АККУМУЛЯТОР, ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И МАШИНА С АККУМУЛЯТОРОМ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2017 года по МПК F16H59/02 F15B15/02 F15B15/24 

Настоящее изобретение относится к аккумулятору для управления переключением передач, и дополнительно относится к гидравлической системе управления и машине с таким аккумулятором, а также к способу переключения передач, использующему гидравлическую систему управления.

Такие машины, как колесные погрузчики, шоссейные транспортные средства и внедорожные транспортные средства, автоматические грейдеры, и другие тяжелые строительные машины, а также горные комбайны, используются для выполнения различных операций. Для эффективной работы эти машины требуют источник мощности, чтобы обеспечивать мощность для одного или более устройств для взаимодействия с грунтом с помощью трансмиссии, которая содержит сдвигающий механизм, генерирующий передаточное отношение, желательное для машины, и систему управления гидравлической трансмиссии для управления механизмом переключения передач. Например, механизм переключения передач может перемещаться между множеством положений, например, с первого положения, выбирающего первый набор шестерен, чтобы создавать первое выходное передаточное отношение (например, высшую передачу), во второе положение без какого-либо зацепления зубчатых колес (например, нейтральная передача), и в третье положение, выбирающее второй набор шестерен, чтобы создавать второе выходное передаточное отношение (например, низшую передачу), или из зубчатой передачи для переднего хода к реверсивной зубчатой передаче для заднего хода, исходя из направления управления. Гидравлическая система управления традиционно включает в себя насос для подачи и перемещения гидравлического масла, клапан для управления давлением в системе и устройство сцепления, образованное множеством элементов сцепления.

Процесс переключения передач является процессом сбрасывания давления системы и увеличения подпорного давления, осуществляемый гидравлическим управлением. Идеальный процесс переключения передач характеризуется высокой скоростью, плавностью при изменении давления и является комфортным для оператора, без вибрации машины. В технике известного уровня машина обеспечивается аккумулятором во всасывающей масляной магистрали устройства сцепления для включения переднего и заднего хода. Аккумулятор, установленный в каждой всасывающей масляной магистрали, может только контролировать давление соответствующей масляной магистрали. Например, в процессе переключения от переднего хода на задний ход, первоначально давление быстро спускается системой управления гидравлической трансмиссии, а затем увеличивается с высокой скоростью в очень короткий промежуток времени, и сцепление быстро вводится в зацепление, при этом генерируя довольно большое сотрясение, таким образом вызывая вибрацию транспортного средства, и это сотрясение легко приводит к проливанию материала внутри такого инструмента, как ковш погрузчика. Долговременное сотрясение компонентов системы оказывает разрушительное действие на надежность управления трансмиссией машины, отказоустойчивость, срок полезного использования компонентов и цикл технической поддержки.

Изобретение предполагает решить одну или более вышеупомянутых проблем.

В соответствии с первым аспектом изобретения, аккумулятор для системы управления гидравлической трансмиссии содержит корпус, поршень, имеющий возможность скользить внутри корпуса вдоль его осевого направления, причем поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину, для введения в зацепление с поршнем, обеспеченную на стороне второго поршневого диска в стороне от первого поршневого диска, при этом первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость, первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса; первый проход, имеющий связь по текучей среде с первой полостью, второй проход, имеющий связь по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса и способный выборочно устанавливать связь по текучей среде с первой полостью или со второй полостью за счет скольжения первого поршневого диска относительно стенки корпуса, при этом первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, а второй и третий проходы имеют связь по текучей среде с гидравлическим каналом системы управления гидравлической трансмиссии.

В соответствии с другим аспектом изобретения, обеспечивается система управления гидравлической трансмиссии для управления переключением передач, содержащая:

- резервуар передающей среды для хранения гидравлической жидкости;

- перекачивающий насос, соединенный с резервуаром передающей среды;

- клапан для управления направлением и скоростью потока, соединенный с выходным концом перекачивающего насоса через аккумулятор.

Аккумулятор содержит: корпус, поршень, имеющий возможность скользить внутри корпуса вдоль его осевого направления, причем поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину, для введения в зацепление с поршнем, обеспеченную на стороне второго поршневого диска в стороне от первого поршневого диска, при этом первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость, первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса; первый проход, имеющий связь по текучей среде с первой полостью, второй проход, имеющий связь по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса и способный выборочно устанавливать связь по текучей среде с первой полостью или со второй полостью за счет скольжения первого поршневого диска относительно стенки корпуса,

при этом первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, а второй проход имеет связь по текучей среде с выходным концом перекачивающего насоса, а третий проход имеет связь по текучей среде с впускным концом клапана для управления направлением и скоростью потока.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, обеспечивается машина, имеющая вышеупомянутую систему управления гидравлической трансмиссии.

Кроме того, в соответствии с другим аспектом изобретения, обеспечивается способ для выполнения операции переключения передач с использованием системы управления гидравлической трансмиссии, в котором после переключение передач первая муфта сцепления разъединяется и давление в гидравлической системе быстро падает; аккумулятор с запасенной энергией высвобождает эту энергию и пружина толкает поршень таким образом, чтобы подавать гидравлическую жидкость к первому и третьему проходам и направлять гидравлическую жидкость в клапан для управления направлением и скоростью потока и вторую муфту сцепления; первый поршневой диск проходит третий проход таким образом, что второй и третий проходы имеют связь по текучей среде через вторую полость; рабочая среда, подаваемая из перекачивающего насоса ко второму проходу, протекает в направлении к клапану для управления направлением и скоростью потока и второй муфте сцепления через вторую полость и третий проход, при этом скорость гидравлической жидкости, подаваемой ко второй муфте сцепления, быстро увеличивается; когда поршень аккумулятора достигает точки баланса давления, часть гидравлической жидкости, передаваемая перекачивающим насосом, протекает в первую полость через первый проход, чтобы заставлять первый поршневой диск перемещаться в направлении ко второму проходу; первый поршневой диск проходит третий проход и отрезает соединение между третьим и вторым проходами через вторую полость, а перекачивающий насос посылает гидравлическую жидкость в направлении к клапану для управления направлением и скоростью потока и второй муфте сцепления через дроссельное отверстие прохода главного трубопровода, чтобы увеличивать давление до тех пор, пока вторая муфта сцепления находится в плотном зацеплении, таким образом осуществляя операцию переключения передач.

Аккумулятор, в соответствии с настоящим изобретением, имеет преимущества, заключающиеся в быстрой зарядке аккумулятора на начальной стадии переключения передач, а энергия аккумулятора и демпфирование реализуются на последующей стадии переключения передач, таким образом можно избежать сотрясения при переключении в случае быстрого процесса переключения передач и улучшить комфорт при выполнении этой операции. С этим аккумулятором может быть достигнуто не только быстрое и комфортабельное переключение передач, но также увеличивается запирающая способность сцепления системы, таким образом улучшая стабильность системы.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 является схематическим видом описываемой машины;

фиг.2 показывает гидравлическую магистраль аккумуляторного устройства, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 является видом с разрезом аккумуляторного устройства, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, показывающим аккумулятор в начальной стадии высвобождения энергии;

фиг.4 показывает аккумулятор в разрезе, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующим аккумулятор в последующей стадии высвобождения энергии;

фиг.5 показывает аккумулятор в разрезе, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующим аккумулятор в начальной стадии аккумулирования энергии;

фиг.6 показывает аккумулятор в разрезе, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующим аккумулятор в последующей стадии аккумулирования энергии;

фиг.7 показывает график, иллюстрирующий изменения давления при включении сцепления в процессе переключения передач системы управления гидравлической трансмиссии настоящего изобретения.

Фиг.1 показывает иллюстративную машину 1, которая может быть транспортным средством, выполняющим операции, связанные с такими отраслями промышленности, как горная промышленность, строительство, сельское хозяйство, транспорт и т.д., или с другими известными отраслями промышленности. Например, машина 1 может быть машиной для работы с грунтом, например, самоходным колесным погрузчиком, внедорожным грузовиком, автоматическим грейдером, или любыми другими машинами для работы с грунтом. Машина 1 может быть судном, пассажирским транспортным средством, или любой другой подходящей машиной для выполнения операций. Машина 1 также может включать в себя источник 2 энергии, преобразователь 4 крутящего момента, и трансмиссию 6, функционально связанную с тяговым устройством 8. Машина 1 также может включать в себя операционную станцию 3 и одно или более устройств 5 интерфейса оператора для ручного управления машиной 1.

Источник 2 энергии может генерировать выходную мощность и может быть реализован как двигатель внутреннего сгорания, например, дизельный двигатель, бензиновый двигатель, двигатель для газообразного топлива, или любой другой тип двигателя, известный специалистам в данной области техники. Источник 2 энергии может быть источником энергии, не являющимся двигателем внутреннего сгорания, например таким как печь, батарея, топливный элемент, двигатель, или любой другой подходящий источник энергии.

Преобразователь 4 крутящего момента может быть гидравлическим устройством, сконфигурированным таким образом, чтобы соединять источник 2 энергии и трансмиссию 6. Преобразователь 4 крутящего момента может позволить источнику 2 энергии вращаться до некоторой степени независимо от трансмиссии 6.

Тяговое устройство 8 (см. фиг 1) может включать в себя колеса на двух сторонах (на фигуре показана только одна сторона) машины 1. Альтернативно, тяговое устройство 8 может включать в себя гусеницу, приводной ремень, или другие средства для привода тягового устройства. Тяговое устройство 8 может приводиться в действие с помощью трансмиссии 6 и его вращение является функцией от выходной мощности вращения источника 2 энергии.

Операционная станция 3 может принимать входной сигнал от оператора. В частности, устройство 5 интерфейса оператора внутри операционной станции 3 может быть сконфигурировано как переключатель для переключения передач, чтобы предписывать желаемое передаточное отношение трансмиссии и/или направление перемещения по отношению к оператору. Например, устройство 5 интерфейса оператора может иметь нейтральное положение, множество положений зубчатой передачи для перемещения вперед, и одно положение зубчатой передачи для перемещения назад. За счет перемещения устройства 5 интерфейса оператора между используемыми положениями сигнал желаемого передаточного отношения может быть сгенерирован и выслан к системе управления трансмиссии.

Фиг.2 показывает вариант осуществления настоящего изобретения системы 10 управления гидравлической трансмиссии для управления переключением передач. Например, показанная система 10 управления гидравлической трансмиссии включает в себя четыре элемента сцепления, т.е. муфта F сцепления переднего хода, муфта R заднего хода, первая муфта I сцепления, и вторая муфта II сцепления, при этом муфта F сцепления переднего хода комбинируется, соответственно, с первой муфтой I сцепления и второй муфтой II сцепления, чтобы получить первую зубчатую передачу FI переднего хода и вторую зубчатую передачу FII переднего хода, а муфта R заднего хода комбинируется, соответственно, с первой муфтой I сцепления и второй муфтой II сцепления, чтобы получить первую зубчатую передачу RI заднего хода и вторую зубчатую передачу RII заднего хода. Система 10 управления гидравлической трансмиссии управляет четырьмя муфтами сцепления для введения в зацепление и выведения из зацепления (например, через тормозной клапан 27, работающий со сжатым газом), чтобы реализовать переключение между зубчатыми передачами машины. И действительно, система управления гидравлической трансмиссии может включать в себя большее число элементов сцепления, чтобы реализовать большее количество доступных зубчатых передач, но это не ограничивается иллюстрируемым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Система 10 управления гидравлической трансмиссии в иллюстрируемом варианте осуществления изобретения дополнительно включает в себя резервуар 11 передающей среды для хранения гидравлической рабочей среды; перекачивающий насос 12, соединенный с резервуаром 11 передающей среды через магистраль 20 для рабочей среды; клапан 24 для управления направлением и скоростью потока, соединенный с выходным концом перекачивающего насоса 12 через аккумулятор 16, при этом выход этого клапана 24 для управления направлением и скоростью потока соединяется с соответствующим поршнем 17 сцепления через множество ответвлений, чтобы соответственно позволить гидравлической среде воздействовать на соответствующий фрикционный диск 15 сцепления; регулирующий клапан 13 для регулировки гидравлического давления, преобразователь 4 крутящего момента, и фрикционный диск 15 сцепления коробки передач последовательно соединяются с выходным концом перекачивающего насоса 12 через магистраль 21 для рабочей среды.

В специфическом варианте осуществления настоящего изобретения передающая среда является гидравлической жидкостью, например, гидравлическим маслом.

Клапан 24 для управления направлением и скоростью потока может быть расположен таким образом, чтобы находиться под управлением средств 29 для манипулирования, которые осуществляются как общий управляющий рычаг, который может управляться оператором машины. В этом случае средства для манипулирования могут быть присоединены к клапану 24 для управления направлением и скоростью потока через управляющую магистраль.

Каждый из фрикционных дисков 15 сцепления обеспечивается контрольным клапаном 30 для выпускания масла после разъединения сцепления.

В варианте осуществления настоящего изобретения разгрузочные средства 31, например, маслосборник, для масла, выпускаемого из фрикционного диска 15 сцепления предыдущего зубчатой передачи во время переключения передач, дополнительно располагается на клапане 24 для управления направлением и скоростью потока, чтобы создавались благоприятные условия для быстрой разгрузки фрикционного диска 15 сцепления, и чтобы дополнительно достигать быстрого разъединения сцепления. В частности, когда система управления гидравлической трансмиссии работает для разъединения зубчатой передачи, клапан 24 для управления направлением и скоростью потока позволяет поршню 17 сцепления этой передачи связываться с разгрузочными средствами 31. Поэтому во время операции переключения передач возможно выпустить масло из фрикционного диска 15 сцепления, как с помощью контрольного клапана 30, так и с помощью разгрузочных средств 31.

Как показано на фиг.2, два ответвления располагаются ниже по ходу потока от клапана 13 для регулировки давления, при этом одно ответвление присоединяется к преобразователю 4 крутящего момента и фрикционному диску 15 сцепления коробки передач, а другое ответвление присоединяется к резервуару рабочей среды через дополнительный клапан 28 сброса давления. Клапан 13 для регулировки давления располагается таким образом, чтобы эффективно предотвращать избыточное давление рабочей среды внутри магистрали 20 среды, чтобы таким образом защищать компоненты, например такие, как перекачивающий насос 12. Для специалистов в данной области техники понятно, что перекачивающий насос 12 может приводиться в действие от источника 2 энергии, например, от двигателя. Часть гидравлической среды, накачиваемой с помощью перекачивающего насоса 12 из резервуара 2 передающей среды подается к фрикционному диску 15 сцепления коробки передач через магистраль 32 среды, чтобы постоянно смазывать фрикционный диск 15 сцепления. Часть гидравлической среды возвращается к резервуару 11 передающей среды через магистраль 33 среды после смазывания фрикционного диска 15 сцепления. Смазывание фрикционного диска 15 сцепления через магистраль 32 среды уменьшает изнашивание фрикционного диска 15 сцепления и управляет рабочей температурой, и таким образом увеличивает срок службы диска.

В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения фильтр 25 и охладитель 26 располагаются в магистрали 32 рабочей среды, чтобы фильтровать и охлаждать среду, протекающую в направлении к фрикционному диску 15 сцепления.

Как можно увидеть на фиг.2, аккумуляторы 16, схематически показанные в виде квадратов из пунктирных линий, располагаются на главной масляной магистрали всей системы управления гидравлической трансмиссии, т.е. ниже по ходу потока непосредственно после перекачивающего насоса и выше по ходу потока непосредственно перед клапаном для управления направлением и скоростью потока. Специфическая структура аккумулятора 16 будет подробно изображена ниже, со ссылкой на фиг.3-6. Аккумулятор содержит: корпус 160 и поршень 166, имеющий возможность перемещаться внутри корпуса вдоль продольного направления корпуса. Для облегчения понимания описания левое максимальное положение перемещения поршня на фиг.3 и 4 называется положением левого останова, а правое максимальное положение перемещения поршня на фиг.5 и 6 называется положением правого останова.

Поршень 166 имеет поршневой шток, проходящий в осевом направлении корпуса 160, а первый поршневой диск 164a и второй поршневой диск 164b разнесены, при этом они формируются на поршневом штоке и соответственно скользят относительно стенки корпуса с сохранением непроницаемости для жидкости. Первый поршневой диск 164a располагается на свободном конце поршня 166, при этом определяются первая полость A и вторая полость B, которая находится между первым поршневым диском 164 и вторым поршневым диском 164b, т.е. эти полости определяются на двух сторонах первого поршневого диска 164а поршнем и стенками корпуса; в стенке корпуса обеспечивается первый проход 161, имеющий связь по текучей среде с первой полостью A через отверстие 161a, и второй проход 162, имеющий связь по текучей среде со второй полостью B через отверстие 162a, и третий проход 163, который располагается вдоль осевого направления корпуса между первым и вторым проходами и способен выборочно связываться по текучей среде с первой полостью A или со второй полостью B через отверстие 163a за счет скольжения первого поршневого диска 164a относительно стенки корпуса, при этом первый, второй, и третий проходы 161, 162, 163 связываются между собой параллельно с помощью прохода 167 главного трубопровода. В части прохода главного трубопровода, которая имеет соединение со вторым проходом 162 и третьим проходом 163, обеспечивается дроссельный элемент 1670.

В представленном варианте осуществления изобретения другое отверстие 162b второго прохода 162 имеет связь по текучей среде с выходным концом перекачивающего насоса 12, а другое отверстие 163b третьего прохода 163 имеет связь по текучей среде с входным концом клапана 24 для управления направлением и скоростью потока. Специалисты в данной области техники могут легко представить себе, что другое отверстие 162b второго прохода 162 может иметь связь по текучей среде с выходным концом клапана 24 для управления направлением и скоростью потока, а другое отверстие 163b третьего прохода 163 может иметь связь по текучей среде с питающим концом узла сцепления. Другими словами, аккумулятор 16 может быть расположен в какой-либо одной из гидравлических магистралей системы управления гидравлической трансмиссии, как это необходимо.

Для того чтобы создать компактный аккумулятор, проход 167 главного трубопровода располагается в области, находящейся внутри стенки корпуса, вблизи от первой и второй полостей. Дроссельный элемент 1670 в проходе 167 главного трубопровода является дроссельным отверстием. В специфическом варианте осуществления изобретения дроссельный элемент 1670 является конусообразным отверстием. Специалисты в данной области техники могут легко представить себе, что дроссельный элемент не ограничивается проиллюстрированной формой, и может быть, например, пластиной с дроссельным отверстием.

Сторона второго поршневого диска 164b, удаленная от первого поршневого диска 164а, обеспечивается упругим элементом 165, воздействующим на поршень. Специалисты в данной области техники могут легко представить себе, что упругий элемент 165 может быть выполнен из любого упругого материала, или может иметь геометрическую форму, которая в целом является упругой. Предпочтительно, упругий элемент является пружиной. Еще более предпочтительно, пружина является спиральной пружиной.

Сторона первого поршневого диска 164a, удаленная от второго поршневого диска 164b, обеспечивается выступом 168, проходящим вдоль осевого направления корпуса. Однако, специалисты в данной области техники могут легко представить себе, что выступ 168 может быть спроектирован таким образом, чтобы иметь любую трехмерную форму, такую как цилиндрическая, конусообразная форма, или в виде призмы, колоннообразная форма, имеющая крестообразное сечение. Длина выступа, проходящая в осевом направлении, может быть спроектирована как функция от размера объединенной структуры или рабочего давления аккумулятора. В варианте осуществления изобретения длина выступа, измеренная вдоль осевого направления аккумулятора, является большей, чем длина от отверстия 161a первого прохода 161 до торцевой стенки корпуса, определяющей первую полость A; другими словами, когда поршень скользит в левое положение останова, первый поршневой диск 164a позиционируется между отверстием 161а первого прохода 161 и отверстием 163a третьего прохода 163 в осевом направлении аккумулятора. Предпочтительно, выступ 168 формируется как единая деталь с поршнем 166.

Для того чтобы ясно понимать преимущества системы управления гидравлической трансмиссии изобретения, ниже приводится принцип работы системы 10 управления гидравлической трансмиссии, в частности, аккумулятора 16, при этом в качестве примера используется случай переключения передач из первой зубчатой передачи FI переднего хода на зубчатую передачу RI заднего хода.

Когда машина работает на первой зубчатой передаче FI переднего хода, фрикционный диск 15 сцепления находится в состоянии зацепления, и система находится в стабильном состоянии. Высокое давление Р1, например 1.6 МПа, представлено в питающей магистрали рабочей среды, где расположен фрикционный диск 15 сцепления первой зубчатой передачи FI переднего хода. Сейчас аккумулятор 16 также имеет высокое давление P1. Аккумулятор 16 находится в сбалансированном состоянии аккумулирования энергии, когда первый поршневой диск 164а аккумулятора располагается вдоль осевого направления корпуса 160, между отверстием 162a второго прохода 162, обращенного ко второй полости B, и отверстием 163a третьего прохода, ведущего к первой полости A. Рабочая среда протекает в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока из перекачивающего насоса 12 через отверстие 162a второго прохода, дроссельный элемент 1670 прохода главного трубопровода, и отверстие 163b третьего прохода.

Когда оператор желает переключиться с первой зубчатой передачи FI переднего хода на зубчатую передачу RI заднего хода, он оперирует средствами 29 манипулирования, которые позволяют ему переключать клапан 24 для управления направлением и скоростью потока в соответствующее соединительное положение. Во время переключения фрикционный диск 15 сцепления первой зубчатой передачи FI переднего хода подвергается операции выпускания масла с помощью контрольного клапана 30 и разгрузочных средств 31. Выпускание масла приводит к резкому падению давления в магистрали для рабочей среды выше по ходу потока от фрикционного диска 15 сцепления первой зубчатой передачи FI переднего хода и ниже по ходу потока от аккумулятора. Благодаря функционированию дроссельного элемента 1670 и короткому периоду времени, падение давления оказывает небольшое влияние на часть главной магистрали для рабочей среды выше по ходу потока от аккумулятора 16.

Когда переключение клапана 24 для управления направлением и скоростью потока закончилось, фрикционный диск 15 сцепления зубчатой передачи RI заднего хода находится в разъединенном состоянии. Сейчас в ответвлении магистрали для рабочей среды, соответствующей фрикционному диску 15 сцепления зубчатой передачи RI заднего хода, представлено низкое давление, например, 0.2-0.4 МПа. Вследствие накачивания перекачивающим насосом 12 и высокому давлению Р1 в аккумуляторе 16, рабочая среда с высоким давлением в первой полости A аккумулятора 16 протекает в проход 167 главного трубопровода через отверстие 161a первого прохода 161, в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 163b третьего прохода, и в то же самое время часть рабочей среды с высоким давлением протекает из первой полости A аккумулятора 16 в клапан для управления направлением и скоростью потока непосредственно через отверстия 163a и 163b третьего прохода. Кроме того, существует поток рабочей среды с высоким давлением, протекающий от перекачивающего насоса 12 в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 162b второго прохода, дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода, и отверстие 163b третьего прохода 163, как показано на фиг.3. Таким образом выполняется быстрая стадия заполнения маслом (также называемая стадией первоначального высвобождения энергии аккумулятора). Таким образом, быстрое введение в зацепление муфты сцепления зубчатой передачи RI заднего хода достигается на начальной стадии переключения передач. Как показано на кривой изменения давления при введении в зацепление для первой зубчатой передачи FI переднего хода и зубчатой передачи RI заднего хода внутри диапазона с временным масштабом 1.15 c - 1.4 c, давление для введения в зацепление муфты сцепления F переднего хода резко падает, а давление для введения в зацепление муфты сцепления R заднего хода резко растет. Сейчас давление для введения в зацепление первой муфты I сцепления будет радикально увеличиваться за счет действия штока клапана 24 для управления направлением и скоростью потока, а давление для введения в зацепление второй муфты II сцепления является постоянным и составляет около 0.1 Мпа (поскольку вторая муфта сцепления не участвует в этой стадии переключения передач).

Поскольку среда с высоким давлением аккумулятора 16 вытекает из первой полости A, поршень 166 продолжает перемещение вправо под действием упругого элемента 165, и объем первой полости становится уменьшенным. Когда отверстие 163a третьего прохода 163 становится полностью заблокированным первым поршневым диском 164a, рабочая среда протекает из первой полсти A через первый проход 161 в проход 167 главного трубопровода и в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 163b третьего прохода 163. Кроме того, существует поток рабочей среды высокого давления, протекающий из перекачивающего насоса 12 к клапану 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 162b второго прохода 162, дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода и отверстие 163b третьего прохода 163.

Поскольку первый поршневой диск 164а перемещается влево, отверстие 163a третьего прохода 163 постепенно открывается (т.е. между третьим проходом 163 и второй полостью В образуется связь по текучей среде, как показано на фиг.4); с увеличением степени открывания отверстия 163a, рабочая среда из перекачивающего насоса 12 непосредственно протекает во вторую полость B через второй проход 162, и из второй полости B в третий проход 163 и в клапан 24 для управления скоростью потока. Поскольку наибольшая часть рабочей среды может протекать по обходному пути мимо дроссельного элемента 1670 прохода 167 главного трубопровода и непосредственно протекает в третий проход 163 через вторую полость B, становится возможным значительно увеличивать скорость заполнения маслом клапана 24 для управления направлением и скоростью потока. Между тем, рабочая среда, вытекающая из первой полости A через первый проход 161, протекает в проход 167 главного трубопровода и в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 163b третьего прохода 163. Эта стадия называется последующей стадией высвобождения энергии аккумулятора.

Вместе с постоянным накачиванием перекачивающего насоса 12 и высвобождением потенциальной энергии упругой деформации аккумулятора 18, рабочая среда высокого давления постепенно заполняет полость поршня муфты сцепления в зубчатой передаче RI заднего хода. В конце стадии заполнения маслом поршень сцепления достигает максимальной точки своего перемещения и первый поршневой диск 164a аккумулятора 16 достигает максимального левого смещения (левое положение останова). Сейчас поршень аккумулятора достигает точки сбалансированного давления.

Поскольку перекачивающий насос 12 постоянно подает рабочую среду, часть этой среды протекает через отверстия 162b, 162a второго прохода 162, вторую полость B, отверстие 163 а третьего прохода 163 и проход 167 главного трубопровода отверстия 161 к отверстию 161a первого прохода и в первую полость A, нарушая баланс поршня и толкая поршень, заставляя его перемещаться вправо. Другая часть рабочей среды протекает к первому проходу 161 и клапану 24 для управления направлением и скоростью потока через второй проход 162 и дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода. Жидкость, входящая в первую полость A, воздействует на торцевую поверхность поршня, чтобы перемещать его вправо, таким образом начиная сжатие упругого элемента 165. Поскольку часть рабочей среды может протекать в обход дроссельного элемента 1670 прохода 167 главного трубопровода и непосредственно протекает в первую полость A через вторую полость B и третий проход 163, возможно быстрое достижение начальной стадии аккумулирования энергии аккумулятора. Кроме того, существует часть рабочей среды, входящей в третий проход и протекающей в направлении клапана для управления направлением и скоростью потока.

В последующей стадии высвобождения энергии и начальной стадии аккумулирования энергии (т.е. диапазон с временным масштабом 1.4 c ~ 1.75 c, показанный на фиг.7), давление введения в зацепление муфты R сцепления зубчатой передачи заднего хода сначала падает до относительно низкого уровня (поток, подаваемый к муфте R сцепления зубчатой передачи заднего хода на этой стадии меньше, чем поток, подаваемый во время предыдущей стадии), а затем поднимается (т.е. начинается начальная стадия аккумулирования энергии аккумулятора) до высокого уровня давления (поскольку производится постоянная подача к муфте сцепления заднего хода от насоса). Сейчас давление введения в зацепление первой муфты I сцепления проявляет по существу одинаковую тенденцию изменения.

Поскольку поршень перемещается вправо, отверстие 163 а третьего прохода 163, которое связано по текучей среде со второй полостью B, будет постепенно сужаться, до тех пор пока оно полностью не закроется. Когда отверстие 163a третьего прохода 163 полностью блокируется первым поршневым диском 164a, рабочая среда протекает из перекачивающего насоса 12 во второй проход 162 и в дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода, а затем разделяется на два потока; один поток протекает в отверстие 161a первого прохода 161, а другой протекает в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 163b третьего прохода 163, чтобы достигнуть постоянной подачи и стабильного давления муфты R сцепления зубчатой передачи заднего хода и первой муфты I сцепления, а также компенсировать утечку поршня муфты сцепления. Благодаря действию дроссельного элемента, расход потока рабочей среды, протекающей через дроссельный элемент 1670, уменьшается.

Когда первый поршневой диск 164a скользит мимо отверстия 163a третьего прохода 163 (т.е. третий проход 163 имеет связь по текучей среде с первой полостью A, как показано на фиг.6), среда протекает во второй проход 162 из перекачивающего насоса 12 и в дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода, а затем разделяется на три потока. Первый поток протекает в первую полость А через первый проход 161, второй поток протекает в первую полость А через отверстие 163a третьего прохода 163, а третий поток протекает в клапан 24 для управления направлением и скоростью потока через отверстие 163b третьего прохода 163.

На этой стадии аккумулятор 16 поглощает и сохраняет энергию за счет деформации упругого элемента 165, а увеличенное давление в питающей магистрали муфты сцепления зубчатой передачи RI заднего хода понижается, за счет чего достигается стадия модуляции с использованием демпфирования.

Когда поршень перемещается в свое правое положение останова, т.е. достигает своего максимального смещения, второй поршневой диск 164b поршня упирается в стопорный элемент 169, сформированный внутри корпуса, давление системы поднимается, например, до 1.2 МПа, и последующая стадия аккумулирования энергии аккумулятора подходит к концу, точнее заканчивается стадия модуляции с использованием демпфирования (см. диапазон с временным масштабом 1.74 c - 2.32 c, показанный на фиг.7).

Сейчас поршень постоянно загружается рабочей средой в первой полости, но не будет смещаться благодаря ограничению от стопорного блока, таким образом давление рабочей среды обращается в действие на главную магистраль рабочей среды системы, что приводит к резкому увеличению давления в системе; таким образом муфта сцепления в зубчатой передаче RI заднего хода блокируется до тех пор, пока давление увеличивается, например, до стабильного давления 1.6 МПа (см. диапазон с временным масштабом 2.32 c ~ 2.4 c, показанный на фиг.7). После этого весь процесс переключения передач подходит к концу.

Как показано на фиг.7, с начала последующей стадии аккумулирования энергии аккумулятора муфта R сцепления зубчатой передачи заднего хода и первая муфта I сцепления зубчатой передачи изменяются одновременно. Таким образом, на последующей стадии переключения передач давление для введения в зацепление первой муфты сцепления заднего хода, т.е. муфты сцепления RI в зубчатой передаче заднего хода, увеличивается медленно, таким образом достигается плавное введение в зацепление муфты сцепления и получается комфортное ощущение при выполнении операции.

После переключения передач система работает стабильно. Когда появляется желание переключиться с зубчатой передачи RI заднего хода на другие передачи, скорость протекания потока и/или его направление в каждом проходе аккумулятора 16 будут повторяться таким образом, как было описано выше. Во время другого процесса переключения передач рабочий процесс аккумулятора 16 аналогичен описанному выше процессу. Таким образом его подробное описание будет здесь пропущено.

Система управления гидравлической трансмиссии изобретения может быть применена к различным машинам, таким как гусеничный бульдозер, или другие машины, такие как экскаватор, экскаватор с обратной лопатой, грейдер и т.д.

Когда требуется переключить передачи за счет работы со средствами 29 для манипулирования, оператор может отсоединять, например, отводную линию рабочей среды клапана 24 для управления направлением и скоростью потока, соответствующую зубчатой передаче FI переднего хода. В этот момент аккумулятор и часть магистрали рабочей среды, находящейся выше по ходу потока от аккумулятора, все еще находятся в состоянии высокого давления, упругий элемент 165 аккумулятора 16 находится в сжатом состоянии, а первая полость А в аккумуляторе 16 заполнена гидравлическим маслом. Как только клапан 24 для управления направлением и скоростью потока переключается, например, на соединение с отводной линией рабочей среды, соответствующей зубчатой передаче RI заднего хода, в дополнение к загрузке на входном конце клапана 24 для управления направлением и скоростью потока в результате накачивания от перекачивающего насоса 12, жидкость высокого давления в аккумуляторе 16 будет быстро подаваться во входной конец клапана 24 для управления направлением и скоростью потока. Таким образом достигается стадия заполнения маслом с резким увеличением давления (которая является стадией быстрого высвобождения масла для аккумулятора) и уменьшение запаздывания процесса переключения передач. Вследствие постоянного накачивания от перекачивающего насоса 12, и постоянного высвобождения энергии упругой деформации аккумулятора 18, существует возможность того, что давление в отводной линии рабочей среды (соответствующей зубчатой передаче RI заднего хода) в клапане 24 для управления направлением и скоростью потока будет больше, чем давление в первой полости A аккумулятора 16. Кроме того, жидкость высокого давления из перекачивающего насоса протекает в первую полость A через отверстия 162b и 162а второго прохода 162, вторую полость B, отверстие 163a третьего прохода, и проход 167 главного трубопровода, для того чтобы заставлять поршень 166 перемещаться в направлении сжимания упругого элемента 165. Таким образом упругий элемент 165 нагружается, и гидравлическая энергия преобразуется упругим элементом в потенциальную энергию упругой деформации и сохраняется в нем. Когда первый поршневой диск 164а поршня 166 скользит мимо отверстия 163a третьего прохода 163, жидкость высокого давления из перекачивающего насоса 12 протекает в первую полость А только через дроссельный элемент 1670 прохода 167 главного трубопровода, через отверстие 161a первого прохода 161, и отверстие 163a третьего прохода 163, таким образом реализуя функцию аккумулирования и модуляции с использованием демпфирования аккумулятора 16. Таким образом, давление введения в зацепление муфты сцепления в последующей стадии переключения передач поднимается медленно и муфта сцепления плавно вводится в зацепление. По сравнению с существующей в настоящее время системой управления гидравлической трансмиссии, продолжительность периода времени стадии аккумулирования и модуляции с использованием демпфирования продлевается на 0.5 c, таким образом удобство при выполнении операции переключения передач увеличивается.

Приведенное выше описание относится только к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения и не предполагается как ограничивающие или ограничительные для этого изобретения, поскольку различные модификации и улучшения могут быть выполнены при осуществлении изобретения специалистами в данной области техники, не выходя за пределы объема изобретения. Другие варианты осуществлении изобретения могут быть получены на основе приведенного выше описания. Описание и примеры следует рассматривать только как показательные, и действительный объем настоящего изобретения будет определяться прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Изобретение относится к аккумулятору для управления переключением передач, к системе управления гидравлической трансмиссии и машине с таким аккумулятором, а также к способу переключения передач. Аккумулятор содержит корпус, поршень. Поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину для введения в зацепление с поршнем. Первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость. Первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса. В корпусе имеется первый проход, имеющий связь по текучей среде с первой полостью, второй проход, имеющий связь по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса. Первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, а второй и третий проходы имеют связь по текучей среде с гидравлическим каналом системы. Достигается повышение надежности управления трансмиссией машины. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Аккумулятор для системы управления гидравлической трансмиссии, содержащий:

- корпус и

- поршень, выполненный с возможностью скольжения внутри корпуса вдоль его осевого направления, причем поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину для введения в зацепление с поршнем, расположенную на стороне второго поршневого диска в стороне от первого поршневого диска, при этом первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость, при этом первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса;

- первый проход, соединенный по текучей среде с первой полостью, второй проход, соединенный по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса и для выборочного установления связи по текучей среде с первой полостью или со второй полостью за счет скольжения первого поршневого диска относительно стенки корпуса;

при этом первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, а второй и третий проходы соединены по текучей среде с гидравлическим каналом системы управления гидравлической трансмиссии.

2. Аккумулятор по п.1, в котором на одной стороне первого поршневого диска в стороне от второго поршневого диска сформирован выступ, проходящий вдоль осевого направления корпуса, при этом длина выступа, измеренная вдоль осевого направления аккумулятора, является большей, чем длина от отверстия первого прохода до торцевой стенки корпуса, определяющей первую полость.

3. Система управления гидравлической трансмиссии для управления переключением передач, содержащая:

- резервуар передающей среды для хранения гидравлической жидкости;

- перекачивающий насос, соединенный с резервуаром передающей среды;

- клапан для управления направлением и скоростью потока, соединенный с выходным концом перекачивающего насоса через аккумулятор;

причем аккумулятор содержит корпус, поршень, выполненный с возможностью скольжения внутри корпуса вдоль его осевого направления, причем поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину для введения в зацепление с поршнем, расположенную на стороне второго поршневого диска в стороне от первого поршневого диска, при этом первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость, при этом первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса; первый проход, соединенный по текучей среде с первой полостью, второй проход, соединенный по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса для выборочного установления связи по текучей среде с первой полостью или со второй полостью за счет скольжения первого поршневого диска относительно стенки корпуса,

при этом первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, причем второй проход соединен по текучей среде с выходным концом перекачивающего насоса, а третий проход соединен по текучей среде с впускным концом клапана для управления направлением и скоростью потока.

4. Система по п.3, в которой на одной стороне первого поршневого диска в стороне от второго поршневого диска сформирован выступ, проходящий вдоль осевого направления корпуса, при этом длина выступа, измеренная вдоль осевого направления аккумулятора, является большей, чем длина от отверстия первого прохода до торцевой стенки корпуса, определяющей первую полость.

5. Способ выполнения операции переключения передач с помощью системы управления гидравлической трансмиссии по п.3, в котором после переключения передач первая муфта сцепления разъединяется и давление в гидравлической системе резко падает; аккумулятор с запасенной энергией высвобождает указанную энергию и пружина толкает поршень таким образом, чтобы подавать гидравлическую жидкость к первому и третьему проходам и направлять гидравлическую жидкость к клапану для управления направлением и скоростью потока и второй муфте сцепления; причем первый поршневой диск проходит третий проход таким образом, что второй и третий проходы соединяются по текучей среде через вторую полость; при этом рабочая среда, подаваемая из перекачивающего насоса ко второму проходу, протекает в направлении к клапану для управления направлением и скоростью потока и второй муфте сцепления через вторую полость и третий проход, при этом скорость гидравлической жидкости, подаваемой ко второй муфте сцепления, быстро увеличивается; когда поршень аккумулятора достигает точки баланса давления, часть гидравлической жидкости, передаваемая перекачивающим насосом, протекает в первую полость через первый проход, чтобы переместить первый поршневой диск в направлении ко второму проходу; при этом первый поршневой диск проходит третий проход и отсекает соединение между третьим и вторым проходами через вторую полость, а перекачивающий насос посылает гидравлическую жидкость в направлении к клапану для управления направлением и скоростью потока и второй муфте сцепления через дроссельное отверстие прохода главного трубопровода, чтобы увеличивать давление до тех пор, пока вторая муфта сцепления находится в плотном зацеплении для осуществления операции переключения передач.

6. Машина, содержащая:

- резервуар передающей среды для хранения гидравлической жидкости;

- перекачивающий насос, соединенный с резервуаром передающей среды;

- клапан для управления направлением и скоростью потока, соединенный с выходным концом перекачивающего насоса через аккумулятор;

причем аккумулятор содержит корпус, поршень, выполненный с возможностью скольжения внутри корпуса вдоль его осевого направления, причем поршень имеет поршневой шток, первый поршневой диск и второй поршневой диск, сформированные на поршневом штоке с интервалами, пружину для введения в зацепление с поршнем, расположенную на стороне второго поршневого диска в стороне от первого поршневого диска, при этом первый поршневой диск и корпус вместе определяют первую полость, причем первый поршневой диск и второй поршневой диск определяют вторую полость внутри корпуса; первый проход, соединенный по текучей среде с первой полостью, второй проход, соединенный по текучей среде со второй полостью, и третий проход, расположенный между первым и вторым проходами в осевом направлении корпуса для выборочного установления связи по текучей среде с первой полостью или со второй полостью за счет скольжения первого поршневого диска относительно стенки корпуса,

при этом первый, второй и третий проходы сообщаются между собой параллельно с помощью прохода главного трубопровода и дроссельного отверстия, образованного в части прохода главного трубопровода, которое имеет соединение со вторым и третьим проходами, причем второй проход соединен по текучей среде с выходным концом перекачивающего насоса, а третий проход соединен по текучей среде с впускным концом клапана для управления направлением и скоростью потока.

7. Машина по п.6, в которой на стороне первого поршневого диска, в стороне от второго поршневого диска, сформирован выступ, проходящий вдоль осевого направления корпуса, при этом длина выступа, измеренная вдоль осевого направления аккумулятора, является большей, чем длина от отверстия первого прохода до торцевой стенки корпуса, определяющей первую полость.