ПОМОЩНИК СМЕНЫ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ, ИМЕЮЩИХ МКПП И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СЦЕПЛЕНИЯ С ФУНКЦИЕЙ ДВИЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАТРУДНЕННОГО ТРАФИКА

Полезная модель относится к области автомобилестроения и может использоваться на всех типах автомобилей имеющих механическую коробку переключения передач (МКПП) и оснащенных гидравлическим приводом сцепления.
Известно техническое решение по патенту RU 2480351 от 27.09.2011 г. «Помощник смены передач для автомобилей имеющих МКПП и гидравлический привод сцепления». Помощник смены передач содержит дополнительный главный цилиндр, шток которого прикреплен к подвижному сердечнику силового электромагнитного привода и реле включения силового электромагнитного привода, выполненные в виде единого электрогидравлического блока, включатель на рычаге смены передач, выключатель помощника смены передач и концевой выключатель на педали сцепления, блокирующий одновременную работу помощника смены передач и штатной системы сцепления автомобиля. Дополнительный главный цилиндр гидравлически связан с питающим штуцером главного цилиндра штатной системы сцепления посредством трубопровода высокого давления. При помощи включателя на рычаге МКПП замыкается цепь питания реле силового электромагнитного привода, который, срабатывая, в свою очередь через дополнительный главный цилиндр и штатную гидравлическую систему выключает сцепление.
Помощник смены передач близок по технической сущности к заявленной полезной модели, в силу чего принят в качестве прототипа. Недостатком вышеописанного изобретения является то, что помощник смены передач не позволяет производить старт остановленного автомобиля, для этого по-прежнему необходимо использование педали сцепления, что делает помощник смены передач бесполезным в условиях затрудненного трафика, где необходим стартстопный режим движения. Этот недостаток существенно снижает эффективность использования помощника смены передач, из-за того что в условиях плотного транспортного потока не снимает утомительных нагрузок с левой ноги водителя.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в облегчении для водителя процедуры смены передач во время движения, в возможности производить старт остановленного автомобиля и управлять движением в условиях затрудненного трафика в стартстопном режиме без использования педали сцепления и, как следствие этого, в снижении утомляемости водителя при управлении автомобилем, оснащенным МКПП и гидравлическим сцеплением в городских условиях. Важно, что помощник является дополнительным оборудованием и его наличие на автомобиле не потребует от водителя обязательного своего использования.
Вышеуказанная задача достигается благодаря тому, что переключение передач, начало движения и движение в условиях затрудненного трафика в стартстопном режиме на автомобилях с установленным помощником может выполняться водителем только с помощью рычага МКПП без использования педали сцепления. То есть левая нога водителя не участвует в процедуре смены передач при движении так же, как при использовании автоматической коробки переключения передач (АКПП). Помощник содержит связанные трубопроводом расширительный бачок, дополнительный главный цилиндр сцепления, главный цилиндр и рабочий цилиндр сцепления, выключатель устройства смены передач, концевой выключатель на педали сцепления, электропривод с червячным редуктором, блок сенсоров с двумя крайними неподвижными сенсорами и одним подвижным с регулировкой положения, предназначенный для распознавания положения штока дополнительного главного цилиндра, и электронный блок управления электроприводом червячного редуктора, причем дополнительный главный цилиндр подключен трубопроводом к питательному штуцеру главного цилиндра, шток главного цилиндра прикреплен к педали сцепления, а шток дополнительного главного цилиндра прикреплен к выходному валу червячного редуктора посредством кривошипа, комбинированный включатель на рычаге смены передач выполнен с возможностью управления двумя функциями помощника: выключением и включением сцепления без промежуточной остановки и с остановкой на точке схватывания сцепления.
При помощи комбинированного включателя вмонтированного в качающуюся ручку на рычаге МКПП активируются цепи в электронном блоке управления электропривода червячного редуктора, включая и выключая электропривод с червячным редуктором, который посредством дополнительного главного цилиндра через штатную гидравлическую систему автомобиля выключает и включает сцепление.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
На Фиг.1 - Схема подключения помощника к штатной системе выключения сцепления автомобиля.
На Фиг.2 - Логическая структура электронного блока управления электропривода червячного редуктора.
На Фиг.3 - Исполнение блока сенсоров с использованием инфракрасных свето- и фото-диодов.
Помощник является дополнительным оборудованием, подключаемым к штатной системе гидравлического сцепления автомобиля между расширительным бачком и главным цилиндром. На фиг.1 изображена схема интеграции помощника в штатную систему сцепления автомобиля, содержащую связанные трубопроводом расширительный бачок 4, главный цилиндр сцепления 12 с педалью сцепления и рабочий цилиндр сцепления 13 на МКПП. Собственно помощник содержит дополнительный главный цилиндр 6 шток 3, от которого прикреплен к кривошипу 5 электропривода с червячным редуктором 2, прямая и реверсная обмотки электропривода с червячным редуктором 2 подключены к электронному блоку управления электропривода червячного редуктора 1, который, в свою очередь, управляется сигналами от концевого выключателя блокировки включения помощника на педали сцепления 11, выключателя помощника смены передач 9 и комбинированного включателя 8 внутри качающейся ручки рычага смены передач МКПП. Выключатель помощника смены передач 9 расположен рядом с рычагом смены передач и предназначен для полного его отключения в случае необходимости. Комбинированный включатель на рычаге смены передач 8 выполнен, аналогично прототипу, внутри качающейся ручки в виде контактной группы с двумя парами внешних и внутренних контактов, расположенных в одной плоскости качения, и дополнительного микровключателя внутри качающейся ручки рычага смены передач с кнопкой под большой палец правой руки водителя. Центральное не коммутационное положение качающейся ручки, как и в прототипе, обеспечивается пластинчатой пружиной. К корпусу электропривода с червячным редуктором 2 прикреплен блок сенсоров 7 распознавания положения штока 3 дополнительного цилиндра 6. На фиг.3 изображен блок сенсоров с использованием инфракрасных свето- и фото-диодов, который состоит из подвижного штока 16 с одним сигнальным отверстием и имеющего подвижное шарнирно-рычажное крепление к кривошипу 5, двух неподвижных сенсоров, верхнего 17, регистрирующего положение движущегося внутри них штока 16 с сигнальным отверстием соответствующее включенному сцеплению, и нижнего 21, регистрирующего положение штока 16 с сигнальным отверстием соответствующее выключенному сцеплению, и одного подвижного сенсора 18, регистрирующего положение штока 16 соответствующее положению сцепления в точке схватывания, выполненного с возможностью перемещения вдоль движения штока 16 при помощи двух продольных валов 19 с винтовой нарезкой и одного поперечно расположенного к ним приводного вала 20 также с винтовой нарезкой в области контакта с двумя шестернями на продольных валах с возможностью вращения вручную отверткой или при помощи шагового электромотора 14. Схема подключения шагового электромотора 14 изображена на фиг.2 и обведена пунктирной линией. Шаговый электромотор 14 имеет собственный электронный блок управления 15 и регулятор 10 рядом с ручкой МКПП. Внутри каждого сенсора установлены один свето- и один фото- диод напротив друг друга на уровне отверстия на штоке 16, движущегося между ними, и с выведенными наружу контактами. Все контакты от комбинированного включателя 8 и от блока сенсоров 7 подключены проводами к электронному блоку управления электропривода червячного редуктора 1, логическая структура которого, изображенная на фиг.2, обеспечивает включение и выключение электропривода с червячным редуктором 2 в прямом и реверсном направлении согласно алгоритму его функционирования. Трубопровод высокого давления от дополнительного главного цилиндра сцепления 6 подключен к питательному штуцеру главного цилиндра 12 вместо трубопровода от расширительного бачка 4 штатной системы сцепления автомобиля. Трубопровод от расширительного бачка 4 подключен к питательному штуцеру низкого давления дополнительного главного цилиндра 6. Трубопровод высокого давления от главного цилиндра сцепления 12 по штатной схеме подключен к рабочему цилиндру 13, расположенному на МКПП автомобиля. Помощник вместе со штатной системой гидравлического сцепления автомобиля, изображенный на фиг.1, работает следующим образом. Изначально водитель, для того чтобы пользоваться помощником должен поставить выключатель помощника 9 в положение включено, то есть замкнуть его, и не пользоваться педалью сцепления, для того чтобы концевой выключатель блокировки включения помощника 11 оставался замкнутым. Только в этом случае сигналы от комбинированного включателя на рычаге смены передач 8 будут доходить до электронного блока управления электропривода червячного редуктора 1. Далее необходимо произвести настройку удобной для водителя точки схватывания сцепления, которая обычно для горизонтально расположенного автомобиля соответствует движению автомобиля с пробуксовкой сцепления на оборотах холостого хода двигателя, что соответствует моменту начала движения при отпускании педали сцепления с задержкой при классическом варианте использования гидравлического сцепления. Эта процедура выполняется вручную при помощи отвертки вращением приводного вала 20 в блоке сенсоров на фиг.3, либо дистанционно с помощью шагового электромотора 14 и его регулятора 10 рядом с рычагом МКПП. Правильно настроенная точка схватывания сцепления позволяет разгонять автомобиль, добавляя обороты двигателя не включая полностью сцепление, и полностью останавливать его при помощи тормоза, не заглушая при этом двигатель. Конструкция комбинированного включателя на рычаге смены передач 8, содержит собранные внутри качающейся ручки контактную группу с двумя парами внешних и внутренних контактов, расположенных в одной плоскости качения которые замыкаются попарно при перемещении рычага смены передач вперед или назад, то есть при любом движении по смене передачи в МКПП и дополнительный микровключатель с кнопкой под большой палец правой руки водителя. Водитель во время движения, переключая передачу из положения включенного сцепления за качающуюся ручку рычага смены передач 8, замыкает контакты внутри, этот сигнал и сигнал от верхнего сенсора 17, в котором в этот момент находится сигнальное отверстие подвижного штока 16, обрабатываются электронным блоком управления электропривода червячного редуктора 1, который включает электропривод с червячным редуктором 2 в прямом направлении и посредством кривошипа 5, толкает подвижный шток 16 в блоке сенсоров 7 и шток 3 с поршнем внутри дополнительного главного цилиндра 6, жидкость из которого через трубопроводы и открытый главный цилиндр сцепления 12 толкает поршень рабочего цилиндра сцепления 13 на МКПП, что вызывает выключение сцепления и позволяет сменить передачу в МКПП. Кривошип 5, сделав пол-оборота, доводит сигнальное отверстие в подвижном штоке 16 до нижнего сенсора 21, сигнал от которого поступает в электронный блок управления электропривода червячного редуктора 1, который, в свою очередь, выключает электропривод с червячным редуктором 2. В этом состоянии, то есть в состоянии выключенного сцепления, электропривод с червячным редуктором 2 остается пока есть сигналы от нижнего сенсора 21 и от замкнутых контактов комбинированного включателя 8 внутри качающейся ручки. После смены передачи водитель снимает отклоняющее усилие с качающейся ручки рычага смены передач, под действием пластинчатой пружины качающаяся ручка становится в центральное положение и контакты внутри ее размыкаются, этот сигнал используется электронным блоком управления электропривода червячного редуктора 1 для включения электропривода с червячным редуктором 2 в реверсном направлении, далее, под действием сжатой пружины корзины сцепления на МКПП автомобиля в обратном направлении через гидравлическую систему сцепления шток 3 дополнительного главного цилиндра сцепления 6 возвращается в начальное положение, сцепление включается. Кривошип 5, сделав в реверсном направлении пол-оборота, доводит сигнальное отверстие в подвижном штоке 16 до верхнего сенсора 17, сигнал от которого, поступив в электронный блок управления электропривода червячного редуктора 1, вызывает отключение им электропривода с червячным редуктором 2. Если водитель будет производить переключение передач с нажатой кнопкой дополнительного микровключателя внутри качающейся ручки рычага смены передач, то алгоритм функционирования помощника изменится. После завершения переключения передачи то есть со снятым отклоняющим усилием с качающейся ручки рычага смены передач электропривод с червячным редуктором, как описано выше, начнет реверсное вращение, но сигнал от включенного дополнительного микровключателя и от промежуточного сенсора 18 приведет к тому, что электронный блок управления электропривода червячного редуктора 1 остановит его в точке схватывания сцепления. Теперь если, оставив нажатой кнопку дополнительного микровключателя, наклонять и выравнивать качающуюся ручку рычага смены передач, электронный блок управления электропривода червячного редуктора 1, используя сигналы от них, будет управлять электроприводом с червячным редуктором 2 между положением выключенного сцепления и точкой схватывания. Если отпустить кнопку дополнительного микровключателя или в точке схватывания сцепления или в положении выключенного сцепления с одновременным снятием отклоняющего усилия, то эти сигналы приведут к тому, что электронный блок управления электропривода червячного редуктора 1 включит электропривод с червячным редуктором 2 в реверсном направлении, который, сделав пол-оборота, включит сцепление полностью и остановится. Этот режим работы помощника с использованием дополнительного микровключателя внутри качающейся ручки рычага смены передач необходим для выполнения старта остановленного автомобиля и движения автомобиля в условиях затрудненного трафика в стартстопном режиме. Для предотвращения аварийных ситуаций, вызванных поломкой компонентов помощника и непредусмотренных алгоритмом функционирования помощника действий водителя необходима установка дополнительных компонентов, таких как шток 3 дополнительного главного цилиндра 6 с проточкой, равной рабочему ходу штока 3, аварийный ресивер и механизм ручной доводки электропривода с червячным редуктором 2 до положения включенного сцепления. Аварийный ресивер не показан на чертежах, но должен подключаться к трубопроводу высокого давления от дополнительного главного цилиндра 6. Он должен быть рассчитан на объем рабочей жидкости, выдавливаемой из дополнительного главного цилиндра 6, а давление входа в него рабочей жидкости должно значительно превосходить рабочее давление для выключения сцепления. Механизм ручной доводки электропривода с червячным редуктором 2 до положения включенного сцепления не показан на чертежах и необходим на случай поломки компонентов электронного блока управления электропривода червячного редуктора 1 вне положения включенного сцепления. Если водителю необходимо воспользоваться гидравлической системой выключения сцепления без использования помощника, то ему достаточно нажать на педаль сцепления, что приведет к размыканию концевого выключателя блокировки включения помощника 11 или перевести выключатель помощника 9 в положение выключено, тогда любые манипуляции с рычагом смены передач не приведут к включению электропривода с червячным редуктором 2 и можно пользоваться гидравлическим сцеплением автомобиля в обычном порядке, то есть, используя педаль сцепления.
Помощник обеспечивает быстрое и безошибочное выключение и включение сцепления автомобиля во время движения, позволяет выполнять старт остановленного автомобиля и двигаться в стартстопном режиме в условиях затрудненного трафика без использования педали сцепления, что создаст для водителя более комфортные условия управления автомобилем, снизит утомляемость водителя и, соответственно, повысит безопасность эксплуатации транспортных средств. Дополнительный главный цилиндр 6 с блоком сенсоров 7, электропривод с червячным редуктором 2, электронный блок управления электроприводом червячного редуктора 1 и аварийный ресивер выполняются в виде единого компактного электрогидравлического блока, который можно будет устанавливать не только на сборочном конвейере на новые автомобили, но и на уже эксплуатируемые автомобили любых марок в специализированных сервисных центрах.