一种气助力离合操纵系统，包括：电子踏板单元；电控气助力泵单元，其设有电磁阀装置；与电子踏板单元和电控气助力泵单元电连接的控制单元；与所述电控气助力泵单元相连的带有离合器的变速箱，其中：所述电子踏板单元用于将踩踏的机械信号转换成电子信号并传输给所述控制单元；所述控制单元根据所述电子踏板单元的踩踏信号和所述电控气助力泵单元的行程信号计算出控制信号发送给所述电磁阀装置；在所述电磁阀装置的作用下，所述电控气助力泵单元气动地操控所述离合器以实现其离合。优点在于，气助力泵使用寿命长，驾驶员操作离合踏板轻松，采用压缩气体作为机械能，环保经济无污染，具有自学习以及报警闪码功能，便于识别单独的部件故障。
1.一种气助力离合操纵系统，包括：电子踏板单元（45）；电控气助力泵单元，所述电控气助力泵单元设有电磁阀装置；与所述电子踏板单元（45）和电控气助力泵单元电连接的控制单元（42）；以及与所述电控气助力泵单元相连的带有离合器的变速箱（25），其特征在于：电子踏板单元（45）用于将踩踏的机械信号转换成电子信号并传输给控制单元（42）；
控制单元（42）根据所述电子踏板单元（45）的踩踏信号和所述电控气助力泵单元的行程信号计算出控制信号发送给所述电磁阀装置；
在所述电磁阀装置的作用下，电控气助力泵单元气动地操控所述离合器以实现其离合；所述电控气助力泵单元还包括气助力器组件（4）、与气助力器组件（4）相连的行程传感器组件（37）、与行程传感器组件（37）相连的行程传感器机构（3），行程传感器机构（3）位于行程传感器组件（37）的下方，气助力器组件（4）位于行程传感器机构（3）的下方；行程传感器组件（37）包括行程传感器磁钢（38）、行程传感器霍尔芯片（39）、行程传感器磁钢转轴座（40）、传感器盖(53)和传感器组件外壳(54)，行程传感器磁钢(38)安装在行程传感器磁钢转轴座(40)上，行程传感器霍尔芯片(39)和线路板一起固定在传感器组件外壳(54)的内部并和行程传感器磁钢(38)之间保持一定的间隙，行程传感器霍尔芯片（39）检测到行程传感器磁钢（38）的磁场变化，经行程传感器组件内部电路转换成电子信号。
2.根据权利要求1所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述电子踏板单元（45）通过线束与控制单元（42）连接。
3.根据权利要求1所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述电控气助力泵单元的壳体采用冲压成型。
4.根据权利要求1所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，行程传感器组件（37）还包括位于行程传感器组件（37）的上端的行程传感器插头（41）。
5.根据权利要求4所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，传感器盖（53）通过密封胶与传感器组件外壳（54）粘合。
6.根据权利要求5所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，行程传感器磁钢转轴座（40）中心为一字型插孔，与行程传感器机构（3）连接。
7.根据权利要求1所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，行程传感器机构（3）包括直齿条（2）、直齿轮拉杆（35）、以及扇形齿转轴（36），其中，直齿条（2）与扇形齿转轴（36）的轮齿部接合；直齿轮拉杆（35）的一端与直齿条（2）连接，另一端与气助力器组件（4）连接。
8.根据权利要求7所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，扇形齿转轴（36）轴中心下端设有一突台作为旋转定位，套在行程传感器机构（3）壳体中心孔内。
9.根据权利要求8所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，扇形齿转轴（36）轴中心上端为一字型中心，套在磁钢转轴座（40）中心孔一字槽内，随着扇形齿的转动，带动行程传感器磁钢转轴座（40）与行程传感器磁钢（38）一起旋转。
10.根据权利要求7所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，直齿轮拉杆（35）通过气助力器组件（4）的地方设有密封圈Ⅱ（57）。
11.根据权利要求1或10所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，气助力器组件（4）包括活塞轴部件、气助力缸体（33）、行程补偿弹簧（32）、气助力活塞部件、推杆部件、以及气助力缸进排气通道（1），其中，气助力缸体（33）的空腔借助于气助力活塞（30）分为助力工作腔（31）和活塞运动腔（29），所述气助力活塞部件位于助力工作腔（31）一侧的中心端与所述活塞轴部件相连、位于活塞运动腔（29）一侧的中心端与所述推杆部件中的推杆相连，行程补偿弹簧（32）设置在助力工作腔（31），助力工作腔(31)与气助力缸进排气通道（1）连通，气助力缸进排气通道（1）又与所述电磁阀装置连通。
12.根据权利要求11所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，活塞运动腔（29）与运动活塞呼吸口（16）相通。
13.根据权利要求11所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，气助力器组件（4）还包括用于连接气助力缸体（33）与变速箱（25）的气助力缸安装法兰（28）。
14.根据权利要求11所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述活塞轴部件包括活塞轴（34）、液压密封圈（54）、活塞轴座（56）、密封圈Ⅰ（55）、以及密封圈Ⅲ（58），其中，活塞轴（34）上套有液压密封圈（54）以及活塞轴座（56），活塞轴座（56）上套有密封圈Ⅰ（55）和密封圈Ⅲ（58）。
15.根据权利要求11所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述气助力活塞部件包括气助力活塞（30）、套装在所述气助力活塞部件上的气助力活塞双导向环结构（50、
52）、密封圈Ⅳ（59）、活塞轴连接座（61）、密封圈钢丝卡簧（60）、T字型拉杆槽（73），其中，气助力活塞（30）的中心一端与所述活塞轴部件连接，另一端与所述推杆部件连接，T型拉杆槽（73）内套有直齿轮拉杆（35），所述推杆部件的球头端嵌在活塞轴连接座（61）中心孔内，用钢丝卡簧（60）固定，活塞轴连接座（61）的两端与气助力活塞（30）连接处设有密封圈Ⅳ（59）。
16.根据权利要求15所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述气助力活塞双导向环结构包括导向环Ⅰ（50）、Y型密封圈（51）和导向环Ⅱ（52），Y型密封圈（51）安装在设于气助力活塞（30）外径中部的槽内，导向环Ⅰ（50）和导向环Ⅱ（52）分别布置在所述气助力活塞（30）外径中部的槽的二侧。
17.根据权利要求16所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述导向环（50、52）选用一种耐磨性好的材料，其形状为一种扁状长条型，长度按照气助力活塞（30）周长而定。
18.根据权利要求17所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，Y型密封圈（51）的唇口和气助力缸体（33）内壁过盈配合。
19.根据权利要求18所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述导向环（50、52）和气助力缸体（33）内壁是间隙配合，当气助力活塞（30）运动时两端的所述导向环稳定气助力活塞（30）的偏摆。
20.根据权利要求11所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述推杆部件包括推杆（26）和防尘罩（27），推杆（26）与气助力活塞（30）相连的相对端连接至变速箱的压盘分离摇臂（24），推杆（26）由气助力缸体（33）伸出的部位设有防尘罩（27）。
21.根据权利要求1所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述电磁阀装置包括大流量电磁阀组件（8）和与大流量电磁阀组件（8）连通的小流量电磁阀组件（18）。
22.根据权利要求21所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，大流量电磁阀组件（8）包括大流量电磁阀插头（9）、大流量电磁阀和大流量电磁阀排气口（12），大流量电磁阀插头（9）位于大流量电磁阀组件（8）一侧端，大流量电磁阀插头（9）紧邻位置设有所述大流量电磁阀，大流量电磁阀排气口（12）位于大流量电磁阀组件（8）的下端。
23.根据权利要求22所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述大流量电磁阀包括排气阀线圈（65）、进气阀线圈（68）、大流量电磁阀排气动铁芯（10）、大流量电磁阀进气动铁芯（11）、排气动铁芯进气阀门（64）、排气动铁芯排气阀门（63）、进气动铁芯进气阀门（66）、进气动铁芯排气阀门（67）、大流量膜片截止阀进气膜片（5）、大流量膜片截止阀排气膜片（14）、大流量膜片截止阀进气通道（6）、以及大流量膜片截止阀排气通道（13），其中，排气阀线圈（65）和进气阀线圈（68）位于大流量电磁阀组件（8）的中心，在排气线圈（65）内部设有大流量电磁阀排气动铁芯（10），大流量电磁阀排气动铁芯（10）上端设有排气动铁芯进气阀门（64），下端设有排气动铁芯排气阀门（63），大流量膜片截止阀进气通道（6）的末端设置大流量膜片截止阀进气膜片（5），在进气阀线圈（68）内部设有大流量电磁阀进气动铁芯（11），大流量电磁阀进气动铁芯上端设有进气动铁芯进气阀门（66），下端设有进气动铁芯排气阀门（67），大流量膜片截止阀排气通道（13）的末端设置大流量膜片截止阀排气膜片（14）。
24.根据权利要求23所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，大流量电磁阀进气动铁芯（11）在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体流入大流量膜片截止阀进气通道（6）的进入口，从而控制大流量电磁阀进气膜片阀门（70）的开关状态。
25.根据权利要求23所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，大流量电磁阀排气动铁芯（10）在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体流入大流量膜片截止阀排气通道（13）排出口，从而控制大流量电磁阀排气膜片阀门（71）的开关状态。
26.根据权利要求21所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，大流量电磁阀组件（8）还包括与大流量电磁阀排气口（12）相通的大流量电磁阀排气膜片通道（72）。
27.根据权利要求1或3所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，电控气助力泵单元还包括气源进气口（7），用于输入来自储气筒的压缩气体。
28.根据权利要求21所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，小流量电磁阀组件（18）包括小流量电磁阀插头（17）和小流量电磁阀，小流量电磁阀插头（17）位于小流量电磁阀组件（18）一侧端，小流量电磁阀插头（17）紧邻位置设有所述小流量电磁阀。
29.根据权利要求28所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述小流量电磁阀包括小流量电磁阀进气动铁芯（19）、小流量电磁阀排气动铁芯（21）、小流量电磁阀排气口（22），其中，小流量电磁阀进气动铁芯（19）和小流量电磁阀排气动铁芯（21）位于小流量电磁阀的中心位置，小流量电磁阀进气动铁芯（19）在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体进入小流量电磁阀排气通道（20）的进气口，小流量电磁阀排气动铁芯（21）在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体排出阀体的小流量电磁阀排气口（22）。
30.根据权利要求28或29所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述小流量电磁阀通过小流量电磁阀安装支架（23）安装在变速箱（25）上。
31.根据权利要求1或2所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，控制单元(42)是可编程ECU控制器。
32.根据权利要求31所述的气助力离合操纵系统， 其特征在于，控制单元（42）与行程传感器组件（37）连接。
33.根据权利要求32所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，控制单元（42）通过大流量电磁阀插头（9）线束与大流量电磁阀组件（8）连接。
34.根据权利要求33所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，控制单元（42）通过小流量电磁阀插头（17）线束与小流量电磁阀组件（18）连接。
35.根据权利要求34所述的气助力离合操纵系统，其特征在于，所述控制单元（42）与自学习按钮电连接，所述自学习按钮带有故障报警灯。
36.根据权利要求2、33、34之一中所述气助力离合操纵系统，其特征在于，所述线束选用阻燃型波纹管包扎和 AMP插件。
一种气助力离合操纵系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种汽车变速箱离合器压盘分离系统的技术领域，尤其涉及一种气助力离合操纵系统。
背景技术
[0002] 传统的离合操纵装置具有结构复杂、操作繁琐、人体承受的载荷大，使用寿命短，分离不彻底，排放液压中空气难等缺点。随着电子产品在汽车上的发展以及各种新型技术的应用，一种新型的电子气助力离合操纵系统能够帮助驾驶员减少劳动强度，替代了传统的液压离合操纵系统，具有可靠性高，实用性强，环保等特点。
[0003] 申请号为200910134476.3的中国发明专利提供一种离合器操纵系统，包括离合器踏板、控制单元、工作气缸、储气筒、开关阀和调压阀。储气筒作为整个系统的气体源；离合器踏板与控制单元电连接：工作气缸与开关阀、调压阀连接；所述开关阀与调压阀并联，所述并联气路的两端分别与储气筒和工作气缸连接；控制单元用于根据离合器踏板的行程，并且根据检测到的当前气缸行程或压力，向开关阀和调压阀发出控制信号，调节工作气缸行程，使得离合器随离合器踏板的动作而离合或接合。本发明采取纯气动技术，完全摒弃油路，可靠性高、无污染。开关阀与调压阀的并联使用既通过开关阀保证了系统的响应速度，又通过调压阀保证了系统的控制精度。其缺陷在于没有自学习和报警闪码功能，从而不能识别单独的部件故障，另外，没有提出各个部件的具体实现结构。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种气助力离合操纵系统，其电磁阀装置由一组大流量进排气电磁阀组件和一组小流量进排气电磁阀组件组成，电控气助力泵单元工作行程反馈采用无磨损非接触式角度传感器加齿轮齿条的组合设计，提高了使用寿命和角度信号转直线运动的实时性，另外，具有自学习以及报警闪码功能，便于识别单独的部件故障。
[0005] 为实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
[0006] 一种气助力离合操纵系统，包括：电子踏板单元；电控气助力泵单元，所述电控气助力泵单元设有电磁阀装置；与所述电子踏板单元和电控气助力泵单元电连接的控制单元；以及与所述电控气助力泵单元相连的带有离合器的变速箱，
[0007] 电子踏板单元用于将踩踏的机械信号转换成电子信号并传输给控制单元；
[0008] 控制单元根据所述电子踏板单元的踩踏信号和所述电控气助力泵单元的行程信号计算出控制信号发送给所述电磁阀装置；
[0009] 在所述电磁阀装置的作用下，电控气助力泵单元气动地操控所述离合器以实现其离合。
[0010] 优选的是，所述电子踏板单元通过线束与所述控制单元连接。
[0011] 所述电控气助力泵单元还包括气助力器组件、与气助力器组件相连的行程传感器组件、与行程传感器组件相连的行程传感器机构，所述行程传感器机构位于所述行程传感器组件的下方，所述气助力器组件位于所述行程传感器机构的下方。
[0012] 优选的是，所述电控气助力泵单元的壳体采用冲压成型。
[0013] 其中，所述行程传感器组件包括行程传感器磁钢、行程传感器霍尔芯片、行程传感器磁钢转轴座、传感器盖和传感器组件外壳，所述行程传感器磁钢安装在所述行程传感器磁钢转轴座上，所述行程传感器霍尔芯片和线路板一起固定在所述传感器组件外壳的内部并和所述行程传感器磁钢之间保持一定的间隙，所述行程传感器霍尔芯片检测到所述行程传感器磁钢的磁场变化，经行程传感器组件内部电路转换成电子信号。
[0014] 所述行程传感器组件还包括位于所述行程传感器组件的上端的行程传感器插头。
[0015] 优选的是，所述传感器盖通过密封胶与所述传感器组件外壳粘合。
[0016] 优选的是，所述行程传感器磁钢转轴座中心为一字型插孔，与所述行程传感器机构接。
[0017] 所述行程传感器机构包括直齿条、直齿轮拉杆、以及扇形齿转轴，其中，所述直齿条与所述扇形齿转轴的轮齿部接合；所述直齿轮拉杆的一端与所述直齿条连接，另一端与所述气助力器组件连接。
[0018] 优选的是，所述扇形齿转轴的轴中心下端设有一突台作为旋转定位，套在所述行程传感器机构壳体中心孔内。
[0019] 优选的是，所述扇形齿转轴的轴中心上端为一字型中心，套在所述行程传感器磁钢转轴座中心孔一字槽内，随着扇形齿的转动，带动所述行程传感器磁钢转轴座与所述行程传感器磁钢一起旋转。
[0020] 优选的是，所述直齿轮拉杆通过所述气助力器组件的地方设有密封圈Ⅱ。
[0021] 所述气助力器组件包括活塞轴部件、气助力缸体、行程补偿弹簧）、气助力活塞部件、推杆部件、以及气助力缸进排气通道，其中，所述气助力缸体的空腔借助于所述气助力活塞分为助力工作腔和活塞运动腔，所述气助力活塞部件位于所述助力工作腔一侧的中心端与活塞轴部件相连、位于所述活塞运动腔一侧的中心端与推杆部件中的推杆相连，所述行程补偿弹簧设置在所述助力工作腔，所述助力工作腔与所述气助力缸进排气通道连通，所述气助力缸进排气通道又与所述电磁阀装置连通。
[0022] 所述活塞运动腔与运动活塞呼吸口相通。
[0023] 所述气助力器组件还包括用于连接所述气助力缸体与所述变速箱的气助力缸安装法兰。
[0024] 所述活塞轴部件包括活塞轴、液压密封圈、活塞轴座、密封圈Ⅰ、以及密封圈Ⅲ，其中，所述活塞轴上套有所述液压密封圈以及所述活塞轴座，所述活塞轴座上套有所述密封圈Ⅰ和所述密封圈Ⅲ。
[0025] 所述气助力活塞部件包括气助力活塞、套装在所述气助力活塞部件上的气助力活塞双导向环结构、密封圈Ⅳ、活塞轴连接座、密封圈钢丝卡簧、T字型拉杆槽，其中，所述活塞的中心一端与所述活塞轴部件连接，另一端与所述推杆部件连接，所述T型拉杆槽内套有所述直齿轮拉杆，所述推杆部件的球头端嵌在所述活塞轴连接座中心孔内，用所述钢丝卡簧固定，所述活塞轴连接座的两端与所述活塞连接处设有所述密封圈Ⅳ。
[0026] 所述气助力活塞双导向环结构包括导向环Ⅰ、Y型密封圈和导向环Ⅱ，所述活塞的两端分别套有所述导向环Ⅰ和所述导向环Ⅱ，所述Y型密封圈安装在设于活塞外径中部的槽内，导向环Ⅰ和导向环Ⅱ分别布置在所述槽的二侧。
[0027] 所述导向环选用一种耐磨性好的材料，其形状为一种扁状长条型，长度按照活塞周长而定。
[0028] 优选的是，所述Y型密封圈的唇口和气助力缸体内壁过盈配合。
[0029] 优选的是，所述导向环和所述气助力缸体内壁是间隙配合，当所述活塞运动时两端的导向环稳定所述活塞的偏摆。
[0030] 所述推杆部件包括推杆和防尘罩，所述推杆与所述气助力活塞相连的相对端连接至变速箱的压盘分离摇臂，所述推杆由所述气助力缸体伸出的部位设有防尘罩。
[0031] 所述电磁阀装置包括大流量电磁阀组件和与大流量电磁阀组件连通的小流量电磁阀组件。
[0032] 小流量电磁阀进气管和小流量电磁阀排气通道连通了所述大流量电磁阀组件和所述小流量电磁阀组件。
[0033] 所述大流量电磁阀组件包括大流量电磁阀插头、大流量电磁阀和大流量电磁阀排气口，所述大流量电磁阀插头位于所述大流量电磁阀组件一侧端，所述大流量电磁阀插头紧邻位置设有所述大流量电磁阀，所述大流量电磁阀排气口位于所述大流量电磁阀组件的下端。
[0034] 所述大流量电磁阀包括排气阀线圈、进气阀线圈、大流量电磁阀排气动铁芯、大流量电磁阀进气动铁芯、排气动铁芯进气阀门、排气动铁芯排气阀门、进气动铁芯进气阀门、进气动铁芯排气阀门、大流量膜片截止阀进气膜片、大流量膜片截止阀排气膜片、大流量膜片截止阀进气通道、以及大流量膜片截止阀排气通道，其中，所述排气阀线圈和所述进气阀线圈位于所述大流量电磁阀组件的中心，在所述排气线圈的内部设有所述截止阀排气动铁芯，所述排气动铁芯上端设有所述排气动铁芯进气阀门，下端设有所述排气动铁芯排气阀门，所述大流量膜片截止阀进气通道的末端设置所述大流量膜片截止阀进气膜片，在所述进气阀线圈内部设有所述截止阀进气动铁芯，进气动铁芯上端设有所述进气动铁芯进气阀门，下端设有所述进气动铁芯排气阀门，所述大流量膜片截止阀排气通道的末端设置所述大流量膜片截止阀排气膜片。
[0035] 所述大流量电磁阀进气动铁芯在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体流入所述大流量膜片截止阀进气通道的进入口，从而控制大流量电磁阀进气膜片阀门的开关状态。
[0036] 所述大流量电磁阀排气动铁芯在线圈磁力作用下打开或关闭压缩 气体流入所述大流量膜片截止阀排气通道的排出口，从而控制大流量电磁阀排气膜片阀门的开关状态。
[0037] 所述大流量电磁阀组件还包括与所述大流量电磁阀排气口相通的大流量电磁阀排气膜片通道。
[0038] 所述电控气助力泵单元还包括用于输入来自储气筒的压缩气体的气源进气口。
[0039] 所述小流量电磁阀组件包括小流量电磁阀插头和小流量电磁阀，所述小流量电磁阀插头位于所述小流量电磁阀组件的一侧端，上述小流量电磁阀插头紧邻位置设有所述小流量电磁阀。
[0040] 所述小流量电磁阀包括小流量电磁阀进气动铁芯、小流量电磁阀排气动铁芯、小流量电磁阀排气口，其中，所述小流量电磁阀进气动铁芯和所述小流量电磁阀排气动铁芯位于小流量电磁阀的中心位置，所述小流量电磁阀进气动铁芯在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体进入小流量电磁阀排气通道的进气口，所述小流量电磁阀排气动铁芯在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体排出阀体的小流量电磁阀排气口。
[0041] 小流量电磁阀安装支架将所述小流量电磁阀安装在所述变速箱上。
[0042] 所述控制单元是可编程ECU控制器。
[0043] 所述控制单元与所述行程传感器组件连接。
[0044] 所述控制单元通过大流量电磁阀插头线束与所述大流量电磁阀组件连接。
[0045] 所述控制单元通过小流量电磁阀插头线束与所述小流量电磁阀组件连接。
[0046] 所述控制单元与自学习按钮电连接，所述自学习按钮带有故障报警灯。
[0047] 上述线束选用阻燃型波纹管包扎和 AMP插件。
[0048] 本发明的有益效果在于，采用非接触式传感器，传感器使用寿命长；电磁阀装置采用一组高速大流量电磁阀和一组高速小流量电磁阀，保证了控制精度；采用压缩气体作为机械能，环保经济无污染，气助力分泵单元使用寿命长，减少故障率；具有自学习以及报警闪码功能，便于识别单独的部件故障。
[0049] 本发明的气助力离合操纵系统适合所有的大中型机械式变速箱，也适用于具有自动控制变速箱分离装置的车辆，如新能源油（气）电混合动力汽车，其部分零部件可以作为AMT车辆系统执行机构使用。
附图说明
[0050] 图1为本发明气助力离合操纵系统的结构图。
[0051] 图2为行程传感器组件的局部放大图。
[0052] 图3为行程传感器机构局部放大图。
[0053] 图4为行程传感器机构的俯视图。
[0054] 图5为气助力器组件局部放大图。
[0055] 图6为气助力活塞双导向环结构图。
[0056] 图7为大流量电磁阀组件的局部放大图。
[0057] 图8为本发明气助力离合操纵系统的系统原理图。
[0058] 图1至图7中数字分别表示：
[0059] 101角度传感器 102踏板 103行程传感器 104气助力缸 105变速箱 106小流量进排气电磁阀 107大流量进排气电磁阀 108电源 109限压阀 110储气筒111ECU控制器 112带报警灯的自学习开关
[0060] 1气助力缸进排气通道 2直齿条 3行程传感器机构 4气助力器组件 5大流量膜片截止阀进气膜片 6大流量膜片截止阀进气通道 7气源进气口 8大流量电磁阀组件 9大流量电磁阀插头 10大流量电磁阀排气动铁芯 11大流量电磁阀进气动铁芯12大流量电磁阀排气口 13大流量膜片截止阀进排气通道 14大流量膜片截止阀排气膜片 15小流量电磁阀进气管 16运动活塞呼吸口 17小流量电磁阀插头 18小流量电磁阀组件 19小流量电磁阀进气动铁芯 20小流量电磁阀排气通道 21小流量电磁阀排气动铁芯 22小流量电磁阀排气口 23小流量电磁阀安装支架 24变速箱压盘分离摇臂
25变速箱 26推杆 27防尘罩 28气助力缸安装法兰 29活塞运动腔 30气助力活塞
31助力工作腔 32行程补偿弹簧 33气助力缸体 34活塞轴 35直齿轮拉杆 36扇形齿转轴 37行程传感器组件 38行程传感器磁钢 39行程传感器霍尔芯片 40行程传感器磁钢转轴座 41行程传感器插头 42控制单元 43带故障报警灯的自学习按钮 44 ECU电源 45电子踏板总成 50 导向环Ⅰ 51 Y型密封圈 52导向环Ⅱ 53 传感器盖
54 传感器组件外壳 55密封圈Ⅰ 56活塞轴座 57密封圈Ⅱ 58密封圈Ⅲ 59密封圈Ⅳ 60钢丝卡簧 61活塞轴连接座 63排气动铁芯排气阀门 64排气动铁芯进气阀门
65排气阀线圈 66进气动铁芯进气阀门 67进气动铁芯排气阀门 68进气阀线圈 69进气气源腔 70大流量电磁阀进气膜片阀门 71大流量电磁阀排气膜片阀门 72大流量电磁阀排气膜片通道 73 T字型拉杆槽。
具体实施方式
[0061] 为了能够更加清楚地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0062] 图1为按照本发明的一种气助力离合操纵系统的结构图，图2至图6依次给出行程传感器组件37、行程传感器机构3、气助力活塞双导向环结构、气助力器组件4、以及大流量电磁阀组件8的局部放大图，图7为气助力离合操纵系统的原理图。
[0063] 如图1所示，一种气助力离合操纵系统包括电控气助力泵单元、电子踏板单元45、控制单元42、变速箱25，所述电控气助力泵单元也可称作电控气助力泵总成，电子踏板单元也可称作电子踏板总成。
[0064] 所述电控气助力泵单元设有电磁阀装置，控制单元42与电子踏板单元45和电控气助力泵单元电连接；变速箱25与所述电控气助力泵单元相连并带有离合器，另外，带故障报警灯的自学习按钮43和ECU电源44与控制单元42相连。
[0065] 下面具体描述每个单元的结构和特点。
[0066] 电子踏板单元：
[0067] 电子踏板单元是一种将踏板踩踏的机械信号转换成电子信号的装置。
[0068] 电控气助力泵单元：
[0069] 所述电控气助力泵单元还包括气助力器组件4、与气助力器组件4相连的行程传感器组件37、与行程传感器组件37相连的行程传感器机构3，所述电磁阀装置与气助力器组件4相连，行程传感器机构3位于行程传感器组件37的下方，气助力器组件4位于行程传感器机构3的下方，所述电磁阀装置位于气助力器组件4的下方。
[0070] 所述电控气助力泵单元的壳体采用冲压成型。
[0071] 下面分别描述所述电控气助力泵单元每个组成部分的结构。
[0072] 行程传感器组件：
[0073] 如图2所示，行程传感器组件37包括行程传感器磁钢38、行程传感器霍尔芯片39、行程传感器磁钢转轴座40、行程传感器插头41、传感器盖53和传感器组件外壳54，行程传感器磁钢38安装在行程传感器磁钢转轴座40上，行程传感器霍尔芯片39和线路板一起固定在传感器组件外壳54的内部并和行程传感器磁钢38之间保持一定的间隙。
[0074] 行程传感器霍尔芯片39检测到行程传感器磁钢38的磁场变化，经行程传感器组件内部电路转换成模拟电子信号传送给控制单元42。
[0075] 行程传感器插头41位于行程传感器组件37的上端。
[0076] 传感器盖53通过密封胶与传感器组件外壳54粘合。
[0077] 行程传感器磁钢转轴座40中心为一字型插孔，与扇形齿转轴36上的一字型中心轴套在一起，随着扇形齿的转动，带动行程传感器磁钢转轴座40与行程传感器磁钢38一起旋转。
[0078] 行程传感器机构：
[0079] 如图3所示，行程传感器机构3包括直齿条2、直齿轮拉杆35、扇形齿转轴36、以及密封圈Ⅱ57，其中，直齿条2与扇形齿转轴36的轮齿部接合；直齿轮拉杆35的一端与直齿条2连接，另一端与气助力器组件4连接。
[0080] 扇形齿转轴36轴中心下端设有一突台作为旋转定位，套在行程传感器机构3壳体中心孔内。
[0081] 扇形齿转轴36轴中心上端为一字型中心，套在磁钢转轴座40中心孔一字槽内。
[0082] 直齿轮拉杆35通过气助力缸体33的地方设有密封圈Ⅱ57。
[0083] 图4中给出的行程传感器机构的俯视图中清晰看到直齿条2与扇形齿转轴36的轮齿部接合的结构。
[0084] 气助力器组件：
[0085] 如图1所示，气助力器组件4包括活塞轴部件、气助力缸体33、行程补偿弹簧32、气助力活塞部件、推杆部件、以及气助力缸进排气通道1，其中，气助力缸体33的空腔借助于气助力活塞30分为助力工作腔31和活塞运动腔29，所述气助力活塞部件位于助力工作腔31一侧的中心端与活塞轴部件相连、位于活塞运动腔29一侧的中心端与推杆部件中的推杆相连，行程补偿弹簧32设置在助力工作腔31，助力工作腔31与气助力缸进排气通道1连通，气助力缸进排气通道1又与所述电磁阀装置连通。
[0086] 活塞运动腔29与运动活塞呼吸口16相通。
[0087] 气助力缸安装法兰28用于连接气助力缸体33与变速箱25。
[0088] 如图5所示
[0089] 活塞轴部件包括活塞轴34、液压密封圈54、活塞轴座56、密封圈Ⅰ55、以及密封圈Ⅲ58，其中，活塞轴34上套有液压密封圈54以及活塞轴座56，活塞轴座56上套有密封圈Ⅰ55和密封圈Ⅲ58。
[0090] 气助力活塞部件包括气助力活塞30、套装在气助力活塞部件上的气助力活塞双导向环结构（50、52）、密封圈Ⅳ59、活塞轴连接座61、密封圈钢丝卡簧60、T字型拉杆槽73，其中，活塞30的中心一端与活塞轴部件连接，另一端与推杆部件连接，T型拉杆槽73内套有直齿轮拉杆35，推杆部件的球头端嵌在活塞轴连接座61中心孔内，用钢丝卡簧60固定，活塞轴连接座61的两端与活塞30连接处设有密封圈Ⅳ59。
[0091] 所述气助力活塞部件中气助力活塞双导向环结构如图6所示，其包括导向环Ⅰ50、Y型密封圈51和导向环Ⅱ52，活塞30的两端分别套有导向环Ⅰ50和导向环Ⅱ52，Y型密封圈51安装在设于活塞30外径中部的槽内，导向环Ⅰ（50）和导向环Ⅱ（52）分别布置在所述槽的二侧，Y型密封圈51的唇口和气助力缸体33内壁过盈配合。
[0092] 导向环选用一种耐磨性好的材料，其形状为一种扁状长条型，长度按照活塞周长而定，
[0093] 导向环和气助力缸体33内壁是间隙配合，当活塞30运动时两端的导向环就可以稳定活塞30的偏摆，活塞30也就不会和气助力缸体33内壁发生摩擦了，从而保护了气助力缸体33内壁的光洁度，也使得Y型密封圈51在气助力缸体33内壁运动时减少了磨损，很好的提高了密封效果以及使用寿命。
[0094] 下文将描述气助力器组件的工作过程：
[0095] 当压缩空气作用在气助力缸体33内壁时，Y型密封圈唇口就紧紧贴在气助力缸体33内壁上起到密封作用，在气压作用下活塞30向右运动并带动负载运动过程中，气压作用力和负载相等时活塞30停止运动，控制单元42通过执行机构大流量电磁阀组件8和小流量电磁阀组件18来控制所述气助力器组件的气压大小。
[0096] 如图1所示，
[0097] 推杆部件包括推杆26和防尘罩27，推杆26与气助力活塞30相连的相对端连接至变速箱的压盘分离摇臂24，推杆26由气助力缸体33伸出的部位设有防尘罩27。
[0098] 电磁阀装置：
[0099] 所述电磁阀装置包括大流量电磁阀组件8和与大流量电磁阀组件8连通的小流量电磁阀组件18。小流量电磁阀进气管15和小流量电磁阀排气通道20连通了大流量电磁阀组件8和小流量电磁阀组件18。
[0100] 大流量电磁阀组件：
[0101] 如图1所示，
[0102] 大流量电磁阀组件8包括大流量电磁阀插头9、大流量电磁阀和大流量电磁阀排气口12，大流量电磁阀插头9位于大流量电磁阀组件8一侧端，大流量电磁阀插头9紧邻位置设有所述大流量电磁阀，大流量电磁阀排气口12位于大流量电磁阀组件8的下端。
[0103] 如图7所示，
[0104] 所述大流量电磁阀包括排气阀线圈65、进气阀线圈68、大流量电磁阀排气动铁芯10、大流量电磁阀进气动铁芯11、排气动铁芯进气阀门64、排气动铁芯排气阀门63、进气动铁芯进气阀门66、进气动铁芯排气阀门67、大流量膜片截止阀进气膜片5、、大流量膜片截止阀排气膜片14、大流量膜片截止阀进气通道6、以及大流量膜片截止阀排气通道13，其中，排气阀线圈65和进气阀线圈68位于大流量电磁阀组件8的中心，在排气线圈65内部设有截止阀排气动铁芯10，排气动铁芯10上端设有排气动铁芯进气阀门64，下端设有排气动铁芯排气阀门63，大流量膜片截止阀进气通道6的末端设置大流量膜片截止阀进气膜片
5，在进气阀线圈68内部设有截止阀进气动铁芯11，进气动铁芯上端设有进气动铁芯进气阀门66，下端设有进气动铁芯排气阀门67，大流量膜片截止阀排气通道13的末端设置大流量膜片截止阀排气膜片14。
[0105] 大流量电磁阀进气动铁芯11在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体流入大流量膜片截止阀进气通道6的进入口，从而控制大流量电磁阀进气膜片阀门70的开关状态。
[0106] 大流量电磁阀排气动铁芯10在线圈磁力作用下打开或关闭压缩 气体流入大流量膜片截止阀排气通道13排出口，从而控制大流量电磁阀排气膜片阀门71的开关状态。
[0107] 大流量电磁阀排气膜片通道72与大流量电磁阀排气口12相通。
[0108] 所述电控气助力泵单元还包括气源进气口7，用于输入来自储气筒的压缩气体。
[0109] 大流量电磁阀组件的工作过程如下：
[0110] 描述1：
[0111] 需要活塞30移动时，排气阀线圈65通电，排气动铁芯10往下运动并关闭排气动铁芯排气阀门63，此时，气源进气口7的气源经过排气动铁芯进气阀门64进气口进入大流量电磁阀排气膜片进气通道13，在气压作用下大流量电磁阀排气膜片14往上运行并关闭大流量电磁阀排气膜片阀门71。进气阀线圈68通电，截止阀进气动铁芯11往上运动并关闭进气动铁芯进气阀门66，此时，进气动铁芯排气阀门67打开大流量电磁阀进气膜片5上端气压经过进气动铁芯排气阀门67排气口排出，由于大流量电磁阀进气膜片5的内部设有面积差，进气气源腔69的气压经过大流量电磁阀进气膜片阀门70进入气助力缸进排气通道1，并推动活塞30运动。在运行过程中通过控制单元42发送不同的脉宽信号来控制活塞30的位置。
[0112] 描述2：
[0113] 助力工作腔31进气过程中，需要在某一位置停止活塞30时，进气阀线圈68断电，进气阀线圈68断电后截止阀进气动铁芯11往下运动，打开排气阀门67排气，同时关闭进气阀门66，气源经过气源进气口7和进气动铁芯进气阀门66进入大流量电磁阀进气膜片5的上端，大流量电磁阀进气膜片5在气压作用下往下运动并关闭大流量电磁阀进气膜片阀门70，气压截止在一个整体密封的环境中，从而实现运动中的活塞30的停止。
[0114] 描述3
[0115] 当助力工作腔31需要排气回位或者是回位到一定的位置要求时，首先执行完成描述2的动作以后，再对排气阀线圈65断电，当排气阀线圈65断电后截止阀排气动铁芯10在回位弹簧的作用下往上运动，排气动铁芯10关闭排气动铁芯进气阀门64,同时打开排气动铁芯排气阀门63，大流量电磁阀排气膜片14下端的气压经过排气动铁芯排气阀门63的阀门口从大流量电磁阀排气口12排出，助力工作腔31的气压经过气助力缸进排气通道1和大流量电磁阀排气膜片阀门71和大流量电磁阀排气口12排出。如果活塞30的位置是所需要的控制位置，则只要再次给排气线圈65通电即可。助力工作腔31工作气压再次被截止在一个完全密封的环境中，如果活塞30需要处在初始安装位置，则只要给排气线圈65通电时间延长将助力工作腔31内部的气压全部排完，活塞30在负载力的反作用下回到初始位置。
[0116] 小流量电磁阀组件：
[0117] 如图1所示，所述小流量电磁阀包括小流量电磁阀进气动铁芯19、小流量电磁阀排气动铁芯21、小流量电磁阀排气口22，其中，小流量电磁阀进气动铁芯19和小流量电磁阀排气动铁芯21位于小流量电磁阀的中心位置，小流量电磁阀进气动铁芯19在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体进入小流量电磁阀排气通道20的进气口，小流量电磁阀排气动铁芯21在线圈磁力作用下打开或关闭压缩气体排出阀体的小流量电磁阀排气口22。
[0118] 小流量电磁阀安装支架23将所述小流量电磁阀安装在变速箱25上。
[0119] 控制单元：
[0120] 控制单元42是电子踏板气助力离合操纵系统的控制中心，控制单元42接收来自电子踏板单元45的电信号和所述电控气助力泵单元4的行程信号计算出控制信号发送给所述电磁阀装置，在电磁阀装置的作用下，所述电控气助力泵单元气动地操控所述离合器以实现其离合。
[0121] 具体而言，控制单元42是可编程ECU控制器。控制单元42通过线束与电子踏板单元42连接，行程传感器插头41线束与行程传感器组件37连接，通过大流量电磁阀插头9线束与大流量电磁阀组件8连接，通过小流量电磁阀插头17线束与小流量电磁阀组件18连接。控制单元42与带故障报警灯自学习按钮43连接。
[0122] 所述线束选用阻燃型波纹管包扎和 AMP插件。
[0123] 如图2所示，本发明气助力离合操纵系统包括角度传感器101、踏板102、行程传感器103、气助力缸104、变速箱105、小流量进排气电磁阀106、大流量进排气电磁阀107、电源108、限压阀109、储气筒110、控制单元111、以及带报警灯的自学习开关112。
[0124] 储气筒110的供气端与限压阀109连接，限压阀109带有过滤器；限压阀109的排气端与小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107的进气端连接，小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107并联；小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107的排气端与气助力缸104的进气端连接；气助力缸104与变速箱连接。
[0125] 踏板102的信号通过角度传感器101与ECU控制器111连接，驾驶员通过踩踏踏板102对车辆的离合操纵系统进行控制，踏板102的行程是对气助力缸104的行程进行控制的重要参数之一。
[0126] 气助力缸104的行程经过行程传感器103发送给ECU控制器111，小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107的控制端与ECU控制器111连接，带报警灯的自学习开关112与ECU控制器111连接。ECU控制器111根据踏板102的行程和检测的气助力缸104行程比例来向小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107控制端发送控制信号，调节气助力缸104的行程。
[0127] 储气筒110作为整个系统的气源，为气助力缸104提供气体，储气筒110的气体经过限压阀109后，输出的气体成为具有一定压力范围的气体，该气体进入小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107，ECU控制器111根据电子踏板102的角度信号和检测的气助力缸行程信号的比例来向小流量进排气电磁阀106和大流量进排气电磁阀107控制端发送控制信号，调节气助力缸104的行程。
[0128] 下面描述本发明的工作原理，其根据分离、结合和快速结合的不同工作状态来说明。
[0129] 分离的工作原理如下：
[0130] 当控制单元42接收到电子离合踏板信号后，控制单元42根据程序控制策略通过大流量电磁阀插头9及线束分别使大流量电磁阀组件8排气线圈通电，该插头及线束为三孔及三芯线，其中进排气线圈连接各一根，此导线通电和断电均受控制单元42控制，另外一根导线为线圈公共地线负极，当排气线圈通电后大流量电磁阀排气动铁芯10在线圈磁力作用下往下运动打开进气口，并关闭下端排气口，压缩气体进入大流量膜片截止阀进排气通道13，在压缩气体作用下大流量膜片截止阀排气膜片14关闭，经过关闭大流量膜片截止阀排气膜片延时以后大流量电磁阀组件8进气线圈再通电，大流量电磁阀进气动铁芯11在进气线圈磁力作用下往上运动关闭进气源，压缩气体经大流量膜片截止阀进排气通道6从大流量电磁阀排气口12排出，此时大流量膜片截止阀进气膜片 5打开，气源从气助力缸进排气通道1进入助力工作腔31，此时气助力活塞30和推杆26在压缩气体作用下向右位移，推动变速箱压盘分离摇臂24转动，使得离合器压盘发生分离，此时连接在气助力活塞30上的直齿轮拉杆35和直齿轮2一起运动，并带动扇形齿转轴36转动，与此同时连接在磁钢转轴座40上的磁钢38也一起转动，磁钢38与霍尔芯片39发生磁极变化，经过传感器内部电路处理转换成模拟信号输出并传送给控制单元48，当控制单元42接收到这二种信号以后，根据这二种信号的比例关系，来调整不同的相对应的位置，当角度信号变化快时推杆运动则快，当角度信号变化慢时推杆运动则慢，始终保持两者之间的关系同步。详见图3。
[0131] 当电子离合踏板总成45的信号快接近分离位置目标值时，大流量电磁阀组件8断电，线圈磁力消失，大流量电磁阀进气动铁芯11在回位弹簧的作用下往下运动并打开进气源，大流量膜片截止阀进气膜片 5打开，压缩气体经大流量膜片截止阀进排气通道6进入，在压缩气体作用下关闭膜片，助力工作腔31压力保持不进不排。由于分离行程还没有达到目标值，此时小流量电磁阀组件18进气线圈通电。小流量电磁阀插头17及线束为三孔三芯导线组成，进排气线圈各连接一根，控制单元48控制进排气线圈的通电和断电，另外一根导线为公共地线负极，当进气线圈通电后小流量电磁阀进气动铁芯19向下运动，压缩气体经进排气通道20和气缸助力进排气通道1进入，使得助力工作腔31压力缓慢上升，气助力活塞30和推杆26在压缩气体作用下继续向右运动，此时ECU会根据行程传感器组件37的信号变化对小流量电磁阀组件18进行通电和断电控制，实现推杆分离行程的准确性，推杆行程的变化直接反馈在行程传感器的信号中，当推杆分离行程到达目标值时，小流量电磁阀组件18进气线圈断电磁力消失，小流量电磁阀进气动铁芯19向上运动关闭进气口，变速箱压盘分离摇臂24负载在与推杆26负载相等的情况下，分离行程保持当前位置不变，如果推杆分离行程超过了规定的目标值时，则小流量电磁阀组件18排气线圈通电，小流量电磁阀排气动铁芯21工作并向下运动，此时助力工作腔31压缩气体经过气缸助力进排气通道1、进排气通道20以及小流量电磁阀排气口排出，气助力活塞30和推杆26在变速箱压盘分离摇臂24负载的作用下向左移动，在排气过程中，也可根据需要对小流量电磁阀组件18的进排气线圈进行控制以便达到精确位置，在完成目标值控制后，小流量电磁阀组件18进气线圈断电，小流量电磁阀进气动铁芯21向上运动关闭排气口22，保证推杆分离行程目标值的规定要求，在上述踩下离合踏板42整个过程中，如果离合踏板42停在任意位置推杆
26也会停止在相应的位置，从而保证了离合踏板42和推杆26的随动性和同步性。
[0132] 车辆起步结合时的工作原理如下：
[0133] 在完成分离目标值以后，当电子控制单元42接收到排气信号后，大流量电磁阀组件8的排气线圈断电使磁力消失，大流量电磁阀排气动铁芯10在回位弹簧的作用下往上运动并关闭进气源，大流量膜片截止阀排气膜片14在压缩气体反作用下打开，此时助力工作腔31的气体过气助力缸进排气通道1和大流量电磁阀排气口12排出，如果电子离合踏板信号处于车辆起步结合区域范围时，此时大流量电磁阀组件8的排气线圈再通电，大流量电磁阀排气动铁芯10往下运动关闭排气，压缩气体经大流量膜片截止阀进排气通道13并关闭大流量膜片截止阀排气膜片14，不再增加进入气助力缸进排气通道1的压缩气体，实现推杆26的位置停止，如果此时电子离合踏板总成45信号变化很慢，则小流量电磁阀组件18通电，小流量电磁阀排气动铁芯21工作并向下运动，此时助力工作腔31的气体经过气缸助力进排气通道1、进排气通道20以及小流量电磁阀排气口22排出，ECU会根据踏板角度信号的变化来完成一系列的动作，直到平稳快捷的完成车辆起步。
[0134] 当车辆快速结合时的工作原理如下：
[0135] 在完成分离目标值以后，当电子离合踏板信号变化很快时，大流量电磁阀组件8的排气线圈断电使磁力消失，大流量电磁阀排气动铁芯10在回位弹簧的作用下往上运动并关闭进气源，大流量膜片截止阀排气膜片14在压缩气体反作用下打开，此时助力工作腔31的气体经过气缸助力进排气通道1和大流量电磁阀排气口12排出，在此动作期间一般不控制推杆26的位置，使得推杆26能快速的回到初始状态，从而实现离合器的快速结合[0136] 从工作原理所描述的几种工作状态中可以看出，在不同工作状态下，通过不同的控制方式来调整压缩气体的进气量，从而实现车辆的缓慢和快速起步以及分离，也可以使推杆26在任意位置的停止，这样就能够对车辆的运行进行控制了。
[0137] 另外，气助力离合操纵系统具有传感器标定的自学习装置。
[0138] 系统在首次装车或者是平时调整电子离合踏板45的高度以及更换部件后，确定ECU上电并保证车辆有足够的气压时，首先按下带故障报警灯自学习按钮43，故障灯会一直闪烁，此时全行程踩下离合踏板，再松开离合踏板即可，故障灯延时一定时间后常亮提示自学习结束，自学习结束以后再按一下按钮使得按钮弹起回到初始位置，整个自学习过程完成。
