Система управления муфтой сцепления транспортного средства
VEHICLE CLUTCH CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для управления фрикционными муфтами.
Известна система управления муфтой сцепления транспортного средства (см. патент RU 2332314, B60K 23/02, 2008), содержащая автоматические гидравлические механизмы включения и выключения муфты сцепления, соединенные между собой и управляющее устройство.
Недостатком известной системы является то, что при использовании гидравлических устройств на сжатие фрикционных пар для включения и выключения муфт требуется больше затрат энергии от исполнительного устройства или водителя. Это увеличивает затраты мощности на поддержание сцепления во включенном состоянии и включение сцепления в работу. Комбинированная электрогидравлическая система более сложна, стоимость изготовления и эксплуатационные расходы выше, имеются сложности обеспечения системой стабильности законов и параметров управления.
Известна также система управления муфтой сцепления транспортного средства (см. а.с. SU 1498644, B60K 23/02, 1989), содержащая электрический привод выключения сцепления, связанный с педалью тормоза и педалью подачи топлива.
Недостатком известной системы является то, что она не приспособлена для управления сдвоенным сцеплением, а электрический привод может быть использована только для выключения сцепления и при этом требует больших затрат энергии. Система не обеспечивает управление процессом включения-выключения сцеплений.
Задачей предложенного решения является снижение затрат энергии на управление, обеспечение заданных законов включения и выключения каждого сцепления за счет использования оригинальной конструкции муфты сцепления с реверсивным электроприводом и автоматизации управления переключением муфт и передач КПП при учете параметров ДВС.
Эта задача достигается тем, что система управления муфтой сцепления транспортного средства содержит механизм управления сцеплением, связанный с педалью тормоза и педалью подачи топлива, механизм управления сцеплением включает блок автоматического управления сцеплением (БАУС), к которому подключены датчик положения педали тормоза (ДППТ), связанный с педалью тормоза, датчик положения педали подачи топлива (ДПППТ), связанный с педалью подачи топлива и с датчиком системы управления подачей топлива (СУПТ), СУПТ, блок управления переключением передач коробки передач (БУПП КПП) с джойстиком, к которому подключен исполнительный механизм коробки передач (ИМПП КПП), датчики оборотов валов (ДО1) сцеплений четных передач и (ДО2) нечетных передач коробки, датчик оборотов коленчатого вала (ДОКВ), датчики сигнализации включения сцепления четных передач (ДВкС1) и нечетных передач (ДВкС2), датчик выключения сцепления (ДВыкС1 и С2) четных и нечетных передач, блок управления скоростью вращения и направлением вращения (БУ СВ и НВ) исполнительного электропривода управления, который включает электродвигатель постоянного тока, переключатель его направления вращения (ПНВ), запитанный от источника электрической энергии транспортного средства (аккумулятора и генератора), при этом вал электродвигателя соединен через редуктор и винтовую передачу с механизмом перемещения выжимного подшипника, включающем поворотный Г-образный двухплечий рычаг, с возможностью перемещения посредством тяг относительно нижней обоймы корпуса выжимного подшипника, верхняя обойма корпуса выжимного подшипника выполнена с возможностью взаимодействия с датчиками сигнализации включения сцеплений четных передач (ДВкС1) и нечетных передач (ДВкС2) и датчиком выключения сцеплений (ДВыкС1 и С2) соответственно и шарнирно соединена посредством тяг с рычагами управления положением нажимного диска муфты сцепления.
По сравнению с известной предложенная система управления двухпоточной непостоянно замкнутой муфтой сцепления транспортного средства (например, известной по патенту UA 101711, B60K 17/02, B60K 23/00, F16D 13/38, 2013) позволяет снизить затраты энергии на управление, автоматически и выборочно переключать четные и нечетные передачи рядов коробки передач, улучшая эксплуатационные качества за счет переключения без разрыва потока мощности передач рядов коробки передач, возможности включения передачи момента и регулирования времени включения фрикционных пар.
На чертеже изображена система управления муфтой сцепления транспортного средства.
Система управления муфтой сцепления транспортного средства содержит блок 1 автоматического управления сцеплением (БАУС), к которому подключены датчик 2 положения педали тормоза 3 (ДППТ) с возвратной пружиной 4, датчик 5 положения педали 6 подачи топлива (ДПППТ), связанный через систему 7 управления подачей топлива двигателя (СУПД) с БАУС 1, блоком 8 управления переключением передач коробкой (БУПП КПП) автоматически и посредством джойстика 9, к которому подключен исполнительный механизм 10 коробки передач (ИМПП КПП), датчик 11 оборотов (ДО1) ведущего вала 12 четных передач и датчик 13 оборотов (ДО2) ведущего вала 14 нечетных передач, датчик 15 сигнализации включения сцепления нечетных передач (ДВкС1) и датчик 16 сигнализации включения сцепления четных передач (ДВкС2), датчик 17 выключения сцеплений (ДВвыкС1 и С2) четных и нечетных передач, блок 18 управления скоростью вращения и направлением вращения (БУ ЧВ и НВ) вала электродвигателя 19. К блоку 18 подключены электродвигатель 19 постоянного тока, аккумулятор 20, генератор 21 с обмоткой возбуждения 22 и регулятором 23 напряжения (РН), переключатель 24 направления вращения (ПНВ), вал электродвигателя 19 связан с редуктором 25 (показан 2-ступенчатый цилиндрический редуктор. Возможно использование планетарного рудуктора). Выходной вал 26 редуктора 25 связан с винтовой передачей 27, взаимодействующей с механизмом перемещения выжимного подшипника 28, включающим поворотный, посредством шарниров 29, Г-образный двухплечий рычаг 30, установленный на шарнирах 31 с возможностью перемещения посредством рычага 32 подвижной направляющей опоры 33 внутреннего кольца выжимного подшипника 28. Верхняя обойма 34 корпуса выжимного подшипника 28 выполнена с возможностью взаимодействия с датчиками 15 и 16 сигнализации включения сцепления нечетных передач (ДВкС1) и четных передач (ДВкС2) и датчиком 17 выключения сцеплений (ДВыкС1 и С2) соответственно. Муфта сцепления имеет корпус 35, установленный на коленчатом валу 36 двигателя 37. На коленчатом валу 36 установлен датчик 38 оборотов коленчатого вала (ДОКВ), соединенный с блоком 1 автоматического управления сцеплением (БАУС). На корпусе 35 установлен ведущий диск 39 в виде маховика. Ведомые диски 40 и 41 установлены на коаксиально размещенных первичных валах нечетных 14 и четных 12 рядов передач, которые входят в КПП 42. Нажимной диск 43, размещенный между ведомыми дисками 40 и 41, опорный диск 44, закрепленный неподвижно на корпусе 35, дополнительный диск 45, подпружиненный относительно корпуса 35 посредством пружин 46 сжатия. На дополнительном диске 45 шарнирно установлены поворотные упоры 47, шарнирно соединенные с нажимным диском 43 посредством тяг 48. Между опорным диском 44 и поворотными упорами 47 с возможностью радиального перемещения установлены ползуны 49, шарнирно соединенные посредством рычагов 50 и тяг 51 с выжимным подшипником 28.
Система управления муфтой сцепления транспортного средства работает следующим образом.
В нейтральном положении муфты сцепления выжимной подшипник 28 вместе с тягами 51 находятся в положении взаимодействия с датчиком 17 выключения сцеплений (ДВыкС1 и С2), т.е. ведущие и ведомые фрикционные пары не взаимодействуют между собой.
Для включения четной передачи, например любого ряда коробки передач, прикладывается усилие к джойстику 9 и последний переводится в положение, при котором питание от аккумулятора 20 и генератора 21 через блок 1 автоматического управления сцеплением (БАУС) поступает на блок 8 управления коробкой передач (БУПП КПП) и исполнительный механизм 10 коробки передач (ИМПП КПП). Одновременно сигнал на блок 1 автоматического управления сцеплением (БАУС) поступает с датчика 2 положения педали тормоза (ДППТ), с датчика 5 системы управления подачей топлива (СУПД), связанной с педалью 6 подачи топлива (ДПППТ), с датчика 11 оборотов ведомого вала (ДО1) четных передач, с датчика 38 оборотов коленчатого вала (ДОКВ), с датчика 16 сигнализации включения сцепления четных передач (ДВкС1), далее на блок 18 управления скоростью вращения и направлением вращения (БУ ЧВ и НВ), замыкая необходимые контакты включения переключателя 24 (ПНВ) направления вращения включения электродвигателя 19 с последующей передачей крутящего момента на выходной вал 26 редуктора 25. Винтовая передача 27 при вращении подвижного относительно своей оси вала относительно неподвижного изменяет длину между шарнирами 29 и поворачивает в шарнирах 31 Г-образный двухплечий рычаг 30 посредством воздействия на шарниры 29 (соединение может быть с помощью двух шарниров, как показано на чертеже) и перемещает нижнюю направляющую 33 вместе с выжимным подшипником 28 посредством рычагов 32 в сторону датчика 16 сигнализации включения сцепления четных передач (ДВкС2). При этом тяги 51, перемещаясь, поворачивают рычаги 50, которые перемещают ползуны 49. Ползуны 49, воздействуя на поворотные упоры 47, смещают точки их опоры и они поворачиваются в шарнирах за счет усилий, создаваемых пружинами 46. Поворотные упоры 47 посредством тяг 48 воздействуют на нажимной диск 43, который, перемещаясь в осевом направлении, прижимает ведомый диск 41 к ведущему диску 44, замыкая цепь. Крутящий момент от коленчатого вала 36 через замкнутые диски муфты сцепления передается на первичный вал 12 четных передач КПП 42. В зависимости от оборотов двигателя 37, с учетом показаний датчиков: 38 - оборотов коленчатого вала (ДОКВ), 11 - оборотов ведущего вала (ДО1) четных передач, 2 - положения педали тормоза, 5 - положения педали подачи топлива выбирается необходимая передача. В дальнейшем при изменении оборотов коленчатого вала 36 переключение передач четных и нечетных рядов КПП 42 выполняется в автоматическом режиме в зависимости от режима и параметров движения транспортного средства (разгон, установившееся движение, торможение).
Для включения нечетной передачи процесс повторяется аналогично, за исключением, сигнал на блок 1 автоматического управления сцеплением (БАУС) поступает с датчика 6 положения педали подачи топлива, датчика 13 оборотов ведущего вала (ДО2) нечетных передач и с датчика 15 сигнализации включения сцепления нечетных передач (ДВкС1). Блок 18 управления скоростью вращения и направлением вращения (БУ СВ и НВ) посредством поступившего сигнала с блока 1 автоматического управления сцеплением (БАУС) замыкает необходимые контакты включения переключателя 24 (ПНВ) направления вращения электродвигателя 19, меняя направление вращения, момент от электродвигателя 19 передается через редуктор 25 на его выходной вал 26. Винтовая передача 27 изменяет свою длину и поворачивает в шарнирах 31 Г-образный двухплечий рычаг 32 посредством шарнира 29 и перемещает направляющую 33 вместе с выжимным подшипником 28 посредством рычагов 32 в сторону датчика 15 сигнализации включения сцепления нечетных передач (ДВкС1). При этом тяги 51, перемещаясь, двигают рычаги 50, которые перемещают ползуны 49. Ползуны 49, перемещаясь к оси вращения муфты, меняют точку опоры и пружины 46, воздействуя на поворотные упоры 47, поворачивают их в шарнирах. Поворотные упоры 47 посредством тяг 48 воздействуют на нажимной диск 43, который, перемещаясь в осевом направлении, прижимает ведомый диск 40 к опорному диску - маховику 39, замыкая силовую цепь. Крутящий момент от коленчатого вала 36 через замкнутые диски привода нечетной передачи муфты сцепления передается на первичный вал 14 нечетных передач КПП 42. В зависимости от оборотов коленвала 36 двигателя 37, регистрируемых посредством датчика 38 оборотов коленчатого вала (ДОКВ), показаний с датчика 13 оборотов ведущего вала (ДО2) нечетных передач и датчиков 2 и 6 выбирается необходимая передача.
Для выключения передачи момента - перевода муфт сцепления в нейтральное положение водитель не воздействует на педаль 6 подачи топлива, а воздействует на джойстик 9 или педаль 3 тормоза. Сигнал от датчика 2 или от БУПП КПП 8 поступает на БАУС 1, который передает сигнал управления на блок 18, который с учетом сигналов с датчиков 15 и 16 определяет направление вращения электродвигателя 19. Момент от электродвигателя 19 через редуктор 25, винтовую передачу 27 передается на рычаги 32. Усилие передается на выжимной подшипник 28, который перемещает через тяги 51 и рычаги 50 ползуны 49, которые двигаются до положения, когда оси шарниров крепления поворотных упоров и точка контакта с ползуном находятся на одной оси. Тяги 51, перемещаясь в осевом направлении, устанавливает выжимной подшипник 28 напротив датчика 17 выключения сцепления (ДВыкС1 и С2). Сигнал с датчик 17 выключения сцепления (ДВыкС1 и С2) поступает на БАУС 1, который передает сигнал управления на БУ СВ и НВ 18 и электродвигатель 19 останавливается. При этом рычаги 50, поворачиваясь, устанавливают ползуны 49 в положение, при котором ведущие и ведомые фрикционные пары сцеплений не взаимодействуют между собой. Сцепления выключены. Крутящий момент от коленвала 36 двигателя 37 не передается на валы 12 и 14.
Задавая электродвигателю 19 блоком БАУС 1 скорость и направление вращения, обеспечивается необходимый темп включения и выключения сцеплений. Использование электрического привода позволяет обеспечить стабильность законов и параметров управления при передаче потока мощности без разрыва, облегчить автоматизацию управления сдвоенным сцеплением и снизить потребление энергии на управление.