Силовой регулятор с дистанционным приводом для автоматической трансмиссии

 

Изобретение может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств преимущественно большой мощности и грузоподъемности. Цель изобретения - повышение эффективности путем улучшения тягово-экономических характеристик за счет коррекции характеристик силового регулятора в зависимости от величины продольного ускорения и уклона дороги. Регулятор содержит задающую 2 и исполнительную 3 диафрагменные камеры, соединенные трубопроводом 10, заполненные жидкостью и установленные соответственно в моторном отсеке транспортного средства на механизме 29 автоматического управления. В задающей камере установлен инерционно-гравитационный корректор, состоящий из груза (Г) 20, посредством стержня 21 шарнирно подвешенного на кронштейне 22. Стержень 21 в средней части зажат между штоками 8, 15 и образует относительно них рычаг второго ряда. При неустановившемся движении транспортного средства по дороге с уклоном Г создает инерционную и гравитационную силы, которые суммируются с усилением настроечной пружины 12, зависящим от положения кулачка 16, связанного с педалью акселератора. Соответственно изменяется давление регулятора 30 давления, связанного с исполнительной камерой. В результате характеристики механизма 29 корректируются по продольному ускорению и уклону дороги. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 60 К 20/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (; 1, .1

-29

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4279363/31-11 (22) 19.05.87 (46) 07.07.89. Бюл. № 25 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Л. Г. Красневский (53) 629.113(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 515672, кл. В 60 К 20/14, 1976.

„„Я0„„1491748 А1

2 (54) СИЛОВОЙ РЕГУЛЯТОР С ДИСТА11

ЦИОННЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ АВТОМА

ТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ (57) Изобретение может быть испол ь,< вано в трансмиссиях транспортных ар легI .. преимущественно большой мощности и гр)зоподьемности. Цель изобретения — повышение эффективности путем улучшении тнгово-экономических характернс1пк пI с и I

1491748 коррекции x(I)),IIT(ðèñTHH силового регулятора в зависим(>сти от величины продольн(>го i(. I ()p(. HIIH и уклона дороги. Регулятор содер кпт >адик)щую 2 и исполни>се>ьнук) 3 дпафрагменные камеры, соединенныс тру()oil))()I30(()x1 10, заполненные жидкостью и уoт,>ш>в.>енные соответственно в мото!)ном отсеке транспортного средства на ме.,аннам«29 автоматического управления. В задающей камере установлен инерционно-гравитационный корректор, состоящий >(з грымза (Г) 20, посредством стержня 21 шарнирно подвешенного на кронштейне 22. с тержень 21 в средней

Изобретение относится к транспорту и может быгь использовано в системах управления автоматичесKHx многоступенчаThlx грансмиссий транспортных средств, преимущественно большой мощности. 5

Цель изобретения -- повышение эффективности путем улучшения тягово-экономических характеристик за счет коррекции характеристик силового регулятора в зависимости от величины продольного ускорения и уклона доро(и.

На фпг. 1 показана принципиальная кинематическая схема силового регулятора с дистанционным приводом; на фиг. 2 — пример вынос»(ения системы управления автома(ической трансмиссией с использованием предлагаемогo силовогo регулятора; на фиг. 3 — график, поясняющий характеристики системы управ,>ения по фи(. 2.

Сllловой регулятор (датчик) содержппг (показанные упр(>щенно) задающуlo 2 и исполнительную 3 диафрагменные KBM(ры с 1IIафрагмами 4 и 5, имеющими жесткис центры 6 и 7 со штоками 8 и 9. Камеры (o(. äHHåíû трубопроводом 10 и заполнены жидкостьк). Камера 2 вмесгс со связанными с неи элементами закреплена на шасси трансllopTHol о средства (не показано) в зоне моторного отсека таким образом, что ее продольная o(.I (>(II(IOTp««(>pH(.Hтирована, примерно параллельно продольной оси гранспортного средства, т, е, по направлению сго движения. 11а фиг. 1 изображено положение камеры для случая движения по дороге на почьем под углом к горизонтали.

В ступице 11 камеры 2 имеется настроечная пружина 12, помегценная между подвижным стаканом 13 и опорой 14 со штоком 15. Стакан 3 контактирует (. плоским поворотным кулачком !6, закрепл HHQM на обгцем валу 17 с рычагом 18. Г1оследний связан тягой 19 с приводом подачи топ- 40 лива в двигатель транспортного средства (не показан). части зажат между штоками 8, 15 и образует относительно них рычаг второго ряда.

При неустановившемся движении транспортного средства по дороге с уклоном Г создает инерционную и гравитационную силы, которые суммируются с усилением настроечной пружины 12, зависящим от положения кулачка 16, связанного с педалью акселератора. Соответственно изменяется давление регулятора 30 давления, связанного с исполнительной камерой. В результате характеристики механизма 29 корректируются flo продольному ускорению и уклону дороги. 3 ил.

Инерционно-гравитационный корректор регулятора 1 состоит из груза 20, посредством стержня 21 шарнирно подвешенного на кронштейне 22, закрепленном, например, на камере 2. Шарнир 23 подвески стержня 21 размещен на валике 24, который установлен в кронштейне 22 с возможностью осевого перемещения параллельно оси камеры 2, ограниченного упорами

25 и 26. Плоскость качания стержня 21 на шарнире 23 проходит через валик 24, Стержень 21 проходит через Ilpopeзи 27 и 28 в ступице 11, а в своей средней части зажат между штоками 8 и 15 и образует относительно носaezHHx. как относительно опор, двуплечий рычаг второго рода длиной Ь с плечами В и Г. Масса груза 20 и размеры Ь, В и Г выбираются с учетом соображений, изложенных ниже.

Исполнительная камера 3 неподвижно закреплена на корпусе механизма 29 управления автоматической трансмиссией (не показана) и может быть произвольно opH(. нтирована относительно направления движения, но уровень ее расположения обычно ниже уровня камеры 2. B корпусе механизма 29 автоматического управления, подробнее описанного ниже, установлен регулятор 30 давления, являющийся выходным элементом силового регулятора 1. Регулятор 30 содержит золотник 31, вход 32, сообщенный с источником давления (гидростанцией) трансмиссии, дренаж 33 и выход 34, сообщенный с механизмом 29 и через дроссель 35 — с торцовой камерой золотника 31. Соосно золотнику 31 расположены шток 9 камеры 3 и возвратная пружина 36.

Устройство системы управления трансмиссией 37 (фиг. 2) содержит гидростанцию 38, электрический пульт 39 управления, подключенныи к бортовой электросети 40, гидравлический механизм 29 автоматического управления и электрогндравлический исполнительный механизм 41. Вы1491748 ходные гидролинии 42 последнего подключены к гидроцилиндрам 43, число которых зависит от конкретной кинематической схемы трансмиссии 37. Выход гидростанции

38 подключен к главной магистрали 44, из которой давление подается к механизмам

29 и 41. Электрические выходы 45 пульта 39 подключены к соответствующим управляющим электрическим входам механизма 41.

Аналогично механизм 29 имеет гидравлические выходы (на фиг. 2 только два выхода 46 и 47), подключенные к соответствующим входам механизма 41.

Механизм 29 содержит электромагнитный клапан 48 включения автоматики, датчик 49 скорости, кинематически связанный с элементами трансмиссии 37, силовой регулятор 1 (фиг. 1) и по крайней мере один клапан 50 автоматического управления.

Клапан 48 линией 51 подключен к пульту 39, а выход 52 механизма 29 подключен к входу клапана 50. Последний имеет настроечную пружину 53, опирающуюся на шток гидроцилиндра 54. Клапан 50 имеет нормально включенный выход, подключенный к выходу 46 и к гидроцилиндру 54, и нормально выключенный выход, подключенный к выходу 47 механизма 29. Выход 46 служит для подачи команды на автоматическое включение низшей ступени, а выход 47— смежной с ней высшей ступени. Подключая в механизме 29 дополнительные клапаны, аналогичные клапану 50, можно управлять любым числом ступеней.

Выходы 34 регулятора I и 55 датчика 49 подключены к торцовым камерам клапана 50.

Стрелкой 56 показано воздействие водителя на пульт 39.

Для обеспечения нормальной работы силового регулятора все его параметры усилия и жесткости пружин, размеры диафрагменных камер и др. выбираются известным образом. В предлагаемом изобретении ввиду малого рабочего хода золотника 31 жесткость пружины 36 выполняется примерно на порядок выше, чем пружины 12.

Устройство работает следуюгцим образом.

При стоянке транспортного средства на горизонтальном участке (Аф =О) детали силового регулятора занимают исходное положение (фиг. 1). Пружина 36 отводит диафрагму 5 и шток 9 от золотника 3! влево.

Жидкость перетекает из камеры 3 в камеру 2 и отводит влево диафрагму 4 со штоком 8, стержень 21 и пружину 12 со стаканом 13 и опорой 14. Под действием груза 20 стержень 21 сохраняет вертикальное положение, а валик 24 занимает соответствующее место между упорами

25 и 26.

При равномерном горизонтальном движении транспортного средства золотник 31 под

6 действием давления Д"., поступающего на выход 34 с входа 32, перемещается влево, несколько не доходя до штока 8, и занимает рабочее положение между кромками входа 32 и дренажа 33, причем давление Д--. уравновешивает усилие пружины 36. При увеличении подачи топлива (нагрузки двигателя) кулачок !6 поворачивается по часовой стрелке и сжимает пружину 12, под действием которой жид-!

О кость вытесняется из камеры 3 в камеру 2, что приводит к сжатию пружины

36 и соответственно увеличению давления

Д". аналогично известному. Так как рабочие перемещения золотника 31 относительно !

5 среднего положения, описанного выше, незначительны (менее 0,5 мм), а жесткость пружины 36 велика, в процессе работы регулятора перемещения диафрагмы

5 и соответственно диафрагмы 4 весьма малы, так что по сравнению с переме20 щениями пружины 12 и груза 20 эти элементы могут рассматриваться как практически неподвижные (после выбора холостых ходов). Предварительной регулировкой привода регулятора обеспечивают такую дли25 ну штока 8, чтобы в указанном рабочем положении деталей валик 24 находился примерно посередине между упорами 25 и 26 при вертикальном положении стержня 2! .

В таком положении корректор не влияет на выходное давление регулятора, которое

3р определяется только положением (углом поворота) кулачка 16. Стержень 21 не препятствует малым перемещениям диафрагмы 4 и 5, поскольку имеет возможность свободного перемещения вместе с валиком 24 в пределах, ограниченных упорами 25 и 26.

При разгоне транспортного средства на груз 20 действует сила инерции Р, зависящая от его массы и величины ускорения. Под действием ее груз 20 перемещается вправо и поворачивает сгержень 21 относительно штоков 8 и 15 до тех пор. пока валик 24, увлекаемый стержнем. не упрется в упор 25. С этого момента стержень 21 превращается в рычаг с опорой в шарнире 23, и на шток 8 начинает

45 действовать сила, пропорциональная силе инерции Р . Суммируясь с силой пружины !

2, она не увеличивает выходное давление Д .. регулятора 30 на величину. зависящую от ускорения и соотношения плеч В и Г рычага.

SO При замедлении сила инерции Р действует в противоположном направлении. При этом валик 24 упирается в упор 26, а выходное давление уменьшается.

При равномерном движении на подъем

55 с углом А стержень 21 под действием веса груза 20 свободно поворачивается относительно штоков 8 и 5 на некоторый угол, пока валик 24 не дойдет до упора 25.

После этого стержень 21 вновь действует

1 на рычаг, передавая на шток 8 тангенциальную составляющую Р» веса Р груза 20. Действительный угол наклона стержня будет несколько меньше угла Л за счет свободного хода валика 24 до упора, однако на фиг. 1 это не отражено ввиду небольшой разницы между ними. Действие силы Р» складывается с усилием пружины 12 и увеличивает выходное давление. Наоборот на спусках давление уменьшается.

В общем случае — при неравномерном движении по дорогам переменного профиля — действует одновременно как сила инерции, так и тангенциальная составляющая веса груза 20, так что на шток 8 действует их результирующая.

Таким образом, инерционно-гравитационный корректор корректирует выходное давление силового регулятора в зависимости от ускорения поступательного движения транспортного средства и уклона дороги. Для пояснения влияния этой корректировки на работу автоматической трансмиссии рассматривается работа ее системы управления.

Для переключения ступеней трансмиссии

37 (фиг. 2) вручную водитель воздействует на пульт 39, с выходов 45 которого электрические сигналы, соответствующие выбранной им ступени, поступают к механизму 41, а последний подает давление из главной магистрали 44 в те из гидроцилиндров 43, которыми включается данная ступень.

Для перехода на режим автоматического управления водитель включает, также посредством пульта 39, клапан 48, и с выхода

52 последнего давление из магистрали 44 подается на вход клапана 50. Положение клапана 50 зависит от соотношения давлений датчиков 1 и 49. При малом давлении датчика 49 (малой скорости движения) клапан 50 находится в исходном положении (фиг. 2), и давление гидролинии поступает на выход 46, что вызывает включение механизмом 41 низшей (напри мер, первой) ступени в трансмиссии 37.

По мере разгона транспортного средства давление датчика 49 возрастает и при определенной скорости клапан 50 переключается в положение высшей ступени, подавая давление на выход 47. Это приводит к автоматическому включению высшей ступени.

При уменьшении скорости клапан 50 возвращается в исходное положение и автоматически включается низшая ступень.

Характеристики описанной системы представлены на графике (фиг. 3). Сплошными линиями даны характеристики известной системы без коррекции, а штрихпунктирными — с учетом коррекции по ускорению и уклону. Кривые 57 и 58 во II и IV квадрантах изображают характе491748

8 ристики датчиков 1 и 49, прямые 59 и 60 в I квадранте — характеристики клапана 50, а кривые 61 и 62 а !Ч квадранте — законы переключения ступеней, получаемые из тягово-экономического расчета транспортного средства. Здесь Д« .

Д- — выходные давления силового и скоростного датчиков; С вЂ” скорость движения; Š— угол поворота кулачка 16 от начального положения.

Как видно из графика, при отсутствии

1О

Предлагаемая коррекция позволяет воздействовать на характеристики транспортного средства и на ряд других режимов движения. При практическом выборе характеристик корректора такой анализ выполняется в ходе предшествующего ему тяговоэкономического расчета транспортного сред55 коррекции каждому положению кулачка 16 соответствует одно определенное значение скорости, при котором происходит каждое переключение. Так, при фиксированном про15 извольном положении Е" давление датчика 1 будет равно Д -. По линии 59 находят соответствующие ему значение Д, а по кривой 57 — величину скорости С» при которой произойдет переключение вверх.

Пои наличии корректора характеристика

20 силового регулятора (датчика) 1 представляется заштрихованным полем, ограниченным кривыми 63 и 64, соответствующими максимальным положительным и отрицательным величинам коррекции относи25 тельно номинала (кривой 58). В этом случае одному и тому же произвольному значению Е*будет соответствовать поле Д значений скорости для переключений вверх, построение которого очевидно. Соответственно в III квадранге законы переключений

30 будут изображаться заштрихованными полями вместо одиночных кривых 61 и 62.

Как видно из фиг. 3, при любом произвольном Е увеличение выходного давления силового рег лятора сверх номинальной величины Д - вследс I вие действия

35 ускорения приведет к увеличению давления

Д » и соответственно скорости, при которой произойдет переключение вверх. Наоборот, замедление приведет к уменьшению этой скорости. Следовательно, в процессе разгона

40 движение на низшей ступени будет продолжаться до тех пор, пока она обеспечивает высокое ускорение, что в некоторой степени сходно с режимом «Кик-даун» в известных системах. При уменьшении ускорения (в конце скоростной характеристики

45 двигателя) произойдет быстрое переключение на высшую ступень, на которой запас тягового усилия будет выше. В результате улучшится динамическая характеристика разгона, а также уменьшится вероятность возникновения цикличности автомати50 ческих переключений.

1491748

10 ства. В результате расчета выбираются законы переключений в виде заштрихованных зон в III квадранте (фиг. 3). Эти законы являются исходными данными, ио которым очевидными построениями ио.зучают требуемые границы характеристик регулятора кривые 63 и 64. З,алее выбираются параметры корректора (Б, В, Г и P), обеспечивающие максимально возможное приближение фактических характеристик к кривым 63 и 64.

Возможны различные модификации предлагаемого устройства. Так, убирая упор 25 или 26, можно получить коррекцию ио ускорению только при разгоне (и подъеме) или замедлении (и спуске). Возможны различные варианты подвески груза 20. Так, для уменьшения свободного хода люфта, зоны нечувствительности, создаваемого ходом валика 24, штоки 8 и 15 могут иметь большой диаметр (на фиг. 1 показано пунктиром). При этом стержень 21 будет зажат между ними, что несколько изменит работу корректора. Груз 20 может быть в частном случае выполнен в виде кольца (показано пунктиром), посаженного на ступицу 1! без кронштейна 22 и т. д. Силовой регулятор (фиг. 1) может иметь ряд дополнительных элементов.

Все эти модификации не меняют общих принципов предлагаемого изобретения, их совокупность позволяет получить в гидравлических системах управления дополнительно положительные свойства, которые обычно связываются лишь с ггрименением электроники.

Фар.чцла изоб(гетс нгг.ч

Силовой регулятор с дистанционным приводом для автоматической трансмиссии, преимущественно транспортных средств больгиой единичной мощности, содержащий приемную и исполнительную диафрагменные камеры с жесткими центрами, сообгценныс между собой трубопроводом и заполненные жидкостью, задающее устройство, выполненное в виде поворотного кулачка, кинематически связанного с приводом подачи топлива в двигатель транспортного средства, и настроечной пружины, с опорой установленной между кулачком и диафрагмой приемной камеры, и исполнительное !

5 устройство, выполненное в виде гидравлического регулятора давления, имеющего затвор, взаимодействующий с диафрагмой исполнительной камеры через пружину, а также вход питания, подключенный к гидростанции трансмиссии, и выход, являющийся выходом силового регулятора, отличаюигиигя тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения тягово-экономических характеристик за счет коррекции характеристик регулятора в зависимости от

25 вели гины продольного ускорения и уклона дороги, он снабжен инерционно-гравитационным корректором, выполненным в виде рычага второго ряда, шарнирно связанного с опорой, имеющей возможность огрании гного перемещения вдоль продольной оси о транспортного средства, ири этом на конце длинного плеча рычага закреплен груз, а конец короткого плеча защемлен между жестким центром приемной диафрагменной камеры и опорой настроечной пружины.

41 42 43

149I748

Ы 88

Составите.Ib. I. Барыков

1 с.ил п р Г 1 ербер Техред И. Верее Корректор T. Малев

Заказ 181 1, 20 Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Г!атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101