Система автоматического управления гидромеханической трансмиссией Советский патент 1993 года по МПК B60K41/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам автоматического управления гидромеханической трансмиссией самоходной машины,

Целью изобретения является повышение надежности и качества переходных процессов.

На фиг.1 изображена гидравлическая схема системы автоматического управления гидромеханической трансмиссией; на фиг.2 - график, показывающий характер изменения давления во фрикционах выключаемой и включаемой передач; на фиг.З - графики, характеризующие законы переключения передач и блокировки гидротрансформатора.

Система содержит датчик 1 скорости транспортного средства, выполненный, например, в виде трубки Пито, размещенной в масляной ванне, установленной на одном валу стурбинным колесом 2 гидротрансформатора, датчик 3 нагрузки, выполненный в виде гидроклапана, взаимодействующий посредством кулачка с педалью 4 акселератора. Выход датчика 1 скорости гидролинией 5 посредством контрольного клапана 6 через гидролинию 7 связан с торцовой полостью, противоположной пружинной, клапана 8 высших передач, через клапан 9 низших передач гидролинией 10 с пружинной полостью клапана 9 низших передач и посредством гидролинии 11 с торцовой по00

лостыо, противоположной пружинной, клапана 12 автоматической блокировки гидротранспорта, Выход датчика 3 нагрузки посредством гидролинии 13 через контрольный клапан б и канал 14 связан с торцовой полостью, противоположной пружинной, клапана 9 низших передач, через клапан 8 высших передач гидролинией 15с пружинной полостью клапана 8 высших передач и посредством гидролинии 16 с пружинной полостью клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора.

Клапан 8 высших передач выполнен с возможностью соединения во второй позиции напорной гидролинии 17 посредством гидролинии 18 с рабочей полостью исполнительного гидроцилиндра 19 высших передач, а клапан 9 низших передач выполнен с возможностью соединения во второй позиции напорной гидролинии 1.8 по средствдм гидролинии 20 с рабочей полостью исполнительного гмдроцилиндра 21 низших передач. Во второй позиции одного из гидроцилиндра 19 или 21 гидролинии 17 или 18 соответственно соединяются посредством клапана ИЛИ 22 и гидролинии 23 с торцовой полостью, противоположной пружинной, контрольного клапана 6. В первой позиции клапанов 8,9 рабочие полости гидроцилиндров 19,21 гидролиниями 18, 20 соединены со сливом 24, 25,

Во второй позиции контрольного клапана торцовые полости клапанов высших 8 и низших 9 передач через каналы 7 и 14 соединяются соответственно со сливом 26 или 27. В этой же позиции контрольного клапана б его торцовая полость управления, противоположная пружинной, связывается с каналом 28 удержания через дроссель 29.

В правой.позиции золотника клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора муфта 30 блокировки гидротрансформатора через клапан ИЛИ31, сигнализатор 32 переключения перед посредством гидролинии 33 соединяется с напорной линией 34, а в левой позиции золотника клапана 12 муфта 30 блокировки соединяется со сливом 35.

Сигнализатор 32 переключения передач состоит из золотника 36, .взаимодействующего с пружиной 37, и плунжеров 38, количество которых определяется в зависимости от числа ступеней переключения. Во второй позиции сигнализатора 32 переключения передач, когда золотник 36 занимает крайнее левое положение, муфта 30 блокировки гидротрансформатора через клапан 31 ИЛИ соединена со сливом 39.

Исполнительный сигнал управления на автоматическое переключение передач отрабатывается системой в виде поворота вала преобразовательного механизма 40, кинематически связанного с поворотным распределителем 41, управляющим фрикционными муфтами коробки 42 передач, Поворотный рас- пределитель41 сообщает напорную линию 43 с одной из фрикционных муфт коробки передач и с торцовой полостью управления одного из плунжеров 38 или золотника 36 сигнализатора 32 в зависимости от номера включенной

передачи, при этом остальные полости соединяются со сливом. Сигнализатор 32 переключения передач снабжен плунжером 44. с подсетью 45 управления, установленным соосно с золотником 36, причем плунжер 44

имеет больший диаметр, чем золотник 36 и плунжеры 38, а полость 45 управления плунжером 44 гидравлически связана с муфтой фрикциона низшей передачи.

С целью исключения холостого срабатывания системы при автоматическом включении крайней высшей или крайней низшей передач диапазона клапана высших 8 и низших 9 передач рнабжены плунжерами 46 и 47 соответственно, .торцовые полости управления которыми соединены посредством гидролиний 48 и 49 соответственно с фрикционными муфтами высшей и нижней передач диапазона. При включении крайней высшей либо низшей передачи диапазона

соответствующий плунжер 46 или 47 перемещается влево, предотвращая тем самым холостое срабатывание клапана высших или низших передач.

При необходимости осуществления водителем принудительной блокировки гидротрансформатора система содержит клапан 50 ручной блокировки-.

Система автоматического управления гидромеханической трансмиссии работает

следующим образом

При движении самоходной машины дат- чики 1 и 3 (фиг. 1) вырабатывают информаци- онные сигналы: Рсо , соответствующий угловой скорости а) турбинного колеса гидрртрансформатора. и Ру , соответствующий положению педали 4 акселератора у. Сигнал Ра) датчика 1 по гидролинии 5 через контрольный клапан 6, гидролинию 7 поступает в торцовую полость клапана 8 высших передач, через клапан 9 по гидролинии 10 - в пружинную полость клапана 9 низших передач и по гидролинии 11 - в торцовую полость клапана 12 автоматической блокировки

гидротрансформатора. Сигнал Ру датчика 3 по гидролинии 13 через контрольный клапан 6, гидролинию 14 Поступает в торцовую полость клапана 9 низших передач, через клапан 8 по гидролинии 15 - в пружинную полость клапана 8 высших передач и по гидролинии 16 -- в пружинную полость клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора.

Рассмотрим работу системы при автоматическом переключении передач. В случае возникновения условий для переключения, например, на высшую передачу, усилие, действующее на золотник клапана 8 высших передач со стороны давления датчика 1, станет больше по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 8 и давления датчика 3. В результате золотник клапана 8 переместится в правую позицию. При этом торцовая полость исполнительного гидроцилиндра 19 высших передач посредством гидролинии 18 соединяется с напорной линией 17: Поршень гидроцилиндра 19 перемещается во вторую позицию, взаимодействуя с преобразовательным механизмом 40 и поворотным распределителем 41, посредством которых осуществляется переключение на высшую передачу.

После перемещения поршня гидроцилиндра 19 во вторую позицию торцовая полость контрольного клапана 6 посредством гидролинии 23 и клапана ИЛИ 22 и гидролинии 18 также сообщается с напорной линией 17, в результате чего золотник контрольного клапана 6 перемещается в правую позицию. При этом торцовая полость клапана 6 посредством дросселя 29 соединяется с каналом 28, в результате чего контрольный клапан надежно удерживается во второй позиции. Это приводит к тому, что информационные сигналы РШ-И Ру от датчиков 1 и 3 Отсоединяются от клапанов 8 и 9 высших и низших передач, при этом соответствующие им полости сообщаются со сливом 26, 27. В результате под действием пружины золотник клапана 8 высших передач возвращается в крайнюю левую позицию, соединяя торцовую полость гидроцилиндра 19 через гидролинию 18 со сливом 24. Поршень гидроцилиндра 19 возвращается в исходную позицию. При этом торцовая полость контрольного клапана б сообщается со сливом через пружинную полость одного из исполнительных гмдроцилиндров. Давление в торцовой полости клапана 6 падает, и под действием пружины золотник контрольного клапана 6 возвращается в левую, исходную позицию. Система готова к отработке нового сигнала управления.

При возникновении условий для переключения на низшую передачу система работает аналогично. В этом случае усилие, действующее на золотник клапана 9 низших

передач со стороны давления датчика 3, станет больше по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 9 и давления датчика 1.

5 Клапан 9 низших передач срабатывает, сообщая торцовую полость исполнительного гидроцилиндра 21 низших передач через гидролинию 20 с напорной линией 17. Гидроцилиндр 21 осуществляет включение ни0 зшей передачи, После этого срабатывание контрольный клапан б и выключает клапана 9 низших передач. Поршень гидроцилиндра 21 возвращается в исходную позицию, а контрольный клапан 6 включается -система

5 вновь готова к отработке новых сигналов. Рассмотрим работу системы при автоматической блокировке гидротрансформатора и при разблокировке его во время переходных процессов, связанных с автоматиче0 ским переключением передач.

Предположим, гусеничная машина движется на какой-либо передаче с разблокиро- - ванным гидротрансформатором. При

5 разгоне гусеничной машины угловая скорость ш турбинного колеса гидротрансформатора увеличивается. При достижении порогового значения ш усилие, действующее на золотник клапана 12 со стороны дав0 ления датчика 1, станет больше по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 12 и давления датчика 3, В результате золотник клапана 12 переместится вправо. При этом напорная

5 линия 34 посредством гидролинии 33, сигнализатора 32 переключения передачи клапана ИЛИ .31 соединяется с муфтой 30 блокировки гидротрансформатора 2. Гидротрансформатор 2 блокируется, обеспечивай

0 лучшие условия для разгона машины.

Для улучшения качества переходных процессов при автоматическом переключении передач необходимо, чтобы гидротрансформатор был некоторое время

5 разблокирован, зависящее от условий переключения. Рассмотрим, как происходит разблокировка гидротрансформатора при переключении на высшую либо на низшую передачи.

0

В процессе переключения передач во фрикционной муфте выключаемой передачи, которая соединяется со сливом, давление Рвык падает практически мгновенно (за

5 время Твык 0,1-Ю,15с)(фиг.2), а во фрикционной муфте включаемой передачи продолжительность нарастания давления РВк составляет примерно Твк 0,,9 с. За счет этого в управляющих полостях плунжеров

38 (ф иг.1) либо золотника 36 (в зависимости от номера включаемой передачи) возникает падение давления. В результате под действием пружины 37 золотник 36 сигнализатора 32 переключения передач перемещается в левую позицию. При этом муфта 30 блокировки гидротрансформатора соединяется со сливом 39. Происходит разблокировка гидротрансформатора.

Предположим, что осуществлялось автоматическое переключение на высшую передачу. Вовремя разблокировки гидротрансформатора происходит снижение угловой скорости вращения двигателя и турбинного колеса гидротрансформатора. Уменьшение скоростного режима двигателя позволяет выравнять угловые скорости ведущей и ведомой фрикционных муфт и способствует более плавному включению передачи. После переключения на высшую передачу за счет возросшей нагрузки происходит дальнейшее уменьшение угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатора W, которая выходит за порог Бл закона блокировки (см. фиг.З) и оказывается в зоне А. В этом случае усилие, дейстаующее на золотник клапана 12 со стороны давления РО) датчика 1, оказывается меньшим по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 12 и давления Ру датчика 3. В результате золотник клапана 12 перемещается влево, перекрывая линию 34 и соединяя гидролинию 33 со сливом 35, К моменту, когда давление Рак во фрикционе включаемой передачи (фиг.2) достигнет своего максимального значения, соответствующего времени Твк, усилие от давления в управляющей полости соответствующего включения передаче плунжера 38 (фиг.1) или золотника 36, превысит усилие пружины 37, в результате чего золотник 36 сигнализатора переключения передач переместится в. крайнюю правую позицию. При этом муфта 30 блокировки гидротрансформатора посредством клапана 31 ИЛИ и гидре-линии 33 останется соединенной со сливом 35, но уже через клапан 12. Гидротрансформатор остается разблокированным до тех пор, пока в результате разгона машины угловая скорость турбинного колеса ш не превысит порогового значения на блокировку Бл (фиг.З) и не окажется в зоне Б. Это привадит к улучшению топливно-экономи- чесхих качеств двигателя за счет уменьшения нагрузки на двигатель, снижению динамических нагрузок в трансмиссии и обеспечивает высокое качество переходных процессов.

Предположим, что осуществилось автоматическое переключение на низшую передачу.

В этом случае золотник 36 (фиг.1) сигнализатора переключения передач перемещается влево, соединяя муфту 30 блокировки гидротрансформатора со сливом 39, в результате чего последний разблокируется. В результате увеличения угловой скорости двигателя происходит выравнивание скоростей вращения ведомой и ведущей фрикционных муфт включаемой передачи, осуществляя плавное переключение. Вследствие увеличения угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатрра она оказывается в зоне Б (фиг.З) закона блокировки, поэтому золотник клапана 12 блокировки занимает крайнее правое положение, при котором

гидролинии 33 соединена с напорной линией 34. К моменту завершения нарастания давления РВк (фиг.2) во фрикционе включаемой передачи, когда золотник 36 (фиг.1) сигнализатора 32 вновь займет крайнее правое, положение, муфта 30 блокировки гидротрансфррматора будет соединена с напорной линией 34, в результате чего гидротрансформатор блокируется. Это способствует улучшению качества переходных процессов, вызванных автоматическим переключением на низшую

передачу, поскольку длительная разблокировка гидротрансформатора в этом случае нежелательна для предотвращения чрезмерного нарастания угловой скорости двигателя из-за уменьшения момента на насосном колесе

разблокированного гидротрансформатора. При включении крайней низшей передачи диапазона напорная линия 43 соединяется с торцовой полостью 45 плунжера 44. . Вследствие того, что диаметр плунжера 44

выбирается большим, чем диаметр плунжера 38 низшей передачи, плунжер 44 перемещается влево, взаимодействуя с золотником

36 сигнализатора 32 переключения передач. В результате муфта 30 блокировки гидротрансформатора соединяется со сливом 39. Таким образом, на низшей передаче гидротрансформатор принудительно разблокируется, чем обеспечиваются лучшие условия для разгона гусеничной машины и при езде

по бездорожью. При необходимости ручной блокировки гидротрансформатора водитель включает клапан 50 ручной блокировки. Формула изобретения 1. Система автоматического управления

гидромеханической трансмиссией, имеющей муфты переключения передачи, содержащая гидротрансформатор, насосное колесо которого связано с двигателем, муфту блокировки гидротрансформатора, датчик скорости, установленный на выходном

валу турбинного колеса и подключенный посредством двухпозиционного контрольного клапана к клапанам высших и низших передач и автоматической блокировки гидротрансформатора, датчик нагрузки, установленный в приводе управления акселератором и подключенный посредством контрольного клапана к клапанам высших и низших передач и автоматической блокировки гидротрансформатора, исполнительный механизм переключения передач в коробке, кинематически связанный с исполнительным гидроцилинд- ром высших и низших передач, гидравлически соединенными с клапанами высших и низших передач и через первый клапан ИЛИ с контрольным клапаном, второй клапан ИЛИ. оДним входом сообщенный через двухподиционный трехлинейный распределитель с источником давления рабочей жидкости с возможностью сообщения со сливом, отличающаяся те м, что, с целью повышения надежности и качества переходных процессов; она снабжена сигнализатором переключения передач, выполненным в виде последовательно установленных в кор0

пусе плунжеров и подпружиненного золотника, причем первый выход клапана ИЛИ сообщен с одним из входов сигнализатора переключения передач, выход которого сообщен через клапан автоматической блокировки гидротрансформатора с источником давления рабочей жидкости с возможностью сообщения со сливом, второй выход клапана ИЛИ сообщен с муфтой блокировки гидротрансформатора, при -этом торцовые полости и полости между плунжерами сигнализатора переключения передач сообщены с соответствующими муфтами переключения -, передач.

5.

2. Система по п. 1, от л и ч а ю ща я с я тем, что сигнализатор переключения передач снабжен плунжером с полостью управления, имеющего больший, чем у золотника,

0 диаметр, установленным соосно с золотни- . ком и выполненным с возможностью взаимодействия с пружиной сигнализатора и его золотником, при этом полость управления плунжером гидравлически соединена с муф5 той фрикциона низшей передачи.

Рчг2

Система автоматического управления гидромеханической трансмиссией относится к транспортному машиностроению, а именно к системам управления бесступенчатой коробкой передач. Цель изобретения - повышение надежности и .качества переходных процессов. Для этого в системе муфта блокировки гидротрансформатора соединена через клапан ИЛИ и сигнализатор переключения передач, с напорной линией посредством клапана автоматической блокировки гидротрансформатора, находящегося в первой позиции, или со сливом посредством клапана автоматической блокировки, находящегося во второй позиции, дибо сливом посредством сигнализатора 32, находящегося во второй позиции, соответствующей процессу переключения передач. При движении гусеничной машины в случае .возникновения условий на переключение срабатывает один из клапанов высших или низших передач, который включает исполнительный гидроцилиндр, посредством которого осуществляется автоматическое переключение на высшую либо низшую передачу. При этом золотник сигнализатора переключения передач перемещается во вторую позицию, соединяя муфту блокировки гидротрансформатора со сливом, осуществляя на время переходных процессов разблокировку гидротрансформатора. 1 з.п.ф-лы, 3 ил .(Л

Pur Ъ