CN108006106A - 一种汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸，包括工作缸本体，工作缸本体的内部横截面面积是变化的；在离合器分离力最大时，工作缸本体内部与活塞配合的密封横截面面积最大，从而使工作缸液压杠杆比增大，起到减小踏板力的作用。工作缸本体内壁上加工有环形凹槽Ⅰ和环形凹槽Ⅱ，环形凹槽Ⅱ位于环形凹槽Ⅰ靠近工作缸进油口的一侧，活塞上设置有皮碗Ⅰ和皮碗Ⅱ。本发明结构简单，成本低，使用效果好，仅仅通过工作缸内径的变化即可达到减小踏板力的作用，满足了驾驶舒适性的要求。

Description

一种汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸

技术领域

本发明属于汽车离合操作系统零部件开发技术领域，具体涉及一种汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸。

背景技术

踏板力的计算公式如下所示，在传统离合操纵系统中，一旦踏板杠杆比、分离拨叉杠杆比、效率、踏板助力确定以后，由于离合工作缸缸径是不变的，液压杠杆比也就确定了，而离合器分离力却是随着分离行程而适时变化的，这样就导致踏板踩到某一位置处时，踏板力很大，影响了驾驶的舒适性。

发明内容

本发明设计了一种汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸，其解决了现有技术中，踏板踩到某一位置处时，由于踏板力很大导致的驾驶舒适性差的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种变缸径离合工作缸，包括工作缸本体，所述工作缸本体的内部横截面面积是变化的；在离合器分离力最大时，所述工作缸本体内部与活塞配合的密封横截面面积最大，从而使工作缸液压杠杆比增大，起到减小踏板力的作用。

进一步，所述工作缸本体内壁上加工有环形凹槽Ⅰ，以使所述工作缸本体内部横截面面积发生变化。

进一步，所述环形凹槽Ⅰ的横截面为中间凹陷两侧小坡度平滑过渡的弧形槽结构。

进一步，所述活塞上设置有皮碗，所述皮碗与所述环形凹槽Ⅰ配合工作。

进一步，所述皮碗与所述环形凹槽Ⅰ通过过盈配合以达到密封效果。

进一步，所述皮碗有两个，皮碗Ⅰ和皮碗Ⅱ，所述工作缸本体内壁上还加工有环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅱ位于所述环形凹槽Ⅰ靠近工作缸进油口的一侧；该离合工作缸初始安装状态时，所述皮碗Ⅰ位于所述环形凹槽Ⅰ和所述环形凹槽Ⅱ之间，所述皮碗Ⅱ位于所述环形凹槽Ⅰ远离工作缸进油口的一端；当离合器磨损一定程度后，所述皮碗Ⅱ替代所述皮碗Ⅰ原来的工作位置，所述皮碗Ⅰ与所述环形凹槽Ⅱ间隙配合工作。

进一步，所述环形凹槽Ⅱ的横截面为中间凹陷两侧圆滑过渡的广口U形槽结构。

进一步，所述环形凹槽Ⅱ比所述环形凹槽Ⅰ深且宽。

进一步，还包括弹簧和推杆，所述弹簧设置在所述活塞和所述工作缸本体底部之间，所述推杆和所述活塞的外端连接。

一种汽车离合操作系统，包括上述任一所述的变缸径离合工作缸。

工作原理：变缸径工作缸初始安装状态下，皮碗Ⅰ位于环形凹槽Ⅰ和环形凹槽Ⅱ之间，此时皮碗Ⅰ起密封作用。当踩离合踏板时，皮碗、活塞在液压作用下，向推杆方向运动，当皮碗Ⅰ运动到环形凹槽Ⅰ处时，由于环形凹槽Ⅰ的关系，工作缸本体内部与活塞上皮碗Ⅰ配合的密封横截面面积增大,导致系统的液压杠杆比增大，从而使踏板力减小。继续踩踏板，皮碗Ⅰ经过环形凹槽Ⅰ后，密封面处的截面积相对于初始状态不变，即此时的液压系统杠杆比相对于初始状态不变；也就是说只有皮碗Ⅰ经过环形凹槽Ⅰ处时，液压系统杠杆比增大。设定皮碗Ⅰ处在环形凹槽Ⅰ正中间位置时，此时的踏板行程正好对应最大踏板力位置，也即离合器分离力最大，这样就使最大踏板力减小。

当离合器磨损一定程度后，变径工作缸的活塞、皮碗向弹簧方向移动，此时皮碗Ⅰ处在环形凹槽Ⅱ内，并与环形凹槽Ⅱ之间存在间隙，不起密封作用；而皮碗Ⅱ处于环形凹槽Ⅰ和环形凹槽Ⅱ之间，起密封作用，当踩离合踏板时，液压油经过皮碗Ⅰ与环形凹槽Ⅱ之间的间隙作用于皮碗Ⅱ，此时皮碗Ⅱ代替了皮碗Ⅰ原来的工作，这样就保证磨损后，最大踏板力所对应的工作缸密封面仍然在环形凹槽Ⅰ处，此时的液压杠杆比增大，对应的踏板力将减小。

该汽车离合操作系统及其变缸径离合工作缸具有以下有益效果：

（1）本发明提供了一种变缸径的离合工作缸，当离合器分离力最大时，工作缸对应行程处的截面增大，进而导致液压杠杆比增大，从而起到减小踏板力的作用，满足了驾驶舒适性的要求。

（2）本发明结构简单，成本低，使用效果好，仅仅通过工作缸内径的变化即可达到减小最大踏板力的作用，而不必对踏板机构、分离拨叉机构等机械机构做改动，不会影响汽车离合操作系统在汽车上的布置。

附图说明

图1：本发明实施方式中离合工作缸的初始安装状态剖面图；

图2：图1中a处放大图；

图3：本发明实施方式中离合工作缸的最大踏板力对应处的剖面图；

图4：图3中b处放大图；

图5：本发明实施方式中离合工作缸当离合器磨损一定程度后的剖面图；

图6：图5中c处的放大图；

图7：本发明实施例中变缸径工作缸踏板力与传统工作缸踏板力的曲线对比图（横坐标为行程）。

附图标记说明：

1—工作缸本体；11—环形凹槽Ⅰ；12—环形凹槽Ⅱ；13—工作缸进油口；2—弹簧； 3—皮碗Ⅰ；4—皮碗Ⅱ；5—活塞；6—推杆；f1—变缸径工作缸去程踏板力与行程的曲线；f2—传统工作缸去程踏板力与行程的曲线；f3—变缸径工作缸回程踏板力与行程的曲线；f4—传统工作缸回程踏板力与行程的曲线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图6示出了本发明一种变缸径离合工作缸的一实施方式。图1为本实施方式中离合工作缸的初始安装状态剖面图，图3为本实施方式中离合工作缸的最大踏板力对应处的剖面图，图5为本实施方式中离合工作缸当离合器磨损一定程度后的剖面图。如图1、图3和图5所示，变缸径离合工作缸包括工作缸本体1、弹簧2、活塞5和推杆6，弹簧2设置在活塞5和工作缸本体1底部之间，推杆6和活塞5的外端连接。工作缸本体1的内部横截面面积是变化的，在离合器分离力最大时，工作缸本体1内部与活塞5配合的密封横截面面积最大，从而使工作缸液压杠杆比增大，起到减小踏板力的作用。

工作缸本体1的内壁上加工有环形凹槽Ⅰ11，以使工作缸本体1内部横截面面积发生变化。环形凹槽Ⅰ11的横截面为中间凹陷两侧小坡度平滑过渡的弧形槽结构。活塞5上设置有皮碗，皮碗与环形凹槽Ⅰ11配合工作，皮碗与环形凹槽Ⅰ11是过盈配合，能满足密封要求。

本实施方式中，皮碗有两个，皮碗Ⅰ3和皮碗Ⅱ4。工作缸本体1内壁上还加工有环形凹槽Ⅱ12，环形凹槽Ⅱ12位于环形凹槽Ⅰ11靠近工作缸进油口13的这一侧。该离合工作缸初始安装状态时，如图1所示，皮碗Ⅰ3位于环形凹槽Ⅰ11和环形凹槽Ⅱ12之间，皮碗Ⅱ4位于环形凹槽Ⅰ11远离工作缸进油口13的一端。当离合器磨损一定程度后，皮碗Ⅱ4替代皮碗Ⅰ3原来的工作位置，皮碗Ⅰ3与环形凹槽Ⅱ12间隙配合工作，如图5所示。环形凹槽Ⅱ12的横截面为中间凹陷两侧圆滑过渡的广口U形槽结构。环形凹槽Ⅱ12比环形凹槽Ⅰ11深且宽，环形凹槽Ⅰ11中间较深，两边坡度较平滑，环形凹槽Ⅱ12中间深且宽，两边坡度较陡。

本发明变缸径离合工作缸的工作原理如下：

如图1所示，工作缸初始安装状态下，皮碗Ⅰ3位于环形凹槽Ⅰ11和环形凹槽Ⅱ12之间，此时皮碗Ⅰ3起密封作用，图2为图1的局部放大图。当踩离合踏板时，皮碗、活塞5在液压作用下，向推杆6方向运动，当皮碗Ⅰ3运动到图2位置处，由于环形凹槽Ⅰ11的关系，工作缸本体1内部与活塞5上皮碗Ⅰ3配合的密封横截面面积增大,导致系统的液压杠杆比增大，从而使踏板力减小，图4为图3的局部放大图。继续踩踏板，皮碗Ⅰ3经过环形凹槽Ⅰ11后，密封面处的截面积相对于初始状态不变，即此时的液压系统杠杆比相对于初始状态不变；也就是说只有皮碗Ⅰ3经过环形凹槽Ⅰ11处时，液压系统杠杆比增大。设定皮碗Ⅰ3处在环形凹槽Ⅰ11正中间位置时，此时的踏板行程正好对应最大踏板力位置，也即离合器分离力最大，这样就使最大踏板力减小。

当离合器磨损后，工作缸的活塞5、皮碗向弹簧2方向移动，如图5所示，此时皮碗Ⅰ3处在环形凹槽Ⅱ12内，并与环形凹槽Ⅱ12之间存在间隙，不起密封作用；而皮碗Ⅱ4处于环形凹槽Ⅰ11和环形凹槽Ⅱ12之间，起密封作用，当踩离合踏板时，液压油经过皮碗Ⅰ3与环形凹槽Ⅱ12之间的间隙作用于皮碗Ⅱ4，如图6所示，图6为图5的局部放大图，此时密封面位置同图1所示的密封面位置相近，这样就保证磨损后，初始密封面与环形凹槽Ⅰ11相对位置关系同离合器磨损前一致，也就是说当离合器磨损后，最大踏板力所对应的工作缸密封面仍然在环形凹槽Ⅰ11处，此时的液压杠杆比增大，对应的踏板力将减小。

综上所述，新状态和磨损后，踏板力最大时，对应的工作缸密封截面变大，从而使液压杠杆比加大，起到减小踏板力的作用，以下是踏板力的计算公式：

踏板杠杆比、分离拨叉杠杆比、效率、踏板助力不变的情况下，离合器分离力最大时，液压杠杆比增大，这样就会使踏板力始终处于一个舒适的范围内。

实例分析

某车型离合器（新状态下）最大分离力为1380N，踏板杠杆比4.5，离合主缸缸径15.87mm，分离拨叉杠杆比1.6，效率为0.8，踏板助力值16N；传统工作缸缸径22.22mm，变径工作缸环形凹槽Ⅰ11（最大踏板力对应处，也即最大分离力对应处）内径为24mm。

最大分离力处：

传统液压缸杠杆比=传统工作缸内横截面积/离合主缸内横截面积=1.96；

变径工作缸环形凹槽Ⅰ11处液压杠杆比=变径工作缸环形凹槽Ⅰ11处横截面积/离合主缸内横截面积=2.287；

传统工作缸最大踏板力=106N；

变径工作缸最大踏板力=89N；

上述各横截面积可根据相对应的缸径或内经计算得到，上述各最大踏板力可根据上述踏板力计算公式及相对应的参数计算得到。可见，变径工作缸与传统工作缸相比，最大踏板力下降了16%。变缸径工作缸踏板力与传统工作缸踏板力的曲线对比图（横坐标为行程）如图7所示。其中，f1是变缸径工作缸去程踏板力与行程的曲线；f2是传统工作缸去程踏板力与行程的曲线；f3是变缸径工作缸回程踏板力与行程的曲线；f4是传统工作缸回程踏板力与行程的曲线。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变缸径离合工作缸，包括工作缸本体，其特征在于，所述工作缸本体的内部横截面面积是变化的；在离合器分离力最大时，所述工作缸本体内部与活塞配合的密封横截面面积最大，从而使工作缸液压杠杆比增大，起到减小踏板力的作用。

2.根据权利要求1所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述工作缸本体内壁上加工有环形凹槽Ⅰ，以使所述工作缸本体内部横截面面积发生变化。

3.根据权利要求2所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述环形凹槽Ⅰ的横截面为中间凹陷两侧小坡度平滑过渡的弧形槽结构。

4.根据权利要求2或3所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述活塞上设置有皮碗，所述皮碗与所述环形凹槽Ⅰ配合工作。

5.根据权利要求4所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述皮碗与所述环形凹槽Ⅰ通过过盈配合以达到密封效果。

6.根据权利要求4或5所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述皮碗有两个，皮碗Ⅰ和皮碗Ⅱ，所述工作缸本体内壁上还加工有环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅱ位于所述环形凹槽Ⅰ靠近工作缸进油口的一侧；该离合工作缸初始安装状态时，所述皮碗Ⅰ位于所述环形凹槽Ⅰ和所述环形凹槽Ⅱ之间，所述皮碗Ⅱ位于所述环形凹槽Ⅰ远离工作缸进油口的一端；当离合器磨损一定程度后，所述皮碗Ⅱ替代所述皮碗Ⅰ原来的工作位置，所述皮碗Ⅰ与所述环形凹槽Ⅱ间隙配合工作。

7.根据权利要求6所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述环形凹槽Ⅱ的横截面为中间凹陷两侧圆滑过渡的广口U形槽结构。

8.根据权利要求6所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，所述环形凹槽Ⅱ比所述环形凹槽Ⅰ深且宽。

9.根据权利要求1、2、3、5、7或8所述的变缸径离合工作缸，其特征在于，还包括弹簧和推杆，所述弹簧设置在所述活塞和所述工作缸本体底部之间，所述推杆和所述活塞的外端连接。

10.一种汽车离合操作系统，其特征在于，包括上述权利要求1至权利要求9任一所述的变缸径离合工作缸。