устройство для плавного включения сцепления

Формула изобретения

Устройство для плавного включения сцепления, содержащее систему передачи команд водителя, блок клапанов управления, клапан предварительного сброса давления, сервоцилиндр или камеру включения и регулятор темпа включения узла трения, выполненный с отверстиями в корпусе, через которые его внутренняя полость сообщена с атмосферой или бачком для рабочей жидкости, а также седло, затвор со стержнем и пружиной выпускного клапана регулятора, размещенные в упомянутом корпусе, входная полость которого через выпускной клапан клапанной коробки сообщена с сервоцилиндром или камерой, отличающееся тем, что регулятор темпа включения узла трения и клапан предварительного сброса давления смонтированы в одном корпусе, при этом опора и седло этого клапана выполнены в виде поршней и размещены в данном корпусе с возможностью осевого перемещения, а между ними установлена пружина, причем седло расположено между опорой и затвором клапана предварительного сброса давления подвижно и упомянутой пружиной прижато к этому затвору, стержень которого изготовлен полым за одно целое с седлом выпускного клапана регулятора и жестко соединен с опорой, между которой и тарелью, закрепленной на стержне затвора клапана, названного последним, размещена другая пружина, кроме того, корпус регулятора снабжен ограничителями хода опоры и седла выпускного клапана, а также оснащен упором, между которым и упомянутой опорой установлена уравновешивающая пружина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортной техники и может быть использовано в автоматизированных фрикционных сцеплениях для обеспечения плавности их включения.

Известно устройство для плавного включения фрикционного сцепления, входящее в состав автоматического сцепления и содержащее клапан управления, гидроцилиндр выключения и регулятор темпа включения узла трения, бачок для рабочей жидкости, а также систему передачи команд (Маллинз П. Автоматические сцепления (двухпедальное управление автомобилем). Автомобильная промышленность США, 1988, N 1, с. 7-9).

Применение данного устройства по назначению возможно только при наличии электронной системы управления и гидравлического привода сцепления, что существенно ограничивает его унификацию, поскольку исключается взаимозаменяемость изделий данной группы в приводах других типов и использование других управляющих систем, а также ощутимо повышает стоимость производства и эксплуатации транспортного средства.

Известно и другое устройство для плавного включения фрикционного сцепления, содержащее систему передачи команд водителя, блок клапанов управления, клапан предварительного сброса давления, сервоцилиндр или камеру выключения и регулятор темпа включения узла, выполненный с отверстиями в корпусе, через которые его внутренняя часть полости сообщена с атмосферой или бачком для рабочей жидкости, а также седло, затвор со стержнем и пружиной выпускного клапана регулятора, размещенные в упомянутом корпусе, входная полость которого через выпускной клапан клапанной коробки сообщена с сервоцилиндром цилиндром или камерой (авт.св. SU N 765040, кл. В 60 К 23/02, 1978).

Это устройство для плавного включения сцепления способно функционировать без дорогостоящих электронных приборов, т.е. область его использования может быть значительно расширена, и оно по количеству существенных и косвенных признаков имеет наибольшее сходство с предлагаемой конструкцией.

Тем не менее, рассматриваемое устройство не может быть использовано в составе гидравлического привода, так как отверстия (для выпуска отработавшего рабочего тела из цилиндра) в корпусе регулятора темпа включения узла трения выполнены калиброванными. Скорость истечения жидкости через них, а равно время буксования сцепления будут зависеть от ее вязкости, которая изменяется в таких же широких пределах, как температура окружающего воздуха. Это, в свою очередь, не позволит получить оптимальные характеристики работы (времени) буксования сцепления, т.е. обеспечить заданную скорость и плавность его включения применительно к нагрузке и условиям движения машины.

Кроме того, устройство не обладает дифференциальностью действия, поскольку вне зависимости от вида применяемого рабочего тела оно работает только в двух фиксированных режимах: замедленное включение сцепления (рабочее тело истекает через одно калиброванное отверстие малого диаметра) и ускоренное (истечение рабочего тела происходит через это и дополнительное отверстия). Управлять темпом включения узла трения практически во всем диапазоне изменения частот вращения коленчатого вала двигателя не представляется возможным. Еще одно обстоятельство обращает на себя внимание. В случае, когда возросшая нагрузка на двигатель не позволяет ему увеличивать частоту вращения коленчатого вала, возникает необходимость приостановить включения сцепления. Однако, конструкция описываемого устройства способна обеспечить лишь замедление темпа включения и то только после предварительного снижения частоты вращения коленчатого вала, т.е. переход с ускоренного на замедленный режим работы (выход воздуха через малое отверстие ничем не перекрывается), что не предотвращает повышение нагрузки на двигатель и может привести к многократному повторению водителем команд по управлению сцеплением, а в некоторых случаях и коробкой передач. Все это ограничивает область использования данного устройства, т.е. его унификацию.

Задачей изобретения является унификация устройства для плавного включения сцепления.

Для этого регулятор темпа включения узла трения и клапан предварительного сброса давления смонтированы в одном корпусе, при этом опора и седло этого клапана выполнены в виде поршней и размещены в данном корпусе с возможностью осевого перемещения, а между ними установлена пружина, причем седло расположено между опорой и затвором клапана предварительного сброса давления подвижно и упомянутой пружиной прижато к этому затвору, стержень которого изготовлен полым за одно целое с седлом выпускного регулятора и жестко соединен с опорой, между которой и тарелью, закрепленной на стержне затвора клапана, названного последним, размещена другая пружина, кроме того, корпус регулятора снабжен ограничителями хода опоры и седла выпускного клапана, а также оснащен упором, между которым и упомянутой опорой установлена управновешивающая пружина.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для плавного включения сцепления.

Устройство содержит систему передачи команд водителя (на чертеже не изображена, так как с данным устройством может использоваться система любого известного типа), блок 1 клапанов управления и сервоцилиндр (или камера) 2. Регулятор темпа включения сцепления и клапан предварительного сброса давления смонтированы в корпусе 3. При этом опора 4 и седло 5 клапана выполнены в виде поршней и размещены в корпусе 3 с возможностью осевого перемещения, между ними установлена пружина 6. Седло 5 расположено между опорой 4 и затвором 7 данного клапана подвижно и пружиной 6 прижато к затвору 7. Стержень 8 затвора 7 изготовлен полым, за одно целое с седлом 9 выпускного клапана упомянутого регулятора и жестко соединен с опорой 4. Между опорой 4 и тарелью 10, закрепленной на стержне 11 затвора 12, размещена пружина 13. Стержень 11 кинематически связан с рейкой 14 топливного насоса 15 высокого давления. Кроме того, корпус 3 снабжен ограничителями 16, 17 опоры 4 и седла 5 соответственно, а между упором 18 и опорой 4 установлена уравновешивающая пружина 19. Через отверстие 20, выполненное в корпусе 3, его внутренняя полость А сообщается с атмосферой (или бачком для рабочей жидкости). Входная полость Б корпуса 3 через выпускной клапан клапанной коробки 1 соединена с сервоцилиндром 2.

Затвор подбирается так, чтобы к моменту соприкосновения рейки 14 топливного насоса 15 со стержнем 11 двигатель вышел на режим работы с минимально устойчивой или несколько большой частотой вращения коленчатого вала (под нагрузкой).

Работа устройства для плавного включения сцепления.

На чертеже показано одно из возможных состояний устройства, например, после его монтажа и регулировки. Усилием уравновешивающей пружины 19, приложенным к опоре 4, все подвижные детали, смонтированные в корпусе 3, смещены в крайнее правое положение до упора затвора 7 в ограничитель 17. Пружинами 6, 13 прижаты седло 5 к затвору 7 и затвор 12 к седлу 9 соответственно, т. е. клапаны предварительного сброса давления и выпускной регулятор темпа включения сцепления закрыты. Двигатель работает на режиме холостого хода с минимальной частотой вращения коленчатого вала, поэтому рейка 14 топливного насоса 15 находится в крайнем (при работе двигателя) левом положении.

Включение сцепления при равномерном изменении нагрузки на двигатель. Поскольку включению предшествует выключение сцепления, то рабочее тело, поступившее от своего источника энергии через клапанную коробку 1 в сервоцилиндр 2, находится в нем под давлением. При включении сцепления под управляющим воздействием водителя выпускной клапан в клапанной коробке 1 соединяет рабочую полость сервоцилиндра 2 с входной полостью Б корпуса 3 и рабочее тело, поступающее в нее под давлением, преодолевая усилие уравновешивающей пружины 19, перемещает все подвижные детали, смонтированные в корпусе 3, влево до упора опоры 4 в ограничитель 16. После этого, сжимая пружину 6, седло 5 открывается от затвора 7, т.е. открывается клапан предварительного сброса давления. Воздух (или жидкость) из полости Б через этот клапан, полость А и отверстие 20 быстро выходит в атмосферу (или бачок для рабочей жидкости) до давления, при котором ведомый и ведущий диски сцепления соприкоснуться. В этот момент седло 5 пружиной 6 прижмется к затвору 7, т.е. клапан предварительного сброса давления закроется, а в полости Б некоторое давление останется. Этим давлением уравновешивающая пружина удерживается в сжатом состоянии, а затвор d сохраняется номинальным.

По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя рейка 14, преодолевая расстояние d воздействует на стержень 11 и, сжимая пружину 13, перемещает затвор 12 вправо. Открывается выпускной клапан и давление в полости Б начинает падать. С уменьшением этого давления вслед за затвором 12 уравновешивающей пружиной 19 приводится в движение седло 5, опора 4 и затвор 7 (с седлом 9). Поскольку по мере уменьшения деформации (распрямления) пружины 19 ее усилие снижается, а приводимые в движение этой пружиной узлы и детали, как и всякая система, обладают инерционностью, то между затвором 12 и седлом 9 сохраняется некоторый зазор. Чем медленнее перемещается рейка 14, тем быстрее названные выше детали "догоняют" затвор 12, тем меньше поддерживается между ним и седлом 9 проходное сечение, а следовательно, медленнее уменьшается давление в полости Б и более плавно включается сцепление.

Увеличение темпа включения узла трения достигается ускорением перемещения рейки 14 и вместе с ней затвора 12 в крайнее правое положение. При выходе двигателя на режим максимального крутящего момента путь движения затвора 7 (седло 9) преградит ограничитель 17, а рейка 14 вместе со стержнем 11, затвором 12 продолжат перемещение и в выпускном клапане установится максимальное проходное сечение, обеспечивающее быстрый выход оставшегося в полости Б на данный момент рабочего тела.

Включение сцепления при неравномерном изменении нагрузки на двигатель. В начале устройство работает так же, как описывалось выше. Однако в случае, когда двигатель не может преодолеть возрастающую нагрузку, т.е. частота вращения его коленчатого вала прекращает увеличивается, рейка 14 топливного насоса 15 останавливается. Вместе с ней остановятся стержень 11 и затвор 12, а седло 9 (затвор 7) под усилием пружины 19 продолжит движение, и выпускной клапан закроется. Падение давления в полости Б и сервоцилиндре (или камере) 2 прекратится, следовательно, включение сцепления приостановится, т.е. не будут происходить дальнейшего нагружения двигателя сцеплением.

Двигатель за счет пробуксовки ведущих и ведомых деталей сцепления получает возможность работать без снижения частоты вращения коленчатого вала. По преодолению сопротивления движению машины (с уменьшением нагрузки) процесс включения узла трения возобновиться.

Включение сцепления при неработающем двигателе. Рейка 14 усилием пружины центробежного регулятора перемещается в крайнее правое положение и полностью открывает выпускной клапан, что позволяет рабочей полости сервоцилиндра (или камеры) соединяться с выпускным отверстием 20 и освободится от давления.

Таким образом, из сказанного выше следует, что управление темпом включения сцепления осуществляется за счет величины проходного сечения между затвором и седлом клапана, которое может изменяться в достаточных пределах для использования в качестве рабочего тела не только газа, но и жидкости.

Компоновка основных узлов и деталей конструкции предопределяет доступность кинематической связи стержня затвора выпускного (управляющего) клапана с рейкой топливного насоса высокого давления, якорем электромагнита, толкателем центробежного регулятора, штоком вакуумного регулятора и т.п. то есть ее использования с управляющими устройствами различного типа.

Все это подтверждает возможность использования предлагаемого устройства в составе как пневматического, так и гидравлического приводов сцеплений, с различного типа системами передачи команд водителя, а также в трансмиссиях машин с дизелями и карбюраторными двигателями.