Способ переключения ступеней многоступенчатой коробки передач с перекрытием во время включения и выключения фрикционных муфт Советский патент 1982 года по МПК B60K41/00 

менения давления во времени для соответствующего гидроцилиндра фрикционных муфт. Многоступенчатая коробка передач 1 имеет для переключения ступеней многодисковые фрикционные муфты 2-5. Каждая муфта имеет силовой гидроцилиндр, у которого максимальный рабочий ход поршня равен .. Гидравли ческая система содержит гидронасос 6 с приводом от элементов коробки пе редач, регулятор давления 7, устройство управления в виде многопозиционного распределителя 8, вход которого напорной гидролинией 9 подключен к гидронасосу, а выходы - к гйдро ци индрэм муфт 2-5. К этим же выхода параллельно подключены механизмы 10 плавного включения известной конструкции. Дренажный канал распределителя 8 дренажной гидролинией 11 подключен к источнику 12 переменного давления. Последний гидролиниями 13 и 1 подключен к гидронасосу и гидро баку. Стрелкой 15 условно изображено управляющее воздействие, посредст вом которого формируют требуемую характеристику изменения давления источника 12. На чертеже показаны три рабочие позиции распределителя 8, соответствующие I, И и III ступеням. В реальных устройствах число позиций может быть значительно больше. Переключение ступеней осуществляется следующим образом. В изображенном на чертеже исходном положении распределителя 8 включена ступень I{, которой соответству ет муфта 3. Bee гидроцилиндре, сооб щенном с гидронасосом 6 через распределитель 8 и гидролинию 9, поршен смещен вниз на максимальную величину MdKC давление равно давлению Ру, гидронасоса, задаваемому регулятором 7. Остальные гидроцилиндры через рас пределитель 8, гидролинию 11, источник давления 12 и гидролинию 14 сообщены с гидробаком, давление в них отсутствует, а их поршни находятся в крайнем верхкем положении. Для переключения, например, на I1I ступень распределитель переводят а III позицию, при которой гидроцилиндр муфты сообщается с напор ной гидролинией 9, а гидроцилиндр ранее выключенной муфты 3 через дренажную гидролинию 11 с источником 12 переменного давления. 92 4 Изменение давлений жидкости во всех гидроцилиндрах и в источнике 12, при данном переключении изображено на соответствующих графиках, где координата t обозначается время процесса, а Р - давление. Изображенные положения поршней соответствуют моменту t 0. Давление Р. во включаемом гидро- . цилиндре изменяется по линии А, пока поршень движется из верхнего в нижнее положение. Это давление невелико, почти постоянно ( и определяется сопротивлением холостому движению поршня в течение времени t. После выбора зазоров между фрикционными дисками муфты k ее поршень останавлива- . ется, и давление в гидроцилиндре постепенно увеличивают по кривой Б, задаваемой соответствующим механизмом 10 плавного включения. К моменту времени tg, оно уравнивается с давлением насоса (Р РН муфта замыкается, что соответствует включению I11 ступени. Источник переменного давления имеет характеристику, соответствующую линии Г на графиках: он поддерживает в дренажной гидролинии 11 определенное избыточное давление в течение некоторого времени за счет частичного соединения ее с напорной магистралью, а в остальное время сообщает ее с гидробаком через гидролинию k, так что избыточное давление в гидролинии 11 в это время равно нулю. В момент начала переключения, соответствующий началу координат на графиках, гидроцилиндры всех муфт, кроме включаемой муфты k, одновременно сообщены с дренажной гидролинией 11, давление Рдр в которой источник 12 изменяет по кривой Г. Далее давлен.ия в гйдроцилиндрах изменяются следующим образом. На участке от источника 12 до дросселей 16, сопротивления которых значительно больше, чем сопротивления гидролиний, давление примерно постоянно по длине и равно давлению Рдр. Поэтому давления перед дросселями изменяются по кривой Г, которая нанесена на графиках гидроцилиндров пунктиром. Жидкость под давлением поступает далее от источника 12 через дроссели 16 в гидроцилиндры муфт 2 и 5, поршни их движутся вниз. При этом в гидроцилиндрах муфт 2 и 5 устанавливаются одинаковые дав592ления: . Расход жидкости, поступающей в каждый из них, определяется перепадом давления в гидролиниях, т.е. с учетом принятых допущений, перепадами на дросселях 16. На графиках этим перепадам соответствуют заштрихованные зоны площадью Sg. ц,д , При наступлении момента Ъц давление источника 11 быстро падает до нуля, а в гидроцилиндрах - медленно падает от PQ д6 нуля по мере возврата поршней пружинами. В гидроцилиндре выключаемой муфты 3 давление Р изменяется иначе, В начальный момент переключения Pj Pj 7fJ|. Поэтому давление в нем резко падает до величины Рдр , а затем уравнивается с (р и повторяет его изменение по кривой Г. Поскольку поршень гидроцилиидра остается во включенном (нижнем) положении, перепад на дросселе 1б муфты 3 отсутствует, так как расход через него, пренебрегая утечками, равен нулю, фрикционные диски муфты 3 сжаты с усилием, созданным давлением Рдр (см.кривую г), и муфта буксует, передавая соответствующий крутящий момент. Включаемая муфта k начинает передавать рабочий момент примерно в точке времени -Ьд остановки своего гидроцилиндра. В течение времени to потенциально может буксовать только муфта 3, в течение времени a-fc буксуют обе муфты и передают крутящий момент, что и соответствует переключению с перекрытием. В момент времени t , определяемый по любому из известных критериев, работу муфты 3 прекращают, для чего давление Рдр источника 12 уменьшают до нуля и гиДролинию 11 сообщают с гидробаком. В выключенных муфтах 2 и 5 за аре мя Ъц течение которо го в них поддерживается избыточное /давление, порш ни переместятся на величину X Соотношение величин X и X ( оценить из следующих соображений. По известным формулам гидравлики расход жидкости q равен cVrlC- -VuP . где К - постоянный коэффициент; g - гидравлическое сопротивление течению жидкости; дР - перепад давления, под которым происходит истечение. 0 Элементарный объем uV жидкости, поступающей в гидроцилиндр муфты 2 или 5, за время dt равен ,dt )-dt ( )at. Полный объем V , поступающий во время t - Jvv - Известно, что интеграл есть площадь под кривой функции.В данном случае это заштрихованные площадиSg,,д.Cлeдoвательно, для каждой муфтыV ;а -Зд. , f-тл I. ., --...- ег. .. ... j.j. ОШлЛ гдедя.- масштабный коэффициент. Ход поршня X 5 , где Sj - площадь поршня. , Тогда заштрихованные площади изображают в некотором одинаковом масштабе ходы поршней муфт 2 и 5. Заполнение гидроцилиндра включаемой муфты происходит под давлением РН , превышающим Рд,р, причем гидроцилиндр сообщен с насосом через распределитель 8 минуя дроссель 1б. Поэтому мгновенное значение расхода поступающ(ей в него жидкости значительно больше, чем расход а выключенные гидроцилиндры муфты 2 и 5, ограниченный дросселями 16. Объем жидкости, поступающей во включаемый гидроцилиндр k, соответствует заштрихованной площади и равен максимальному рабочему объему гидроцилиндра, освобождаемому поршнем при перемещении на величину за время о По истечении времени ) жидкость не поступает в гидроцилиндр муфты 4, поскольку поршень ее неподвижен, ко продолжает поступать в цилиндры муфты 2 и 5 до окончания периода ta . Очевидно, что если зоры между дисками муфт 2 и 5 не будут полностью выбраны за время , включения этих муфт не произойдет, и их поршни, не достигнув рабочего положения, возвратятся назад под действием пружин. При этом муфты 2 и 5 не окажут влияния на процесс переключения, который полностью определяется работой муфт 3 и i с перекрытием во времени, как и в прототипе. Однако по сравнению с последним техническая реализация нового способа значительно проще, так как здесь не требуется специальных коммутирующих устройств для попеременного подключения источника 12 к выключаемой муфте при каждом переключении.

Переключение со II на I ступень и т.д. происходит аналогично описанному выше, но графики давлений в гидроцилиндрах поменяются местами. При большем числе гидроцилиндров коробки передач процессы в них также аналогичны описанным.

Из иаложенного выше видно, что ограничение количества жидкости, поступающей в гидроцилиндры выключенны муфт, до величины, исключающей замыкание последних в период переключения, достигается подбором гидравлических сопротивлений гидролинии от источника 12 до муфт, например, установкой специальных дросселей 16. При этом конструкция распределителя 8 должна обеспечивать включение дрос селей 16 в гидролинию управления муфтами только на этапе слива из гидроцилиндров. В тех случаях, когда требуемая величина Рдр существенно меньше Р, описанное выше соотношение объемов жидкости обеспечивается только за счет этой разницы, и дополнительные дроссели 16 не требуются, что упрощает конструкцию распределителя .

Кроме аккумуляторов дляподдержания давления в выключенной муфте могут применяться и другие средства, например дополнительные регуляторы давления.

Время перекрытия t может отличатся от изображенного. Оно выбирается из соображений, выходящих за рамки данной заявки. Поэтому воздействие, задающее закон изменения Рдр изображено условно в виде стрелки 15.

Формула изобретения

Способ переключения ступеней многоступенчатой коробки передач с перекрытием во время включения и выключения фрикционных муфт, заключающийся в постепенном увеличении давления ,в гидроцилиндре включаемой муфты и согласованном с ним постепенном понижении давления в гидроцилиндре выключаемой муфты путем кратковременного сообщения ее с иctoчникoм переменного давления, отличающийся тем, что, с целью Повышения надежности, к|эатковременно сообщают с источником переменного давления одновременно гидроцилиндры всех муфт коробки передам, кроме вновь включаемых, при этом ограничивают объем жидкости поступающей в каждый из гидроцилиндров от источника переменного давления за время переключения до величины, меньшей рабочего объема соответствующего гидроцилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № i 18356, кл. В 60 К А1/00, 1971 (прототип).