Устройство для переключения ступеней в коробке передач Советский патент 1987 года по МПК B60K41/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам управления фрикционными муфтами коробок передач.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем улучшения характеристик устройства без изменения его габаритов.

На фиг. 1 показана схема устройства для переключения ступеней в коробке передач; на фиг. 2 и 3 - характеристики устройства при пониженном давлении и при повышении давления в системе управления фрикционными муфтами соответственно.

Устройство содержит корпус 1, ступенчатый поршень 2, уплотняемый кольцами 3

10

Если включается ступень заднего хода, как показано на фиг. 1, давление в полости 11 определяется плош,адью поперечного сечения золотника 17 и плунжера 18, усилием пружины 19, давлениями в полостях 23 и 31. При этом в процессе включения фрикционной муфты 26 заднего хода давление в управляющей полости 23 нарастает плавно, что определяет плавное повышение давления в системе управления (в полости 11).

Если золотник 21 переключателя ступеней 20 переместить в крайнее левое положение, жидкость из полости 12 поступает по каналу 30 в магистраль 32 включения фрикционной муфты переднего хода (не показана). При этом полость 23, каналы 24

и 4, пружины 5 и 6, конический шток 7 и 25 и цилиндр 27 фрикционной муфты 26

20

с пояском 8 и конусами 9 и И). Поршень 2 образует с корпусом 1 полости 11 и 12, которые сообщены между собой кольцевой щелью 13, образованной пояском 14 в поршне и щтоком 7.

Гидравлическая система управления включает в себя источник 15 рабочей жидкости, регулятор 16 давления, содержащий золотник 17, плунжер 18 и пружину 19, переключатель 20 ступеней с золотником 21, датчик 22 частоты вращения насосного колеса. 25 Датчик выполнен в виде трубки Пито и предназначен для регулирования давления в гидравлической системе управления в зависимости от частоты вращения насосного колеса.

Для увеличения давления в системе управления при включении ступени заднего хода управляющая полость 23 расположения пружины 19 регулятора 16 сообщена каналом 24 с каналом 25 включения фрикционной муфты заднего хода. В гидравлическом цилиндре 27 этой муфты размещен нажимной поршень 28 для сжатия пакета 29 ведущих и ведомых фрикционных дисков.

При включении в коробке передач ступени заднего хода золотник 21 сообщает канал 30, соединенный с полостью 12, с каналом 25 подачи жидкости в цилиндр 27 муфты 26. Трубка Пито 22 насосного колеса гидротрансформатора сообщена с полостью 31 регулятора 16 давления.

Регулятор 16 давления предназначен для поддержания в системе управления пе

сообщены со сливом. В этом случае давление в полости 11 определяется площадью поперечного сечения золотника 17 и плунжера 18, силой пружины 19 и давлением в полости 31.

Устройство работает аналогично при включении всех ступеней, поэтому принцип его работы рассматривается на примере включения ступени заднего хода.

При перемещении золотника 21 в положение, показанное на фиг. 1, равновесие поршня 2, который при наличии давления в полостях 11 и 12 находится в крайнем левом положении, нарушается и он перемещается вправо, вытесняя жидкость в ка на- лы 25 и 30 и цилиндр 27. В каналы 25 и 30 и цилиндр 27 жидкость поступает также 30 по кольцевой щели 13, образованной пояском 14 в порщне 2 и конусом 9 штока 7. По мере перемещения поршня 2 вправо давление жидкости в полости 12 постепенно понижается вследствие уменьшения усилия пружины 5 и увеличения силы пружины 6.

При крайнем правом положении поршня 2 поясок 14 расположен против конуса 10 и проходное сечение кольцевой щели 13 при этом увеличивается. Увеличение площади проходного сечения кольцевой щели 13 позволяет без значительной задержки по времени заполнить цилиндр фрикционной муфты с увеличенным объемом гидравлической полости.

После заполнения жидкостью цилиндра 27 давления жидкости в полости 13 воз35

40

реключения ступеней коробки передач тре- 45 растает и поршень 2 перемещается в исходбуемого рабочего давления. В связи с тем, что нагрузка фрикционных муфт зависит от квадрата частоты вращения насосного колеса, требуемое давление является функцией частоты вращения насосного колеса.

ное (левое) положение вследствие поступления жидкости в полость 12 по кольцевой щели 13. Давление жидкости в полости 12 и в цилиндре 27 постепенно повышается благодаря увеличению усилия пружины 5

Для реализации этой функции устройство 50 и уменьщению усилия пружины 6, а также

для переключения ступеней в коробке передач включает известную конструкцию регулятора давления, к которому подводится давление от трубки Пито 22, связанной с насосным колесом гидротрансформатора.

Если, например, возрастает частота вращения насосного колеса, то возрастает давление ,в трубке Пито 22 и полости 31. Это вызывает повышение давления в полости 11.

55

вследствие роста давления в управляющей полости 23 регулятора 16.

Время перемещения порщня 2 в левое положение определяется величиной объе.ма, описываемого поршнем 2 при его перемещении с правого в левое положение, функцией изменения площади проходного сечения кольцевой щели 13, перепадом давления между полостями 11 и 12. Этот перепад

0

Если включается ступень заднего хода, как показано на фиг. 1, давление в полости 11 определяется плош,адью поперечного сечения золотника 17 и плунжера 18, усилием пружины 19, давлениями в полостях 23 и 31. При этом в процессе включения фрикционной муфты 26 заднего хода давление в управляющей полости 23 нарастает плавно, что определяет плавное повышение давления в системе управления (в полости 11).

Если золотник 21 переключателя ступеней 20 переместить в крайнее левое положение, жидкость из полости 12 поступает по каналу 30 в магистраль 32 включения фрикционной муфты переднего хода (не показана). При этом полость 23, каналы 24

и 25 и цилиндр 27 фрикционной муфты 26

и 25 и цилиндр 27 фрикционной муфты 26

сообщены со сливом. В этом случае давление в полости 11 определяется площадью поперечного сечения золотника 17 и плунжера 18, силой пружины 19 и давлением в полости 31.

Устройство работает аналогично при включении всех ступеней, поэтому принцип его работы рассматривается на примере включения ступени заднего хода.

При перемещении золотника 21 в положение, показанное на фиг. 1, равновесие поршня 2, который при наличии давления в полостях 11 и 12 находится в крайнем левом положении, нарушается и он перемещается вправо, вытесняя жидкость в ка на- лы 25 и 30 и цилиндр 27. В каналы 25 и 30 и цилиндр 27 жидкость поступает также по кольцевой щели 13, образованной пояском 14 в порщне 2 и конусом 9 штока 7. По мере перемещения поршня 2 вправо давление жидкости в полости 12 постепенно понижается вследствие уменьшения усилия пружины 5 и увеличения силы пружины 6.

При крайнем правом положении поршня 2 поясок 14 расположен против конуса 10 и проходное сечение кольцевой щели 13 при этом увеличивается. Увеличение площади проходного сечения кольцевой щели 13 позволяет без значительной задержки по времени заполнить цилиндр фрикционной муфты с увеличенным объемом гидравлической полости.

После заполнения жидкостью цилиндра 27 давления жидкости в полости 13 воз

ное (левое) положение вследствие поступления жидкости в полость 12 по кольцевой щели 13. Давление жидкости в полости 12 и в цилиндре 27 постепенно повышается благодаря увеличению усилия пружины 5

и уменьщению усилия пружины 6, а также

5

вследствие роста давления в управляющей полости 23 регулятора 16.

Время перемещения порщня 2 в левое положение определяется величиной объе.ма, описываемого поршнем 2 при его перемещении с правого в левое положение, функцией изменения площади проходного сечения кольцевой щели 13, перепадом давления между полостями 11 и 12. Этот перепад

зависит от величины давления жидкости в полости 11, соотношения эффективных площадей поршня 2 со стороны полостей 11 и 12 и усилий пружин 5 и 6.

Для гарантированного перемешения поршня 2 в крайнее правое положение при включении ступеней в коробке передач гидравлическое сопротивление кольцевой ш,е ли 13 при расположении пояска 8 штока против пояска 14 поршня 2 должно быть выше сопротивления магистрали от механизма плавного включения до цилиндра включаемой фрикционной муфты.

Конус 9 позволяет существенно увеличить плошадь проходного сечения кольцевой

рактеристик расположена выше, чем соответствующая характеристика при включении ступени переднего хода. Такое увеличение ординат каждой из характеристик при вклюг чении ступени заднего хода существенно для исключения перегрева дисков фрикционной муфты заднего хода, которая нагружена большим моментом, чем муфта переднего хода.

Таким образом, установка пружины в по10 лости 12 дает возможность изменять характеристики устройства, не изменяя геометрических размеров механизма плавного включения. Возможность изменения характеристик без изменения конструкции механизма

щели 13 при крайнем левом положении порш- плавного включения позволяет унифициро25

ня 2, что позволяет восполнять возможные утечки жидкости из каналов включения муфты и ее цилиндра при меньшем перепаде давления на кольцевой щели 13.

Подача давления от трубки Пито 22, являющейся датчиком частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, в управляющую полость 31 регулятора давления позволяет изменять характеристики регулирования давления механизмом плавного включения в зависимости от крутящего момента на насосном колесе таким образом, чтобы температура нагрева дисков фрикционной муфты при их буксовании не пре- выщала допустимого предела.

При включении ступени переднего хода золотник 21 сообщает канал 30 с каналом 32 включения фрикционной муфты переднего 30 хода. Скорость изменения давления в полости 12 в этом случае меньше, чем при включении муфты заднего хода, так как полость 23 регулятора давления сообщена с атмосферой и нет роста давления в системе управления, обусловленного, как на заднем ходу, повышением давления в управляющей полости 23.

вать его для применения в различных коробках передач.

Установка конического штока позволяет увеличить площадь проходного сечения дроссельного отверстия при наполнении цилинд- 20 ра фрикционной муфты жидкостью, а также в конце процесса регулирования давления механизмом плавного включения, что очень важно для повышения надежности работы фрикционных муфт коробки передач.

35

Формула изобретения

Устройство для переключения ступеней в коробке передач, содержащее источник давления рабочей жидкости, сообщенный через регулятор давления со сливом, а также через механизм плавного включения и золотниковый переключатель ступеней - с гидравлическими цилиндрами фрикционных муфт и с одной управляющей полостью регулятора давления, другая управляющая полость которого сообщена с датчиком частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, при этом механизм плавного включения включает в себя корпус с размещенным в нем ступенчатым поршнем, образующим полость между ступенчатой частью поршня и первым торцом корпуса, которая сообщена с источником давления рабочей жидкости и в которой размещена пружина, а также полость между частью поршня большего диаметра и вторым торцом корпуса, которая сообщена с золотниковым переклюНа фиг. 2 представлены характеристики устройства, рассчитанные при определенных дО его параметрах для случая включения ступени переднего хода. Сплошными линиями показана закономерность изменения давления в полости 12 после наполнения жидкостью цилиндра 27 фрикционной муфты при

Устройство для переключения ступеней в коробке передач, содержащее источник давления рабочей жидкости, сообщенный через регулятор давления со сливом, а также через механизм плавного включения и золотниковый переключатель ступеней - с гидравлическими цилиндрами фрикционных муфт и с одной управляющей полостью регулятора давления, другая управляющая полость которого сообщена с датчиком частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, при этом механизм плавного включения включает в себя корпус с размещенным в нем ступенчатым поршнем, образующим полость между ступенчатой частью поршня и первым торцом корпуса, которая сообщена с источником давления рабочей жидкости и в которой размещена пружина, а также полость между частью поршня большего диаметра и вторым торцом корпуса, которая сообщена с золотниковым переклюналичии пружин 5 и 6. Нижняя сплощная 45 чателем ступеней, причем упомянутые полос- линия получена при отсутствии избыточноготи сообщены через отверстие в поршне, отдавления в управляющей полости 31, а верхняя - при определенном давлении в полости 31. Чем выше давление в трубке Пито 22, тем выше расположена характеристика на графике. Штриховыми линиями представлены характеристики устройства при установке только пружины 5 и отсутствии пружины 6, а штрих-пунктирными - при установке пружины 6 и отсутствии пружины 5.

50

личающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем улучшения характеристик устройства без изменения его габаритов, оно снабжено дополнительной пружиной, установленной в полости между частью поршня большего диаметра и вторым торцом корпуса, и коническим штоком, размещенным в отверстии, выполненном во втором торце корпуса, при этом соосно отверсНа фиг. 3 представлены характеристики с втором торце корпуса выполнено

устройства при включении ступени заднего хода. Из фиг. 3 видно, что каждая из хаупомянутое отверстие в поршне, в котором размещен конический конец штока.

рактеристик расположена выше, чем соответствующая характеристика при включении ступени переднего хода. Такое увеличение ординат каждой из характеристик при включении ступени заднего хода существенно для исключения перегрева дисков фрикционной муфты заднего хода, которая нагружена большим моментом, чем муфта переднего хода.

Таким образом, установка пружины в по0 лости 12 дает возможность изменять характеристики устройства, не изменяя геометрических размеров механизма плавного включения. Возможность изменения характеристик без изменения конструкции механизма

плавного включения позволяет унифицировать его для применения в различных коробках передач.

Установка конического штока позволяет увеличить площадь проходного сечения дроссельного отверстия при наполнении цилинд- 0 ра фрикционной муфты жидкостью, а также в конце процесса регулирования давления механизмом плавного включения, что очень важно для повышения надежности работы фрикционных муфт коробки передач.

Формула изобретения

Устройство для переключения ступеней в коробке передач, содержащее источник давления рабочей жидкости, сообщенный через регулятор давления со сливом, а также через механизм плавного включения и золотниковый переключатель ступеней - с гидравлическими цилиндрами фрикционных муфт и с одной управляющей полостью регулятора давления, другая управляющая полость которого сообщена с датчиком частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, при этом механизм плавного включения включает в себя корпус с размещенным в нем ступенчатым поршнем, образующим полость между ступенчатой частью поршня и первым торцом корпуса, которая сообщена с источником давления рабочей жидкости и в которой размещена пружина, а также полость между частью поршня большего диаметра и вторым торцом корпуса, которая сообщена с золотниковым переключателем ступеней, причем упомянутые полос- ти сообщены через отверстие в поршне, от

личающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем улучшения характеристик устройства без изменения его габаритов, оно снабжено дополнительной пружиной, установленной в полости между частью поршня большего диаметра и вторым торцом корпуса, и коническим штоком, размещенным в отверстии, выполненном во втором торце корпуса, при этом соосно отверс втором торце корпуса выполнено

втором торце корпуса выполнено

упомянутое отверстие в поршне, в котором размещен конический конец штока.

P,Mll(i

1.2

O.B

ол

о

u.if.0,8 t,c О

VU2.2

0,0,8 t,c

(Риг.З

Изобретение относится,к транспортному машиностроению, в частности к системам управления фрикционными муфтами коробок передач. Цель изобретения - повышение эффективности работы путем улучшения характеристик устройства без изменения его габаритов. Устройство содержит корпус 1, ступенчатый поршень 2, уплотняемый кольцами 3 и 4, пружины 5 и 6, конический шток 7 с пояском 8 и конусами 9 и 10. Поршень 2 образует с корпусом 1 полости 11 и 12, которые сообщены между собой кольцевой щелью 13, образованной пояском 14 в поршне и штоком 7. Гидравлическая система управления включает в себя источник 15 рабочей жидкости, регулятор 16 давления, содержащий золотник 17, плунжер 18 и пружину 19, переключатель 20 ступеней с золотником 21, датчик 22 частоты вращения насосного колеса. Датчик выполнен в виде трубки Пито и предназначен для регулирования давления в гидравлической системе управления в зависимости от частоты вращения насосного колеса. Для увеличения давления в системе управления при включении ступени заднего хода управляющая полость 23 расположения пружины 19 регулятора 16 сообщена каналом 24 с каналом 25 включения фрикционной муфты заднего хода. 3 ил. S (Л со 4 С5 4; СЛ СО 5 3123 ЧП gW Pui1