Электромагнитное сцепление своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

Механическое или электронное сцепление, это уже выбор покупателя. У каждого из вариантов есть плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы и как устроено электронное сцепление, а так же где используется. Механическое или электронное сцепление, это уже выбор покупателя. У каждого из вариантов есть плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы и как устроено электронное сцепление, а так же где используется.

Водителей можно разделить на два основные типа, те кто любят ездить когда в автомобиле установлена автоматическая коробка передач, и те кто предпочитает механическую кпп. Но в механике как помним, нужно выжимать каждый раз сцепление включая или выключая передачу, а это не каждому нравится. Иногда педаль сцепления выжимается настолько туго, что попросту устаешь. Для облегчения усилия инженеры придумали электронное сцепление взамен механическому варианту.

Что такое электронное сцепление

Электронное сцепление или так же известное как eCS – Electronic Clutch System считается перспективной разработкой компании Bosch. Как заявляет производитель, такое электронное сцепление вплотную приближает механическую коробку передач к автоматической кпп. В отличии от автоматической кпп, при использовании системы eClutch в автоматическом режиме работает только сцепление.

Благодаря устройству и принципу работы электронного сцепления, его можно использовать не только на обычных автомобилях, но и на механической коробке гибридных автомобилей. К сожалению, многие нюансы работы электронного сцепления компания Bosch пока держит в секрете.

Из самого названия можно сделать вывод, что механизм легок в использовании, не требует больших усилий для переключения передач и максимально сглаживаем момент включения передачи. Таким образом, убираются рывки между передачами.

С чего состоит электронное сцепление

Как и любая электронная система, электронное сцепление имеет собственный блок управления, который обрабатывает полученные сигналы и передает указания для выполнения механических действий. Кроме этого такой вид сцепления объединяет различные входные и исполнительные устройства.

До входных устройств можно отнести блок педали сцепления и входные датчики. Последние это датчик расположения педали газа (акселератора) и датчик расположения рычага коробки передач. Хотя как утверждают автолюбители их намного больше, так как автомобиль двигается без рывков, а бортовой компьютер подсказывает какую передачу лучше включить.Что касается системы электронного сцепления (не часть где педаль), то у нее есть свой собственный блок управления. Он принимает, обрабатывает сигналы от входных устройств и передает управление на исполнение механической частью. Взаимодействует блок с системой управления двигателем. Это говорит о том, что в автомобиле будет бесключевой доступ или подобная технология.

Исполнительная часть механизмов представлена электрогидравлическим приводом (актуатором), он останавливает по сигналу блока управления перемещение вилки сцепления.

Как работает электронное сцепление

По описанию выше становится понятно, что электронное сцепление собой представляет не простую систему, и благодаря ему реализовано несколько функций для упрощения вождения автомобиля:

езда при частых остановках и стартах;

Первая в списке и достаточно важная функция это движение при частых стартах и остановках. Чаще всего такое встречается в городских пробках, позволяет автомобилю передвижение на первой передаче без использования педали сцепления. Если же вы сняли ногу с педали акселератора, то система автоматически отключает сцепление. Если же вы дальше продолжаете притормаживать, то двигатель не заглохнет, так как уже будет отсоединен от трансмиссии.

Обратный процесс происходит, когда отпускаете педаль тормоза, система автоматически включает сцепление и первую передачу, в результате ощущение, что в автомобиле установлена автоматическая коробка передач. Такая функция реализована только для первой передачи, при этом стоит учесть, что первая передача будет длинной по оборотам, а не короткой как зачастую это в механической коробке передач.

Как уже говорили выше, вторым преимуществом электронного сцепления является плавное переключение передач. Специальный датчик высчитывает и определяет момент переключения передачи. На основе сигнала от этого датчика электронное сцепление с помощью системы управления двигателем уменьшает или увеличивает обороты агрегата. Благодаря такой работе и достигается плавное переключение передач.

Две последние функции, наведенные в списке выше, направлены на экономию топлива. Как заявляют производители экономия топлива достигает 10%. При движении накатом система автоматически отключает торможение двигателем. Тогда же автомобиль использует в полной мере движение по инерции. Другими словами если вы едите по склону, то система отключит трансмиссию автоматически и даст автомобилю ехать по инерции.

С технической стороны, данная функция реализована очень просто. Когда водитель снимает ногу с педали газа, система eClutch выключает сцепление и автомобиль движется по инерции.

Последняя функция это Start/Stop. Автомобили оборудованы этой функцией и электронным сцеплением позволят добавить еще экономии по топливу. При езде на первой передаче в пробках или при небольших склонах тратится больше топлива. В данном случае если при езде на первой передаче водитель убирает ногу с педали газа, система не только отсоединяет агрегат от трансмиссии, но и выключает сам двигатель. К полной остановке автомобиль придет с уже выключенным двигателем. Таким образом, увеличивается период не работы двигателя благодаря системе электронного сцепления. Как результат увеличивается и экономия топлива.

Видео принципа работы электронного сцепления:

А упомянули мы этот Saab потому, что устройство Twin clutch производства корейской фирмы Ryung Woo Co., Ltd. призвано делать ту же работу, что и Sensonic. Но, как мы и предполагали, до саабовской системы корейской вещичке еще ой как далеко…

Вскрываем упаковку и изучаем содержимое. Вот специальная рукоятка на рычаг переключения передач с двумя кнопками, вот пластмассовая коробка блока управления, вот два концевых выключателя, датчик скорости, крепеж, какая-то арматура. А самый внушительный узел — это привод педали сцепления. Он состоит из электродвигателя, червячного редуктора и троса в гибкой оболочке.

Комплект Twin clutch может быть установлен на любой автомобиль с механической КПП

БЕЗ ЛЕВОЙ НОГИ

КРУГ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СУЖАЕТСЯ

Система работает чётко и без проблем. Можно тронуться интенсивно, с лёгкой пробуксовкой, можно плавно, не торопясь — смотря как нажмёшь на газ. Чтобы переключиться, достаточно сбросить газ и включить рычагом следующую передачу. Педаль сцепления в этом полуавтоматическом режиме откидывается наверх — чтобы не мешала. Но простым нажатием кнопки на передней панели можно вернуться к привычной схеме с выжимом сцепления ногой.

На ВАЗе идея воплощения не нашла, да и не могла найти, хотя для этого делалось всё возможное. Тем не менее, она была реализована в нескольких ходовых образцах. Над системой работали около восьми месяцев, перепробовали различные варианты (от гидравлики до электроники), но в итоге решение оказалось довольно простым. В этой конструкции полуавтоматической трансмиссии нет никаких электронных компонентов, только механика, что и делает её такой доступной. По словам разработчиков, московские фирмы выпускают электронные системы, дающие сходные потребительские свойства, но они стоят в разы дороже — и это только сам продукт, без доставки и установки.

Один из ходовых образцов находится в интенсивной эксплуатации уже около года и работает без нареканий и поломок. Установка её не требует вмешательства в конструкцию автомобиля, все его узлы и механизмы остаются серийными. Из оригинальных составляющих — только три кронштейна и один клапан. Система применима ко всем переднеприводным автомобилям ВАЗ — с карбюраторными и инжекторными моторами, а также с электронной педалью газа.

Основной рабочий элемент системы — это самый обычный вакуумный усилитель из тормозной системы, работающий от разряжения во впускном коллекторе двигателя — теперь в вашем автомобиле будет таких два. Дополнительный вакуумник закреплён на корпусе КПП на дополнительном кронштейне. Включение-выключение происходит с помощью электромагнитного клапана от автомобильного газового оборудования. А управление — посредством механического клапана, связанного через дополнительный тросик с дроссельной заслонкой. Этот клапан отвечает за правильность работы всей системы и содержит авторское know-how. В салоне автомобиля устанавливаются два микровключателя — один отвечает за контроль положения педали газа, а второй отслеживает включение передачи.

Переключение трансмиссии из традиционного режима (когда педаль сцепления выжимается ногой водителя) в полуавтоматический (когда педаль трогать не нужно) производится с помощью кнопки на панели приборов, причем может происходить на ходу. Как я уже сказал, в работе системы прослеживается адаптивность: характер включения зависит от того, как вы нажмёте на газ. При медленном нажатии включение плавное, начинается практически при холостых, а при резком - двигатель сначала стремительно набирает обороты, и только потом произойдёт резкое включение. Система работает с учётом четырёх параметров: положение педали акселератора, положение педали тормоза, положение рычага КПП и (самое важное) режим работы двигателя, то есть обороты коленвала и нагруженность.

Установка выполняется одним человеком занимает три часа времени и проходит без подъёмника — все работы ведутся под капотом и в салоне. Не требуется никаких дополнительных сверлений и подгонок, все элементы крепятся с использованием штатных отверстий. Уже установленная система имеет две регулировки: на тяге вакуумника для обеспечения полного выжима (устанавливается один раз) и на кронштейне троса на дросселе, задаёт момент включения сцепления (регулируется по мере износа диска сцепления, находится в легкодоступном месте). Регулировка педали сцепления остаётся стандартной. Механизм, специально спроектированный под вазовские переднеприводники, максимально унифицирован под все модели.

Что ж, разработанная в Тольятти система заслуживает всяческого внимания, однако тогда, несколько месяцев назад, было ясно одно - реализовать эту суперидею в виде промышленного выпуска на территории Тольятти пока никто не берётся.

За этим названием скрывается глубокая идея — всегда отключать двигатель в ситуациях, когда он не используется для приведения автомобиля в движение, например, при остановке на светофоре или в режиме принудительного холостого хода.

В этих рабочих состояниях муфты К1 и К2 разъединяются и двигатель отключается. Однако находящаяся между этими двумя муфтами махо­вая масса продолжает вращаться с постоянной частотой в течение длительного времени.

Как только возникает необходимость в тяго­вом усилии, водителю достаточно слегка нажать на педаль акселератора, чтобы муфта К2 снова подключилась.

Вращающаяся маховая масса запускает двига­тель очень быстро и практически незаметно для водителя. К тому же, при таком способе запуска двигателя расходуется меньше топлива, чем при традиционном запуске с помощью стартера.

После того, как коленчатый вал достигает за­данной частоты вращения, муфта К1 также под­ключается, позволяя автомобилю без рывков тронуться с места.

Для первоначального запуска двигателя не­обходимо сначала разогнать маховую массу до частоты вращения выше 1000 об/мин. Для этого предусмотрена специальная комбинация электродвигателя и генератора, которая одновре­менно заменяет стартер и генератор и у которой ротор непосредственно соединен с муфтами К1 и К2. Запуск двигателя осуществляется также пу­тем подсоединения муфты К2.

Благодаря постоянному использованию функ­ции автоматического выключения сцепления мож­но уменьшить расход топлива примерно на 10 %.

Электронные системы сцепления (EKM/EKS)

Выдающимся свойством систем ЕКМ является то, что водитель автомобиля может переключать передачи как обычно, но при этом не должен сам включать или выключать сцепление. Активизация сцепления при трогании с места, переключении передач и остановке выполняется специальным электрическим механизмом. Благодаря этому достигает­ся более высокий уровень комфорта и безопас­ности за счет уменьшения нагрузки на водителя в сочетании с огромным удовольствием, получае­мым при вождении автомобиля с механической коробкой передач.

Для систем ЕКМ характерно отсутствие педали сцепления, а также электронный и гидравличе­ский блоки управления работой сцепления.

Электронный блок управления получает от со­ответствующих датчиков информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя и валов ко­робки передач, положении дроссельной заслонки и педали акселератора, выбранной передаче и других параметрах. На основе сигналов электрон­ного блока гидравлический блок активизирует ис­полнительный цилиндр гидропривода сцепления.

При трогании с места электронный блок с учетом полученной от датчиков информации передает оптимальную команду. Сцепление с ги­дравлическим приводом автоматически соединя­ется, обеспечивая плавное трогание автомобиля с места.

Внезапная остановка двигателя невозможна — при падении частоты вращения коленчатого вала датчики немедленно выдают соответствующий сигнал, сцепление слегка разъединяется (про­скальзывает).

При переключении передач датчик в рычаге переключения распознает выбираемую переда­чу, и сцепление разъединяется с помощью ис­полнительного механизма. Включенная передача распознается соответствующим датчиком и сце­пление автоматически включается снова. Таким образом, для переключения передачи даже не нужно убирать ногу с педали акселератора. Поло­жение дроссельной заслонки также распознается специальным датчиком, дроссельная заслонка закрывается, а затем снова открывается по окон­чании процесса переключения передач.

Благодаря ЕКМ можно избежать неприятных проявлений изменения нагрузки, которым систе­ма противостоит путем незначительного разъеди­нения (проскальзывания) сцепления.

Критерии эффективности системы ЕКМ:

• Трогание с места без педали сцепления;
• Легкое трогание с места при движении в гору;
• Предотвращение внезапной остановки двига­теля;
• Переключение передач без активизации сце­пления;
• Переключение передач без снятия ноги с педа­ли акселератора;
• Отсутствие дребезжания на холостом ходу;
• Отсутствие дребезжания в режимах тяги и на­ката;
• Значительное ослабление гудения в полостях кузова;
• Ограничение крутящего момента;
• Отсутствие явных отрицательных эффектов при изменении нагрузки;
• Осмысленная поддержка функций ABS и ASR;
• Экономия энергии благодаря функции свободного хода.

Для систем ЕКМ последнего поколения характерно использование сцепления SAC (саморегулирующееся сцепление) и интеллектуального исполнительного механизма, а также отсутствие датчика хода сцепления и датчика частоты вращения первичного вала коробки передач (рис. 10 «Электронная система управления сцеплением LuK последнего поколения с основными узлами«).

Сочетание сцепления SAC с интеллектуальными стратегиями управления, а также функцией согласования крутящего момента сцепления позволило использовать очень компактный электродвигатель для сервопривода, который был объединен с блоком управления в единый конструктивный узел — исполнительный механизм (рис. 11 «Конструкция и детали исполнительного механизма«).

Четыре основных узла системы ЕКМ от LuK (рис. 12 «Узлы системы ЕКМ LuK«) формируют базу для быстрого переключения передач в сочетании с компактным электродвигателем и плавным изменением нагрузки и позволяют — с помощью функции согласования крутящего момента — всегда точ­но согласовывать крутящий момент сцепления с фактическим крутящим моментом двигателя, включая небольшой коэффициент надежности (рис. 13 «Принцип действия функции согласования момента«).

Крутящий момент сцепления начи­нает уменьшаться одновременно с уменьшени­ем газа непосредственно перед переключением передачи, а сцепление почти полностью разъе­диняется уже при выборе передачи водителем. При изменении нагрузки функция согласования крутящего момента также предотвращает рывкообразные колебания в трансмиссии за счет очень короткой фазы проскальзывания и, тем самым, обеспечивает высокий уровень комфорта. Возни­кающее при этом незначительное проскальзыва­ние сцепления не оказывает сильного влияния на расход топлива и износ сцепления.

Электромагнитное порошковое сцепление

В электромагнитном порошковом сцеплении (рис. 14 «Основные компоненты электромагнитного по­рошкового сцепления«) способность намагниченных порош­ков к передаче крутящего момента используется для обеспечения фрикционного замыкания.

Встроенная во внешний ротор (1) катушка (2) получает напряжение через контактные кольца (3) и создает магнитное поле. Внутренний ротор (4) выполняет функции ведомого диска сцепле­ния и соединен со шлицами первичного вала ко­робки передач. Воздушный зазор между внешним и внутрен­ним роторами заполнен магнитным или желез­ным порошком (5), который при намагничивании превращается в компактную, но текучую массу.

В зависимости от напряженности магнитного поля между внешним и внутренним роторами возникает силовое замыкание, благодаря которо­му крутящий момент передается на вал коробки передач. При увеличении крутящего момента сце­пление начинает проскальзывать.

Электромагнитные порошковые сцепления ис­пользуются там, где требуется плавное трогание с места и защита от перегрузок. Кроме этого, с помощью такой технологии можно регулировать распределение напряжений и сил в трансмиссии.

Вязкостная муфта

В полноприводном автомобиле вязкостная муф­та обеспечивает разъединение и подключение передних и задних ведущих колес. В отличие от подключаемого или постоянного полного при­вода она автоматически распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в зависимости от режима движения и состояния дорожного покрытия.

Использование вязкостной муфты позволяет исключить целый ряд негативных аспектов, ха­рактерных для подключаемого полного привода, например, перекос трансмиссии при развороте на сухом дорожном покрытии.

Принцип действия вязкостной муфты основан на способности наполнителя увеличивать свою вязкость (вплоть до затвердевания) при повыше­нии температуры.

В результате проскальзывания ведущих колес детали вязкостной муфты начинают вращаться с разными угловыми скоростями (или частотами вращения). Из-за этого температура силиконово­го наполнителя повышается и вязкость его уве­личивается.

Более длительное сохранение разности часто­ты вращения ведет к нагреву и расширению сили­конового наполнителя и, тем самым, к увеличе­нию давления внутри корпуса вязкостной муфты. В результате этого наружные и внутренние пла­стины приходят в силовое замыкание, которое позволяет передать часть крутящего момента на подключаемые колеса и, как следствие, улучшить тяговые свойства автомобиля. При этом распре­деление крутящего момента между передней и задней осями осуществляется пропорционально разности частоты вращения передних и задних колес.

После того, как передние и задние колеса снова начнут вращаться с одинаковой частотой, температура силиконового наполнителя умень­шается, давление внутри корпуса снова падает, и вязкостная муфта размыкается.

Читайте также:

  
• Регулировка тнвд 4м41 своими руками
  
• Квадрат воскобовича своими руками
  
• Как ушить голенище сапог своими руками
  
• Навозоудаление в свинарнике своими руками
  
• Эльза из пенопласта своими руками