УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортной техники и может быть использована для управления сцеплениями транспортных средств, и автоматизации процесса управления сцеплениями для обеспечения плавности его включения.
Известно устройство для плавного включения фрикционного сцепления, входящее в состав автоматического сцепления и содержащее клапан управления, гидроцилиндр выключения и регулятор темпа включения узла трения, бачок для рабочей жидкости, а также систему передачи команд (Маллинз П. Автоматические сцепления (двухпедальное управление автомобилем). Автомобильная промышленность США, 1988, N 1, с.7-9).
Применение данного устройства по назначению возможно только при наличии электронной системы управления и гидравлического привода сцепления, что существенно ограничивает его унификацию, поскольку исключается взаимозаменяемость изделий данной группы в приводах других типов и использование других управляющих систем, а также ощутимо повышает стоимость производства и эксплуатации транспортного средства.
Известно и другое устройство для плавного включения фрикционного сцепления, содержащее систему передачи команд водителя, пневматический сервоцилиндр, соединенный с механизмом включения сцепления, блок клапанов управления, ресивер, регулятор темпа включения узла, выполненный с отверстиями в корпусе, через которые его внутренняя часть полости сообщена с атмосферой, затвор со стержнем и пружиной выпускного клапана регулятора, размещенные в упомянутом корпусе (авт.св. SU N 765040, кл. В60К 23/02, 1978).
Это устройство для плавного включения сцепления способно функционировать без дорогостоящих электронных приборов, т.е. область его использования может быть значительно расширена, оно имеет наибольшее сходство с предлагаемой конструкцией, и принято за прототип.
Однако это устройство имеет ряд недостатков, а именно представлен полностью новый механизм, требующий внесения изменений в существующую конструкцию. Устройство служит только для переключения передач, так как включает сцепление полностью за заданный промежуток времени, а для трогания используется дополнительное устройство, обеспечивающее снижение нагрузки двигателя при уменьшении скорости вращения его вала. Для выжима сцепления используется пневмоцилиндр, работающий от давления выше атмосферного, для чего нужен дополнительный механизм для создания этого давления и затраты энергии. Управляющий клапан имеет сложную конструкцию.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции системы автоматического управления сцеплением механической ступенчатой трансмиссии транспортного средства и повышение эффективности управления механической коробкой передач на уже существующих транспортных средствах без конструктивных изменений последних, при максимальном использовании стандартных узлов.
Техническим результатом использования предлагаемой конструкции является обеспечение автоматического плавного трогания автомобиля с места после включения первой или задней передачи, а также автоматического включения-выключения сцепления в ходе дальнейшего разгона, движения или замедления. Необходимость переключения передач при этом сохраняется, однако исчезает необходимость работы педалями сцепления что серьезно упрощает действия водителя, особенно в городском цикле движения. Таким образом, водитель в процессе движения манипулирует только рычагом переключения передач, педалью газа и педалью тормоза, что существенно упрощает управление автомобилем.
Для достижения указанного технического результата предлагается использовать дополнительное устройство для управления однодисковым сцеплением автомобиля с тросовым приводом сцепления в автоматическом режиме, с возможностью его отключения для управления сцеплением в стандартном режиме и с функцией торможения двигателем.
Устройство содержит систему передачи команд водителя, механизм включения сцепления, ресивер, блок клапанов управления, регулятор темпа включения узла, выполненный с отверстиями в корпусе, через которые его внутренняя часть полости сообщена с атмосферой, запорный клапан и пружину, размещенные в корпусе. В устройстве, в качестве основного силового элемента, используется пневмоцилиндр, соединенный с впускным коллектором (ресивером) и использующий для работы разряжение во впускном коллекторе (ресивере) двигателя. Пневмоцилиндр связан с электромагнитным клапаном, обеспечивающим его включение, и с блоком клапанов управления сцеплением, выполненном в виде механического клапана, связанного через дополнительный трос с педалью газа (дроссельной заслонкой) и с двигателем, за счет чего он учитывает состояние двигателя и степень нажатия газа, чем обеспечивает безотказное включение сцепления в любых условиях. Непосредственно механический клапан размещен на тяге, которая соединяет пневмоцилиндр и рычаг сцепления, и состоит из корпуса с каналами, запорного клапана, связанного посредством пружины с регулирующим клапаном, который, в свою очередь, связан посредством троса с дроссельной заслонкой. Каналы корпуса соединены с впускным ресивером, атмосферой и пневмоцилиндром. В салоне установлен общий включатель, микровключатель, отслеживающий включение передач, и связанный с рычагом переключения и микровключатель, отслеживающий положение педали газа и связанный с последним.
При включении электромагнитного клапана разряжение подается в пневмоцилиндр и механический клапан. Механический клапан при этом закрыт и в пневмоцилиндре образуется усилие, которое оттягивает рычаг сцепления. При нажатии на педаль газа (педаль дроссельной заслонки) через трос оттягивается регулирующий клапан и запорный клапан в механическом клапане, открывается перепускной канал через который подается атмосферное давление в пневмоцилиндр. Усилие его уменьшается и тяга, вместе с корпусом механического клапана, смещается на расстояние смещения регулирующего клапана и, когда тяга доходит до него, перекрывается канал. То есть пневмоцилиндр находится в постоянном равновесии: если разряжение увеличилось, то усилие цилиндра увеличивается и он сильнее оттягивает тягу, канал открывается больше и усилие слабеет и возвращает тягу в обратку, если разряжение уменьшилось, уменьшилось и усилие, канал закрывается, усилие возрастает и тяга смещается и стремится занять строгое положение относительно регулирующего клапана. За счет такой конструкции обеспечивается точный момент включение сцепления и нет влияния изменения атмосферного давления на нормальную работу.
Автомобиль, оснащенный предлагаемым устройством, может работать как в стандартном режиме, выжим сцепления выполняется усилием ноги, так и в автоматическом. Выбор режима производится с помощью кнопки на панели приборов, причем переключения можно делать на ходу. В автоматическом режиме, при нажатии кнопки на панели, сцепление выжимается. После включения первой или задней передачи при нажатии на газ, сцепление включается. Характер включения зависит от того, как происходит нажатие на педаль газа. При медленном нажатии включение плавное, начинается практически с холостых оборотов, а при резком нажатии, двигатель сначала набирает соответствующие обороты и только потом происходит резкое включение, то есть адаптируется под стиль вождения. Так же при автоматическом режиме исключается вероятность ошибки при трогании, так как автомат не даст двигателю заглохнуть. При нагруженных условиях (трогании в гору, буксование) включение происходит при больших оборотах (при которых двигателю хватит усилия преодолеть препятствие).
При переключении на вторую, третью и т.д. передачи, отпускаем педаль газа и включаем нужную передачу, включение сцепления происходит быстро, для исключения пробуксовок и нежелательного износа.
На фиг.1 изображена схема устройства для управления сцеплением транспортного средства, на фиг.2 изображена схема механического клапана.
Устройство содержит впускной ресивер 1, связанный с пневмоцилиндром 2, соединенным, в свою очередь, с электромагнитным клапаном 3 и с механическим клапаном 4, посредством тяги 5. Тяга 5 соединяет так же пневмоцилиндр 2 и рычаг сцепления (на чертеже не показан). Механический клапан 4 состоит из корпуса 6, снабженного каналом 7, связанным с ресивером 1, каналом 8, связанным с пневмоцилиндром 2, и каналом 9, связанным с атмосферой. В корпусе 1 размещен запорный клапан 10, связанный посредством пружины 11 с регулирующим клапаном 12, который, в свою очередь, связан посредством троса 13 с дроссельной заслонкой 14.
Устройство для управления сцеплением транспортного средства работает следующим образом.
Во впускном ресивере 1, при работающем двигателе создается разряжение примерно -0.65….-0.7 атм. При нажатии на газ открывается дроссельная заслонка 14, открывая доступ воздуху. Разряжение в ресивере 1 падает, но с увеличением оборотов двигателя разряжение снова достигает значения -0.65…-0.75. и обороты двигателя больше не возрастают.
При включении электромагнитного клапана 3 разряжение подается в пневмоцилиндр 2 и механический клапан 4. Механический клапан 4 при этом закрыт и в пневмоцилиндре 2 образуется усилие, которое посредством тяги 5 оттягивает рычаг сцепления. При нажатии на педаль газа (педаль дроссельной заслонки 14) через трос 13 оттягивается регулирующий клапан 12 и запорный клапан 10 в механическом клапане 4, открываются каналы 8 и 9 через которые подается атмосферное давление в пневмоцилиндр 2. Усилие его уменьшается и тяга 5, вместе с корпусом 6 механического клапана 4, смещается на расстояние смещения регулирующего клапана 12 и, когда тяга 5 доходит до него, запорный клапан 10 перекрывает каналы 8 и 9. То есть пневмоцилиндр 2 находится в постоянном равновесии: если сильно оттянуть регулирующий клапан 12, каналы 8 и 9 открываются сильнее и усилие слабеет и возвращает тягу 5 в обратку, если сильно отпустит регулирующий клапан 12, каналы 8 и 9 закрываются, усилие возрастает и тяга 5 смещается и стремится занять строгое положение относительно регулирующего клапана 12.
В механическом клапане 4 запорный клапан 10 не жестко связан с тросом 13 от дросселя 14. При заведенном двигателе разряжение подводится между запорным клапаном 10 и регулирующим клапаном 12 и они притягиваются друг к другу преодолевая усилие компенсирующей пружины 11. При медленном нажатии на педаль газа, разряжение в ресивере 1 не успевает уменьшиться и поэтому регулирующий клапан 12 увлекает за собой запорный клапан 10 и происходит медленное включение сцепления. А при резком нажатии на газ, разрежение в ресивере 1 уменьшается и передается в полость между клапанами 10 и 12, усилие пружины 11 расталкивает клапана 10 и 12 и при смещении регулирующего клапана 12, запорный клапан 10 остается на месте. Сцепление не включается. После увеличения оборотов разряжение возрастает и подтягивает запорный клапан 10 к регулирующему клапану 12. Включение происходит на больших оборотах.
Другой режим работы: трогаемся при тяжелых условиях (например заезжаем на бордюр). При медленном нажатии на газ сцепление медленно включается. Машина не может тронутся из за препятствия и обороты падают от нагрузки. Двигатель (начинает) потреблять меньше воздуха, чем поступает в ресивер 1, при этом разряжение падает и пружина 11 расталкивает клапана 10 и 12. Запорный клапан 10 закрывает каналы 8 и 9 и сцепление отключается. Нагрузка уменьшается и двигатель набирает обороты, повышается разряжение, пружина 11 сжимается, каналы 8 и 9 открываются, сцепление включается. И так будет повторятся до тех пор, пока не прибавить газа настолько чтобы усилие двигателя хватило преодолеть препятствие.
За счет предлагаемой конструкции механического клапана обеспечивается разный характер трогания транспортного средства и исключается вероятность остановки двигателя от перегрузки.