Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства Советский патент 1980 года по МПК B60K41/06 

1

Изобретение относится к области-, транспортного машиностроения, в . частности к систёмс1М автоматического управления коробкой передач тран.спортного средства, и может быть использовано на тракторах, автомобилях и тепловозах, на которых применяется ступенчатая коробка передач с командным управлением.

Известно автоматическое устройство переключения передач в коробке передач автомобиля, содержащее тахогенератор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное скорости движения автомобиля, переменное сопротивление, управляемое педалью подачи топлива, логический блок, имею1дай триггер Шмитта, подающий команды исполнительному механизму на переключение передач, и суммирую11Ий уси.литель, управляющий триггерам 1.

Недостатком этого устройства является то, что с .увеличением количества автоматически переключаемых передач растет число логических блоков, усложняя конструкцию, что ведет к снижению надежности и долговечности устройства, кроме того, использование суммирующего усилите.ля для формирования входного сигнала триггеров Шмитта не обеспечивает поддерг жание оптимальной нагрузки двигателя на всех, режимах работы.

Известна система автоматического

5 управления коробкой передач транспортного средства, содержащая задающий блок, формирующий выходной сигнал, входы которого соответственно связаны с выходом блока коррекции

10 измерения текущих значений информа.ционных переменных и с выходом блока нагрузки, формирующего сигнал, пропорциональный нагрузке двигателя, блок формирования команд включения

15 высших передач, вход которого соединен с одним из выходов задающего блока, а выход-с входом исполнительного ;блока переключения передач, с другим входом которого соединен

20 выход блока формирования команд

включения низших передач, вход которого подключен к выходу задающего блока, и информационный блок 2.

Данное устройство является наибо-.

25 лее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком этого устройства является то, что оно.при включенной ,.

30 .наивысшей передаче трансмиссии и недогрузке двигателя периодически срабатывает с целью включения смежных йысших передач. При этом включаются командные реле высших передач, золотник с магнитом, управляюгодй гидроцилиндр, конечный переключатель, реле временной задержк. Срабатывание реле временной задержки обеспечивает возврат устройства в исходное состояние, после чего опять сраба тьгаает командное реле высших передач и, таким образом, повторяется описанный цикл. Аналогичным образом это устройство работает -при включенной самой низшей передаче и перегрузке двигателя. Но так .как возможности трансмиссии исчерпаны, переключений передач в этих случаях нет, срабатывани-я устройства управления являются холостыми,Эти периодические срабатывания целого ряда элементов ведут к снижению надежности и долговечности устройства для автоматического управления процессом переключения передач и трансмиссии транспортной машины.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности автоматической системы путем исклюЧег,. ния ее холостых срабатываний, когда возможности коробки передач исчерпаны.,

Цель достигается тем, что предлагаемая система для автоматического управления процессов переключения ; передач снабжена блоком формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач, вход которого соединен с выходом исполнительного блока переключения передач, а выходы - соответственно . с входами бликов формирования команд включения высших и низших передач и с входом информационного блока.

Блок формирования сигнала для блокировкикоманд включения высших низших передач выполнен в виде переключателя с нормально замкнутыи контактами, каждый из которых установлен в электрической цепи управения электромагнитам;- элементов упавления включением высших и низших передач, а золотников 1й распределитель исполнительного блока выполнен с кулачком, который.установлен с г возможностью взаимодействия с подвижным контактом каждого переключателя.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматического управления коробкой передач; на фиг, 2 - принципиальная схема системьа.

Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства содержит (см, фиг, 1) блок датчика определения нагрузки двигателя 1, блок 2 коррекции, задающий блок 3, формирующий выходной сигнал.

блоки 4 и 5 формирования команд включения высших и низших передач, исполнительный блок 6, коробку 7 передач, блок 8 формирования сигнала . дляблокирования команд включения высших и низших передач с датчиками 9 и 10 соответственно наивысшей пе.редачи и самой низшей передачи, информационный блок 11, Один из возможных вариантов устройства этих ( блоков при использовании электронны элементов описан ниже.

Входы задающего блока 3, формирующего выходной сигнал, соединены с блоками 1 и 2, а выходы через блоки 4 и 5 форгушрования команд переключения передач.подключены к входам исполнительного блока 6. К другим выходам блоков 4 и 5 подключен информационный блок 11, Выходы исполнительного блока б связаны с коробкой 7 передач и с блоком 8 формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач, выход датчика 9 наивысшей передачи которого подключен к блоку 4 формирования команд включения высших передач, а выход датчика 10 самой низшей передачи - к блоку 5 формирования команд включения низших передач

Блок датчиков определения нагрузки двигателя 1 предназначен для измерения текущих значений информационных переменных, характеризуюгдих энергетическое состо.яние, двигателя.

Блок 2 коррекции предназначен для измерения текущих значений ин.формационных переменных, от величины которых зависит оптимальная нагрузка двигателя,

ЗадаЕОщий блок 3, формирующий выходной сигнал., предназначен для выделения полезного сигнала для работы системы из всей поступающей информации.

Блоки 4 и 5 формирования команд включения высших и низших передач предназначены для выдачи дискретных команд исполнительному блоку б на включения передач и для подачи напряжения в информационный блок 11.

Исполнительный блок совместно с коробкой 7 передач включает необходимую передачу при подаче соответствующей команды от блока 4 или 5.

Блок 8 формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач предназначен для выдачи сигналов при включенной наивысшей или самой низшей передаче в коробке 7 передач.

Информационный блок 11 предназна,чен для информирования тракториста) о состоянии системы.

Блоки 1 и 2 могут содержать (см, фиг, 2) всего по одному датчику, например тахргенератор 12, кинематически жестко соединенный с валом двигателя и корректирующий резистор 13, связанный с педалью управления двигателем. Задающий блок 3, формирую1дий выходной сигнал, содержит источник 14 стабилизированного напряжения, сглаживающий фильтр 15, реле 16 задержки и его контакты 17, конденсатор 18, делители 19, 20, 21. и 22) транзистор 23. Блоки. 4 и 5 формирования команд включения передач содержат командны реле 24 я 25 к усилительные звенья, например мощные транзисторы 26 и 27. Исполнительный блок б содержит электрогидравлические преобразовате ли 28 и 29, цилиндры 30 и 31, поршни со штоками 32 и 33, возвратные пружины 34 и 35, собачки 36 и 37, зубчатый венец 38, отводной кожух 39, концевые переключатели 40 и 41 включений передач. Коробка 7 пе редач содержит золотниковый расЛределитель 42, соединенный с бустерами фрикционных муфт 43, 44, 45 и 46. Блок 8 формирования сигнгша для блокирования команд включения высших и низших передач содержит кулачок 47, кинематически жестко связанный с зубчатым венцом 38 и золотниковым распределителем 42, а датчики 9 и 10, выполненные в виде переключателей, имеют контакты 48 и 49, 50 и 51.. Информационный блок 11 состоит из источника 52 питания, тумблера 53, сигнальных лампочек 54.Питание, 55 Внимание В , 56 Недогрузка , 57 Перегрузка Внимание Н. Тахогенератор 12 и корректирующи резистор 13 посредством источника 14, нормально замкнутых контактов 17, сглаживающего фильтра 15, делителей 21 и 22 подключены к командным реле 24 и 25. Нормально разомкнутый контакт 17 соединен с делителем 20. Выходы реле 24 и 25 через нормально замкнутые контакты 48 и 50 соединены с мощными транзисто рами 26 и 27. Нормально разомкнутые контакты 48 и 50 подключены к лампочкам 56 и 57, Нормально разомкнутые . контакты 49 и 51 подключены к лампочкам 55 и 58. Выходы транзисто ра 26 и 27 соединены с преобразователями 28 и 29, которые подключены к цилиндрам 30 и 31, на поршнях со штоками 32 и 33 которых закрепленье собачки 36 и 37, взаимодействующие при срабатывании гидроцилиндров с зубчатым венцом 38 и концевыми пере ключателями 40 и 41. Зубчатый вене 38 жестко соединен с золотниковым распределителем 42 и кулачком 47, взаимодействующим при включенной наивысшей передаче с переключателем 9, а при включенной самой низшей передаче - с переключателем 10, Выоды переключателей 40 и 41 пост едством конденсатора 18 и делителя 19 подключены к транзистору 23, выход которого соединен с реле 1б 3 адержки. : На рисунке не показаны известные устройства ручного управления двигателем и коробкой передач, гидравлический насос и др. Для пояснения работы устройства бведены обозначения: напряжение источника 14; напряжение, вырабатыве емое тахогенератором 12, пропорциональное частоте времениj коленчатого вала двигателя; падение напряжения на корректируюш.ем резисторе 13; JBX напряжение, поступающее к сглаживающему фильтру 15.; напряжение срабатывания командного, peлJe 24 бло5ф -ле. реклю- ения на смежные высшиепередачи блока 4; напряжение срабатывания ko-. мандного реле 25 блока переключения на смежные низлие передачи блока 5; напряжение, снимаеьюе с :Делителя 20 и поступающее к нормально разомкнутому контакту 17 реле 16. Напряжения и вк , UCT UTX n связаны между собой выражением: .-UCT- JTX-U. Система работает следующим образом. Перед началом движения трактора водитель включает самую низшую передачу трансмиссии посредством золотникового распределителя 42. Бустер муфты 46 соединяется с насосом, а бустера муфт 43, 44 и 45 соединены со сливом. Водитель включает также тумблер 53, загорается лампочка 54 Питание, система готова к работе. При оптимальной нагрузке двигателя Ug UUK н система находится в исходном состоянии. При этом ка выходах командных реле 24 и 25 напряжения нет, управляющие гидроцилиндры 30 и 31 через электрогидравлические преобразователи 28 и 29 соединены со сливом, поршни со штоками 32 н 33 под действием воз вратных пружин 34 и 35 находятся в крайнем левом положении. Собачки 36 и 37 отводным кожухом 39 выведены на зацепление с зубчатЕ гм венцом 38, На выходе концевых переключателей 40 и 41 напряжения нет, поэтому транзистор 23 закрыт, реле 16 задержки выключено, а его нормально замкнуты, контакт 17 соединяет сглаживающий фильтр 15 с тахогенератором 12, корректирующим резистором 13 и источником 14 стабилизированного напряжеКия, В этом состоянии системы водитель имеет возможность переключать передачи по своему усмотрению путем поворота вручную золотникового.распределителя 42 и связанных с ним зубчатого венца 38 и кулачка 47.

При снижении нагрузки двигателя увеличивается его частота вращения, а следовательно/ и напряжение UTX а на пряже ние UBX уменьшается. Когда станет U, на выходе командного реле 24 блока 4 появится напряжение, которое через нормально замкнутый контакт концевого переключателя наивысшей передачи поступает на базу мощного транзистора 26, он открывается, из-за чего срабатыва,ет электрогидравлический преобразователь 28. Масло под давлением поступает к гидроцилиндру 30, поршень со штоком 32, перемещаясь вправо, снимает возвратную пружину 34. Собачка .36 соскакивает с отводного кожуха 39, входит в зацепление с венцом 38 и поворачивает его по часовой стрелке в следую11,ее фиксированное положение, соответствующее включенной смежной высшей передачи, т.е. соединяет бустер муфты 46 со сливом, а бустер муфты 45 с насосом, В мо.мент включения передачи собачка 36 .воздействует на концевой переключатель 40, при этом замьп аатся его нормально разомкнутый контакт, и напряжение подается к конденсатору 18. и на базу транзистора 23, который открывается. Из-за этого срабатывает реле 16 задержки, а через его нормально разомкнутый контакт 17 к сглаживающему фильтру 15 с делителя 20 подается напряжен-ие После зтого Нсшряжение на выходе командного реле 24 -пропадает, электрогидравлическим преобразователем 28 полость гидроцилиндра 30 соединяется со сливом. Псршень со штоком 32 под действием возвратной пружины 34 ; перемещается в крайнее левое полоусение, собачка 36 отводным кожухом 39 выводится из зацепления с зубчатым венцом 38, Концевым переключателем 40 отключается источник -52 питания от конденсатора 18, делителя 19 и транзистора 23. Однако транзистор 23 еще определеннее время открыт и, следовательно, включено реле 16 задержки из-за наличия напряжения на конденсаторе 18, который разряжается через делитель 19, Этим делитэлем устанавливается нремя включенного . состояния реле 16 задержки после размыкания концевого переключателя 40. Когда реле 16 задержки находится вс включенном состоянии переключений пер едач не может быть. Этим самым « исключается звонковый режим. Когда напряжение на конденсаторе 18 уменьшается до его величины при закрытии транзистора 23, этот транзистор

закрывается, реле 16 задержки выключается, . е,го контактами 17 отключается делитель 20, и подключается к сглаживающему .фильтру 15 цепочка, содержащая тахогенератор 12, коррекЛ тирующий резистор 13, источник 14 стабилизированного напряжения. Сис:тема готова к следующим переключени ям;.

При последующей недогрузке аналогичным образом,, т.е. срабатыванием одних и тех же элементов, включится следующая смежная высшая передача. Когда включается наивысшая передача трансмиссии, под действием кулачка срабатывает концевой переключатель наивысшей передачи, контактами 49 этого переключателя включается лампочка 55 Внимание В

а контактами 48 командное реле 24 отключается от мощного транзистора 26 и соединяется с лампочкой 56 Недогрузка. При недогрузке двигателя с включенной наивысшей передачей трансмиссии на выходе командного реле 24 появится напряжение, которое посредством контактов 48 подается К лампочке 56, а электрогидравлический преобразователь 28, управляющий гидроцилиндр 30, его поршень со штоком 32 и собачкой 36, концевой переключатель 40, реле 16 задержки с контактами 17 не .сработают.

При перегрузке двигателя снижается его частота вращения и, следовательно, напряжение UTX/ напряжение UBX увеличиваются. Когда L)g. станет равным UH./ на выходе командного реле 25 появится напряжение. Это напряжение через нормально замкнутый контакт 50 концевого переключателя самой низшей передачи трансмиссии поступает на базу мощного транзистора 27. Тран-зистор 27 открывается,- срабатывает злектрогилравлический преобразователь 29. Масле под давлением поступает к упрг1влкющему гидроцилимдру 31, поршень со WTOKOM. 33, перемещаясь вправо, сучимает возвратную пружину 35, Собачка 3 соскакивает с отзодного кожуха Jb. входит в зацепление с зубчать.;ь; пенцом 38 и ловорачивает его .против лкижения часовой стрелки в сл.е.лую:.ц-эе фиксированное положение, соответствующее вгс.ПЮЧеННОЙ СМ.:;ЖНО:1 НИЗ

шей передаче, В момент вкJгючeния передачи собачка 37 воздействует -а концевой переключатель 41, aiOM замыкается его нормально pc;.30:s; Hiгый контакт, и напряжение ...ч к конденсатору 18 и на базу транзистора 23, который открнва.тся, При этом срабатывает реле 16 за;: ржки, а через его нормально разомкнутый контакт 17 подается напряжение L/i,j . После Э.ТОГО напряжение вь ходе командного реле 25. пропадс,ат, электрогидравлкческим преог.;-г.эоЕ лтелем 29 полость управляющего гидро цилиндра 31 .соединяется со сливом. Поршень со штоком 33 под действием возвратной пружины перемещается в крайнее левое положение. Собачка 37 отводным кожухом 39 выводится из зацепления с зубчатым венцом 38. Концевым переключателем 41 отключается источник 52 от конденсатора 18 и транзистора 23. Однако транзистор 23 еще определенное время открыт, и, следовательно, включено реле 16 задержки. Когда напряжение на конденсаторе 18 уменьшится до. его величины при закрытии транзистора 23, этот транзистор закрывается. Ре ле 16 задержки выключается, его кон тактами 17 отключается делитель 21, и подключается к сглаживающему/ фильтру 15 цепочка, содержащая тахо генератор 12, корректирующий резистор 13, источник 14 стабилизированного напряжения. Система готова к следующим переключениям. При последующей перегрузке двига теля аналогичным образом, т.е. срабатыванием одних и тех же элементов включится следующая смежная низшая передача. Когда включится самая низ шая передача трансмиссии, под дейст вием кулачка 47 сработает концевой переключатель самой низшей передачи Контактами 51 этого переключателя включается лампочка 58 внимание а контактами 50 командное реле 25 отключается от мощного транзисто ра 27 и соединяется с лампочкой 57 Перегрузка. При перегрузке двигателя с включенной самой низшей передачей трансмиссии на выходе командного реле 25 появится напряжени которое посредством контактов 50 подается к лампочке 57, а электрогидравлический преобразователь 29, управляющий гидроцилиндр 31, его поршень со штоком 33 и собачкой 37, концевой переключатель 41, .реле 16 задержки с контактами 17 не сработа ют. Установка блока формирования сигнала для блокирования команд включения смежных высших и низших передач оо«спечивает повышение надежности и долговечности системы ав томатического управления коробкой передач транспортного средства путем исключения ее холостых срабатыв ний при исчерпанных возмох ностях трансмиссии. Такие режимы могут наблюдаться в течении 50-65% времени работы транспортного средства. формула изобретения 1.Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства, содержащая задающий блок, формируюьчий выходной сигнал, входы которого соответственно связаны с выходом блока коррекции измерения текущих значений информационных переменных и с выходом ftj|OKa нагрузки, формирующего сигнал, пропорциональный нагрузке двигателя, блок формирования команд включения высших передач, вход которого соединен с одним из выходов задающего блока, а выход - с входом исполнительного блока переключения передач, с другим входом которого соединен выход блока формированиякоманд включения низших передач, вход которого подключен к выходу задающего Ллока, и информационный блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечностиг она снабжена блоком формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач, вход которого соединен с выходом исполнительного блока переключения передач, а выходы - соответственно с входами блоков формирования команд включения высших и низших передач и с входом информационного блока. 2.Система поп.1 отлича7 .ю щ а я с я тем, что, блок формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач выполнен в виде переключателя с нормально замкнутыми контактами, каждый из которых установлен в электрической цепи управления электромагнитами элементов управления включением высших и низших передач, а золотниковый распределитель исполнительного бИбка.выполнен с кулачком, который установлен с возможностью взаимодействия с подвижным контактом каждого переключателя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент CtJA 326158, кл. 74-366, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 423685, кл. В 60 К 41/06, 1970.

.::--- :

. ; 791561