СИСТЕМА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2006 года по МПК B60K20/00 

Изобретение относится к области систем управления движением транспортных средств, оборудованных коробками переключения передач, использующих фрикционные узлы, например, трансмиссий тягачей, автобусов, специальных гусеничных машин и т.п.

В настоящее время для управления трансмиссиями, использующими фрикционные узлы, наибольшее распространение получили полуавтоматические механические системы переключения передач с управляющими элементами регуляторов, включающие избиратель и связанный с ним гидропривод управления фрикционными узлами переключения передач [1].

Основными недостатками таких систем являются:

- Разрыв передачи мощности от двигателя к колесам в течение всего времени перевода рукоятки избирателя из одного положения в другое, что приводит к резкому замедлению транспортного средства (особенно для тяжелых гусеничных машин).

- Незащищенность трансмиссии от непоследовательного переключения передач (например, переключение с 1-й передачи на 3-ю, минуя 2-ю), что приводит к существенному уменьшению ускорения разгона транспортного средства в связи с более резким увеличением момента сопротивления движению.

- Незащищенность трансмиссии от возможности переключения передач на следующую передачу до завершения переходных процессов установления скорости транспортного средства на предыдущей передаче, что приводит к увеличению времени разгона или торможения.

Известны системы переключения передач, в которых избиратель, связанный с регуляторами гидропривода с помощью механических тяг, имеет специальную форму, что исключает возможность непоследовательного переключения передач [2].

Однако эти системы не обеспечивают защиту трансмиссии от разрыва передачи мощности двигателя в период перевода избирателя из одного положения в другое и от возможности переключения с одной передачи на другую до завершения разгона машины до максимальной скорости на текущей передаче.

В настоящее время, особенно в автомобильном транспорте, большое распространение получили автоматы переключения передач (АПП) трансмиссий [3], в которых последовательное переключение передач осуществляется автоматически (без участия человека) в зависимости от скорости движения транспортного средства и степени загрузки двигателя. Такие системы позволяют исключить указанные выше недостатки полуавтоматических систем управления трансмиссией.

Однако применение автоматов переключения передач в транспортных средствах, эксплуатируемых в условиях сильно пересеченной местности, приводит к существенной цикличности переключения передач, что во многом снижает эффективность использования АПП.

Кроме того, даже при наличии АПП во многих транспортных машинах, помимо автоматического режима работы, часто используется полуавтоматический режим движения, обеспечение эффективности которого требует устранения отмеченных недостатков.

Серьезным недостатком систем управления переключением передач является зависимость работоспособности трансмиссии от правильности включения электромагнитов, управляющих регуляторами гидроприводов фрикционных узлов. Неверное включение электромагнитов ввиду сбоев в работе электронных узлов систем управления, а также отказы самих электромагнитов, приводят к серьезным поломкам агрегатов трансмиссий. Поэтому в большинстве случаев в состав систем управления вводят всевозможные решения, обеспечивающие защиту трансмиссий от неправильной работы упомянутых электромагнитов.

Отмеченный недостаток в еще большей мере проявляется в трансмиссиях, устанавливаемых на гусеничные машины.

Как известно, для гусеничных машин используют трансмиссии с большим числом передач. Это в свою очередь требует использования большого числа электромагнитов, что усложняет, а порой делает невозможным их размещение в моторных отделениях, особенно в специальных машинах, имеющих весьма плотную компоновку.

В связи с этим в настоящее время в этих машинах находит все большее применение комбинаторная схема управления электромагнитами, что позволяет существенно сократить их число, а следовательно, упростить компоновку трансмиссии.

Однако комбинаторная схема управления электромагнитами, предусматривающая включение определенной i-ой комбинации электромагнитов для обеспечения включения i-ой передачи, отягощает указанный выше недостаток таких трансмиссий.

Действительно, выход из строя одного из электромагнитов i-ой комбинации, по одной из вышеуказанных причин, может привести к возникновению другой j-ой комбинации, что может привести к существенному нарушению движения машины (например, торможение или движение назад во время разгона и т.д.), а в ряде случаев и к поломке агрегатов и узлов трансмиссии ввиду возникновения мощных ударных импульсов в процессе нештатного переключения передач.

Целью данного изобретения является исключение недостатков существующих полуавтоматических систем управления переключением передач за счет введения в состав:

- подсистемы поддержания скорости транспортного средства в течение всего времени перевода рукоятки избирателя из одного положения в другое;

- подсистемы защиты от неправильных действий водителя, связанных с непоследовательным выбором передач;

- подсистемы обеспечения разгона (торможения) до максимальной (минимальной) возможной скорости на текущей передаче;

- подсистемы защиты трансмиссии от выхода из строя электромагнитов управления переключением передач.

Предлагаемая система управления включает ключи 1...2, выходы которых связаны с входами электромагнитов 3...4 приводов управления фрикционными механизмами переключения передач, и избиратель 5 с датчиком выбранной передачи 6.

В нее введены последовательно соединенные датчик положения рукоятки избирателя 7, коммутирующее устройство 8, устройство выработки значения текущей передачи 9, устройство выработки управляющих сигналов 10 и устройство формирования сигнала разрешения на переключение передачи 11, выход которого соединен со вторым входом устройства выработки значения текущей передачи 9. В нее введены также последовательно соединенные датчик включенной передачи 12, устройство контроля работоспособности 13 и устройство выработки сигнала неисправности 14, а также запоминающее устройство 15, первый вход которого соединен с выходом датчика включенной передачи 12, а выход связан со вторым входом коммутирующего устройства 8.

При этом третий вход коммутирующего устройства 8 соединен с выходом датчика выбранной передачи 6, второй вход запоминающего устройства 15 связан с выходом датчика положения рукоятки избирателя 7, второй вход устройства контроля работоспособности 13 соединен с выходом устройства выработки значения текущей передачи 9, выход устройства выработки сигнала неисправности 14 связан с вторым входом устройства выработки управляющих сигналов 10, входы датчика включенной передачи 12 соединены с выходами электромагнитов 3...4, а входы силовых ключей 1...2 связаны с выходами устройства выработки управляющих сигналов 10.

Работа заявляемой системы полуавтоматического управления происходит в следующей последовательности.

При движении транспортного средства сигнал, соответствующий номеру текущей передачи, с выхода датчика 6 поступает на вход коммутирующего устройства 8. На второй вход коммутирующего устройства 8 поступает сигнал с выхода датчика 7, показывающий, что рукоятка избирателя находится в зафиксированном положении. При зафиксированном положении рукоятки избирателя на выходе коммутирующего устройства 8 формируется сигнал, соответствующий номеру текущей передачи (поступающий с выхода датчика 6). Этот сигнал поступает на вход устройства выработки значения текущей передачи 9 и в стационарных условиях (при отсутствии режима переключения передачи) повторяется на его выходе. Сигнал, соответствующий номеру текущей передачи, поступает на вход устройства выдачи управляющих сигналов 10, на выходах которого формируются сигналы на силовые ключи 1...2, обеспечивающие включение необходимой комбинации электромагнитов 3...4.

Подсистема защиты трансмиссии от выхода из строя управляющих электромагнитов включает в себя датчик включенной передачи 12 (содержащий, например, датчики тока электромагнитов и шифратор), устройство контроля работоспособности 13 и устройство выработки сигнала неисправности 14. Работа этой подсистемы происходит следующим образом.

Сигналы с выходов электромагнитов 3...4 поступают на входы датчика включенной передачи 12, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий комбинации включенных электромагнитов. Этот сигнал поступает на первый вход устройства контроля работоспособности 13, на второй вход которого поступает сигнал, соответствующий номеру текущей передачи с выхода устройства 9. В устройстве контроля работоспособности производится сравнение номера текущей передачи (требуемой комбинации электромагнитов) и комбинации действительно включенных в настоящее время электромагнитов, и в случае, если они не совпадают, на его выходе формируется сигнал неисправности, который поступает на вход устройства выработки сигнала неисправности 14. При этом в случае, если сигнал несовпадения на выходе блока 13 удерживается в течение некоторого промежутка времени (большего времени переходных процессов при смене передачи), на выходе блока 14 формируется сигнал неисправности системы управления, поступающий на второй вход устройства выработки управляющих сигналов 10. При поступлении сигнала неисправности устройство 10 обеспечивает отключение всех электромагнитов (перевод коробки передач в "нейтраль"), что обеспечивает защиту коробки передач.

При необходимости водитель, исходя из скорости движения транспортного средства и требований окружающей обстановки, осуществляет переключение передачи, переводя рукоятку избирателя из одного положения в другое. При выводе рукоятки избирателя из стационарного положения сработает датчик положения рукоятки избирателя 7, сигнал с которого поступит на входы коммутирующего устройства 8 и запоминающего устройства 15. По этому сигналу на выходе устройства 15 установится сигнал, соответствующий номеру текущей передачи, который поступает на второй вход запоминающего устройства с выхода датчика 12.

Сигнал с выхода запоминающего устройства 15 поступает на третий вход коммутирующего устройства 8 и используется им для формирования значения текущей передачи в течение всего времени перевода рукоятки избирателя из одного положения в другое (до снятия с его входа сигнала с выхода датчика 7), что обеспечивает защиту от разрыва передачи мощности двигателя при переключении передач.

Подсистема защиты от непоследовательного переключения передач основана на сравнении в коммутирующем устройстве 8 сигналов, соответствующих значениям новой (с выхода датчика 6) и текущей (с выхода запоминающего устройства 15) передач. Она работает следующим образом.

При установке рукоятки избирателя в положение, соответствующее выбранной водителем передаче, снимется сигнал с датчика 7, и в случае, если переключение из текущей передачи в выбранную возможно (исходя из принципа последовательности переключения передач), на выходе устройства 8 выработается сигнал, соответствующий номеру новой передачи. В случае, если переключение на новую передачу невозможно (при неправильном выборе передачи), на выходе коммутирующего устройства 8 сохраниться значение текущей передачи, которое изменится только после выбора водителем допустимой передачи.

Сигнал с выхода коммутирующего устройства 8 поступает на вход устройства выработки значения текущей передачи 9 и, проходя через него, - на вход устройства выработки управляющих сигналов 10. При этом на выходах устройства 10, связанных с силовыми ключами 1...2, в требуемом порядке сформируются сигналы, соответствующие последовательности, в которой должны включаться электромагниты для включения новой передачи, и произойдет переключение передач.

Подсистема переключения передач, обеспечивающая разгон (торможение) до максимальной (минимальной) возможной скорости на текущей передаче, реализована на основе устройства разрешения переключения передач 11. Работа подсистемы производится следующим образом.

При поступлении значения новой передачи с выхода устройства 9 на одном из выходов устройства 10 будет сформирован кратковременный сигнал "переключение", который поступит на устройство разрешения переключения передачи 11. При поступлении этого сигнала на вход устройства 11 на его выходе в течение некоторого промежутка времени, достаточного для окончания переходных процессов переключения, будет сформирован сигнал, запрещающий новое переключение передачи, поступающий на второй вход устройства 9. При этом, до снятия этого сигнала на выходе устройства 9 будет оставаться сигнал, соответствующий значению текущей передачи, даже при наличии на выходе блока 8 значения новой передачи. Следует отметить, что при отсутствии в составе системы датчика скорости транспортного средства указанный промежуток времени задается постоянными величинами, зависящими от номера выбираемой передачи. При наличии же в составе транспортного средства канала измерения указанного датчика процедура разрешения переключения передач осуществляется автоматически в момент времени, при котором ускорение транспортного средства становится меньше некоторой заранее заданной величины, также зависящей от номера выбираемой передачи.

Сигналы с электромагнитов 3...4 поступают на входы датчика включенной передачи 12, а с его выхода код новой передачи поступает на вход запоминающего устройства 15, где запоминается как код текущей передачи.

Предлагаемая система в настоящее время внедряется для управления гидромеханической трансмиссией опытного тягача, создаваемого на Рубцовском машиностроительном заводе. Ее стендовые испытания, прошедшие в ОАО "ВНИИТрансмаш", подтвердили эффективность заложенных в нее решений.

Источники информации:

1. Красневский Л.Г. Управление гидромеханическими многоступенчатыми передачами мобильных машин. Минск.: Наука и техника, 1990. - 256 с.

2. Объект 172М Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва.: Воениздат, 1975 - прототип.

3. Ветлинский В.Н., Осипов А.А. Автоматические системы управления движением автотранспорта. - Л.: Машиностроение, 1986. - 216 с.

Изобретение относится к технике управления движением транспортных средств, оборудованных коробками передач с фрикционными узлами, и предназначено для использования при выполнении трансмиссий тягачей, автобусов, специальных гусеничных машин и т.п. Предложенная система содержит силовые ключи, связанные с электромагнитами приводов управления, избиратель с датчиком выбранной передачи и датчиком положения рукоятки избирателя, коммутирующее устройство, устройство выработки значения текущей передачи, устройство выработки управляющих сигналов, устройство формирования сигнала разрешения на переключение передачи, датчик включенной передачи, устройство контроля работоспособности, устройство выработки сигнала неисправности и запоминающее устройство. Система обеспечивает поддержание скорости транспортного средства в течение всего времени перевода рукоятки избирателя из одного положения в другое, разгон (торможение) до максимальной (минимальной) возможной скорости на текущей передаче, защиту от неправильных действий водителя, связанных с непоследовательным выбором передач, защиту трансмиссии от выхода из строя электромагнитов управления переключением передач. Это характеризует повышенную эффективность системы. 1 ил.

Система ручного управления скоростью движения транспортного средства, содержащая силовые ключи, выходы которых связаны с входами электромагнитов приводов управления, и избиратель с датчиком выбранной передачи, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные датчик положения рукоятки избирателя, коммутирующее устройство, устройство выработки значения текущей передачи, устройство выработки управляющих сигналов и устройство формирования сигнала разрешения на переключение передачи, выход которого соединен со вторым входом устройства выработки значения текущей передачи, последовательно соединенные датчик включенной передачи, устройство контроля работоспособности и устройство выработки сигнала неисправности, а также запоминающее устройство, первый вход которого соединен с выходом датчика включенной передачи, а выход связан со вторым входом коммутирующего устройства, при этом третий вход коммутирующего устройства соединен с выходом датчика выбранной передачи, второй вход запоминающего устройства связан с выходом датчика положения рукоятки избирателя, второй вход устройства контроля работоспособности соединен с выходом устройства выработки значения текущей передачи, выход устройства выработки сигнала неисправности связан с вторым входом устройства выработки управляющих сигналов, входы датчика включенной передачи соединены с выходами электромагнитов, а входы силовых ключей связаны с выходами устройства выработки управляющих сигналов.