專利名稱：一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前汽車已經(jīng)成為人們重要的交通工具，是人類生活不可或缺的一部分。同時(shí)汽 車也不僅僅是簡(jiǎn)單的貨物運(yùn)輸工具，隨著汽車安全性和經(jīng)濟(jì)性的不斷提高，人們也更加在 意駕駛時(shí)的感受，更加追求駕駛員的操縱舒適性。但是現(xiàn)在對(duì)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的呼聲越來(lái)越 高，而汽車由于消耗化石燃料，排放出C0、N0等對(duì)環(huán)境有害的氣體使之成了眾矢之的。隨著 各種相關(guān)法規(guī)的相繼出臺(tái)，人們對(duì)汽車的設(shè)計(jì)生產(chǎn)也提出了更高的要求。雖然汽車中對(duì)油耗和排放影響最大的是發(fā)動(dòng)機(jī)，但變速器對(duì)此的影響也不容小 視，而且變速箱對(duì)操作方便性也有很大的影響。如今市面上有較多的變速器，從手動(dòng)變速器 到雙離合變速器、無(wú)級(jí)變速器(CVT)、自動(dòng)變速器(AMT)等，但各自都有優(yōu)缺點(diǎn)。拿手動(dòng)變速 器和自動(dòng)變速器來(lái)講，手動(dòng)變速器操作比較復(fù)雜，當(dāng)汽車啟動(dòng)或變速換擋時(shí)，駕駛者需用腳 踩踏離合器的踏板，與踏板連接的杠桿經(jīng)過(guò)液壓式操縱機(jī)構(gòu)控制離合器主、從動(dòng)部分相脫 離，然后松開踏板使離合器主、從動(dòng)部分相結(jié)合，完成汽車的啟動(dòng)或變速換擋。在汽車行駛 中，駕駛者的腳始終不離踏板位置，長(zhǎng)期處于緊張狀態(tài)，很容易引起腿部疲勞。對(duì)于駕駛經(jīng) 驗(yàn)不 足者，汽車啟動(dòng)時(shí)，可能由于對(duì)踏板收腳過(guò)快而造成汽車熄火，或者因踩不到位而損壞 罔合器片o但其較低的制造成本和較低的油耗、維修成本使其仍具有較大的市場(chǎng)占有率，而 且相比于自動(dòng)變速器，會(huì)有更多的駕駛樂(lè)趣。而自動(dòng)變速器最大的特點(diǎn)就是操作方便，它從 變速桿和離合器踏板上解放出了人們的手和腳。但是它需要復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)的精密調(diào)節(jié)， 因此其較高的價(jià)格使人望而卻步，同時(shí)其較高的維修成本和油耗，對(duì)其發(fā)展也有一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，用電路控制的電磁鐵取代手動(dòng)擋汽車 中的離合器踏板，通過(guò)開關(guān)的關(guān)斷來(lái)自動(dòng)控制離合器主、從動(dòng)部分的脫離與結(jié)合，使其具有 自動(dòng)擋汽車的操作便捷性。一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)包括通電后吸附與液壓式操縱機(jī)構(gòu)相連接的杠桿的 電磁鐵，控制電磁鐵電流通斷的控制電路，控制電路在變速箱的變速桿、方向盤和車鑰匙插 口處分別設(shè)有開關(guān)，來(lái)控制電磁鐵電流的通斷。電磁鐵選用直流螺旋管式電磁鐵，其銜鐵與 液壓式操縱機(jī)構(gòu)相連接的杠桿固定連接，擋鐵位于螺旋管內(nèi)。當(dāng)駕駛者將車鑰匙插入插口轉(zhuǎn)動(dòng)車鑰匙準(zhǔn)備發(fā)動(dòng)汽車，設(shè)在車鑰匙插口處的開關(guān) 閉合，電磁鐵通電產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸入螺旋管內(nèi)，帶動(dòng)液壓式操縱機(jī)構(gòu)工作，使離合器 的主、從動(dòng)部分分離，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器分離。當(dāng)該開關(guān)斷開，控制電路使電磁鐵的銜 鐵緩慢離開擋鐵，使變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢接觸，避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。設(shè)置在變速桿上的開關(guān)在駕駛者變速換擋撥動(dòng)變速桿時(shí)閉合，使電磁鐵通電產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸入螺旋管內(nèi)，帶動(dòng)液壓式操縱機(jī)構(gòu)工作，使離合器的主、從動(dòng)部分分離，從 而使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器分離；當(dāng)該開關(guān)斷開，控制電路使電磁鐵的銜鐵緩慢離開擋鐵，離合器 的主、從動(dòng)部分緩慢結(jié)合，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器逐漸結(jié)合，實(shí)現(xiàn)變速換擋的操作。設(shè)置在方向盤上的開關(guān)有三個(gè)檔位，分別為結(jié)合檔、半聯(lián)動(dòng)檔和分離檔，并設(shè)有相 應(yīng)的指示燈。這樣的設(shè)置使得短暫停車時(shí)(如遇有交通紅燈)不需要將檔位掛至空擋，只 需將方向盤上的開關(guān)撥向分離檔，此時(shí)電磁鐵通電產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸入螺旋管內(nèi)，從而 帶動(dòng)液壓式操縱機(jī)構(gòu)工作，使變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)分離；待啟動(dòng)時(shí)(如紅燈轉(zhuǎn)綠)將方向盤上的 開關(guān)撥向結(jié)合檔，此時(shí)電磁鐵斷電，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合；若要使汽車更慢速的發(fā)動(dòng)，可將 方向盤上的開關(guān)撥向半聯(lián)動(dòng)檔，通過(guò)控制電路使電磁鐵的銜鐵更加緩慢的脫離擋鐵，從而 使變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)更加緩慢結(jié)合。加快電磁鐵動(dòng)作時(shí)間，即縮短電磁鐵的銜鐵被吸入螺旋管內(nèi)的時(shí)間，從而縮短離 合器與發(fā)動(dòng)機(jī)有結(jié)合到分離的時(shí)間，可以采取以下方式1、電磁鐵的鐵芯采用渦流較小的材料，比如硅鋼；2、減輕銜鐵的重量，減短銜鐵運(yùn)行的行程；3、增加電磁鐵的吸附力，如增大電流、線圈匝數(shù)等；4、附加電路，如圖1所示，將電阻R和電容C并聯(lián)后與電磁鐵的線圈串聯(lián)。當(dāng)開關(guān) 閉合時(shí)，線路接通電源，電流從零開始逐步增加，這時(shí)候電流正處在瞬變過(guò)程中，相當(dāng)于交 流電，電流不流入阻值較大的電阻R，而是從與之并聯(lián)的電容C上流過(guò)，在較短時(shí)間內(nèi)可以 到達(dá)很大電流，加快電磁鐵的吸合速度。由于此過(guò)程很短，雖然電流教大，也不會(huì)燒壞線圈。 電流穩(wěn)定后，電容C不再起作用，電流大小完全由電磁鐵線圈的寄生電阻和電阻R確定，穩(wěn) 定后的電流將顯著減少，不會(huì)使線圈的溫升增加。在電路中，電阻R的阻值及電容C的容值 越大，則電磁鐵的動(dòng)作時(shí)間越短。延緩電磁鐵釋放時(shí)間的方法，即延緩離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)由分離到結(jié)合的時(shí)間，可以 采取以下方式1、在電磁鐵上增加阻尼元件，如圖2所示，在線圈當(dāng)中增加一個(gè)導(dǎo)電性能良好的 阻尼環(huán)，如銅或鋁等材料制成。當(dāng)線圈斷開后，磁通開始減小，在阻尼環(huán)中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由 愣次定律可知，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流阻止磁通減小，從而延緩了電磁鐵的釋放時(shí)間。時(shí) 間常數(shù)t = L/R，L、R分別為阻尼環(huán)的電感和電阻。要增大電磁鐵釋放時(shí)間，可增大L，減小 R，由于阻尼環(huán)只有一匝，L不會(huì)很大，所以阻尼環(huán)要用導(dǎo)電性好的材料制作以確保電阻R較 小。2、將電磁鐵的線圈自行短接，如圖3所示，這種方法是采用線圈的自感來(lái)替代阻 尼元件的作用，但必須串接附加電阻R以防止電源短接，增加了耗電量。3、并聯(lián)電阻，如圖4所示，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但增加延時(shí)必須降低并聯(lián)電阻的阻 值，增加了耗電量。4、并聯(lián)半導(dǎo)體整流器，如圖5所示，該方法是將圖4中的電阻用二極管代替，線圈 通電時(shí)，由于二極管截止，不消耗電能；當(dāng)線圈斷電時(shí)，線圈中的自感電流可通過(guò)二極管緩 慢釋放。整流器的正向阻值越小，則延緩作用越明顯。5、并聯(lián)電容，如圖6所示，當(dāng)開關(guān)斷開后，線圈中的電流經(jīng)電容C和電阻R放電，使 電流逐漸衰減，延緩了電磁鐵的釋放時(shí)間。電阻R在接通電源時(shí)，限制電容的充電電流，在開關(guān)斷開時(shí)延長(zhǎng)電容器經(jīng)電感的放電過(guò)程。 本發(fā)明一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)采用受控制電路控制的電磁鐵取代了傳統(tǒng)自 動(dòng)擋汽車的離合器踏板，通過(guò)設(shè)置在車鑰匙插口和變速桿上的開關(guān)使駕駛者發(fā)動(dòng)汽車或換 擋變速時(shí)離合器自動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)分離并恢復(fù)，通過(guò)設(shè)置在方向盤上的開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)變速器與發(fā) 動(dòng)機(jī)分離、結(jié)合的速度，使汽車的檔位操作得到極大簡(jiǎn)化，緩解了駕駛者的駕駛疲勞感，同 時(shí)相比于自動(dòng)擋汽車有效降低了離合器系統(tǒng)的油耗和制作成本，便于維修。


圖1是加速電磁鐵動(dòng)作的電路；
圖2是在電磁鐵上加入阻尼元件的示意圖3是電磁鐵線圈自行短接的示意圖4是給電磁鐵線圈并聯(lián)電阻的示意圖5是給電磁鐵線圈并聯(lián)二極管的示意圖6是給電磁鐵線圈并聯(lián)電容的示意圖7本發(fā)明半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖8圖7中電磁鐵的示意圖9圖7中控制電路部分的電路圖。
具體實(shí)施例方式
如圖7所示，一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)包括一個(gè)直流螺旋管電磁鐵3，控制直流 螺旋管電磁鐵3電流通斷的控制電路2，控制電路2在變速箱的變速桿1、方向盤5和車鑰 匙插口處分別設(shè)有開關(guān)，直流螺旋管電磁鐵3的銜鐵301與液壓式操縱機(jī)構(gòu)4 一端的杠桿 7a固定連接，該液壓式操縱機(jī)構(gòu)4的另一端通過(guò)杠桿7b與離合器連接，銜鐵301的額定行 程為10cm，在此額定行程下直流螺旋管電磁鐵3的擋鐵302對(duì)銜鐵301的吸附力為25g(g 為重力加速度)。如圖8所示，直流螺旋管電磁鐵3采用無(wú)錫市液壓成套科技有限公司的產(chǎn)品 MQ8-DC70290，其外殼內(nèi)徑為140mm，外殼外徑為156. 6mm，銜鐵301的長(zhǎng)度為180mm，直徑為 70mm,擋鐵302的長(zhǎng)度為170mm，線圈303采用取A級(jí)絕緣銅導(dǎo)線，容許溫升為65°C，其長(zhǎng)度 為450mm，厚度為35mm，直徑為2. 60mm,電導(dǎo)率為0. 02 ( Ω *mm2/m)，共有305匝?？刂齐娐?的電路如圖9所示，電阻Rl和電容Cl并聯(lián)后與電磁鐵線圈L串聯(lián)，形 成支路1，電阻Rl和電容Cl的并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以加快電磁鐵對(duì)銜鐵301的吸附動(dòng)作。電阻R2 和電容C2串聯(lián)形成支路2，電阻R3和電容C3串聯(lián)形成支路3 ；Sl為設(shè)置在方向盤上的開關(guān)，有三個(gè)檔位1、2、3，分別表示離合器處于全閉合、半 聯(lián)動(dòng)、全斷開三種狀態(tài)。Dl、D2、D3為汽車儀表盤處的發(fā)光二級(jí)管，分別作為離合器處于全 閉合、半聯(lián)動(dòng)、全斷開三種狀態(tài)的指示燈；Kl為設(shè)置于鑰匙插口處的開關(guān)，并與延時(shí)開關(guān)K2聯(lián)動(dòng)，即當(dāng)Kl閉合時(shí)，K2隨之 一起閉合；K3為設(shè)置在變速桿處的開關(guān)，M為設(shè)置于變速桿處的偏振馬達(dá)，用于換擋時(shí)的提 醒；KMl KM5為電磁繼電器，其中KM3為動(dòng)斷觸點(diǎn)式電磁繼電器，其余為動(dòng)合觸點(diǎn)式電磁 繼電器。在圖9中，旁邊標(biāo)注有字母KMl KM5的方框表示電磁繼電器的線圈部分，標(biāo)注有相應(yīng)字母的開關(guān)表示該電磁繼電器的開關(guān)部分，線圈通、斷電后會(huì)使相應(yīng)字母標(biāo)示的開關(guān) 發(fā)生動(dòng)作，完成控制功能；VI為低電壓直流電源，給發(fā)光二極管D1、D2、D3以及偏振馬達(dá)M供電；電源轉(zhuǎn)換電 路輸出兩路電壓24V、功率不同的電源，其中一路電源Power 1用于給電磁鐵通電，吸附銜鐵 301，使離合器全斷開；另一路電源Power2用于使離合器處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。Dl、D2、D3所在 的電路分支為指示電路，與電磁鐵工作電路分離，且有各自的供電電源，指示電路和電磁鐵 工作電路相互之間通過(guò)電磁繼電器進(jìn)行相應(yīng)的控制聯(lián)系。當(dāng)駕駛者將鑰匙插入鑰匙插口，轉(zhuǎn)動(dòng)車鑰匙準(zhǔn)備發(fā)動(dòng)汽車，設(shè)置在車鑰匙插口處 的開關(guān)K1閉合，K2隨之一起閉合，支路1、2、3均接通電路，電磁鐵線圈通電產(chǎn)生電磁力，將 銜鐵301吸入螺旋管，帶動(dòng)液壓式操縱機(jī)構(gòu)4工作，離合器的主、從動(dòng)部分分離，使發(fā)動(dòng)機(jī)和 變速器分離，同時(shí)指示燈D3點(diǎn)亮，指示離合器處于全斷開狀態(tài)。當(dāng)駕駛者旋轉(zhuǎn)鑰匙啟動(dòng)汽車后，鑰匙會(huì)隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)恢復(fù)到未旋轉(zhuǎn)前的位置，此 時(shí)K1斷開，指示燈D3熄滅，延時(shí)開關(guān)K2因延時(shí)作用仍舊閉合，電磁鐵通過(guò)支路3上的電阻 R3和電容C3緩慢放電，使銜鐵301緩慢回到初始位置，離合器緩慢閉合，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)逐 漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步，這個(gè)過(guò)程持續(xù)大約4s。由于KM3為動(dòng)斷觸點(diǎn)式電磁繼電器，正 常情況下處于閉合狀態(tài)，當(dāng)Kl、K2閉合時(shí)，支路3上的電流對(duì)KM3觸發(fā)使KM3斷開，電磁鐵 線圈上的電流完全泄放完畢后重新回到閉合狀態(tài)，使指示燈D1點(diǎn)亮，指示離合器處于全閉 合狀態(tài)。汽車在正常行駛中，設(shè)置在方向盤上的開關(guān)S1處于1檔。當(dāng)駕駛者需要變速換擋而撥動(dòng)變速桿，同時(shí)按下設(shè)置在變速桿上的開關(guān)K3，電磁 鐵通電，吸附銜鐵301，使離合器主、從動(dòng)部分?jǐn)嚅_，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)分離，減少換擋時(shí)的沖 擊，起到一定的保護(hù)作用。同時(shí)支路2開始充電，指示燈D1熄滅，指示燈D3點(diǎn)亮，指示離 合器處于全斷開狀態(tài)，同時(shí)，偏振電機(jī)M振動(dòng)提示駕駛者可以換擋。換擋動(dòng)作結(jié)束后，釋放 變速桿上按下的開關(guān)K3，電磁鐵通過(guò)支路2放電，離合器緩慢閉合，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸結(jié) 合，持續(xù)時(shí)間約為2s。待電磁鐵線圈中的電流完全泄放后，KM3重新回到閉合狀態(tài)，指示燈 D1點(diǎn)亮，表示離合器處于全閉合狀態(tài)，同時(shí)指示燈D3熄滅。行駛中遇到紅燈時(shí)，將設(shè)置在方向盤上的開關(guān)S 1撥至3檔，接通Powerl支路，電 磁鐵迅速通電吸附銜鐵301，使變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)分離，動(dòng)合觸點(diǎn)式電磁繼電器KM4受到觸發(fā) 而閉合，使指示燈D3點(diǎn)亮，指示離合器處于全斷開狀態(tài)，提示駕駛者踩下剎車踏板，使汽車 停?。坏却t燈轉(zhuǎn)為綠燈后，將S1撥至2檔，接通Powerf支路，指示燈D2點(diǎn)亮，Powerf支路 供給的功率較Powerl支路小，使得電磁鐵吸合的距離變短，離合器處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，駕駛 者通過(guò)控制油門和剎車使車緩慢行駛。當(dāng)與前方車輛距離足夠時(shí)，按下變速桿上的開關(guān)K3， 動(dòng)斷觸點(diǎn)式電磁繼電器KM3由于通電而斷開，半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常行駛時(shí)的變速換擋 過(guò)程。
權(quán)利要求
一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，包括與液壓式操縱機(jī)構(gòu)相連的電磁鐵和控制電磁鐵電流通斷的控制電路，其特征在于，所述的控制電路設(shè)有開關(guān)，控制電路中設(shè)有延緩電磁鐵釋放時(shí)間的電路和加速電磁鐵動(dòng)作的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路的開 關(guān)設(shè)置于車鑰匙插口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路的開 關(guān)設(shè)置于變速器額變速桿上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路的開 關(guān)設(shè)置于方向盤上，并設(shè)有三個(gè)檔位，分別表示離合器處于全閉合、全斷開、半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁鐵的線圈 上設(shè)有阻尼元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的延緩電磁鐵釋 放時(shí)間的電路為一電阻與一電容串聯(lián)后與電磁鐵線圈并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的延緩電磁鐵釋 放時(shí)間的電路為一電阻與一電容并聯(lián)后與電磁鐵線圈串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路中設(shè) 有三個(gè)指示燈，分別指示離合器處于全閉合、全斷開、半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁鐵為螺旋 管式電磁鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，其特征在于，所述的指示燈為發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半自動(dòng)電控離合器系統(tǒng)，包括一個(gè)直流螺旋管電磁鐵和控制直流螺旋管電磁鐵電流通斷的控制電路，直流螺旋管電磁鐵的銜鐵與液壓式操縱機(jī)構(gòu)一端的杠桿固定連接，該液壓式操縱機(jī)構(gòu)的另一端通過(guò)杠桿與離合器連接，制電路在變速箱的變速桿、方向盤和車鑰匙插口處分別設(shè)有開關(guān)，方向盤上的開關(guān)有結(jié)合、分離和半聯(lián)動(dòng)三檔。駕駛者發(fā)動(dòng)汽車或換擋時(shí)控制電路的開關(guān)閉合，使離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)分離，然后重新緩慢結(jié)合，取代了手動(dòng)檔汽車的離合器踏板，通過(guò)方向盤上三個(gè)檔位的選擇可以調(diào)節(jié)離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)分離與結(jié)合的速度，使汽車的檔位操作得到極大簡(jiǎn)化，同時(shí)相比于自動(dòng)擋汽車有效降低了油耗和制作成本，便于維修。
文檔編號(hào)F16D27/14GK101886675SQ20101021566
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者任曉帥, 吳錫江, 李偉, 楊華, 洪華斌, 熊樹生, 謝煌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)