Система управления гидромеханической коробкой передач транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК B60K41/06 

Изобретение относится к транспорту, а именно к гидромеханическим многоступенчатым передачам, преимущественно для транспортных средств большой мощности.

Цель изобретения - повышение надеж- ности работы.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы управления и кинематическая схема гидромеханической передачи; на фиг. 2 - принципиальная схема системы управления; на фиг. 3 - секция кранового распределителя; на фиг. 4 - схема устройства командного управления; на фиг. 5 - диаграммы выходных сигналов элементов системы (а - сигнал а, б - сигнал Ь, в - сигнал с, г - сигналы на включение высших и низших передач); на фиг. 6 - диаграммы выходных сигналов; на фиг. 7 - график включения фрикцивнов гидромеханической передачи.

Устройство состоит из гидротрансформатора 1 (фиг. 1) с фрикционом 2 блокиров- ки и планетарной коробки 3 передач с фрикционами 4-8. С выходным валом 9 коробки 3 передач связан гидравлический преобразователь 10 скорости известной конструкции, например трубка Пито. Система управления содержит источник 11 давления с регулятором 12, крановый распределитель 13, шаговый механизм 14, блок 15 клапанов авоматического управления, блок 16 отсечных клапанов и устройство 17 командного управления. Вход кранового распределителя 13 связан с гидролинией 18 главного давления, а выходы 19--23 - гидро- липиями с гидроцилиндрами 2,4 - 8. Блок 15 имеет три выхода 24-26, гидролиниями связанные с входами блока 16. Последний имеет два выхода 27 и 28, связанные с шаговым механизмом 14 через клапаны ИЛ.И 29 и 30, к которым .подключены также выходы 31 и 32 устройства 17 командного управления. График включения фрикционов 4-8 приведен в таблице на фиг. 7.

Для упрощения графики не показаны элементы смазки н охлаждения гидромеханической передачи, а гидростанция и устройства регулирования давления изображены упрощенно в вИде источника 11 давления и регулятора 12. Стрелкой 33 показано воздействие водителя на устройство 17 командного управления.

Блок 15 клапанов автоматического управления содержит два одинаковых клапана 34 и 35 для автоматического переключения и 1И-IV ступеней соответственно и два таких же клапана 36 и 37 для автоматического управления блокировкой гидротрансформатора (фиг. 2). Каждый из них имеет один нор.мально выключенный и один нормально включенный выход. Нормально выключенные выходы 25 и 26 клапанов 34 и 35 служат для подачи сигналов на включение ill, IV ступеней, а нормально включенный выход 24 - для II ступени. Иор

5

5

О

0

0

5

0

5

5

0

мально включенные выходы 38 и 39 клапанов 36 и 37 служат для подачи команд на включение блокировки гидротрансформатора через клапан ИЛИ 40, и исполнительное устройство 41. Давление питания на вход клапана 35 подается от командного устройства 17 но гидролинии 42. Вход клапана 34 подключен к нормально включенному выходу 43 клапана 35, а входы клапанов 36 и 37 - к выходам 25 и 26 клапанов 34 и 35. К клапанам 34-37 гидролиниями 44 и 45 подведены давления преобразователей 10 и 46 угловой скорости выходного вала передачи и положения педали акселератора двигателя (не показано). Блок 16 отсечных клапанов содержит три отсечных клапана 47, 48 и 49 по числу автоматизированных ступеней (11, III и IV), выполненные в виде двухпозиционных распределителей с пружинным возвратом и торцовыми камерами управления. Е5ходы клапанов 48 и 49 подключены к выходам 25 и 26, а входы клапана 47 - к выходам 24 и 25 клапанов 34 и 35 блока 15. Торцовые камеры клапанов 47-49 подключены к выходам 20 и 22 распределителя 13, на гидроцилиндры фрикционов 6 и 7, а полости пружин - к выходу 23 на гидроцилиндр фрикциона 8. Выходы клапанов 47-49 гидролиниями 50-53 подключены к входам клапанов ИЛИ 54 и 55, а выходы последних - гидролиниями к клапанам ИЛИ 29 и 30.

Шаговый .механизм 14 содержит два гид- роцилипдра 56 и 57 с подпружиненными поршнями, на штоках которых закреплены собачки храпового устройства. Храповое колесо 58 кинематически связано с поворотным золотником распределителя 13 (фиг. 3). Гидроцилиндры 56 и 57 гидролиниями 59 и 60 подключены к выхода.м клапанов ИЛИ 29 и 30.

На выходах распределителя 13 может устанавливаться механизм 61 для обеспечения плавного включения фрикционов .

Устройство кранового распределителя упрощенно юказано на примере сечения, соответствующего выходу 22. Цилиндрический золотник 62 может занимать в корпусе распределителя 13 семь угловых положений, в которых он удерживается фиксатором (не показан). В золотнике 62 имеется центральное отверстие 63, сообщенное с гидроли нией 18 (на фиг. 3 не показано) и кольцевая проточка, сообщенная с дренажом (показана нунктиром). В золотнике 62 в плоскости выхода 22 имеются равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия 64-66, сообщающиеся с отверстиями 63, и пазы 67-70, сообщающиеся с кольцевой проточкой.

Устройство командного управления может состоять из двух электро.магнитных панов 71 и 72, к входам которых подведено давление питания, а выходы гидролиниями 31 и 32 подключены к клапанам ИЛИ 29

и 30. Элементы ручного управления клапанами 71 и 72 условно обозначены стрелкой 33. Применение электромагнитных клапа нов 71 и 72 обеспечивает совместимость системы с электронными микропроцессорны ми устройствами управления. Такое устройство 73, например, может быть подключено к клапанам 71 и 72 без каких-либо изменений конструкции.

на II ступени и никаких переключений не происходит.

По мере разгона на И ступени возрастает выходное давление преобразователя 10 с скорости выходного вала. В момент, когда

На режиме ручного управления водитель осуществляет любые переключения ступеней гидромеханической передачи посредством устройства 17, от выходов 31 и 32 которого по гидролиниям подается жидотношение давлений преобразователей 10 и 46 достигает определенной величины, определяемой настройкой клапана 34, происходит срабатывание последнего. Выход 24

., „,соединяется с дренажом, а выход 26 - с

Устройство работает следующим образом, ю давлением. Появление давления на выходе 25 соответствует подаче сигнала b на включение III ступени. Сигнал с проходит через клапан 47 по гидролинии 50 к клапану ИЛИ 55 и далее через клапан ИЛИ 29 к гидроцилиндру 56. Таким образом, форми- кость под давлением в гидроцилиндры 56 15 руется команда, по которой гидроцилиндр 56 и 57 щагового механизма 14. Например, приустанавливает распределитель 13 в положеподаче давления в гидроцилиндр 56 шток последнего выдвигается и посредством собачки храпового устройства поворачивает храповое колесо 58 шаг в направ- приводит к срабатыванию отсечного

лении высших ступеней. Вместе с колесом -tU Г„ л- /..„ ,„„

58 поворачивается золотник 62 распределителя 13 и устанавливается в положение, соответствующее избранной ступени. При этом в каждом из семи положений распределителя подается давление в те из гидроцилиндров фрикционов 4-8, которые отмечены кружками в таблице на фиг. 7, а остальные гидроцилиндры дренируются. Нание III ступени. В процессе ее включения выключаются гидроцилиндры 5 и 7 и включаются гидроцилиндры фрикционов 4 и 8,

клапана 47 (перемеш,ению вниз). В результате этого гидролиния 50 сообщается с дренажом, что приводит к отсечке сигнала b от гидроцилиндра 56 и дренированию последнего через клапан 47, т.е. к возврату, шаго- 25 вого механизма 14 в исходное положение.

пример, на фиг. 3 показано положение распределителя 13 в зоне выхода 22 на гидроцилиндр фрикциона 7 на нейтрали. Выход 22 дренируется через паз 67. При вращении золотника 62 в направлениях, показанных стрелкой, выход 22 соединяется с питанием, либо дренажом посредством отверстий 64-66 и пазов 67-70 в соответствии с фиг. 7. Аналогично происходит коммутация выходов 19-21, 23.

На III ступени давление с выхода 25 клапана 34 подается на вход клапана 36 блокировки гидротрансформатора на III ступени При соотнощении давлений преобразовате30 лей 10 и 46, соответствующем настройке клапана 36, последний срабатывает аналогично клапану 34 и включает гидроцилиндр фрикциона 2 блокировки через клапан ИЛИ 40 и исполнительное устройство 41. Аналогично при дальнейшем разгоне сра35 батывает клапан 35 и подает на выход 26 сигнал с на включение IV ступени. Сигнал b снижается и за счет этого гидротрансформатор разблокируется. Сигнал с через отсечной клапан 49, гидролинии 53, 27 и 59 и клапаны ИЛИ 55 и 29 проходит к гидроцилиндру 56. Таким образом, вновь формируется команда, по которой распределитель 13 устанавливается в положение высшей ступени. В процессе ее включения выключается гидроцилиндр фрикциона 4 и включается гидроцилиндр фрикциона 5. Это приводит к срабатыванию клапана 49, в результате чего гидролиния 53 дренируется, сигнал с отсекается от гидроцилиндра 56, и последний возвращается в исходное положение.

После осуществления каждого переключения водитель прекращает подачу команды (например, выключает электромагнитный клапан 71 или 72). При этом гидроцилиндры 56 и 57 дренируются, их порщни отводятся пружинами в исходное положение и подготавливаются к следующему срабатыванию.

Автоматическое управление осуществляется следующим образом.

Трогание машины с места осуществляется на I ступени, включаемой водителем вручную. После разгона до максимальной скорости на I ступени водитель с помощью командного устройства 17 включает II ступень и режим автоматического управления, при котором гидролиния 42, ранее дренировавшая, сообщается с гидролинией 18 главного давления. В этот момент все клапаны блоков 15 и 16 находятся в состоянии, изображенном на фиг. 2 . Давление из гидролинии 42 проходит через клапаны 35 и 34 на выход 24, что соответствует подаче сигнала а на включение II ступени. Этот сигнал поступает к клапану 47 отсечки и далее не проходит. Поэтому при переходе на автоматический режим передача остается

на II ступени и никаких переключений не происходит.

По мере разгона на И ступени возрастает выходное давление преобразователя 10 скорости выходного вала. В момент, когда

отношение давлений преобразователей 10 и 46 достигает определенной величины, определяемой настройкой клапана 34, происходит срабатывание последнего. Выход 24

давлением. Появление давления на выходе 25 соответствует подаче сигнала b на включение III ступени. Сигнал с проходит через клапан 47 по гидролинии 50 к клапану ИЛИ 55 и далее через клапан ИЛИ 29 к гидроцилиндру 56. Таким образом, форми- руется команда, по которой гидроцилиндр 56 устанавливает распределитель 13 в положе приводит к срабатыванию отсечного

ние III ступени. В процессе ее включения выключаются гидроцилиндры 5 и 7 и включаются гидроцилиндры фрикционов 4 и 8,

приводит к срабатыванию отсечного

Г„ л- /..„ ,„„

клапана 47 (перемеш,ению вниз). В результате этого гидролиния 50 сообщается с дренажом, что приводит к отсечке сигнала b от гидроцилиндра 56 и дренированию последнего через клапан 47, т.е. к возврату, шаго- вого механизма 14 в исходное положение.

0

5

На III ступени давление с выхода 25 клапана 34 подается на вход клапана 36 блокировки гидротрансформатора на III ступени При соотнощении давлений преобразовате30 лей 10 и 46, соответствующем настройке клапана 36, последний срабатывает аналогично клапану 34 и включает гидроцилиндр фрикциона 2 блокировки через клапан ИЛИ 40 и исполнительное устройство 41. Аналогично при дальнейшем разгоне сра5 батывает клапан 35 и подает на выход 26 сигнал с на включение IV ступени. Сигнал b снижается и за счет этого гидротрансформатор разблокируется. Сигнал с через отсечной клапан 49, гидролинии 53, 27 и 59 и клапаны ИЛИ 55 и 29 проходит к гидроцилиндру 56. Таким образом, вновь формируется команда, по которой распределитель 13 устанавливается в положение высшей ступени. В процессе ее включения выключается гидроцилиндр фрикциона 4 и включается гидроцилиндр фрикциона 5. Это приводит к срабатыванию клапана 49, в результате чего гидролиния 53 дренируется, сигнал с отсекается от гидроцилиндра 56, и последний возвращается в исходное положение.

На IV ступени на вход клапана 37 по„ ступает давление с выхода 26 клапана 35, что обеспечивает автоматическую блокировку гидротрансформатора на IV ступени. Переключение с высших ступеней на низшие- происходит в обратном порядке. При снижении скорости движения сначала срабатывает клапан 37 и возвращается в исходное положение. Гидротрансформатор разблокируется. При дальнейшем замедлении машины срабатывает клапан 35

5

и возвращается в исходное положение, а клапан 34 остается в положении II ступени. В результате на выход 25 поступает сигнал Ь, с, на выходе 26 исчезает.

На IV ступени под действием давлений на выходах 20 и 23 к гидроцилиндрам фрикционов 5 и 8 все отсечные клапаны 47-49 находятся в нижнем положении. В результате этого сигнал b с выхода 25 поступает через клапаны 48, 54 и 30 и гидролинии 52 и 60 к гидроцилиндру 57. Таким образом, формируется команда и распределитель 13 устанавливается в положение III ступени. В процессе ее включения клапан 48 возвращается в исходное положение (вследствие выключения гидроцилиндра фрикциона 5), в результате чего гидролиния 52 дренируется, сигнал b отсекается от гидроцилиндра 57, и шаговый механизм 14 устанавливается в исходное положение.

При дальнейшем падении скорости срабатывает клапан 34, который выдает сигнал а на включение II ступени. Сигнал а через клапан 47, который на III ступени находится в нижнем положении, проходит через гидролинии 51 и 60 и клапаны ИЛИ 54 и 30 к гидроцилиндру 57. Распределитель 13 устанавливается в положение II ступени, после чего клапан 47 устанавливается в исходное положение и отсекает сигнал а от гидроцилиндра 57. Одновременно возвращаются в исходное положение клапаны 48 и 49. Включена II ступень.

Описанный процесс автоматического переключения ступеней показан на графике (фиг. 5) для некоторого фиксированного значения выходного давления регулятора 46. Очередность появления сигналов а, Ь, с при- ведена на фиг. 5а, б, в. Подача команд по этим сигналам показана на фиг. 5г, а переключение ступеней гидромеханической передачи по командам - на фиг. 5д. Поскольку абсциссой графика 5 является скорость, длительность команд изображена условно.

Более подробно формирование команд на включение высшей и низшей передач показано на фиг. 6 на приведенно.м примере переключения с III на IV ступень.

Момент То соответствует срабатыванию клапана 35 и подаче сигнала с через отсечной клапан 49, клапаны 55 и 29 к гидроцилиндру 56. Пос.ае срабатывания шагового механизма 14 и установки распределителя в положение IV ступени давление в гидроцилиндре фрикциона 4 падает, а в гидроцилиндре фрикциона 5 - нарастает. Период Тгц, соответствует заполнению гидроцилиндра, а Т„ - нарастанию давления, в процессе которого происходит замыкание фрикциона 5. Процесс переключения заканчивается в момент TX , когда давление в гидроцилиндре возрастает до величины давления насоса Р„.

0

5

0

Срабатывание отсечного клапана 49 под дeйcтвиeJ давления в гидроцилиндре фрикциона 5 происходит в момент Та-,, при давлении РОТСМ В. , определяемым настройкой пружины клапана 49. В результате длительность Тобц команды соизмерима с временем включения IV ступени, а сама команда прерывается еще до окончания переключения с III на IV ступень. По соображениям безопасности величина Ротсеч может выбираться так, чтобы отсечка происходила при окон- чении буксования фрикциона: Рбукс Рот№ц

йРн.

При других переключениях команды формируются аналогично, а моменты их отсечки г определяются настройкой пружин клапанов 47 и 48.

Предлагаемая система позволяет использовать для автоматического управления переключением ступеней электронное микропроцессорное устройство 73, которое подключается, как показано на фиг. 3. При этом не требуется никаких дополнительных изменений, кроме установки соответствующих электрических первичных преобразователей и при необходимости электромагнитного исполнительного клапана для управления гидротрансформатором. При работе электроники гидролиния 42 устройства 17 командного управления должна, как и на ручном режиме, соединяться с дренажом. Блоки 15 и 16 в этом случае могут рассматриваться как резервные.

0

Формула изобретения

Система управления гидромеханической коробкой передач транспортного средства, преимущественно большой мощности, содержащая многопозиционный крановый распределитель, вход которого сообщен с источником давления рабочей жидкости, а выходы подключены к гидроцилиндрам фрикционов гидромеханической передачи, шаговый механизм привода кранового распределителя, включающий в себя два гидроцилиндра, устройство автоматического управления по сигналам преобразователя скорости элементов гидромеханической передачи и положения педачи акселератора, устройство дистанционного командного управления, сообщенное с источником давления рабочей жидкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, она снабжена отсечными клапанами по числу автоматизированных передач, клапанами ИЛИ, при этом устройство автоматического управления включает в себя клапаны автоматического переключения ступеней и клапаны автоматического управления блокировкой гидротрансформатора, каждый из которых выполнен двухпозицион- ным пятилинейным с торцовыми управляющими полостями, Б одной из которых УСтановлена пружина, кинематически связанная со штоком поршня гидроцилиндра управления, причем управляющие полости, противоположные полостям с пружинами, сообщены с преобразователем скорости элементов гидромеханической передачи, а уп- равляющие полости с пружиной сообщены с преобразователем положения педали акселератора, отсечные клапаны включают в себя двухпозиционный пятилинейный распределитель и двухпозиционные трехлинейные распределители с торцовыми камерами управления, в одной из которых размещена пружина, причем камера управления каждого из двухпозиционных трехлинейных распределителей сообщена с соответствующим гидроцилиндром фрикциона гидромеханиче- кой передачи, а камера с пружиной сообщена с гидроцилиндром фрикциона смежной ступени, при этом первая и третья линии каждого двухпозиционного пятилинейного клапана и третья линия каждого распре- делителя сообщены со сливом, вторая линия первого клапана автоматического управления блокировкой гидротрансформатора сообщена с четвертой линией первого клапана автоматического переключения ступеней и с второй линией первого трех- линейного распределителя, четвертая линия второго клапана автоматического управления блокировкой гидротрансформатора сообщена с одним входом первого клапана ИЛИ, второй вход которого сообщен с четвертой линией второго клапана автоматичес- кого управления блокировкой гидротранс- фоматора, а выход первого клапана ИЛИ подключен к соответствующему гидроцилиндру фрикциона гидромеханической передачи, пятые линии первого и второго клапанов управления блокировкой гидротрансформа- тора, и пятые линии клапанов автоматического переключения ступеней сообщены с бес- штокоБЫми полостями гидроцилиндров управления, штоковые полости которых сообщены между собой, с управляющими по- лостями упомянутых клапанов с пружинами, а также с преобразователем положения педали акселератора, причем пятая линия второго клапана автоматического переключателя ступеней дополнительно сообщена с первой линией пятилинейного гидравличес- кого распределителя, вторая линия второго клапана автоматического управления блокировкой гидротрансформатора сообщена с четвертой линией второго клапана автоматического переключения ступеней, с пятой линией пятилинейного распределителя и с второй линией второго трехлинейного распределителя, вторая линия первого клапана автоматического переключения ступеней сообщена с устройством дистанционного командного управления, пятая линия первого клапана автоматического переключения ступеней дополнительно сообщена с второй линией второго одноименного клапана, вторая линия пятилинейного распределителя сообщена с одним входом второго клапана ИЛИ, другой вход которого сообщен с первой линией второго трехлинейного распределителя, а выход второго клапана ИЛИ сообщен с первым входом третьего клапана ИЛИ, второй вход которого подключен к устройству дистанционного командного управления, первая линия первого трехлинейного распределителя сообщена с первым входом четвертого клапана ИЛИ, второй вход которого сообщен с четвертой линией пятилинейного распределителя, выход четвертого клапана ИЛИ сообщен с одним из входов пятого клапана ИЛИ, другой вход которого подключен к устройству дистанционного командного управления, а выходы третьего и пятого клапанов ИЛИ подключены к соответствующим гидроцилиндрам шагового механизма привода кранового распределителя, причем преобразователь скорости связан с выходным валом гидромеханической коробки передач, при этом в первой позиции клапанов автоматического управления блокировкой гидротрансформатора и клапанов автоматического переключения ступеней первая линия сообщена с четвертой, вторая - с пятой, во второй позиции вторая линия сообщена с четвертой, третья - с пятой, в первой позиции пятилинейного распределителя вторая линия сообщена с третьей, четвертая - с пятой, во второй позиции первая линия сообщена с второй, третья - с четвертой, Б первой позиции первого трехлинейного распределителя первая линия сообщена с второй, во второй позиции первая линия сообщена с третьей, в первой позиции второго трехлинейного распределителя первая линия сообщена с третьей, во сторой позиции первая линия сообщена с второй.

JJ

.4

.f I

I

a

3S

Изобретение относится к системам управления трансортных средств преимущест .п « г, ,S венно большой мошности. Цель изобретения - повышение надежности работы. Пошаговый поворот кранового распределителя 13 осуш,ествляется шаговым механизмом 14 по командам блока 15 клапанов автоматического управления и устройства 17 командного управления. Формирование команд по длительности в автоматическом режиме осу- ш,ествляется блоком 16 согласуюш.их клапанов, управляемых давлениями в гидроцилиндрах фрикционов гидромеханической передачи. Клапаны 47, 48, 49 блока 16 осуществляют отсечку команд блока 15 на автоматические переключения, подаваемых по гидролиниям 24, 25, 26 после их исполнения механизмом 14 и распределителем 13, которое фиксируется по изменению давлений в гидроцилиндрах фрикционов, участвующих в переключении. 7 ил. е (Л со Ci 00 ел о Фиг. г

pue.6