Устройство для переключения ступеней в коробке передач Советский патент 1980 года по МПК B60K41/00 B60K20/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ Изобретение относится к транспортному машиностроению. По основаному авт. св. № 535176 известно устройство для переключения ступеней в коробке передач, содержащее корпус и подпружиненный со стороны ступени поршня меньшего диаметра ступенчатый поршень, отделяющий силовые цилиндры фрикционных элементов от источника рабочей жидкости и образующий сообщаемые дрЪссельным отверстием две гидравлические полости, первая из которых расположена между ступенями поршня и корпусом, а вторая - между ступенью поршня большего диаметра и корпусом, причем первая полость сообщена с источником рабочей жидкости, вторая полость - с силовым цилиндром включаемого фрикционного элемента, а между собой указанные полости также соединены обратным клапаном. При значительных утечках жидкости из магистрали включения и силового цилиндра фрикционного элемента, которые могут возникнуть после длительной эксплуатации коробки передач в результате износа уплотнений, наличие дроссельного отверстия в механизме приводит к увеличению времени регулирования давления механизмом плавного включения и, следовательно, увеличению времени буксования дисков фрикционных элементов. Увеличение времени буксования дисков сверх допустимого вызывает чрезмерный их нагрев, коробление и износ, что снижает надежность устройства. Целью изобретения является повышение надежности путем сокращения времени буксования фрикционных элементов при значительных утечках рабочей жидкости. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено клапаном, установленным параллельно дроссельному отверстию механизма плавного включения и содержащим двухпозиционный подпружиненный золотник для сообшения источника рабочей жидкости с переключателем ступеней коробки передач, а в обратном клапане выполнен дроссель, при этом полость клапана перед рабочим торцом золотника клапана соединена с источником рабочей жидкости, а полость клапана со стороны пружины - с переключателем ступеней коробки передач через обратный клапан.

На чертеже показана конструктивная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, ступенчатый поршень 2, уплотняемый кольцами 3 и 4, пружину 5. Поршень 2 образует с корпусом 1 гидравлические полости 6 и 7, которые сообш,ены между собой дроссельным отверстием 8. Клапан 9 включает в себя золотник 10 с выступом 11, пружину 12, пластинчатый обратный клапан 13, в котором выполнено дроссельное отверстие 14.

Гидравлическая система управления включает в себя источник 16 рабочей жидкости, редукционный клапан 17 с золотником 18, плунжером 19 и пружиной 20, переключатель 21 ступеней с золотниками 22 и 23, датчик 24 скорости врашения насосного колеса и датчик 25 скорости враш,ения турбинного колеса. Датчики выполнены в виде трубок Пито и предназначены для регулирования давления в гидравлической системе управления в зависимости от режима работы гидротрансформатора. К левому торцу золотника 10 и в полость 6 подводится жидкость по каналу 15 от источника 16 рабочей жидкости.

Для увеличения давления в системе управления при включении ступени заднего хода полость 26 со стороны пружины клапана 17 сообш,ена каналом 27 с каналом 28 включения фрикционной муфты заднего хода.

-фрикционная муфта 29 служит для включения второй ступени в коробке передач. В гидравлическом силовом цилиндре 30 этой муфты размещен нажимной поршень 31 для сжатия пакета 32 ведущих и ведомых фрикционных дисков.

Устройство работает на всех ступенях одинаково. Поэтому принцип работы предлагаемого устройства показан на примере включения второй ступени в коробке передач.

При включении в коробке передач второй ступени золотник 23 переключателя ступеней 21 сообщает канал 33, соединенный с клапаном 13, и полости 7 с каналом 34 подачи жидкости в цилиндр 30 муфты 29. Равновесие поршня 2 и золотника 10 при этом нарушается, и они перемещаются вправо, вытесняя жидкость в каналы 33 и 34 и цилиндр 30. Клапан 13 при этом закрыт, и жидкость из полости 35 клапана 9 вытесняется через отверстия 36 и отверстие 14. Диаметр золотника iO, его перемещение, начальное и конечное усилие пружины 12 и диаметр отверстия 14 выбраны такими, что при отсутствии значительных утечек жидкости по уплотнениям каналов 33 и 34 и цилиндра 30 поршень 2 успевает переместиться в крайнее правое положение и вернуться в исходное, а золотник 10 при своем перемещении вправо не соединяет каналы 15 и 37.

По мере перемещения поршня 2 вправо давление жидкости в полости 7 продолжает постепенно понижаться вследствие уменьшения усилия пружины 5, и если пружина 5 не имеет деформации при крайнем правом положении поршня 2, то без учета потерь на трение порщня 2 о стенки корпуса 1, давление в полости 7 меньше давления в полости 6 во столько раз, во сколько площадь поршня со стороны полости 8 больше площади поршня 2 со стороны полости 6. После заполнения жидкостью цилиндра 30 давление в полости 7 возрастает и поршень 2 перемешается в исходное (левое) положение вследствие поступления жидкости в полость 7 через отверстие 8. Давление жидкости в полости 7 и, следовательно, в цилиндре 30 муфты 29 постепенно увеличивается благодаря увеличению усилия пружины 5.

Время перемещения поршня 2 в исходное положение определяется величиной объема полости 7 при крайнем левом положении поршня 2, площадью отверстия 8 и перепадом давления между полостями 6 и 7. Этот перепад зависит от величины давления жидкости в полости 6, соотношения плошадей поршня 2 со стороны полостей 6 и 7 и усилия пружины 5.

Для гарантированного перемещения порщня 2 в крайнее правое положение при включении ступеней в коробке передач гидравлическое сопротивление дроссельного отверстия 8 должно быть выше сопротивления магистрали от механизма плавного выключения до цилиндра включаемой фрикционной муфты.

При изменении режима работы гидротрансформатора изменяются величины давлений в датчиках 24 и 25. Благодаря этому изменяется величина давления в канале 15 и полости 6. Если давление в полости 6 увеличивается, то, соответственно, увеличивается и давление в цилиндре 30 муфты 29 в начале сжатия пакета 32 ведущих и ведомых фрикционных дисков, что позволяет уменьшить их буксование.

Таким образом, установка ступенчатого порщня дает возможность изменять начальную величину давления жидкости в цилиндре 30 муфты при изменении давления в гидравлической системе управления, а пружина 5 обеспечивает постепенное увеличение его при отходе порщня 2 механизма плавного включения в исходное положение.

Для включения ступени заднего хода канал 28 соединяется золотником 22 с каналом 33. В этом случае жидкость поступает

по каналу 27 в полость 26 редукционного клапана. После заполнения цилиндра фрикционной муфты заднего хода жидкостью давления в канале 28 постепенно увеличивается. Так как в полости 26 редукционного клапана давление увеличивается, то скорость повышения давления в канале 28 и в цилиндре фрикционной муфты заднего хода несколько больше, чем при включении ступеней переднего хода. Вследствие того, что при перемещении поршня 2 из полости 7 выталкивается больше жидкости, чем поступает от источника 16 рабочей жидкости в полость 6, такое устройство позволяет кратковременно повысить рас ход жидкости и ускорить заполнение подводяШ,их каналов и силового цилиндра включаемого фрикционного элемента. Это дает возможность сократить разрыв потока мощности при переключении ступеней. Как только поршень 2 после заполнения силового цилиндра фрикционной муфты возвращается в исходное (левое) положение, давление в полости 7, в каналах 33 и 34 и в цилиндре 30 фрикционной муфты при отсутствии утечек жидкости из них возрастает до значения давления в полости 6. Золотник 10 также возврашается в исходное (левое) положение, причем возвращается значительно быстрее, чем перемещается вправо вследствие открытия клапана 13 и поступления жидкости в полость 35 через отверстия 36. При наличии значительных утечек жидкости из каналов 33, 34 и цилиндра 30 муфты скорость перемещения поршня 2 в левое положение снижается и золотник 10 успевает соединить каналы 15 и 37 раньше, чем поршень 2 доходит до упора в корпус 1 (в левое положение). После соединения каналов 15 и 37 золотником 10 при его правом положении поршень 2 быстро проходит оставшуюся часть хода до левого положения и регулирование давления жидкости прекращается. Таким образом производится ограничение времени регулирования давления механизмом плавного включения и, следовательно, времени буксования дисков фрикционной муфты. При значительных утечках жидкости из каналов 33 и 34 и цилиндра 30 муфты 29 золотник 10 будет находиться в правом положении, соединяя каналы 15 и 37 и после включения, цилиндра 30 и перемещения поршня 2 в левое положение. Положение золотника 10 зависит от разности давлений в каналах 15 и 33 против левого и правого торцов золотника 10. Если эта разность превышает перепад давления, определяемый площадью поперечного сечения золотника 10 и усилием пружины 12 при правом доложении золотника, то каналы 15 и 37 сообщены, а если разность давлений в каналах 15 и 33 против левого и правого торцов золотника 10 меньще этого перепада, то золотник 10 разъединяет их. Разъединение каналов 15 и 33 происходит при переключении передач благодаря тому, что один из золотников 22 или 23 проходит через нейтральное положение при нахождении второго золотника в нейтральном положении, и канал 33 при этом закрыт. Так как канал 33, содержащий обычно уплотнения подвижных соединений между корпусом и валом, закрыт, то утечки жидкости резко сокращаются, перепад давления в каналах 15 и 33 против торцов золотника 10 уменьшается, и золотник 10 возвращается пружиной 12 в левое положение. Нахождение золотника 10 в левом положении является необходимым условием срабатывания механизма плавного включения со ступенчатым поршнем 2. Таким образом, установка золотника 10, пружины 12, обратного клапана 13 с отверстием 14 позволяет снизить время .регулирования давления механизмом плавного включения и, следовательно, ограничить время буксования дисков фрикционных элементов, а также снизить перепад давления на дросселе 8 механизма плавного включения при наличии значительных утечек жидкости из магистрали включения и силового цилиндра фрикционной муфты. Формула изобретения Устройство для переключения ступеней в коробке передач по авт. св. № 535176, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем сокращения времени буксования фрикционных элементов при значительных утечках рабочей жидкости, оно снабжено клапаном, установленным параллельно дроссельному отверстию механизма плавного включения и содержащим двухпозиционный подпружийенный золотник для сообщения источника рабочей жидкости с переключателем ступеней коробки передач, а в обратном клапане выполнен дроссель, при этом полость клапана перед рабочим торцом золотника клапана соединена с источником рабочей жидкости, а полость клапана со стороны пружины - с переключателем ступеней коробки передач через обратный клапан.