УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ В ТРАНСМИССИИ Российский патент 1999 года по МПК B60K20/00 F16H59/04 

Известны трансмиссии транспортных и дорожно-строительных машин, содержащие устройства дистанционного переключения ступеней, например, с помощью электромагнитов по сигналам от электрического переключателя ступеней.

Примером может быть гидромеханическая передача /см. книгу "Трехступенчатая гидромеханическая передача городского автобуса", М. Машиностроение, 1980 г., рис. 24/. Переключение ступеней в этой передачи осуществляется избирательно включаемыми фрикционными муфтами, управляемыми посредством электрических цепей.

Известна также трансмиссия /патент Германии N 4026658 A1 кл. F 16 H, 59/26/, содержащая электрические цепи переключения ступеней, включаемых с помощью фрикционных муфт.

Недостатком известных устройств дистанционного управления переключением ступеней в трансмиссии является отсутствие в них при включении фрикционных муфт управляющего регулирования по направлению переключения ступеней, т.е. не учитывается, что переключение на заданную ступень произошло со ступени, имеющей большее или меньшее передаточное число.

Указанный недостаток связан с тем, что в известных трансмиссиях транспортных машин нет датчика направления переключения ступени. Поэтому в известных трансмиссиях, содержащих электрические цепи переключения ступеней, процесс включения-выключения фрикционных муфт нельзя выполнить оптимальным /например, по плавности нагружения трансмиссии и работе буксования/, особенно при переключении на понижающие ступени.

Известно также устройство управления трансмиссией транспортной машины по патенту RU N 2077997 C1, содержащее датчик направления переключения ступени, выполненный в виде электрических резисторных делителей напряжения, избирательно соединяемых электрическими выключателями, управляемыми от механизма переключения ступеней трансмиссии, с электрической цепью из конденсатора, резистора и входа транзисторного усилителя. Выход транзисторного усилителя является выходом этого датчика. При этом каждой ступени трансмиссии соответствует определенное напряжение на упомянутом конденсаторе.

Недостатком такого датчика направления переключения ступени является неуправляемый разряд конденсатора /т.е. потеря информации/ в промежуток времени при переключении с одной ступени на другую.

Это существенно снижает стабильность сигналов на выходе датчика направления переключения ступени и создает возможность появления ложных сигналов.

Кроме того, указанные электрические выключатели расположены между делителями напряжения и конденсатором, поэтому они не могут одновременно использоваться и как цепи электрического переключения ступеней, выполняемых с помощью электромагнитов.

Целью изобретения является создание устройства переключения ступеней в трансмиссии дорожно-транспортной машины от сигналов электрического переключателя ступеней, соединенного также с датчиком направления переключения ступени, имеющим высокую стабильность сигналов и защищенного от появления ложных сигналов в период переключения с одной на другую ступень переключателя ступеней.

Другой целью изобретения является введение в датчик направления переключения ступени устройства для быстрого его обнуления в положении нейтрали переключателя ступеней.

Кроме того, целью изобретения является создание указанного датчика с двумя выходами для снятия раздельных сигналов в зависимости от направления проводимого переключения ступени в трансмиссии.

Это достигается тем, что датчик направления переключения ступени снабжен управляемым от переключателя ступеней устройством обнуления конденсатора и электрическим выключателем, имеющим управляющую и коммутирующую цепи, при этом управляющая цепь электрического выключателя включена с возможностью избирательного соединения с электрическими цепями переключателя ступеней, а коммутирующая цепь - с возможностью управления включением конденсатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства переключения ступеней трансмиссии, содержащего датчик направления переключения ступени. На фиг. 2 - схема датчика направления переключения ступени. На фиг. 3 - вид сигнала на выходе датчика направления переключения ступени. На фиг. 4 - схема датчика направления переключения ступени с электрическим выключателем на реле. На фиг. 5 - схема датчика направления переключения ступени, имеющего дополнительный выход для снятия другого сигнала.

Трансмиссия 1 с электрическим управлением переключением ступеней содержит входной вал 2 и выходной вал 3 /фиг. 1/. Управление трансмиссией 1 при движении вперед осуществляется от сигналов переключателя ступеней 4 с помощью электрических цепей 5 - 7, соединяющих переключатель ступеней 4 с трансмиссией 1 и с датчиком направления переключения ступени 8.

При движении задним ходом для управления используется электрическая цепь 9. Кроме того, при нахождении переключателя ступеней 4 в положении нейтрали /H/ он соединяется с датчиком направления переключения ступени 8 электрической цепью 10.

Для электропитания трансмиссии 1 и датчика направления переключения ступени 8 предусмотрен аккумулятор 11 и электрическая цепь 12. Выход 13 предназначен для снятия сигнала направления переключения ступени U = f(t) с датчика 8, где: t - время, а U - напряжение на выходе 13, например, относительно соединенного с массой минуса аккумулятора 11.

Конструктивно переключатель ступеней 4 может быть выполнен как ручным, так и с автоматическим, например, электронным управлением.

Датчик направления переключения ступени 8 /фиг. 2/ содержит делители напряжения, например три, выполненные на резисторах 14 - 16 с общим резистором 17, который соединен с конденсатором 18. С электрическими цепями 5 - 7 резисторы 14 - 16 соединены через диоды 19 - 21. Величина сопротивления резистора 14 больше, чем резистора 15, а резистора 15 больше резистора 16. Таким образом, на переключаемых ступенях трансмиссии суммарное сопротивление включаемых резисторных делителей напряжения различно.

Общий резистор 17 через конденсатор 18 и резистор 22 соединен с входом /эмиттер-база/ транзистора 23. Выход транзистора 23 /цепь коллектора/ соединен с резистором 24, являющимся нагрузкой транзистора 23. Резистор 24 соединен также с входом транзистора 25, нагрузкой которого является резистор 26, соединенный с выходом 13 датчика 8. Для стабилизации работы транзистора 23 на его входе установлен резистор 27.

Датчик 8 также снабжен электрическим выключателем 28, содержащем управляющую цепь 29 и коммутирующую цепь 30.

Управляющая цепь 29 через диоды 31 - 33 соединена с электрическими цепями 5 - 7. Коммутирующая цепь 30 соединена с общим резистором 17.

Электрический выключатель 28 выполнен, например, на транзисторе 34 и резисторах 35 и 36.

Электрическая цепь 10 соединена с обмоткой 37 электромеханического реле с нормально-разомкнутыми контактами 38, имеющими возможность шунтировать конденсатор 18 через резистор 39. Для гашения ЭДС самоиндукции параллельно обмотке 37 реле установлен диод 40.

Если переключатель ступеней 4 находится в положении нейтрали /H/ фиг. 1, то через обмотку 37 реле проходит ток. В результате этого контакты 38 реле замкнуты и через резистор 39 конденсатор 18 полностью разряжен /обнулен/.

При включении переключателем ступеней 4 I ступени в трансмиссии электрическая цепь 5 соединяется с массой. В результате этого к массе через диод 19 подключаются последовательно соединенные резисторы 14 и 17. Обмотка 37 реле обесточивается и контакты 38 реле размыкаются. Одновременно через диод 31 к массе подключается управляющая цепь 29 электрического выключателя 28.

В результате этого транзистор 34 открывается и переходит в режим насыщения. Его сопротивление на участке эмиттер-коллектор становится близким к нулю, что приводит к электрическому подключению общего резистора 17 к плюсу электропитанию. На общем резисторе 17 образуется напряжение U1, под действием которого через резисторы 27 и 22 проходит ток заряда конденсатора 10 до напряжения U1. При возрастании напряжения на конденсаторе 18 до величины U1 указанный ток заряда прекращается. Транзистор 23 при этом остается в закрытом состоянии.

При переключении с I ступени на II ступень трансмиссии на общем резисторе 17 напряжение повышается до U2. Поэтому аналогично с ранее описанным процессом происходит подзарядка конденсатора 18 с напряжением U1 до напряжения U2.

При переключении с II на III ступень также произойдет подзарядка конденсатора 18 с напряжения U2 до напряжения U3, т.к. U3 > U2.

Если же переключатель ступеней 4 в момент времени tO /фиг. 3/ перевести с позиции III ступени на II ступень трансмиссии, то конденсатор 18 начнет разряжаться с напряжения U3 до напряжения U2. Ток разряда конденсатора проходит через резистор 22, а далее через резистор 27 и вход /эмиттер-база/ транзистора 23. Транзистор 28 открывается и подает сигнал на транзистор 25, где этот сигнал усиливается и поступает на выход 13 датчика направления переключения ступени 8. Когда конденсатор 18 разрядится до напряжения U2, ток через вход транзистора 23 прекратится и, соответственно, прекратится сигнал на выходе 13 датчика 8. Поэтому сигнал на выходе 13 имеет форму отдельного импульса U = f(t) /фиг. 3/. На участке t0 - t1 транзистор 23 находится в насыщении, т.е. полностью открыт.

Аналогичный процесс формирования сигнала U = f(t) на выходе 13 датчика 8 произойдет и при переключении с II на I ступень трансмиссии, т.к. транзистор 23 реагирует на ток разряда конденсатора 18.

Изложенное показывает, что при каждом переключении ступени трансмиссии в сторону увеличения передаточного числа на выходе 13 датчика 8 формируется сигнал U = f(t). Если же переключение ступеней идет в направлении уменьшения передаточного числа, то на выходе 13 датчика 8 сигналы не появляются.

Таким образом, наличие или отсутствие сигнала на выходе 13 датчика 8 при переключении ступени характеризует направление проведенного переключения ступени в трансмиссии.

Диоды 18 - 21 обеспечивают избирательное включение резисторных делителей напряжения на различных ступенях трансмиссии, а диоды 31 - 33 обеспечивают избирательное соединение электрического выключателя 28. В промежуток времени, связанный с переводом переключателя ступеней 4 из положения одной ступени в положение включения другой ступени, происходит отключение управляющей цепи 29 транзистора 34. При этом его сопротивление на участке эмиттер-коллектор возрастает во много раз. В результате этого общий резистор 17 практически отключается от плюса электропитания. Поэтому во время перевода переключателя ступеней 4 с одной позиции на другую позицию через электрическую цепь, содержащую общий резистор 17, резистор 22, а также параллельно включенные резистор 27 и вход транзистора 23, не происходит неуправляемый разряд конденсатора 18, т.е. не теряется ранее накопленная информация. Следовательно, сигналы на выходе 18 датчика 8 по своей длительности и мощности получаются более стабильными. Кроме того, на выходе 13 предотвращается появление ложного сигнала во время указанного перевода переключателя ступеней.

При каждом выведении переключателя ступеней 4 в положение нейтрали /H/ замыкаются контакты 38 реле, благодаря чему происходит быстрое обнуление /разряд/ конденсатора 18, т.е. подготовка его к новому циклу переключения ступеней в трансмиссии.

Датчик направления переключения ступени 8 содержит электрический выключатель 28 /фиг. 4/, выполненный как электромеханическое реле с обмоткой 41 и нормально-разомкнутыми контактами 42. Для гашения ЭДС самоиндукции параллельно обмотке 41 установлен диод 43. При включении переключателем ступеней 4 любой ступени переднего хода трансмиссии 1, через управляющую цепь 29 обмотка 41 реле с помощью диодов 31 - 33 избирательно подключается к электропитанию. Контакты 42 реле замыкаются и через коммутирующую цепь 30 подключают общий резистор 17 к плюсу электропитания.

Во время перевода переключателя ступеней 4 с одной на другую ступень обмотка 41 реле выключается, а контакты 42 реле отключают общий резистор 17, что предотвращает неуправляемый разряд конденсатора 18. В остальном датчик направления переключения ступени 8 по фиг. 4 работает так же, как ранее описанный датчик по фиг. 2.

Электрический выключатель 28, выполненный на транзисторе 34, обладает высоким быстродействием, а выключатель, выполненный на электромеханическом реле /фиг. 4/, обеспечивает более полное отключение конденсатора 18.

Датчик направления переключения ступени 8 по фиг. 5 дополнительно содержит диоды 44 и 45, соединенные с электрической цепью 9 включения ступени заднего хода /3.X/. Кроме того, он содержит второй транзисторный усилитель, выполненный, например, на транзисторе 46, реагирующий на ток заряда конденсатора 18. Нагрузкой транзистора 46 является резистор 47, соединенный с дополнительным выходом 48 датчика 8. При этом вход транзистора 23 и вход транзистора 46 соединены с резистором 22 через диоды 49 и 50. Для стабилизации работы транзистора 46 на его входе установлен резистор 51.

При включении I ступени трансмиссии или ступени заднего хода резистор 14 соединяется с массой, а общий резистор 17 с плюсом электропитания электрическим выключателем 28. На общем резисторе 17 создается напряжение U1, под действием которого через параллельно соединенные вход /эмиттер-база/ транзистора 46 и резистора 51, а далее - через диод 50 и резистор 22, течет ток заряда конденсатора 18. Транзистор 46 открывается и на дополнительном выходе 48 датчика 8 появляется сигнал вида U = f(t) /фиг. 3/. При дальнейшем переключении на II и III ступень трансмиссии на дополнительном выходе 48 также будет формироваться другой сигнал U = f(t), показывающий, что переключение проводится в направлении уменьшения передаточного числа трансмиссии.

Если же переключение будет проведено с III на II ступень трансмиссии, то с напряжения U3 конденсатора 18 начнет разряжаться до напряжения U2. Так как разряд конденсатора 18 будет проходить и через вход транзистора 23, то он открывается и на выходе 13 появится сигнал U = f(t). Аналогичный процесс будет происходить и при переключении с II на I ступень трансмиссии.

Таким образом, в датчике 8 по фиг. 5 при каждом переключении в направлении увеличения передаточного числа трансмиссии сигнал направления переключения формируется на выходе 13. Если же переключение ступени проводится в направлении уменьшения передаточного числа трансмиссии или включается ступень заднего хода, то другой сигнал направления переключения формируется на дополнительном выходе 48. Диоды 49 и 50 обеспечивают увеличение чувствительности датчика 8 по фиг. 5 за счет отключения параллельной шунтирующей цепи. Например, если зарядка конденсатора 18 происходит через диод 50, то диод 49 отключает параллельную цепь с резистором 27. Если же разрядка конденсатора 18 происходит через диод 49, то диод 50 отключает резистор 51.

Датчик по фиг. 5 целесообразно использовать, например, в устройствах управления трансмиссией, требующих для своей работы сигналов двух направлений переключения ступеней.

Разработанное устройство переключения ступеней в трансмиссии содержит датчик направления переключения ступени, управляемой от электрических цепей переключения ступеней.

Датчик направления переключения ступени формирует на своем выходе кратковременный сигнал U = f(t) при каждом переключении в направлении увеличения передаточного числа трансмиссии.

Предусмотрен вариант датчика, обеспечивающий на дополнительном выходе формирование также другого сигнала при каждом переключении в направлении уменьшения передаточного числа трансмиссии.

Все варианты датчика направления переключения ступени обеспечивают сохранение ранее полученной информации в паузах при переводе переключателя ступеней с одной электрической цепи на другую электрическую цепь управления включением ступени трансмиссии, что существенно повышает точность формируемых сигналов и предотвращает возможность появления ложных сигналов.

Данное изобретение позволяет значительно расширить функциональные возможности устройств переключения ступеней в трансмиссии транспортных и дорожно-строительных машин. Наиболее целесообразно его использовать для управления процессом включения фрикционных муфт в трансмиссиях с переключением ступеней без разрыва потока мощности, а также в полуавтоматических трансмиссиях для коррекции закона переключения ступеней.

Изобретение относится к транспортным и дорожно-строительным машинам. В предложенном устройстве имеется датчик направления переключения ступени, обеспечивающий оптимизацию процессов включения-выключения фрикционных муфт. В отличие от известных устройств аналогичного назначения в данной конструкции реализуется управляемый разряд используемого в датчике конденсатора. Это достигается за счет того, что в устройство введены управляемый от переключателя ступеней орган обнуления конденсатора и электрический выключатель. Управляющая цепь последнего включена с возможностью избирательного соединения с электрическими цепями переключения ступеней, а коммутирующая цепь - с возможностью управления включением конденсатора. Все варианты датчика характеризуются сохранением ранее полученной информации в паузах, при переводе переключателя ступеней с одной электрической цепи на другую цепь управления включением ступени. Предложенное техническое решение обеспечивает повышение стабильности сигналов на выходе датчика, что позволяет управлять процессом включения фрикционных муфт в трансмиссиях с переключением ступеней без разрыва потока мощности, а также корректировать законы переключения ступеней в полуавтоматических трансмиссиях. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство переключения ступеней в трансмиссии дорожно-транспортной машины, содержащее электрические цепи переключения ступеней, соединенные с переключателем ступеней и с датчиком направления переключения ступени, снабженного избирательно включаемыми на указанных ступенях различными делителями напряжения, соединенными через конденсатор с входом транзисторного усилителя, выход которого является выходом упомянутого датчика, отличающееся тем, что датчик направления переключения ступени снабжен управляемым от переключателя ступеней устройством обнуления конденсатора и электрическим выключателем, имеющим управляющую и коммутирующую цепи, при этом управляющая цепь электрического выключателя включена с возможностью избирательного соединения с электрическими цепями переключения ступеней, а коммутирующая цепь - с возможностью управления включением конденсатора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено диодом, каждый из которых установлен между соответствующей электрической цепью переключения ступени и управляющей цепью электрического выключателя, выполненного в виде транзистора. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено диодами, каждый из которых установлен между соответствующей электрической цепью переключения ступени и управляющей цепью электрического выключателя, выполненного в виде электромеханического реле. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно содержит второй транзисторный усилитель, имеющий дополнительный выход для снятия другого сигнала с датчика, при этом между конденсатором и входом каждого из транзисторных усилителей установлен диод.