Система автоматического управления трансмиссией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 146353 19) 1) 4 В 60 К 41/О ТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСМИССИЕЙ(57) Изобретение может быть использовано в многоступенчатых трансмиссиях транспортных средств преимущественно большоймощности и грузоподъемности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы автоматического управления (С) путем обеспечения коррекциихарактеристик клапанов автоматического управления (КАУ). С содержит по крайнеймере один КАУ 1, состоящий из корпуса2, золотника 3 с пружиной 4, первого ивторого плунжеров 7, 8, размещенных в камерах 5, 6 управления, сообщенных с датчиками 19 и 17 соотв. скорости и нагрузки. В камере 6 установлена пара дополнительных телескопических плунжеров 24 и 25. Полости 26 и 28 между плунже. рами и золотниками могут быть сообщены через клапаны ИЛИ 27 и 28 с корректирующим устройством 36 и выходами механизма 33 ручного управления. При отсутствии давлений на выходах механизма 33 и корректирующего устройства С работает аналогично известным по сигналам датчиков 9 и 17, При подаче от корректирующего устройства постоянного давления характеристики С смещаются на постоянную величину. При подаче от корректирующего устройства переменного давления, зависящего, например, от линейного ускорения, характеристики С представлены двумя семействами кривых. Подачей давлений от механизма 33 реализуются запреты переключений на высшую или низшую ступень и т. д, Таким образом, используя КАУ как базовый элемент С, можно реализовать различные характеристики переключений ступеней без изменения конструкции КАУ. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.45 50 55 1Изобретение относится к транспорту и может быть использовано для управления многоступенчатыми трансмиссиями транспортных средств, преимущественно большой мощности и грузоподъемности, имеющими для переключения ступеней фрикционные муфты с гидравлическими нажимными цилиндрами.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения коррекции характеристик клапанов автоматического управления переключением ступеней.На фиг. 1 показана принципиальная схема системы автоматического управления трансмиссией, на которой раскрыто конструктивное выполнение клапана автоматического управления переключением ступеней; на фиг. 2 - характеристики работы переключак)щих устройств системы автоматического управления; на фиг. 3 - 9 -- упрощенные варианты исполнения системы; на фиг. 1 О - таблица характеристик вариантов системы.Система автоматического управления трансмиссией содержит клапан 1 автоматического управления переключением ступеней (фиг. 1), содержащий корпус 2, в центральном цилиндрическом отверстии которого размещены золотник 3 с настроечной пружиной 4, а в первой и второй камерах 5 и 6 управления, примыкавших к центральному отверстию, размещены первый и второй плунжеры (поршни) 7 и 8, Плунжер 7 служит поршнем управляющего гидроцилиндра создания гистерезиса переключения, на который опирается пружина 4. Ход плунжера 7 ограничен винтом 9. Входом клапана является отверстие (вход) 1 О, сообщенное с источником давления Рн. Клапан имеет нормально включенный и нормально выключенный выходы (гидролинии) 11 и 12. Дренажные отверстия 13 - 15 сообщены с гидробаком, Через отверстие 16 в камеру перед поршнем 7 угравления подается давление Р с выхода преобразователя 17 нагрузки двигателя транспортного средства, а через отверстие 18 в камеру 6 - давление Р с выхода преобразователя 19 скорости выходного вала трансмиссии, Выход 11 подключен гидролинией 20 к полости слева от плунжера 7, являющейся рабочей полостью гидроцилиндра, Натяжение пружины 4 регулируется шайбами 21. Выходы 1 и 12 подключены к гидроцилиндрам 22 и 23 фрикционных муфт высшей и низшей степени трансмиссии.В камере 6 установлена пара дополнительных телескопических плунжеров 24 и 25, последний из которых контактирует одновременно со вторым плунжером 8 и золотником 3. Полость 26 между золотником 3 и плунжерами 24 и 25 отверстием 13 сообщена с выходом клапана ИЛИ 27, а полость 28 между вторым и дополнительными плунжерами 8, 24, 25 отверстием 29 5 10 15 20 25 30 35 40 2сообщены с выходом второго клапана ИЛИ 30, Входы (гидролинии) 31 и 32 клапана ИЛИ 27 сообщены соответственно с гидро- баком и с выходом механизма 33 ручного управления трансмиссией известной конструкции, а входы (гидролинии) 34 и 35 клапана 30 - с выходами механизма 33 и корректирующего устройства 36, имеющего переменное выходное давление Р.Между клапаном 1 и гидроцилиндрами 22 и 23 может быть установлено исполнительное устройство 37.Система автоматического управления работает следующим образом.Рассмотрим вначале работу системы в случае, когда давление Р корректирующего устройства 36 и давления в гидролиниях 32, 34 равны нулю (т. е. гидролинии 32, 34, 35 сообшены с гидробаком через механизм 33 и устройство 36).При неподвижном транспортном средстве и при малых скоростях движения давление Р датчика 19 скорости равно нулю или мало и золотник 3 и плунжер 8 находятся в исходном положении (фиг. 1). Если на вход 1 О подано давление питания Р от гидростанции трансмиссии (не показана), то через гидролинии 11 и 20 оно подается в гидроцилиндр 22 и под плунжер 7. При этом в трансмиссии включается низшая ступень, а плунжер 7 перемещается вправо и сжимает пружину 4.При увеличении скорости движения давление Р возрастает. Когда оно превысит суммарное усилие пружины 4 и давление Р, плунжер 8 переместится влево до упора в плунжер 24 и посредством плунжера 25 переместит золотник 3 влево, При этом гидролинии 20 и 11 сообщаются с гидробаком через отверстие 15, а гидролиния 12 - с входом 1 О. В результате выключается гидроцилиндр 22 низшей ступени и включается гидроцилиндр 23 высшей ступени, Плунжер 7 перемещается влево, что обеспечивает скачкообразное перемешение золотника 3 в начале процесса переключений и релейную характеристику клапана. При уменьшении скорости и давления Р процесс протекает в обратном порядке. Золотник 3 под действием пружины 4 и давления Р скачком возвращается в исходное положение и включает низшую ступень. Давление Р в этот момент меньше, чем при включении высшей ступени, на величину, определяемую изменением усилия пружины 4 под действием плунжера 7.Таким образом, при наличии одного клапана 1 автоматического управления описанная система обеспечивает автоматическое управление двумя ступенями трансмиссии соответствующими гидроцилиндрами 22 и 23. Однако очевидно, что увеличивая количество клапанов 1, можно аналогичным образом управлять любым числом ступеней. При этом, 14635373как известно, число клапанов 1 на единицу меньше числа автоматизированных ступеней.Моменты переключений с низшей ступени на высшую (вверх) и обратно (вниз) определяются балансом осевых сил, действую щих на золотник 3 и плунжер 7. Соответствующие характеристики клапана могут быть изображены графически, как показано на фиг, 2. Здесь в 1 квадранте построены характеристики одиночного клапана автоматического переключения, во 11 и 1 Ч квад рантах типовые характеристики датчиков 19 и 17 скорости и нагрузки, а в 111 квадранте - закон переключения высшей и низшей ступеней. Отрезки ОА и ОБ, отсекаемые по оси абсцисс жирными линиями ВВ, ВН, в некотором масштабе представляют собой усилия пружины 4 в моменты переключений вверх и вниз, а их разность соответствует изменению усилия в результате перемещения плунжера 7, Следовательно, изменяя посредством шайб 21 и винта 9 уста новочное усилие пружины 4 и ход плунжера 7, можно в определенных пределах регулироватьначальную настройку системы автоматического управления. С той же целью можно изменить наклон линий ВВ, ВН за счет изменения соотношения диаметров плунжера 8 и золотника 3.Однако эти изменения возможны лишь в процессе изготовления системы. При эксплуатации они остаются неизменными и обеспечивают закон переключений, обозна ченный линиями в 111 квадранте.Если от корректирующего устройства 36 подать в полость 28 постоянное давление Рз определенной величины, то характеристики ВВ, ВН в 1 квадранте сместятся вправо в положение, показанное пунктиром. В этом случае исходные характеристики (сплошные линии) могут быть выбраны например, исходя из получения наилучшей топливной экономичности, а дополнительные (пунктирные линии) - наилучшей динамики разгона. Подключая устройство 36, води тель может выбрать любую из этих программ по своему усмотрению в зависимости от условий движения транспортного средства, Таким образом, введение дополнительных плунжеров 24 и 25 позволяет реализо вать двухпрограммное управление с незначительными изменениями основных элементов системы, Как известно из уровня техники, применение двух программ улучшает топливную экономичность и динамику разгона. В данном случае корректирующее устройство 36 может быть выполнено, например, в виде обычного регулятора давления, питаемого от гидросистемы трансмиссии, и электромагнита с ручнйм выключателем (не показан), блокирующего регулятор.Наряду с этим в качестве корректирую щего устройства 36 могут применяться и другие известные устройства, с помощью которых могут быть учтены различные факторы, влияющие на тягово-экономические показатели транспортного средства. Из них наиболее существенным является ускорение поступательного движения. Как известно из теории автомобиля, оптимальные моменты переключений ступеней могут быть получены лишь с учетом ускорения, хотя в известных серийных гидросистемах автоматического управления такую корректировку получить не удавалось. В предлагаемой системе эта задача решается в случае применения в качестве корректирующего устройства 36 датчика продольного ускорения известной конструкции. В этом случае его выходное давление Рз переменное и характеристики ВВ, ВН клапана в 1 квадранте (фиг. 2) представляют собой семейства кривых, лежащих в зонах, ограниченных сплошными и пунктирными линиями. Соответственно изменяются и законы переключений в 111 квадранте. Если в полость 28 подать достаточно высокое давление, например, равное давлению питания гидро- системы, то плунжеры 8, 24 и золотник 3 займут положения по фиг, 1. При этом клапан принудительно установлен в положение низшей ступени и переключение на высшую ступень невозможно, так как усилия, создаваемого давлением Рь недостаточно для смещения плунжера 8. Наоборот, если давление питания подать в полость 26, то при условии, что максимальное значение Р соответственно ограничено, золотник 3 переместится до упора влево, а плунжер 24 - до упора вправо в плунжер 8. Клапан 1 принудительно установится в положение высшей ступени, а переключение на низшую будет невозможно.Давления в указанные полости могут подаваться через клапаны ИЛИ 30 и 27 по гидролиниям 34 и 32 от механизма 33. Подача давления в полость 28 соответствует запрету переключения на соседнюю высшую ступень, а в полость 26 - на низшую. Подача указанных давлений осуществляется по командам водителя, воздействие которого на механизм 33 условно изображено стрелкой на фиг. 1.Устройство позволяет формировать большое количество различных характеристик переключения ступеней путем изменения настройки и (или) комплектности, но без изменения конструкции. Основные из них показаны в таблице на фиг. 10, а соответствующие варианты конструктивного исполнения - на фиг. 3 - 9.В таблице на фиг. 10 кружками отмечено наличие элементов по фиг. 1. На графиках, упрощенно изображающих характеристики, буквенные обозначения ВВ и ВН соответствуют характеристикам переключений вверх и вниз, КВ и КН - сигналам коррекции переключений вверх и вниз от механизма 33, а стрелками - направленияпереключений, вызываемых сигналами коррекции, При этом сигнал КВ соответствует подаче давления в полость 26, а КН - в полость 28 (фиг. 1).На фиг. 3 схематически изображена система управления по фиг. 1, а в таблице на фиг. 10 поз. 1 - ее характеристика, соответствующая 1 квадранту фиг. 2.В варианте по фиг, 4 отсутствует клапан ИЛИ 27 и соответственно коррекция переключения вверх, а в варианте по фиг. 5 отсутствуют оба клапана ИЛИ 27, 34 и ; коррекция обоих переключений по сигналам , механизма 33. В остальном характеристикиэтих вариантов (фиг. 10, поз. 2, 3) аналогичны характеристике варианта по фиг. 3,т. е, в зависимости от типа корректирующего устройства 36 состоит либо из двух программ, изображенных сплошными и пунктирными линиями, либо из двух семейств характеристик, заключенных между указанными линиями.В варианте по фиг. 6 дополнительно ; удалены плунжеры 24 и 25, в результате че, го клапан 1 обращается в известное устройство, характеристика которого изобра, жается двумя наклонными линиями (фиг. 10, , поз. 4).При удалении плунжера 8 (фиг. 7) получаем частный случай той же характерис, тики с углом наклона к осям координат, равным 45 (фиг. 10, поз. 5). Эта величина получается вследствие равенства площадей, на которые действуют давления датчиков 17 и 19 (выражения для балансов сил приведены в известном устройстве).При удалении датника 17 нагрузки(фиг. 8) получаем характеристику поз. 6 фиг. 10 в виде двух инверсных друг другу петель гистерезиса Н и В для нормально включенного выхода ВН и нормально выкл юче нного выхода В Н.Наконец, возможны варианты с использованием лишь одного (любого) из выходов ВН, ВВ, На фиг. 9 изображен первый из них. Здесь не используется выход 12 (фиг. 1), что позволяет при необходимости получения минимальных габаритов устройства соответственно уменьшить длину золотника 3.Кроме того, все характеристики по фиг. 10могут дополнительно видоизменяться за счет настройки пружины 4 и изменения хода поршня 7. Изменение настройки приводит к их перемещению вдоль оси скорости, а ход поршня изменяет расстояние между линиями ВВ, ВН.Очевидно также, что изменением диаметра плунжера 8 (и соответственно 24) можно менять углы наклона характеристик, однако этот вариант на фиг. 10 не рассматривается, так как требует замены деталей.Таким образом, используя клапан 1 пофиг. 1 как базовый элемент и применяя необходимое количество таких элементов дляпостроения конкретной системы управлениямногоступенчатой трансмиссией, можно реализовать практически любые характеристики переключения ее ступеней. Вид (форма) требуемой характеристики для каждогопереключения (каждой пары смежных ступеней) определяется из тягово-экономическогорасчета транспортного средства с учетомего назначения и особенностей.После определения вида требуемыххарактеристик из фиг. 10 могут быть выбраны одно или несколько соответствующихим исполнений клапана автоматического управления, а затем эти клапаны соединяются в обгцую схему известным способом.В качестве корректирующих сигналовКН в такой системе могут использоватьсясигналы, формируемые с помощью известных избирателей режимов гидромеханических передач для получения диапазонов ав 20 томатического управления (например дляГМП 5+1 применяются диапазоны 1 - 11,11 - 1 Ъ, 11 - Ч ступеней и т. д.) . Другойвариант - использование в качестве сигнала КН сигнала на формированное переключение ступеней (кик даун), получаемого с помощью электромагнитных клапанов,управляемых контактом, связанным с педалью газа,В качестве сигнала КВ может использоваться сигнал известных устройств, пред 30 отврашак)ших превышение скорости двигателя и т. д.По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает несравненно большими функциональными возможностями принезначательном усложнении конструкции35 собственно клапанов автоматического управления. Это, в частности, позволяет использовать его в качестве унифицированногобазового элемента для трансмиссий различ.ного конструктивного исполнения и назначения.Другие известные устройства имеют,как правило, единственную характеристику,для изменения которой необходимо существенное изменение их конструкции.Помимо описанных, возможны и другие45 варианты исполнения системы. Например, выход клапана ИЛИ 27 может сообщаться сотверстием 18, а его вход 31 - с выходом датчика 19, В этом случае сигналкоррекции КВ подается в полость справаот плунжера 8, а полость 26 постоянно дре 50 нируется.Формула изобретения1. Система автоматического управления трансмиссией, преимущественно для транспортных средств большой мощности, содержащая датчики скорости и нагрузки двигателя, по крайней мере, один клапан ав1463537 8 Фиг. томатического управления переключением ступеней, выполненный в виде распределителя, имеющего корпус, золотник, две камеры управления, расположенные в корпусе по обе стороны золотника, первая из которых сообщена с датчиком нагрузки двигателя и в ней размещены первый плунжер и настроечная пружина, взаимодействующая с первым плунжером и золотником, а во второй камере с внешней стороны, сообщенной с датчиком скорости, размещен второй плунжер и механизм ручного управления, имеющий выходы для включения диапазонов высших и низших ступеней трансмиссии, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения коррекции характеристик клапанов автоматического управления переключением ступеней, она снабжена двумя дополнительными плунжерами большого и меньшего диаметров и корректирующим устройством, выполненным в виде модулятора давления, при этом дополнительные плунжеры размещены во второй камере клапана автоматического управления со стороны его золотника, а дополнительный плунжер меньшего диаметра подвижно установлен внутри плунжера большего диаметра вдоль его оси с возможностью взаимодействия с золотником и вторым плунжером клапана, пространство между вторым плунжером и дополнительными плунжерами сообщено с выходом корректирующего устройства, а вторая камера со стороны золотника выполнена с возможностью сообщения с гидробаком.2. Система по п. 1, отличающаяся тем,что она снабжена первым двухвходовым клапаном ИЛИ, первый вход которого сообщенс выходом корректирующего устройства,второй - с выходом диапазона низшихступеней механизма ручного управления, авыход указанного клапана ИЛИ подключенк пространству между вторым и дополнительными плунжерами клапана автоматического управления.3. Система по пп, 1 и 2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторым двухвходовым клапаном ИЛИ, .первый вход которого сообщен с выходомдиапазона высших ступеней, второй вход с гидробаком, а выход - с второй камерой клапана автоматического управления20 со стороны его золотника,4. Система по п. 1, отличающаяся тем,что в качестве корректирующего устройстваиспользован гидравлический датчик ускорения поступательного движения транспортного средства.5. Система по п. 1, отличающаяся тем,что в качестве корректирующего устройстваиспользован гидравлический датчик форсированного переключения на понижающую ступень.ь Л. Барыкрес Лончако атруш твенного 3035, М издатель Редактор С. П Заказ 650/20 ВНИИПИ ГосудаСост авителТехред И. Ве Тираж 527 комитета по из осква, Ж - 35, ский комбинат КорректорПописноебретениям и открытияРаушская наб., д.Пате нт, г. Уж город,м при ГКНТ ССС4/5ул. Га арн на,О