Система управления переключением ступеней трансмиссии транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B60K41/06 

Изобретение относится к.транспор ной технике, а именно к устройствам управления трансмиссии транспсртны средств.

Известна система управления переключения ступеней трансмиссии, содержащая источник давления рабочей жидкости, клапаны автоматического переключения фрикционных элементов, датчики скорости и нагрузки транспортного средства, устройства регу лирования программ переключения ступеней С1

Одним из главных элементов систем управления, от которого зависит надежность всей системы, является клапан автоматического переключения ступеней.

Недостатком этого Клапана является то, что конструкция клапана не обеспечивает стабильности его работы на частичных нагрузочных режимах двигателя.

Известна также система управления переключением ступеней трансмиссии транспортного средства, содержащая клапан автоматического переключения ступеней, сообщающий-источник давления рабочей жидкости с фрикционными элементами переключения передач и имеющий закрытый с торцов крышками корпус с двумя рабочими камерами и золотник, размещенный в нем между установленными в рабочих камерах поршнями, один из которых выполнен дифференциальным с плунжером, датчик нагрузки двигателя, сообщенный с рабочей камерой указанного дифференциального поршня, и датчик скорости транспортного средства, сообщенный с другой рабочей камерой, при этом внутренняя полость рабочей камеры дифференциального поршня сообщена с гидробаком через дроссель Г2 .

Недостатком этой системы является сложность конструкции клапана автоматического переключения ступеней, выражающаяся прежде всего в большой длине его золотника (зол что определяется подводом давления датчика нагрузки двигателя через корпус клапана и внутренний канал золотника к торцу плунжера дифференциального поршня. При такой большой длине золотника увеличивается склонность к его заклиниванию, что снижает надежность системы управления.

61312

Цель изобретения - повышение Надежности системы..

Указанная цель достигается тем, что в системе управления переключе; нием ступеней трансмиссии транспортного средства, содержащей клапан автоматического переключения ступеней, сообщающийся источник давления рабочей жидкости с фрикционными элементами переключения передач и имеющией закрытый с торцов крышками корпус с двумя рабочими камерами и золотник, размещенный в нем между установленными в рабочих камерах поршнями, один из которых выполнен дифференциальным с плунжером, датчик нагрузки двигателя, сообщенный с рабочей камерой указанного дифференциального поршня, и-.датчик ско(. рости транспортного средства, сообщенный с другой рабочей камерой, при этом внутренняя полость рабочей камеры, дифференциального поршня сообщена с гидробаком через дроссель плунжер рамзещен внутри дифференциального поршня и выполнен ступенчатым с обеспечением упора в наружный торец крышки рабочей камеры дифференциального поршня, относительно которой плунжер установлен с осевым и радиальным зазором, причем между плунжером и упомянутой крышкой установлен уплотнительный элемент, в плунжере выполнены пропроточка и внутренний канал для сообщения с одним из датчиков системы, а в дифференциальном поршне выполнены проточка и отверстие, сообщенные с дросселем.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая система управления в исходном положении, т.е. при трогании с места, когда включена понижающая ступень, вариант, на фиг. 2 - клапан автоматического управления переключением ступеней при среднем положении его золотника, т.е. в середине хода, когда срабатывает механизм ускорения движения золотника, в увеличенном масштабе r2:1V на фиг.З характеристики усилий, действующих на золотник клапана автоматического.управления, и программы переключения вверх и вниз, получаемые с помощью этого .клапана. Система управления переключением ступеней содержит источник 1 давления рабочей жидкости, датчик 2 нагрузки двигателя, датчик 3 скорос3ти транпсортного средства и клапан автоматического управления перекл чением ступеней. Клапан k автоматического управления содержит корпус 5 с полостями 6-8, золотник 9 с шейками 10 - 12 и торцовые рабочие камеры 13 и , заглушенные крышками 15 и 16. В рабочей камере 13 размещен поршень 17, полость перед которым сообщается каналом 18 с одним из датчиков системы управления, например, с дат чиком 3 скорости. Полость рабочей камеры 13 через выполненное в ней отверстие 19 сообщается с гидробаком 20. В рабочей камере Т размеще поршень 21, внутри которого находит ся ступенчатый плунжер 22 с хвостовиком 23, установленным с осевым и радиальным зазором в крышке 16 рабочей камеры I. Плунжер 22 упирается в крышку 16 с помощью стопор ного кольца 2. Между торцом 25 плунжера 22 и крышкой 16 установлен уплотнительный упругий элемент 26, например, резиновое кольцо, необходимое для герметизации полости рабочей камеры Н и компенсации радиальных смещений крышки } при сборке клапана. Полость 27 перед торцом поршня 21 каналом 28 сообщена с другим датчиком системы управления, в данном случае - с дат чиком 2 нагрузки двигателя. Внутрен няя полость 29 рабочей камеры Н через выполненное в ней отверстие 30 сообщается с гидробаком 20. В рабочей камере 1А также выполнена полость 31, которая сообщается с гидробаком 20 через дроссель 32. На плунжере 22 выполнена проточка 33 и канал З для соединения с датчиком системы управления. На пор не 21 выполнена проточка 35 и отвер тие 36 для сообщения с каналом З плунжера 22. Источник 1 через смежные полости 7 и 6 корпуса 5 и канал 37 сообщается с гидроцилиндром фрикционной муфты 38 включения пони жающей ступени, а через полости 7 и 8 корпуса 5 и канал 39 - с гидроцилиндром фрикционной муфты АО повы шающей (более высокой }ступени тран миссии. Крайние шейки 10 и 12 золот ника 9 имеют лыски Ц для сообщения полости 6 и 8 корпуса 5 с гидробаком 20 в крайних положениях золотни ка 9. Система управления работает следующим образом. В исходном положении - при трогании с места, клапан находится в положении включенной понижающей ступени (фиг. 1 ), при котором золотник 9 клапана находится в правом крайнем положении. Указанное положение клапана обеспечивается тем, что при включенном двигателе и стоящем на месте транспортном средстве начинает работать источник 1 и при этом датчик 2 нагрузки двигателя создает начальное давление Ру даже При отсутствии нажатия на педаль управления подачей топлива к двигателю не показан . Рабочая жидкость под давлением 20 ° каналу 28 подводится в кольцевую полость 27 рабочей камеры 1А и, воздействуя на Р„ f „ f , f, . площадь площадь сечения поршйя 21, а .€ л площадь сечения плунжера 22 создает усилие обходимое для перемещения хрлотника 9 в крайнее правое, положение, показанное на фиг. 1 сплошными линиями. Примерно в середине хода золотника 9 рабочая жидкость через щель размера Л - (1/8 - 1/10)S, где 5- ход золотника , образованную между левыми рабочими кромками проточек 33 плунжера 22 и поршня 21 и канал 3 подводится к внутренней полости поршня 21, которая через отверстие 36, щель размером Д, обоазованную между левой . кромкой проточки 35 поршня 21 и пра- вым торцом полости 31, и дроссель 32 сообщается с гидробаком 20. В результате этогоВ среднем положении золотника 9 величина давления, действующего на поршень 21 несколько понижается (величина снижения Р2 зависит от размера дросселя 32 ). Однако несмотря на это усилие йгна золотник резко увеличивается в результате значительного увеличения рабочей (Q, площади воздействия давления Р. 2оД 2о 2о . посколькуF f ГВ результате действия механизма ускорения золотник 9 резко перемещается в правое крайнее положение, фиксируя состояние включенной понижающей ступени при трогании с места, поскольку давление Р источника 1 через полости 7 и 6 каналом 37 подводится к гидроцилиндру фрикционной МУФТЫ 38. При этом поршень 21 перекрывает $ полость 31 рабочей камеры И, разобщая внутреннюю полость поршня 21 находящуюся под давлением датчика 2 нагрузки двигателя, с гидробаком 20. Поэтому в конце хода золотника 9 вправо усилие fl2 возрастает до величины . «2„ При воздействии водителя на орган управления подачей топлива, на пример, на педаль управления дроссельными заслонками карбюратора, максимальное усилие, приложенное слева к золотнику возрастает до величины б 2 п ; rnoix то. где Р2 - давление датчика 2 при максимальном угле открытия дроссельных заслонок. Характеристика усилия (Л-(АС)мо жет представлять собой прямую линию (прямая 1 на фиг. 3 в случае, если в датчике 2 используется пружина с прямолинейной характеристикой Л Е - величина деформации пружины датчика 2 , В процессе трогания транспортног средства с места увеличивается его скорость движения и, следовательно, возрастает усилие э Д ствующее на золотник 9 справа - со стороны воздействия датчика 3 скорости. Характеристика усилия О.у (Лу| представляет собой квадраб тичную параболу (кривая 2 на фиг. 3 где hj- частота вращения выходного вала трансмиссии, например, турбинного вала гидротрансформатора. В какой-то момент времени усилие происходит по величине усилие в результате чего золотник 9 клапан k начинает перемещаться влево. В се редине хода золотника вновь образуются щелевые жиклеры размером Д , и часть рабочей жидкости, заключенной во внутренних полостях поршня, вытесняется через дроссель 32 в гидробак 20, вследствие чего давление, действующее на поршень 21, снижается до величины Р; Происходит значительное уменьшение силы сопротивления Qi Р„ Fp 2 в результате чего золотник 9 резко 316 переходит в левое крайнее положение, фиксируя состояние включенной повышающей ступени. В левом крайнем положении золотника 9 внутренняя по- i лость поршня 21 через отверстие Зб, проточку 35 и дроссель 32 сообщена с гидробаком. При этом максимальное усилие действующее слева на золотник Э. . 1 р/р f у 2„„.- П плГ Характеристика усилия представлена на фиг; 3 прямой 3. При снижении скорости движения транспортного средства, вызванного например, увеличением дорожного сопротивления, усилие 0. Р F в какой-то момент времени становится меньше усилия и золотник 9 под действием избыточной силы Лб .i начинает перемещаться вправо. При этом в середине хода холотника срабатывает механизм ускорителя движения золотника, в результате чего он резко переходит в крайнее правое положение. Для создания механизма ускорителя помимо дросселя, связанного с гидробаком, по ходу движения золотника необходимо создавать щелевые жиклеры. Для этого требуется, чтобы . осевое перекрытие поршнем 21 перемычки плунжера 22 было меньше половины хода S/2 золотника 9 и осевое перекрытие поршнем полости 31, соединенной с дросселем 32, было также меньше половины хода« /2. В нижней части фиг. 3 представлень программы переключения вверх и вниз - висимости n f(ct)- кривая 4 и г f (ct) - кривая 5, которые обеспечиваются работой автоматического . устройства системы управления клапана k переключения ступеней. Для нахождения точек кривых и значения я( переносятся на ось верхней части фиг. 3- Далее, проведя вертикали из точек, соответствующих перенесенным значениям cL, до пересечения с характеристиками 1 и 3. определяют значения и , соответствующие выбранным значениям оС. Поскольку в момент начала переключения усилия, действующие с противоположных сторон на золотник 9 клапана равны, то частота п. вращения выходого вала, соответствующая моментам переключения вверх и вниз, определя ется по кривой 2 лри условии GC fi и . Для оценки качества работы клапана автоматического переключения ступеней важным является выполнение двух условий: обеспечение соответствия программ переключения ступеней теоретическому закону переключения, построенному исходя из тягово-экономических характеристик транспортног средства, и обеспечение требуемой величины скоростного перекрытия Plv для уменьшения склонности системы к цикличности во всем рабочем интервале режимов движения. Конструкция клапаИа предлагаемой схемы управления обеспечивает выпол нение обоих указанных условий. Так, например, программа переклю чения вниз (кривая с достаточной для практики точностью соответствует закону переключения ступеней построенному по экономическим харак теристикам автомобиля . ,). где fie эксплуатационный расход топлива; ЛГ - скорость движения. С другой стороны, из фиг. 3 видно, что скоростное перекрытие ступе нейП п -Пупри различных с Снезна чительно изменяет свою величину, при ci 0,5П. 0. Таким образом конструкция клапан обеспечивает при выбранной программе переключения вниз кривая k такую программу переключения вверх (кривая 5 J величина перекрытия П-у-остается примерно постоянной в рабочем диапазоне нагрузочных режимов двигателя. Кривая 6 на фиг. 3 соответствует программе переключени вверх при нулевом перекрытии ( т.е. точки кривой 6 построены, исходя из зависимости , l i . 8 .где Кр - коэффициент прогрессии смежных ступеней . Соотношение размеров дифференциального поршня (диаметров Dp и olnA можно установить из следующих соображений. При значениях Кр 1,35 + 1.6 и 1V 0,15П, что наиболее часто встречается на практике, х,1 о, 55- 0.65. Поскольку I то из . П пл последнего выражения можно найти, что при Кдг 0,8Dp. Изменение программ переключения вверх и вниз достигается соответствующими увеличением или уменьшением.размеров Dp и Клапан автоматического переключения ступеней предложенной системы управления трансмиссией транспортного средства кoнcтpyкtивнo прост, технологичен и отвечает всем основным требованиям, предъявляемым к устройствам такого назначения. Его применение в системах управления автоматическими гидромеханическими трансмиссиями транспортных средств создает экономический эффект, величина которого складывается из следующих составляющих: увеличение надежности системы ввиду уменьшения склонности к заклиниванию золотника клапана автоматического переключения ступеней, снижения веса панели управления, .связанного с сокращением длины клапана-и уменьшением подводящих к нему каналов в сопряженных деталях - разводных плитах, пластинах и т.д., снижения трудоемкости изготовления панели управления. Ориентировочно можно считать, что по сравнению с прототипом, предложен-i ная система управления на 10 меньше по весу и на 15 менее трудоемка в изготовлении, поскольку длина предлагаемого клапана на меньшр, чем у известного клапана.

тт л г/. ;.

-

20

фиг, /

223ft31 352if025 )k 2 0 - Фиг. 2

в2 ОзКЭС

иг.З

МОХ

мах