силовая установка

Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, фрикционную муфту сцепления с механизмом ее выключения, вилкой и рычагом, выполненную с рычагом управления механическую коробку перемены передач, связанную с двигателем посредством фрикционной муфты сцепления, датчик оборотов, отличающаяся тем, что снабжена блоком управления, выполненным в виде контроллера, механизм выключения муфты сцепления выполнен в виде компенсирующей пружины и электрического мотор-редуктора, выходное звено которого установлено с возможностью возвратно-вращательного движения и связано с рычагом вилки выключения сцепления, причем вход контроллера электрически связан с датчиком оборотов, датчиком касания рукоятки рычага управления механической коробки перемены передач и/или датчиком положения педали акселератора, а выход - с переключающим устройством мотор-редуктора.

2. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что механизм выключения муфты дополнительно снабжен гибким тросом и кривошипом, размещенным на выходном звене, причем рычаг вилки выключения сцепления связан с выходным звеном через гибкий трос и кривошип.

3. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что механизм выключения муфты дополнительно снабжен гибким тросом и кулачком, выполненным на выходном звене, причем рычаг вилки выключения сцепления связан с выходным звеном через гибкий трос и кулачок.

4. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что рычаг вилки выключения сцепления связан с выходным звеном гидравлически.

5. Силовая установка по п. 2, отличающаяся тем, что угол поворота кривошипа от одного конечного положения до другого составляет от 90 до 180^o, а усилие компенсирующей пружины в конечных положениях кривошипа составляет от 50 до 150% от усилия воздействия на кривошип со стороны вилки выключения сцепления.

6. Силовая установка по п. 3, отличающаяся тем, что угол поворота кулачка от одного конечного положения до другого составляет от 90 до 180^o, а усилие компенсирующей пружины в конечных положениях кулачка составляет от 50 до 150% от усилия воздействия на кулачок со стороны вилки выключения сцепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, фрикционную муфту сцепления, механизм выключения сцепления, расположенный между двигателем и коробкой передач, выжимной подшипник, исполнительное устройство, опорный элемент, воспринимающий усилие, действующее на выжимной подшипник при включении исполнительного устройства, установленного с возможностью смещения по оси и вращения относительно несущей части, причем между опорным элементом и поворачивающимся относительно него исполнительным устройством расположено устройство для осевого смещения приводного элемента (см. заявку FR-2658763). Недостатками данной установки являются недостаточно эффективная работа и низкая экономичность, дорогостоящая конструкция, сложный монтаж, занимающий много времени по причине большого количества деталей.

Известна силовая установка с устройством для управления сцеплением транспортного средства, содержащая источник гидравлической энергии, исполнительное устройство в виде гидроцилиндра выключения и регулятор темпа включения сцепления, а также рычаг переключения передач, оснащенный подвижной рукояткой (П. Маллинз. Автоматические сцепления (двух педальное управление автомобилем) - Автомобильная промышленность США, 1988, N 1, с. 7-9).

Наличие в данной установке многочисленных датчиков, реле и других потребителей электроэнергии существенно снижает надежность ее работы. Под воздействием быстрых нейтронов она полностью утрачивает свою работоспособность. Необходимость изменения внешних характеристик электроэнергетических устройств и обслуживающих их приборов в зависимости от многих факторов (например, от параметров источника энергии бортовой электросети), а также сведение широкого спектра разновидностей рабочих тел к одному виду (рабочей жидкости) значительно ограничивают возможности унификации рассматриваемого устройства.

Известна силовая установка с управлением сцеплением транспортного средства, содержащая источник пневматической энергии, пневмоцилиндр выключения сцепления, клапанную коробку управления с впускным и выпускным клапанами, седло последнего установлено с возможностью осевого перемещения, а также рычаг переключения передач, оснащенный подвижной рукояткой (см. авторское свидетельство СССР N 765040, кл. В 60 К 23/02, 11.10.1978).

Составные части этого устройства обладают большими возможностями автономного функционирования, и тем не менее, применение в установке потребителей электрического тока и существенные различия внешних характеристик бортовых источников электроэнергии транспортных средств (например, по напряжению - 6, 12, 24 В и т.п.) ограничивают возможности унификации и снижают ее (установки) надежность.

Исключение из установки дополнительных источников электроэнергии, электрических и электронных приборов повышает ее надежность, но и снижает точность отслеживания сцепления, эффективность.

В качестве прототипа выбрана силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, фрикционную муфту сцепления с механизмом ее выключения, вилкой и рычагом, выполненную с рычагом управления механическую коробку перемены передач, связанную с двигателем посредством фрикционной муфты сцепления, датчик оборотов (см. журнал "За рулем" 7, 1999 г., стр. 42).

Недостатками известной установки являются низкие надежность и долговечность, большие габариты, сложный монтаж.

Задачей заявленного изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности, экономичности за счет снижения потребляемой мощности, уменьшение тяговых усилий, значительное снижение нагрузки в механизме преобразования движения за счет снижения силы. В основе предложенного изобретения стоит также задача создания исполнительного устройства, не занимающего много места, имеющего простой монтаж. Кроме того, установка изготовлена очень простым и дешевым способом и обеспечивает в течение всего срока службы сцепления оптимальное функционирование последнего. Также обеспечивается унификация исполнительного устройства силовой установки.

Поставленная задача решается за счет того, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, фрикционную муфту сцепления с механизмом ее выключения, вилкой и рычагом, выполненную с рычагом управления механическую коробку перемены передач, связанную с двигателем посредством фрикционной муфты сцепления, датчик оборотов, снабжена блоком управления, выполненным в виде контроллера, механизм выключения муфты сцепления выполнен в виде компенсирующей пружины и электрического мотор-редуктора, выходное звено которого установлено с возможностью возвратно-вращательного движения и связано с рычагом вилки выключения сцепления, причем вход контроллера электрически связан с датчиком оборотов, датчиком касания рукоятки рычага управления механической коробки перемены передач и/или датчиком положения педали акселератора, а выход - с переключающим устройством мотор редуктора.

Механизм выключения муфты может быть дополнительно снабжен гибким тросом и кривошипом, размещенным на выходном звене, причем рычаг вилки выключения сцепления связан с выходным звеном через гибкий трос и кривошип.

Механизм выключения муфты может быть дополнительно снабжен гибким тросом и кулачком, выполненным на выходном звене, причем рычаг вилки выключения сцепления связан с выходным звеном через гибкий трос и кулачок.

Рычаг вилки выключения сцепления может быть связан с выходным звеном гидравлическим.

Угол поворота кривошипа от одного конечного положения до другого может составлять от 90 до 180^oC, а усилие компенсирующей пружины в конечных положениях кривошипа может составлять от 50 до 150% от усилия воздействия на кривошип со стороны вилки выключения сцепления.

Угол поворота кулачка от одного конечного положения до другого может составлять от 90 до 180^o, а усилие компенсирующей пружины в конечных положениях кулачка может составлять от 50 до 150% от усилия воздействия на кулачок со стороны вилки выключения сцепления.

На фиг.1 показана принципиальная схема силовой установки; на фиг.2 - муфта сцепления с исполнительным устройством.

Силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, датчик оборотов 2; двигатель внутреннего сгорания 1 управляется педалью 3 акселератора, которая снабжена датчиком ее положения 4; механическую коробку перемены передач 5, рычаг управления которой может быть снабжен датчиком касания рукоятки 6, фрикционную муфту 7 сцепления, связывающую между собой двигатель внутреннего сгорания 1 и механическую коробку перемены передач 5, включение и выключение муфты 7 осуществляет механизм выключения 8, получающий команду от блока управления, выполненного в виде контроллера 9, обрабатывающего электрические сигналы от датчика оборотов 2, датчика 6 касания рукоятки рычага управления механической коробки перемены передач и/или датчика 4 положения педали акселератора; механизм 8 выключения муфты выполнен в виде мотор-редуктора 10, на выходном звене которого установлен кривошип (или выполнен кулачок) 11, который непосредственно или через гибкий трос 12 перемещает рычаг 13 вилки выключения сцепления, причем кривошип снабжен пружиной 14, частичной компенсирующей приложенное к нему усилие со стороны вилки выключения. Угол поворота кривошипа (или кулачка) от одного конечного положения до другого может составлять от 90 до 180^o. Усилие компенсирующей пружины 14 в конечных положениях кривошипа (или кулачка) составляет от 50 до 150% от усилия воздействия на кривошип (кулачок) 11 со стороны вилки выключения сцепления. Время поворота кривошипа (кулачка) 11 из одного конечного положения до другого (время включения или выключения муфты сцепления) составляет от 0,2 до 5 с. Скорость поворота кривошипа (кулачка) при отключении муфты 7 сцепления выше, чем при ее включении.

Работа силовой установки осуществляется следующим образом. Мотор-редуктор отключает сцепление при числе оборотов двигателя меньше определенного значения (например, 1000 об/мин) независимо от сигналов датчика положения педали акселератора и датчика рукоятки КПП, и в то же время мотор-редуктор отключает сцепление при одновременном отпускании педали акселератора и касания рукой рукоятки КПП независимо от числа оборотов двигателя.

При неработающем двигателе сцепление выключено (так как нет оборотов двигателя), поэтому можно установить рукоятку КПП в нейтральное положение. При запуске двигателя, когда КПП стоит в нейтральном положении, двигатель может развивать любые обороты и можно давить на педаль акселератора: автомобиль не стронется с места, т.к. КПП стоит в нейтральном положении.

При строгании с места водитель убирает ногу с педали акселератора и касается рукой рукоятки КПП, включая необходимую передачу, при этом сцепление отключено, исходя из вышеприведенного алгоритма. Далее, при снятии руки водителя с рукоятки КПП и нажатии на педаль акселератора, вследствие чего увеличиваются обороты двигателя, на вход контроллера 9 поступают сигналы от датчика оборотов 2, датчика положения 4 и датчика касания 6, после обработки последних с выхода контроллера 9 поступает управляющий электрический сигнал на переключатель мотор-редуктора, далее вал мотор-редуктора поворачивается в одно из своих конечных положений на угол, который может составлять от 90 до 180^o, и кривошип 11, установленный на валу мотор-редуктора 10, воздействуя на рычаг вилки выключения сцепления (в частном случае через трос 12), перемещает последний и сцепление включается. Если сцепление включается слишком быстро, то обороты двигателя падают, датчик оборотов 2 выдает сигнал на контроллер 9, который дает команду мотор-редуктору 10 на движение в другое свое крайнее положение, и сцепление выключается. При этом, как только сцепление начинает выключаться, обороты двигателя повышаются и контроллер 9, получая соответствующий сигнал от датчика оборотов 2, выдает команду мотор-редуктору на включение сцепления. Таким образом, возникает автоколебательный процесс при трогании автомобиля с места, не позволяющий оборотам двигателя упасть ниже определенного значения и не дающий двигателю заглохнуть.

При переключении передач на ходу автомобиля водитель отпускает педаль акселератора и касается рукоятки КПП, от датчиков положения 4 и датчика касания 6 поступают сигналы на вход контроллера 9, а с выхода контроллера подается команда мотор-редуктору и тот отключает сцепление, после чего при выключенном сцеплении водитель переключает передачу, снимает руку с рукоятки КПП и нажимает на педаль акселератора, датчики выдают соответствующие сигналы и сцепление включается.