Система управления многоступенчатой трансмиссией транспортного средства

 

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления механическими и гидромеханическими трансмиссиями, в которых переключения передач осуществляются посредством многодисковых фрикционов с нажимными гидроцилиндрами . Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения времени работы основного источника давления на переходных режимах. Система управления содержит гидростанцию 5 с регулятором 7 давления, настройка которого может изменяться посредством электромагнита , подключенного к вычислительному устройству 24. Последнее управляет также электромагнитными клапанами 12 - 14 блока 11 и устройством 15 подпитки, содержащим запорный клапан 32, мультипликатор 33 давления и обратные клапаны 34 - 36. При включении какой-либо передачи включают клапан 32 и один из клапанов 12 - 14, а также электромагнит регулятора 7 давления , а после ее включения отключают клапан 32 и регулятор 7, так что включенный гидроцилиндр изолируется от гидросистемы . При падении давления в гидроцилиндре вновь включают клапан 32, что приводит к срабатыванию мультипликатора 33, который подает в гидроцилиндр порцию жидкости под давлением, большим давления регулятора 7. 3 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 60 К 41/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (лЭ

С с

V (л) (21) 4756940/11 (22) 09.11.89 (46) 30.05.92. Бюл. № 20 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Л.Г. Красневский (53) 629.113-585.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1544605, кл. В 60 К 41/18, 1988. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИЕЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления механическими и гидромеханическими трансмиссиями, в которых переключения передач осуществляются посредством многодисковых фрикционов с нажимными гидроцилиндрами. Цель изобретения повышение надежности путем уменьшения времени работы основного источника давг ления на переходных режимах. Система управления содержит гидростанцию 5 с регулятором 7 давления, настройка которого может изменяться посредством электромагнита, подключенного к вычислительному устройству 24. Последнее управляет также электромагнитными клапанами 12 — 14 блока 11 и устройством 15 подпитки, содержащим запорный клапан 32, мультипликатор

33 давления и обратные клапаны 34 — 36.

При включении какой-либо передачи включают клапан 32 и один из клапанов 12 — 14, а также электромагнит регулятора 7 давления, а после ее включения отключают клапан 32 и регулятор 7, так что включенный гидроцилиндр изолируется от гидросистемы. При падении давления в гидроцилиндре вновь включают клапан 32, что приводит к срабатыванию мультипликатора 33, который подает в гидроцилиндр порцию жидкости под давлением, большим давления регулятора 7. 3 ил. з

1736773

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для управления многоступенчатыми механическими и гидромеханическими трансмиссиями, в которых переключения передач осуществляются посредством многодисковых фрикционов с нажимными гидроцилиндрами.

Известны мощные гидросистемы, включающие в себя гидростанцию, содержащую несколько гидронасосов и сложные устройства регулирования давления, развиваемого указанными насосами. Для уменьшения потерь мощности на привод насосов, достигающих существенной величины и влияющих на общий КПД трансмиссии, а следовательно, на топливную экономичность транспортного средства, давление регулируют в зависимости от различных параметров режима движения, так что оно поддерживается на минимальном уровне, необходимом для удержания фрикционов в замкнутом состоянии.

Данное условие значительно усложняет конструкцию трансмиссии и не решает проблему полностью, посколькудиапазон регулирования сравнительно невелик, т. е. его минимальная величина довольно высока. В первую очередь это относится к трансмиссиям машин большой мощности, большинство из которых по ряду причин вообще не имеет регулирования давления по нагрузке.

Помимо затрат энергии, высокое давление снижает также ресурс и надежность элементов трансмиссии, в особенности гидростанции и уплотнений вращающихся узлов.

Известен способ управления многоступенчатой трансмиссией, позволяющий снизить затраты мощности на управление и повысить долговечность трансмиссии. С этой целью после достижения рабочей величины давления в гидроцилиндрах включаемой передачи указанные гидроцилиндры отключают от источника давления и гидравлически запирают, а после падения давления до минимально допускаемой величины вновь подключают их к источнику давления и указанную операцию повторяют в течение всего времени работы на данной передаче.

В период отключения от гидроцилиндров давление источника понижают до минимально допустимой величины, Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее основной источник давления с электрогидравлическим регулятором, блок исполнительных электромагнитных клапанов для подачи давления от источника в гидроцилиндры, запорный электромагнитный клапан, уста5

55 новленный между основным источником и блоком электромагнитных исполнительных клапанов, и электронное вычислительное устройство.,Последнее осуществляет уп равление запорным клапаном по алгоритму, реализующему описанный способ. Согласно этому алгоритму давление источника повышается до максимальной величины лишь на короткие периоды Тп подпитки гидроцилиндров, составляющие доли процента от общего времени работы. В результате источник и другие элементы гидросистемы практически все время работают при низком давлении, т. е. с малыми затратами мощности и меньше изнашиваются.

Вместе с тем в данном устройстве переходные процессы, связанные с переводом источника давления с минимального давления на максимальное и обратно, имеющие место и в других известных устройствах, также отрицательно сказываются на долговечности трансмиссии, в том числе самого источника.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения времени работы основного источника на переходных режимах, Поставленная цель достигается тем, что в системе управления устройство подпитки снабжено дополнительным источником давления, содержащим мультипликатор давления с камерами высокого и низкого давления, три обратных клапана и предохранительный клапан, электромагнитный запорный клапан выполнен в виде четырехлинейного двухпозицион ного распределителя, первая линия которого сообщена с основным источником, вторая — с гидробаком, третья — с входом блока исполнительных клапанов через первый обратный клапан, обращенный входом к указанному блоку, четвертая — с камерой низкого давления мультипликатора, при этом в первой позиции электромагнитного запорного клапана его первая и третья линии заперты, вторая и четвертая сообщены между собой, во второй позиции вторая линия заперта, а первая, третья и четвертая сообщены между собой, при этом камера высокого давления подключена гидролиниями к входу блока исполнительных клапанов через второй обратный клапан, обращенный выходом к последнему, к основному источнику давления через третий обратный клапан, и к входу предохранительного клапана.

Таким с 5ðàçoì, в предлагаемом устройстве в гидроцилиндрах создается более высокое давление, чем давление основного источника, что повышает долговечность по1736773

20

30

40

55 следнего и снижает затраты мощности на его.привод.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы автоматического управления гидроцилиндрами многоступенчатой трансмиссии транспортного средства; на фиг. 2— блок-схема первого алгоритма работы системы; на фиг. 3 — блок-схема второго алгоритма работы системы.

Многоступенчатая трансмиссия 1 (фиг. 1) имеет многодисковые фрикционы для включения передач (не показано), управляемые посредством нажимных гидроцилиндров 2 — 4. Трансмиссия 1 имеет лишь три передачи переднего хода, включаемые посредством гидроцилиндров 2 — 4, причем последний из них — вращающийся. Трансмиссия 1 содержит также гидростанцию 5, упрощенно изображенную в виде источника

6 давления (гидронасоса), электрогидравлического регулятора 7 главного давления с переменной настройкой и регулятора 8 дав-. ления смазки. Насос 6 подает жидкость из гидробака в напорную гидролинию 9 (линию главного давления), Давление Pr в последней регулируется регулятором 7, который направляет избыточную жидкость в линию

10 смазки. Давление смазки Р, значительно меньшее Р л, ограничивается регулятором 8, который сливает избыточную жидкость во всасывающую магистраль насоса 6 либо в гидробак.

Блок 11 исполнительных клапанов содержит четырехлинейные двухпозиционные электромагнитные клапаны 12 — 14.

Первые линии их сообщены с гидробаком.

Вторая линия клапана 12 — с выходом блока

15 подпитки, вторые линии клапанов 13 и

14 — c третьими линиями клапанов 12 и 13 соответственно. Третья линия клапана 14 не используется. Четвертые линии клапанов

12 — 14 гидролиниями 16 — 18 сообщены с гидроцилиндрами 2 — 4. Параллельно последним подключены электрические датчики 19 — 21 давления.

Пульт 22 ручного управления подключен к бортовой электросети 23 и к микропроцессорному электронно-вычислительному устройству 24, Последнее имеет группу входов 25 от датчиков 19 — 21 давления, а также группу входов 26 для возможности подключения других датчиков, используемых для работы микропроцессорных устройств.

Группа выходов 27 подключена к электромагнитам клапанов 12 — 14, а выход 28 — к электромагниту регулятора 7 и обеспечивает повышение давления его настройки при подаче напряжения на электромагнит.

На выходах блока исполнительных клапанов 11 в гидролиниях 16 — 18 может также устанавливаться механизм 29 плавности, изображенный пунктиром. В линии 16 к вращающемуся цилиндру 4 могут быть повышенные утечки по вращающимся уплотнениям, условно изображенные пунктирной дренажной линией с дросселем 30.

Трансмиссия может также иметь гидротрансформатор 31 и в этом случае соответствует гидромеханической передаче. Блок

15 подпитки содержит электромагнитный запорный клапана 32, выполненный в виде двухпозиционного четырехлинейного распределителя, мультиплексор 33 давления и обратные клапаны 34, 35 и 36, ориентированные выходами к выходу 37 блока 15, Мультипликатор состоит из поршней 38 и 39 меньшего и большего диаметра, образующих с его корпусом малую и большую камеры. Первая линия клапан 32 подключена к напорной гидролинии 9, вторая — к гидробаку, третья — к выходу 37 через клапан 34, четвертая — к большей торцовой камере 41 мультипликатора 33. Меньшая камера 40 последнего через обратные клапаны 35 и 36 сообщена с выходом 37 и линией 9 соответственно. К указанной камере может быть также подключен предохранительный клапан 42, а на входе в клапан 35 установлен дроссель 43, показанные пунктиром.

Устройство блока 11 показано применительно к упрощенной трансмиссии 1. Для других трансмиссий он может иметь другое число распределителей, линий в них, а также другую коммутацию. Электромагнитный привод распределителей может быть как с силовыми электромагнитами, так и с пилотными клапанами, гидростанция 5 может иметь любое число гидронасосов, иную схему соединения регуляторов давления и т. д„ что не влияет на сущность изобретения.

Устройство работает следующим образом.

Вр„ ;ную посредством пульта 22 либо автоматически, посредством вычислительного устройства 24 выбирают нужную передачу трансмиссии 1, например первую передачу, которой соответствует гидроцилиндр 2, Для его включения подают напряжение от бортовой сети 23 на электромагнитные клапаны 14 и 32, в результате чего гидроцилиндр 2 сообщается с напорной линией 9. Дальнейшее протекание процесса может происходить по различным алгоритмам.

Рассмотрим вначале первый вариант, соответствующий алгоритму (фиг. 2) и наиболее близк и к прототипу. Одновременно с клапанами 11 и 32 включают также электромагнит регулятора 7 и последний настраивается на номинальное (высокое) давление

1736773

Ргд.н, необходимое для замыкания фрикционов. Жидкость под этим давлением поступает в линию 9 и из нее в гидроцилиндр 2.

Давление в последнем нарастает по известному закону, который задается устройством

29 либо 24 и подробно описан в прототипе.

После возрастания давления в цилиндре 2 до величины, соответствующей Prn., и фиксируемой посредством датчика 21, включают клапан 32 и гидроцилиндр 2 изолируется от линии 9 и источника 6, а последний путем отключения регулятора 7 переводят на низкое давление, примерно равное, например, давлению смазки Рсм в линии 10.

После этого давление в гидроцилиндре

2 начинает медленно падать со скоростью, зависящей от качества герметизации. Минимально допустимое давление Р«, выбирается исходя из разницы динамического и статического коэффициентов трения и др.

При этом обычно Р и значительно больше

Рсм.

Устройство 24 периодически опрашивает датчик 21 и отсчитывает длительность периода изоляции Т>. Минимально допустимая величина последнего Тимин = Тх соответствует возрастанию утечек до недопустимой величины, т. е. наступлению неисправности трансмиссии. При падении давления в цилиндре 2 до величины PMw вновь включается клапан 32. Низкое давление из линии 9, равное Рс, поступает через клапан 32 к входу клапана 34, однако он остается закрытым, поскольку с обратной стороны на него действует P«q > PcM. Одновременно от клапана 32 то же давление поступает в большую камеру 41 мультипликатора 33, который удерживался в исходном положении (фиг. 1) под действием давления из линии 9, поступающего в малую камеру 40 через клапан 35. Поскольку пространство между поршнями 38 и 39 сообщено с гидробаком, то под действием давления в большой камере 41 поршни начнут двигаться влево. При этом в малой камере 40 может развиваться давление, превышающее давление в большой в соответствии с соотношением площадей сечений поршней, Это соотношение выбирается так, чтобы развиваемое в камере 40 давление было больше величины Рми . Тогда под его действием откроется клапан 36 и порция жидкости, в пределе равная объему малой камеры, будет вытеснена в цилиндр 2, Объем малой камеры 40 может, исходя из допустимой величины утечек, выбираться таким, чтобы давление в цилиндре 2 повысилось до рабочей величины (превышающей Р« ), например за один ход поршней мультипликатора

33. Через период Ти, равный или несколько

55 больший времени полного хода поршней, клапан 32 отключают. При этом давлением в цилиндре 2 закрывается клапан 36 и цилиндр вновь изолируется от гидросистемы, Если в результате подачи порции жидкости давление в нем повысилось до рабочей величины, то переходят к следующему циклу опроса датчика 21 и отсчета периода Т>.

Если же одной порции оказалось недостаточно, то включают клапан 32 повторно, и мультипликатор 33 подает следующую порцию жидкости, Эта операция может выполняться несколько раз, пока не будет достигнуто нужное давление в цилиндре 2.

При этом число срабатываний клапана 32 и мультипликатора 33 может быть ограничено величиной Nx, соответствующей недопустимому возрастанию утечек из цилиндра 2 и подсчитываемой устройством 24.

Если же в результате возрастания утечек время Ти и (или) число срабатываний достигли предельных величин Т> и Nx, то устройство 24 может включить электромагнит регулятора 7 и клапан 32, что приведет к повышению давления в линии 9 до величины Р л и постоянному сообщению цилиндра

2 с линией 9 в течение всего времени работы на данной передаче как в известных трансмиссиях. Одновременно может быть подан предупреждающий сигнал о неисправности трансмиссии.

Предохранительный клапан 42 может устанавливаться для предупреждения слишком высокого давления в гидроцилиндре 2, а дроссель 43 — для регулирования желаемой скорости обратного хода мультипликатора 33, Обратный клапан.35 препятствует вытеканию жидкости из цилиндра 2 в линию 9 при срабатывании мультипликатора 33.

Для выключения цилиндра 2 выключают электромагнитный клапан 14, который сообщает этот цилиндр с гидробаком как изображено на фиг, 1.

B многоступенчатых передачах величины Ргл.н, Рмин могут быть разными для разных передач и фрикционов и для каждой передачи перед ее включением соответствующие значения, хранящиеся в памяти устройства 24, могут выбираться индивидуально.

Предлагаемое устройство позволяет реализовать ряд других алгоритмов заполнения гидроцилиндров, законов повышения в них давления и поддержания во включенном состоянии, исходя из различных задач и особенностей конкретных трансмиссий, Например, возможно использование мультипликатора 33 и на этапе заполнения гидроцилиндра и повышения в нем давления до

1736773

55 номинального в начале включения передачи. С этой целью после поступления команды на включение передачи клапан 32 периодически включают на время Т>, соответствующее времени полного хода поршней мультипликатора 32 с перерывами, соответствующими времени возврата последнего в исходное положение, Потребное число циклов включения определяется соотношением объемов малой камеры 40 мультипликатора 32 и включаемого гидроцилиндоа. Например, при объемах 50 см и 500 см соответственно потребуется

10 циклов и т.д, Алгоритмы, соответствующие описанным выше процессам, заключаются в следующем.

Шаг 44 (фиг. 2). Определить номер передачи, которую нужно включить (например, К=1), Перейти к45.

Шаг 45. Из массива информации, хранящейся в постоянной памяти устройства 24, выбрать значения Р д.g и Рмин, соответствующие К-й передаче. Перейти к 46.

Шаг 46. Включить клапан блока 11, соответствующий К-й передаче, электромагнитный запорный клапан 32 и регулятор 7.

Перейти к 47. Под включением регулятора для краткости понимается его перевод на режим высокого давления Prn.H, а под выключением — на режим низкого Рсч.

Шаг47. Сравнить Рг и Ргл, . Если первое меньше (процесс включения не закончен), то повторить этот шаг. Если давления уравнялись, перейти к 48, Шаг 48, Выключить 32 и 7. Начать отсчет Т .

Шаг 49. Сравнить Рг с константой Р .

Если первое больше, то перейти к 50. Если нет, перейти к 51.

Шаг 50. Проверить, не поступил ли сигнал на выключение К-й передачи. Если нет, перейти обратно к 49, если да — перейти к

52.

Шаг 51. Сравнить текущее значение Т с константой Тх.

Если Т меньше Тх, перейти к 57, если нет, перейти к 53.

Шаг 52. Подпрограмма переключения с

К-й передачи на другой режим (при включении передачи К 1 соответствует возврату к 44, в других случаях — соответствующие им программы).

Шаг 53. Включить 32, прервать отсчет

Т, отсчитать период Тл. Перейти к 54.

Шаг 54, Выключить 32. Перейти к 55.

Шаг 55, Сравнить Рг с константой Ргг н.

Если первое меньше, перейти к 56. Если нет, перейти к 48, 5

Шаг 56. Сравнить число включений Neman клапана 32, начиная с шага 53 с константой

Их. Если первое меньше, вернуться к 53.

Если нет, перейти к 57.

Шаг 57. Включить 32 и 7; Подать предупредительный сигнал.

В варианте алгоритма по фиг. 3 начальные шаги 44 и 45 соответствуют описанным.

Шаг 58 (фиг. 3). Включить клапан блока

11, соответствующий К-й передаче. Перейти к 59, Шаг 59. Включить 32. Отсчитать Тп. Перейти к 60.

Шаг 60, Выключить 32. Отсчитать Т .

Перейти к 61.

Шаг 61. Сравнить Рг с константой P n.<.

Если первое меньше, перейти к 62. Если нет, перейти к 48 (фиг. 2), Шаг 62. Сравнить число включений NeKn клапана 32, начиная с шага 59 с константой йх. Если первое меньше, перейти к 59. Если нет, перейти к 57 (фиг. 2).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет практически полностью отказаться от применения высокого давления (В

ГМП большой мощности достигающего 3 — 4

МПа) и ограничить его использование лишь аварийными режимами, возникающими в результате роста утечек по мере износа деталей либо в результате отказов. Дополнительно создается возможность реализации различных законов управления.

Если в трансмиссии наряду с неподвижными гидроцилиндрами есть вращающиеся, в подводящих магистралях которых имеются утечки по подвижным уплотнениям, то периоды Т, для таких гидроцилиндров следует уменьшить либо объем мультипликатора 32 увеличить. При значительных утечках возможен переход к обычному способу управления на передачах, где включен данный цилиндр, хотя такие утечки свидетельствуют о несовершенстве трансмиссии.

Формула изобретения

Система управления многоступенчатой трансмиссией транспортного средства, содержащая основной источник давления с электрогидравлическим регулятором, блок исполнительных электромагнитных клапанов для подачи давления от источника в гидроцилиндры, устройство подпитки с электромагнитным запорным клапаном, установленным между основным источником и блоком электромагнитных исполнительных клапанов, и электронное вычислительноеустройство, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения времени работы основного источника давления на переходных режимах, 12

1736773

0Ъг.2 устройство подпитки снабжено дополнительным источником давления, содержащим мультипликатор давления с камерами низкого и высокого давления, три обратных клапана и предохранительный клапан, при этом электромагнитный запорный клапан выполнен в виде четырехлинейного двухпозиционного распределителя, первая линия которого сообщена с основным источником, вторая — с гидробаком, третья — с входом блока исполнительных клапанов через первый обратный клапан, обращенный выходом к указанному блоку, четвертая — c камерой низкого давления мультипликатора, при этом в первой позиции электромагнитного запорного клапана его первая и третья линии заперты, вторая и четвертая сообщены между собой, во второй позиции

5 вторая линия заперта, а первая, третья и четвертая сообщены между собой, при этом камера высокого давления подключена гидролиниями к входу блока исполнительных клапанов через второй обратный клапан, 10 обращенный выходом к последнему, к основному источнику давления через третий обратный клапан, обращенный входом к последнему, и к входу предохранительного клапана.

13

1736773

Составитель Л. Красневский

Редактор Ю. Середа Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1858 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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