Устройство для управления фрикционным сцеплением транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60K41/02 

i1 Изобретение относится к транспорт ному машиностроению, а именно к трансмиссиям автомобилей, и касается регулирования темпа включения автоматически действующего сцепления в зависимости от режима движения автомобиля. Известно устройство для управления фрикционным сцеплением транспорт ного средства, содержащее вакуумную сервокамеру, представляющую собой польй корпус с крьшкой и закрепленной между ними диафрагмой, связанной со штоком привода механизма выключения сцепления и образующей в корпусе полость демпфирования, связанную с атмосферой через дроссель, и полость регулируемого давления, связанную с впускным коллектором двигателя через управляемый клапан, а также вспомогательную диафрагменную камеру, одна из полостей которой соединена с впускным коллектором двигателя, другая с атмосферой, а ее диафрагма посредством толкателя связана с коррек тирующим клапаном, размещенным между полостью демпфирования вакуумной сервокамеры и атмосферой 1. К недостаткам известного устройства следует отнести излишне затянутый процесс включения сцепления при малых и средних углах открытия дросселя, поскольку после свода дисков темп включения сцепления при постоян ном угле открытия дросселя остается неизменным, в то время как без ущер ба для плавности разгона автомобиля можно было бы увеличить скорость дви жения штока в конце включения сцепле ния. В результате повышается износ выжимного подшипника сцепления и накладок его ведомого диска. Кроме того, конструкция сложна. Целью изобретения является повышение срока службы сцепления. Цель достигается тем, что в устройстве для управления фрикционным сцеплением транспортного средства, содержащем вакуумную сервокамеру, представляющую собой полый корпус с крьшкойи закрепленной между ними диафрагмой, связанной со штоком привода механизма выключения сцепления и образующей в корпусе полость демпфирования, связанную с атмосферой через дроссель, и полость регулируемого Давления, связанную с впускным коллектором двигателя через управля82емый клапан, а также вспомогательную диафрагменную камеру, одна из полостей которой соединена с впускным коллектором двигателя, другая - с атмосферой, а диафрагма посредством толкателя связана с корректирующим клапаном, размещенным между полостью демпфирования вакуумной сервокамеры и атмосферой, корректирующий клапан кинематически связан со штоком привода механизма выключения сцепления. При этом кинематическая связь корректирующего клапана со штоком выполнена в виде установленного на оси в корпусе двуплечего рычага, одно из плеч которого связано с толкателем вспомогательной диафрагменной камеры, а другое посредством установленного в корпусе плунжера - со штоком привода механизма включения сцепления, на поверхности которого выполнено углубление, расположенное вдоль оси штока и имеющее по краям уступы в направлении упомянутой оси. На фиг. 1 изображено устройство для управления сцеплением совместно с управляемым сцеплением, общий вид; на фиг. 2 - расположение элементов устройства в процессе включения сцепления при полностью открытом дросселе; на фиг. 3 - то же, при другом положении элементов; на фиг. 4 положение элементов устройства в процессе включения сцепления при закрытом дросселе; на фиг. 5 - то же, в процессе выключения сцепления. Устройство для управления фрикционным сцеплением содержит вакуумную сервокамеру, имеющую полый корпус 1 с крышкой 2, между которыми зажато наружное кольцо уплотнительной диафрагмы 3. Внутреннее кольцо этой диафрагмы вставлено в проточку штока 4 привода механизма выключения сцепления, который через рычаг 5, главньй гидроцилиндр 6, рабочий гидроцилиндр 7 и его толкатель 8 воздействует на вилку 9 выключения сцепления 10. Диафрагма 3 совместно со штоком 4 отделяют полость 11 регулируемого давления от полости 12 демпфирования. Шток 4 центрируется в крышке 2 с помощью втулок 13. К корпусу 1 прикреплен электромагнит 14 с обмоткой 15 для управления регулирующим клапаном 16. Якорь 17 электромагнита соединен с валиком 18, которьш заканчивается подвижным седлом 19 для воздействия на клапан 16. Правая опора 20 электромагнита со стороны одного из ее торцов выполнена в виде неподвижного седла 21 клапана 16. Между опорой 20 и валиком 18 установлен центрирующий шариковый подшипник 22. Такой же подшипник 23 установлен между валиком 18 и левой опорой 24 электромагнита. Между штоком 4 и валиком 18 установлена следяшая пружина 25. Обмотка 15 электромагнита 14 одним своим концом подключенаК положительному полюсу 26 источника электропитания (не показан), а вторым концом подсоединена к блоку 27 регулирования силы тока в этой обмотке и выключателю 28 принудительного выключения сцепления, встроенному в рукоят ку 29 рычага 30 переключения передач Вход 31 блока 27 электрически соединен с контактами 32 прерывателя-распределителя 33 системы зажигания двигателя . Полость впускного коллектора 34 двигателя (не показан) с помощью шлан га 35 соединена с полостью вспомогательной диафрагменной камеры 36, а с помощью шланга 37 подключена к входу обратного клапана 38. Выход обратного клапана с помощью шланга 39 соединен с внутренней полостью 40 корпуса 41 клапана 16. Наружная полость 42 корпуса 41 соединена с атмосферой через отверстие 43 и отделена от внутренней полости 40 с помощью уплотнителя 44. Между корпусом 41 и клапаном 16 установлена пружина 45. К крьш1ке 2 сервокамеры прикреплен механизм 46 регулирования темпа включения сцепления. В его корпусе 47 расположены корректирующий клапан 48 и пружина 49 клапана. С диафрагмой 50 вспомогательной диафрагменной камеры 36 соединен толкатель 51. Между этим толкателем и клапаном 48 расположен рычаг 52, имеющий возможность поворачиваться на оси 53, установленной в корпусе 47 механизма 46. В отверстие 54 крьш1ки 2 вставлен плунжер 55 штока 4 сервокамеры, имеющий возможность взаимодействия с рычагом 52. В средней части наружной поверхности штока 4 имеется участок с углуб лением 56 для опускания в него нижнего конца плунжера 55. В корпусе 47 имеется отверстие 57 небольшого сечения, через которое полость 12 демпфирования сервокамеры постоянно соединяется с атмосферой. Внутри вспомогательной диафрагменной камеры 36 расположена пружина 58, упирающаяся одним концом в стенку корпуса данной камеры, а вторым концом прижатая к фланцу толкателя 51. Полость 12 демпфирования соединяется с полостью 59 внутри корпуса 47 через отверстие 60, а связь полости 59 с атмосферой осуществляется через отверстие 61. Устройство действует следующим образом. При работе двигателя в режиме холостого хода обеспечивается выключение сцепления 10, а по мере увеличения частоты вращения коленчатого вала в процессе разгона автомобиля происходит постепенное увеличение момента трения сцепления с полной блокировкой сцепления после разгона коленчатого вала до заданной частоты вращения. Требуемое для этого изменение момента трения сцепления достигается за счет перемещения штока 4 сервокамеры, вследствие чего через рычаг 5 и гидропривод сцепления, осуществляемый через главный 6 и рабочий 7 гидроцилиндры, происходит перемещение штока 8 рабочего гидроцилиьздра 7 и вилки 9 механизма выклю- . чения сцепления 10. При этом по мере перемещения штока 4 в направлении его выхода из полости сервокамеры происходит увеличение момента прения сцепления. Требуемый закон изменения трения сцепления в зависимости от частоты вращения коленчатого вала обеспечивается в результате действия блока управления 27, включенного в цепь питания обмотки 15 электромагнита 14. При этом за счет связи блока управления 27 с контактами 32 прерывателяраспределителя 33 с повьш1ением частоты вращения коленчатого вала имеет место уменьшение силы тока в обмотке 15. Когда двигатель работает в режиме холостого хода, частота вращения коленчатого вала мала, вследствие этого через обмотку 15 проходит большой ток. При этом электромагнит 14 развивает значительное усилие, под действием которого якорь 17 электромагнита перемещается влево и отодвигает подвижное седло 19 от клапана 16. В результате клапан 16 под действием пружины 45 передвигается влево до упора в неподвижное сбдло 21, При таком положении клапана 16 прерывается связь полости 11 регулируемого давления сервокамеры с атмосферой и обеспечивается ее соединение с впускным коллектором 34 двигателя че рез внутреннюю полость 40 корпуса 41 шланг 39, обратный клапан 38, шланг 3 В результате соединения полости 11 регулируемого давления с впускным коллектором 34 двигателя, являющимся источником разрежения, и соединения полости 12 демпфирования с атмосферой через клапан 48 создается значительная разность сил, действующих на шток 4 слева и справа, и он начинает втягиваться внутрь сервокамеры, осуществляя при этом выключение сцепления 10. Перемещение штока 4 внутрь сервокамеры происходит до положения, в котором вследствие сжатия пружины 25 ее усилие возрастает до значения несколько большего, чем тяговое усилие, развиваемое электромагнитом 14 при силе тока в его обмотке 15, соот ветствующей работе двигателя в режиме холостого хода. Вслед за этим якорь 17 перемещается вправо, что влечет за собой прижатие подвижного седла 19 к клапану 16 с последующим перемещением этого клапана в правое положение. В результате обеспечивает ся отсоединение полости 11 регулируемого давления от источника разрежения и соединение ее с атмосферой через отверстие 43 в корпусе 41. При этом в полость 11 начинает поступать воздух, что приводит к уменьшению в ней разрежения и вызывает перемещени штока 4 влев.о. В процессе такого перемещения што ка 4 уменьшается усилие пружины 25 и, когда оно станет немного меньше усилия, развиваемого электромагнитом 14, его якорь 17 вновь перемещается влево. Это опять приводит к отсоединению полости 11 сервокамеры от атмосферы и ее соединению с источником разрежения, следствием чего является перемещение штока 4 вправо и т,д, В результате шток 4 колеблется с большой частотой и небольшой амплиту дой относительно своего установившегося положения, которому соответствует равенство усилия пружины 25 и тягового усилия, развиваемого электромагнитом 14. Поскольку при работе двигателя в режиме холостого хода через обмотку 15 электромагнита 14 проходит ток большой силы, шток 4 втягивается внутрь сервокамеры до такого положения, при котором сцепление выключено. За счет действия блока управления 27 по мере повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит уменьшение силы тока, про :Лящего через обмотку 15 электромагнита 14. Вследствие этого с увеличением частоты вращения коленчатого вала равенство тягового усилия электромагнита 14 и силы пружины 25 достигается при меньшем сжатии данной пружины, чему соответствует установка штока 4 в положение, при котором он больше выдвигается наружу из полости сервокамеры. По мере выхода штока 4 из сервокэмеры возрастает момент трения сцепления, в результате чего и обеспечивается требуемое увеличение момента трения сцепления с повышением частоты вращения коленчатого вала. Для того чтобы переключить передачу, водитель прикладывает усилие к рукоятке 29 рычага 30 переключения передач. При этом замыкаются контакты выключателя 28, что обеспечивает подключение обмотки 15 электромагнита 14 под полное напряжение источника питания независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, В результате через обмотку 15 электромагнита 14 проходит максимальный ток, при котором электромагнит развивает тяговое усилие, превьшающее силу полностью сжатой пружины 25. Поэтому даже после перемещения штока 4 в крайнее правое положение, соответствующее полному выключению сцепления, якорь 17 электромагнита остается в крайнем левом положении, обеспечивая постоянное соединение полости 11 сервокамеры с источником разрежения. В результате осуществляется принудительное полное, выключение сцепления в процессе переключения передач независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя. После того как водитель включает требуемую передачу и снимает руку с рукоятки 29 рычага 30 переключения 71 передач, размыкаются контакты выключателя 28. Это приводит к тому, что сила тока в обмотке 15 электромагнита 14 зависит только от частоты вращения коленчатого вала. Если эта час тота вращения велика, то сила тока в обмотке 15 окажется равной нулю, т.е. подается команда на полное вклю чение сцепления. Последующий темп включения сцепления зависит от угла открытия дросселя. Если дроссель пол ностью открыт, то во впускном коллек торе 34 двигателя создается небольшое разрежение. При этом разность давлений действующих по обе стороны диафрагмы 50, невелика, в связи с чем под действием пружины 58 толкатель 51 совместно с диафрагмой 50 перемещаются в крайнее правое положение, нажимая на верхнее плечо рычага 52. Б результате рычаг 52 поворачивается на оси 53 по часовой стре ке и своим верхним плечом нажимает на клапан 48, отводя его от отверстия 61. Тем самым при полностью открытом дросселе независимо от положения штока 4 обеспечивается соединение полости 12 демпфирования сервокамеры с атмосферой через большое отверстие 61 (см. фиг. 2 и 3). При таком положении клапана 48 обеспечивается возможность быстрого выхода воздуха из полости 12 демпфирования, т.е. полость 12 не замедляет работу устройства, и темп включения сцепления максимальный. По-иному происходит работа устрой ства, если водитель, переключив передачи и отпустив рычаг переключения не нажимает на педаль дросселя или открывает его на небольшой угол. После того как водитель отпускает рукоятку 29 рычага 30 переключения передач, размыкаются контакты выключателя 28 и подается команда на вклю чение сцепления. Однако в первый момент шток 4 еще находится в крайнем правом положении, при котором плунжер 55 нажимает на нижнее плечо рыча га 52 и поворачивает рычаг по часово стрелке (фиг. 2). В результате рычаг 52 перемещает клапан 48 вправо, отво дя его от отверстия 61, что обеспечи вает быстрое перемещение штока 4 до положения, в котором плунжер 55 опус кается в углубление 56, тем самым обеспечивается быстрый свод дисков сцепления. 88 После того как плунжер 55 опускается в углубление 56, он перестает воздействовать на клапан 48 и дальнейший темп перемещения штока зависит от положения толкателя 51. При отпущенной педали дросселя в полости диафрагменной камеры 36 создается значительное разрежение, под действием которого диафрагма 50 совместно с толкателем 51 перемещается влево (фиг. 4). В результате на рычаг 52 перестают действовать усилия как от плунжера 55, так и от толкателя 51, вследствие чего пружина 49 передвигает клапан 48 влево до упора в стенку корпуса 47, благодаря чему клапан закрывает отверстие 61 . При таком положении клапана 48 связь полости 12 демпфирования с атмосферой осуществляется только через небольшое отверстие 57, что приводит к замедленному перемещению штока 4 и, следовательно, к более плавному включению сцепления. Такой замедленньш темп включения имеет место до тех пор, пока вследствие дальнейшего перемещения штока 4 плунжер 55 не выйдет из углубления 56 штока. В данном положении штока сцепление уже почти полностью включено, в связи с чем последующее перемещение штока 4, требуемое для полной блокировки сцепления, модет-происходить в ускоренном темпе. Это достигается за счет того, что в конечной стадии включения сцепления плунжер 55 выходит из углубления 56 и нажимает на нижнее плечо рычага 52. В результате рычаг 52 своим верхним плечом перемещает вправо клапан 48 (фиг. 1,), благодаря чему обеспечивается быстрое включение сцепления и умень.шается работа буксования сцепления.Для обеспечения возможности быстого переключения передач необходио, чтобы независимо от угла открыия дросселя выключение сцепления роисходило в максимальном темпе. противном случае будет иметь место существенное ухудшение динамики автомобиля. Устройство обеспечивает выполнение данного требования за счет того, что при перемещении штока 4 слева направо (в направлении выключения сцепления) в полости 12 демпфирования создается разрежение. 91 Ввиду малого усилия пружины 49 даже при небольшой величине разрежения в полости 12 демпфирования независимо от положения рычага 52 обеспечивается перемещение клапана 48 слева направо (фиг. 5), полость 12 соединяется с атмосферой через отверстие 61, что необходимо для быстрого выключения сцепления. Предлагаемое устройство для управления фрикционным сцеплением обес печивает оптимальный режим его включения при различных условиях движения автомобиля, в том числе: быстрый свод дисков сцепления до их сопрйкос новения в начальный период включения сцепления, благодаря чему сводится к минимуму продолжительность подготовки автомобиля к началу движения; быстрое включение сцепления при полном открытии дросселя, что необходимо для обеспечения высоких динамичес ких показателей автомобиля; изменяJ8810 ющийся темп включения сцепления при малых и средних углах Ьткрытия дросселя, благодаря чему при включении сцепления после быстрого свода его дисков вначале имеет место плавное нарастание передаваемого им момента, а в конце обеспечивается быстрое включение сцепления, исключающее излишнюю его пробуксовку. Такой характер включения сцепления необходим при реализации режима торможения автомобиля двигателем с последовательным переключением с высших передач на низшие. В данном режиме сразу же после перехода с одной передачи на другую появляется значительная разница в частотах вращения ведущео о и ведомого элементов сцепления, но благодаря плавному включению сцепления в начале торможения двигателем исключаются повышенные нагрузки в трансмиссии. J2

51 61 8

./

55 5356

50 51 52 8

58

36 50 51 52 8 57

I / 56 55 si

us. 2

fZ

ue. 1+

51 52 8 9

.5

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФРИКЦИОННЬМ СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее вакуумную сервокамеру, представляющую собой полый корпус с крышкой и закрепленной меящу ними диафрагмой, связанной со штоком привода механизма выключения сцепления и образующей в корпусе полость демпфирования, связанную с атмосферой через дроссель, и полость регулируемого давления, связанную с впускным коллектором двигателя через управляемый клапан, а также вспомогательную диафрагменную камеру, одна из полостей которой соединена с впускным коллектором двигателя, другая - с атмосферой, а диафрагма посредством толкателя связана с корректирующим клапаном, размещенным между полостью демпфирования вакуумной сервокамеры и атмосферой, о тличающее ся тем, что, с целью повышения срока службы сцепления, корректирующий клапан кинематически связан со штоком привода механизма выключения сцепления. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что кинематическая связь корректирующего клапана -(Л со штоком выполнена в виде установлен ного на оси- в корпусе двуплечего ры- f чага, одно из плеч которого связано с толкателем вспомогательной диафраг- 2 менной камеры, а другое посредством установленного в корпусе плунжера со штоком привода механизма включеСдЭ ния сцепления, на поверхности которого выполнено углубление, расположенное вдоль оси штока и имеющее по Од краям уступы в направлении упомяну00 00 той оси.