ПРИВОД СЦЕПЛЕНИЯ
CLUTCH DRIVE

Изобретение относится к автомобильной промышленности, к системам для управления трансмиссиями транспортных средств.
Известна система автоматического электропневматического привода сцепления Saxomat фирмы Fichtel & Sachs AG, устанавливавшаяся в качестве опции на ряд европейских автомобилей 1950-1960-х годов (http://m.wikipedia.org/wiki/Saxomat). Система Saxomat имела два сцепления: одно - обычное, с пневматическим приводом, а второе - центробежное (центрифугальное), отключающееся автоматически при падении оборотов двигателя до минимального значения.
Работой сцепления управлял сложный электропневматический блок, представляющий собой систему электроуправляемых клапанов. Его работой управлял датчик (микровыключатель) положения рычага коробки передач и дроссельная заслонка карбюратора. Исполнительным механизмом служила диафрагма, приводимая в действие разрежением во впускном коллекторе двигателя, как в вакуумном усилителе тормозов. На случай остановки двигателя разрежение запасалось в ресивере, за счет чего система какое-то время могла работать и при заглушенном моторе. Предусматривалась зависимость скорости включения сцепления от силы нажатия на акселератор - при резком нажатии система отпускала сцепление быстрее, делая старт автомобиля более динамичным.
Чтобы тронуться с места на автомобиле с трансмиссией Saxomat, требовалось перевести рычаг коробки передач на первую передачу (сцепление выключалось автоматически при прикосновении к рычагу переключения) и нажать на педаль акселератора (чтобы «отпустить» сцепление), после чего срабатывал калиброванный клапан в блоке управления, постепенно наполняющий полость диафрагменного механизма воздухом, благодаря чему сцепление плавно отпускалось и машина без рывков трогалась.
При езде водитель переключал передачи как обычно, но без выжимания сцепления, также выключая сцепление прикосновением к рычагу и включая его нажатием на акселератор; переключения также производились мягко и без рывков. Система допускала использование торможения двигателем. Как и на автомобиле с АКПП, машину, оснащенную Saxomat, можно было полностью остановить, не выключая передачи, при этом срабатывало второе (центробежное) сцепление, и двигатель, работающий на холостом ходу, оказывался разобщен с трансмиссией. Чтобы тронуться, достаточно было вновь нажать на акселератор. Этот режим работы был особенно удобен для движения в заторах.
Система Saxomat и ее аналоги существенно упрощали управление автомобилем, делали его более удобным.
Однако вследствие сложной конструкции надежность автоматического сцепления была невысокой. В этом система уступала как обычной механической, так и гидромеханической автоматической трансмиссии. Кроме того, Saxomat требовал определенного навыка при использовании - хотя сцепление и управлялось автоматикой, водителю приходилось самостоятельно переключать передачи и, работая педалью акселератора, уравнивать скорости валов в коробке передач для достижения плавного и бесшумного переключения (что значительно усугублялось тем, что часто эту систему применяли в паре с коробками, у которых синхронизаторы имелись лишь на двух-трех высших передачах).
Недостаток известной системы заключается также в том, что она не может использоваться для привода сцепления в грузовых автомобилях, где для этого требуются значительные усилия. К недостаткам относится и тот факт, что изменение усилия на рычаге сцепления при управлении сцеплением жестко зависит от конструктивного исполнения элементов управления.
Известен также привод сцепления, в котором для уменьшения усилия нажатия на педаль сцепления используется пневмогидравлический усилитель привода управления сцеплением (ПГУ) [под общей редакцией Е.А. Машкова, Автомобили КамАЗ типа 6х6. Руководство по эксплуатации 4310-3902003РЭ, М.: Машиностроение, 1989, с.80-82].
Данный привод управления сцеплением состоит из педали сцепления с отжимной пружиной, главного цилиндра, ПГУ, трубок и шлангов для подачи рабочей жидкости от главного цилиндра к ПГУ, трубки подвода воздуха из пневмосистемы к ПГУ.
При нажатии на педаль сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается по трубкам и шлангам в гидравлическую полость следящего устройства ПГУ. Следящее устройство автоматически изменяет давление воздуха в пневматической полости ПГУ пропорционально перемещению педали сцепления.
Недостаток данного привода обусловлен использованием гидравлики для воздействия на пневматический усилитель и заключается в сложности конструкции и недостаточной надежности гидравлической системы. Гидропривод обладает определенной инерционностью, в результате чего происходит некоторое увеличение времени, необходимого для размыкания или замыкания сцепления, по сравнению с непосредственным механическим приводом сцепления от педали. Надежность гидропривода снижается во время морозов из-за повышения вязкости рабочей жидкости и даже ее замерзания.
Задача заявляемого изобретения состоит в создании электропневматического привода сцепления (ЭППсц).
Технический результат заключается в повышении надежности работы привода сцепления, повышении удобств при его обслуживании и эксплуатации.
Технический результат достигается приводом сцепления, содержащим орган управления сцеплением (ОУ), например педаль с возвратной пружиной, связанный со следящей системой, которая автоматически в зависимости от заданного положения ОУ изменяет давление воздуха в рабочей полости пневматического исполнительного механизма сцепления (ИМ), например пневмоцилиндра, поршень которого через шток воздействует на рычаг сцепления.
Новое заключается в том, что следящая система включает следующие элементы: датчик положения органа управления сцеплением (ДПоу), по меньшей мере один нормальнозакрытый электромагнитный пневматический клапан (ЭПКнз), по меньшей мере один нормальнооткрытый электромагнитный пневматический клапан (ЭПКно), датчик давления воздуха в рабочей полости ИМ (ДЦ) и электронный блок управления сцеплением (БУ). Перечисленные элементы взаимосвязаны следующим образом: электрический выход ДПоу соединен с БУ; электрический вход ЭПКнз соединен с БУ, его пневматический вход - с пневмосистемой автотранспортного средства (АТС), а пневматический выход - с рабочей полостью ИМ; электрический вход ЭПКно соединен с БУ, его пневматический вход - с рабочей полостью ИМ, а пневматический выход - с атмосферой; пневматический вход ДД соединен с рабочей полостью ИМ, а электрический выход - с БУ; БУ запитан от бортовой электрической сети АТС.
Для повышения быстродействия и точности регулирования в составе ЭППсц может быть несколько ЭПКнз и/или несколько ЭПКно.
На чертеже представлена структурная схема заявляемого привода сцепления.
На коробке передач 1 в сборе со сцеплением 2 установлен исполнительный механизм сцепления - пневмоцилиндр (ИМ) 3 привода сцепления. Педаль 4 снабжена датчиком положения педали (ДПоу) 5, электрически связанным с электронным блоком управления сцеплением (БУ) 6. С блоком 6 также соединены электрическими связями датчик давления воздуха в рабочей полости исполнительного механизма сцепления (ДД) 7, нормальнозакрытый электромагнитный пневматический клапан (ЭПКнз) 8 и нормальнооткрытый электромагнитный пневматический клапан (ЭПКно) 9. Шток 10 исполнительного механизма (ИМ) 3 соединен с рычагом управления сцеплением 11. Стрелками А показаны направления вращения рычага сцепления 11.
Перечисленные элементы взаимосвязаны следующим образом: электрический выход датчика положения педали (ДПоу) 5 соединен с БУ 6; электрический вход ЭПКнз 8 соединен с БУ 6, его пневматический вход - с пневмосистемой АТС, а пневматический выход - с ИМ 3; электрический вход ЭПКно 9 соединен с БУ 6, его пневматический вход - с ИМ 3, а пневматический выход - с атмосферой; пневматический вход ДД 7 соединен с рабочей полостью ИМ 3, а электрический выход - с БУ 6; шток 10 ИМ 3 соединен с рычагом сцепления 11, а БУ 6 запитан от бортовой электрической сети АТС.
Устройство работает следующим образом.
Для управления сцеплением водитель перемещает педаль 4 в требуемое положение, при этом электрический сигнал с датчика (ДПоу) 5 о положении педали передается в БУ 6. БУ 6 анализирует электрические сигналы от датчика положения педали 5 и от датчика давления ДД 7 и по заданному алгоритму подает электрические сигналы на ЭПКнз 8 (для соединения или отсоединения рабочей полости ИМ 3 с бортовой пневмосистемой) и на ЭПКно 9 (для соединения или отсоединения рабочей полости ИМ 3 с атмосферой), поддерживая таким образом в рабочей полости ИМ 3 давление воздуха, обеспечивающее перемещение штока 10 ИМ 3 в положение, соответствующее положению педали 4. Шток 10 соответственно поворачивает рычаг управления сцеплением 11, который в свою очередь перемещает диски сцепления в требуемое положение.
Опытные образцы заявляемого устройства испытаны в условиях реальной эксплуатации автомобилей. Выявлена высокая эффективность электропневматического привода. Подтвердилось достижение заявленного технического результата - повышение надежности работы привода сцепления и повышение удобств при его обслуживании и эксплуатации по сравнению с известными аналогами.