Система автоматического управления гидромеханической трансмиссией

(57) гид р ся во ировГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Могилевский машиностроительный институт(56) Авторское свидетельство СССР .М 1759664, кл. В 60 К 41/00, 1989.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙСистема автоматического управленияромеханической трансмиссией относится к транспортному машиностроению, а . именно к системам управления бесступенчатой коробкой передач, Цель изобретения - повышение надежности и качества пере. ходных процессов. Для этого в системе муфта блокировки гидротрансформатора со,.динена через клапан ИЛИ и сигнализатор переключения передач, с напорной лиИзобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам автоматического управления гидромеханической трансмиссией самоходной машины.Целью изобретения является повышение надежности и качества переходных процессов.На фиг.1 изображена гидравлическая схема системы автоматического управления гидромеханической трансмиссией; на фиг,2 - график, показывающий характер изменения давления во фрикционах выключаемой и включаемой передач; на фиг,3 - графики, характеризующие законы переключения передач и блокировки гидротрансформатора.с 801 8 О 4 А 1 нией посредством клапана автоматической блокировки гидротрансформатора, находящегося в первой позиции, или со сливом посредством клапана автоматической блокировки, находящегося во второй позиции, либо сливом посредством сигнализатора 32, находящегося во второй позиции, соответствующей процессу переключения передач. При движении гусеничной машины в случае возникновения условий на переключение срабатывает один из клапанов высших или низших передач, который включает исполнительный гидроцилиндр, посредством которого осуществляется автоматическое переключение на высшую либо низшую передачу, При этом золотник сигнализато а переключения передач перемещает вторую позицию, соединяя муфту блок ки гидротрансформатора со сливом, осуществляя на время переходных процессоразблокировку гидротрансформатора,з.п.ф - лы, 3 ил. С)Система содержит датчик 1 скорости а транспортного средства, выполненный, на- (О пример, в виде трубки Пито, размещенной ( в масляной ванне, установленной на одном р валу с турбинным колесом 2 гидротрансформатора, датчик 3 нагрузки, выполненный в виде гидроклапана, взаимодействующий посредством кулачка с педалью 4 акселера- ф тора, Выход датчика 1 скорости гидролинией 5 посредством контрольного клапана б через гидролинию 7 связан с торцовой полостью, противоположной пружинной, клапака 8 высших передач, через клапан 9 низших передач гидролинией 10 с пружинной полостью клапана 9 низших передач и посредством гидролинии 11 с торцовой подостык, противоположной пружинной, клапана 12 автоматической блокировки гидро- транспорта. Выход датчика 3 нагрузкипосредством гидролинии 13 через контрольный клапан 6 и канал 14 связан с торцовойполостью, противоположной пружинной, клапана 9 низших передач, через клапан 8 высших передач гидролинией 15 с пружинной полостью клапана 8 высших передач и посредством гидролинии 16 с пружиннойполостью клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора.Клапан 8 высших передач выполнен с возможностью соединения во второй позиции напорной гидролинии 17 посредством гидролинии 18 с рабочей полостью исполнительного гидроцилиндра 19 высших передач, а клапан 9 низших передач выполнен с возможностью соединения во второй позиции напорной гидролинии 18 посредством гидролинии 20 с рабочей полостью исполнительного гидроцилиндра 21 низших передач, Во второй позиции одного из гидроцилиндра 19 или 21 гидролинии 17 или 18 соответственно соединяются посредством клапана ИЛИ 22 и гидролинии 23 с торцовой полостью, противоположной пружинной, контрольного клапана 6, В первой позиции клапанов 8,9 рабочие полости гидроцилин дров 19, 21 гидролиниями 18, 20 соединены со сливом 24, 25,Во второй позиции контрольного клапана торцовые полости клапанов высших 8 и низших 9 передач через каналы 7 и 14 соединяются соответственно со сливом 26 или 27. В этой же позиции контрольного клапа- на 6 его торцовая полость управления, противоположная пружинной, связывается с каналом 28 удержания через дроссель 29,В правой,позициизолотника клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора муфта 30 блокировки гидротрансформатора через клапан ИЛИ 31, сигнализатор 32 переключения перед посредством гидро- линии 33 соединяется с напорной линией 34, а в левой позиции золотника клапана 12 муфта 30 блокировки соединяется со сливом 35,Сигнализатор 32 переключения передач состоит из золотника 36 взаимодействующего с пружиной 37, и плунжеров 38, количество которых определяется в зависи.- мости От числа ступеней переключения, Во второй позиции сигнализатора 32 переклюценил передач, когда золотник 36 занимаеткрайнее левое положение, муфта 30 блокировки гидротрансформатора через клапан31 "ИЛИ" соединена со сливом 39; Исполнительный сигнал управления наавтоматическое переключение передач отрабатывается системой в виде поворота вала преобразовательного механизма 40, кинематически связанного с поворотным распределителем 41, управляющим фрикционными муфтами коробки 42 передач, Поворотный распределитель 41 сообщает напорную линию 43 с одной из фрикционных муфт коробки передач и с торцовой полостью управления одного из плунжеров 38 или золотника 36 сигнализатора 32 в зависимости от номера включенной передачи, при этом остальные полости соединяютсясосливом, Сигнализатор 32 переключения передач снабжен плунжером 44,с полостью 45 управления, установленНым соосно с золотником 36, причем плунжер 44 15 имеет больший диаметр, чем золотник 36 иплунжеры 38, а полость 45 управления плунжером 44 гидравлически связана с муфтой фрикциона низшей передачи,С целью исключения холостого срабаты вания системы при автоматическом включении крайней высшей или крайней низшей передач диапазона клапана высших 8 и ни. зших 9 передач снабжены плунжерами 46 и47 сОответственноторцовые полости уп равления которыми соединены посредством гидролиний 48 и 49 соответственно с фрикционными муфтами высшей и нижней передач диапазона; При включении крайней высшей либо нйзшей передачи диапазона 30 соответствующий плунжер 46 или 47 перемещается влево; предотвращая тем самым холостое. срабатывание клапана высших или низших передач.При необходимости осуществления во дителем принудительной блокировки гидротрансформатора система содержит клапан50 ручной блокировки:Система автоматического управлениягидромеханической трансмиссии работает 40 следующим образомПри движении самоходной машины дат-",чики 1 и 3 (фйг.1) вырабатывают информаци,онные сигналы: Рсо, соответствующий угловой скорости в турбинного колеса гид ротрансформатора, и Ру, соответствующий положению педали 4 акселератора у.ь Сигнал Раздатчика 1 по гидролинии 5 черезконтрольный клапан 6, гидролинию 7 посту пает в торцовую полость клапана 8 высшихпередач, через клапан 9 по гидролинии 10 - в пружинную полость клапана 9 низших передач и по гидролинии 11 - в торцовую полость клапана 12 автоматической блокировки55 гидротрансформатора, Сигнал Ру датчика, 3 по гидролинии 13 через контрольный клапан 6., гидролинию 14 поступает в торцовую полость клапана 9 низших передач, через клапан 8 по гидролинии 15 - в пружинную полость клапана 8 высших передач и по гидролинии 16 - в пружинную полость клапана 12 автоматической блокировки гидротрансформатора.Рассмотрим работу системы при автоматическом переключении передач, В случае возникновения условий для переключения, например, на высшую передачу, усилие, действующее на золотник клапана 8 высших передач со стороны давления датчика 1, станет больше по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины лапэна 8 и давления датчика 3, В результате золотник клапана 8 переместится в правую позицию. При этом торцовая полость исполнительного гидроцилиндра 19 высших передач посредством гидроли. нии 18 соединяется с напорной линией 17, Поршень гидроцилиндра 19 перемещается во вторую позицию, взаимодействуя с преобразовательным механизмом 40 и поворотным распределителем 41, посредством которых осуществляется переключение на высшую передачу.После перемещения поршня гидроцилиндра 19 во вторую позицию торцовая полость контрольного клапана б посредством гидролинии 23 и клапана ИЛИ 22 и гидролинии.18 также сообщается с напорной ли. нией 17, в результате чего золотник контрольного клапана б перемещается в правую позицию, При этом торцовая полость клапана б посредством дросселя 29 соединяется с каналом 28, в результате чего контрольный клапан надежно удерживается во второй позиции, Это приводит к тому, что информационные сигналы Рв.и Ру от датчиков 1 и 3 отсоединяются от клапанов 8 и 9 высших и низших передач, при этом соответствующие им полости сообщаются со сливом 26, 27, В результате под действием пружины золотник клапана 8 высших передач возвращается в крайнюю левую позицию, соединяя торцовую полость гидроцилиндра 19 через гидролинию 18 со сливом 24. Поршень гидроцилиндра 19 возвращается в исходную позицию, При этом торцовая полость контрольного клапана б сообщается со сливом через поужинную полость одного из исполнительных гидроцилиндров. Давление в торцовой полости клапана 6 падает, и под действием пружины золотник контрольного клапана 6возвращается в левую, исходную позицию. Система готова к отработке нового сигнала управления,При возникновении условий для переключения на низшую передачу система работает аналогично, В этом случае усилие, действующее на золотник клапана 9 низших передач со стороны давления датчика 3, станет больше по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 9 и давления датчика 1, 5 Клапан 9 низших передач срабатывает, сообщая торцовую полость исполнительного гидроцилиндра 21 низших передач через гидролинию 20 с напорной линией 17. Гидроцилиндр 21 осуществляет включение ни зшей передачи, После этого срабатываниеконтрольный клапан б и выключает клапана 9 низших передач. Поршень гидроцилиндра 21 возвращается в исходную позицию, а контрольный клапан 6 включается - система 15 вновь готова к отработке новых сигналов.Рассмотрим работу системы при автоматической блокировке гидротрансформатора и при разблокировке его во время переходных процессов, связанных с автоматиче ским переключением передач,Предположим, гусеничная машина движется на какой-либо передаче с разблокированным гидротрансформатором. При 25 разгоне гусеничной машины угловая скорость е турбинного колеса гидротрансформатора увеличивается, При достижении порогового значения гд усилие, действующее на золотник клапана 12 со стороны дав ления датчика 1, станет больше по величине,чем противоположно направленное усилие со стороны пружины клапана 12 и давления датчика 3, В результате золотник клапана 12 переместится вправо, При этом напорная 35 линия 34 посредством гидролинии 33, сигнализатора 32 переключения передач и клапана ИЛИ 31 соединяется с муфтой 30 блокировки гидротрансформатора 2, Гидро- трансформатор 2 блокируется, обеспечивая 40 лучшие условия для разгона машины.Для улучшения качества переходныхпроцессов при автоматическом переключении передач необходимо, чтобы гидро- трансформатор был некоторое время 45 разблокирован, зависящее от условий переключения. Рассмотрим, как происходит разблокировка гидротрансформатора при переключении на высшую либо на низшую передачи.50Б процессе переключения передач вофрикционной муфте выключаемой передачи, которая соединяется со сливом, давление Рвык падает практически мгновенно (за 55 время Твык = 0,1-0,15 с) (фиг,2), а во фрикционной муфте включаемой передачи продолжительность нарастания давления Рвк составляет примерно Твк = 0,7 0,9 с, За счет этого в управляющих полостях плунжеров38 (фиг,1) либо золотника 36 (в зависимости от номера включаемой передачи) возникаетпадение давления. В результате под действием пружины 37 золотник 36 сигнализатора 32 переключения передач перемещается в левую позицию. При, этом муфта 30 блокировки гидротрансформатора соединяется со сливом 39, Происходит разблокировка гид ротрансформатора,Предположим, что осуществлялось автоматическое переключение на высшую передачу, Во время рэзблокировки гидротрансформатора происходит снижение угловой скорости вращения двигателя и турбинного колеса гидро- трансформатора, уменьшение скоростного режима двигателя позволяет выравнять угловые скорости ведущей и ведомой фрикционных муфт и способствует более плавномувключению передачи. После переключения на высшую передачу за счет возросшей нагрузки происходит дальнейшее уменьшение угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатора Ю, которая выходит 51015 20 за порог "Бл" закона блокировки (см. фиг,3) 25 и оказывается в зоне А, В этом случае усилие, действующее на золотник клапана 12 со стороны давления Ры датчика 1, оказывается меньшим по величине, чем противоположно направленное усилие со стороны ЗО пружины клапана 12 идавления Ру датчика 3, В результате золотник клапана 12 перемешается влево, перекрывая линию 34 и соединяя гидролинию 33 со сливом 35, К моменту, когда давление Р во фрикционе 35 включаемой передачи (фиг.2) достигнет своего максимального значения, соответствующего времени Т,к, усилие от давления в уп равляащей полости соответствующего включения передаче плунжера 38 (фиг.1) или 40 золотника 36, превысит усилие пружины 37, в результате чего золотник 36 сигнализатораф ф переключения передач переместится в крайнаа правую позицию, При этом муфта ЗО блокировки гидротрансформатора по средством клапана 31 "ИЛИ" и гидрслинии 33 останется соединенной со сливом 35, но уже через клапан 12. Гидротрансформатор остается разблокировэнным до тех пор, пока в результате разгона машины угловая скорость турбинного колеса в не превысит порогового значения на блокировку "Бл" (фиг,З) и не окажется в зоне Б, Это приводит к улучшению топливно-экономических качеств двигателя за счет уменьшения нагрузки на двигатель, снижению динамических нагрузок в трансмиссии и обеспечивает высокое качество переходных процессов,П редположим, что осуществилось автоматическое переключение на низшую передачу.В этом случае золотник 36 (фиг.1) сигнализатора переключения передач перемещается влево, соединяя муфту 30 блокировки гидротрансформатора со сливом 39, в результате чего последний разблокируется. В результате увеличения угловой скорости двигателя происходит выравнивание скоростей вращения ведомой и ведущей фрикционных муфт включаемой передачи, осуществляя плавное переключение. Вследствие увеличе-ния угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатора она оказывается в зоне Б (фиг.З) закона блокировки, поэтому золотник клапана 12 блокировки занимает крайнее правое положение, при котором гидролинии 33 соединена с напорной линией 34, К моменту завершения нарастания давления Рок (фиг.2) во фрикционе включаемой передачи. когда золотник 36 (фиг,1) сигнализатора 32 вновь займет крайнее правое. положение, муфта 30 блокировки гидротрансформатора будет. соединена с напорной линией 34, в результате чего гидротрансформатор блокируется. Это способствует улучшению качества переходных процессов, вызванных автоматическим переключением на низшую передачу,посколькудлительная разблокировка гидротрансформатора в этом случае нежелательна для предотвращения чрезмерного нарастания угловой скорости двигателя из-за уменьшения момента на насосном колесе разблокированного гидротрансформатора,При включении крайней низшей передачи диапазона напорная линия 43 соединяется с торцовой полостью 45 плунжера 44. Вследствие того, что диаметр плунжера 44 выбирается большим, чем диаметр плунжера 38 низшей передачи, плунжер 44 перемещается влево, взаимодействуя с золотником 36 сигнализатора 32 переключения передач. В результате муфта 30 блокировки гидро- трансформатора соединяется со сливом 39, Таким образом, на низшей передаче гидро- трансформатор принудительно разблокируется, чем обеспечиваются лучшие условия для разгона гусеничной машины и при езде по бездорожью. При необходимости ручной блокировки гидротрансформатора водитель включает клапан 50 ручной блокировки.Формула изобретения 1. Система автоматического управления гидромеханической трансмиссией, имеющей муфты переключения передачи, содержащая гидротрансформатор, насосное колесо которого связано с двигателем, муфту блокировки гидротрансформатора, датчик скорости, установленный на выходномвалу турбинного колеса и подключенный посредством двухпозиционного контрольного клапана к клапанам высших и низших передач и автоматической блокировки гидротрансформатора, датчик нагрузки, установленный в приводе управления акселератором и подключенный посредством контрольного клапана к клапанам высших и низших передач и автоматической блокировки гидротрансформатора, исполнительный механизм переключения передач в коробке, кинематически связанный с исполнительным гидроцилиндром высших и низших передач, гидравлически соединенными с клапанами высших и низших передачи через первый клапан ИЛИ .с контрольным клапаном, второй клапан ИЛИ, оДним входом сообщенный через двухпозиционный трехлинейный распределитель с источником давления рабочей жидкости с возможностью сообщения со сливом, от л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и качества переходных процессов, она снабжена сигнализатором. переключения передач, выполненным в виде последовательно установленных в корпусе плунжеров и подпружиненного золотника, причем первый выход клапана ИЛИ сообщен с одним из входов сигнализатора переключения передач, выход которого со общен через клапан автоматической блокировки гидротрансформатора с источником давления рабочей жидкости с возможностью сообщения со сливом, второй выход клапана ИЛИ сообщен с муфтой блокировки 10 гидротрансформатора, при этом торцовыеполости и полости между плунжерами сигнализатора переключения передач сообщены с соответствующими муфтами переключения, передач.152, Система поп.1, отл и ч а ю ща я с ятем, что сигнализатор переключения передач снабжен плунжером с полостью управления, имеющего больший, чем у золотника, 20 диаметр, установленным соосно с золотни. ком и выполненным с возможностью взаимодействия с пружиной сигнализатора и его золотником, при этом полость управления плунжером гидравлически соединена с муф той фрикциона низшей передачи.1801804 Составитель А.БарыковТехред М.Моргентал Корректор М.Шарош дак ям при ГКНТ ССС Произаодстаенно-издательский комоинат "Патент", г, Уж ул, Гагарина, 101 Заказ 821 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и.открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5