Двухканальный гидравлический автомат управления гидромеханической трансмиссией

 

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления трансмиссиями транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей гидравлического автомата (ГА) путем использования его с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s В 60 К 41/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762570/11 (22) 27.11.89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Л.Г.Красневский и В.Н.Басалаев (53) 629,113-585.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1532347, кл. В 60 К 41/06, 29,09.88.

„„Я „„1682219 Al (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ (57) Изобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления трансмиссиями транспортных средств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей гидравлического автомата (ГА) путем использования его с

1682219

40 обеспечивается известными устройствами, коробками передач как с постоянным, так и переменным знаменателем ряда передаточ-, ных чисел, Двухканальный ГА содержит клапан 18 автоматического управления переключения с низших передач на высшие, два клапана 19, 20 переключения с высших передач на низшие и два клапана ИЛИ 21, 22. Вход 23 питания ГА подключен к устройству 12 командного управления, а выходы

24, 25 через клапаны ИЛИ 36, 37 — к гидроцилиндрам шагового механизма 10 привода многопозиционного распределителя 9. Выходы последнего подключены к гидроцилиндрам 3 фрикционов коробки 2 передач.

Торцовые камеры клапанов подключены к датчику 13 нагрузки двигателя, а управляющие входы — к датчику 6 скорости и многоИзобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления механическими и гидромеханическими трансмиссиями транспортных средств преимущественно большой единичной мощности и грузоподьемности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей гидравлического автомата путем использования его с коробками передач как с постоянным, так и переменным знаменателем ряда передаточных чисел.

На фиг. 1 представлена гидравлическая схема двухканального гидравлического автомата управления гидромеханической трансмиссией; на фиг. 2 — график работы автомата, Трансмиссия 1 (фиг. 1) состоит из коробки 2 передач с гидроцилиндрами 3 фрикционов (не показаны) и гидротрансформатора

4 с гидроцилиндром 5 фрикциона блокировки, С входным валом коробки 2 передач кинематически связан гидравлический дат чик 6 скорости. Система управления трансмиссией содержит источник 7 давления жидкости (гидростанцию) с регулятором 8 главного давления, крановый распределитель 9, шаговый механизм 10 привода распределителя 9, двухканальный гидравлический автомат 11, устройство 12 командного управления, датчик 13 нагрузки двигателя и исполнительный клапан 14 блокировки гидротранформатора. Вход распределителя 9 связан с гидролинией 15 главного давления, которая подключена также к устройству 12 и датчиком 6 и 13, Выходы 16 распределителя 9 подключены к гидроцилиндрам 3, а выход 17 клапана 14— к гидроцилиндру 5, Число гидроцилиндров

35 позиционному распределителю 9. В исходном положении клапанов на выход 25 ГА поступает давление с входа 23, в результате чего подается сигнал на переключение с высшей передачи на низшую. При возрастании скорости срабатывает клапан 19 и сигнал исчезает. При дальнейшем разгоне срабатывает клапан 18 и подает давление на выход 24, что соответствует сигналу на включение высшей передачи. При замедлении переключения происходят в обратном порядке. В зависимости от соотношения передаточных чисел клапан 19 обеспечивает один уровень переключения на низшие передачи, а клапан 20 — другой при подаче сигнала с выхода 35 распределителя 9 на управляющий вход клапана 19. 2 ил.

3 зависит от кинематической схемы коробки

2 передачи, Автомат 11 содержит три двухпозицонных пятилинейных распределителя 18 — 20 для переключения с низших передач на высшие и с высших на низшие, клапаны ИЛИ

21 и 22, вход 23 питания, подключенный к устройству 12, выходы для подачи сигналов на переключение на высшую передачу 24 (" Вверх" ) и низшую передачу 25 (" В низ").

Каждый из распределителей 18 — 20 имеет по две дренажные гидролинии, входную гидролинию питания и по два вйхода — нормально выключенный и нормально включенный, управляющий вход. Нормально выключенный выход 26 распределителя 18 подключен к выходу 24 автомата 11, а нормально включенный выход 27 — к входу питания распределителя 19. Нормально включенный выход

28 последнего подключен к входу клапана

ИЛИ 21, а нормально выключенный выход 29 — к входу питания распределителя 20. Нормально выключенный выход 30 распределителя 20 подключен к другому входу клапана

ИЛИ 21, выход 31 которого подключен к выходу 25 автомата 11.

Левые торцовые камеры распределителей 18 — 20 подключены к выходу 32 датчика

13 нагрузки, Правые торцовые камеры распределителей 18 и 20 подключены к управляющим входам 33, которые объединены между собой и подключены к выходу 34 датчика 6 скорости и входу клапана ИЛИ 22, выход которого подключен к управляющему входу распределителя 19. Другой вход клапана ИЛИ 22 подключен к выходу 35 кранового распределителя 9. Гистерезис характеристик распределителей 18.-20

1682219

25

35 содержащими гидроцилиндр изменения натяжения настроечной пружины, подключаемой к нормально включенному выходу.

Выходы 24 и 25 автомата 11 подключены к правым входам клапанов ИЛИ 36 и 37, Левые входы последних сообщены с выходами 38 и 39 устройства 12, а выходы 40 и

41 подключены к гидроцилиндрам 42 и 43 шагового механизма 10 известной конструкции, обеспечивающим поворот распределителя 9 в направлении с низших ступеней на высшие и обратно.

Автомат 11 может также содержать четвертый распределитель 44, вход которого подключен к нормально выключенному выходу 45 распределителя 20, нормально выключенный выход 46 служит третьим выходом автомата 11, который подключен к исполнительному клапану 14 блокировки гидротрансформатора.

Автомат работает следующим образом.

Ручное управление, На режиме ручного управления водитель осуществляет любые переключения передач трансмиссии 1 посредством устройства 12, с выходов 38 и 39 которого через клапаны 36 и 37 по гидролиниям 40 и

41 жидкость под давлением подается в гидроцилиндры 42 и 43 шагового механизма 10, который поворачивает распределитель 9 на один шаг в направлении высших либо низших передач.

При этом в каждом из положений распределителя 9 давление из гидролинии 15 главного давления подается на те из выходов 16, которые сообщены с частью гидроцилиндров 3, соответствующей избранной передаче, Остальные гидроцилиндры в это время дренируются через распределитель

9, а вход автомата 11 дренируется через устройство 12.

После осуществления каждого переключения водитель прекращает подачу команды. При этом гидроцилиндр 42 или 43 дренируется, его поршень отводится пружиной в исходное состояние и подготавливается к следующему срабатыванию.

Автоматическое управление.

Для пояснения работы на автоматическом режиме рассмотрим вначале график фиг. 2а, поясняющий настройку клапанов

18 — 20.

Характеристики каждого из этих клапанов изображены в координатах давлений датчиков 6 и 13 скорости и нагрузки парой прямых, угол и расстояние между которыми есть константы клапана. Клапану 18 переключений на высшие передачи соответствуют прямые 47 и 48, а клапанам 19 и 20 переключений на низшие — прямые 49, 50 и

51, 52. При этом правые из них (47, 49 и 51) соответствуют перемещению клапана из левой позиции в правую — подаче сигнала, а левые (48, 50, 52) — из левой в правую— исчезновение сигнала переключения.

В нижней части графика построена характеристика 53 датчика скорости — зависимость давления íà его выходе 34 от скорости входного вала коробки 2 передач, т.е. скорости турбины гидротрансформатора 4.

Рассмотрим работу автомата при произвольной фиксированной величине давления датчика 13 нагрузки, соответствующей горизонтальной линии 54, и изменения датчика 6 давления. При давлении, близком к нулю, клапаны 18-20 находятся в исходном положении (фиг, 1). При этом вход 23 питания сообщен с выходом 27 клапана 18 и выходом 28 клапана 19. а через клапан ИЛИ

21 — с его выходом 31, который подключен к выходу 25 автомата 11. В ы ход 26 в это время дренируется через клапан 18. Таким образом, на данном режиме, соответствующем области 55 графика фиг. 2а, автомат 11 получают сигнал ВН1 на включение низшей передачи. В это время на выходе 29, подключенном к входу клапана 20, давление отсутствует. При увеличении давления датчика 6 до величины. соответствующей точке

В1, клапан 20 перемещается в левое положение, но на его выходах нет давления, так как отсутствует давление на входе клапана.

П 1и увеличении давления датчика 6 до величины, соответствующей точке В2, клапан 19 перемещается в левое положение, его выход 28 дренируется, и сигнал ВН1 на выходе 28 исчезает, а на выходе 29 появляется давление, которое поступает на вход клапана 20. Клапан 20 продолжает оставаться в левом положении и на его выходе 45 появляется давление, а выход 30 дренируется. Таким образом, сигнал В Н на выходах 28 и 30 клапанов 19 и 20 отсутствует, также отсутствуют сигналы на обоих выходах 25 и

26 автомата 11.

При дальнейшем росте давления датчика 6 до точки ВЗ клапан 18 перемещается в левое положение, его выход 26 сообщается с входом 23 и на выходе 36 появляется давление, что соответствует подаче сигнала В В на включение высшей передачи. Таким образом, на режиме, соответствующем зоне

56, автомат 11 подает сигнал ВВ.

При понижении давления датчика 6 процесс происходит в обратном порядке. При этом за счет гистерезиса переход клапанов

18 — 20 в исходное положение произойдет при меньших значениях давления. Клапан

18 переходит в исходное положение (фиг. 2) 1682219

15

55 движения. в точке Н1 и сигнал ВВ исчезает. В точке Н2 возвращается клапан 19 и подает сигнал

ВН1 на включение низшей передачи. Нп участке В2 — ВЗ при увеличении давления и на участке Н1 — Н2 при его уменьшении отсутствуют оба сигнала. В точке НЗ возвращается в исходное положение клапан 20, Но для того, чтобы на выходе 30 клапана 20 появился сигнал на включение низшей передачи ВН2, необходимо принудительное включение клапана 19 с тем, чтобы на его выходе 29 появилось давление, которое поступает на вход клапана 20, С этой целью нэ управляющий вход клапана 19 от кранового распределителя 9 на определенных передачах, где требуется более низкая точка переключения на низшую передачу ВН2, подается давление через клапан ИЛИ 22, превышающее давление датчика 6 скорости.

В результате клапан 19 на указанных передачах перемещается в левое положение и на его выходе 29 появляется давление, которое поступает на вход 30 клапана 20. На выходе клапана 20 появляется сигнал ВН2, соответствующий более низкому уровню настройки автомата 11 переключения на низшую ступень, определяемый зоной 57.

Таким образом, реализуются две настройки автомата 11 на переключение "Вниз", определяемые характеристикой клапанов 19 и 20 и командами, поступающими от кранового распределителя, При другом давлении датчика 13, отличном от линии 54, устройство работает аналогично с той лишь разницей, что точки В1, В2, ВЗ, Н1, Н2 и НЗ перемещаются вдоль линии

47 — 52. Проетируя зти точки на характеристику 53 датчика скорости, а полученные точки этой характеристики — на ось скоростей турбины, получают максимальные и минимальные значения скоростей, в промежутках между которыми автомат 11 в зависимости от давления датчика 13 подает сигналы ВВ, ВН1, ВН2, что показано на графиках 2 б, в, г для фиксированного давления датчика 13, соответствующего линии

54. Ширина петель гистерезиса сигналов

ВВ, ВН1, ВН2 здесь соответствует величинам гистерезиса Câ, Гн1, C z клапанов 1820, На графике (фиг, 2 д) о состоянии автомата 11 в соответствии с указанными процессами видно, что в зависимости от соотношения давлений датчиков 6 и 13 он может находиться в одном из трех сотояний: высшей, низшей передач и нейтральном.

Автомат 11 обеспечивает два уровня

ВН1 и ВН2 включения низшей передачи в зависимости от соотношения передаточных сил коробки передач на смежных ступенях, В общем случае число различных отношений передаточных чисел может быть больше двух. Соответственно, число уровней переключения "Вниз" также должно быть больше двух. Однако, учитывая то, что для большегрузных автомобилей зти соотношения могут колебаться внебольших пределах

1,2-1,8, можно остановиться на двух уровнях переключения "Вниз", что обеспечивает погрешность выбора моментов переключений "Вниз" в пределах переключения водителем.

Блокирование автоматического переключения на последней ступени ВВ и первой ступени ВН может быть реализовано с помощью различных известных устройств.

Автоматическое управление осуществляется следующим образом, Трогание с места происходит на 1-й передаче, включаемой водителем вручную с нейтрали. После разгона до скорости, при которой допускается переход на II-ю передачу, водитель посредством устройства 12 включает автоматический режим, при котором на вход питания автомата 11 подается давление из гидролинии 15. По желанию зто может осуществляться при скоростях, соответствующих зоне между линиями 51 и 47, либо в зоне 56 (фиг. 2а), В первом случае автомат 11 после включения находится в нейтральном состоянии (сигналы ВВ, ВН отсутствуют), и трансмиссия остается на!-й передаче, пока не возрастает скорость движения, Во втором случае сразу после включения автомат 11 подает сигнал ВВ, Давление с его выхода 26 поступает к клапану ИЛИ 36 и далее по гидролинии 40 к цилиндру 42, который поворачивает распределитель 9 на один шаг в направлении высших передач, т.е. в положение !1-й передачи, Поскольку передаточное число II-й перечади меньше, чем 1-й, а скорость машины за время переключения изменяется незначительноо, скорость турбины гидротрансформатора уменьшается пропорционально отношению передаточных чисел II/!II. Соответственно, изменяется и давление датчика

6. В результате автомат 1 из зоны 56 переходит влево, причем заведомо левее линии

48. Сигнал ВВ исчезает, а машина двигается на 1-й передаче, В дальнейшем машина может продолжать разгон либо замедляться в зависимости от желания водителя и условий

В первом случае давление датчика 6 вновь возрастает и при достижении значений, соответствующих линии 47, автомат подает сигнал ВВ, что приводит к включению

III-й передачи. Во втором случае давление

1682219

5

50

55 падает, при его падении да линии 52 возвращается в исходное состояние клапан 19 под действием возвратной пружины и появляется сигнал ВН на выходе автомата 11, что приводит к включению I-й передачи.

К концу включения 1-й передачи скорость турбины гидротранспорта 4 возрастает пропорционально отношению передаточных чисел, адавление датчика 6,,соответственно, увеличивается. В результате автомат переходит в зону режимов работы, лежащую заведомо правее линии 51, и сигнал

ВН1 исчезнет. Машина двигается íà I-й передаче, Для тех передач, где в соответствии с отношением передаточных чисел требуется более низкий уровень перекл ачени:.; ВН2, используется клапан 20. При этом блокируется клапан 19 получения сигналов ВН1 более высокого уровня за счет перевода его в крайнее левое положение.

Например, если для перехода с III-й на

II-ю передачу требуется более низкий уровень переключения, чем для других передач, то в этом случае при движении машины на

111-й передаче постоянно подается давление с выхода 35 распределителя 9, которое через клапан ИЛИ 22 поступает на управляющий вход клапана 19, в результате последний устанавливается в левое полбжение. Выход 29 клапана 19 соединяется с входом питания клапана 20. Таким образом, исключается возможность подачи сигнала

ВН1 на выходе 28 клапана 19. В этом случае переключение на низшую ступень может быть осуществлено только с помощью клапэна 20 при появлении на его выходе 30 сигнала ВН2. При этом в процессе движения машины на 111-й ступени в зоне скоростей на участке В1-ВЗ отсутствуют сигналы переключения на высшую ступень, а на участке Н1-НЗ вЂ” на низшую (фиг. 2э), Таким образом, и на любой другой ступени более низкий уровень переключения

"Вниз" может задаваться распределителем

9, э автомат может выполнять переключения любого числа передач без введения каких-либо дополнительных элемен.ов и использоваться как в гидромеханических, так и чисто механических трансмиссиях.

Гидротрансформатор 4 в гидромехани.ческих передачах указанных машин имеет фрикцион блокировки, который должен включаться автоматически. С этой целью автомат 11 может дополнительно иметь клапан 44 автоматической блокировки гидротрансформатора, идентичный по конструкции клапанам 8- 20.

Гидротрансформатор целесообразно блокировать на л:.,:ай передаче в зоне ско15

45 ростей движения, при которых переключение на соседнюю низшую или высшую еще не требуется. Эта зона (фиг. 2а) лежит между линиями 47 и 51. Соответственно, в этой зоне расположены характеристики 58 и 59 клапана 44. Кроме того, при любых переключениях передач гидротрансформатор должен быть принудительно разблокирован.

Это достигается тем, что вход питания клапана 44 подключен к нормально выключенному выходу 45 клапана 20.

В результате давление питания к клапану 44 поступает лишь тогда, когда клапан 18 еще находится в правом положении, а клапаны 19 и 20 — уже в левом, т.е. когда отсутствуют сигналы ВВ, ВЧ1, ВН2 на выходах 25 и 26, Одновременно с подачей сигнала ВВ (переходом клапана 18 влево) через него дренируется вход питания клапана 44 и сигнал блокировки на выходе 46 исчезает, то же происходит при подаче сигналов ВН1, ВН2 (возврате клапанов 19 и 20 вправо в положение по фиг. 1), Автоматическое управление фрикционом блокировки осуществляется следующим образом.

При работе на автоматическом режиме и разгоне на какой-либо ступени гидротрансформатор разблокирован до тех пор, пака скорость его турбины, измеряемая датчиком

6, не возрастает до величины, соответствующей линии 59 (фиг. 2а). В этот момент клапан 44 переключается иэ исходного положения (фиг. 1) вправо и давление с входа питания его поступает на выход 46 и далее к исполнительному клапану 14 блокировки, который подает давление в гидроцилиндр 5. Если после этого скорость уменьшается, то клапан 44 возвращается в исходное положение, и давление на выходе

45 исчезает, Если же разгон продолжается с заблокированным гидротрансформатором, то при достижении режима, соответствующего линии 47, автомат подает сигнал

ВВ и давление на выходе 46 снимается указанным образом.

Формула изобретения

Двухканальный гидравлический автомат управления гидромеханической трансмиссией, содержащий клапаны автоматического управления, выполненные в виде двухпозиционных пятилинейных распределителей, имеющих входную, две дренажные. а также нормально включенную и нормально выключенную выходные гидролинии, и имеющий вход для подвода давления питания, первый и второй выходы для подачи сигналов на переключения с низших передач на высшие и с высших на низшие, управляющий вход для связи с датчиком

1682219

Составитель А. Барыков

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец.Редактор И. Шулла

Заказ 3374 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул. Гагарина, 101 скорости транспортного средства, объединяющий управляющие входы клапанов, при этом вход первого клапана сообщен с входом автомата, а вход второго клапана — с нормально включенным выходом первого 5 клапана, причем нормально выключенная выходная гидролиния первого клапана и нормально включенная выходная гидролиния второго клапана сообщены соответственно с первым и вторым выходами 10 автомата, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования его с коробками передач как с постоянным, так и переменным знаменателем ряда переда- 15 точных чисел, он дополнительно снабжен третьим клапаном автоматического управления, аналогичным имеющимся первому и второму и двумя клапанами ИЛИ, при этом вход третьего клапана сообщен с нормально выключенной выходной гидролинией второго клапана, нормально включенные выходные гидролинии второго и третьего клапанов связаны между собой посредством одного иэ упомянутых клапанов ИЛИ, выход которого соединен с вторым выходом автомата, а второй из упомянутых клапанов

ИЛИ подключен одним своим входом к управляющему входу первого клапана, выходом — к управляющему входу второго клапана, а второй вход указанного клапана

ИЛИ предназначен для подключения к крановому распределителю переключения ступеней,