Механическая трансмиссия автомобиля
VEHICLE MECHANICAL TRANSMISSION

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности автомобилей, имеющих трансмиссию, содержащую сцепление и механическую коробку передач с ручным или автоматизированном переключением ступеней.
Известны устройства для автоматического управления сцеплением нормально разомкнутого типа в механической трансмиссии. Эти устройства содержат насос, приводимый от двигателя, соединенный с цилиндром включения сцепления поршнем, и регулятор давления, изменяемого от частоты двигателя. Для выключения сцепления при переключении ступеней в коробке передач предусмотрен электромагнит, прерывающий связь регулятора давления с цилиндром сцепления [1]. Автоматическое управление сцеплением обеспечивает получение «двух педального управления» - педаль подачи топлива в двигатель и педаль тормоза. Педаль сцепления ликвидируется, что существенно упрощает управление автомобилем.
Известные устройства автоматического управления сцеплением имеют два недостатка - невозможность запуска двигателя буксированием автомобиля и отсутствие режима торможения автомобиля двигателем на стоянках.
Известно также устройство управления сцеплением, содержащее дополнительный насос, приводимый от электродвигателя, что обеспечивает запуск двигателя буксированием автомобиля [2], но не позволяет получить режим торможения автомобиля двигателем на стоянках. Однако практического применения оно не нашло из-за значительного увеличения сложности устройства и весьма редкой потребности его использования.
Предлагаемые устройства автоматического управления сцеплением обеспечивает получение режима запуска двигателя буксированием автомобиля и режим торможения автомобиля двигателем на стоянках, что существенно расширяет функциональные возможности устройства.
Это достигается тем, что устройство автоматического управления сцеплением содержит цилиндр включения сцепления и приводимый от электродвигателя масляный насос, соединенный с другим цилиндром, подпружиненный поршень которого взаимодействует с поршнем цилиндра включения сцепления.
На фиг. 1 схематически изображена трансмиссия автомобиля с устройством автоматического управления сцеплением нормально разомкнутого типа 1, соединенного с механической коробкой передач 2, снабженной рычагом переключения ступеней 3 и механизмом включения ступеней 4.
н
Управление сцеплением 1 осуществляется от масляного насоса 5, приводимого электродвигателем 6 при его соединении с аккумулятором 7 выключателем 8. При включенном электродвигателе 6 на насосе 5 поддерживается давление р.
0
1
Включение сцепления 1 выполняет поршень 9 цилиндра сцепления 10, соединяемого с регулятором давления 11 или с масляным насосом 5 через электрогидравлический клапан 12 управления сцеплением. Регулятор давления 11 осуществляет изменение давления, поступающего в цилиндр сцепления 10, в зависимости от частоты n вращения двигателя. На минимальной частоте n вращения двигателя сцепление 1 выключено, а при n≥n полностью включено.
Механизм включения ступеней 4 содержит датчик 13, управляющий клапаном режимов работы сцепления 14, например, электромагнитом 15. Контакты датчика 13 замкнуты при включении в коробке передач первой ступени (U1) и ступени заднего хода (UR).
Насос 5 через трубопровод 16 соединен с другим цилиндром 17, подпружиненный поршень 18 которого уперт в поршень 9 цилиндра сцепления 10.
Поэтому, при выключенном электродвигателе 6, сцепление 1 находится во включенном состоянии.
Устройство управления сцеплением также содержит аккумулятор давления 19, соединяемый клапаном плавного включения 20, например, электромагнитом 21 с электромагнитом 15. Следовательно, датчик 13 управляет одновременно двумя электромагнитами. На первой ступени и ступени заднего хода в коробке передач, аккумулятор давления 19 отключен.
н
Для трогания с места и движения автомобиля с переключением ступеней в коробке передач 2 водитель включает выключатель 8 электродвигателя 6. На выходе насоса 5 создается давление р, которое воздействует по каналу 16 на поршень 18, отводя его от поршня 9 цилиндра 10 сцепления. Сцепление 1 при этом выключается.
0
При минимальной частоте n двигателя водитель включает первую ступень U1 в коробке передач 2. Срабатывает датчик 13 и цилиндр 10 сцепления соединяется через электрогидравлический клапан 12 и регулятор режимов работы сцепления 14 с регулятором давления 11. При нажатии педали подачи топлива частота двигателя n возрастает, а регулятор давления 11 обеспечивает плавное трогание и движение автомобиля.
Аналогично происходит процесс трогания автомобиля при включении в коробке передач ступени заднего хода UR.
Переключение в коробке передач на ступень U2 производит водитель рычагом переключения ступеней 3, что приводит к выключению сцепления электрогидравлическим клапаном 12, т.к. цилиндр 10 сцепления соединяется с гидробаком 22.
При включении ступени U2 цилиндр 10 сцепления соединяется с аккумулятором давления 19 клапаном плавного включения 20, а клапан режимов работы сцепления 14 соединяет электромагнитный клапан 12 с насосом 5, как это показано на фиг. 1. Аккумулятор давления 19 на всех высших ступенях коробки передач обеспечивает плавное включение сцепления.
Таким образом, регулятор давления 11 служит для плавного трогания автомобиля с места и при начальном движении автомобиля на ступенях U1 и UR, а клапан режимов работы сцепления 14 обеспечивает плавное включение сцепления на всех высших ступенях коробки передач, выполняемое аккумулятором давления 19.
Для получения режима торможения автомобиля двигателем и запуска двигателя буксированием автомобиля введен цилиндр 17, подпружиненный поршень 18 которого воздействует на поршень 9 цилиндра сцепления 10, что обеспечивает принудительное включение сцепления при выключенном электродвигателе 6.
Включение режима торможения двигателем выполняет водитель при работающем электродвигателе 6. Водитель включает рычагом 3 переключения ступеней, например, первую передачу или ступень заднего хода, после чего выключает электродвигатель 6. Давление на выходе насоса 5 сбрасывается. Подпружиненный поршень 18 цилиндра 17 воздействует на поршень 9, происходит включение сцепления и соединение двигателя с трансмиссией автомобиля, что обеспечивает режим торможения автомобиля двигателем на стоянках.
Для получения режима запуска двигателя буксированием автомобиля водитель при работающем электродвигателе 6 включает первую ступень в коробке передач 2. Производится буксирование автомобиля другим транспортным средством, во время которого водитель выключает электродвигатель 6. Давление в цилиндре 17 сбрасывается и поршень 18, воздействуя на поршень 9, включает сцепление. Происходит вращение и запуск двигателя,
Известны трансмиссии, содержащие сцепление и коробку передач, ступени которой переключаются дистанционно от электрического переключателя ступеней, выполненного в виде электрического контроллера, управляемого водителем, или электронного автомата [3]. В этих трансмиссиях насос, обеспечивающий включение ступеней в коробке передач, приводится от двигателя автомобиля, поэтому такие трансмиссии не обеспечивают получение режима запуска двигателя буксированием автомобиля и режим торможения автомобиля двигателем на стоянках.
На фиг. 2 представлена структурная схема управления трансмиссией, содержащей сцепление разомкнутого типа и коробку передач, ступени в которой включаются дистанционно по сигналам электрического переключателя ступеней.
Трансмиссия по фиг. 2 содержит коробку передач 1 с механизмом включения высших ступеней и ступени заднего хода, содержащем штоки 23 и 24, удерживаемые в положении нейтрали пружинами в цилиндрах 25 и 26. Цилиндр 25, предназначенный для включения ступеней U2 и U3, содержит две полости, соединенные с электрогидравлическими клапанами 27 и 28. Цилиндр 26 включения ступени заднего хода UR, соединен с электрогидравлическим клапаном 29. Электрогидравлические клапаны 27, 28 и 29, управляются от электрического переключателя ступеней 30 для избирательного соединения цилиндров с насосом 5, приводимым от аккумулятора 7 электродвигателем 8, и гидробаком 22. Электродвигатель 6 управляется выключателем 8.
Управление сцеплением 1 нормально разомкнутого типа выполняет поршень 9 цилиндра сцепления 10, соединяемый электрогидравлическим клапаном 12 с насосом 5 и гидробаком 22.
Включение первой ступени U1 коробки передач 1 выполняет шток 31, цилиндра 32, имеющего две полости управления. Левая полость цилиндра 32 обеспечивает включения первой ступени U1 коробки передач при соединении с насосом 5 электрогидравлическим клапаном 33 по сигналу переключателя ступеней 30.
Правая полость цилиндра 32 соединена с электрогидравлическим клапаном 34 для выведения штока 31 в положение нейтрали (Н), т.е. выключает ступень U1.
Кроме того, правая полость цилиндра 32 и цилиндр 26 соединены с датчиком 35 (ячейка ИЛИ / НЕ), содержащем два подпружиненных поршня. Датчик 35 управляет клапаном режимов работы сцепления 14, соединяющим насос 5 и регулятор давления 11 с электромагнитным клапаном 12.
Для начала движения автомобиля водитель включает ступень U1 и нажимает на педаль подачи топлива в двигатель. Происходит трогание автомобиля и разгон с использованием регулятора давления 11. При переключении на ступень U2 управляющий сигнал от переключателя ступеней 30 подается на электрогидравлический клапан 27, а через диод также подается сигнал на электрогидравлический клапан 34, выключающий ранее включенную ступень U1. Одновременно, под давлением в правой полости цилиндра 32, происходит переключение клапана плавного включения сцепления 20, соединяющего аккумулятор давления 19 с цилиндром 10 сцепления.
При включении ступени U3 выключается электрогидравлический клапан 27, но включается электрогидравлический клапан 28, подающий давление в правую полость цилиндра 25. Аккумулятор давления 19 остается соединенным с цилиндром сцепления 10. Аккумулятор давления 19 обеспечивает плавное включение сцепления 1 при включении ступеней U2 и U3.
Ступень заднего хода UR включается электрогидравлическим клапаном 29 при соединении цилиндра 26 с насосом 5.
При каждом переключении ступеней от электрического переключателя ступеней 30 подается сигнал на электрогидравлический клапан выключения сцепления 12, действующий в течение времени переключения ступеней, и в устройство управления двигателем.
Режим торможения автомобиля двигателем выполняется при остановленном двигателе автомобиля, но при включенном электродвигателе 6 трансмиссии. Включается первая ступень U1 в коробке передач электрогидравлическим клапаном 33, соединяющим левую полость цилиндра 32 с насосом 5.
Если после этого водитель выключит электродвигатель 6 трансмиссии, то на выходе насоса 5 давление сбрасывается. При этом поршень 18 цилиндра 17 под действием пружины упрется в поршень 9 цилиндра 10, что приведет к включению сцепления 1. Так как при выключении электродвигателя 6 ступень U1 коробки передач остается включенной, выполняется режим торможения автомобиля двигателем при стоящем автомобиле, например, на уклоне, что повышает безопасность.
Для снятия режима торможения автомобиля двигателем водитель замыкает контакты выключателя 8, запуская электродвигатель 6. Давление от насоса 5 поступает в цилиндр 17, что приводит к выключению сцепления 1. Водитель выключает ступень U1, включая в переключателе ступеней позицию H-U1. Отключается электромагнитный клапан 33, но включатся электромагнитный клапан 34, подающий давление в правую полость цилиндра 32. Ранее включенная ступень U1 выключается. При этом водитель может прогревать двигатель автомобиля на повышенной частоте n двигателя.
Режим запуска двигателя буксированием автомобиля выполняется при включенном электродвигателе 6. Водитель включает первую ступень в коробке передач. Производится буксирование автомобиля другим транспортным средством, в процессе которого водитель выключает электродвигатель, что приводит к включению сцепления и прокрутке двигателя. После запуска двигателя водитель выключает ступень в коробке передач.
р
Все грузовые автомобили, грузоподъемностью 3 т. и выше, оборудованы приводимыми от двигателя компрессорами, соединенными с ресивером, поддерживающим давление р воздуха.
На фиг. 3 представлен вариант схемы по фиг. 2, где левая полость цилиндра 32, а также цилиндр включения высших ступеней 25 и цилиндр включения ступени заднего хода 26, содержащие подпружиненные штоки, управляются электропневматическими клапанами 36-39, соединенными с ресивером 40. Электропневматические клапаны 36-39 включаются по сигналам от электрического переключателя ступеней 30, поэтому выполняются все ранее изложенные режимы управления коробкой передач.
В трансмиссии по фиг. 3 все ступени коробки передач включаются с помощью пневматики, поэтому существенно снижается производительность масляного насоса 5 и уменьшается мощность потребляемая электродвигателем 6, постоянно работающем при движении автомобиля.
Использованные материалы
1. Л.А. Румянцев Устройство для управления сцеплением и ступенчатой коробкой передач транспортной машины. Авторское свидетельство №368085.
2. Л.А. Румянцев Устройство для управления сцеплением транспортной машины. Авторское свидетельство №393136.
3. Л.А. Румянцев «Проектирование автоматизированных автомобильных передач». Инновационное машиностроение, 2017.