一種降低離合踏板力的方法

韋小燕

摘要：對(duì)于一定的離合器系統(tǒng)，離合踏板力取決于離合器分離軸承的輸出力及操縱機(jī)構(gòu)的杠桿比，加大杠桿比會(huì)降低踏板力但會(huì)增加踏板行程。隨著日益擁堵的交通環(huán)境，踏板力大小會(huì)直接影響到對(duì)離合操縱的輕便性，進(jìn)而影響到整車的舒適性。本文結(jié)合我司帶CSC離合液壓分離系統(tǒng)，闡述通過(guò)取消離合主泵回位彈簧降低離合踏板力。

關(guān)鍵詞：離合踏板力；離合主泵；回位彈簧；降低

1.前言

汽車離合操縱系統(tǒng)是駕駛員用來(lái)控制離合器分離并使之平順接合的一套系統(tǒng)。離合操縱系統(tǒng)的功能是，把駕駛員對(duì)離合踏板的輸入（力和位移）變成在分離軸承上的輸出（也是力和位移），來(lái)控制離合器的分離和接合，從而完成對(duì)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力切斷或傳遞。由于離合器使用比較頻繁，對(duì)離合操縱系統(tǒng)首先要求操作輕便，主要是加在離合踏板上的力不應(yīng)過(guò)大。我司離合操縱系統(tǒng)按照分離時(shí)所需的能源不同分為機(jī)械式離合，帶分泵式液壓離合，帶CSC式液壓離合。在現(xiàn)有的三種操縱系統(tǒng)，帶CSC式液壓離合具有布置簡(jiǎn)單、操縱輕便被廣泛應(yīng)用。

目前，許多大排量機(jī)型需要大離合器。為適應(yīng)較大的扭矩，離合器的分離力設(shè)計(jì)較大，為降低踏板力可采取多種措施。本文提供了其中一種能有效降低踏板力的措施。以A出口車型為例，該車最初離合踏板力為100N，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，踏板力降到90N，并且最終驗(yàn)證了此方法的可行性，為今后解決類似問(wèn)題提供參考。

A車型為帶CSC式液壓離合操縱系統(tǒng)：離合分泵集成在分離軸承上，系統(tǒng)中無(wú)變速箱的機(jī)械擺臂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖1-1：

2.離臺(tái)器操縱系統(tǒng)理論分析

對(duì)A車型匹配的500套離合器的分離力進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，分離載荷平均值1205N，最小值1118N，最大值1254N。如圖2-1所示：

根據(jù)圖2-1的分析結(jié)果，以及離合操縱系統(tǒng)的負(fù)載效率依照踏板力測(cè)量設(shè)備的參考值0.73，可理論計(jì)算當(dāng)前離合踏板的踏板力，如圖2-2。

3.離臺(tái)踏板實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

用離合踏板力專用測(cè)試設(shè)備對(duì)設(shè)變前的A車型進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表3-1所示：

通過(guò)實(shí)測(cè)11臺(tái)A車型下線車的離合踏板力，可以得出：現(xiàn)狀態(tài)的A車型離合踏板力最最大值100N，控制在100N以下的水平。如圖3-1所示：

4.離合踏板力優(yōu)化方案

離合器系統(tǒng)包括操縱系統(tǒng)和離合器兩個(gè)部分，離合器系統(tǒng)中的行程傳遞路徑和力傳遞路徑如圖4-1所示：

降低離合踏板力，在技術(shù)上有多種可選的措施，比如增大踏板的杠桿比，但離合踏板力降低效果不明顯，貢獻(xiàn)值小于5N，離合踏板行程會(huì)特別大。并且針對(duì)A車型，目前狀態(tài)離合踏板踩到底，踏板膠套與地毯的間隙較小，接近干涉狀態(tài)。為了保持踏板面與地毯的間隙，需要重新布置踏板面人機(jī)位置，而為了保持三踏外觀上的協(xié)調(diào)性，對(duì)應(yīng)措施可能會(huì)抬高制動(dòng)踏板與油門(mén)踏板的安裝位置。

還有另一種措施，降低離合器的后備系數(shù)，可以從根本上降低離合踏板力，效果明顯，有將近10N的貢獻(xiàn)值。但同樣也有負(fù)面影響，離合器后備系數(shù)變小較多，離合器存在燒蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

本文采用了取消離合主缸回位彈簧的方法降低離合踏板力，但取消回位彈簧的同時(shí)，需要將回位彈簧提供的初始回復(fù)力同等加在離合踏板助力彈簧的回位力上，不帶回位彈簧對(duì)離合主缸在線真空加注以及售后手動(dòng)排氣無(wú)任何影響。

4.1離合主泵結(jié)構(gòu)介紹

從圖4-2離合主泵結(jié)構(gòu)中可知，踩下離合踏板，推桿15推動(dòng)活塞11下移，需要克服離合主缸回位彈簧做功，相當(dāng)于離合踏板受到主缸回位彈簧的阻力；當(dāng)迅速松開(kāi)離合踏板，主缸活塞11則在回位彈簧的作用下上行?；匚粡椈苫貜?fù)力與主缸行程的關(guān)系見(jiàn)圖4-3。離合踏板力最大力點(diǎn)在離合主泵行程的15mm處，回位彈簧力為46.1N，作用到離合踏板上10N左右。

取消離合主主泵內(nèi)部的回位彈簧，離合主泵結(jié)構(gòu)變更（見(jiàn)圖4-4），踩下離合踏板，不再需要克服回位彈簧做功，離合踏板力降低。但需要在踏板助力拐點(diǎn)彈簧的初始回復(fù)力上增加同等離合主泵回位彈簧的回復(fù)力，當(dāng)松開(kāi)離合踏板時(shí)，主缸活塞能在回復(fù)力的作用下上行。

4.2離合踏板初始受力數(shù)學(xué)模型

離合踏板處在初始位置時(shí)，踏板旋轉(zhuǎn)中心受力平衡簡(jiǎn)圖如圖4-5。

在離合踏板初始位置，旋轉(zhuǎn)中心受力平衡，力矩平衡公式如下：

T4=T1+T2+T3

式中：

T1：離合器開(kāi)關(guān)在旋轉(zhuǎn)中心分力矩

T2：踏板桿重力力矩

T3：抽真空受力在旋轉(zhuǎn)中心分力矩

T4：助力彈簧回復(fù)力力矩

離合開(kāi)關(guān)完全壓縮后頂桿壓力FI=20N，離合開(kāi)關(guān)施加在旋轉(zhuǎn)軸上的分力力矩：

TI=F1×sin a 1×L1=20sin90°×46.2

=924×10N·m

離合踏板桿重力：F2=0.6 x 10=6N，踏板重力施加在旋轉(zhuǎn)軸上的分力力矩：

T2=6×19=114×10N·m

抽真空受力：真空度值O到500Pa（絕對(duì)值）

F3=（100000-500）

×3.14×17.46×17.46÷4÷1000000

=23.8N

抽真空受力施加在旋轉(zhuǎn)軸上的分力力矩：

T3=F3×sin76.5×68=23.8sin76.5×68

=1574×10N·m

綜上，

T4=T1+T2+T3=924+114+1574=2612×10N·m

由于踏板臂長(zhǎng)324mm，助力彈簧提供給踏板面的初始回復(fù)力為：

F4=T4÷324=8N

離合主缸取消回位彈簧后，踏板助力彈簧要增加的初始回復(fù)力：

F5=28.3×68÷324=5.9N

F～=8+5.9=13.9N

因此，踏板助力彈簧初始回復(fù)力要增加5.9N以上，踏板助力彈簧初始回復(fù)力設(shè)計(jì)為13.9N才能達(dá)到取消主泵回位彈簧前的受力平衡狀態(tài)。

4.3離臺(tái)踏板力優(yōu)化的具體應(yīng)用

為了驗(yàn)證本文提出的通過(guò)取消離合主泵回位彈簧優(yōu)化最大踏板力的方案，根據(jù)分析數(shù)學(xué)模型所得到的參數(shù)進(jìn)行實(shí)物設(shè)計(jì)。以我司A車型的離合踏板力優(yōu)化進(jìn)行驗(yàn)證。

離合主泵取消回位彈簧，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變更，缸體重新開(kāi)模做樣件；踏板助力彈簧初始回復(fù)力由原有的10N增加8N。圖4-6、圖4-7分別為踏板助力彈簧力變更前后的曲線：

將離合主泵及踏板優(yōu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行改制，并重新安裝在A車型上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4-8。優(yōu)化后的A車型的離合踏板力實(shí)測(cè)值控制在90N以下。

5.結(jié)論

驗(yàn)證結(jié)果表明，本文提出的取消離合主泵的回位彈簧對(duì)優(yōu)化離合踏板力具備實(shí)用性和有效性。