Автомобильное сцепление
CAR CLUTCH

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в качестве замены существующим сцеплениям как в автомобильной отрасли, так и в других, за счет упрощения конструкции.
Из уровня техники известен патент RU 2286262, описывающий конструкцию сцепления, в котором ведущий и ведомый диск имеют форму конуса. Согласно чертежам сцепление сильно отличается от существующих классических конструкций и требует большего расстояния между двигателем и КПП. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Сцепление основывается на классических принципах расположения и работы;
- Сцепление не требует дополнительного пространства для размещения элементов;
- Сцепление предусматривает возможность расположения как механического привода, так и электромагнитного.
Известен патент RU 2011101079, описывающий устройство магнитного сцепления. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- В конструкции сцепления электромагнитный привод предусмотрен лишь как одна из возможных модификаций;
- Сцепление основывается на классических принципах расположения и работы.
Известен патент RU 2011101625, описывающий устройство двойного сцепления для автомобилей. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- В конструкции сцепления расположение механизма второго сцепления (второго привода, ведущего и ведомого дисков) предусмотрено, лишь как одна из возможных модификаций;
- В модификации двойного сцепления сцепления, предусмотрено, что валы коробки передач будут иметь шлицевые элементы на наружной части валов;
- В двойном сцеплении предусматривается, что в положении по умолчанию первый вал соединен первым сцеплением с коленчатым валом двигателя, а второй вал отсоединен вторым сцеплением от коленчатого вала двигателя; в модификации двойного сцепления сцепления по умолчанию оба сцепления находятся в сомкнутом состоянии, передавая крутящий момент на коробку, но работа происходит также попеременно;
- Согласно формуле изобретения, относящейся к патенту RU 2011101625, двойное сцепление предназначено для соединения коленчатого вала двигателя с коробкой передач, а сцепление предназначено для передачи крутящего момента от маховика на валы коробки передач.
Известен патент RU 2011114825, описывающий устройство сцепления, содержащее по крайней мере один крепежный элемент. Также описывается, что по крайней мере одним крепежным элементом является винт. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Ведомый диск сцепления крепится при помощи упругого крепежного элемента, две части которого могут вращаться отдельно друг от друга;
- В сцеплении отсутствует выжимной подшипник, что позволяет упростить конструкцию.
Наиболее близким решением является патент RU 2011114824, технически схожий с патентом RU 2011114825. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Ведомый диск сцепления крепится при помощи упругого крепежного элемента, две части которого могут вращаться отдельно друг от друга;
- В сцеплении отсутствует выжимной подшипник, что позволяет упростить конструкцию.
Технические задачи, решаемые изобретением:
1. Упрощение конструкции автомобильного сцепления;
2. Упрощение регулировки автомобильного сцепления;
3. Уменьшение веса автомобильного сцепления;
4. Уменьшение размера автомобильного сцепления;
5. Создание универсального автомобильного сцепления, подходящего для различных транспортных средств.
Решение задач обеспечивается тем, что:
1. В конструкции отсутствуют выжимные рычаги, выжимной подшипник и почти полностью отсутствуют упругие элементы;
2. За счет отсутствия выжимных рычагов отсутствует необходимость их регулировки. Регулируется только вилка сцепления.
3. Отсутствие различных упругих элементов, выжимных рычагов, дополнительных крепежей позволяет уменьшить вес сцепления, что в свою очередь позволяет облегчить ведомый диск сцепления, что вновь уменьшает вес конструкции.
4. Отсутствие выжимного подшипника и других элементов позволяет уменьшить размеры сцепления и, по возможности, приблизить КПП к двигателю.
5. Простота конструкции сцепления позволяет создавать на его основе различные модификации, как, например, сцепление с двумя дисками или сцепление с электромагнитным приводом.
Частные случаи изготовления сцепления:
- Использование других систем отвода ведомого диска;
- Применение упругих и крепежных элементов иной конструкции;
- Установка подшипников, кольца отвода, крепежного кольца иного типа;
- Изготовление на основе сцепления модификаций других типов и конструкций;
- Увеличение количества или придание другой формы деталям сцепления при сохранении основных принципов его конструкции (использование центрального упругого элемента связывающего маховик с ведомым диском сцепления, отсутствие выжимного подшипника).
На чертежах представлены основные изображения как самого сцепления, так и дополнительные изображения предполагаемых, возможных, модификаций ето конструкции (на основе сцепления могут быть созданы и другие модификации). К основным чертежам относятся:
Фиг. 1 показывает изображение сцепления в разрезе;
Фиг. 2 представляет вид справа (со стороны КПП).
К дополнительным чертежам относятся:
Фиг. 3 показывает сцепление с работой от электромагнитов (т.е. отвод ведомого диска происходит при включении электромагнитов);
Фиг. 4 показывает модификацию двойного сцепления (в центральной части сохраняются основные элементы сцепления);
Фиг. 5 представляет вид справа на модификацию двойного сцепления;
Фиг. 6 представляет вид слева на модификацию двойного сцепления (со стороны магнитов, от маховика).
Сцепление состоит из следующих элементов:
1 - Маховик;
2 - Фрикционный диск;
3 - Ведомый диск со шлицевой частью;
4 - Упругий элемент;
5 - Усилители конструкции;
6 - Шлицы;
7 - Кольцо отвода ведомого диска;
8 - Подшипник кольца отвода;
9 - Гайка крепления подшипника (может быть заменена стопорным кольцом);
10 - Ведомый диск второго вала КПП модификации двойного сцепления;
11 - Большой стержень возвратного механизма ведомого диска второго вала КПП;
12 - Шайба возвращения;
13 - Подшипник;
14 - Малый стержень возвратного механизма ведомого диска второго вала КПП;
15 - Пружина;
16 - Шайба;
17 – Гайка;
М - Магнит.
В качестве упругого элемента 4 предполагается использование упругого пневмомеханизма (патент на полезную модель №125280), но возможно применение иных конструкций (в том числе пружинного типа), позволяющих закрепляемым на них частям сцепления вращаться независимо друг от друга.
Работа сцепления строится следующим образом:
I. Немодифицированное сцепление (фиг. 1, фиг. 2).
К маховику 1 крепится упругий элемент 4, имеющий две внешние части корпуса, способные вращаться независимо друг от друга. На другой стороне упругого элемента 4 закрепляется ведомый диск 3, к рабочей стороне которого прикрепляется фрикционный диск 2.
При этом фрикционный диск 2 может быть закреплен на ведомом диске 3 жестко, либо иметь между ним и маховиком 1 возможность свободного вращения.
Упругий элемент 4 предназначен для сохранения расположения ведомого диска 3 на маховике. При этом он является центрирующим элементом конструкции.
Ведомый диск 3 имеет Т-образную форму, благодаря чему на нем также размещается шлицы 6, а усилители конструкции 5 увеличивают долговечность конструкции и предотвращают вероятность поломки ведомого диска 3 при работах с большой нагрузкой.
Шлицы 6 предназначены для соединения с КПП. Работа сцепления происходит за счет отвода ведомого диска 3 от маховика 1. Для отвода предназначено кольцо отвода 7, которое имеет связь с системой управления сцеплением (на чертежах не показано).
Кольцо отвода 7 закрепляется на подшипнике 8, который устанавливается на ведомом диске 3 и закрепляется гайкой 9.
При воздействии на кольцо отвода 7 при помощи системы управления сцеплением оно (будучи закрепленным на подшипнике 8, который в свою очередь закреплен гайкой 9), оттягивает ведомый диск 3 от маховика 1. При этом ведомый диск сцепления скользит по валу КПП, имея зацепление с ним шлицами 6. Фрикционный диск 2 теряет контакт с маховиком 1, вследствие чего прерывается поток мощности, идущий от двигателя на КПП. Ведомый диск сцепления в оттянутом состоянии имеет связь с маховиком, лишь посредством упругого элемента 4, две части корпуса которого вращаются с различной скоростью. Когда воздействие на кольцо отвода 7 снижается, то упругий элемент 4 возвращает ведомый диск 3 в первоначальное состояние, когда сцепление сомкнуто и передает крутящий момент на КПП.
При этом в конструкции сцепления отсутствуют элементы, которые требуют сложной регулировки, а центровка ведомого диска происходит при помощи вала КПП и упругого элемента 4.
II. Модифицированное сцепление (Фиг. 3).
Представляет собой сцепление с магнитным приводом. При этом ведомый диск 3 делается из магнитного материала, а позади маховика 1 (со стороны двигателя) устанавливаются электромагниты (М на чертежах). При этом полярность электромагнита и рабочей части ведомого диска 3 должна совпадать, что позволит ведомому диску 3 удаляться от маховика под действием магнитного поля.
В модификации отсутствуют такие детали, как кольцо отвода 7, подшипник 8, гайка 9.
Такая модификация предпочтительна для машин с системами рекуперации энергии и другими установками дополнительной энергии.
При необходимости разомкнуть сцепление на электромагниты подается напряжение, при помощи чего создается магнитное поле. Под действием магнитного поля ведомый диск 3 удаляется от маховика 1, а при снижении магнитного ноля (напряжения) сцепление вновь смыкается.
III. Модифицированное сцепление (Фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6).
Представляет собой модификацию двойного сцепления, которое может быть применено на автомобилях с КПП без ручного привода.
На маховике 1 закрепляется упругий элемент 4, который второй частью закрепляется в ведомом диске 3, с рабочей стороны которого находится фрикционный диск 2.
Также на маховике 1 закрепляется ведомый диск второго вала КПП 10, который удерживается на маховике 1 при помощи возвратного механизма.
Модификация, представленная на чертежах, снабжается электромагнитами для отвода ведомых дисков.
При необходимости включить первую (например) передачу в КПП подается напряжение на электромагнит, находящийся ближе к центру маховика 1. Создаваемое электромагнитом магнитное поле отводит ведомый диск 3 и относящийся к нему фрикционный диск 2 от маховика 1, благодаря чему поток мощности, идущий на КПП, прерывается и появляется возможность включения передачи. Возврат ведомого диска 3 производится при снижении силы магнитного поля.
Для включения второй передачи нет необходимости отключения первой передачи. В этом случае напряжение подается на электромагнит, находящийся ближе к краю маховика 1. Создаваемое магнитное поле отводит ведомый диск второго вала КПП 10 от маховика 1. При этом ведомый диск 10 посредством шайбы возвращения 12 воздействует на пружину 15, которая сжимается, прижимаясь к шайбе 16, закрепленной на малом стержне возвратного механизма 14 при помощи гайки 17. А конструкция возвратного механизма, состоящая из элементов 12, 14, 15, 16, 17, крепится на маховике 1 через большой стержень возвратного механизма 11.
На маховике 1 располагается несколько возвратных механизмов.
После произведенной работы получается, что внутреннее сцепление с ведомым диском 3 сомкнуто и передает крутящий момент на КПП с включенной первой передачей, а внешнее сцепление с ведомым диском второго вала КПП 10 разомкнуто и позволяет включить вторую передачу.
После включения второй передачи происходит одновременная работа сцеплений на двух валах КПП.
Магнитное поле воздействующее на ведомый диск второго вала КПП 10, снижается, а пружина 15 стремиться вернутся в первоначальное состояние, воздействуя на ведомый диск второго вала 10 при помощи шайбы возвращения 12, соприкасающейся с опорным подшипником 13, который служит для снижения трения между шайбой возвращения 12 и ведомым диском второго вала КПП 10.
Одновременно со снижением магнитного поля на электромагните второго вала увеличивается магнитное поле на электромагните, находящемся ближе к центру маховика 1, благодаря чему производится размыкание сцепления, находящегося в центре.
Это позволяет менять передачи в КПП, почти не прерывая крутящий момент, идущий с двигателя на КПП.
IV. Иные модификации
Как видно из чертежей, основой сцепления являются деталь двигателя предназначенная для передачи крутящего момента на КПП или другой элемент конструкции механизма (ведущий мост и др.), в нашем случае маховик 1 или другая деталь, фрикционный диск 2 или другой элемент, предназначенный для работы в условиях трения, ведомый диск 3, упругий элемент 4. Данные элементы являются основой немодифицированного сцепления и присутствуют во всех вышеописанных модификациях. Данные элементы предназначены для упрощения конструкции сцепления и упрощения его регулировки.
Также эти элементы могут быть основой для создания последующих модификаций сцепления, в которых имеется маховик 1, на который крепится упругий элемент 4, прикрепляемый другой стороной к ведомому диску 3.