ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2001 года по МПК B60K20/02 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования при построении дистанционных электропневматических систем управления (ЭПСУ) механизмами переключения (МП) коробок передач (КП) автобусов и большегрузных транспортных средств.

Известны ЭПСУ МП КП транспортных средств, выполненные с возможностью воздействия пневмоцилиндрами на МП, а именно с предварительным выбором требуемой муфты и последующим ее включением, обеспечиваемыми электропневматическим узлом управления пневмоцилиндрами, в состав которого входят электропневмоклапаны (WO 85/01254 A1, В 60 K 20/02; DE 4101672 A1, В 60 K 20/02, 23.07.1992).

Наиболее близкой к предложенной является ЭПСУ МП КП транспортного средства, содержащая два трехпозиционных пневмоцилиндра двухстороннего действия, штоки которых связаны с трехлинейным МП КП с возможностью выбора и последующего включения/выключения муфт или синхронизаторов шести передач и нейтрали, электропневматический узел управления пневмоцилиндрами, включающий в себя двухсекционный пневмораспределитель прямого действия, установленный в нагнетающей магистрали между источником давления и соответствующими пневмоцилиндрами, и четыре одноступенчатых электропневмоклапана, попарно установленных в каждой секции, соединяющих соответствующие полости пневмоцилиндров с атмосферой при включении передач и имеющих обмотки, соединенные проводниками с бортовой сетью через орган управления, задающий соответствующие передачи (SU 1684116 A1, В 60 K 20/02, 15.10.1991).

Недостатки указанной ЭПСУ:
невысокая надежность выключения передач и перемещения муфт/синхронизаторов в нейтральное положение (в описании нечетко оговорено, каким образом происходит выключение);
недостаточная эффективность пневмораспределительных устройств прямого действия;
при включенной передаче электропневмоклапаны постоянно находятся во включенном состоянии, что может приводить к перегреву обмоток, выходу клапанов из строя и, как следствие, самовыключению передач.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности ЭПСУ за счет применения двухступенчатых пневмораспределительных устройств и совершенствования конструкции пневмоцилиндров.

Поставленная задача решается тем, что в ЭПСУ МП КП транспортного средства, содержащей два трехпозиционных пневмоцилиндра двухстороннего действия, штоки которых связаны с трехлинейным механизмом переключения коробки передач с возможностью выбора и последующего включения /выключения муфт или синхронизаторов шести передач и нейтрали, электропневматический узел управления пневмоцилиндрами, включающий в себя пневмораспределительный блок, установленный в нагнетающей магистрали между источником давления и соответствующими пневмоцилиндрами, и электропневмоклапаны, имеющие обмотки, соединенные с бортовой сетью через электрическую часть и элементы органа управления, задающие соответствующие передачи, пневмораспределительный блок выполнен с четырьмя двухпозиционными, попарно сгруппированными пневмораспределителями золотникового типа, а электропневмоклапаны, число которых равно восьми, попарно установлены на пневмораспределителях с возможностью перемещения их золотников в крайние положения для соединения полостей соответствующих пневмоцилиндров с нагнетающей магистралью или атмосферой, штоки пневмоцилиндров снабжены пружинными нуль-установителями, а орган управления выполнен с автоматическим обесточиванием обмоток электропневмоклапанов через электрическую часть после завершения процесса переключения передач.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

Штоки пневмоцилиндров могут быть ориентированы взаимно перпендикулярно и связаны с механизмом переключения коробки передач с возможностью выбора и включения /выключения муфт или синхронизаторов, например, пяти передач переднего, одной передачи заднего хода и нейтрали.

Также штоки пневмоцилиндров могут быть снабжены парами концевых выключателей, а элементы органа управления выполнены двухполюсными зависимыми и двухпозиционными с фиксацией включенного положения, при этом обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндров с атмосферой, подключены к бортовой сети через элемент органа управления "нейтраль", обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей, относящихся к пневмоцилиндру выбора муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра с нагнетающей магистралью, зашунтированы контактами соответствующих концевых выключателей данного пневмоцилиндра, замыкающими при включении этих электропневмоклапанов, и подключены к бортовой сети через элементы органа управления "I передача" и "задний ход", "IV передача" и "V передача", а также цепи с последовательно включенными диодом и размыкающим контактом одного из концевых выключателей другого пневмоцилиндра, обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей, относящихся к пневмоцилиндру включения/выключения муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра с нагнетающей магистралью подключены к бортовой сети через элементы органа управления "I передача" и "IV передача", "задний ход" и "V передача" и последовательно включенные пары упомянутых замыкающих и размыкающих контактов концевых выключателей обоих пневмоцилиндров, а также через элементы органа управления "II передача" и "III передача" и упомянутые контакты соответствующих концевых выключателей пневмоцилиндра включения/выключения муфт, размыкающие при включении этих электропневмоклапанов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенной ЭПСУ МП КП, на фиг. 2 (а и б) приведены принципиальные схемы одного из пневмораспределителей с электропневмоклапанами в нейтральном (а) и рабочем (б) положениях, а на фиг. 3 показан вариант принципиальной схемы электрической части с элементами органа управления.

На схемах отмечены: трехпозиционные пневмоцилиндры 1.А и 1.Б двухстороннего действия, штоки 2. А и 2.Б пневмоцилиндров, концевые выключатели 3.А (ВА1), 4.А (ВА2) и 3.Б (ВБ1), 4.Б (ВБ2) штоков, пружинные нуль-установители 5. А и 5Б штоков, трехлинейный МП 6 КП с передачами I, II, III, IV, V переднего хода, передачей (3.Х.) заднего хода и нейтральным положением 0, электропневматический узел управления 7 пневмоцилиндрами, двухпозиционные пневмораспределители 8. А, 9.А и 8.Б, 9.Б золотникового типа, электропневмоклапаны 10.1-10.8 пневмораспределителей, обмотки (катушки) 11.1-11.8 (К1-К8) электропневмоклапанов, нагнетательная магистраль 12, орган управления 13, элементы "I передача", "II передача", "III передача", "IV передача", "V передача", "задний ход (3.Х.)", "нейтраль" органа управления, электрическая часть 14 системы, диоды 15 и 16 электрической части.

Штоки 2.А и 2.Б пневмоцилиндров 1.А и 1.Б связаны с МП 6 КП с возможностью выбора и последующего включения/выключения зубчатых муфт или синхронизаторов шести передач и нейтрали. В электропневматическом узле управления 7 пневмоцилиндрами пневмораспределители 8. А, 9. А и 8.Б, 9.Б установлены в нагнетающей магистрали 12. Электропневмоклапаны 10.1-10.8 попарно установлены на пневмораспределителях 8.А, 9.А и 8.Б, 9.Б (10.1, 10.2 - на 8.А; 10.3, 10.4 - на 9.А; 10.5, 10.6 - на 8.Б; 10.7, 10.8 - на 9.Б). Каждая пара электропневмоклапанов 10.1 - 10.8 предназначена для перемещения золотника соответствующего пневмораспределителя в крайние положения и соединения полостей соответствующего пневмоцилиндра с нагнетательной магистралью или атмосферой. Обмотки 11.1-11.8 (К.1-К.8) электропневмоклапанов 10.1-10.8 соединены проводниками с бортовой сетью через элементы органа управления 13, задающие соответствующие передачи. Орган управления 13 выполнен с автоматическим обесточиванием через электрическую часть 14 обмоток 11.1-11.8 электропневмоклапанов 10.1-10.8 после завершения процесса переключения передач.

Штоки 2. А и 2.Б пневмоцилиндров 1.А и 1.Б ориентированы взаимно перпендикулярно и связаны с МП КП с возможностью выбора и включения/выключения муфт или синхронизаторов пяти передач переднего, одной передачи заднего хода и нейтрали.

Элементы "I передача", "II передача", "III передача", "IV передача", "V передача", "задний ход (3.Х.)", "нейтраль" органа управления 14 выполнены двухполюсными зависимыми и двухпозиционными с фиксацией включенного положения, например, в виде кнопок. Обмотки 11.2 (К2), 11.4 (К4), 11.6 (К6) и 11.8 (К8) электропневмоклапанов 10.2, 10,4, 10.6 и 10.8, обеспечивающих перевод пневмораспределителей 8.А, 9,А, 8.Б и 9.Б в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндров 1.А и 1.Б с атмосферой, подключены к бортовой сети через элемент "нейтраль" органа управления 14. Обмотки 11.5 и 11.7 электропневмоклапанов 10.5 и 10.7, обеспечивающих перевод пневмораспределителей 8.Б и 9.Б, относящихся к пневмоцилиндру 1.Б выбора муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра 1.Б с нагнетающей магистралью, зашунтированы контактами концевых выключателей 4. Б (ВБ2) и 3. Б (ВБ1) штока 2.Б пневмоцилиндра 1.Б, замыкающими при включении электропневмоклапанов 10.5 и 10.7, и подключены к бортовой сети через элементы "I передача" и "задний ход", "IV передача" и "V передача" органа управления 14, а также цепи с последовательно включенными диодом 15 и размыкающим контактом концевого выключателя 4.А (ВА2), диодом 16 и размыкающим контактом концевого выключателя 3.А (ВА1) штока 2.А пневмоцилиндра 1. А. Обмотки 11.1 и 11.3 электропневмоклапанов 10.1 и 10.3, обеспечивающих перевод пневмораспределителей 8. А и 9.А, относящихся к пневмоцилиндру 1.А включения/выключения муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра 1.А с нагнетательной магистралью, подключены к бортовой сети через элементы "I передача" и "IV передача", "задний ход" и "V передача" органа управления 13 и последовательно включенные пары замыкающих и размыкающих контактов концевых выключателей 4.А (ВА2) и 3.Б (ВБ1), 4. А (ВА2) и 4.Б (ВБ2), 3.А (ВА1) и 3.Б (ВБ1), 3.А (ВА1) и 4.Б (ВБ2) штоков 2.А и 2.Б пневмоцилиндров 1.А и 1.Б, а также через элементы "II передача" и "III передача" органа управления 13 и контакты концевых выключателей 4. А (ВА2) и З.А (ВА1) штока 2.А пневмоцилиндра 1.А, размыкающие при включении электропневмоклапанов 10.1 и 10.3.

Работает данная ЭПСУ следующим образом.

При подаче напряжения в обмотку 11.1 (К1) электропневмоклапана 10.1 (фиг. 2,б) его сердечник втягивается, клапан открывается и соединяет нагнетающую магистраль с правой полостью пневмораспределителя 8.А. Золотник перемещается в крайнее левое положение. Соответствующая полость пневмоцилиндра 1.А соединяется с нагнетающей магистралью. После снятия напряжения с обмотки 11.1 (К1) электропневмоклапан 10.1 закрывается, а золотник остается в том же положении.

При подаче напряжения в обмотку 11.2 (К2) (при отключенном электропневмоклапане 10.1) втягивается сердечник электропневмоклапана 10.2, теперь уже этот клапан открывается и соединяет нагнетающую магистраль с левой полостью пневмораспределителя 8. А. Золотник перемещается в крайнее правое положение (фиг. 2,а). Нагнетающая магистраль отсекается от полости пневмоцилиндра 1.А и та соединяется с атмосферой.

Аналогично устроены и функционируют и остальные пневмораспределители 9. А, 8.Б и 9.Б.

Процесс переключения передач производится в два этапа:
выключение предыдущей передачи и обеспечение нейтрали (0);
включение последующей передачи.

При этом выбор требуемой муфты или синхронизатора в МП 6 осуществляется в соответствии с алгоритмом функционирования ЭПСУ, приведенном в таблице.

В таблице приняты следующие обозначения:
К1, К3, К5, К7 - обмотки электропневматических клапанов 10.1, 10.3, 10.5, 10.7, соединяющих через пневмораспределители 8.А, 9.А, 8.Б, 9.Б нагнетающую магистраль с соответствующими полостями пневмоцилиндров 1.А, 1.Б;
К2, К4, К6, К8 - обмотки электропневматических клапанов 10.2, 10.4, 10.6, 10.8, соединяющих через пневмораспределители 8.А, 9.А, 8.Б, 9.Б соответствующие полости пневмоцилиндров 1.А, 1.Б с атмосферой:
ВА1, ВА2 - концевые выключатели крайних положений пневмоцилиндра 1.А с размыкающими контактами;
ВБ1, ВБ2 - концевые выключатели крайних положений пневмоцилиндра 1.Б с замыкающими контактами;
---> - механическое воздействие на концевые выключатели;
+, - - соответственно последовательное включение и выключение электромагнитов электропневмоклапанов;
^* - одновременное включение (выключение) электромагнитов соответствующих электропневмоклапанов;
<i> - команда на включение i-й передачи. Указанный алгоритм реализуется представленной на фиг. 3 электрической частью 14 ЭПСУ с элементами органа управления 13.

Перед каждым включением передач кнопкой "нейтраль" органа управления 13 кратковременно подается напряжение на обмотки 11.2 (К2), 11.4 (К4), 11.6 (К6), 11.8 (К8), чем обеспечивается перемещение золотников всех пневмораспределителей 8. А, 9.А, 8.Б, 9.Б в крайнее правое положение (фиг. 2,а). Полости обоих пневмоцилиндров 1.А, 1.Б соединяются с атмосферой. Под действием нуль-установителей 5. А, 5.Б, пневмоцилиндров 1А, 1Б механизм переключения 6 занимает положение "0" (фиг. 1), что соответствует нейтрали КП.

Для включения крайних (IV-й, V-й, I-й и заднего хода) передач оператор кнопками органа управления 13 задает нужную передачу. Обмотки 11.2 (К2), 11.4 (К4), 11.6 (K6), 11.8 (К8) обесточиваются, напряжение подается на обмотки 11.5 (К5) или 11.7 (К.7) электропневмоклапанов 10.5 или 10.7, управляющих через пневмораспределители 8.Б или 9.Б пневмоцилиндром 1.Б. Шток 2.Б пневмоцилиндра 1. Б перемещается в заданное крайнее положение, при этом замыкается контакт концевого выключателя 3.Б (ВБ1) или 4.Б (ВБ2). Далее включается цепь питания обмоток 11.1 (К1) или 11.3 (К3) электропневмоклапанов 10.1 или 10.3, управляющих через пневмораспределители 8.А или 8.Б пневмоцилиндром 1.А. По окончании хода включения заданной передачи шток 2.А пневмоцилиндра 1. А занимает какое-либо крайнее положение. При этом размыкается постоянно замкнутый контакт одного из двух концевых выключателей 3.А (ВА1) или 4.А (ВА2), обеспечивая электрическое выключение задействованных нечетных электропневмоклапанов. Однако золотниковые устройства продолжают осуществлять пневматический подпор включенной передачи.

Отличие включения II-й и III-й передач заключается в том, что управляющее напряжение подается только на обмотки 11.1 (К1) или 11.3 (К3) электропневмоклапанов 10.1 или 10.3. Это объясняется особенностью данного МП 6, включающего любую передачу только через точку "0".

При необходимости переключения передачи вновь кратковременно подается напряжение на обмотки 11.2 (К2), 11.4 (K4), 11.6 (К6), 11.8 (K8). Органом управления 13 задается необходимая передача (или остается включенной предыдущая), обесточиваются обмотки 11.2 (К2), 11.4 (K4), 11.6 (К6), 11.8 (K8), и процесс повторяется, как описано выше.

Таким образом, предложенная ЭПСУ МП КП характеризуется простой и надежной конструкцией, а также повышенной четкостью переключения передач.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Система содержит два трехпозиционных пневмоцилиндра двухстороннего действия. Штоки пневмоцилиндров снабжены нуль-установителями и связаны с механизмом переключения коробки передач. В систему входят также четыре двухпозиционных пневмораспределителя золотникового типа и восемь электропневмоклапанов непрямого действия, установленных попарно с возможностью перемещения золотников соответствующих пневмораспределителей в крайние положения для соединения полостей соответствующих пневмоцилиндров с нагнетающей магистралью или атмосферой. Орган управления выполнен с возможностью автоматического обесточивания обмоток электропневмоклапанов после завершения процесса переключения передач. Система характеризуется простой и надежной конструкцией, а также повышенной точностью включения передач. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1. Электропневматическая система управления механизмом переключения коробки передач транспортного средства, содержащая два трехпозиционных пневмоцилиндра двухстороннего действия, штоки которых связаны с трехлинейным механизмом переключения коробки передач с возможностью выбора и последующего включения /выключения муфт или синхронизаторов шести передач и нейтрали, электропневматический узел управления пневмоцилиндрами, включающий в себя пневмораспределительный блок, установленный в нагнетающей магистрали между источником давления и соответствующими пневмоцилиндрами, и электропневмоклапаны, имеющие обмотки, соединенные с бортовой сетью через электрическую часть и элементы органа управления, задающие соответствующие передачи, отличающаяся тем, что пневмораспределительный блок выполнен с четырьмя двухпозиционными попарно сгруппированными пневмораспределителями золотникового типа, а электропневмоклапаны, число которых равно восьми, попарно установлены на пневмораспределителях для управления перемещением их золотников в крайние положения и соединения полостей соответствующих пневмоцилиндров с нагнетающей магистралью или атмосферой, штоки пневмоцилиндров снабжены пружинными нуль-установителями, а орган управления выполнен с автоматическим обесточиванием обмоток электропневмоклапанов через электрическую часть после завершения процесса переключения передач. 2. Электропневматическая система управления по п.1, отличающаяся тем, что штоки пневмоцилиндров ориентированы взаимно перпендикулярно и связаны с механизмом переключения коробки передач с возможностью выбора и включения/выключения муфт или синхронизаторов пяти передач переднего, одной передачи заднего хода и нейтрали. 3. Электропневматическая система управления по п.2, отличающаяся тем, что штоки пневмоцилиндров снабжены парами концевых выключателей, а элементы органа управления выполнены двухполюсными зависимыми и двухпозиционными с фиксацией включенного положения, при этом обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндров с атмосферой, подключены к бортовой сети через элемент органа управления "нейтраль", обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей, относящихся к пневмоцилиндру выбора муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра с нагнетающей магистралью, зашунтированы контактами соответствующих концевых выключателей данного пневмоцилиндра, замыкающими при включении этих электропневмоклапанов, и подключены к бортовой сети через элементы органа управления "I передача" и "задний ход", "IV передача" и "V передача", а также цепи с последовательно включенными диодом и размыкающим контактом одного из концевых выключателей другого пневмоцилиндра, обмотки электропневмоклапанов, обеспечивающих перевод пневмораспределителей, относящихся к пневмоцилиндру включения/выключения муфт или синхронизаторов, в положение, соответствующее соединению полостей пневмоцилиндра с нагнетающей магистралью, подключены к бортовой сети через элементы органа управления "I передача" и "IV передача", "задний ход" и "V передача" и последовательно включенные пары упомянутых замыкающих и размыкающих контактов концевых выключателей обоих пневмоцилиндров, а также через элементы органа управления "II передача" и "III передача" и упомянутые контакты соответствующих концевых выключателей пневмоцилиндра включения/выключения муфт, размыкающие при включении этих электропневмоклапанов.