Электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления автомобиля с датчиком положения и регулировочным механизмом

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к приводу управления муфтой сцепления автомобиля.
Конструкция приводов управления муфтой сцепления автомобилей предусматривает их общую работу с целью обеспечения автоматизации данного процесса при условии сокращения времени замыкания и размыкания муфты, повышении комфорта при переключении передач автомобиля и снижения динамических нагрузок на конструкцию двигателя и трансмиссии.
Широкое распространение получили электромеханические, гидравлические и пневматические приводы муфты сцепления. Актуальной технической проблемой является повышение энергоэффективности привода муфты сцепления.
Известен прототип предлагаемой полезной модели, представляющий собой механизм управления муфтой сцепления автомобиля, содержащий электродвигатель со встроенным датчиком положения, червячный редуктор, компенсационную пружину, цилиндрическую рейку с нарезанными с двух сторон зубьями (патент на полезную модель RU 200388U1). Недостатком данного технического решения является оппозитная установка компенсационной пружины относительно штока гидроцилиндра привода муфты сцепления автомобиля. Это конструктивное решение не позволяет полноценно снизить нагрузку на электродвигатель при работе привода муфты сцепления и снижает энергоэффективность и скорость работы привода.
Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении энергоэффективности привода муфты сцепления автомобиля.
Указанный результат достигается тем, что электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления, содержащий электродвигатель с червячным редуктором и встроенным датчиком положения, компенсационную пружину, рычажный и регулировочный механизмы осуществляет управление муфтой сцепления за счет кинематического уравновешивания усилия со стороны муфты. При этом используется усилие компенсационной пружины, позволяющей снизить нагрузку на электродвигатель и добиться уменьшения количества энергии необходимой для замыкания и размыкания муфты.
В связи с изложенным, предложено устройство, выполняющее функции управления работой муфты сцепления автомобиля.
Электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления автомобиля может устанавливаться на кузов автомобиля в подкапотном пространстве, на корпус коробки передач или в любом другом месте, обусловленным компоновочными требованиями и управляет муфтой сцепления при передаче управляющего воздействия посредством гидравлической линии. Устройство содержит корпус, который необходим для монтажа на автомобиль и служит основным связующим звеном между электрическим мотором и рычажным механизмом привода гидроцилиндра управления муфтой сцепления. Привод имеет поворотный рычаг (коромысло), соединяющий компенсационную пружину с шатуном штока гидроцилиндра, который преобразует поворотное движение рычага в поступательное перемещение поршня гидроцилиндра управления муфтой сцепления. Компенсационная пружина соединена с рычагом шарнирно и также осуществляет поворотное движение, испытывая одновременно деформацию, относительно оси регулировочного механизма. Регулировочный механизм позволяет изменять предварительный натяг пружины, позволяющий компенсировать смещение характеристики муфты сцепления в процессе износа.
Для создания управляющего усилия при размыкании или замыкании муфты сцепления, применяется электромотор с червячным редуктором (моторедуктор), вал которого напрямую соединен с коромыслом. Поворот вала электромотора приводит в движение выходной вал редуктора и соединенное с ним коромысло. Коромысло обеспечивает качающее движение в двух направлениях от нейтрального положения и служит центральным элементом восприятия усилий, действующих со стороны штока гидроцилиндра муфты сцепления, компенсационной пружины и электродвигателя. Поворот коромысла определяет перемещение поршня главного гидроцилиндра, в зависимости от направления вращения и количества оборотов электромотора, тем самым способствуя замыканию или размыканию муфты сцепления, исполнительный орган которой соединен гидравлически с рабочим гидроцилиндром. Данный привод требует минимальной работы при размыкании или замыкании муфты сцепления со стороны электромотора, так как компенсационная пружина практически полностью уравновешивает усилие со стороны муфты сцепления, которое передается на рычаг посредством гидроцилиндра.
Фиг. 1 - схема привода муфты сцепления.
Фиг. 2 - вид слева на электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления.
Фиг. 3 - вид справа с разрезом на электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления.
Фиг. 4 - изометрический вид на электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления.
Фиг. 5 - график силового баланса электромеханического привода гидроцилиндра управления муфтой сцепления.
Позиции: корпус 1, крышка 2, моторедуктор 3, главный цилиндр сцепления 4, коромысло 5, шатун 6, пружина 7, направляющие 8 и 9, шаровая опора 10, регулировочный винт 11, датчик 12, вилка выключения сцепления 13, рабочий цилиндр сцепления 14, ход выключения сцепления 15.
Хотя настоящая полезная модель допускает наличие множества различных вариантов, на рисунках представлен и ниже будет описан один предпочтительный вариант.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема привода муфты сцепления автомобиля, где управляющим элементом является предлагаемый электромеханический привод гидроцилиндра.
На фиг. 2 и фиг. 4 представлен внешний вид предполагаемого устройства, на фиг. 3 представлен вид устройства в разрезе. Согласно данным изображениям, электромеханический привод гидроцилиндра управления муфтой сцепления состоит из следующих основных элементов: корпуса 1, крышки 2, моторедуктора 3, главного цилиндра сцепления 4, коромысла 5, установленного в шариковых радиальных подшипниках, шатуна 6 и пружины 7.
Работа электромеханического привода гидроцилиндра управления муфтой сцепления автомобиля осуществляется следующим образом. В исходном положении, когда муфта сцепления включена и на нее не воздействует привод (см. фиг. 1), пружина 7 предлагаемого устройства сжата (см. фиг. 3) и шток гидроцилиндра 4 выдвинут. В положении соответствующему выключенному состоянию сцепления шток гидроцилиндра 4 убран в тело цилиндра и пружина 7 частично отпущена. Вращение вала моторедуктора 3 определяет направление и скорость движения поршня гидроцилиндра 4, что обуславливает включение или выключение сцепления. Вал моторедуктора соединен с коромыслом 5, вращение которого преобразуется в поступательное перемещение поршня цилиндра 4 при помощи шатуна 6, соединенного шаровым подшипником с коромыслом и со штоком цилиндра 4 резьбовым соединением с возможностью регулировки вылета.
Пружина 7 необходима для обеспечения энергоэффективности привода сцепления и высокого ресурса электромотора с червячным редуктором 3 и возможности быстрого выключения сцепления при переключении передач. Наличие данной пружины позволяет создать силовой баланс на коромысле в процессе работы устройства (см. фиг. 5), путем компенсации обратного усилия со стороны штока цилиндра 4. Это способствует снижению максимального потребного момента на валу моторедуктора 3 при работе со сцеплением. Кроме этого, наличие пружины обеспечивает высокую скорость выключения сцепления, что положительно сказывается на уменьшении общего времени переключения передач. Для обеспечения кинематической связи пружины 7 с коромыслом 5 и корпусом 1, а также сохранения устойчивости при работе, она установлена в направляющие 8 и 9. Направляющая 8 соединена шаровым подшипником с коромыслом 5, а направляющая 9 установлена на шаровой опоре 10, имеющей регулировочный винт 11. Винт 11 необходим для изменения предварительного натяга пружины и обеспечения корректировки усилия пружины в процессе износа сцепления и является основной частью регулировочного механизма.
Моторедуктор 3 имеет датчик 12 угла положения вала. Он необходим для осуществления обратной связи в процессе работы электронной системы управления приводом сцепления с предлагаемым устройством.
В связи с вышесказанным, следует отметить, что предлагаемое изделие позволяет осуществить включение и выключение муфты сцепления автомобиля при минимальных потерях энергии и высокой точности позиционирования исполнительного органа за счет применения рычажного механизма обеспечивающего силовой баланс при работе привода и датчика обратной связи по положению вала моторедуктора. Также для данной полезной модели могут быть сделаны многочисленные модификации и изменения, не выходящие за пределы истинной и оригинальной концепции настоящей полезной модели. Кроме того, следует понимать, что целью настоящего описания является изложение иллюстративных примеров, которые не предназначены для ограничения полезной модели конкретным показанным вариантом.