Гидравлическая система гидромеханической коробки передач Советский патент 1987 года по МПК B60K41/06 

5г

11

со со

w

57

Цель изобретения - повышение надежности работы. Гидравлическая система гидромеханической коробки передач содержит подпружиненный золотник 25, полость 26 перед которым сообщена непосредственно с насосом 24, а полость 29 соединена с насосом через дроссель 31 и сообщена со сли27 W Щ N N 24 32 3S П Л 23 X ; у N N (Л

4-

BOM через клапан 33, управляемый электромагнитом 34. Устройство управления электромагнитом снабжено датчиками частоты вращения вала двигателя 45, частоты вращения выходного вала гидромеханической коробки передач 43, нагрузки двигателя 44 и включенной передачи 46, тремя умножителями сигналов 47, 48, 49, делителем сигналов 50, генератором тока 51, регулируемым стабилизатором тока 52. При этом входы первого умножителя 47 соединены с выходом 55 датчика частоты вращения выходного вала коробки передач и выходом 56 датчика включенной ступени, выход 57 этого умножителя и выход 58 датчика частоты вращения вала двигателя соединены с входами 59, 60 делителя 50. Выход 61 делителя подключен к генератору тока 51, выходы 63 которого и выход 66 датчика нагрузки 44 подключены к входам 64, 65 второго умножителя 48. Выход 67 этого умножителя и выход 56 датчика включенной ступени 46 сое1

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к гидравлическим системам гидромеханических коробок передач.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На фиг.1 изображена кинематическая схема гидромеханической коробки передач; на фиг.2 - структурная схема устройства управления электромагнитом с элементами конструкции регулятора давления; на фиг.З - принципиальная схема генератора тока; на фиг.4 - график, характеризующий связь между передаточным отношением и коэффициентом трансформации гидротрансформатора; на фиг.5 - графики реализуемых в гидросистеме законов изменения давления при минимальной и максимальной нагрузках двигателя, характеризуемых углом а открытия дроссельной заслонки, в зависимости от частоты вращения, выходного вала гидромеханической коробки передач и включенной ступени редуктора.

Гидромеханическая коробка передач (фиг.1) содержит гидротрансформатор 1, насосное колесо 2 которого соединено с валом 3 двигателя, турбинное колесо 4 гидротрансформатора - с входным валом 5 планетарного механиз.ма ГМП. Первый планетарный ряд этого механизма содержит водило 6, на котором расположены сдвоенные сателлиты 7 с зубчатым венцом (солнечной шестерней) вала 5 и солнечной щестер- ней 10, закрепленной на полом валу 11. Для остановки водила 6 имеются муфта 12 свободного хода и тормоз 13. Второй планединены с входами 68, 69 третьего у.множи- теля 49, выход которого подключен к входу регулируемого стабилизатора тока 52, имеющего выход 72, соединений с обмоткой 42 электромагнита 34. Корпус электромагнита выполнен в виде полого цилиндра, внутренний диаметр которого по всей длине больще диаметра якоря 38, а конец 39 якоря выполнен в виде усеченного конуса. Такое решение позволяет осуществить регулирование давления в гидросистеме в зависимости от передаточного отношения гидротрансформатора, нагрузки двигателя и включенной передачи. Благодаря этому на всех режимах работы гидромеханической коробки передач в гидросистеме поддерживается минимальный уровень давления, требуемый для работы фрикционных элементов без пробуксовки, что обеспечивает снижение мощности на создание рабочего давления, уменьшает динамические нагрузки в трансмиссии при переключении ступеней. 1 з.п.ф-лы. 5 ил.

5

тарный ряд имеет водило 14, связанное с выходным валом коробки передач. На водиле 14 расположены зацепленные между собой широкие 15 и узкие 16 сателлиты. Сателлиты 15 находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней 17, жестко связанной с валом 11, а сателлиты 16 - с солнечной шестерней 18, жестко связанной с валом 19, который с помощью фрикционной муфты 20 может соединяться с корпусом на0 сосного колеса 2 гидротрансформатора. Сателлиты 16 также находятся в постоянном зацеплени с коронной шестерней 21, которая может останавливаться тормозом 22. Водило 14 имеет возможность соединения с валом 11 с помощью фрикционной муфты 23. Гидравлическая система коробки передач (фиг.2) содержит насос 24 и регулятор давления, имеющий подпружиненный золотник 25. Полость 26 перед одним из торцов золотника 25 через канал 27 и напор0 ную магистраль 28 соединена с насосом 24. Полость 29 перед противоположным тор- цо.м золотника, обращенным в сторону пружины 30, через дроссель 31, канал 32 и напорную магистраль 28 соединена с насосом 24 и сообщена со сливом через щариковый

5 клапан 33, управляемый электромагнитом 34, и через каналы 35 и 36.

Корпус 37 электромагнита 34 выполнен в

виде полого цилиндра, внутренний диаметр

которого по всей длине больше диаметра

0 якоря 38. Конец 39 якоря, расположенный

внутри электромагнита, выполнен в виде

усеченного конуса. Между этим концом якоря и крышкой 40 корпуса электромагнита установлена пружина 41. Обмотка 42 электромагнита подключена к устройству автоматического управления электромагнитом, содержащему датчик 43 частоты вращения выходного вала коробки передач, датчик 44 нагрузки двигателя, датчик 45 частоты вращения вала 3 двигателя, датчик 46 включенной ступени в коробке передач, три умножителя 47-49 сигналов, делитель 50 сигналов, генератор 51 тока и регулируемый стабилизатор 52 тока. Входы 53 и 54 первого умножителя 47 соединены с выходом 55 датчика 43 частоты вращения выходного вала коробки передач и с выходом 56 датчика 46 включенной в ней ступени. Выход 57 умножителя 47 и выход 58 датчика 45 частоты вращения вала двигателя соединены с входами 59 и 60 соответственно делителя 50 сигнала. Выход 61 делителя сигналов подключен к входу 62 генератора 51 тока. Выход 63 генератора 51 подсоединен к входу 64 второго умножителя 48, к другому входу 65 которого подключен выход 66 датчика 44 нагрузки двигателя. Выход 67 умножителя 48 и выход 56 датчика 46 включенной ступени в коробке передач соединены с входами 68 и 69 соответственно третьего умножителя 49, выход 70 которого подключен к входу 71 регулируемого стабилизатора 52 тока. Выход 72 стабилизатора 52 тока соединен с обмоткой 42 электромагнита 34.

Генератор- 51 тока (фиг.З) содержит транзистор 73, база которого через резистор 74 соединена с входом 62 генератора и через резистор 75 подключена к отрицательному полюсу 76 источника питания. Коллектор транзистора 73 соединен с выходом 63 генератора и через резистор 77 подключен к положительному полюсу 78 источника питания. Эмиттер транзистора через резистор 79 соединен с отрицательным полюсом 76 источника питания. Связь между передаточным отношением i и коэффициентом трансформации Кт гидротрансформатора (фиг.4) показана линиями 80 и 81.

При максимальном открывании дросселя требуемый характер изменения давления Р в гидросистеме в зависимости от скорости Va автомобиля и номера включенной передачи показан (фиг.5) линиями 82 и 83 (первая передача) 84 (вторая передача) и 85 (третья передача).

Минимальному открыванию дросселя соответствуют (фиг.5) линии 86 и 87 (первая передача), 88 (вторая передача) и 89 (третья передача).

Гидромеханическая передача действует следующим образом.

На первой передаче включена фрикционная муфта 23 второго планетарного -ряда, а водило 6 первого планетарного ряда заблокировано с помощью муфты 12 свободного хода или включением тормоза 13 (в режиме торможения двигателем).

Поток мощности от двигателя через вал 3 и насосное колесо 2 гидротрансформатора передается на турбинное колесо 4 и далее через входной вал 5 планетарного механизма и первый планетарный механизм - к муфте 23. Г1ри включенной муфте 23 второй планетарный ряд блокируется и вращается как единое целое. В результате фрикцион0 ная муфта 23 передает на водило 14 и выходной вал крутящий момент, равный произведению крутящего момента двигателя на коэффициент трансформации гидротрансформатора и передаточное отношение первого планетарного ряда. На данной переда че нагрузка фрикционной муфты 23 является наибольшей, в особенности при низких скоростях движения автомобиля, где величина коэффициента трансформации гидротрансформатора существенно превышает еди0 второй передаче включена фрикционная муфта 20. Г1ри этом мощность от вала 3 передается двумя потоками. Первый поток проходит через гидротрансформатор 1 и первый планетарный ряд (с заблокирован5 ным, как и на первой передаче водилом 6) к шестерне 17 второго планетарного ряда. Второй поток проходит через фрикционную муфту 20 и вал 19 к шестерне 18. Во втором планетарном ряду эти потоки мощности складываются и через сателлиты 15

0 и 16 передаются на водило 14 и далее на выходной вал. Параметры планетарных рядов выбраны таким образом, что фрикционная муфта 20 передает на второй передаче только часть момента двигателя.

На третьей передаче включены фрик ционные муфты 20 и 23. При этом муфта 12 свободного хода первого планетарного ряда разблокирована, и он не работает. Поток мощности от вала 3 через фрикционную муфту 20, вал 19 и шестерню 18 передается к

0 второму планетарному ряду, который заблокирован фрикционной муфтой 23. При этом второй планетарный ряд вращается как единое целое, и через него передается момент на выходной вал с передаточным отношением, равным единице. На этой передаче

5 фрикционные муфты 20 и 23 нагружены моментом, равным крутящему моменту двигателя. На заднем ходу включены тормоза 13 и 22. При этом поток мощности от вала 3 двигателя через гидротрансфор.ма- тор 1, первый планетарный ряд и вал 11

0 передается к шестерне 17 второго планетарного ряда и далее через сателлиты 15 и 16 при остановленной шестерне 21 к водилу 14, связанному с выходным валом.

На разных передачах фрикционные муфты передают различные по величине крутя5 щие моменты. Так. на первой передаче муфта 23 передает момент двигателя, помноженный на коэффициент Кт гидротрансформатора и передаточное число первого планетарного ряда, на третьей передаче - только момент двигателя. Фрикционная муфта 20 на второй передаче вследствие разветвления потока мощности передает значительно меньший крутящий момент, чем. на полнопоточной третьей передаче.

Исходя из этих нагрузочных режимов в гидравлической системе, обеспечивается поддержание такого минимального давления, которое обеспечивает передачу фрикционными элементами (муфтами и тормозами) требуемого момента без их пробуксовки.

Трогание автомобиля с места происходит при включенной первой передаче, причем в начале трогания автомобиля коэффициент Кт трансформации гидротрансформатора имеет максимальное значение, которое постепенно уменьщается по мере разгона автомобиля. Чем выще величина Кт, тем больший момент должны передать фрикционные элементы ГМП и, следовательно, тем большей должна быть величина давления в гидросистеме во избежание недопустимой пробуксовки фрикционных элементов. После того, как гидротрансформатор в процессе разгона автомобиля переходит в режим гидромуфты, требуемая величина давления Р зависит только от величины угла а открытия дросселя и включенной ступени в ГМП (линии 83-85 и 87-89, фиг.5). Регулирование давления в гидросистеме по требуемому закону осуществляется с помощью регулятора давления за счет соответствующего изменения силы тока в обмотке 42 электромагнита 34.

При отсутствии тока в обмотке 42 электромагнита развиваемое им тяговое усилие равно нулю. В этом случае усилие, прижимающее щарик клапана 33 к его седлу, равно усилию Fnp предварительно сжатия пружины 41.

До тех пор пока давление Р в гидросистеме и равное ему давление в полости 29 создают на шарик клапана 33 силу F, меньшую значения Рпр, полость остается отсоединенной от слива. Как только, вследствие повышения давления Р, имеет место соотношение , щарик клапана 33 отодвинется от седла. Вследствие этого появляется связь между сливом и полостью 29, что приводит к снижению давления в гидросистеме до уровня, задаваемого отношением FJ Flip. Прохождение тока через обмотку 42 электромагнита 34 вызывает появление у него тягового усилия Рзк, направленного против усилия пружины 41. В этом случае результирующее усилие прижатия шарика клапана 33 к седлу уменьшается и составляет величину Fnp - FSM, вследствие чего ум.ень- щается регулируемое давление в гидросистеме. Чем выще сила тока, проходящего через обмотку 42 электромагнита 34, тем ниже величина регулируемого давления в гидросистеме. Регулирование силы тока в обмотке 42 электромагнита по требуемому закону в зависимости от включенной сту5

пени, угла открытия дросселя (нагрузки двигателя) и передаточного отношения гидротрансформатора осуществляется с помощью устройства управления следующим образом. В зависимости от того, какая из ступеней включена в планетарном редукторе, на выходе 56 датчика 46 включенной ступени появляется сигнал, величина которого пропорциональна передаточному отношению IKEI планетарного редуктора. Величина сигнала

0 на выходе 55 датчика 43 частоты вращения выходного вала 1-МП пропорциональна частоте вращения Па этого вала. Оба эти сигнала поступают на входы 53 и 54 первого умножителя 47, на выходе 57 которого в результате вырабатывается сигнал, величина которого пропорциональна произведению Па Т 1кп, т. е. величина выходного сигнала умножителя 47 оказывается пропорциональной частоте врапления Пт турбинного колеса. Этот сигнал подводится к входу 59 делите(j ля 50, а к входу 60 данного делителя подводится сигнал от выхода 58 датчика 45, величина которого пропорциональна частоте вращения вала двигателя. В результате на выходе 61 делителя 50 формируется сигнал, равный отнощению , которое представляет

5 собой передаточное отношение гидротрансформатора.

Выходной сигнал делителя 50 является входным сигналом для генаратора 51 тока. Чем выще напряжение, подводимое к входу 62 генератора 5 от выхода 61 делителя 50,

0 тем большее напряжение подводится к базе транзистора 73. Это приводит к увеличению силы тока, проходящего через переход база- эмиттер транзистора 73. В результате происходит увеличение тока коллектора транзистора 73 с соответствующим возрастанием па5 дения напряжения в резисторе 77.

Связь между напряжением UBS подводимым к входу 62 генератора, и напряжением Увы.х на его выходе 63 выражается соотношением

0Uaux : и„ --а - UBX,

где и,, - напряжение источника питания;

а - коэффициент, зависящий от номинала резисторов 74, 75, 77, 79.

Данное соотношение является справедливым до тех пор, пока не произойдет переход транзистора 73 в режим насыщения. После этого величина Ивы.х остается практически постоянной независимо от величины UBX.

QНапряжение UBX пропорционально передаточному отношению гидротрансформатора, поэтому выходное напряжение UBMX генератора 51 изменяется в зависимости от величины i аналогично закону, приведенному на фиг.4. Это означает, что к входу 64 умножи5 теля 48 подводят сигнал, пропорциональный коэффициенту трансформации К гидротрансформатора. Поскольку к второму входу 65 этого умножителя . подводится сигнал, про5

порциональный крутящему моменту Мк двигателя, на выходе 67 умножителя 48 формируется сигнал, пропорциональный произведению Кт Мк, т. е. пропорциональный моменту Мт, подводимому к валу 5 планетарного редуктора.

Сигнал от выхода 67 умножителя 48 подводится к первому входу 68 умножителя 49, а к второму входу 69 этого умножителя подводится сигнал от выхода 56 датчика 46, зависящий от включенной передачи, поэтому на выходе 70 умножителя 49 формируется сигнал, определяемый произведением момента Мт на коэффициент, величина которого меняется в зависимости от того, какая передача включена. Регулируемый стабилизатор 52 тока вьтолнен таким об- разом, что по мере увеличения величины сигнала, подводимого к его входу 71, сила выходного тока, поступающего от выхода 72 стабилизатора в обмотку 42 электромагнита 34, уменьшается. Благодаря этому по мере возрастания момента Мт и включения ступеней планетарного редуктора, на которых увеличивается нагрузка фрикционных элементов, вследствие повышения уровня сигнала, подводимого к входу 71 стабилизатора 72, и уменьшения в результате этого силы тока в обмотке 42 электромагнита 34 снижается его тяговое усилие. Это приводит к требуемому возрастанию давления в гидравлической системе ГМП.

Формула изобретения

жиной, сообщена через дроссель с источником давления рабочей жидкости и со сливом через клапан с управлением от электромагнита, включающего корпус, якорь и обмотку, подключенную к автоматической системе управления, содержащей датчик частоты вращения выходного вала коробки передач, датчик нагрузки двигателя и датчик включенной ступени в коробке передач, отличающаяся тем, что, с целью повышения на10 дежности работы, устройство управления электромагнитом снабжено датчиком часто- . ты вращения вала двигателя, тремя умножителями сигналов, делителем сигналов, генератором тока,регулируемым стабилизатором тока, при этом входы первого умножителя соединены с выходом датчика частоты вращения выходного вала коробки передач и выходом датчика включенной ступени, выход первого умножителя и выход датчика частоты вращения вала двигателя соединены с входами делителя, выход делителя подключен к входу генератора тока, выход которого и выход датчика нагрузки двигателя подключены к входам второго умножителя, выход которого и выход датчик включенной ступени подключены к входам третьего умножителя, выход которого подключен к входу регулируемого стабилизатора тока, а выход стабилизатора соединен с обмоткой электромагнита.

20

25

стороны золотником, полость перед одним из 35 диаметр которого по всей длине больше диаторцов которого сообщена с источником давления рабочей жидкости, а полость перед другим торцом золотника, связанным с пру/

метра якоря, а конец якоря, расположенный внутри электромагнита, выполнен в виде усеченного конуса.

жиной, сообщена через дроссель с источником давления рабочей жидкости и со сливом через клапан с управлением от электромагнита, включающего корпус, якорь и обмотку, подключенную к автоматической системе управления, содержащей датчик частоты вращения выходного вала коробки передач, датчик нагрузки двигателя и датчик включенной ступени в коробке передач, отличающаяся тем, что, с целью повышения на0 дежности работы, устройство управления электромагнитом снабжено датчиком часто- . ты вращения вала двигателя, тремя умножителями сигналов, делителем сигналов, генератором тока,регулируемым стабилизатором тока, при этом входы первого умножителя соединены с выходом датчика частоты вращения выходного вала коробки передач и выходом датчика включенной ступени, выход первого умножителя и выход датчика частоты вращения вала двигателя соединены с входами делителя, выход делителя подключен к входу генератора тока, выход которого и выход датчика нагрузки двигателя подключены к входам второго умножителя, выход которого и выход датчик включенной ступени подключены к входам третьего умножителя, выход которого подключен к входу регулируемого стабилизатора тока, а выход стабилизатора соединен с обмоткой электромагнита.

0

5

диаметр которого по всей длине больше диаметра якоря, а конец якоря, расположенный внутри электромагнита, выполнен в виде усеченного конуса.

80

81

/

(Piie.5

макс

I пере дача

to Ci

-§ I

Скорость а.бтомо5ил91 Фиг. 5

Составитель А. Барыков

Редактор О. ГоловачТехред-И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 936/21Тираж 599Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., я. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ш