ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ КЛАПАН УПРАВЛЕНИЯ ФРИКЦИОНАМИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2017 года по МПК F15B13/44 F16H61/06 

Изобретение относится к гидравлическим распределителям регулируемого давления с электромагнитным пропорциональным управлением и может быть использовано в гидромеханических передачах мобильных машин для переключения передач.

В гидромеханических передачах большегрузных автомобилей с автоматическим переключением передач для управления фрикционами, как правило, используют трехлинейные двухступенчатые гидрораспределители. Первая ступень представляет собой пропорциональный электромагнитный клапан, который выполняет функции регулятора давления. Он устанавливается в напорной линии и взаимодействует со второй ступенью, представляющей собой регулятор-распределитель потока рабочей жидкости.

Редукционные клапаны давления, управляемые посредством пропорциональных электромагнитов, позволяют автоматизировать процесс управления тягово-скоростными режимами автомобиля, снизить массу и габариты средств управления, повысить технико-экономические показатели использования техники, улучшить условия работы оператора. Их постоянное совершенствование направлено, главным образом, на обеспечение стабильности характеристик регулируемого давления в требуемом диапазоне температуры и вязкости рабочей жидкости, на уменьшение величины потерь рабочей жидкости, поступающей на слив через клапан, снижение уровня гистерезиса, затрат на изготовление и обслуживание, а также на повышение надежности функционирования и долговечности.

Известен пропорциональный электрогидравлический клапан управления фрикционами, выполненный по двухступенчатой схеме [1]. Первая ступень клапана выполняет функции регулятора давления и состоит из пропорционального электромагнита и гидравлического клапана с шариковым клапанным устройством. Управление давлением осуществляется электрическим сигналом тока, подаваемого в обмотку электромагнита. Давление на выходе регулятора пропорционально силе тока в обмотке электромагнита. Вторая ступень пропорционального клапана выполнена в виде трехлинейного дросселирующего золотникового гидрораспределителя. Одна из торцовых полостей золотника сообщена гидравлической связью с выходным каналом регулятора давления, а вторая - линией обратной связи с магистралью управления фрикционом. В этой же полости установлена пружина сжатия гидрораспределителя. Вторая ступень пропорционального клапана располагает впускным портом, связанным с источником подачи рабочей жидкости под давлением, портом управления гидроцилиндром фрикциона и портом слива рабочей жидкости. Запорно-регулирующие элементы обеих ступеней пропорционального клапана расположены в расточках общего корпуса. Шариковое клапанное устройство регулятора давления содержит шариковый затвор, установленный в корпусе затворного элемента, запрессованном в расточку корпуса пропорционального клапана. В этом корпусе соосно с шариковым затвором расположен золотник второй ступени, содержащий два пояска одинакового диаметра с дросселирующими кромками. В золотнике выполнено осевое отверстие, в которое запрессована кольцевая вставка, снабженная дросселем. Кроме того, в нем выполнено два дроссельных отверстия, одно из них соединяет осевой канал золотника с впускным портом, а второе выполнено в одном из поясков и связывает между собой полость пружины золотника с портом управления гидроцилиндром.

В режиме регулирования давления в порту управления гидроцилиндром фрикциона золотник регулятора-распределителя осциллирует с высокой частотой, попеременно перекрывая дросселирующими кромками впускной порт и порт слива рабочей жидкости. В связи с этим возникают колебания шарикового затвора регулятора давления, что приводит к нестабильности и колебаниям регулируемого давления, а также к отклонению регулируемой характеристики от заданной. Расположение в золотнике дроссельных отверстий усложняет его конструкцию и технологию изготовления, не решая при этом в полной мере проблему стабилизации регулируемого давления.

В регуляторе давления по техническому решению [2] использованы два запорно-регулирующих элемента, один из них шарикового типа, а второй тарельчатого. Клапанное устройство регулятора давления расположено в отдельном корпусе, снабженном портом впуска рабочей жидкости, портом слива и камерой регулирования давления. Регулируемое давление используется для управления второй ступенью или любым другим объектом. Шариковый затвор расположен в напорной камере, соединенной с портом впуска, а его седло выполнено в корпусе регулятора давления. Тарельчатый затвор расположен в сливной камере, соединенной с портом слива, и выполнен как одно целое с толкателем электромагнита и приводным элементом шарикового затвора. Седло тарельчатого затвора плоское и выполнено в отдельной пластине, запрессованной в корпус регулятора давления.

Процесс регулирования давления обеспечивается дросселированием потоков рабочей жидкости обоими запорно-регулирующими элементами и сопровождается потерей некоторого количества жидкости, поступающей на слив. Но обеспечение плотного запирания камеры слива требует высокого уровня технологии изготовления тарельчатого клапана и всех сопрягаемых поверхностей, в том числе сопряжений стержень толкателя - корпус электромагнита, пластина седла клапана - корпус регулятора давления.

В качестве прототипа предложенного изобретения принят клапан управления давлением рабочей жидкости в гидроцилиндре фрикциона гидромеханической передачи, представляющий собой пропорциональный двухступенчатый электрогидравлический клапан [3]. Первую ступень этого клапана составляет регулятор давления, а вторую - регулятор-распределитель основного потока рабочей жидкости. Обе ступени выполнены в общем корпусе. Регулятор давления состоит из шарикового клапанного устройства и пропорционального электромагнита, присоединенного к корпусу клапана. Регулятор-распределитель выполнен в виде трехлинейного двухщелевого дросселирующего золотникового многопозиционного гидроаппарата. Золотник регулятора-распределителя и шариковое клапанное устройство регулятора давления расположены соосно в расточке корпуса клапана. В эту же расточку соосно вставлен электромагнит регулятора давления. Корпус пропорционального клапана снабжен впускным портом подачи рабочей жидкости под давлением от гидронасоса, портом управления гидроцилиндром фрикциона и портом слива рабочей жидкости в резервуар. На золотнике выполнены цилиндрические пояски запорно-регулирующих элементов регулятора-распределителя: два пояска одинакового диаметра и один - большего. В одной из торцовых полостей золотника расположена пружина сжатия, установленная в осевое отверстие золотника. Эта полость соединена гидравлической линией обратной связи с портом управления гидроцилиндром фрикциона. Обратная связь осуществляется посредством выполненных в золотнике регулятора-распределителя осевого отверстия и дросселя обратной связи. Противоположная полость золотника представляет собой камеру управления, соединенную гидравлической связью с камерой регулирования давления. Шариковое клапанное устройство регулятора давления состоит из шарикового затвора и корпуса затворного элемента, в котором выполнено седло этого затвора. Электромагнит взаимодействует с шариковым затвором посредством толкателя, ось которого соосна с осью шарикового затвора. В корпусе шарикового клапанного устройства выполнены камера регулирования давления и клапанная камера, гидравлически связанная с портом слива рабочей жидкости в резервуар. В клапанной камере выполнены сливные отверстия. В корпусе пропорционального клапана выполнен гидравлический канал, связывающий впускной порт с камерой регулирования давления и одновременно с камерой управления регулятора-распределителя. В этом гидравлическом канале установлен входной дроссель регулятора давления, выполненный в пробке, закрепленной в канале посредством резьбового соединения, обеспечивающего возможность доступа для устранения засорения отверстия дросселя. Пропорциональный клапан также снабжен устройством обнаружения момента окончания заполнения гидроцилиндра включаемого фрикциона и клапаном потока.

Для рассматриваемого прототипа характерны следующие особенности. При обесточенной обмотке электромагнита шариковый затвор открыт, поэтому происходит непрерывный слив рабочей жидкости под давлением через входной дроссель, установленный в гидравлическом канале, соединяющем впускной порт с камерой регулирования давления. Расход через дроссель определяется его диаметром и величиной давления рабочей жидкости во впускном порту, создаваемое гидронасосом. Выбор минимального значения диаметра дросселя ограничен риском его засорения. Для компенсации потерь на слив приходится увеличивать подачу гидронасоса. Вследствие непосредственного соединения камеры управления регулятора-распределителя с камерой регулирования давления колебания золотника регулятора-распределителя в рабочем процессе могут привести к колебаниям шарика и ухудшению качества и стабильности характеристики регулирования давления в гидроцилиндре фрикциона.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества и стабильности характеристики регулирования давления при управлении фрикционами гидромеханической передачи; снижение перепуска рабочей жидкости на слив через регулятор давления; улучшение технологичности изготовления; повышение надежности и долговечности.

Поставленная задача решается предлагаемым пропорциональным клапаном управления фрикционами гидромеханической передачи, включающем расположенные соосно первую ступень, выполненную в виде регулятора давления, и вторую ступень, выполненную в виде регулятора-распределителя основного потока рабочей жидкости, регулятор давления содержит корпус, в котором соосно установлены пропорциональный электромагнит с толкателем и шариковое клапанное устройство, включающее корпус затворного элемента, в котором выполнены камера регулирования давления, седло затвора и клапанная камера с расположенным в ней шариковым затвором с возможностью осевого перемещения его в одном направлении усилием толкателя пропорционального электромагнита, а в противоположном направлении - посредством силы давления рабочей жидкости в камере регулирования давления; регулятор-распределитель основного потока рабочей жидкости выполнен в виде трехлинейного двухщелевого дросселирующего золотникового многопозиционного гидроаппарата, содержащего корпус с впускным портом подачи рабочей жидкости под давлением от гидронасоса, портом управления гидроцилиндром фрикциона гидромеханической передачи, портом слива рабочей жидкости, расположенный во внутренней цилиндрической расточке корпуса золотник, в котором выполнены осевое отверстие, дроссель обратной связи и три цилиндрических пояска, два из которых одинакового диаметра, а третий поясок - большего диаметра, при этом в корпусе образованы камера управления, ограниченная внутренней цилиндрической расточкой, торцовой поверхностью корпуса затворного элемента регулятора давления и торцом золотника с пояском большего диаметра, и, камера обратной связи, в которой расположен другой торец золотника с пояском меньшего диаметра и пружина сжатия, камера обратной связи соединена через осевое отверстие золотника и дроссель обратной связи с портом управления гидроцилиндром фрикциона гидромеханической передачи, а камера управления регулятора-распределителя гидравлически связана с камерой регулирования давления, которая, в свою очередь, соединена с впускным портом гидравлическим каналом, в котором установлен входной дроссель регулятора давления, а клапанная камера регулятора давления соединена сливными отверстиями, выполненными в корпусе затворного элемента, и гидравлическим каналом с портом слива, согласно изобретению, пропорциональный клапан управления фрикционами гидромеханической передачи содержит дополнительно два дросселя: дроссель камеры регулирования давления, выполненный в корпусе затворного элемента, соединяющий камеру регулирования давления с впускным портом гидравлическим каналом с расположенным в нем входным дросселем регулятора давления, и межкамерный дроссель, установленный между камерой регулирования давления и камерой управления регулятора-распределителя; регулятор давления выполнен в отдельном корпусе, пристыкованном к регулятору-распределителю, а гидравлические каналы связи камеры регулирования давления с впускным портом и клапанной камеры регулятора давления с портом слива выполнены в корпусе регулятора-распределителя и корпусе регулятора давления.

Целесообразно, чтобы, согласно изобретению, шариковый затвор установлен в клапанной камере корпуса затворного элемента с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары.

Допустимо, чтобы, согласно изобретению, толкатель пропорционального электромагнита выполнен в виде цилиндрического стержня с опорной головкой и установлен в осевое цилиндрическое отверстие корпуса электромагнита с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары; торцовая поверхность опорной головки, контактирующая с якорем электромагнита, имеет сферическую форму, на цилиндрической поверхности стержня выполнены продольные пазы, сообщающие полость якоря электромагнита с портом слива рабочей жидкости.

Целесообразно, чтобы, согласно изобретению, входной дроссель регулятора давления и межкамерный дроссель выполнены в индивидуальных резьбовых пробках; пробка с входным дросселем регулятора давления ввернута в отверстие гидравлического канала связи камеры регулирования давления с впускным портом на входе этого канала в корпус регулятора давления, а пробка с межкамерным дросселем ввернута в отверстие камеры регулирования давления со стороны, противоположной седлу шарикового затвора.

Предложенное техническое решение повышает качество и стабильность характеристик регулирования давления при управлении фрикционами гидромеханической передачи и снижает перепуск рабочей жидкости на слив через регулятор давления в процессе регулирования.

Повышение качества и стабильности характеристик регулирования давления обеспечивается применением дросселя, установленного между камерой управления регулятора-распределителя и камерой регулирования давления. Этот дроссель снижает влияние колебаний (осцилляции) золотника регулятора-распределителя на колебания шарикового затвора, что стабилизирует процесс регулирования давления.

Использование двух последовательно расположенных дросселей в гидравлическом канале, соединяющем впускной порт с камерой регулирования давления, существенно снижает расход рабочей жидкости, поступающей на слив через шариковое клапанное устройство. Это обусловлено снижением разности давлений на входах и выходах обоих дросселей в два раза по сравнению с применением одного дросселя (при одинаковых диаметрах дросселей).

Минимальные радиальные зазоры шарикового затвора в клапанной камере и стержня толкателя в отверстии корпуса электромагнита, а также применение сферической формы торцовой поверхности опорной головки толкателя предотвращают радиальные колебания шарикового затвора, уменьшают усилие его прижатия к стенке клапанной камеры, что снижает гистерезис характеристик регулирования.

Выполнение регулятора давления в отдельном корпусе и изготовление дросселей в резьбовых пробках снижает затраты на ремонт и техническое обслуживание.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана конструктивная схема предложенного пропорционального клапана в выключенном состоянии; на фиг. 2 - конструктивная схема предложенного пропорционального клапана во включенном состоянии; на фиг. 3 - конструктивная схема предложенного пропорционального клапана в положении регулирования давления; на фиг. 4а - общий вид толкателя пропорционального электромагнита; на фиг. 4б - установка толкателя в отверстии корпуса пропорционального электромагнита.

Предложенный пропорциональный клапан управления фрикционами гидромеханической передачи выполнен в виде двухступенчатого электрогидравлического механизма, предназначенного для управления давлением в гидроцилиндрах фрикционов при переключении передач.

Первая ступень пропорционального клапана управления фрикционами представляет собой регулятор давления 1, а вторая ступень - регулятор-распределитель 2 основного потока рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндр фрикциона (фиг. 1, 2 и 3). Регулятор давления 1 и регулятор-распределитель 2 расположены соосно и объединены в общий блок пропорционального клапана. Регулятор давления 1 содержит шариковое клапанное устройство, расположенное в корпусе регулятора давления 3, и установленный соосно с ним в цилиндрической расточке корпуса пропорциональный электромагнит 4, снабженный толкателем 5.

Шариковое клапанное устройство выполнено в виде шарикового затвора 6, расположенного в корпусе затворного элемента 7, установленного в корпусе регулятора давления 3. В корпусе затворного элемента 7 выполнены камера регулирования давления 8, седло затвора 9 и клапанная камера 10, в которой расположен шариковый затвор 6. Камера регулирования давления 8 и клапанная камера 10 выполнены в виде цилиндрических соосных отверстий, оси которых совпадают с продольными осями толкателя 5 и якоря 11 пропорционального электромагнита 4, а также с продольной осью золотника 13 регулятора-распределителя.

Шариковый затвор 6 установлен в клапанной камере 10 с возможностью осевого перемещения его в одном направлении усилием толкателя 5 пропорционального электромагнита 4, а в противоположном направлении - посредством силы давления рабочей жидкости в камере регулирования давления 8. Седло затвора 9 выполнено в виде узкой кольцевой кромки отверстия камеры регулирования давления 8. Форма кольцевой кромки седла затвора 9 может быть сферической или конической. Сферическая форма получается путем причеканки кольцевой кромки шариковым затвором 6.

Регулятор-распределитель 2 выполнен в виде трехлинейного двухщелевого дросселирующего золотникового многопозиционного гидроаппарата и содержит корпус 12, в цилиндрической расточке которого расположен золотник 13 регулятора-распределителя с тремя цилиндрическими поясками: правый 14 и средний 15 пояски одинакового диаметра с возможностью выполнения ими функций запорно-регулирующих элементов, а левый поясок 16 - большего диаметра (см. фиг. 1). Кромки поясков 14 и 15 запорно-регулирующих элементов золотника 13 могут иметь лунки различной конфигурации для постепенного увеличения или уменьшения проходных сечений дросселирующих щелей при перемещениях золотника в ту или иную сторону.

Левый торец золотника 13 регулятора-распределителя 2 совместно с поверхностью цилиндрической расточки в корпусе 12 и правой торцовой поверхностью корпуса затворного элемента 7 образуют камеру управления 17 регулятора-распределителя 2. Правый торец золотника 13 совместно с поверхностью цилиндрической расточки в корпусе 12 и ограничителем хода золотника 18 образуют камеру обратной связи 19, в которой расположена пружина 20 регулятора-распределителя 2.

В корпусе 12 регулятора-распределителя 2 выполнены три порта: впускной порт 21 подачи рабочей жидкости под давлением от гидронасоса 22; порт управления гидроцилиндром фрикциона 23, гидравлически связанный с полостью гидроцилиндра фрикциона 24 гидромеханической передачи; порт слива рабочей жидкости 25. Все названные порты гидравлически связаны с внутренними цилиндрическими расточками в корпусе 12 регулятора-распределителя 2.

Камера обратной связи 19 соединена через осевое отверстие 26 и дроссель обратной связи 27, выполненные в золотнике 13, с портом управления гидроцилиндром фрикциона 23.

Между камерой регулирования давления 8 регулятора давления 1 и камерой управления 17 регулятора-распределителя 2 установлен межкамерный дроссель 28, выполненный в резьбовой пробке 29, ввернутой в отверстие камеры регулирования давления 8 со стороны, противоположной седлу затвора 9. Камера регулирования давления 8 гидравлическими каналами 30 и 31, выполненными соответственно в корпусе регулятора давления 3 и корпусе регулятора-распределителя 12, связана с впускным портом подачи рабочей жидкости 21. На входе гидравлического канала 30 в корпус регулятора давления 3 установлен входной дроссель 32, выполненный в резьбовой пробке 33, ввернутой в отверстие гидравлического канала 30 на входе этого канала в корпус 3 регулятора давления. В корпусе затворного элемента 7 выполнен дроссель камеры регулирования давления 34. В результате гидравлическая связь камеры регулирования давления 8 с впускным портом 21 подачи рабочей жидкости осуществляется через входной дроссель 32 и дроссель камеры регулирования давления 34.

Применение двух последовательно расположенных дросселей в линии связи камеры регулирования давления 8 позволяет существенно снизить расход рабочей жидкости, поступающей на слив через шариковое клапанное устройство.

Клапанная камера 10 через сливные отверстия 35, выполненные в корпусе затворного элемента 7, и гидравлические каналы 36 и 37, выполненные соответственно в корпусе регулятора давления 3 и корпусе регулятора-распределителя 12, соединена с портом слива рабочей жидкости 25.

Толкатель 5 пропорционального электромагнита 4 выполнен в виде цилиндрического стержня 38, на одном из концов которого, примыкающего к якорю электромагнита 11, сформирована опорная головка 39, поверхность 40 которой, контактирующая с якорем электромагнита 11, имеет сферическую форму. На фиг. 4а представлен общий вид толкателя 5 пропорционального электромагнита 4 с отображением всех его конструктивных элементов, а на фиг. 4б - его установка в отверстии корпуса пропорционального электромагнита 41. На боковой поверхности цилиндрического стержня 38 толкателя 5 электромагнита выполнены продольные пазы 42, а на торцовой поверхности корпуса затворного элемента 7, примыкающей к корпусу пропорционального электромагнита 41, выполнены радиальные пазы 43. Полость якоря электромагнита 44 посредством продольных пазов 42 стержня толкателя 38, радиальных пазов 43 корпуса затворного элемента 7 и гидравлических каналов 36 и 37 соединена с портом слива рабочей жидкости 25 (см. фиг. 1).

На корпусе регулятора-распределителя выполнена плоская поверхность 45 присоединения пропорционального клапана управления фрикционами к объекту управления.

Пропорциональный клапан управления фрикционами гидромеханической передачи работает следующим образом. Автоматическое переключение передач осуществляется с помощью контроллера электронного блока управления (ЭБУ), который формирует управляющие сигналы тока, подаваемые в обмотку пропорционального электромагнита 4, в соответствии с реализуемым алгоритмом управления.

При отсутствии управляющего сигнала контроллера ЭБУ пропорциональный клапан находится в выключенном состоянии, обмотка пропорционального электромагнита 4 обесточена, и усилие его якоря 11 равно нулю. В этом случае шариковый затвор 6, расположенный в клапанной камере 10 шарикового клапанного устройства, силой давления рабочей жидкости в камере регулирования давления 8 откатывается от седла затвора 9, перемещая толкатель 5 пропорционального электромагнита 4 влево и открывая шариковый затвор 6 (см. фиг. 1). При этом камера регулирования давления 8 сообщается с портом слива рабочей жидкости 25 через открытый шариковый затвор 6, сливные отверстия 35 и гидравлические каналы 36 и 37.

Благодаря применению дросселя камеры регулирования давления 34 в дополнение к входному дросселю регулятора давления 32, соединяющих камеру регулирования давления 8 с впускным портом 21, расход на слив рабочей жидкости через открытый шариковый затвор 6 снижается примерно в 1,5 раза по сравнению с прототипом, в котором используется лишь один входной дроссель. Это обусловлено тем, что при открытом шариковом затворе 6 давление в гидравлическом канале 30 в два раза ниже, чем в гидравлическом канале 31.

При отсутствии тока в обмотке пропорционального электромагнита 4 открываемая шариковым затвором 6 площадь проходного сечения, образуемого между ним и седлом затвора 9, многократно превышает площади проходных сечений входного дросселя 32 регулятора давления 1 и дросселя камеры регулирования давления 34, сообщающих камеру регулирования давления 8 с впускным портом подачи рабочей жидкости 21 через гидравлические каналы 30 и 31. Поэтому в камере регулирования давления 8 и в гидравлически связанной с ней через межкамерный дроссель 28 камере управления 17 величина давления рабочей жидкости оказывается близкой к нулю. В результате золотник 13 регулятора-распределителя 2 прижимается пружиной 20 к торцу корпуса затворного элемента 7, т.е. золотник 13 находится в крайнем левом положении. В этом случае гидроцилиндр фрикциона 24 через порт управления гидроцилиндром фрикциона 23 и цилиндрическую расточку в корпусе 12 регулятора-распределителя 2 соединен с портом слива рабочей жидкости 25, следовательно, управляемый фрикцион находится в разомкнутом состоянии, и передача выключена.

Процесс включения фрикциона гидромеханической передачи содержит три фазы. В первой фазе происходит заполнение гидроцилиндра фрикциона 24 рабочей жидкостью, во второй фазе осуществляется регулирование давления рабочей жидкости в гидроцилиндре 24 для обеспечения плавного включения фрикциона, снижения динамических нагрузок в трансмиссии и плавного движения автомобиля при переключении передач. Третья фаза соответствует замкнутому состоянию фрикциона после окончания его буксования и завершения процесса переключения передачи.

На фиг. 2 пропорциональный клапан управления фрикционами изображен во включенном положении, соответствующем осуществлению первой фазы включения фрикциона - заполнения гидроцилиндра фрикциона 24 рабочей жидкостью. В этом положении в обмотку пропорционального электромагнита 4 контроллер ЭБУ подает управляющий сигнал тока номинальной величины, и его якорь 11 создает номинальное усилие, передаваемое толкателем 5 пропорционального электромагнита 4 на шариковый затвор 6 регулятора давления 1. Под воздействием этого усилия шариковый затвор 6 перемещается вправо до посадки на седло затвора 9, вследствие чего происходит запирание камеры регулирования давления 8, т.е. разобщение ее с портом слива рабочей жидкости 25. В результате в камере регулирования давления 8 и в гидравлически связанной с ней через межкамерный дроссель 28 камере управления 17 регулятора-распределителя 2 давление рабочей жидкости оказывается равным номинальному давлению, развиваемому гидронасосом 22 и передаваемому через впускной порт 21, гидравлические каналы 31 и 30, входной дроссель 32 и дроссель камеры регулирования давления 34.

Золотник 13 регулятора-распределителя под воздействием усилия, создаваемого номинальным давлением в камере управления 17 на его левый торец, перемещается вправо до упора в ограничитель хода золотника 18, преодолевая усилие пружины 20. При этом золотник 13 соединяет гидроцилиндр фрикциона 24 с впускным портом 21 подачи рабочей жидкости от гидронасоса 22 через цилиндрическую расточку в корпусе 12 регулятора-распределителя 2 и порт управления гидроцилиндром фрикциона 23. В результате происходит заполнение гидроцилиндра фрикциона 24 рабочей жидкостью.

Одновременно в камере обратной связи 19, сообщающейся с портом управления гидроцилиндром фрикциона 23 через осевое отверстие 26 золотника 13 и дроссель обратной связи 27, устанавливается давление, равное давлению в порту управления гидроцилиндром фрикциона 23. Но поскольку диаметр левого пояска 16 золотника 13 больше диаметра правого пояска 14, то усилие давления рабочей жидкости на левый торец золотника 13 превышает суммарное усилие пружины 20 и давления жидкости на его правый торец, поэтому золотник 13 находится в правом крайнем положении до окончания процесса заполнения гидроцилиндра 24.

Признаком завершения заполнения гидроцилиндра фрикциона 24 рабочей жидкостью является всплеск давления в порту управления гидроцилиндром фрикциона 23. По этому сигналу контроллер ЭБУ формирует заданную характеристику изменения во времени параметра управления - давления рабочей жидкости в порту управления гидроцилиндром фрикциона 23, подаваемой в гидроцилиндр фрикциона 24, и контролирует ее воспроизведение пропорциональным клапаном, анализируя информацию о величине отклонения реализуемой характеристики давления от заданной. При обнаружении отклонения контроллер ЭБУ формирует корректирующие управляющие сигналы и подает их на обмотку пропорционального электромагнита 4 в виде электрических широтно-импульсных сигналов тока, корректируя величину их скважности.

Положение механизмов пропорционального клапана управления фрикционами в фазе регулирования давления изображено на фиг. 3. Регулируемое давление должно плавно изменяться, начиная с некоторого заданного минимального уровня. Поэтому значение управляющего сигнала тока, подаваемого на обмотку пропорционального электромагнита 4, существенно снижается, что приводит к снижению усилия якоря пропорционального электромагнита 11, передаваемого толкателем 5 на шариковый затвор 6. Вследствие этого усилием давления в камере регулирования давления 8 шариковый затвор 6 отходит от седла затвора 9, приоткрывая его дросселирующую щель. Камера регулирования давления 8 через образовавшуюся дросселирующую щель шарикового затвора 6, сливные отверстия 35 и гидравлические каналы 36 и 37 соединяется с портом слива рабочей жидкости 25, и регулируемое давление в камере регулирования давления 8 снижается. В результате в камере регулирования давления 8 устанавливается величина давления, обеспечивающая равенство усилия, создаваемого на шариковый затвор этим давлением, усилию якоря электромагнита 11.

Усилие, создаваемое якорем электромагнита 11, и величина давления в камере регулирования давления 8 пропорциональны силе тока, подаваемого контроллером ЭБУ на обмотку электромагнита 4, а давление в камере регулирования давления 8, в свою очередь, определяется величиной дросселирующей щели между шариковым затвором 6 и седлом затвора 9.

В камере управления 17 регулятора-распределителя 2 установится такое же давление рабочей жидкости, как и в камере регулирования давления 8, поскольку они связаны между собой межкамерным дросселем 28. В связи со снижением давления в камере управления 17 уменьшится усилие на левый торец золотника 13, и он под действием усилия пружины 20 и усилия давления в камере обратной связи 19 переместится влево, в сторону камеры управления 17. Установившееся равенство усилий, действующих на золотник 13 слева и справа, приведет к тому, что он займет положение, при котором кромки поясков 14 и 15 запорно-регулирующих элементов золотника 13 будут осуществлять дросселирование потока рабочей жидкости, поступающей из впускного порта 21 в порт управления гидроцилиндром фрикциона 23 и из порта управления гидроцилиндром фрикциона 23 в порт слива рабочей жидкости 25. В порту управления гидроцилиндром фрикциона 23 при этом поддерживается давление, пропорциональное силе тока, подаваемого на обмотку пропорционального электромагнита 4, а следовательно, и пропорциональное давлению в камере регулирования давления 8.

Золотник 13 регулятора-распределителя 2 в процессе регулирования давления совершает высокочастотные колебания (находится в режиме осцилляции), попеременно приоткрывая и прикрывая своими запорно-регулирующими элементами - кромками поясков 14 и 15 дросселирующие щели впускного порта 21 и порта слива 25 рабочей жидкости.

Колебания золотника 13 приводят к колебаниям давления в камере регулирования давления 8 и вызывают колебания шарикового затвора 6 регулятора давления 1, что может дестабилизировать процесс регулирования, ухудшить качество и стабильность характеристики регулирования давления при управлении фрикционами гидромеханической передачи. Применение межкамерного дросселя 28 в линии гидравлической связи камеры регулирования давления 8 с камерой управления 17 регулятора-распределителя 2 позволяет снизить амплитуды колебаний давления в камере регулирования давления 8 и одновременно повысить степень демпфирования колебаний золотника 13, осуществляемого в данном случае дросселем обратной связи 27 совместно с межкамерным дросселем 28.

После замыкания фрикциона, обнаруживаемого контроллером ЭБУ по совпадению скоростей вращения ведущих и ведомых дисков включаемого фрикциона, регулирование давления рабочей жидкости в порту управления гидроцилиндром фрикциона 23 прекращают, а контроллер ЭБУ выдает широтно-импульсный сигнал номинальной силы тока. Это приводит к полному перекрытию дросселирующей щели шариковым затвором 6 и прекращению слива рабочей жидкости из камеры регулирования давления 8. Давление в этой камере, а также в камере управления 17 регулятора-распределителя 2 возрастает до номинального значения, поддерживаемого гидронасосом 22 во впускном порту 21.

Золотник 13 регулятора-распределителя 2 перемещается в крайнее правое положение, сжимая пружину 20, дросселирование потока рабочей жидкости, поступающей в порт управления гидроцилиндром фрикциона 23, прекращается, а золотник 13 соединяет этот порт непосредственно с впускным портом 21. Давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 24 становится равным давлению источника питания - гидронасоса 22, и процесс включения передачи на этом завершается. Положение механизмов пропорционального клапана управления фрикционами при этом соответствует фиг. 2.

Таким образом, предложенное техническое решение повышает качество и стабильность характеристик регулирования давления при управлении фрикционами гидромеханической передачи и снижает перепуск рабочей жидкости на слив через регулятор давления в процессе регулирования.

Источники информации

1. Патент 6179268 В1 США, МПК⁷ F16K 31/08; опубл. 30.01.2001 г.

2. Патент 6904934 В2 США, МПК⁷ F15В 13/044; опубл. 14.06.2005 г.

3. Патент 6772869 В2 США, МПК⁷ F16Н 61/06; F16D 42/02; опубл. 10.08.2004 г.

Изобретение относится к гидравлическим распределителям с электромагнитным пропорциональным управлением и может быть использовано в гидромеханических передачах мобильных машин. Клапан включает расположенные соосно первую ступень, выполненную в виде регулятора давления, и вторую ступень, выполненную в виде регулятора-распределителя основного потока рабочей жидкости. Клапан содержит дополнительно два дросселя: дроссель камеры регулирования давления, выполненный в корпусе затворного элемента, и межкамерный дроссель, установленный между камерой регулирования давления и камерой управления регулятора-распределителя. Шариковый затвор установлен в клапанной камере корпуса затворного элемента с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары. Толкатель пропорционального электромагнита установлен в отверстие корпуса электромагнита с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары; торцовая поверхность опорной головки, контактирующая с якорем электромагнита, имеет сферическую форму, на цилиндрической поверхности стержня выполнены продольные пазы, сообщающие полость якоря электромагнита с портом слива рабочей жидкости. Предложенное техническое решение повышает качество и стабильность характеристик регулирования давления при управлении фрикционами гидромеханической передачи и снижает перепуск рабочей жидкости на слив через регулятор давления в процессе регулирования. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Пропорциональный клапан управления фрикционами гидромеханической передачи, включающий расположенные соосно первую ступень, выполненную в виде регулятора давления, и вторую ступень, выполненную в виде регулятора-распределителя основного потока рабочей жидкости, регулятор давления содержит корпус, в котором соосно установлены пропорциональный электромагнит с толкателем и шариковое клапанное устройство, включающее корпус затворного элемента, в котором выполнены камера регулирования давления, седло затвора и клапанная камера с расположенным в ней шариковым затвором с возможностью осевого перемещения его в одном направлении усилием толкателя пропорционального электромагнита, а в противоположном направлении - посредством силы давления рабочей жидкости в камере регулирования давления; регулятор-распределитель основного потока рабочей жидкости выполнен в виде трехлинейного двухщелевого дросселирующего золотникового многопозиционного гидроаппарата, содержащего корпус с впускным портом подачи рабочей жидкости под давлением от гидронасоса, портом управления гидроцилиндром фрикциона гидромеханической передачи, портом слива рабочей жидкости, расположенный во внутренней цилиндрической расточке корпуса золотник, в котором выполнены осевое отверстие, дроссель обратной связи и три цилиндрических пояска, два из которых одинакового диаметра, а третий поясок - большего диаметра, при этом в корпусе образованы камера управления, ограниченная внутренней цилиндрической расточкой, торцовой поверхностью корпуса затворного элемента регулятора давления и торцом золотника с пояском большего диаметра, и камера обратной связи, в которой расположен другой торец золотника с пояском меньшего диаметра и пружина сжатия, камера обратной связи соединена через осевое отверстие золотника и дроссель обратной связи с портом управления гидроцилиндром фрикциона гидромеханической передачи, а камера управления регулятора-распределителя гидравлически связана с камерой регулирования давления, которая, в свою очередь, соединена с впускным портом гидравлическим каналом, в котором установлен входной дроссель регулятора давления, а клапанная камера регулятора давления соединена сливными отверстиями, выполненными в корпусе затворного элемента, и гидравлическим каналом с портом слива, отличающийся тем, что пропорциональный клапан управления фрикционами гидромеханической передачи содержит дополнительно два дросселя: дроссель камеры регулирования давления, выполненный в корпусе затворного элемента, соединяющий камеру регулирования давления с впускным портом гидравлическим каналом с расположенным в нем входным дросселем регулятора давления, и межкамерный дроссель, установленный между камерой регулирования давления и камерой управления регулятора-распределителя; регулятор давления выполнен в отдельном корпусе, пристыкованном к регулятору-распределителю, а гидравлические каналы связи камеры регулирования давления с впускным портом и клапанной камеры регулятора давления с портом слива выполнены в корпусе регулятора-распределителя и корпусе регулятора давления.

2. Пропорциональный клапан по п. 1, отличающийся тем, что шариковый затвор установлен в клапанной камере корпуса затворного элемента с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары.

3. Пропорциональный клапан по п. 1, отличающийся тем, что толкатель пропорционального электромагнита выполнен в виде цилиндрического стержня с опорной головкой и установлен в осевое цилиндрическое отверстие корпуса электромагнита с радиальным зазором, характерным для прецизионной пары; торцовая поверхность опорной головки, контактирующая с якорем электромагнита, имеет сферическую форму, на цилиндрической поверхности стержня выполнены продольные пазы, сообщающие полость якоря электромагнита с портом слива рабочей жидкости.

4. Пропорциональный клапан по п. 1, отличающийся тем, что входной дроссель регулятора давления и межкамерный дроссель выполнены в индивидуальных резьбовых пробках; пробка с входным дросселем регулятора давления ввернута в отверстие гидравлического канала связи камеры регулирования давления с впускным портом на входе этого канала в корпус регулятора давления, а пробка с межкамерным дросселем ввернута в отверстие камеры регулирования давления со стороны, противоположной седлу шарикового затвора.