Силовой регулятор с дистанционным приводом для автоматической трансмиссии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СЮ 4 В 60 К 20/14,"с" и:,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(54) СИЛОВОЙ РЕГУЛЯТОР С ДИСТА 11 ЦИОННЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ АВТОМА ТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ(57) Изобретение может быть псполь п. вано в трансмиссиях транспортных средсгп, преимущественно большой мощности и гр)- зоподьемности. Цель изобретения - повц. шение эффективности путем улучшении тягово-экономических характеристик гп с и1491748 коррк 1 ци хдрдктристик силового регулягорд в ззвисичости от величины продольного хскорция и ук.чона дороги. Регулятор солр кит ззлдкнцую 2 и исполни льцук 3 лидфрагчецные камеры, соели. ценные трубопрово.1 оч 1 О, заполненные жилкотыо и установинные соответственно в моторноч отсеке транспортного средства ца че.,зцизм 29 звточатического управления. В залзющей камере установлен инерционно-гравитационный корректор, состоящий из грхзз (Г) 20, посредством стержня 21 шарнирно подвешенного на кронштйце 22. Стержень 21 в средней Изобретение относится к транспорту и чожт быгь использовано в системах управления авточдтических многоступенчатых грацсчиссий транспортных средств, прцмуи 1 твенно большой мощности. 5Цель изобретенияповышение эффективности путем улучшения тягово-экоцочических хардктсристик за счет коррекции характеристик силового регулятора в зависимости от величины продольного ускорения и уклона лоро и.Нз фиг. 1 показана принципиальная кинематическдя схема силового регулятора с листднционным приводом; на фиг. 2 - пример выполнения системы управления автомд 1 ической трансмиссией с использованием прллагзечого силового регулятора; цз фиг, 3 - график, поясняющий .характеристики системы управления по фиг. 2.Силовой регулятор (датчик)о.1 ержипг (показанные упрощенно) заддюц 1 ую 2 и ис.полцительцую 3 диафрагменные камеры с лиафрагчдчи 4 и 5, имеющими жесткис центры 6 и 7 со штоками 8 и 9. Камеры соединены трубопроводом 1 О и здиол.нены жилкостьк. Камера 2 вмесчсо связанными с цеи элечентачи закреплена цд 25 шасси транспортного средства (не показано) в зоне чоторного отсека таким образом, что ее продольная ось сичметрии ориентирована, примерно параллельно пролольной оси грзнспортного средства, т. е, по направлению его лвижения. 11 а фиг. 1 изображено положение камеры лля случая движения по дорогс на польеч по 1 углом к го) и зоцтал и. В ступице 11 камеры 2 ичеется настроечная пружина 12, поме 1 ценная межлу подвижныч стаканом 13 и опорой 14 со штоком 15. Стакан 3 контактируетплоским поворотным кулачком 6, закреплснном на об 1 цем валу 17 с рычагом 18. Г 1 оследций связан тягой 19 с приводом подачи топ лива в двигатель транспортного срсдства (це показан). части зажат между штоками 8, 15 и образует относительно них рычаг второго ряда. При цеустановившемся 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 аксе,чератора. Соответственно изменяется давление регулятора ЗО давления, связанного с исполнительной камерой. В результате характеристики механизма 29 корректируются по продольному ускорению и уклону лороги. 3 ил. Инерционно-гравитдционный 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 разме 1 цен на валике 24, который установлен в кронштейне 22 с возможностью осевого перемещения параллельно ои камеры 2, ограниченного упорами 25 и 26. Плоскость качания стержня 21 нд шарнире 23 проходит через валик 24,Стержень 21 прохолит через прорези 27 и 28 в ступице 11, а в своей средней части зажат между штоками 8 и 15 и образует относительно послелних. как относительно опор, лвуплечий рычаг второго ро 1 а 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 нд корпусе механизма 29 управ. ления автоматической трансмиссией (не по. казана) и может быть произвольно ориснтироваца относительно направления движения, цо уровень ее расположения обычно ниже уровня камеры 2. В корпусе чехацизмз 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 (гилростанцией) трансмиссии, дренаж 33 и выход 34, сообщенный с механизмом 29 и через лроссель 35 - с торцовой камерой золотника 31. Соосно золотнику 31 рас. положены шток 9 камеры 3 и возвратная пружина З 6.Устройство системы управления трансмиссией 37 (фиг, 2) содержит гидростанцию 38, электрический пульт 39 управления, цолключенныи к бортовой электросети 40, гидравлический механизм 29 автоматического управления и электрогндравлический исполнитечьный механизм 41 Вы491748 ходцые гидролцнии 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 1 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 золотни. ка 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 31 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 дейст. вием 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 6действием давления Дси., 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 переме щениями пружины 12 и груза 20 этиэлементы могут рассматриваться как практически цеподвижные (после выбора холостых ходов). Предварительной регулировкой привода регулятора обеспечивают такую дли ну штока 8, чтобы в указанном рабочемположении деталей валик 24 находился примерно посередине между упорами 25 и 26 при вертикальном положении стержня 21.В таком положении корректор не влияет на выходное давление регулятора, которое 30 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 26.35 При разгоне транспортного средства нагруз 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 силеинерции Р . Суммируясь с силой пружины 12, она не увеличивает выходное давление Д регулятора 30 на величину.зависящую от ускорения и соотношения плеч В и Г рычага.50 При замедлении сила инерции Ри, дейст.вует в противоположном направлении. При этом валик 24 упирается в упор 26, а выходное давление уменьшается.При равномерном движении на подъем 55с углом А стержень 21 под действием веса груза 20 свободно поворачивается относительно штоков 8 и 15 на некоторый угол, пока валик 24 не дойдет до упора 25.После этого стержень 21 вновь действует55 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. Дейст. вие 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 (например, 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 1 и 1 Ч квадрантах изображают характе 8ристики датчикови 49, прямые 59 и 60 в 1 квадранте - характеристики клапана 50, а кривые 6 и 62 а 1 Ч квадранте - законы переключения ступеней, получаемые из тягово-экономического расчета транспортного средства. Здесь Д., Д- выходные давления силового и скоростного датчиков; С - скорость движения; Е - угол поворота кулачка 16 от начального положения.Как видно из графика, при отсутствии коррекции каждому положению кулачка6 соответствует одно определенное значение скорости, при котором происходит каждое переключение. Так, при фиксированном про извольном положении Е" давление датчика 1будет равно Д.-. По линии 59 находят соответствующие ему значение Дск, а по кривой 57 - величину скорости С при которой произойдет переключение вверх,При наличии корректора характеристика 20 силового регулятора (датчика) 1 представляется заштрихованным полем, ограниченным кривыми 63 и 64, соответствующими максимальным положительным и отрицательным величинам коррекции относи тельно номинала (кривой 58). В этом случае одному и тому же произвольному значению Е будет соответствовать поле Д. зна.чений скорости для переключений вверх, построение которого очевидно. Соответственно в 11 квадра н ге законы перекл ючен и й 30 будут изображаться заштрихованными полями вместо одиночных кривых 61 и 62.Как видно из фиг. 3, при любомпроизвольном Е увеличение выходного давления силового регулятора сверх номинальной величины Д- вследсвие действия 35 ускорения приведет к увеличению давленияДи 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 автомати ческих переключений. Предлагаемая коррекция позволяет воз. действовать 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 сред 1491748 10ства. В результате расчета выбираются законы переключений в виде заштрихованных зон в 11 квадранте (фиг. 3). Эти законы являются исходными данными, по которым очевидными построениями получают требуемые границы характеристик регулятора кривые 63 и 64. Далее выбираются па. раметры корректора (Б, В, Г и Р), 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 по 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 применением электроники. Фар,чцла изойретенпчСиловой регулятор с дистанционнымприводом для автоматической трансмиссии, преимущественно транспортных средств большой единичной мощности, содержащий приемную и исполнительную диафрагменные камеры с жесткими центрами, сообщенньц 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 гидро.станции трансмиссии, и выход, являющийся выходом силового регулятора, отличаюииигя тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения тягово-экономических характеристик за счет коррекции характеристик регулятора в зависимости от 25 величины продольного ускорения и уклонадороги, он снабжен инерционно-гравитационным корректором, выполненным в виде рычага второго ряда, шарнирно связанного с опорой, имеющей возможность ограниченного перемещения вдоль продольной оси о транспортного средства, при этом на концедлинного плеча рычага закреплен груз, а конец короткого плеча защемлен между жестким центром приемной диафрагменной камеры и опорой настроечной пружины.41 4 Я 43149748М//уФиг.з Спета в итси и,Техре д И. В рТираж 528митета по изобретва, Ж - 35, Рауний комбинат Гате 1 сдалпр Г 1 ербс рВа низ,81 1,2НИИПИ Государственного к1 3035, МосПроизводственно. издательск. Барыковс Корректор Т МалеПодписное ниям и открытиям при ГКНТ СССскан наб. д. 4/5нт, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101