Механизм плавного включения ступеней гидромеханической трансмиссии транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B60K20/14 

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к гидромеханическим трансмиссиям, и может быть использовано преимущественно для транспортных средств с двигателями большой единичной мощности. Известен ряд конструкций механизмов плавного включения, входящих в состав системы управления трансмиссией и обеспечивающих замедленное нарастание давления в нажимных гидроцилиндрах фрикционных муфт и, соответственно, замедленвое нарастание моментов трения. Наи.более близким к предлагаемому по технической сущности является механизм плавного включения ступеней для трансмиссии, содержащий регуляторы давления, входы которых связаны с гидроцилиндрами включения ступеней, выходы соединены с гидробаком, а подклапанные полости сообщены с входами через постоянные дроссели, а также пружинный гидроаккумулятор с напорной и пружинной полостями 1. Недостатком такого устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что вследствие малого усилия пружин регуляторов возможно зависание их затворов в открытом положении, при котором давление в гидроцилиндрах фрикционных муфт не повыщается до рабочей величины, и в результате муфта буксует, пока не выйдет из строя. Кроме того, такое устройство характери зуется большими габаритами и сложностью. обусловленными наличием нескольких гидроаккумуляторов. Цель изобретения - повыщение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что механизм плавного включения ступеней гидромеханической трансмиссии транспортного средства, содержащий регуляторы давления, входы которых связаны с гидроцилиндрами включения ступеней, выходы соединены с гидробаком, а подклапанные полости сообщены с входами через постоянные дроссели, а также пружинный гидроаккумулятор с напорной и пружинной полостями, снабжен обратными клапанами по числу регуляторов, установленными между их подклапанными полостями и упомянутыми постоянными дросселями и связанными входами с последними, при этом подклапанные полости всех регуляторов сообщены с напорной полостью упомянутого гидроаккумулятора и через дополнительный дроссель подключены к его пружинной полости, которая имеет возможность подключения к выходу устройства автоматической разблокировки гидротрансформатора гидромеханической трансмиссии транспортного средства. На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы управления гидромеханической трансмиссией; на фиг. 2 и 3 - конструкция механизма плавного включения ступеней и его характеристики. Гидромеханическая трансмиссия 1 (фиг. 1) состоит из многоступенчатой коробки передач с многодисковыми муфтами и тормозами для включения ступеней посредством гидроцилиндров 2, 3 и 4, включающихся поочередно, и гидротрансформатор (не показан) с фрикционной муфтой его блокировки, включаемой гидроцилиндром 5. Система управления трансмиссией содержит гидронасос 6, фильтр 7, регулятор 8 давления, механизм 9 ручного и автоматического управления, механизм 10 плавного включения, исполнительный клапан 11 блокировки гидротрансформатора и маятниковые клапаны 12 и 13 его автоматической разблокировки при переключениях ступеней. Стрелкой 14 условно изображено управляющее воздействие водителя на механизм 9. К механизму 9 гидролиниями 15-17 подключены гидроцилиндры 2-4 коробки передач. Гидравлические сопротивления их условно изображены в виде неодинаковых дросселей 18-20. Указанные гидролйнии подключены также к входам маятниковых клапанов 12 и 13 известной конструкции, Гидролиниями 21 и 22 выход 23 клапана 12 подключен к входу клапана 13, а выход 24 клапана 13 - к входу клапана 11 блокировки, выход которого гидролинией 25 подключен к гидроцилиндру 5 блокировки гидротрансформатора, а торцовая управляющая полость гидролинией 26 подключена к механизму 9 управления. Время срабатывания клапанов 12 и 13 задается дросселями 27--30. Механизм 10 плавного включения состоит из регуляторов 31-33 давления одинаковой конструкции и порщневого гидравлического аккумулятора 34. Входы регуляторов 31-33 подключены к гидролиниям 15-17 параллельно соответствующим гидроцилиндрам 24, а через дроссели 35-37 и обратные клапаны 38-40 гидролинией 41 - к напорной полости аккумулятора. Пружинная полость последнего гидролинией 42 подключена к гидролинии 22, а через дроссель 43 сообщена с напорной полостью. Последняя через гидролинию 41 сообщека также с подклапанными (пружинными) полостями регуляторов 31-33. Регулятор, например 33 (фиг. 2) содержит корпус 44, плунжерный затвор 45, пружину 46 и упор 47 в подклапанной полости. В центральном отверстии затвора 45 помещен обратный клапан 40, входное отверстие которого служит одновременно дросселем 37. Штифт 48 предотвращает выпадение шарикового клапана 40. В корпусе44 имеется входное отверстие 49, сообщенное с гидролинией 16, сливное отверстие 50 и отверстие 51, посредством которого выход обратного клапана 40 и подклапанная полость сообщены с аккумулятором 34. Аккумулятор 34 содержит корпус 52, поршень 53 и пружину 54. В поршне выполнено дроссельное отверстие 43. Входное отверстие 55 гидролинией 41 подключено к регуляторам 31-33, а отверстие 56 сообщено с гидролинией 42. Устройство работает следующим образом. Переключение ступеней трансмиссии и блокировка гидротрансформатора. Для включения нужной ступени жидкость от насоса 6 по команде водителя или автоматически подается посредством механизма 9 управления по гидролиниям 15-17 в один из гидроцилиндров 2-4, например в гидроцилиндр 3. Одновременно из гидролинии 16, связанной с этим гидроцилиндром, жидкость поступает на правый вход клапана 12 разблокировки, смещает его плунжер влево, проходит по гидролинии 21 на правый вход клапана 13, смещает его плунжер и проходит далее по гидролинии 22 на вход клапана 11 блокировки. Если при движении на ступени, соответствующей гидроцилиндру 3, от механизма 9 по гидролинии 26 поступает команда (давление) на включение блокировки гидротрансформатора, то срабатывает клапан 11 и сообщит гидролинию 25 через гидролинии 22 и 21 с гидролинией 1/6. Давление из последней поступит в гидроцилиндр 5, и гидротрансформатор заблокируется. Автоматическая разблокировка гидротрансформатора при переключениях. Для переключения на следующую ступень соединяют ранее включенный гидроцилиндр 3 со сливом и подают, давление от механизма 9, например, в гидроцилиндр 4 по гидролинии 17. При этом гидроцилиндр 5 блокировки выключается, так как он сообщается со сливом через гидролинии 25, 22, 21 и 16, клапаны 11, 13 и 12 и механизм 9. Одновременно давление из гидролинии 17 поступает на левый вход клапана 12 и через дроссель 28 - в полость слева от плунжера этого клапана. Плунжер под действием давления медленно движется вправо, пока не откроет вход в эту полость непосредственно из гидролинии 17, минуя дроссель 28. Далее ввиду неограниченного дросселем поступления, жидкости плунжер быстро движется вправо до упора, и гидролиния 21 сообщаеется с гидролинией 17. Если команда на блокировку гидротрансформатора не была снята, то давление из гидролинии 17 через клапаны 12, 13 и 11 вновь поступит в гидроцилиндр 5, и гидротрансформатор вновь заблокируется. Время tp, в течение которого гидротрансформатор был разблокирован, примерно равно времени перемещения плунжера клапана 12 из левого положения в правое (фиг. 1). Это время, определяемое сечением дросселя 28 и объемом, освобождаемым при движении плунжера, выбирается несколько большим, чем время выключения ступени (обычно составляет 1,5-2 с). Аналогично происходит разблокировка на указанное время при включении других гидроцилиндров. Работа механизма плавного включения ступеней. Процесс переключения со ступени, соответствующей гидроцилиндру 4, на ступень, соответствующую гидроцилиндру 3 (фиг. За, б и в). Срабатывание механизма происходит в 4 этапа. I этап. Движение поршня гидроцилиндра 3. При включении гидроцилиндра .3 жидкость от механизма 9 в момент t (фиг. 3 в) поступает в гидролинию 16, а из нее -: параллельно в гидроцилиндр 3, на вход клапана 12 и к регулятору 33 давления механизма 10. Давление Р на выходе из клапанов 12 и 13 в гидролинии -21 падает до нуля (фиг. За). Поршень гидроцилиндра 3 движется вправо, сжимая диски муфты (не показаны) и возвратные пружины. В гидроцилиндре устанавливается низкое давление Рр, определяемое усилием возвратных пружин и силами трения. В точке подключения регулятора 33 к гидролинии 16 устанавливается давление, равное сумме давления Р° и потерь давления на дросселе 19. Начальная настройка регулятора 33 (давление открытия выбирается несколько большим давления в точке его подключения. Поэтому регулятор 33 на данном этапе закрыт. Жидкость с входа регулятора 33 проходит через дроссель 37 и обратный клапан 40 в подклапанную полость регулятора и далее по гидролинии 41 - в напорную полость аккумулятора 34, а через дроссель 43 в его пружинную полость. Давление в последней в данный момеент отсутствует благодаря работе клапанов 12 и 13. Вследствие истечения жидкости из подклапанной полости регулятора 33 на слив через дроссель 43 в этой полости устанавливается давление меньше давления на вхоДе в регулятор и зависящее от сечения дросселя 37 и 43. Подбором этих сечений и установочного усилия пружины 46 обеспечивается давление, недостаточное для смещения порщня 45 на данном этапе (фиг. 2). Обратные клапаны 38 и 39 препятствуют истечению жидкости из гидролинии 41 через дроссели 35 и 36 в гидролинии 15, и 17 гидроцилиндров 2 и 4, которые сообщены со сливом через механизм 9. II этап. Нарастание давления в гидроцилиндре 3. При сжатии пакета дисков муфты поршень гидроцилиндра 3 в момент t, останавливается (фиг. 3 0) и расход жидкости на его наполнение прекращается. В результате давление в гидролинии 16 начинает нарастать, стремясь уравняться с давлением насоса Р на входе в механизм 9. Однако при повышении давления до-величины .мж срабатывает регулятор 33 и сообщает вход 49 со сливным отверстием 50, препятствуя повышению давления сверх РПЛ.МИН.Настройка регулятора 33 (фиг. 2) определяется усилием пружины 46 и давлением жидкости в полости пружины (подклапанной полости), т. е. давлением Рд в напорной полости аккумулятора 34.

При давлении 1,1,цВ полости аккумулятора устанавливается давление, достаточное для сжатия его пружины 54. Вследствие этого поршень 53 трогается с места и движется вправо со скоростью, зависящей от количества поступающей жидкости, в частности от соотношения сечений дросселей 37 и 43 (фиг. 3 в). Поскольку при сжатии поршнем 53 пружины 54 ее усилие возрастает, пропорционально усилию увеличивается и давление Рдк Соответственно возрастает давление настройки регулятора 33, зависящее от давления Р , т. е. давление РПД и равное ему давление Р,. в гидроцилиндре 3. Разница между Р„ и Рдк равна усилию пружины 46, деленному на площадь плунжера 45 (фиг. 3 б).

Когда поршень 53 останавливается, достигнув в момент t2 упора, давление Рак несколько возрастает на величину, соответствующую перепаду на дросселе 37 от расхода на заполнение аккумулятора. Регулятор 33 настраивается на давление Рпя.мач Это давление выбирается несколько больщим, чем необходимо для замыкания муфты, в результате чего ее включение происходит несколько раньше момента tj.

IIIэтап. Выдержка аккумулятора в заряженном состоянии.

На данном этапе в гидроцилиндре поддерживается давление, равное накс сколько меньщее давления питания Р. Поршень аккумулятора находится в крайнем правом положении. Жидкость из его напорной полости поступает через дроссель 43 в пружинную полость и далее на слив через гидролинии 42, 22, 21 и 17, клапаны 12 и 13 и механизм 9. Плунжер клапана 12 находится в правом положении и движется влево в положение, изображенное на фиг. 1.

IVэтап. Разрядка аккумулятора.

По истечении времени tp в момент 1з плунжер клапана 12 своим правым торцом открывает вход из гидролинии 16 в правую полость, минуя дроссель 27. В результате плунжер мгновенно перебрасывается влево до упора. Выход 23 сообщается с гидролинией 1(5, и пружинная полость аккумулятора сообщается с напорной полостью через гидролинии 42; 22, 21, 16 и 41. При этом давления во всех полостях регулятора 33 и аккумулятора 34 уравниваются, плунжер 45 перекрывает отверстие 50 под действием

пружины 46, и регулятор 33 заканчивает свою работу. Давление РП.Ч уравнивается с давлением питания РН. Поршень 53 возвращается влево под действием пружины 54, вытесняя жидкость из напорной полости в пружинную через дроссель 43 (фиг. Зв). Время возврата не превышает времени рабочего хода, поскольку возврат происходит под действием полного усилия пружины 54, и в начальной фазе возврата перепад давления на дросселе 43 превышает перепады на дросселях 37 и 43 при рабочем ходе.

Таким образом, в момент 14, определяемый временем tp, все элементы механизма плавного включения возвращаются в исходное положение, и механизм готов к следующему переключению.

Аналогично устройство работает при включении других гидроцилиндров, число которых может быть больше, чем в описанном примере. Необходимы.м условием нормальной работы является обеспечение срабатывания клапанов 12 и 13 разблокировки при каждом переключении. Общий гидроаккумулятор может использоваться для включения любого числа гидроцилиндров, работающих поочередно, т. е. в трансмиссиях с двумя степенями свободы. В других трансмиссиях число аккумуляторов в общем случае на единицу меньше числа степеней свободь и равно числу одновременно включаемых гидроцилиндров, т. е. необходимо соответствующее число описанных механизмов 10 плавности (фиг. 1). В частных случаях один аккумулятор может использоваться для одновременно работающих гидроцилиндров (фрикционных муфт), если время их включения (буксования муфт) одинаково. Учитывая, что большинство транс.миссий и.меет 2-3 степени свободы, обычно достаточно двух аккумуляторов. При этом общее число регуляторов равно числу гидроцилиндров.

Работа механизма плавного включения при отказах элементов.

Наиболее опасным отказом механизма плавного включения сливного типа является заклинивание плунжера 45 регулятора давления в открытом положении, когда вход 49 сообщен со сливным отверстием 50. Заклинивание, вызываемое обычно попаданием отдельных твердых микрочастиц, загрязнений из рабочей жидкости в зазор золотниковой пары, приводит к тому, что регулятор не перестраивается на высокое давление после сжатия поршнем гидроцилиндра дисков муфты. В результате давление в гидроцилиндре не возрастает до величины, необходимой для замыкания муфты, и она продолжает буксовать до тех пор, пока не выйдет из строя. В известных конструкциях возврат плунжера 45 осуществляется только пружиной 46. Ее усилие выбирается из условия настройки регулятора на давление НлиаксЗ потому невелико (5-10 кг) и не

МЕХАНИЗМ ПЛАВНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий регуляторы давления, входы которых связаны с гидроцилиндрами включения ступеней, выходы соединены с гидробаком, а подклапанные полости сообщены с входами через постоянные дроссели, а также пружинный гидроаккумулятор с напорной и пружинной полостями, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен обратными клапанами по числу регуляторов, установленными между их подклапанными полостями и упомянутыми постоянными дросселями и связанными входами с последними, при этом подклапанные полости всех регуляторов сообщены с напорной полостью упомянутого гидроаккумулятора и через дополнительный дроссель подключены к его пружинной полости, которая имеет возможность подключения к выходу устройства автоматической разблокировки гидротрансформатора гидромеханической трансмиссии транспортного средства. jff