、外部电路13、拨叉和轴承组件14、离合器15、工作油缸16、伸缩杆161、凸台1611、环形凹槽1611a、缸体162、第一筒体163、第二筒体164、向内延伸的径向凸台1641、向外延伸的径向凸台1642、第一磁体165、第二磁体166、弹簧167、密封圈168、端板169、连接管路17、主油缸18、防尘套管20、螺母21、制动连杆22。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法，该离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能和驾驶安全性。
不失一般性，本文以液压油缸在车辆液压离合操纵机构中作为工作油缸(也称为离合分泵)的应用为例介绍技术效果，当然，本文所提供的液压油缸应用于其他液压系统也在本文的保护范围之内。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2-3，图2为本发明一种实施例中液压离合操纵机构的结构示意图；图3为本发明一种实施例中液压离合操纵机构的结构示意图。
本发明提供了一种液压离合操纵机构，该机构包括离合踏板11、主油缸18、工作油缸16、离合器15，需要说明的是，本文中所述的主油缸18也称为离合主泵，工作油缸16也称为离合分泵，主油缸18和工作油缸16可以为活塞式油缸，也可以为柱塞式油缸，本文中以柱塞式油缸的应用为例介绍技术方案。离合踏板11一般设置于车辆的驾驶室内，铰接于踏板支架上，主油缸18的伸缩杆伸出端连接于离合踏板11上，主油缸18的油腔通过管路连通工作油缸16的油腔，工作油缸16的伸缩杆伸出端连接离合器15的一接合端部，工作油缸16可以通过支架固定于车辆变速器上。
一般地，车架上还铰接有制动连杆22，如图3所示，车架与制动连杆22的铰接点为C，工作油缸16的伸缩杆与离合器15的接合端部均连接于制动连杆22上，伸缩杆161推动或拉动制动连杆22相对制动连杆22的铰接点转动，实现离合器15的结合端部与另一结合端部的分离或接合。具体地，离合器15的接合端部可以通过轴承和拨叉连接制动连杆22。
其中，为更好的理解技术方案，图3中给出了离合踏板11和踏板支架的铰接点为A，主油缸18的伸缩缸的伸出端与离合踏板11的连接点为B，离合踏板11制动和非制动两状态的示意位置，虚线表示制动位置，实线表示非制动位置，P1和P2分别表示主油缸18的伸缩杆的力臂和离合踏板11的力臂；L主和L踏分别表示离合踏板11的位移和主油缸18的伸缩杆位移；F踏表示制动时驾驶员的踩踏力；F分表示工作油缸16的制动力、F拨叉表示拨叉所受的制动力；L拨叉表示拨叉的位移；P4和P3分别表示工作油缸16和拨叉的力臂。
本发明中的工作油缸16的缸体上设置有第一磁体165，伸缩杆上设置有第二磁体166，第二磁体166与第一磁体165相对设置；本发明的液压离合操纵机构还包括检测开关12和控制器，检测开关12，用于检测离合踏板11的工作状态信号；检测开关12可以为设置于踏板支架上的非接触式传感器，也可以为接触式传感器。
控制器，根据上述检测信号判断离合踏板11的工作状态，如果离合踏板11处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体165和第二磁体166的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便在二者排斥作用力下，工作油缸16的伸缩杆伸出。
本发明所提供的液压离合操纵机构，当驾驶员踩踏下离合踏板11时，一方面在离合踏板11的带动下，主油缸18的伸缩杆向前回缩至液压缸内，将主油缸18中液压油通过连接管路17输送至工作油缸16的油腔中，在液压油压力作用下，工作油缸16的伸缩杆161伸出，拉动离合器15的接合端部向后运动；另一方面，液压离合操纵机构中检测开关12检测到当前状态离合踏板11的工作状态信号，并将该工作状态信号发送给控制器，控制器判断此时离合踏板11处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体165和第二磁体166的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便产生使工作油缸16的伸缩杆伸出的排斥力；也就是说，施加于离合器15上的作用力来源于两部分，一部分来源于主油缸18泵送至工作油缸16的液压作用力，另一部分来源于工作油缸16中第一磁体165和第二磁体166之间产生的磁力。
本发明采用第一磁体165和第二磁体166之间产生的作用力作为工作油缸16的伸缩杆伸出的助力，与现有技术相比，在实现离合器15制动行程相同的情况下，本发明所需离合踏板11的踩踏力相对比较小，可相对降低驾驶员的操作强度，避免疲劳驾驶，提高驾驶安全性，并且该液压离合操纵机构结构简单、布置方便，可提高整车动力性能。
另外，当驾驶员松开离合踏板11时，控制器通过检测开关12检测来的信号判断离合踏板11此时处于非踩踏状态，则可以使第一磁体165和第二磁体166至少一者消磁，使两者之间的排斥力消失，使作用于离合器15的接合端部的作用力消失。
在一种具体实施方式中，第一磁体165可以设置于工作油缸16的缸体162内部，第二磁体166可以设置于伸缩杆161的端部。
上述液压离合操纵机构的控制方法具体如下：
S1、检测离合踏板11的工作状态信号；
S2、根据上述检测信号判断所述离合踏板11的工作状态，如果所述离合踏板11处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体165和第二磁体166的相对端部设置为同性磁性的控制指令。
在另一种具体实施方式中，缸体上设置有第一磁体165，伸缩杆上设置有第二磁体166，第一磁体165设置于缸体的外周壁，伸缩杆置于工作油缸16的缸体外部的杆段上设置有凸台1611，第二磁体166设于凸台1611相对第一磁体165的端面。
将第一磁体165和第二磁体166设置于工作油缸16的外部，不仅便于第一磁体165和第二磁体166的安装，而且便于维修更换，并且可以根据系统的需要更换合适的第一磁体165或第二磁体166。
上述实施例中，工作油缸16的缸体162的外壁外接有密封壳体，缸体部分置于密封壳体围成的空腔内，伸缩杆161的伸出端穿过密封壳体围成的空腔置于密封壳体外部；第一磁体165设置于置于空腔内部的缸体162外周壁，凸台位于密封壳体内。密封壳体可以对第一磁体165和第二磁体166提供相对密闭的工作环境，避免外界灰尘等杂质对第一磁体165和第二磁体166工作性能的影响，提高第一磁体165和第二磁体166的使用寿命和工作可靠性。
对于密封壳体的具体结构可以采用多种形式，以下给出了一种密封壳体的具体实施方式。
在一种具体实施方式中，密封壳体可以包括第一筒体163、第二筒体164和端板169，第一筒体163嵌套于缸体的后端部且与缸体一体成型，第二筒体164的前端面具有向内延伸的径向凸台1641，后端面具有向外延伸的径向凸台1642，向内延伸的径向凸台1641于套筒的后端面周向密封接触，向外延伸的径向凸台1642与端板169周向密封接触；第一筒体163、第二筒体164以及端板169围成密封壳体的空腔；端板169上设置有通孔，伸缩杆161的伸出端穿过通孔置于密封壳体的空腔外部。
该实施方式中的密封壳体便于组装。
进一步地，液压油缸还可以包括防尘套管20，伸缩杆161的伸出端部上还设置有螺母21，防尘套管20套装伸缩杆161，一端密封抵靠端板169的外壁，另一端密封抵靠螺母21，这样可以进一步防止外部灰尘进入密封壳体的空腔内部。
当然，当离合踏板11由踩踏状态转换为非踩踏状态时，为了使工作油缸16的伸缩杆161迅速恢复至原状态，尽量减少制动状态时施加于伸缩杆161上的磁性助力的缓慢消失对伸缩杆的影响，凸台1611的另一端面与密封壳体的内壁之间还可以压装有弹簧167。
上述各实施例中，凸台的周向可以设置有环形凹槽1611a，环形凹槽1611a内设有密封圈168，凸台通过密封圈168与密封壳体的内周壁动密封。
上述各实施例中，第一磁体165和第二磁体166其中一者为电磁线圈，另一者为永磁体，电磁线圈与外部电路13构成回路；本实施方式中只需控制与电磁线圈连通的外部电路13的闭合或断开，即可实现第一磁体165和第二磁体166之间磁力的获取或消失。
当然，第一磁体165和第二磁体166也可以均为电磁线圈，也可以通过调节电磁线圈中电流的大小，调节第一磁体165和第二磁体166之间的磁力。
以上对本发明所提供的一种液压油缸、液压离合操纵机构及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种液压油缸，包括缸体(162)和一端设置于所述缸体(162)内部的伸缩杆(161)，其特征在于，所述缸体(162)上设置有第一磁体(165)，所述伸缩杆(161)上设置有第二磁体(166)，所述第一磁体(165)设置于所述缸体(162)的外周壁，所述伸缩杆(161)置于所述缸体(162)外部的杆段上设置有凸台(1611)，所述第二磁体(166)设于所述凸台(1611)相对所述第一磁体(165)的端面。
2.如权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述缸体(162)的外壁外接有密封壳体，所述缸体(162)部分置于所述密封壳体围成的空腔内，所述伸缩杆(161)的伸出端穿过所述密封壳体围成的空腔置于所述密封壳体外部；
所述第一磁体(165)设于位于所述密封壳体的空腔内部的所述缸体(162)的外周壁上，所述凸台(1611)位于所述密封壳体的空腔内部。
3.如权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述凸台(1611)的另一端面与所述密封壳体的内壁之间压装有弹簧(167)。
4.如权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述凸台(1611)的周向设置有环形凹槽(1611a)，所述环形凹槽内设有密封圈(168)，所述凸台(1611)通过所述密封圈(168)与所述密封壳体的内周壁动密封。
5.如权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述密封壳体包括第一筒体(163)、第二筒体(164)和端板(169)，所述第一筒体(163)嵌套于所述缸体(162)的后端部且与所述缸体(162)一体成型；
所述第二筒体(164)的前端面具有向内延伸的径向凸台(1641)，后端面具有向外延伸的径向凸台(1642)，所述向内延伸的径向凸台(1641)于所述第一筒体(163)的后端面周向密封接触，所述向外延伸的径向凸台(1642)与所述端板(169)周向密封接触；所述第一筒体(163)、所述第二筒体(164)以及所述端板(169)围成所述密封壳体的空腔；
所述端板(169)上设置有通孔，所述伸缩杆(161)的伸出端穿过所述通孔置于所述密封壳体的空腔外部。
6.如权利要求5所述的液压油缸，其特征在于，还包括防尘套管(20)，所述伸缩杆(161)的伸出端部上还设置有螺母(21)，所述防尘套管(20)套装所述伸缩杆(161)，一端密封抵靠所述端板(169)的外壁，另一端密封抵靠所述螺母(21)。
7.如权利要求1至6任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述第一磁体(165)和所述第二磁体(166)其中一者为电磁线圈，另一者为永磁体或电磁线圈，所述电磁线圈与外部电路(13)可构成回路。
8.一种液压离合操纵机构，包括离合踏板(11)、主油缸(18)、工作油缸(16)、离合器(15)，所述主油缸(18)的伸缩杆伸出端连接于所述离合踏板(11)上，所述主油缸(18)的油腔连通所述工作油缸(16)的油腔，所述工作油缸(16)的伸缩杆(161)伸出端连接所述离合器(15)的一接合端部，其特征在于，所述工作油缸(16)的缸体(162)上设置有第一磁体(165)，所述伸缩杆(161)上设置有第二磁体(166)，所述第二磁体(166)与所述第一磁体(165)相对设置；
所述液压离合操纵机构还包括检测开关(12)和控制器，
所述检测开关(12)，用于检测所述离合踏板(11)的工作状态信号；
所述控制器，根据上述检测信号判断所述离合踏板(11)的工作状态，如果所述离合踏板(11)处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体(165)和第二磁体(166)的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便在二者排斥作用力下，所述工作油缸(16)的伸缩杆伸出。
9.如权利要求8所述的液压离合操纵机构，其特征在于，所述第一磁体(165)设置于所述工作油缸(16)的缸体内部，所述第二磁体(166)设置于所述伸缩杆的端部。
10.一种液压离合操纵机构，包括离合踏板(11)、主油缸(18)、工作油缸(16)、离合器(15)，所述主油缸(18)的伸缩杆伸出端连接于所述离合踏板(11)上，所述主油缸(18)的油腔连通所述工作油缸(16)的油腔，所述工作油缸(16)的伸缩杆伸出端连接所述离合器(15)的一接合端部，其特征在于，所述工作油缸(16)为权利要求1至7任一项所述的液压油缸；
所述液压离合操纵机构还包括检测开关(12)和控制器，
所述检测开关(12)，用于检测所述离合踏板(11)的工作状态信号；
所述控制器，根据上述检测信号判断所述离合踏板(11)的工作状态，如果所述离合踏板(11)处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体(165)和第二磁体(166)的相对端部设置为同性磁性的控制指令，以便在二者排斥作用力下，所述工作油缸(16)的伸缩杆伸出。
11.一种用于控制权利要求8至10任一项所述的液压离合操纵机构的控制方法，其特征在于，具体控制方法如下：
S1、检测离合踏板(11)的工作状态信号；
S2、根据上述检测信号判断所述离合踏板(11)的工作状态，如果所述离合踏板(11)处于踩踏制动状态，则发出将第一磁体(165)和第二磁体(166)的相对端部设置为同性磁性的控制指令。
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