УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ НОРМАЛЬНО РАЗОМКНУТОГО ТИПА

Предложение относится к транспортному машиностроению, в частности автомобилей, имеющих трансмиссию, содержащую сцепление и механическую коробку передач с ручным или автоматизированным переключением ступеней.
Известны устройства для автоматического управления сцеплением нормально разомкнутого типа в механической трансмиссии. Эти устройства содержат насос, приводимый ременной передачей от двигателя, и регулятор давления, изменяемого от частоты двигателя, соединенный с цилиндром через рычаг и подшипник, включающий сцепление нормально разомкнутого типа. Для выключения сцепления при переключении ступеней в коробке передач предусмотрен электромагнит, прерывающий связь регулятора давления с цилиндром сцепления [1]. Автоматическое управление сцеплением обеспечивает получение «двух педального управления» - педаль подачи топлива в двигатель и педаль тормоза. Педаль сцепления ликвидируется, что существенно упрощает управление автомобилем. Недостатком подобных устройств автоматизации работы сцепления нормально разомкнутого типа следует считать наличие постоянно действующей при движении автомобиля осевой силы, создаваемой подшипником сцепления, передающейся на коленчатый вал двигателя.
Известные устройства автоматического управления сцеплением дополнительно имеют два недостатка - невозможность запуска двигателя буксированием автомобиля и отсутствие режима торможения автомобиля двигателем на стоянках.
Предлагаемое устройство автоматического управления сцеплением нормально разомкнутого типа обеспечивает получение режима запуска двигателя буксированием автомобиля и режим торможения автомобиля двигателем на стоянках, что существенно расширяет функциональные возможности устройства, а также ликвидирует осевую силу, действующую на коленчатый вал двигателя.
Это достигается тем, что устройство автоматического управления сцеплением содержит цилиндр включения сцепления и приводимый от электродвигателя масляный насос, соединенный с другим цилиндром, подпружиненный поршень которого имеет возможность воздействовать на подшипник включения сцепления.
На фиг. 1 дана схема трансмиссии с устройством автоматизированного управления сцеплением; на фиг. 2 - график работы регулятора управления сцеплением; на фиг. 3 - расположенный в картере сцепления блок, содержащий центробежный регулятор и дополнительный насос, приводимый от сцепления, а также элементы конструкции, предотвращающие передачу осевого усилия от сцепления на коленчатый вал двигателя.
На фиг. 1 представлена схема трансмиссия автомобиля с устройством автоматического управления сцеплением нормально разомкнутого типа 1, расположенного в картере сцепления 2, соединенного с механической коробкой передач 3, снабженной рычагом переключения ступеней 4, рукоятка которого содержит выключатель 5, срабатывающий при переключениях ступеней для выключения сцепления, и механизмом переключения ступеней 6.
н
Управление сцеплением 1 осуществляется от масляного насоса 7, приводимого электродвигателем 8 при его соединении с аккумулятором 9 выключателем 10. При включенном электродвигателе 8 на насосе 7 поддерживается давление р клапаном ограничителем давления 11.
Включение сцепления 1 выполняет поршень 12 цилиндра сцепления 13, соединяемого с регулятором давления 14 или с масляным насосом 7 через электромагнитный клапан выключения сцепления 15 и клапан режимов управления сцеплением 16, содержащий электромагнит 17, соединенный с датчиком 18. Датчик 18 расположен в механизме переключения ступеней 6 коробки передач 3.
Контакты датчика 18 замкнуты при включении в коробке передач 3 первой ступени (U1) и ступени заднего хода (UR).
0
0
н
Регулятор давления 14 содержит центробежный регулятор 19, управляющий золотниковым клапаном 20, охваченным отрицательной обратной связью по давлению. Регулятор давления 14 при трогании автомобиля осуществляет регулирование давления р, поступающего в цилиндр сцепления 13, в зависимости от частоты n вращения двигателя р=f(n). На минимальной частоте nвращения двигателя при р=р, сцепление 1 выключено, а при р=р полностью включено. Регулятор давления 14 также снабжен дополнительным насосом 21 в составе единого блока управления.
Насос 7 через канал 22 соединен с другим цилиндром 23 блокировки сцепления на стоянках автомобиля, подпружиненный поршень 24 которого уперт в муфту 25 сцепления, содержащую подшипник 26.
Поэтому, при выключенном электродвигателе 7, сцепление 1 находится во включенном состоянии.
Устройство управления сцеплением также содержит соединенный с цилиндром сцепления 13 аккумулятор давления 27, управляемый электромагнитным клапаном 28 и датчиком 18. Следовательно, датчик 18 управляет одновременно двумя электромагнитами. На первой ступени и ступени заднего хода в коробке передач, аккумулятор давления 27 отключен.
Насос 7 соединен с регулятором давления 14 и другим цилиндром 23 через обратный клапан 29.
Дополнительный насос 21 блока управления через обратный клапан 30 соединен с ограничителем давления 11 и другим цилиндром 23. Кроме того, дополнительный насос 21 соединен каналом с датчиком давления 31, управляющим выключателем 32, и с жиклером 33, предназначенным для смазки и охлаждения сцепления 1.
н
Для трогания автомобиля с места и движения автомобиля с переключением ступеней в коробке передач 3 водитель включает выключатель 10 электродвигателя 8. На выходе насоса 7 создается давление р, которое через обратный клапан 29 по каналу 22 воздействует на поршень 24 цилиндра блокировки сцепления 23, отводя поршень от муфты 25 сцепления. Сцепление 1 при этом выключается.
н
Водитель выводит рычаг переключения ступеней 4 в положение нейтрали в коробке передач 3 и запускает двигатель автомобиля. Вступает в работу дополнительный насос 21, имеющий большую производительность, чем насос 7. Давление масла от дополнительного насоса 21 подается на датчик давления 31, управляющий выключателем 32. Контакты выключателя 32 размыкаются, что ведет к выключению электродвигателя 8. Следовательно, при работающем двигателе автомобиля, дополнительный насос 21 служит источником давления р для работы автоматического привода сцепления 1.
0
При минимальной частоте n двигателя водитель включает первую ступень U1 в коробке передач 3. Срабатывает датчик 18 и цилиндр 13 сцепления соединяется через электромагнитный клапан выключения сцепления 15 и клапан режимов управления сцеплением 16 с регулятором давления 14.
пос
При нажатии педали подачи топлива частота двигателя n возрастает, а регулятор давления 14 повышает давление в цилиндре сцепления 13, что обеспечивает плавное трогание и разгон автомобиля. График работы регулятора давления 14 приведен на фиг. 2. Давление р соответствует режиму трогания автомобиля при использовании максимального крутящего момента двигателя.
Аналогично происходит процесс трогания автомобиля при включении в коробке передач 3 ступени заднего хода UR.
Переключение в коробке передач на ступень U2 производит водитель рычагом переключения ступеней 4, что приводит к выключению сцепления электромагнитным клапаном 15, т.к. цилиндр 13 сцепления соединяется с гидробаком 34. В момент каждого переключения высших ступеней рычагом 4, одновременно с электромагнитным клапаном выключения сцепления 15, через диод 35 вступает в работу электромагнитный клапан 28, соединяющий аккумулятор давления 27 с гидробаком 34. Происходит более быстрое выключение сцепления 1, т.к. в цилиндре сцепления 13 сброс давления выполняет электромагнитный клапан выключения сцепления 15, а в подключенном к цилиндру 13 аккумуляторе давления 27 - электромагнитный клапан 28.
При переключениях высших ступеней в коробке передач 3, включению электромагнита 17 препятствует диод 36.
пос
н
1
пос
1
1
Устройство управления по фиг. 1 снабжено цилиндром положительной обратной связи 37, подпружиненный поршень которого через рычаг 38 при частоте двигателя n≥n имеет возможность дополнительного воздействия на золотниковый клапан 20. В результате этого давление р в цилиндре сцепления 13 ступенчато увеличивается до р, т.е. происходит дополнительное включение сцепления согласно фиг. 2. Выключение положительной обратной связи происходит при частоте n. В диапазоне частот n - n регулятор давления 14 работает в релейном режиме. Благодаря этому, до частоты n, при которой положительная обратная связь отключается, движение автомобиля на ступенях U1 и UR будет происходить без буксования сцепления, что расширяет эксплуатационные характеристики трансмиссии.
При включении ступени U2 цилиндр 13 сцепления соединяется с аккумулятором давления 27 электромагнитным клапаном 28, а клапан режимов работы сцепления 16 через обратный клапан 30 соединяет электромагнитный клапан выключения сцепления 15 с дополнительны насосом 21. Аккумулятор давления 27 на всех высших ступенях коробки передач обеспечивает плавное включение сцепления, что снижает динамические нагрузки в трансмиссии автомобиля.
Таким образом, регулятор давления 14 служит для плавного трогания автомобиля с места и при начальном движении автомобиля на ступенях U1 и UR. При этом, клапан режимов работы сцепления 16 и электромагнитный клапан 28 обеспечивают плавное включение сцепления на всех высших ступенях коробки передач аккумулятором давления 27.
Включение режима торможения двигателем выполняет водитель при выключенном автомобильном двигателе, но работающем электродвигателе 8. Водитель включает рычагом 4 переключения ступеней, например, первую передачу или ступень заднего хода, после чего выключает электродвигатель 8 выключателем 10. Давление на выходе насоса 7 сбрасывается. Подпружиненный поршень 24 цилиндра блокировки сцепления 23 воздействует на муфту 25, происходит включение сцепления и соединение двигателя с трансмиссией автомобиля, что обеспечивает режим торможения автомобиля двигателем на стоянках.
Для получения режима запуска двигателя буксированием автомобиля водитель при работающем электродвигателе 8 включает первую ступень в коробке передач 3. Производится буксирование автомобиля другим транспортным средством, во время которого водитель выключает электродвигатель 8 выключателем 10. Давление в цилиндре блокировки сцепления 23 сбрасывается и поршень 24, воздействуя на муфту 25, включает сцепление. Происходит вращение и запуск двигателя.
Конструктивное выполнение размещения в картере сцепления 2 блока управления, содержащего регулятор давления 14 и дополнительный насос 21, с зубчатым приводом от сцепления 1, приведено на фиг. 3. Для этого сцепление 1 снабжено шестерней 39.
На фиг. 3 также показано, что сцепление 1 установлено на другом подшипнике 40, соединенным с опорным диском 41, упертым в картер сцепления 2. Такое конструктивное решение позволяет замкнуть осевое усилие с подшипника 26, возникающее при включении сцепления во время движения автомобиля, на опорный диск 41. При этом, указанное осевое усилие не передается на коленчатый вал двигателя. Кроме того, все устройство гидравлического управления сцеплением, содержащем систему смазки и гидробак 34, находится внутри полости, ограниченной картером сцепления 2 и опорным диском 41.
Разработанное устройство автоматизированного управления сцеплением предназначено для упрощения управления автомобилями высокой проходимости, а также для автомобилей, эксплуатируемых в северных и восточных районах РФ.
Использованные материалы
1. Л.А. Румянцев Устройство для управления сцеплением и ступенчатой коробкой передач транспортной машины. Авторское свидетельство №368085.
2. Л.А. Румянцев Устройство для управления сцеплением транспортной машины. Авторское свидетельство №393136.
3. Л.А. Румянцев «Проектирование автоматизированных автомобильных передач». Инновационное машиностроение, 2017.