CN106402193A - 含阻尼器的手动换挡机动车变速器的离合器执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于手动换挡机动车变速器的离合器执行器，它包括驾驶员操作的离合器踏板(1)或控制杆、机动车离合器和踏板(1)或控制杆之间的离合器联杆、和阻尼器(4)，该阻尼器(4)适于在离合器踏板或控制杆快速释放时延迟离合器接合。根据本发明，阻尼器(4)仅在全部离合器接合运动的有限行程内有效地延迟离合器接合，并且在该有限行程外和全部离合器分离运动的行程内大体上是无效的。

Description

含阻尼器的手动换挡机动车变速器的离合器执行器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的手动换挡机动车变速器的离合器执行器，它包括驾驶员操作的离合器踏板或控制杆、机动车辆的离合器和踏板或控制杆之间的离合器联杆(clutch linkage)、和适合于延迟在离合器踏板或控制杆快速释放时离合器接合的阻尼器。
背景技术
在US 2014/0110217 A1中公开了这样的离合器执行器。与踏板或控制杆或与离合器联杆的一部分永久连接的阻尼器通过提供与来自离合器踏板或控制杆复位弹簧的压力反向的作用力来延迟离合器的过快接合。阻尼器起到了防止机动车辆损坏，并避免乘客产生不适的功能。阻尼器在离合器接合运动过程中比在离合器分离运动过程中更为有效，并且阻尼器可能只在车辆从静止位置启动时是有效的。如果阻尼器是有效的，它延迟了离合器接合运动全部行程内的离合器接合。如果阻尼器在不考虑行驶状态的情况下是有效的，这也会阻止在任意挡位之间换挡时的离合器进行快速的再接合，这对驾驶者来说将会产生不适。此外，如果阻尼器只在车辆从静止位置启动时是有效的，离合器将会出现取决于行驶状态的不一致的再接合表现，这可能会使驾驶员感到困惑。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有阻尼器的更舒适的离合器执行器。
该目的通过权利要求1中的离合器执行器来实现。
从属权利要求中阐述了本发明的一些优选实施例。
根据本发明，阻尼器可仅在离合器接合运动的有限行程内有效地延迟离合器接合，而不是像上述本领域现状那样在离合器接合运动整个行程内恒定对进行抑制。这个有限行程可以采用离合器仅被部分接合情况下的离合器接合状态的行程，即，离合器盘之间具有一定量滑动的行程。该有限行程内可包括或对应离合器的这种滑动行程。
本发明的阻尼器在超出离合器接合运动的有限行程以外和离合器分离运动的全部行程内是大体上或完全无效的。因此，阻尼器对驾驶员舒适性的影响小到没有必要区分上述本领域现状中提及的不同行驶状态。
换句话说，本发明提及的阻尼器具有非线性阻尼特性；而且这样的阻尼器可以通过两种任选方式来实现。
在第一可选方案中，阻尼器是具有致动面的液压阻尼器，该致动面在离合器部分或完全接合时趋向于或能够与离合器踏板或控制杆或离合器联杆的抵靠面接触，并且当离合器分离时，抵靠面和致动面被间隙隔开。抵靠面位于或离合器踏板或控制杆或离合器联杆的任何合适的机械部位上，其可以包括液压式和/或机械式。
在线性阻尼器的情况下，其中，气缸中容纳活塞、活塞杆、以及用于活塞和活塞杆的复位弹簧，则所述致动面是活塞杆的自由端，所述间隙将是所述致动面和所述抵靠面之间的间隙。
在旋转型阻尼器的情况下，该旋转型阻尼器可以直接或通过齿轮与踏板或控制杆或离合器联杆的任何旋转点连接，则该间隙是具有任意致动面和抵靠面的两个旋转元件之间的旋转间隙。
分离的致动面和抵靠面为阻尼器和离合器踏板或控制杆提供了机械解耦。因为这个机械解耦以及因为在分离方向上无阻尼效应，驾驶员在通过踩压踏板或控制杆进行离合器分离时就不会在离合器踏板或控制杆上感觉到过大的作用力。虽然不是必然，但是有可能的是，在阻尼器自身内部应减少面向所有分离阶段的阻尼效应，正如上述本领域现状中所提及的一样，以使离合器分离时阻尼器是无效的。
在通过松开踏板或控制杆实现的离合器接合过程中，踏板仅在有限的运动行程内被延迟，而且驾驶员实际上只能感觉到离合器踏板或控制杆的相对较强的复位弹簧的作用力。然而，在离合器大量滑动阶段，离合器踏板或控制杆快速释放中的离合器接合则会被延迟。这将确保离合器与车辆发动机的接合实现平滑转换而同时不影响驾驶员舒适度。
在第二可选方案中，阻尼器是电磁阻尼器，该电磁阻尼器通过洛伦兹力实现阻尼，而不是上述本领域现状中提及的通过磁场改变磁流变液压流体的粘度来实现阻尼。这种电磁阻尼器可以很容易地以这种方式设计，即该阻尼仅在全部离合器接合运动的有限行程内延迟离合器的接合。
电磁阻尼器可以是具有线圈和永久磁铁的线性阻尼器，其中永久磁铁在线圈中被移入或移出时线圈中会产生电流，该电流在线圈和永久磁铁之间产生的洛伦兹力，该洛伦兹力的大小与线圈和永久磁铁之间的相对速度成比例，这个洛伦兹力被用于提供阻尼。
本领域技术人员知道如何替代地实施旋转型电磁阻尼器。
至于这两种类型，有很多可以实现期望的非线性阻尼特性的可能方法，例如通过永久磁铁和/或线圈的绕组的适当空间排列，通过提供一系列的线圈，和/或一个或多个线圈外部电路的布局。
有可能在同一个并且同样的阻尼器中同时实施第一和第二个方案。
在优选的实施方案中，所述离合器执行器包括伺服马达和机构，该机构例如为用于定位阻尼器以转换延迟的有限行程的轴。在选用电磁阻尼器的情况下，其阻尼特性可以选择性或额外地通过切换线圈的外部电路来改变。
用于阻尼器定位的任何装置会使如动力传动系统控制模块这样的电动车辆系统能够调整阻尼器在预期行程内工作，这将被测试并计算以确保给驾驶员提供最大的舒适性。
附图说明
下面将结合附图对本发明实施例进行详细描述，其中：
图1示出了包括阻尼器的离合器踏板；
图2是对电磁阻尼器的工作原理的说明；
图3是表示在离合器分离和随后接合的典型操作过程中具有阻尼执行器的离合器部件接合位置的曲线图；
图4是表示对应于图3的位置的接合速度的曲线图；
图5是对离合器几个接合参数的模拟的说明；和
图6是表示图5中模拟的输出信号的曲线图。
具体实施方式
图1示出了驾驶员操作的离合器踏板1，其以2为中心枢转并通过复位弹簧3偏置到图1左侧示出的位置,该位置对应于手动换挡机动车变速器的离合器的接合状态。离合器通过踩踏踏板1实现分离。在图1的右侧，示出了离合器踏板1处于踩下状态。
离合器踏板1可以通过任何机械和/或液压联杆连接到位于离合器附近的推杆，其中该推杆可以对离合器压力板产生作用。
在图1中，阻尼器4被设置并适用于延迟离合器踏板1的快速释放中的离合器接合。阻尼器4包括汽缸5、活塞6、活塞杆7和用于活塞6与活塞杆7的相对弱复位弹簧8。
活塞杆7具有自由端9，该自由端9具有当离合器踏板1如图1左侧所示没有或部分踩下时，与离合器踏板1的抵靠面10抵靠的致动面。当离合器踏板1如图1右侧所示进一步踩下时，在活塞杆7的自由端9的致动面和离合器踏板1的抵靠面10之间会产生间距或间隙11。间隙11的宽度大约为离合器踏板1两个端位置之间的抵靠面10的最大冲程长度的一半或比该值略小。
该阻尼器4仅在全部离合器接合运动的有限的行程内有效地延迟离合器接合，并且在超出离合器接合运动的有限行程以外和离合器分离运动的全部行程内大体上是无效的
还有伺服马达和例如轴这样的机构，该机构用于在其纵向方向上定位阻尼器4，以便对离合器接合运动延迟的有效范围进行转换，该纵向方向是图1中双头箭头12的方向。
图1所示的液压阻尼器4可以被通过由洛伦兹力提供阻尼的电磁阻尼器来代替。这种电磁阻尼器的工作原理示于图2。如图2中的直箭头所示，当永久磁铁20被移动到线圈21内时，在线圈中感生出电压，如果线圈端部22、23彼此直接地或通过电阻相连接，也会感生出电流，正如图2中弯曲的箭头所示。
这样的电流在线圈21和永久磁铁20之间产生的洛伦兹力，该洛伦兹力与永久磁铁20运动方向反向且大小正比于线圈21和永久磁铁20之间的相对速度，它通过将动能转变为线圈21的外部电阻和/或内部电阻中产生的热能而被用于提供阻尼。
如在图2中所示类型的电磁阻尼器，可以很容易以这样的方式来设计，即仅在全部离合器接合运动的有限的行程内延迟离合器接合，该有限的行程大体上对应于例如离合器的滑动行程。
在采用具有电磁阻尼器的离合器执行器的相应的实施方式中，永久磁铁20可以是如图1所示的活塞杆7的一部分，且线圈可以布置在图1的复位弹簧8的区域中。
具有如图2所示类型的电磁阻尼器，可能但没有必要设置图1所示的活塞杆7的自由端9。该方案可替换为，如果线圈的外部电路被设计为永久磁铁20离开线圈21的任何运动都会受到阻尼，对应于活塞杆并支承永久磁铁的组件可以与离合器踏板永久相连。这可以通过以下方式实现，例如，通过接到线圈21端部22，23上的外部电路内的二极管。二极管将仅允许在一个方向上的电流流动。在线圈21中没有电流，则不会感生出洛伦兹力。
有可能的是，电磁阻尼器会更容易实施为旋转型设计，其可以连接到离合器踏板或控制杆的或离合器联杆的任何旋转点。旋转型电磁阻尼器将包括含有至少一个磁体的第一构件和包含至少一个线圈的第二构件，其中，第一构件和第二构件的相对旋转在一个或多个线圈中产生电磁力，该力充当对这种相对转动的阻尼。
图3是曲线图，其中粗曲线代表离合器在常规分离和随后的接合操作过程中，当配置具有非线性阻尼特性的阻尼器时，离合器的压力板或推杆的位置。横轴是任意单位的时间，例如超过几秒钟，而纵轴是任意单位的位置。阻尼器的阻尼阶段30出现在曲线的接合部不太陡的部分。
图4是曲线图，其中粗曲线代表离合器在如图3中所示的分离和随后的接合操作过程中，离合器的压力板或推杆的速度。横轴是时间，而纵轴是速度。可以看出在阻尼阶段30起始处有一个急剧的减速40。
图5示出了用于模拟常规离合器分离和随后接合操作并得出图3和4中位置和速度参数的数学仿真模拟。这样的仿真模拟也有助于设计实际离合器的阻尼器。
图6是表示图5的模拟的信号“Ford_Easy_Clutch(福特易用离合器)输出'的曲线图。该信号的非零部分表示在图3的阻尼阶段30过程中的阻尼器内的能量损失。

Claims (6)

1.一种用于手动换挡机动车变速器的离合器执行器，包括驾驶员操作的离合器踏板(1)或控制杆、机动车离合器与踏板(1)或控制杆之间的离合器联杆、和阻尼器(4)，所述阻尼器适于延迟在所述离合器踏板或控制杆快速释放时的离合器接合，
其特征在于
所述阻尼器(4)仅在全部离合器接合运动的有限行程内有效地延迟离合器接合，并且在所述有限行程外和全部离合器分离运动的行程内大体上是无效的。
2.根据权利要求1所述的执行器，
其特征在于
所述阻尼器(4)是具有致动面的液压式阻尼器，所述致动面在所述离合器部分或完全接合时趋向于并且能够与所述离合器踏板(1)或控制杆的或所述离合器联杆的抵靠面(10)接触，并且当所述离合器分离时，所述致动面和所述抵靠面被间隙(11)隔开。
3.根据权利要求1或2所述的执行器，
其特征在于
所述阻尼器(4)是由洛伦兹力进行阻尼的电磁阻尼器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的执行器，
其特征在于
所述离合器执行器包括马达和用于定位(12)所述阻尼器以改变延迟的所述有限行程的机构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的执行器，
其特征在于
所述阻尼器(4)是线性阻尼器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的执行器，
其特征在于
所述阻尼器(4)是旋转型阻尼器。
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