Система управления коробкой передач мобильной машины Советский патент 1991 года по МПК B60K41/06 

Изобретение относится к тракторостроению, автомобилестроению, дорожно-стро- ительному машиностроению, более конкретно - к системам командного управления синхронизированными коробками передач.

Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения энергозатрат на включение и выключение передач и повышение точности переключения передач.

На фиг. 1 показана структурная схема системы управления коробкой мобильной машины; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема системы управления коробкой передач мобильной машины; на фиг. 3 - электрическая схема блока формирования усилия синхронизации; на фиг. 4 - график зависимости усилия на шток от перемещения штока из нейтрали в положение включено и наоборот; на фиг. 5 - график зависимости усилия на шток от времени при тех же условиях.

Система управления коробкой передач мобильной машины содержит следующие элементы и узлы: синхронизированная коробка 1 передач, к которой подключен исполнительный электрогидравлический механизм 2 с золотниками (на фиг. 1 золотники не обозначены цифрой), контроллер 3, связанный с блоком 4 определения направления переключения передач, блоком 5 определения включения нейтрали, блок 6 формирования усилия синхронизации, блок 7 формирования усилия до синхронизации, блок 8 формирования усилия постановки в нейтраль, электрогидравлический распределитель 9, сообщенный с источником 10 давления, датчики 11 и 12 частоты вращения входного вала и выходного вала, сигнализатор 13 синхронизации и (блок) источник 14 питания (фиг. 1),

Контроллер 3 (фиг. 2) содержит реле 15, 16, 17, 18 и рычаг включения реле (на фиг. 2 рычаг не обозначен цифрой). Блок 4 определения направления переключения передач

содержит реле 19 и 20 и контакт с высоким коэффициентом трения по стержню (на фиг. 2 контакт не обозначен цифрой). Контакт- стержень устроен аналогично датчику положения педали акселератора.

Блок 5 (фиг. 1) определения включения нейтрали содержит реле 21,22,23 и реле 24, которое включено последовательно с контактами 21.1, 22.1, 23.1 и соединено через диод с блоком 14 питания.

Исполнительный электрогидравлический механизм 2 содержит гидроциликдры 25 и 26, Sстарые связаны с распределителями 27, 28, 29, 30, а также контакты реле 15, 16, 17, 18,21,22,23.

вход электромагнита распределителя

27связан с выходами контактов 15.1, 21.2, 22.4, вход электромагнита распределителя

28- с выходами контактов 16.1, 21.3, 22.5, вход электромагнита распределителя 29 - с выходами контактов 17.1, 23.3, 22.3, а вход электромагнита распределителя 30 - с выходами контактов 18.1, 23.2, 22,2. Выходы управляющих контактов объединены и через диод связаны с блоком 14 питания.

Датчик 11 соединен (фиг. 3) с контактами 19.1 и 20.1 реле 19 и 20, которые в свою очередь соединены соответственно через коэффициенты 31, 32, 33, 34 и 35, 36, 37, 38 передачи с контактами 15.2, 16.2, 17.2, 18.2 и 15.3, 16,3, 17.3, 18.3 реле 16, 15, 17, 18 включенной передачи. Выходы контактов 15.2, 16.2, 17.2 и 18.2 объединены. Выходы контактов 15,3, 16.3, 17,3 и 18,3 также объединены.

Датчик 12 с контактами 19.2 и 20.2 реле 19 и 20, которые соединены через коэффициенты 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 передачи с контактами 15.4, 16.4, 17.4, 18.4 и 15,5, 16.5, 17.5, 18.5 реле 15, 16, 17, 18 включенной передачи. Выходы контактов 15,4, 16,4, 17.4 и 18.4 реле объединены. Выходы контактов 15,5, 16.5, 17.5 и 18.5 реле также объединены,

Кроме того, датчик 12 соединен с блоком 47 дифференцирования, выход которого соединен через контакт 19.3, а также контакт 20.3 и инвертор (на фиг. 3 он не обозначен цифрой) с коэффициентами 48, 49, 50 и 51 передачи, которые соответственно связаны контактами 15,6, 16.6, 17.6, 18.6 реле 15, 16, 17, 18.

Вход обмотки реле 52 связан с выходом компаратора 53, один из входов которого через инвертор связан с датчиком 12.

Контакты реле 52 соединены соответственно так: 52.1 с группой контактов 15.2,

16.2,17,2, 18.2; 52.2 с группой контактов

15.3,16.3, 17.3, 18.3; 52.3 с группой контактов 15.4, 16.4, 17.4, 18,4; 52.4 с группой контактов 15.5, 16.5; 17,5, 18.5; 52,5 с группой контактов 15.6, 16.6, 17.6, 18.6. Второй стороной контакты 52.1, 52.2, 52.3, 52.4, 52.5 подключены к входам сумматора 54,

Второй вход компаратора 53 подключен

к контактам 15.7,16.7, 17.7, 18.7, которые

соответственно через коэффициенты 55, 56,

57, 58 передачи соединены с датчиком 11.

Нормально замкнутый контакт 52.6

0 обеспечивает по,; од на вход сумматора 54 опорного напряжс ия от блока 14 питания через контакты 15.8, 16,8, 17.8, 18.8 и соответствующие коэффициенты 59, 60, 61 и 62 передачи,

5 Сигнализатор 13 синхронизации (фиг. 2) содержит датчики 63,64 синхронизации, которые установлены в крышке коробки передач и сопряжены с выступами на штоках гидроцилиндров 25 и 26. Выступы на штоках

0 выполнены с учетом начала соприкосновения конусов синхронизаторов. На фиг. 2 положение штоков соответствует нейтрали. Входы датчиков 63, 64 синхронизации через диод соединены с блоком 14 питания, а вы5 ходы соединены соответственно с входами триггеров 65, 66, выходы которых через усилитель 67 соединены с реле 68.

Контакты реле 68 входят в состав блока 7.

0 Вход постоянно разомкнутого контакта 68.1 реле 68 соединен с выходом блока 6, а выход контакта 68.1 через диод (на фиг. 2 диод не обозначен цифрой) связан с выходом контакта 24.1, выход которого связан с

5 выходом блока 8 и обмоткой электрогидравлического распределителя 9. Вход контакта 24.1 также связан через диод с выходом нормально замкнутого контакта 68.2. Вход контакта 68.2 связан через инвертор, кон0 такты 15.9. 16.9, 17.9, 18.9 и соответствующие коэффициенты 69, 70, 71, 72 и диод с блоком 14 питания.

Выход блока 8 формирования усилия поставлен в нейтраль через инвертор (на

5 фиг, 2 инвертор не обозначен цифрой), связан с контактами 21.4, 22.6, 23,4, реле 21,22, 23.

Вход контакта 21.4 связан с выходами контактов 19.4 и 20,4, контакта 22.6 с вы0 ходами контактов 19,5 и 20.5, а контакта 23,4 с выходами контактов 19,6 и 20.6. Выходы контактов 19.6, 20.6, 19.5, 20.5, 19.4, 20.4 связаны соответственно через передаточные коэффициенты 73, 74, 75, 76, 77, 78 и

5 диод (на фиг. 2 цифрой не обозначен) с блоком 14 питания.

Кварты коэффициентов 31-34; 35-38; 39-42; 43-46 представляют собой значения h/tc, причем с корректировкой, соответственно note вверх и вниз таким образом:

31-34- вверх

35-38 - вниз

39-42 - вверх

43-46- вниз

где И - момент инерции первичного вала коробки передач и связанных с ним деталей;

tc - время синхронизации.

Коэффициенты 48-51 представляют собой значения h (с учетом масштабов).

Коэффициенты 55-58 обеспечивают приведение частоты вращения первичного вала к частоте синхронизируемой шестерни на каждой из передач.

Коэффициенты 59-62 обеспечивают соответствие давления (т.е. напряжения в масштабе) необходимому усилию на каждой передаче для введения в зацепление муфты синхронизатора с необходимой шестерней.

Коэффициенты 69-72 обеспечивают соответствие напряжения усилию перемещения до начала синхронизации.

Коэффициенты 73-78 обеспечивают:

- соответствие усилия постановки в нейтраль с каждой передачи с учетом площадей пневмо- или гидроцилиндров 25, 26.

Электрогидравлический распределитель 9 представляет собой регулирующее устройство. В этом устройстве давление прямо пропорционально напряжению и мало зависит от нагрузки.

Гидравлический вход электрогидравлического распределителя 9 связан с источником 10 давления, а выход - с распределителями 27, 28, 29 и 30.

Система управления коробкой передач мобильной машины работает следующим образом.

Например, идет переключение из нейтрали на третью передачу, для чего рычаг контроллера (фиг. 2 ) переводится по часовой стрелке из положения нейтрали между второй и третьей передачами в положение включения третьей передачи. При этом обесточивается обмотка реле 22 и начинает находится под током обмотка реле 17. Обмотг ка реле 19 также начинает находиться под током. Все контакты реле 22,17,19 занимают положение, противоположное показанному на фиг. 2, 3. Сигнал от источника 14 питания поступает на электромагнит электрогидравлического распределителя 9 через коэффициент 71 передачи, а также инвертор и диод. Электрогидравлический распределитель 9 устанавливает величину давления жидкости пропорционально величине сигнала, поступившего на его электромагнит; значение сигнала определяется коэффициентом 71 передачи. Установившееся значение давления поступает на входы

электромагнитных распределителей 27, 28, 29, 30, Сигнал от источника 14 питания через контакт 17.1 поступает на электромагнит распределителя 29, который направляет

5 поток жидкости под установленным давле. нием от электрогидравлического распределителя 9 к полости гидроцилиндра 26. Шток гидроцилиндра 26 начинает смещаться влево. При движении штока выступы на штоке

10 гидроцилиндра взаимодействуют с сигнализатором синхронизации и замыкают его контакты. После этого сигнал от источника 14 питания через замкнутые контакты сигнализатора синхронизации поступает на об5 мотку реле 68 через триггер 65 и усилитель 67. Сброс триггера 65 происходит при обратном ходе штока гидроцилиндра 26, т.е. когда вторично замыкаются контакты сигнализатора 64 синхронизации во время дви0 жения штока в нейтраль из положения выключенной передачи. При поступлении тока на обмотку реле 68 его контакты меняют свое состояние на противоположное по отношению к показанному на фиг. 2, 3, и

5 контакт 68.2 размыкается, а контакт 68.1 замыкается, т.е. электромагнит электрогидравлического распределителя 9 соединяется с выходом электронного блока 6.

0 Теперь включается в работу электронный блок 6. Напряжение, пропорциональное частотам вращения входного и выходного валов коробки передач, поступает от датчиков 11 и 12 на электронный блок и

5 поступает на входы компаратора 53, причем отдатчика 11 через коэффициент56 передачи и контакт 17.7; от датчика 12 - через инвертор. С выхода компаратора 53 при разности приведенных для третьей переда0 чи частот вращения входного и выходного валов ток поступает на обмотку реле 52 и все контакты реле 52 занимают противоположное положение тому, как показано на фиг. 3. После подачи тока на обмотку реле 52 на5 пряжение от датчиков 11 и 12 подается на входы сумматора 54, от датчика 11 сигнал проходит через контакт 19.1, коэффициент 32 передачи, контакты 17.2 и 52.1; отдатчика 12 - через контакт 19.2, коэффициент 41

0 передачи, контакты 17.4 и 52.3. Кроме того, отдатчика 12 напряжение поступает на вход сумматора 54 через блок 47 дифференцирования, контакт 19.3, коэффициент 50 передачи, контакты 17.6 и 52.5. На выходе

5 сумматора 54 формируется сигнал, пропорциональный необходимому давлению для получения требуемого синхронизирующего момента Мс, который и поступает на электромагнит электрогидравлического распределителя 9.

При достижении равенства приведенных для третьей передачи частот вращения входного вала и выходного вала коробки передач на выходе компаратора 53 получается напряжение, близкое к нулю, и обмотка реле 52 обесточивается. В этот момент контакты реле 52 занимают положения, показанные на фиг. 3. На вход сумматора 54 подается через коэффициент 61 передачи и контакты 17.8 и 52.6 напряжение от источника 14 питания, а на выходе сумматора 54 получается напряжение, пропорциональное необходимому давлению для перемещения в зацепление зубьев муфты синхронизатора с зубьями шестерни включаемой передачи. Включается третья передача.

Переключение передач осуществляется через нейтраль. Рычаг контроллера переводится вверх до нейтрального положения между третьей и четвертой передачей. Обмотка релз 17 обесточивается, а на обмотку реле 23 подается ток. Все контакты реле 17 занимают положение, показанное на фиг. 2.3, а контакты реле 23 занимают противоположное положение. После этого напряжение от источника 14 питания поступает через контакты 23.3 и 23.2 к электромагнитам распределителей 29 и 30, при этом распределитель 30 занимает другую позицию, а распределитель 29 остается в прежнем положении, так как на него было ранее подано напряжение через контакт 17.1. Также напряжение от источника питания поступает на обмотку реле 24 через контакт 23.1, изменяя состояние его контактов: контакт 24,1 размыкается и разрывается связь электрогидравлического распределителя 9 с электронным блоком 6. Электромагнит распределителя 9 при этом подключается к источнику 14 питания и через коэффициент 73 передачи, контакты 19.6 и 23.4 .и на него поступает напряжение, пропорциональное усилию постановки штока цилиндра 26 в нейтраль. Поток жидкости под установленным распределителем 9 давлением поступает через открытые каналы распределителей 29 и 30 одновременно в обе полости цилиндра 26, что приводит к установке в нейтраль штока гидроцилиндра 26.

Аналогично происходят и другие переключения.

В случае перехода на третью передачу и с третьей передачи на вторую передачу нейтраль в гидроцилиндрах 25 и 26 обеспечивается подачей сигнала одновременно на электромагнитные распределители 27, 28, 29, 30 при подаче тока на обмотку реле 22 через контакты соответственно 22.4, 22.5.

22.3, 22.2. При этом в обоих цилиндрах жидкость под давлением подается одновременно в обе полости каждого цилиндра.

В результате характер протекания процессов получается как показано на графиках фиг. 4, 5. Здесь F - усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра; h - перемещение штока, т- время.

Использование изобретения позволяет

увеличить межремонтные пробеги мобильных машин. .

Формула изобретения

Система управления коробкой передач мобильной машины, имеющей механическую коробку передач, содержащая электрогидравлическое исполнительное устройство переключения передач, источник

давления, электрогидравлический распределитель, гидравлически сообщенный с источником давления и электрогидравлическим исполнительным устройством переключения передач, электронный блок, контроллер включения передач, связанный электрически с электронным блоком и включающий в себя блок определения направления включения передач, связанный механически с контроллером и электрически с

электронным блоком, датчики частоты вращения входного и выходного валов коробки передач, подключенные к электронному блоку, причем электронный блок содержит блок формирования сигнала усиления синхронизации, электрически связанный с контроллером, электрогидравлическим распределителем, датчиками частоты вращения и блоком определения направления включения передач, блок сравнения частоты вращения синхронизируемых деталей, электрически связанный с датчиками частот вращения и контроллером, который электрически также связан с электрогидравлическим устройством переключения передач, о т л ичающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем уменьшения энергозатрат на включение и выключение передач и повышения точности переключения передач, она снабжена сигнализатором синхронизации, блоком формирования усилия постановки в нейтраль, блоком формирования усилия до синхронизации, причем блок формирования усилий до синхронизации электрически связан с контроллером, сигна5 лизатором синхронизации и блоком формирования сигнала усиления синхронизации, а блок формирования усилия постановки- в нейтраль электрически связан с контроллером и блоком определения направления передач, при этом упомянутые блоки формирования усилий до синхронизации и блок формирования усилий постановки в нейтраль электрически связаны с электрогидравлическим распределителем.

Изобретение относится к системам командного управления синхронизированными коробками передач. Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения энергетических затрат на включение и выключение передач и повышение точности переключения, При помощи электронного блока, сигнализатора 13 синхронизации, блока 7 формирования усилия до синхронизации и блока 8 формирования усилия постановки в нейтраль обеспечивается необходимое усилие на муфты синхронизатора в течение всего цикла переключений передач. 5 ил.

/бЛ I

196

««/. а

нЭ- , -©-

Фиа.2

ттт(т т т т т

(шуиувА

т(ъ.г

/ / /

12 17.2 19.2

15увзу1.

5Z2

W

Ю /20.3 /

15.6

&1№1 $.Bff7.&fo6/ р|

|Л

Pt/zJ

/19.2

7

/20.2

( fafafaf

J J J J

5М

S4

/52.5

53

Яблоку 7 14

Т

в нейтрали

фигЛ

О

(риг. 5

4

h

V

в нейтраль

Г