БЕСФРИКЦИОННАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ С ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно, к муфтам сцепления и может использоваться на всех видах автотранспорта.
Известна фрикционная муфта сцепления, содержащая ведущий и ведомый диски, пружинные элементы и механизм управления. Изменение частоты вращения ведомого диска относительно ведущего осуществляется за счет изменения сил трения между дисками, которое зависит от усилия нажатия пружинных элементов. Усилие нажатия устанавливается механизмом управления муфтой - механическим, гидравлическим или иным. Однако, фрикционная муфта сцепления предназначена только для кратковременной работы, так как длительная работа муфты в режиме проскальзывания приводит к интенсивному износу дисков, их нагреву и разрушению. Известна также шариковая гидроупорная муфта /патент №2374525/ служащая прототипом заявленной полезной модели. Эта муфта содержит ведущий наклонный диск, ступицу, в которой помещены гидроцилиндры с поршнями и упорами, а также шарики и золотник перепуска рабочей жидкости. В этой муфте изменение частоты вращения ведомого узла - ступицы относительно ведущего - наклонного диска производится за счет частичного или полного преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение шариков, упоров и поршней, при этом рабочая жидкость золотником перепускается из одной группы цилиндров в другую, а изменяемое проходное сечение перепускных окон устанавливает соотношение возвратно-поступательных движений к передаваемому вращательному движению. В результате, частота вращения ведомого узла изменяется от нуля до максимума. Шариковая гидроупорная муфта допускает длительную разницу частоты вращения /проскальзывание/ ведущего и ведомого узлов. Однако, в процессе работы шарик. гидроупор. муфты ее гидрополости не имеют возможности компенсации утечек рабочей жидкости, возникающих вследствии естественного износа деталей. Это снижает надежность муфты при использовании ее на автотранспорте. Ведомый узел муфты имеет промежуточные детали-шарики, усложняющие его конструкцию и увеличивающие продольные габариты муфты. Кроме того, система управления муфтой /механическая/ не позволяет использовать все функциональные возможности шарик. гидроупор. муфты.
Задача полезной модели - упростить конструкцию ведомого узла шарик. гидроупор, муфты, повысить надежность всей муфты в целом и оптимизировать процесс управленя ею.
Указанная задача решается тем, что вращательное движение ведущего узла передается корпусу муфты, исключая шарики. Перепускной золотник перемещается электромагнитным приводом с дистанционным полуавтоматическим управлением. Для компенсации утечек рабочей жидкости из гидрополостей муфты она снабжена системой восполнения рабочей жидкости.
На фиг.1 изображен продольный разрез бесфрикционной муфты сцепления, на фиг.2 - ступица муфты, а на фиг.3 - фланец ведомого вала с коллекторами и схема гидросистемы муфты. Ведущий узел муфты содержит ведущий диск 2, на поверхности которого жестко закреплена наклонная шайба 3. В расточку центральной части ведущего диска запрессован подшипник 17. Ведущий диск с помощью фланца крепится к маховику двигателя на место кожуха фрикционной муфты сцепления. Ведомый узел - ступица 5 в передней части имеет вал 19, жестко с ней связанный и опирающийся на передний подшипник 17. На периферийной части ступицы выполнены расточки, в которые входят поршни 16, а также имеются выступы 18, внутренняя полость которых представляет собой часть окружности. В эти полости с возможностью осевого перемещения, помещены упоры 4 со сферической торцевой поверхностью. Количество расточек /цилиндров/ должно быть четное количество, но не менее двух. С другой стороны ступицы в ее центральной части выполнена расточка для золотника 14 с пружиной. Кроме того, в ступице имеются вертикальные и горизонтальные каналы 21, сообщающиеся с полостью золотника. В вертикальных каналах имеются углубления 20 с резьбой, в которые вворачиваются невозвратный клапан 25 и предохранительный клапан 26. К задней части ступицы крепится фланец 22, выполненный как одно целое с коллекторами 13 и ведомым валом 9. Полости коллекторов сообщают горизонтальные каналы ступицы с гидроцилиндрами. Для достаточно свободного движения рабочей жидкости проходное сечение каналов, окон и полостей коллекторов составляет не менее 1/3 поперечной площади гидроцилиндра. Ведомый вал полый, со сторны фланца в него вставлена электромагитная катушка 12. Положительный полюс электропитания подводится к катушке с контактного кольца 10, установленного на ведомом валу на изоляторе, а к контактному кольцу электропитание поступает от щеточного узла 8, помещенного в корпус 6 муфты. Шток золотника входит во внутрь катушки соленоида с возмоностью осевого перемещения. С внешней стороны ведомый вал имеет внуренние шлицы, с которыми сопрягается первичный вал коробки передач автотранспортного средства. Ведомый вал опирается на задний конический подшипник 7, а подшипник посажен в расточку корпуса 6. За подшипником установлено манжетное уплотнение 11. Кроме клапанов 25 и 26, гидросистема муфты дополнительно снабжена емкостью рабочей жидкости 24, которая соединена трубопроводом через отверстие "а" с кольцевой проточкой, выполненной в корпусе муфты. Герметизация кольцевой полости осуществляется уплотнительными кольцами 15. В систему управления муфтой кроме золотника и соленоида входят датчик частоты вращения вала двигателя, датчик положения дроссельной заслонки или топливной рейки, электронный блок управленя и кнопки ручной подачи-отключения электропитания соленоида. Работа бесфрикциоонной муфты сцепления возможна только после выполнения следующего:
1. Для смазки трущихся деталей в их полости закладывается консистентная смазка /подшипники, внутренняя полость выступов ступицы/
2. Установка необходимого осевого зазора в заднем коническом подшипнике осуществляется подбором толщины прокладки между картером маховика и корпусом муфты.
2
2
2
3. Емкость 24 примерно на 2/3 объема заполняется рабочей жидкостью /стандарт. гидравлические смеси или масла/, причем емкость герметично закрывается крышкой, а в полость над уровнем жидкости подается сжатый воздух, например, от переносного автокомпрессора или ручного насоса. Первоначальное давление в емкости - до 2 кг/смЗаполнение гидрополостей муфты рабочей жидкостью производится при остановленном двигателе, при полностью открытых окнах полости перепускного золотника и при открытых атмосферных клапанах 23. Далее, вал двигателя, либо ступица муфты проворачивается вручную. При этом, рабочая жидкость из емкости под давлением воздуха по трубопроводу через отверстие "а" в корпусе муфты, поступает в кольцевую полость и отжимает тарелку невозвратного /обратного/ клапана, далее жидкость по каналам в ступице и полостям коллекторов заполняет полости цилиндров. Под давлением рабочей жидкости поршни и упоры прижимаются к поверхности наклонной шайбы, причем упоры движутся между поверхностями выступов ступицы и ведущего диска. После удаления воздуха из гидрополостей муфты атмосферные клапаны закрываются, уровень рабочей жидкости в емкости восстанавливается, а давление сжатого воздуха в емкости доводится до рабочего. Величина рабочего давления должна быть несколько больше /на 0.2-0.3 кг/см/ давления жидкости в гидросистеме при работе муфты на холостом ходу двигателя при полностью открытых перепускных окнах, т.е. муфта выключена. Это давление находится в зависимости от сил, действующих на поршни, а также их площади, и не должно быть выше 2,5 кг/см. Данное обстоятельство учитывается при определении количества гидроцилиндров и площади их поперечного сечения.
Бесфрикционная муфта сцепления работает следующим образом. При оставленном двигателе золотник муфты пружиной смещен на перекрытие перепускных окон, поскольку электропитание на соленоид не поступает. Таким образом, при отсутствии электропитания муфта включена, что позволяет осуществлять стоянку транспортного средства с включенной передачей. После запуска двигателя на электронный блок управления с датчиков поступает информация /по величине эл. напряжения/ о частоте вращения вала двигателя и о положении дроссельной заслонки или топливной рейки /проще, о положении педали акселератора/ На холостом ходу двигателя рассогласование в величинах эл. напряжения отсутствует и с электронного блока на соленоид золотника электропитание не подается, поэтому золотник продолжает перекрывать перепускные окна, т.е. муфта остается включенной. В результате, боковая поверхность наклонной шайбы воздействует на упоры, которые в свою очередь, оказывают давление на внутреннюю поверхность выступов ступицы и торцевые поверхности поршней. Поскольку перепускные окна золотником перерыты, поршни не совершают возвратно-поступательных движений с перекачкой рабочей жидкости гидрополостей. В итоге, упоры передают только вращательное движение выступам ступицы, самой ступице и ведомому валу. Для включения передачи на соленоид золотника подается полная величина эл. напряжения, путем ручного воздействия на включатель /например, кнопкой на рычаге управления коробкой передач/ При этом, золотник смещается на полное открытие перепускных окон и муфта выключается. В таком положении золотника наклонная шайба, воздействуя на упоры, перемещает их в осевом направлении, так как тормозной момент на ведомом валу и ступице превышает усилие, действующее на поршни со стороны упоров, поэтому поршни совершают возвратно-поступательные движения с перекачкой рабочей жидкости в гидрополостях, а вращательное движение от ведущего диска к ступице не передается. После включения передачи кнопка включателя соленоида возвращается в исходное положение. Далее работа бесфрикционной муфты сцепления производится в автоматическом режиме управления и зависит от следующих факторов: 1. Включенной передачи. 2. Настройки эл. блока управления /для «мягкого» или более «жесткого» режима работы трансмиссии и двигателя. 3. Частоты вращения вала двигателя. 4. Момента сопротивления на ведомом валу /нагрузки/ Если включена низшая передача, акселератор остается в положении холостого хода, а электронный блок настроен для «мягкого» режима работы трансмиссии, то с эл. блока поступает максимальная величина эл. напряжения и золотник смещен на полное открытие окон, т.е. муфта остается в выключенном состоянии. Нажатие на педаль акселератора увеличивает частоту вращения вала двигателя, разница между информирующими параметрами, поступающими с датчиков, уменьшается, величина эл. напряжения, которое подается с эл. блока на соленоид, также уменьшается, его воздействие на шток золотника ослабевает и золотник усилием пружины постепенно перекрывает перепускные окна. При этом, возрастает давление в гидрополостях муфты, соответственно, возрастает осевое усилие, действующее на упоры со стороны поршней, в результате цикл возвратно-поступательных движений замедляется, упоры сначала частично, а затем полностью /без возвратно-посупат. движ/ передают вращательное движение и муфта плавно включается. Если начало движения транспортного средства /ТС/ производится с включением низших передач, то полное включение муфты происходит достаточно быстро. Если же начало движения ТС осуществляется с включением более высших передач, то муфта работает более длительное время в режиме проскальзывания, т.е. с циклом возвратно-поступат. движений деталей. Это продолжается до тех пор, пока с электронного блока управления не поступит минимальная величина эл. напряжения и золотник полностью закроет перепускные окна. Время работы бесфрикционной муфты в режиме проскальзывания не ограничено, поэтому ТС, в случае необходимости, может двигаться на высших передачах со скоростью меньшей, чем с фрикционной муфтой сцепления. Кроме того, возможен разгон ТС с различными комбинациями переключения передач, например, с первой передачи перейти сразу на третью, или со второй - на четвертую и т.п. Все это упрощает управление ТС в городских условиях. Во время движения ТС возвращение педали акселератора в исходное положение /«сброс газа»/ не приводит к выключению муфты, так как эл. блок управления реагирует только на положительную разницу информирующих параметров /величин эл. напряжения, поступающих от датчиков положения акселератора и частоты вращения вала двигателя/ Исходя из этого же обстоятельства, при торможении ТС муфта выключается, когда частота вращения вала двигателя падает ниже минимальной. Момент выдачи электронным блоком, согласно поступившей от датчиков информации, величины эл. напряжения для перемещения золотника, зависит от величины разницы эл. напряжений, на которую реагирует эл. блок. Чем меньше дифференциал напряжений, тем раньше муфта переводится в режим проскальзывания и тем «мягче» режим работы трансмиссии. Таким образом, трансмиссия и двигатель могут быть защищены от перегрузок, возникающих в процессе работы ТС. Компенсация утечек рабочей жидкости в гидрополостях муфты, вследствие естественного износа деталей, осуществляется автоматически, при работе двигателя на холостом ходу с выключенной муфтой /перепускные окна открыты/ Поскольку в таком режиме работы муфты давление жидкости в емкости несколько выше чем в гидрополостях, то рабочая жидкость из емкости через невозвратный клапан поступает в полости, заполняя образовавшееся свободное пространство. В процессе работы муфты /особенно в режиме проскальзывания/ температура рабочей жидкости повышается, что приводит к увеличении ее объема в пространстве гидросистемы и, соответственно, к увеличению давления выше допустимой величины. В этом случае, давлением жидкости отжимается тарелка предохранительного клапана и излишек жидкости из кольцевой полости корпуса муфты по трубопроводу поступает в емкость.