帶助力結(jié)構(gòu)的操縱桿系統(tǒng)和用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶有助力結(jié)構(gòu)的操縱桿系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由搖臂和助力彈簧組成，搖臂繞其一端擺動，另一端具有踏板，助力彈簧初始階段有預(yù)應(yīng)力，其一端連接在搖臂的踏板和鉸接端之間的彈簧連接點上，另一端固定于彈簧固定點上。該系統(tǒng)中搖臂樞轉(zhuǎn)軸到彈簧固定點的距離大于搖臂樞轉(zhuǎn)軸到彈簧連接點的距離，并且還大于彈簧連接點至彈簧固定點的距離，沿著垂直于搖臂擺動面的方向觀察，搖臂樞轉(zhuǎn)軸與彈簧固定點的連線在搖臂的起始位置和終止位置之間。這樣的布置結(jié)構(gòu)能夠使彈簧產(chǎn)生的助力力矩更大，同時拓寬了搖臂擺動過程中的助力行程。
【專利說明】帶助力結(jié)構(gòu)的操縱桿系統(tǒng)和用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶有助力結(jié)構(gòu)的操縱桿系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]使用普通助力彈簧為操縱桿系統(tǒng)助力是一種成本低廉的方法，由于機械彈簧的助力效果有限，彈簧助力通常用在所需助力效果比較小的場合，例如在車輛離合器的操縱桿機構(gòu)中?，F(xiàn)有技術(shù)中，例如專利號為ZL201320765887.4的實用新型專利公開了使用助力彈簧在與操縱桿通過一定方式連接的機構(gòu)，操縱桿在實現(xiàn)預(yù)期操縱動作的擺動過程中，改變了彈簧施力方向，同時彈簧經(jīng)歷了先蓄力后施力的階段，使得在彈簧的助力階段，彈簧力產(chǎn)生的力矩與操縱桿上施加的操作力矩方向一致，從而起到助力的作用。在該專利中，助力彈簧由于是被設(shè)置成向下方施加壓縮力，其固定在車身上的助力鉸鏈距離搖臂鉸鏈較近，彈簧的壓縮力相對與搖臂鉸鏈處不容易得到足夠的力臂，搖臂在擺動過程中得到的助力效果不佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型旨在提供一種具有彈簧助力結(jié)構(gòu)的操縱桿系統(tǒng)，該操縱桿系統(tǒng)包括:操縱桿和助力彈簧。該操縱桿的一端為鉸接端，操縱桿在該鉸接端可樞轉(zhuǎn)地鉸接在一操縱桿樞轉(zhuǎn)軸上，該操縱桿的另一端為操作端，所述操縱桿在該操作端接受操作人員的操作力；該操縱桿能夠圍繞所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸在起始位置和終止位置之間樞轉(zhuǎn)，所述起始位置為操縱桿不受操作力作用的位置，所述終止位置為該操縱桿受到操作力作用所能夠到達的極限位置；該助力彈簧的一端連接在操縱桿的操作端和鉸接端之間的彈簧連接點上，另一端連接在位置固定的彈簧固定點上；本操縱桿系統(tǒng)的特征在于，所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸到彈簧固定點的距離大于操縱桿樞轉(zhuǎn)軸到彈簧連接點的距離，并且還大于彈簧連接點至彈簧固定點的距離；并且，沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，操縱桿處于起始位置時的彈簧連接點與操縱桿處于終止位置時的彈簧連接點位于連接所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸與彈簧固定點的直線的兩側(cè)。
[0004]本操縱桿系統(tǒng)的運動過程如下。
[0005]當(dāng)操縱桿位于起始位置時，助力彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)；在垂直于操縱桿樞轉(zhuǎn)軸軸線的視圖平面內(nèi)，以操縱桿樞轉(zhuǎn)軸為力矩中心，當(dāng)操縱桿的操作端施加一操作力時，該操作力對操縱桿的操作力矩與助力彈簧對操縱桿的力矩(下文稱之為“彈簧力矩”)方向相反，因此在操作力矩推動操縱桿擺動的過程中彈簧被進一步壓縮。當(dāng)操縱桿擺動至操縱桿樞轉(zhuǎn)軸、彈簧連接點、彈簧固定點三點共線的位置時，彈簧施力的方向通過力矩中心，此時的彈簧對操縱桿的彈簧力矩為零，這是操縱桿運動的臨界位置。當(dāng)操作力矩進一步推動操縱桿擺動離開臨界位置時，彈簧的壓縮力對操縱桿產(chǎn)生力矩，而此后彈簧力矩的方向與操作力矩的方向一致，因此彈簧對操縱桿的擺動起到助力的作用。在本實用新型中，當(dāng)操縱桿運動終止位置時，彈簧壓縮力相對力矩中心的力臂長度要長于彈簧位于初始位置壓縮力相對于力矩中心的力臂長度。
[0006]在回程階段，由于操作力矩的不斷減小或者撤除，從終止位置到臨界位置的過程中，操縱桿在負(fù)載產(chǎn)生的回復(fù)力矩的作用下擺動(這里所說的負(fù)載是指操縱桿所需要操縱的動作部件，該動作部件中設(shè)定有彈性回位元件，能夠產(chǎn)生自動回復(fù)力)，此時彈簧力矩方向與回復(fù)力矩方向相反，起到一定的阻礙作用，在實際的離合器裝置中，能起到緩慢接合的作用效果，避免了突然接合產(chǎn)生的沖擊和磨損。由于回復(fù)力矩的大小要大于彈簧力矩，操縱桿能保持在回復(fù)力矩作用下順利越過臨界位置，之后彈簧力矩與回復(fù)力矩方向一致，保證了操縱桿順利回到初始位置，起到了復(fù)位的作用。
[0007]相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，上述操縱桿系統(tǒng)中的彈簧固定點離操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的距離變得更大，在彈簧力相對于操縱桿樞轉(zhuǎn)軸形成的力臂直角三角形中，斜邊為彈簧的固定點與操縱桿樞轉(zhuǎn)軸之間的連線，轉(zhuǎn)動到相同角度下的情況下，斜邊變長，則相應(yīng)的直角邊(即彈簧力矩的力臂長度)也更大大；由此在彈簧隨操縱桿擺動的過程中，相同彈簧力作用下獲得的力矩也變得更大。
[0008]優(yōu)選地，在操縱桿系統(tǒng)中，沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察(即從垂直于操縱桿擺動面的方向看過去)，所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸和所述彈簧固定點位于所述彈簧連接點擺動所經(jīng)過的弧線的兩側(cè)。
[0009]優(yōu)選地，在上述的操縱桿系統(tǒng)中，所述助力彈簧在所述起始位置被預(yù)設(shè)壓應(yīng)力。
[0010]優(yōu)選地，在上述的操縱桿系統(tǒng)中，沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述操縱桿旋轉(zhuǎn)到所述彈簧連接點、所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸與所述彈簧固定點共線的臨界位置時，所述助力彈簧被壓縮到最短；并且在所述操縱桿從所述臨界位置向所述終止位置擺動的行程中，所述助力彈簧提供將所述操縱桿推向終止位置的助力。
[0011]優(yōu)選地，在上述的操縱桿系統(tǒng)中，所述助力彈簧為螺旋彈簧。
[0012]本實用新型還公開一種用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)，其主要包括搖臂以及助力彈簧。該搖臂的一端為鉸接端，所述搖臂在該鉸接端可樞轉(zhuǎn)地鉸接在一搖臂樞轉(zhuǎn)軸上，該搖臂的另一端為踏板，該踏板接受操作人員的操作力；該搖臂能夠圍繞所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸在起始位置和終止位置之間樞轉(zhuǎn)，所述起始位置為所述搖臂不受操作力作用的位置，所述終止位置為該搖臂受到操作力作用所能夠到達的極限位置；所述助力彈簧的一端連接在所述搖臂的踏板和鉸接端之間的彈簧連接點上，另一端連接在位置固定的彈簧固定點上；其特征在于，所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸到所述彈簧固定點的距離大于所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸到所述彈簧連接點的距離，并且還大于所述彈簧連接點至所述彈簧固定點的距離；并且，沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，搖臂處于起始位置時的彈簧連接點與搖臂處于終止位置時的彈簧連接點位于連接所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸與彈簧固定點的直線的兩側(cè)。
[0013]優(yōu)選地，在上述的離合器踏板系統(tǒng)中，沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察(即從垂直于搖臂擺動面的方向看過去)，所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸和所述彈簧固定點位于所述彈簧連接點擺動所經(jīng)過的弧線的兩側(cè)。
[0014]優(yōu)選地，在上述的離合器踏板系統(tǒng)中，所述助力彈簧在所述起始位置被預(yù)設(shè)壓應(yīng)力。
[0015]優(yōu)選地，在上述的離合器踏板系統(tǒng)中，沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述搖臂旋轉(zhuǎn)到所述彈簧連接點、所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸與所述彈簧固定點共線的臨界位置時，所述助力彈簧被壓縮到最短；并且在所述搖臂從所述臨界位置向所述終止位置擺動的行程中，所述助力彈簧提供將所述搖臂推向終止位置的助力。
[0016]優(yōu)選地，在上述的離合器踏板系統(tǒng)中，所述助力彈簧為螺旋彈簧。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型一個實施例的操縱桿系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖2是操縱桿位于起始位置的簡化示意圖。
[0019]圖3是操縱桿位于終止位置的簡化示意圖。

【具體實施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本實用新型的示例性實施例。文中描述的和附圖示出的示例性實施例旨在教導(dǎo)本實用新型的原理，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在若干不同環(huán)境中和對于若干不同應(yīng)用實施和使用本實用新型。因此，示例性實施例并不意在、并且不應(yīng)該被認(rèn)為是對專利保護的范圍的限制性描述。相反，專利保護的范圍由所附的權(quán)利要求來限定。還應(yīng)注意的是，附圖不是按比例繪制的，并且在整個附圖中類似的結(jié)構(gòu)或功能的元件由相同的附圖標(biāo)記表示；并且附圖僅是為了便于實施例的描述。
[0021]本實用新型的操縱桿系統(tǒng)的典型構(gòu)造是拖拉機離合器踏板系統(tǒng)。
[0022]如圖1所示的一個拖拉機離合器踏板系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由搖臂I和助力彈簧10組成，其中搖臂I的上端通過搖臂樞轉(zhuǎn)軸2連接到機架或者其上的固定裝置(未示出)，并能以此為中心擺動。搖臂I的上端還設(shè)置有搖臂連桿11連接，該搖臂連桿11在搖臂I的帶動下能夠繞搖臂樞轉(zhuǎn)軸2擺動，且該搖臂連桿11與作為負(fù)載的離合器拉桿相鉸接。在搖臂I的下端有用于踩踏操作的踏板12。如圖所示，助力彈簧10的兩端分別連接至彈簧固定點4和彈簧連接點3。彈簧連接點3處于搖臂I的中部，助力彈簧10在該彈簧連接點處與搖臂I相鉸接。彈簧固定點4位于彈簧連接點3下方的機架或其他固定裝置上，助力彈簧10的一端鉸接在該彈簧固定點4。
[0023]圖2示意性地表示處于起始位置的搖臂，為沿著搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向(即垂直于搖臂擺動面的方向)觀察所得。在該圖中，搖臂樞轉(zhuǎn)軸2、彈簧固定點4和彈簧連接點3均被簡化處理成點，搖臂I被簡化處理成一條線，助力彈簧10也以簡化的方式示出。
[0024]當(dāng)搖臂擺動時，其所受力矩的力矩中心為搖臂樞轉(zhuǎn)軸2。處于起始位置的助力彈簧10處于預(yù)壓縮狀態(tài)，壓縮量占助力彈簧原長的1/3-2/3，彈簧力矩相對力矩中心的力臂為L。當(dāng)踏板12受操作力作用時，操作力矩的方向與彈簧力矩的方向相反，此時助力彈簧10起到阻礙搖臂轉(zhuǎn)動的作用，可以防止踩踏的誤操作。當(dāng)進一步增大操作力矩使得搖臂擺動到彈簧固定點4、搖臂樞轉(zhuǎn)軸2和彈簧連接點3共線的臨界位置時，彈簧10的彈簧力矩由于方向上通過力矩中心而變?yōu)榱恪Ｔ诓僮髁乩^續(xù)推動下，搖臂I繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動并離開臨界位置，此時助力彈簧10的彈簧力矩變成與操作力矩方向相同，從而對搖臂施加助力以減輕操作者的操作力。搖臂I從臨界位置擺動到終止位置的行程也因此被稱為助力行程。
[0025]圖3示意性地表示處于終止位置的搖臂。
[0026]對比圖2和圖3可以看出，搖臂處于終止位置時的彈簧壓縮力相對于力矩中心的力臂L比搖臂處于初始位置時彈簧壓縮力相對于力矩中心的力臂L要更長。另一方面，從臨界位置到終止位置時搖臂擺動的角度明顯要大于從起始位置到臨界位置時搖臂擺動的角度，由于彈簧10預(yù)壓縮的緣故，使得助力彈簧的助力階段得到延長。
[0027] 在回程階段，由于操作力矩的不斷減小或者撤除，從終止位置到臨界位置的過程中，搖臂I在回復(fù)力矩的作用下擺動，此時助力彈簧10的彈簧力矩方向與回復(fù)力矩方向相反，起到一定的阻礙作用，在實際的離合器裝置中，能起到緩慢接合的作用效果，避免了突然接合產(chǎn)生的沖擊和磨損。由于回復(fù)力矩的大小要大于彈簧力矩(撤掉或減小操作力的結(jié)果)，搖臂I能保持在回復(fù)力矩作用下順利越過臨界位置，之后助力彈簧10的彈簧力矩與回復(fù)力矩方向一致，保證了搖臂I順利回到初始位置，起到了復(fù)位的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種操縱桿系統(tǒng),包括: 操縱桿，該操縱桿的一端為鉸接端，操縱桿在該鉸接端可樞轉(zhuǎn)地鉸接在一操縱桿樞轉(zhuǎn)軸上，該操縱桿的另一端為操作端，所述操縱桿在該操作端接受操作人員的操作力；該操縱桿能夠圍繞所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸在起始位置和終止位置之間樞轉(zhuǎn)，所述起始位置為操縱桿不受操作力作用的位置，所述終止位置為該操縱桿受到操作力作用所能夠到達的極限位置； 助力彈簧，該助力彈簧的一端連接在操縱桿的操作端和鉸接端之間的彈簧連接點上，另一端連接在位置固定的彈簧固定點上； 其特征在于， 所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸到彈簧固定點的距離大于操縱桿樞轉(zhuǎn)軸到彈簧連接點的距離，并且還大于彈簧連接點至彈簧固定點的距離；并且，沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，操縱桿處于起始位置時的彈簧連接點與操縱桿處于終止位置時的彈簧連接點位于連接所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸與彈簧固定點的直線的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的操縱桿系統(tǒng)，其特征在于， 沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸和所述彈簧固定點位于所述彈簧連接點擺動所經(jīng)過的弧線的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的操縱桿系統(tǒng)，其特征在于， 所述助力彈簧在所述起始位置被預(yù)設(shè)壓應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求3所述的操縱桿系統(tǒng)，其特征在于， 沿著所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述操縱桿旋轉(zhuǎn)到所述彈簧連接點、所述操縱桿樞轉(zhuǎn)軸與所述彈簧固定點共線的臨界位置時，所述助力彈簧被壓縮到最短；并且在所述操縱桿從所述臨界位置向所述終止位置擺動的行程中，所述助力彈簧提供將所述操縱桿推向終止位置的助力。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的操縱桿系統(tǒng)，其特征在于，所述助力彈簧為螺旋彈簧。
6.一種用于拖拉機的離合器踏板系統(tǒng)，包括: 搖臂，該搖臂的一端為鉸接端，所述搖臂在該鉸接端可樞轉(zhuǎn)地鉸接在一搖臂樞轉(zhuǎn)軸上，該搖臂的另一端為踏板，該踏板接受操作人員的操作力；該搖臂能夠圍繞所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸在起始位置和終止位置之間樞轉(zhuǎn)，所述起始位置為所述搖臂不受操作力作用的位置，所述終止位置為該搖臂受到操作力作用所能夠到達的極限位置； 助力彈簧，該助力彈簧的一端連接在所述搖臂的踏板和鉸接端之間的彈簧連接點上，另一端連接在位置固定的彈簧固定點上； 其特征在于， 所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸到所述彈簧固定點的距離大于所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸到所述彈簧連接點的距離，并且還大于所述彈簧連接點至所述彈簧固定點的距離；并且，沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，所述搖臂處于起始位置時的彈簧連接點與所述搖臂處于終止位置時的彈簧連接點位于連接所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸與彈簧固定點的直線的兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的離合器踏板系統(tǒng)，其特征在于， 沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸和所述彈簧固定點位于所述彈簧連接點擺動所經(jīng)過的弧線的兩側(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的離合器踏板系統(tǒng)，其特征在于， 所述助力彈簧在所述起始位置被預(yù)設(shè)壓應(yīng)力。
9.如權(quán)利要求8所述的離合器踏板系統(tǒng)，其特征在于， 沿著所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述搖臂旋轉(zhuǎn)到所述彈簧連接點、所述搖臂樞轉(zhuǎn)軸與所述彈簧固定點共線的臨界位置時，所述助力彈簧被壓縮到最短；并且在所述搖臂從所述臨界位置向所述終止位置擺動的行程中，所述助力彈簧提供將所述搖臂推向終止位置的助力。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項所述的離合器踏板系統(tǒng)，其特征在于，所述助力彈簧為螺旋彈簧。
【文檔編號】B60K23/02GK203920431SQ201420368576
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】王利軍, 薛繼勇, 劉文利 申請人:約翰迪爾（天津）有限公司