Устройство автоматического управления фрикционным элементам многоступенчатой гидромеханической трансмиссии с трехступеннчатой коробкой передач и демультипликатором Советский патент 1977 года по МПК B60K41/00 

Кроме того, изменение силового потока в автоматической и механической частях известных гидромеханических передач производится изолированно друг от друга, т.е. либо происходит автоматическое переключение ступеней, либо водитель по желанию изменяет передаточное отношение с помощью механического редуктора, причем в этот момент в автоматическом редукторе никаких переключений не происходит. Однако после включения механического редуктора вследствие большого изменения передаточного отношения трансмиссии (в 2 и более раза), как правило, автоматический редуктор переключается в противоположном по отношению к механическому редуктору направлении, что приводит к лишним переключениям и износам деталей сцепления.

Таким образом, известные гидромеханические передачи имеют два основных недостатка: различную плотность ряда передаточных отношений, что является следствием неравномерной разбивки общего силового диапазона между автоматической и механической частью гидромеханической передачи и отсутствие согласования в работе автоматической и механической частей, выражающееся в том, что в момент изменения силового потока с помощью механического редуктора в автомагическом редукторе переключений нет.

Цель изобретения - повьппение надежности и эффективности работы.

Это достигается за счет того, что устройство снабжено согласуюшлм клапаном с подпружиненным золотником, находящимся под воздействием нажимного элемента, содержащим полости, из которых одна крайняя соединена с источником рабочей жидкости, смежная с ней - с клапаном включения первой-второй ступени, а другая крайняя полость соединена с датчиком скорости, а смежная с ней - со сливом, клапаны имеют рабочие камеры, в которых установлены поршни, примыкающие к противоположным концам золотника и связанные гидролиниями с датчиками, и упоры, а пружины размещены на хвостовике золотника, примыкающем к поршню, находящемуся под воздействием давления датчика скорости, причем пружина клапана включения первой-второй ступени установлена между упором и торцом золотника, а пружина клапана включения второй-третьей ступени установлена между упором связанным с хвостовиком золотника и стенкой рабочей камеры.

Для обеспечения заданной последовательности работы в стенке рабочей камеры клапана включения первой-второй ступени выполнена проточка, сообщающая датчик скорости с рабочей камерой клапана включения второй-третьей ступени, в порпше клапана включения первой-второй ступени со стороны подпр)окиненного хвостовика вьшолнена проточка, соединенн Ш через жиклер со сливом, а датчик нагрузки двигателя сообщен через клапан включения второй-третьей ступени с рабочей камерой поршня и с плунжером включения первой ступени.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства при стоящем автомобиле и неработающем двигателе;

на фиг. 2 - схема переключения ступеней многоступенчатой гидромеханической передачи.

Многоступенчатая гидромеханическая трансмиссия, на которой установлено предлагаемое устройство автоматического управления фрикционными элементагли состоит из гидротрансформатора (не показан), механизма фрикционов 1, трехступенчатого автоматического редуктора 2 и демультипликатора 3, содержащего несколько передач переднего хода и задний ход. Турбинный вал 4 гидротрансформатора жестко связан с барабаном 5 механизма фрикционов 1, внутри которого размещены в раздельных полостях два фрикциона 6 и 7, имеющие гидравлическую связь с системой автоматического управления через каналы 8 и 9. Автоматический редуктор 2 имеет три ряда шестерен, оси которых размещены в корпусе 10, установленном на подшипниках в неподвижном картере 11, с которым упомянутый корпус имеет также жесткую

связь через тормоз12. Солнечная шестерня 13 первого ряда жестко связана с фрикционом 6 и далее через пару сателлитов с солнечной шестерней 14 третьего ряда, жестко связанной с входным валом диапазонного демультипликатора. Солнечная

шестерня 15 второго ряда жестко связана с фрикционом и далее через пару дрзтих сателлитов с солнечной шестерней 14 третьего ряда.

Система автоматического управления фрикционными элементами включает в себя источник 16

рабочей жидкости, датчик 17 нагрузки двигателя, датчик скорости 18, клапан 19 переключения первой-второй ступени, клапан 20 переключения второй-третьей ступени и согласующий клапан 21. Давление от источника питания 16 подводится к

полости 22 клапана 19 переключения первой-второй ciynewi, которая каналом 23 соединена с полостью 24 клапана 20.

Клапаны 19 и 20 переключения ступеней состоят из корпуса 25, подпружиненного распределительного золотника 26, к обоим концам которого примыкают порпши 27 и 28 включения ступеней. Поршень 27 дифференциального типа находится под давлением датчика 17 нагрузки двигателя, а поршень 28 под давлением датчика скорости 18. Клапан 19 имеет пружину 29, размещенную на правом конце распределительного золотника 26 между торцом 30 золотника и упорной втулкой 31, жестко закрепленной в корпусе 32 поршня 28 включения второй ступени. Под воздействием пружины 29

золотник 26 находится в левом крайнем положении, соответствующем включенной более высокойвторой ступени в клапане 19. Клапан 20 имеет пружину 33, размещенную на правом конце распределительного золотника 26 между неподвижной перегородкой 34 корпуса 25 и упорной втулкой 35,

жестко закрепленной на золотнике. При этом пружина 33 устанавливает золотник 26 в крайнее правое положение, обеспечивающее в этом клапане включение более низкой - второй ступени. Согласующий клапан 21 состоит из корпуса 36, подпружиненного золотника 37 и стопорного устройства 38, фиксирующего клапан в исходном положении. На золотник воздействует толкатель 39, связанный кинематической цепью с педалью сцепления в кабине водителя.

Из полости 22 клапана 19 рабочая жидкость свободно поступает в соседнюю полость 40, которая каналом 9 сообщается с рабочей камерой фрикциона 6. Полость 24 клапана 20 соединена с полостью 41, которая каналом 8 связана с рабочей камерой фрикциона. Полость 24 соединена также через другую соседнюю полость 42 и канал 43 с полостью 44 клапана 19, которая в свою очередь через соседнюю полость 45 каналом 46 соединена с рабочей камерой тормоза 12.

Датчик 17 нагрузки двигателя соединен каналом 47 с полостью 48 клапана 20 и через соседнюю полость 49 каналом 50 с полостью 51 клапана 19, а каналом 52 с рабочей камерой поршня 27 клапана 20. Клапан 19 имеет полость 53, отделенную при исходном положении золотника 26 от полости 51, причем полость 53 соединена каналом 54 с рабочей камерой поршня 27 клапана 19.

Датчик скорости 18 соединен каналом 55 с рабочей камерой поршня 28 включения второй ступени клапана 19 и далее проточкой 56 в корпусе 32 и каналом 57 с рабочей камерой поршня 28 включения третьей ступени. Поршень 28 включения второй ступени клапана 19 выполнен с проточкой 58, соединенной с жиклером 59, вьшолненным в корпусе 32 этого поршня

Корпус 36 согласующего клапана 21 имеет 4 полости. К левой крайней полости 60 по каналу 61 подводится давление от источника питания 16, откуда через соседнюю полость 62 по каналу 63 передается в полость 22 клапана 19. Правая крайняя полость 64 соединена каналом 65 с датчиком скорости 18. Полость 66 соединена со сливом.

Как видно из вьпиесказанного, в исходном положении (при отсутствии давления) состояние обоих клапанов 19 и 20 одинаково и соответствует вютючению второй (промежуточной) ступени.

Устройство работает следующим образом.

При трогании автомобиля с места в случае увеличения скорости движения (разгон) в соответствующий момент происходит включение третьей ступени. Момент включения определяется соотношением давлений обоих датчиков 17 и 18 и соотношением рабочих площадей поршней 27 и 28, на которые они воздействуют. Распределительный зо-, лотник 26 клапана 20 переходит из правого крайнего положения в левое. При этом полость 41 соединяется со сливом и, следовательно, выключается фрикцион 7. Одновременно полость 24 соединяется с полостью 42, и давление от источника питания 16

через каналы 43 и 46 поступает в тормоз 12. Фрикцион 6 при этом находится под давлением источника питания, подаваемым через полость 40 клапана 19 и канал 9. Включение фрикциона 6 и тормоза 12 обеспечивает состояние третьей (высшей) ступени в автоматическом редукторе.

При трогании автомобиля с места в случае падения скорости (замедление) в соответствующий момент происходит включение первой ступени в

клапане 19. При этом золотник 26 клапана 19 переходит из левого крайнего положения в правое. Полость 51 соединяется с полостью 53 и далее каналом 54 - с рабочей полостью поршня 27 клапана 19. Полость 40 перекрьшается от подачи давления шейкой золотника 26, т.е. фрикцион 6 выключается. Одновременно с этим фрикцион 7 через канал 23, полости 24 и 41 клапана 20 и канал 8 соединяется с источником рабочей жидкости 16. Источник рабочей жидкости 16 через полость 45 клапана 19 и

канал 46 соединяется с тормозом 12. Одновременное включение фрикциона 7 и тормоза 12 обеспечивает состояние первой (низшей) ступени в автоматическом редукторе.

При перемещениях того или иного клапана в

положение, обратное вышеуказанному, происходит включение второй (промежуточной) ступени, причем указанное положение соответствует и моментам ручного переключения демультипликатора. Поэтому положение устройства зшравления, изображенное на фиг. 1, является не только исходным положением, но оно полностью соответствует состоянию автоматической системы управления, которое устанавливается при перемене диапазона вручную, для чего используется согласующий клапан 21.

В этом случае система работает следующим образом.

При управлении диапазонной гидромеханической передачей в необходимости изменения силового диапазона вручную водитель вьшолняет три операции: выключение сцепления, уменьшение подачи топлива в двигатель и непосредственное переключение диапазонной коробки передач, При этом согласующий клапан 21 под действием

толкателя 39 перемещается в левое крайнее положение, при котором давление источника питания отсекается от ислапанов 19 и 20, а следовательно, и от фрикционов 6 и 7, а давление датчика скорости 18 соединяется со сливом через полость 66.

При уменьшении подачи топлива в двигатель давление датчика нагрузки двигателя падает, и, таким образом, производится освобождение клапанов переключения 19 и 20 от воздействия обоих датчиков 17 и 18. При этом положение золотников клапанов определяется только воздействием пружин 29 и 33, размещение которых обеспечивает одинаковое состояние промежуточной (второй) ступени в обоих клапанах 19 и 20.

После включения диапазона в механическом редукторе водитель включает сцепления, и одновременно с этим согласующий клапан 21 под действием пружины возвращается в исходное правое крайнее положение. При этом давление от источника питания 16 попадает в клапаны 19 и 20 и далее к фрикционам 6 и 7, обеспечивая включение второй (промежуточной) ступени автоматического редуктора. Обеспечение очередности срабатьшания обоих клапанов достигается следующим образом. При включении высшей (третьей) ступени автоматического редуктора в клапане 20 полость 49 перекрьшается, и давление датчика 17 нагрузки двигателя отсекается от клапана 19. В случае включения первой передачи в клапане 19 давление датчика скорости 18 из рабочей полости поршня 28 клапана 20 каналом 57, проточкой 56 и жиклером 59 соединяется со сливом. Такая конструкция обеспечивает невозможность попадания сигналов датчиков одновременно в оба клапана. Равномерность плотного ряда передаточных отношений достигается тем, что при перемене диапазона вручную в автоматическом редукторе происходит встречное изменеtuic с;г}лсвого потока в трансмиссии (см. фиг. 2). В верхней части фиг. 2, на которой схематично представлено переключение ступеней в диапазонной гидромеханической передаче, вертикальными линиями показаны ступени автоматического редуктора со знаменателем геометрической прогрессии, равным 1,4. Внизу вертикальными линиями показаны ступени механического редуктора со знаменателем прогрессии, равным 1,96. Из схемы видно, что при перемещении диапазона в любую сторону в механическом редукторе в в момент ручного переключения автоматический редуктор изменяет силовой поток в противоположном направлении в ,-- раз, чем и обеспечивается равномерность плотного ряда диапазонной гидромеханической передачи при переключениях ступеней в механическом редукторе. Величина требуемого общего силового диапазона, обеспечиваемого диапазонной гидромеханической передачей, достигается выбором соответствующего количества ступеней механического редуктора. Автоматический редуктор может быть вьшолнен с любой комбинацией передаточных чисел трех ступеней (две понижающих ступени и одна прямая, понижающая, прямая, повышающая и т.д.). При этом в любом случае автоматическая система управления должна обеспечивать положение центра деления диапазона автоматического силового регулирования, т.е. обеспечивать положение промежуточной ступени как в исходном положении системы, так и в моменты переключения механического редуктора. Формула изобретения 1. Устройство автоматического управления рикционными элементами многоступенчатой гидомеханической трансмиссии с трехступенчатой оробкой передач и демультипликатором, содержащее клапаны включения первой-второй и второйтретьей ступени, сообщающие гадроцилиндры фрикционных элементов с источником рабочей жидкости и со сливом по сигналам давления от датчика нагрузки двигателя и датчика скорости машины, состоящие из корпуса, плунжера включе.ния понижающзих ступеней и подпружиненного золотника, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы, оно снабжено согласующим клапаном с подпружиненным золотником, находящимся под воэдействием нажимного элемента, содержащим полости, из которых одна крайняя соединена с источником рабочей жидкости, смежная с ней - с клапаном включения первой-второй ступени, а другая крайняя полость соединена с датчиком скорости, а смежная с ней - со сливом, клапаны имеют рабочие камеры, в которых установлены порщни, примыкающие к противоположным концам золотника и связанные гидролиниями с датчиками, и упоры, а пружины размещены на хвостовике золотника, примьшающем к поршню, находящемуся под воздействием давления датчика скорости, причем пружина клапана включения первой-второй ступени установлена между упором и торцом золотника, а пружина клапана включения второй-третьей ступени установлена между упором, связанным с хвостовиком золотника и стенкой рабочей камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения заданной последовательности работы, в стенке рабочей камеры клапана включения первой-второй ступени вьщолнена проточка, сообщающая датчик скорости с рабочей камерой клапана включения второй-третьей ступени, в поршне клапана включения первой-второй ступени со стороны подпружиненного хвостовика вьшолнена проточка, соединенная через жиклер со сливом, а датчик нагрузки двигателя сообщен через клапан включения второй-третьей ступени с рабочей камерой иорашя и с плунжером включения первой ступени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Антонов А. С. и др.Армейские автомобили, часть 1, М. 1970 г., с. 277-281. П

Фиг.1 12

la

V S1t2D6: .,« . ,,./J

На

ua

Ua Ша

la

Фиг. 2