Гидравлический автомат управления и защиты многоступенчатой трансмиссии с электромагнитными клапанами дистанционного переключения ступеней Советский патент 1987 года по МПК B60K41/06 

повышение надежно сти работы. На автоматическом режиме пилотные клапаны 12 и 13 автомата 7, управляемые ско- ростным и силовым регуляторами 17 и 18, подают команды на включение ступеней трансмиссии 1 через механизм 6 командного управления и исполнительное устройство 5. На ручном режиме, включаемом переключателем 23, электромагнитный клапан 19 подает к клапанам 12 и 13 постоянное давление от регулятора 20 вместо давления силового регулятора 18, в результате чего автомат 7 переводится в режим защиты. Настройка регулятора 20 вьшш

1

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для управления механическими и гидромеханическими трансмиссиями транспортных средств, преимущественн большой единичной мощности и грузоподъемности.

Цель изобретения - повьпиение надежности работы.

На фиг, 1 показана блок-схема ав- томата управления и защиты многоступенчатой трансмиссии; на фиг. 2 - принципиальная гидравлическая схема автомата управления и защиты; на фиг, 3 - вариант исполнения автомата на фиг, 4 - графики, характеризующие работу автомата в зависимости от силового и скоростного давлений.

Многоступенчатая трансмиссия 1 (фиг. 1) имеет электрогидравлическую систему 2 управления, которая питается от гидростанции 3, включакхцей в себя источники и регуляторы давления жидкости, и бортовой электросети - .. Система 2 управления содержит исполнительное устройство 5, механизм 6 ; командного управления и автомат 7 защиты и управления, К устройствам 5-7 подведено давление питания из нагнетательной гидролинии 8 гидростанции 3, К автомату 7 подведены сигналы 9 и 10 скорости (например частоты вращения выходного вала трансмиссии 1) и нагрузки (например положения педали газа),

максимального силового давления. Б результате клапаны 12 и 13 не препятствуют ручным переключениям с низших ступеней на высшие, но не допускают обратных переключений на низшие при скоростях, превышающих пороговые значения, путем отключения давления питания от электромагнитных клапанов 24-26 ручного управления. Число клапанов в автомате 7 и механизме 6 определяется числом ступеней и кинематической схемой Конкретной трансмиссии. Приведенная схема рассчитана на три ступени переднего и одну заднего хода. 1 3. п, ф-лы, 4 ил.

15

5

5

5

0

Стрелкой 11 показано воздействие водителя транспортного средства на систему 2 управления с целью дистанционного переключения ступеней трансмиссии 1,

Устройство автомата 7 и механизма

6более подробно показано на фиг. 2, где число ступеней трансмиссии 1 ограничено тремя ступенями переднего

и одной заднего хода в целях сокраще- ния графики. Управление большим числом ступеней обеспечивается соответствующим увеличением однотипных элементов этих блоков.

Автомат 7 содержит одинаковые клапаны 12 и 13 автоматических переключений I-11-й и II-III-й ступеней известной конструкции. Каждый из них имеет вход, нормально включенный и нормально выключенный выходы. Вход клапана 13 подключен к гидролинии 8, а вход клапана 12 - к нормально включенному выходу клапана 13. Нср- . мально выключенные выходы клапанов 12 и 13 подключены к выходам 14 и 15 автомата 7, служащим для подачи ко- манд на включение II и 111-й ступеней соответственно, а выход 16 для 1--Й ступени подключен к нормально включенному выходу клапана 13,

К клапанам 12 и 13 подведены управляющие давления от скоростного и силового регуляторов 17 и 18,

Для переключения режимов автомата

7имеются электромагнитный клапан

31

19 и регулятор 20 постоянного давления, выход 21 которого подключен к входу клапана 19. Выход последнего

.подключен к одному из входов клапана ИЛИ 22, второй вход которого сообщен

с выходом силового регулятора 18. Выход клапана ИЛИ 22 в свою очередь сообщен с пр жинными полостями клапанов 12 и 13.

Управление клапанов 19 осуществляется посредством ручного двухпози- ционного переключателя 23 режимов работы, подключенного с одной стороны к бортовой электросети 4, а с другой к клапану 19 и механизму 6. Переключатель имеет положение Р (ручной) и А (автоматический). Механизм 6 имеет электромагнитные клапаны 24-27 для дистанционного вклю- чения вручную I, II и 111-й ступеней и заднего хода трансмиссии 1. Ручное управление клапанами 24-27 осуществ- ляется посредством переключателя (контроллера) 28,- вход которого под- ключен к верхнему выходу переключателя 23.

Обмотки клапанов 24 и 25 подключены к двум другим выходам пойледне- го.

Гидравлические входы клапанов 26 и 25 подключены к выходу 16 автомата 7, вход клапана 25 - к вь/ходу, а вход клапана 27 - в гидролинии 8. Выходы клапанов 24-26.подключены к входам 29-31 исполните11ьного устройства 5 непосредственно, а выход клапана 27 - через клапан ИЖ 32, к которому подключен также выход 15.

Исполнительное устройство 5 изображено обобщенно, поскольку его конструкция хорошо известна из уровня техники. Помимо входов, упомянутых вьше, оно имеет выходы 33.по числу гидроцилиндров трансмиссии 1, Число позиций (состояний) устройства 5 равно числу ступеней трансмиссии 1 плюс нейтраль. В каждой позиции с гидролинией 8 сообщаются те из выходов 33, которые подключены к гидроцилиндрам одноименной ступени.

На фиг. 2 показано подключение клапана 19 и регулятора 21. При использовании в автомате дискретного силового регулятора в качестве регулятора 21 постоянного давления может быть использ ован . регулятор 34 (фиг. 3), входящий в состав силового регулятора 18.

д

5 о 5

0

5

0

5

0

5

Последний кроме регулятора 34 содержит несколько, например три, (фиг. 3) малогабаритных электромагнитных двухходовых клапанов 35-37, входы которых параллельно подключень; через дроссель 38 к выходу регулятора 34 и через дроссель 39 сообщены со сливом, а выходы через дроссели 40-42 также сообщены со сливом. Дроссель 43 включен в линию обратной связи, а страховьй дроссель 44 включен между входом и выходом р егулято- ра 34. Электрическое задающее устройство 45 механически связано с педалью акселератора, при повороте которой поочередно замыкаются контакты (не показаны), подающие напряжение от бортовой электросети 4 на обмотки клапанов 35-37. Гидравлические сопротивления дросселей 39-44 подбираются совместно в соответствии с требуемой характеристикой силового регулятора.

Устройство работает следующим образом.

Работа автомата защиты и управления на автоматическом режиме.

В исходном состоянии контроллер находится в положении Н (нейтраль), а переключатель 23 режимов автомата 7 - в положение Р (ручное). При этом клапаны 24-26 выключены, исполнительное устройство 5 и трансмиссия 1 находятся на нейтрали. Поскольку транспортное средство неподвижно, сигнал скоростного регулятора 17 равен нулю, и клапаны 12 и 13 находятся в исходном положении (фиг. 2).

Переводят переключатель 23 в положение А. При этом напряжение с его выходов подается к клапанам 24 и 25, которые далее остаются включенными постоянно на данном режиме. Однако давление имеется лишь на выходе 16 автомата 7, поскольку клапаны 12 и 13 находятся в исходном положении. Через включенный клапан 24 оно проходит на вход устройства 5, что вызывает включение 1-й ступени.

При разгоне транспортного средства возрастает давление скоростного регулятора 17. под действием которого срабатывает клапан 12. Давление подается на выход 14, а выход 16 со- общае тся со сливом.

С-выхода 14 давление через включенный клапан 25 поступает на вход 30 устройства 5, что приводит к

включению 11-й ступени. При дальнейшем разгоне срабатывает клапан 13 и подает давление на выход 15, что приводит к включению 111-й ступени.

При замедлении переключения происходят в обратном порядке последовательно от высшей и до 1-й ступени.

Аналогично, увеличивая число клапанов, можно обеспечить управление большим числом ступеней. Скорости, при которых происходят переключения, определяются соотношением силового и скоростного давлений регуляторов 18 и 17, как показано на фиг. 4 для

одного из клапанов 12 и 13. Из теории {5 выхода 14 автомата 7. Для включения

систем управления известно, что характеристика каждого из них в координатах силового и скоростного давлений изображается прямой В для переключения вверх (с низщей ступени на высшую) и прямой Н - вниз (с выс- лией ступени на низшую). Углы наклона прямых являют ся константами клапана, Максимальная скорость для переключе-г ния вверх в точке В2 при максимально силовом давлении выбирается нескольк меньшей максимально возможной скорости (точка М) движения на низшей ступени. Минимальная скорость соответствует точке В, Аналогично пере- ключения вниз лежат между абсциссами точек Н и Н 2

Для наглядности точка М нанесена под графиком на шкалах скорости движения, однозначно связанной со скоростным давлением.

Работа автомата защиты и управления на режиме защиты (при ручном управлении) .

Для перевода на данный режим устанавливают переключатель 23 в положение Р (см. фиг, 2). При этом напряжение с его верхнего выхода поступает к контроллеру 28 и на обмотку клапана 19. При срабатывании последнего давление с выхода 21 регулятора 20 поступает к клапану ИЛИ 22 и далее к клапанам 12 и 13« Настройка регулятора 20 выбирается таким образом, что скорость, необхо димая для переключения на высшую ступень, (точка Вj) больше максимальной (точка М) на данной ступени. В результате автоматически переключения вверх не происходят и могут осуществ ляться только вручную с помощью контроллера 28.

Срабатывание клапанов 12 и 13 вверх происходит лишь после включе

ния высших ступеней и разгона на них до скоростей, соответствующих точке М. Таким образом, на данном режиме клапаны 12 и 13 не участвуют в переключениях вверх и не препятствуют им.

Ручные переключения вниз происходят следующим образом. При движении на 111-й ступени с высокой скоростью (выше точки Bj) оба клапана 12 и 13 срабатывают и находятся в положении 111-й ступени, подавая давление на выход 15. Теперь нельзя включить 11-й ступень, так как к клапану 25 не поступает давление с

этой ступени необходимо снизить скорость до такой величины, чтобы клапан 13 переключился в исходное положение и подал давление к клапану 12 и далее на выход 14, Эта скорость соответствует точке Нз.

Таким образом, автомат 7 защищает трансмиссию от включения 11-й ступени на скоростях выше точки Kj.

Аналогично при движении на 11-й ступени обеспечивается защита от включения 1-й ступени и заднего хода Эти ступени нельзя включить, пока клапан 12 не переключится в исходное положение и не подаст давление на выход 16 и далее к клапанам 24 и 16.

На шкалах под графиком фиг, 4 для сравнения нанесены точки срабатывания клапанов 12 и 13 вверх и вниз на режимах защиты и -автоматического управления. Видно, что при защите они смещены вправо на величину, опреде- ляемую настройкой пружины регулятора 20, т.е. превышением давления последнего над максимальным cHxioBbnvi давлением.

Из графика видно, что это превышение должно соответствовать следующему условию:

лР,,,д , макс(4Р.„,

(Р

CR

,макс V

Р,-г.. )tg°

мск

,

сил

с

Р

л

1 СК

- превьш ение давления регулятора 20 постоянного давления над максимальным силовым давлением, МПа,

- максимальное скоростное давлание при переключениях с ступени на (i +,

ck

,Л

сил

+ , и максимальное на 1-й ступени, МПа, с/ - угол наклона характеристики переключения с i-й на (i + 1)-ю CTyneHbj град 4

масштабы изображения скоростного и силового давлений, МПа,

i - текущий номер ступени. При выбора настройки регулятора 20 по указанным формулам находят значение Pjcn/i всех переключени и выбирают максимальное из них. При этом положении точек Bj и Н задают исходя из допустимых перегрузок конкретной трансмиссии.

Дискретный силовой регулятор по фиг. 3 имеет ступенчатую характеристику. Его выходное давление ступен- чато возрастает от минимальной величины, получаемой при включении всех клапанов 35-37, до. максимальной при их отключении. Соответственно видео- изменяется график фиг. 4г При этом упрощается автопят 7 за счет совмещения регуляторов18 и 20 (фчг. 2) в одном регуляторе ЗА (фиг. 3). Установка страхового постоянного дросселя 44 между входом и выходом предот- вращает падение его выходного давления при отказах.

Применение предлагаемого устройства возможно при любом числе ступеней, при различных схемах механизмов

5 и 6, а также при других известных конструкциях- клапанов 12 и 13.автоматического переключения.

Формула изобретения

1. Гидравлический автомат управления и защиты многоступенчатой . трансмиссии с электромагнитными клапанами дистанционного переключения ступеней преимущественно для транспортных средств большой единичной мощности, содержащий пилотные клапаны автоматического переключения ступеней по сигналам скоростного, и силового регуляторов. Электромагнитный и исполнительный клапаны переключения ручного И автоматического режимов, при этом последний сообщен с ис2. Гидравлический автомат по п. 1; отличающийся тем, что силовой регулятор выполнен диск ретного типа, при этом он включает в себя регулятор постоянного давления, дроссели постоянного сечения, электромагнитные двухпозиционные клапаны, дополнительные дроссели, электрическое задающее устройство, кинема.ти- чески связанное с педалью акселератора, а также гидролинии, при этом

первый дроссель постоянного сечения подключен между входом и выходом

45 регулятора постоянного давления, второй дроссель постоянного сечения установлен в гидролинин, сообщающей выход регулятора постоянного давления с входами электрог агнитных двух50 позиционных клапанов, третий дроссель постоянного сечения установлен в гидролинии, сообщающей выход регулятора постоянного давления с управляющим входом последнего, при этом

точником давления рабочей жидкости, - 55 выход регулятора постоянного давле- а также электрический переключатель .. ния сообщен дополнительно через вто- указанных режимов и клапан ИЛИ, о Т . рой дроссель постоянного сечения со

личающиися тем. что.

целью повышения надежности работы, одна из управляющих полостей с электромагнитом каждого пилотного клапана автоматического переключения ступеней сообщена с регулятором скоростного воздействия, исполнительный клапан переключения ручного и автоматического режимов выполнен в виде регулятора постоянного давления, выход последнего подключен к входу одноименного электромагнитного клапана, выход которого подключен к одному входу клапана ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу силового регулятора, а выход клапана ИЛИ сообщен с другой управляющей полостью каждого пилотного клапана ав томатического переключения ступеней, снабженной пружиной, при этом выходы пилотных клапанов автоматического переключения ступеней подключены к входам одноименных электромагнитных клапанов дистанционного переключения ступеней, причем один из контактов .переключателя электрически подключен к электромагнитному клапа- Ну переключения ручного и автоматического режимов, а другой контакт подключен к электромагнитным клапана дистанционного переключения ступеней

20 25 30

2. Гидравлический автомат по п. 1; отличающийся тем, что силовой регулятор выполнен дискретного типа, при этом он включает в себя регулятор постоянного давления, дроссели постоянного сечения, электромагнитные двухпозиционные клапаны, дополнительные дроссели, электрическое задающее устройство, кинема.ти- чески связанное с педалью акселератора, а также гидролинии, при этом

первый дроссель постоянного сечения подключен между входом и выходом

45 регулятора постоянного давления, второй дроссель постоянного сечения установлен в гидролинин, сообщающей выход регулятора постоянного давления с входами электрог агнитных двух50 позиционных клапанов, третий дроссель постоянного сечения установлен в гидролинии, сообщающей выход регулятора постоянного давления с управляющим входом последнего, при этом

сливом через первый дополнительный

91362674 10

дроссель, а также через соответствую- электрическое задающее устройство щие электромагнитный клапан и допол- подключено к электромагнитным дзух- нительный дроссель со сливом, причем позиционным клапанам.

фаг. г

п

18

из

39

4а5у7. num. § линии В / Н /В

5wi/o /

/ Рез. дабл.го/W3 53

§

ь

О //

Сноростное daS/ienue

АР сил

Скорость Спорость

Редактор Э.Слиган

Составитель А.БарыКов

Техред Л. Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 6344/14Тираж 590Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

f tffUM

5ащигпь{

М

.

а б т. t/nfs. (. .

Изобретение относится к ствам автоматического управления трансмиссий, преиьтущественно на транспортных средствах большой единичной мощности. Цель изобретения J urA