Регулятор давления системы автоматического управления трансмиссией транспортного средства

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 11766915(51)М, Кл.3 В 60 К 41/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСК УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСМИССИЕЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВАя рабов коркамер давле- вязан 2рах регулят ставляе которой положе разреже оде дви стного ойством ла кото на зол Задающее уст силового воздей собой пружину, меняется в зави педали акселера ния во впускном теля. В регулят воздействия зад жит груз, центр при вращении во ройство в ствия пре натяжение симости о тора либо трубопро орах скор ающим уст обежная с эдействуе изия25 аслуоготИзобретение относится к транспортной технике, а конкретно - к автоматическим многоступенчатым трансмиссиям транспортных средств, и может быть использовано в гидросистемах 5 автоматического управления этих трансмиссий.Известны эолотниковые регуляторы давления, которые используются в качестве датчиков нагрузки двигателя и 1 скорости выходного вала трансмиссии. Их выходные давления служат сигналами для автоматического переключения сту-. пеней. Регуляторы имеют регулирующий орган в виде золотника с двумя рабочими кромками. Давление в выходном канале регулятора зависит от положения золотника, устанавливаемого задающим устройством. ник. В качестве груза может использоваться и сам золотник 11.Недостатками указанных регуляторов силового и скоростного воздейст" вия являются высокая трудоемкость изготовления и недостаточная точность.Известен регулятор давления, содержащий корпус с двумя камерами, одна из которых связана с источником дав" ления рабочей жидкости, а другая - с гидробаксм, золотник с двум чими кромками, расположенный пусе с возможностью сообщения с выходным каналом регулятора ния, и задающее устройство, с ное с золотником 21.Недостатками известного регулятора также яйляются трудоемкость и недостаточная точность. Другим недостатком является большой расход жидкости, достигающий, например, в регуляторах силового воздействия 5- 10 л/мин. Это требует соответствующего увеличения производительности насосов трансмиссии и снижает ее КПД.Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение экономичности регулятора.Цель достигается тем, что регуля. тор снабжен дросселем, а золотник766915, выполнен с одной рабочей кромкой, расположенной в зоне камеры корпуса, при этом выходной канал регулятора давления сообщен с гидробаком посред ством упомянутого дросселя, проходное сечение которого определяется из соотношения;5е 61 М аРУгде 5 - наибольшая площадь попереч-, 10ного сечения золотника кла-панов автоматического переключения ступеней автоматической трансмиссии, см,1 - ход золотника, смфс - время переключения золотникаиз одного крайнего положенияв другое, с,,О - коэФфициент истечения черездроссель, равный 0,6-0,8;д - ускорение силы тяжести, см/с ф;- удельный вес рабочей жидкости, кг/см,ЬР - допустимая величина изменения выходного давления регулятора в переходном процессе, 25На Фиг. 1 показана конструкция предлагаемого регулятора давления на примере регулятора силового воздействия, на фиг. 2 - граФик изменения выходного 30 давления и расхода жидкости н регуляторе в зависимости от изменения сигнала задающего устройства, на Фиг. 3 гидросистема автоматического управления трансмиссией. 35Регулятор давления состоит из кор пуса 1 (см. Фиг. 1) с цилиндрической полостью 2, сообщающейся с камерой .3 питания и выходным каналом 4, регулирующего органа в виде золотника 5 с 40 с шейками б, 7 и задающего устройства 8 со штоком 9. В шейке б имеется дроссель 10. Регулятор закреплен на картере 11 трансмиссии через пластину 12, в которой имеется дроссель 13, 101 ейки б, 7 золотника разделяют 45 цилиндрическую полость 2 на три полости: левую, правую и центральную. Задающее устройство 8 может быть выполнено в виде гидропровода от педали акселератора (см. Фиг. 3) и иметь 50 пружину 14.Автоматическая трансмиссия (см. Фиг. 3) состоит из гидротрансформатора 15, коробки передач 16 с выходным валом 17 и фрикционными муфтами и тормозами (не показаны), управляемыми посредством гидроцилиндров, На фиг. 3 показаны только гидроцилиндры 18-20, соответствующие 1, 11 и высшей ступеням.Гидронасос 21 с приводом от элементов трансмиссии подает рабочую жидкость через Фильтр 22 в главную масляную магистраль.23, давление .в которой поддерживается на постоянном уровне регулятором 24 главного давления.Автоматическая трансмиссия имеет гидравлическую систему 25 автоматического управления известной конструкции, в которой для пояснения работы предлагаемых регуляторов упррщейно изображены только клапан 26 автоматического переключения . и ступеней и клапан 27 автоматического включения высшей ступени, Клапаны имеют одинаковое устройство и состоят из дифференциальных золотников 28, плунжеров 29 и пружин 30. Число таких клапанов в автоматической трансмиссии с К ступенями равно К, и отличаются они лишь параметрами настройки - усилиями пружин 30 и диаметрами плунжеров 29, Место подключения. любого числа клапанов, соответствующего числу ступеней, показано штрихпунктиром. Вход 31 клапана 27 соединен с главной магистралью 23, выход 32 - с гидроцилиндром 20 высшей ступени, выход 33 - со входом 34 клапана 26, выход 35 которого соединен с гидро- цилиндром 18 Т ступени, а выход 36 с гидроцилиндром 19 Т ступени.Полости клапанов 26, 27, в которых установлены пружины 30, соединены с выходным каналом регулятора 37 давлениясилового воздействия, а торцовые полости у плунжеров 29 с выходным каналом регулятора 38 скоростного воздействия. Регулятор 37 давления данной системы управления выполнен аналогично регулятору по Фиг. 1 и содержит корпус 39, золотник 40, пружину 41, камеру 42, связанную с источником давления, выходной канал 43, через дроссель 44 соединенный с гидробаком, и задающее устройство 45, состоящее из исполнительной камеры 46 со штоком 47, приемной камеры 48 с пружиной 49 и кулачка 50, тягой 51 соединенного с педалью 52 акселератора. Последняя тягой 53 связана с двигателем транспортного средства (не показан). Регулятор 38 давления состоит из корпуса 54, дифференциального золотника 55, камеры 56, связанной с источником давления, выходного канала и дросселя 58, через который выходной канал сообщен с гидробаком. Корпус 54 закреплен на валу 59, который кинематически связан с выходным валом 17. Размещение канала, связывающего камеру 56 с источником давления, и выходного канала 57 на схеме показано упрощенно, а в действительности они проходят в корпус 54 через вал 59, имеющий соответствующие уплотнения. Золотник 55 расположен по отношению к валу 59 ради" ально (см. Фиг. 3), и Функции задающего устройства (в данном случае- груза) выполняет его собственнаяь30 Масса, создающая центробежную силупри вращении вала 59Работа регулятора на установившихся режимах осуществляется следующим образом,При подаче жидкости под давлением в камеру 3 (см. фиг. 1) оназаполняет центральную полость ичерез дроссель 10 попадает в правую полость. Давление в последнейсоздает на золотнике 5 осевую силу,под действием которой он перемещается влево, перекрывая кромкойшейки 6 камеру 3, Давление в центральной полости и в выходном кана".ле 4 уменьшается до нуля, так какчерез дроссель 13 он сообщен с гидробаком.Для увеличения выходного давле,ния шток 9 задающего устройства 8выдвигают вправо до встречи с торцом золотника 5 и далее посредством штока 9 воздействуют на золотник с осевым усилием Т, пропорциональным требуемому выходному давлению регулятора, Под действием силыТ золотник 5 переместится вправо и 25приоткроет камеру 3, через которуюжидкость поступит в центральнуюполость и далее через дроссель 13в гидробак, а через дроссель 10в правую полость. В результате вцентральной и правой полостях установится одинаковое давление Р, меньшее давления питания .Рн, уравновешивающее усилите Т задающего устройства. Давление Р есть выходное давление регулятора. При этом установится определенный расход 0 жидкости через дроссель 13 иэ центральной полости. Равновесному состояниюзолотника 5 и штока 9 соответствуюттакое открытие шейкой 6 камеры 3и расход О , при которых давление Рв правой камере уравновесит усилие Т.Характеристика регулятора - изменение выходного давления Р и расходаО в зависимости от сигнала Т задающего устройства - показаны на фиг.2сплошными линиями, Поперечными стрел;ками отмечены ветви, соответствующие изменению Р при возрастании усилия Т до максимального значения ипоследующего его уменьшения до нуля,Как известно, вследствие действиясил трения, а также гидравлическихфакторов эти ветви не совпадают ирасположены, как показано на фиг.2Заштрихованная зона является зонойнечувствительности и определяетточность регулятора, а значит, иточность переключения ступеней трансмиссии. Очевидно, что эта зона 60должна быть как можно уже, Штрих-пунктиром показана ее задняя граница, соответствующая известным регуляторам при отклонении перекрытия вних от оптимального. 65 В предлагаемом же регуляторе заданная точность (ширина зоны нечувствительности) определяется лчшь точностью выполнения диаметра д дрос"еля 13. Поскольку технологическиобеспечить требуемую точность отверстия несравненно проще, чем перекрытия в золотниковой паре, очевидно,что точность регулятора с дросселем13 будет выше, а трудоемкость ниже,чем известных. Одновременно за счетмалого диаметра дросселя 13 значительно уменьшается расход жидкости. Минимальный его диаметр определяетсяэкспериментально или расчетным путем,исходя иэ нижеследующих соображений.Работа регулятора на переходныхрежимах.При автоматическом переключенииступеней золотники 28 и плунжеры29 клапанов 26, 27 поочередно перемещаются из одного крайнего положения в другое под действием регуляторов 37, 38 или пружин 30. В этимоменты в выходных каналах 43, 57кратковременно появляются расходыжидкости, выталкиваемой движущимсязолотником или плунжером, или жезаполняющей освобождаемый последнимиобъем. При этом давление регуляторанесколько повышается или падает,так как его золотник при изменениидавления в пределах зоны нечувствительности остается неподвижным. Соответственно возрастает или уменьшается расход через дроссель 13. Еслидалее давление превысит величинузоны нечувствительности, то зто вызовет смещение золотника 5 для компенсации изменения давления, Вследствие инерционности золотника 5 ре"зультирующее изменение давления регулятора в описанном переходном процессе может достигнуть большой величины, при которой движущая сила назолотнике 28 клапана 26 или 27 упадет, движение его замедлится, а впредельном случае произойдет обратное переключение,Для исключения этого явлениярасход через дроссель 13 выбираетсятаким, что его изменение ЬО в переходном процессе компенсирует расходв каналах 43, 57. Соответствующиеразмеры дросселя могут быть найденыпо допустимой величине изменениядавления регулятора ЬР (определяемой иэ характеристик трансмиссии)и требуемому времени й переключения клапанов 26, 27 из одного крайнего положения в другое с помощьюизвестной формулы гидравлики:ОщФГ аР,где Ц - безмерный коэффициент истечения через дроссель, равный 0,8, йплощадь дросселя, см7 7629 - ускорение силы тяжести,см/с ;3 - удельный вес жидкости,хг/см,ЬР - давление истечения, кг/см.Поскольку йО="+-, то требуемыйразмер дросселя равен:и эЕ,г ггТРабота регулятора в системе. автоматического управления трансмиссией.Автоматическая трансмиссия имеетдва регулятора 37 и 38 описаннойконструкции (см. Фиг. 1). Первый иэних служит датчиком нагрузки двигателя, а второй - датчиком скоростивыходного вала 17. В системе 25управления изображены только элементы, необходимые для пояснения работыдатчиков,Диаметр дросселя 44, через которыйвыходной канал 43 датчика нагрузкисообщен с гидробаком, выбран по наибольшему из диаметров Ь, Ьз, а диаметр дросселя 58 датчика скоростипо наибольшему из диаметров Ь 4 г Ь(см, Фиг. 3).При неподвижном автомобиле, отпущенной педали 52 и работе двигателяна холостом ходу давление от насоса21, поддерживаемое на постоянномуровне регулятором 24, через Фильтр22 по главной масляной магистрали23 подается в регуляторам 37 и 38.Выходное давление регулятора 38 равно нулю. Давление регулятора 37поддерживается на минимальном уровне пружиной 41, усилие которой большеустановочного усилия пружины 49.Для трогания с места элементамиручного управления (не показаны) подают давление иэ магистрали 23 к клапанам 26, 27 автоматического управления которые находятся в изображенном на Фиг. 3 положении. При этом отвыхода 35 клапана 26 давление поступает в гидроцилиндр 18, и в трансмиссии включается 1 ступень.Педалью 52 увеличивают подачу топлива в двигатель,и транспортноесредство трогается с места При этомтяга 51 поворачивает кулачок 50, пружина 49 сжимается и выталкивает частьжидкости из приемной камеры 48 гидропривода регулятора 37 в исполнительную камеру 46. ДиаФрагма последнейперемещается вправо, шток ее упираетсяв золотник 40, и датчик настраиваетсяна более высокое давление, пропорциональное усилию на штоке, т,е. поворотупедали 52.При возрастании скорости вала 17центробежная сила воздействует назолотник 55 регулятора 38, в которомустанавливается выходное давление,зависящее от скорости указанноговала. 6915 20 0 Когда усилие от давления датчика орости на плунжере 29 клапана 26 евысит усилие на золотнике 28 от 5 10 15 25 30 5 40 45 50 пружины 30 и от давления датчика нагрузки, золотник 28 иплунжер 30 переместится влево. Гидроцилиндр 18 соединится с гидробаком, а в гидро- цилиндр 19 поступит давление иэ магистрали 23. Включится 11 ступень,При дальнейшем возрастании скорости подобным образом сработают клапаны промежуточных ступеней (не показаны), И, наконец, клапан 27 высшей ступени. Скорости, при которых произойдут переключения, определяются настройкой клапанов (диаметрами Ь, Ь, Ь 4, Ьг усилиями пружин 30) и положением педали 52.При уменьшении скорости выходного вала 17 переключения происходят в обратном порядке, с высших ступеней на низшие вплоть до 1 ступени.Работа регуляторов 37, 38 во время переключения соответствует описанной ранее.Предложенная конструкция регулятора позволяет в несколько раз снизить расход жидкости и довести его до величины порядка 1-2 л/мин - минимального значения, которое можно получить на одиночном дросселе без специальных мер стабилизации. Такое уменьшение расхода в известных регуляторах эа счет перекрытия в эолотни- ковой паре недостижимо. Одновременно повышается точность и значительно упрощается изготовление регулятора, что позволяет.испольэовать его в трансмиссиях массового производства.Формула изобретенияРегулятор давления системы автоматического управления трансмиссией транспортного средства, содержащий корпус с камерой, связанной с источником давления рабочей жидкости, золотник, расположенный в корпусе с возможностью сообщения камеры с выходным каналом регулятора давления, и задающее устройство, связанное с золотником, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения экономичности, он снабжен дросселем, а золотник выполнен с одной рабочей кромкой, расположенной в зоне камеры кЬрпуса, при этом выходной канал регулятора давления сообщен с гидро- баком посредством упомянутого дросселя, проходное сечение которого определяется из соотношения:зЕ1.-И,1 Я.р3 где 5 - наибольшая площадь .попереч-.ного сечения золотника клапанов автоматического переключения ступеней автоматической трансмиссии, см,1 - ход золотника, смй - время переключения золотникаиз одного крайнего положения в другое, с;.,О - коэффициент истечения черездроссель, равный 0,6-0,8;9 - ускорение силы тяжести,см/сЯ - удельный вес жидкости,кг/см йР - допустимая величина изменения выходного давления регулятора в переходном процессе, кг/см ф. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Айзерман Х.А. Автоматика переключения передач, Маыгиз. 1948,с, 102, 107, фиг. 53,58.2. Авторское свидетельство СССРУ 515672, кл. В 60 К 20/14, 1976766915 ий орректор М, Шароши упряко едакт П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал аказ 7110/13 ВНИИПИ Госу по делам 113035, МосквСоставитель Л. КрасиТехред М. Кузьма Тираж 763 арственного коми изобретений и отЖ, Раушская Подписнота СССРрытийаб., д. 4/5