离合器操纵机构及汽车
技术领域
本发明属于汽车技术领域,特别是涉及一种离合器操纵机构及一种包含该离合器操纵机构的汽车。
背景技术
图1是现有一种离合器操纵机构的简化示意图,如图1所示,该离合器操纵机构包括:踏板1、踏板臂2、主缸3、工作缸4及油管5。其中,踏板臂2的一端与踏板1固定连接、另一端与主缸3的推杆转动连接,油管5连接在主缸3和工作缸4之间。在踩下踏板1时,踏板臂2带动主缸3的推杆移动,使主缸3内的高压液压油经油管5进入工作缸4内,高压液压油推动工作缸4的活塞移动,并带动工作缸4的推杆移动,从而实现离合器的分离;在松开踏板1时,回位弹性部件(未图示)驱使工作缸4的推杆移动,并使工作缸4内的液压油经油管5被推回主缸3内,从而实现离合器的接合。
如图7所示,曲线S1是现有离合器操纵机构中踏板被踩下时踏板力(pedalload)与踏板行程(pedal travel)之间的关系曲线,由曲线S1可知,在踩下踏板以使离合器分离的过程中,整个踏板行程可以分为两个阶段:前阶段Ⅰ和后阶段Ⅱ,在前阶段Ⅰ,踏板力逐渐增大至最大踏板力,在后阶段Ⅱ,踏板力由最大踏板力逐渐减小至最小踏板力。
但是,现有离合器操纵机构存在以下不足:在踏板被踩下过程中,踏板力落差较大,即所述最大踏板力与所述最小踏板力之差较大,使驾驶员感觉到明显的踏空感;另外,在松开踏板时踏板回位不够快捷。
因此,亟需提供一种改进的离合器操纵机构来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的问题是:提供一种改进的离合器操纵机构,消除在踏板被踩下过程中的踏空感,以及使踏板回位更为快捷。
为解决上述问题,本发明提供了一种离合器操纵机构,包括:
踏板箱,所述踏板箱包括两个相对设置的支撑板及固定在两个所述支撑板上的轴;
踏板臂,套设于所述轴上且能够绕轴转动;
踏板,在所述踏板臂远离所述轴的一端与踏板臂固定连接;
所述操纵机构用于与汽车车身的前位板配合,所述操纵机构还包括:弹性部件;
所述弹性部件用于固定在所述前位板面向踏板臂的一侧,且所述弹性部件与踏板臂之间存在间隔,在所述踏板被踩下以使弹性部件与踏板臂刚接触时,所述踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置;或者,
所述弹性部件固定在所述踏板臂面向前位板的一侧,且所述弹性部件与前位板之间存在间隔,在所述踏板被踩下以使弹性部件与前位板刚接触时,所述踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
可选的,所述弹性部件为螺旋弹簧或板弹簧。
可选的,还包括长度小于螺旋弹簧长度的限位块,所述限位块用于与所述前位板固定连接、且设于所述螺旋弹簧内;或者,
所述限位块与所述踏板臂固定连接、且设于所述螺旋弹簧内。
可选的,所述板弹簧用于固定在所述前位板面向踏板臂的一侧;
所述板弹簧具有固定端、限位端,以及位于所述固定端和限位端之间、并向踏板臂凸出的突出部,所述固定端固定在前位板上,所述限位端与前位板之间存在间隔。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
本发明在离合器操纵机构中增加了弹性部件,在踩下踏板时,最大踏板力与现有技术中的最大踏板力相等,但在踏板行程后阶段,由于弹性部件会受到踏板臂或前位板的挤压并发生压缩变形,因此会给踏板臂施加一个阻碍踏板继续向前运动的反作用力,使得最小踏板力大于现有技术中的最小踏板力,进而使得本发明的踏板力落差小于现有技术中的踏板力落差,消除了踏空感。
在松开踏板并经过踏板行程后阶段时,踏板回位的踏板力,大于现有技术中踏板回位的踏板力,使得踏板可以快速回位,缩短了踏板回位时间,防止了离合器在接合时回位滞后。
为解决上述问题,本发明还提供了另一种离合器操纵机构,包括:
踏板箱,所述踏板箱包括两个相对设置的支撑板及固定在两个所述支撑板上的轴;
踏板臂,套设于所述轴上且能够绕轴转动;
踏板,在所述踏板臂远离所述轴的一端与踏板臂固定连接;
主缸,所述主缸包括缸体及适于沿着缸体移动的推杆,所述推杆包括杆部和与杆部固定连接的柄部,所述推杆的柄部与踏板臂转动连接;
所述操纵机构还包括:弹性部件;
所述弹性部件固定在推杆上,且所述弹性部件与缸体之间存在间隔,在所述踏板被踩下以使所述弹性部件与缸体刚接触时,所述踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置;或者,
所述弹性部件固定在所述缸体上,并沿着朝向所述推杆的方向伸出缸体,且所述弹性部件与推杆的柄部之间存在间隔,在所述踏板被踩下以使所述弹性部件与推杆的柄部刚接触时,所述踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
可选的,所述弹性部件为螺旋弹簧。
可选的,所述螺旋弹簧套设在所述推杆的杆部上。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明在离合器操纵机构中增加了弹性部件,在踩下踏板时,最大踏板力与现有技术中的最大踏板力相等,但在踏板行程后阶段,由于弹性部件会受到缸体或推杆柄部的挤压并发生压缩变形,因此会给推杆施加一个阻碍踏板继续向前运动的反作用力,使得最小踏板力大于现有技术中的最小踏板力,进而使得本发明的踏板力落差小于现有技术中的踏板力落差,消除了踏空感。
在松开踏板并经过踏板行程后阶段时,踏板回位的踏板力,大于现有技术中踏板回位的踏板力,使得踏板可以快速回位,缩短了踏板回位时间,防止了离合器在接合时回位滞后。
为解决上述问题,本发明还提供了第三种离合器操纵机构,包括:
踏板箱,所述踏板箱包括两个相对设置的支撑板及固定在两个所述支撑板上的轴;
踏板臂,套设于所述轴上且能够绕轴转动;
踏板,在所述踏板臂远离所述轴的一端与踏板臂固定连接;
所述操纵机构还包括:
拨块,固定在所述踏板臂上;
扭簧,套设于所述轴上且能够绕所述轴转动,所述扭簧具有固定在踏板箱上的第一扭臂和悬置的第二扭臂,所述第二扭臂位于拨块与第一扭臂之间,且所述第二扭臂与拨块之间存在间隔,在所述踏板被踩下以使所述第二扭臂与拨块刚接触时,所述踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明在离合器操纵机构中增加了扭簧和拨块,在踩下踏板时,最大踏板力与现有技术中的最大踏板力相等,但在踏板行程后阶段,由于扭簧会受到拨块的挤压并发生压缩变形,因此会给拨块施加一个阻碍踏板继续向前运动的反作用力,使得最小踏板力大于现有技术中的最小踏板力,进而使得本发明的踏板力落差小于现有技术中的踏板力落差,消除了踏空感。
在松开踏板并经过踏板行程后阶段时,踏板回位的踏板力,大于现有技术中踏板回位的踏板力,使得踏板可以快速回位,缩短了踏板回位时间,防止了离合器在接合时回位滞后。
在上述离合器操纵机构的基础上,本发明还提供了一种汽车,包括:汽车车身的前位板;上述任一离合器操纵机构;所述踏板箱固定在前位板上。
附图说明
图1是现有一种离合器操纵机构的简化示意图;
图2是本发明实施例一中离合器操纵机构和前位板的结构示意图;
图3是本发明实施例二中离合器操纵机构和前位板的结构示意图;
图4是本发明实施例三中离合器操纵机构和前位板的结构示意图;
图5是本发明实施例四中离合器操纵机构的结构示意图;
图6是本发明实施例六中离合器操纵机构的结构示意图;
图7是本发明中踏板力与踏板行程之间的关系曲线,与现有踏板力与踏板行程之间的关系曲线对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例一
参考图2所示,本实施例的离合器操纵机构用于与汽车车身的前位板100配合。该离合器操纵机构包括:踏板箱(pedal box)200,踏板箱200包括两个(图中仅显示出一个)相对设置的支撑板210及固定在两个支撑板210上的轴220;踏板臂310,套设于轴220上且能够绕轴220转动;踏板320,在踏板臂310远离轴220的一端与踏板臂310固定连接;弹性部件400,弹性部件400用于固定在前位板100面向踏板臂310的一侧,且弹性部件400与踏板臂310之间存在间隔,弹性部件400与踏板臂310之间的相对位置应该满足:在踏板320被踩下以使弹性部件400与踏板臂310刚接触时,踏板320位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
在本实施例中,弹性部件400为螺旋弹簧。
在本实施例中,所述离合器操纵机构还包括:限位块500,限位块500用于固定在前位板100面向踏板臂310的一侧,且限位块500设于所述螺旋弹簧内。由于限位块500的长度小于弹性部件400的长度,故限位块500只穿过部分弹性部件400。
图7是本发明中踏板力与踏板行程之间的关系曲线,与现有踏板力与踏板行程之间的关系曲线对比图,其中,曲线S3是本发明中踏板被踩下时踏板力与踏板行程之间的关系曲线,曲线S1是现有技术中踏板被踩下时踏板力与踏板行程之间的关系曲线,曲线S5是本发明中弹性部件所受挤压力与踏板行程之间的关系曲线。由图7可知,在踩下踏板以使离合器分离的过程中,整个踏板行程可以分为两个阶段:前阶段Ⅰ和后阶段Ⅱ。在前阶段Ⅰ,本发明和现有技术中的踏板力均是逐渐增大至最大踏板力,在后阶段Ⅱ,本发明和现有技术中的踏板力均是由最大踏板力逐渐减小至最小踏板力,且前阶段Ⅰ和后阶段Ⅱ的分界点均为,踏板行程中对应最大踏板力的位置C。
结合图2和图7所示,当踏板320沿着方向A被踩下时,在前阶段Ⅰ,弹性部件400与踏板臂310之间的间隔会逐渐减小,直至踏板320运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置C,在此位置弹性部件400与踏板臂310刚接触,换言之,在前阶段Ⅰ弹性部件400并未被挤压,使得踏板320所受踏板力,与现有技术中踏板所受踏板力相等(即在前阶段Ⅰ曲线S3和S1重合)。
而在后阶段Ⅱ,弹性部件400会被挤压并发生逐渐增大的压缩变形,直至踏板臂310与限位块500接触,根据力的相互作用原理可知,弹性部件400会向踏板臂310施加一个反作用力,该反作用力会阻碍踏板320继续向前运动,使得踏板320所受踏板力,大于现有技术中踏板所受踏板力(即在后阶段Ⅱ曲线S3位于曲线S1上方)。
由上述分析可知,在本实施例的技术方案中,踩下踏板时,最大踏板力与现有技术中的最大踏板力相等、而最小踏板力大于现有技术中的最小踏板力,使得踏板力落差小于现有技术中的踏板力落差,消除了踏空感。
由上述分析可知,限位块500不仅可以用于限定踏板行程的终点,还可以起到导向的作用,即,踏板臂310在挤压弹性部件400的过程中,限位块500能够使弹性部件400沿着踩踏方向A发生压缩变形,从而使弹性部件400施加给踏板臂310的反作用力更稳定。但需说明的是,本实施例中的限位块500也可以没有。
图7中的曲线S4是本发明中踏板回位时踏板力与踏板行程之间的关系曲线,曲线S2是现有技术中踏板回位时踏板力与踏板行程之间的关系曲线,继续结合图2和图7所示,在松开踏板320时,发生压缩变形的弹性部件400会恢复形变,并向踏板320施加作用力,使得经过踏板行程后阶段Ⅱ时,踏板回位的踏板力,大于现有技术中踏板回位的踏板力(即在后阶段Ⅱ曲线S4位于曲线S2上方),使得踏板320可以快速回位,缩短了踏板回位时间,防止了离合器在接合时回位滞后。
继续参照图2所示,在本实施例中,所述离合器操纵机构为液压式离合器操纵机构,液压式离合器操纵机构还包括:主缸600,主缸600包括缸体610及适于沿着缸体610移动的推杆620,推杆620包括杆部621和与杆部621固定连接的柄部622,推杆620的柄部622与踏板臂310转动连接。
踏板320沿着方向A被踩下时,踏板臂310会绕着轴220转动,并带动推杆620沿着不断伸入缸体610内部的方向移动,使缸体610内的高压液压油经油管(未图示)进入工作缸(未图示)内,高压液压油推动工作缸的活塞移动,并带动工作缸的推杆移动,进而实现离合器的分离。
在其他实施例中,所述离合器操纵机构也可以为其他类型的离合器操纵机构,如机械式离合器操纵机构,本领域技术人员可以在本实施例的教导下做出相应调整或变更。
实施例二
本实施例的离合器操纵机构如图3所示,它与实施例一中的离合器操纵机构的区别在于:弹性部件400为板弹簧,所述板弹簧具有固定端401、限位端402,以及位于固定端401和限位端402之间、并向踏板臂310凸出的突出部403,固定端401用于固定在前位板100上,限位端402与前位板100之间存在间隔。
当踏板320沿着方向A被踩下时,板弹簧与踏板臂310之间的间隔会逐渐减小,当踏板320运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置时,板弹簧的突出部403会与踏板臂310接触;然后,踏板320会沿着踩踏方向A继续向前运动,直至板弹簧的限位端402与前位板100接触。本实施例的离合器操纵机构的更具体工作原理可以参考实施例一,在此不再赘述。
由上述分析可知,与实施例一中的限位块一样,板弹簧的限位端402也可用于限定踏板行程的终点。
实施例三
本实施例的离合器操纵机构,与实施例一中的离合器操纵机构的区别在于:在本实施例中,参考图4所示,弹性部件400固定在踏板臂310面向前位板100的一侧,且弹性部件400与前位板100之间存在间隔,弹性部件400与前位板100之间的相对位置应该满足:在踏板320被踩下以使弹性部件400与前位板100刚接触时,踏板320位于踏板行程中对应最大踏板力的位置;另外,弹性部件400为螺旋弹簧,限位块500固定在踏板臂310面向前位板100的一侧,限位块500设于螺旋弹簧内,且限位块500的长度小于螺旋弹簧。
当踏板320沿着方向A被踩下时,弹性部件400与前位板100之间的间隔会逐渐减小,当踏板320运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置时,弹性部件400会与前位板100接触;然后,踏板320会沿着踩踏方向A继续向前运动,使弹性部件400受到挤压并发生逐渐增大的压缩变形,直至限位块500与前位板100接触。本实施例的离合器操纵机构的更具体工作原理可以参考实施例一,在此不再赘述。
需说明的是,与实施例一类似,本实施例中的限位块500也可以没有。
实施例四
图5是本发明实施例四中离合器操纵机构的结构示意图,其中,图(a)显示的是:在踏板行程起点位置时弹性部件的状态;图(b)显示的是:在踏板行程中对应最大踏板力的位置时弹性部件的状态;图(c)显示的是:在踏板行程终点位置时弹性部件的状态。
本实施例的离合器操纵机构,与实施例一中的离合器操纵机构的区别在于:在本实施例中,离合器操纵机构不需与汽车车身的前位板配合,参考图5所示,弹性部件400固定在推杆620上,且如图(a)所示,弹性部件400与缸体610之间存在间隔,弹性部件400与缸体610之间的相对位置应该满足:在踏板320被踩下以使弹性部件400与缸体610刚接触时,踏板320位于踏板行程中对应最大踏板力的位置;另外,弹性部件400为螺旋弹簧,且该螺旋弹簧套设在推杆620的杆部621上。
结合图5和图7所示,当踏板320沿着方向A被踩下时,踏板臂310会绕着轴220转动,并带动推杆620沿着不断伸入缸体610内部的方向移动,在前阶段Ⅰ,由图(a)到图(b)所示,弹性部件400与缸体610之间的间隔会逐渐减小,直至踏板320运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置C,在此位置弹性部件400与缸体610刚接触,换言之,在前阶段Ⅰ弹性部件400并未被挤压。
而在后阶段Ⅱ,由图(b)到图(c)所示,弹性部件400会被挤压并发生逐渐增大的压缩变形,直至到达踏板行程的终点,根据力的相互作用原理可知,弹性部件400会向推杆620施加一个反作用力,该反作用力会阻碍踏板320继续向前运动。
实施例五
本实施例的离合器操纵机构,与实施例四中的离合器操纵机构的区别在于:在本实施例中,弹性部件固定在缸体上,弹性部件为螺旋弹簧,螺旋弹簧沿着朝向推杆的方向伸出缸体的部分套设在推杆的杆部上,且弹性部件与推杆的柄部之间存在间隔,弹性部件与推杆的柄部之间的相对位置应该满足:在踏板被踩下以使弹性部件与推杆的柄部刚接触时,踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
当踏板被踩下时,弹性部件与推杆的柄部之间的间隔逐渐减小,当踏板运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置时,弹性部件会与推杆的柄部接触;然后,踏板会沿着踩踏方向继续向前运动,使弹性部件受到挤压并发生逐渐增大的压缩变形,直至到达踏板行程的终点。
需说明的是,在实施例四和实施例五的技术方案中,当弹性部件为螺旋弹簧以外的弹性部件时,所述弹性部件也可以不用套设在推杆的杆部上。
需特别指出的是,在上述实施例一至实施例五的技术方案中,弹性部件并不能仅仅局限于所给实施例。在其他实施例中,弹性部件也可以为其他类型的弹性部件,本领域技术人员可以在所给实施例的教导下做出相应调整或变更。
实施例六
本实施例的离合器操纵机构,与实施例一中的离合器操纵机构的区别在于:在本实施例中,离合器操纵机构不需与汽车车身的前位板配合,参考图6所示,该离合器操纵机构还包括固定在踏板臂310上的拨块330,弹性部件为扭簧400,扭簧400套设于轴220上且能够绕轴220转动,扭簧400具有固定在踏板箱200上的第一扭臂410和悬置的第二扭臂420,第二扭臂420位于拨块330与第一扭臂410之间,且第二扭臂420与拨块330之间存在间隔,第二扭臂420与拨块330之间的相对位置应该满足:在踏板320被踩下以使第二扭臂420与拨块330刚接触时,踏板320位于踏板行程中对应最大踏板力的位置。
结合图6和图7所示,当踏板320沿着方向A被踩下时,踏板臂310会绕着轴220转动,踏板臂310上的拨块330也会沿着踏板臂310的转动方向B转动,整个踏板行程可以分为两个阶段:前阶段Ⅰ和后阶段Ⅱ。在前阶段Ⅰ,扭簧400的第二扭臂420与拨块330之间的间隔会逐渐减小,直至踏板320运动到踏板行程中对应最大踏板力的位置C,在此位置扭簧400的第二扭臂420与拨块330刚接触,换言之,在前阶段Ⅰ扭簧400并未被挤压。
而在后阶段Ⅱ,拨块330会沿着踏板臂310的转动方向B向前拨动扭簧400的第二扭臂420,使扭簧400绕着轴220转动,由于扭簧400的第一扭臂410是固定在踏板箱200上的,故会使扭簧400发生逐渐增大的压缩变形,直至到达踏板行程的终点,根据力的相互作用原理可知,扭簧400会向拨块330施加一个反作用力,该反作用力会阻碍踏板320继续向前运动。
在上述实施例二至实施例六的技术方案中,参考图7所示,在踩下踏板时踏板力与踏板行程之间的关系均可以用曲线S3表示、弹性部件或扭簧所受挤压力与踏板行程之间的关系均可以用曲线S5表示,在松开踏板时踏板力与踏板行程之间的关系均可以用曲线S4表示,由图7可知,最大踏板力均与现有技术中的最大踏板力相等、而最小踏板力均大于现有技术中的最小踏板力,使得踏板力落差均小于现有技术中的踏板力落差,消除了踏空感;另外,在松开踏板、并经过踏板行程后阶段时,踏板回位的踏板力,大于现有技术中踏板回位的踏板力,使得踏板可以快速回位,缩短了踏板回位时间,防止了离合器在接合时回位滞后。关于此效果的更具体分析可以参考实施例一,在此不再赘述。
在上述实施例一至实施例六的技术方案中,均是在离合器操纵机构中增加弹性部件(包括扭簧),虽然弹性部件的安装位置、弹性部件的种类有所不同,但是,各个技术方案都是利用发生压缩变形的弹性部件施加给踏板臂的作用力来达到,增加最小踏板力以消除踏空感,以及增加踏板回位时的踏板力以使踏板快速回位的目的。因此,上述实施例一至实施例六的技术方案属于同样的发明构思。
可以通过以下方法来选择合乎要求的弹性部件,使得在踏板位于踏板行程中对应最大踏板力的位置时,弹性部件与其他部件(指踏板臂、前位板、缸体、推杆的柄部、拨块)刚接触(在此位置弹性部件未受到挤压):在现有离合器操纵机构中,利用位移传感器来检测踏板被踩下过程中踏板的位移,与此同时,利用压力传感器来检测踏板被踩下过程中踏板所受踏板力,由此可以获得踏板被踩下过程中踏板力与踏板行程之间的关系,进而可以检测出踏板行程中对应最大踏板力的位置,然后,据此来选择合乎要求的弹性部件,使得弹性部件固定好之后能够与所述其他部件刚接触。
在本发明所提供离合器操纵机构的基础上,本发明还提供了一种汽车,包括:汽车车身的前位板;本发明的离合器操纵机构;离合器操纵机构的踏板箱固定在前位板上。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。