Система управления коробкой передач мобильной машины

(5(5 В 60 АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ еский институт ов и Д.В.Степаво СССР 6, 1986,НИЯ КОРОБКОЙМАШИНЫ я к системам ко- хронизированнытся к тракторостроию, дорожно-стро-. ению, более конмандного управлеми коробками пеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕПЕРЕДАЧ МОБИЛЬНОЙ(57) Изобретение относитсмандного управления син Изобретение относ ению, автомобилестрое ительному машиностр кретно - к системам к ния синхронизированн редач,Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения энергозатрат на включение и выключение передач и повышение точности переключения передач.На фиг. 1 показана структурная схема системы управления коробкой мобильной машины; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема системы управления коробкой передач мобильной машины; на фиг, 3 - электрическая схема блока формирования усилия синхронизации; на фиг. 4 - график зависимости усилия на шток от перемещения штока из нейтрали в положение включено и наоборот; на фиг, 5 - график зависимости усилия на шток от времени при тех же условиях; ми коробками передач. Цель изобретения - , повышение эффективности путем уменьшения энергетических затрат на включение и выключение передач и повышение точности переключения. При помощи электронного блока, сигнализатора 13 синхронизации, блока 7 формирования усилия до синхронизации и блока 8 формирования усилия постановки в нейтраль обеспечивается необходимое усилие на муфты синхронизатора в течение всего цикла переключений передач. 5 ил,Система управления коробкой передач мобильной машины содержит следующие элементы и узлы: синхронизированная коробка 1 передач, к которой подключен исполнительный электрогидравлический механизм 2 с золотниками (на фиг. 1 золотники не обозначены цифрой), контроллер 3, связанный с блоком 4 определения направления переключения передач, блоком 5 определения включения нейтрали, блок 6 формирования усилия синхронизации, блок 7 формирования усилия до синхронизации, блок 8 формирования усилия постановки в нейтраль, электрогидравлический распределитель 9, сообщенный с источником 10 давления, датчики 11 и 12 частоты вращения входного вала и выходного вала, сигнализатор 13 синхронизации и (блок) источник 14 питания (фиг, 1),Контроллер 3 (фиг, 2) содержит реле 15, 16, 17, 18 и рычаг включения реле (на фиг, 2 рычаг не обозначен цифрой), Блок 4 определения направления переключения передачсодержит реле 19 и 20 и контакт с высоким коэффициентом трения по стержню (на фиг.2 контакт не обозначен цифрой). Контакт- стержень устроен аналогично датчику положения педали акселератора,Блок 5 (фиг. 1) определения включения нейтрали содержит реле 21, 22, 23 и реле 24, которое включено последовательно с контактами 21 1, 22.1, 23.1 и соединено через ДИОД с блбкОИ 14 питания.Исполнительный электрогидравлический механизм 2 содержит гидроцилиндры 25 и 26, которые связаны с распределителями 27, 28, 29, ЗО, а также контакты реле 15, 16, 17, 18, 21, 22, 23,Вход электромагнита распределителя 27 связан с выходами контактов 15.1, 21.2, 22.4, вход электромагнита распределителя 28 - ,с выходами контактов 16.1, 21.3, 22.5, вход электромагнита распределителя 29 - с выходами контактов П.1, 23,3, 22.3, а вход электромагнита распределителя 30 - с выходами контактов 18.1, 23.2, 22,2. Выходы управляющих контактов объединены и через диод связаны с блоком 14 пиания.Датчик 11 соединен (фиг. 3) с контактами 19,и 20.1 реле 19 и 20, которые в свою очередь соединены соответственно через коэффициенты 31, 32, 33, 34 и 35, 36, 37, 38 передачи с контактами 15.2, 16.2, 17,2, 18.2 и 15.3, 16,3, 17.3, 18.3 реле 16, 15, 17, 18 включенной передачи. Выходы контактов 15.2, 16.2, 17.2 и 18.2 объединены. Выходы контактов 15,3, 16,3, 17,3 и 18,3 также Объединены.Датчик 12 соединен с контактами 19.2 и 20,2 реле 19 и 20, которые соединены через коэффициенты 3940, 41, 42, 43, 44, 45, 46 передачи с контактами 15,4, 16.417,4, 18,4 и 15,5, 16.5, 17,5, 18.5 реле 15, 16, 17, 18 включенноЙ передачи, Выходы контактов 15,4, 16,4, 17,4 и 18.4 реле объединены. Выходы контактов 15,5, 16.5, 17.5 и 18.5 реле также объединены,Кроме того, датчик 12 соединен с блоком 47 дифференцирования, выход которого соединен через контакт 19.3, а также контакт 20.3 и инвертор (на фиг, 3 он не обозначен цифрой) с коэффициентами 48, 49, 50 и 51 передачи, которые соответственно связаны контактами 15,6, 16.6, 17.6, 18.6 реле 15, 16, 17, 18,Вход обмотки реле 52 связан с выходом компаратора 53, один из входов которого через инвертор связан с датчиком 12.Контакты реле 52 соединены соответственно так: 52,1 с группой контактов 15.2, 16.2, 17,2, 18.2; 52.2 с группой контактов 15,3, 16.3, 17.3, 18.3; 52.3 с группой контактов 15.4, 16,4, 17,4, 18,4; 52.4 с группой кон 20 ЗО тактов 15.5, 16.5; 17,5, 18.5; 52,5 с группойконтактов 15.6, 16.6, 17,6, 18,6, Второй стороной контакты 52,1, 52,2, 52.3, 52.4, 52.5 подключены к входам сумматора 54.Второй вход компаратора 53 подключен к контактам 15.7,16,7, 17,7, 18.7, которые соответственно через коэффициенты 55, 56, 57, 58 передачи соединены с датчиком 11;Нормально замкнутый контакт 52,6обеспечивает по, Од на вход сумматора 54опорного напряже,.ия от блока 14 питаниячерез контакты 15.8, 16,8, 17.8, 18.8 и соответствующие коэффициенты 59, 60, 61 и 62 передачи,Сигнализатор 13 синхронизации(фиг. 2) содержит датчики 63, 64 синхронизации, которые установлены в крышке коробки передач и сопряжены с выступами на штокахгидроцилиндров 25 и 26. Выступы на штоках выполнены с учетом начала соприкосновения конусов синхронизаторов. На фиг, 2 положение штоков соответствует нейтрали, Входы датчиков 63, 64 синхронизации через диод соединены с блоком 14 питания, а выходы соединены соответственно с входамитриггеров 65, 66, выходы которых через усилитель 67 соединены с реле 68.Контакты реле 68 входят в состав блока 7.Вход постоянно разомкнутого контакта 68.1 реле 68 соединен с выходом блока 6, а выход контакта 68.1 через диод (на фиг. 2 диод не обозначен цифрой) связан с выходом контакта 24,1, выход которого связан свыходом блока 8 и обмоткой электрогидравлического распределителя 9. Вход контакта 24,1 также связан через диод с выходом нормально замкнутого контакта 68.2. Входконтакта 68,2 связан через инвертор, кон 40 такты 15.9, 16.9, 17.9, 18,9 и соответствующие коэффициенты 69, 70, 71, 72 и диод сблоком 14 питания,Выход блока 8 формирования усилияпоставлен в нейтраль через инвертор (на45 фиг, 2 инвертор не обозначен цифрой), связан с контактами 21.4, 22,6, 23,4, реле 21, 22,23.Вход контакта 21,4 связан с выходамиконтактов 19.4 и 20,4, контакта 22,6 с вы 50 ходами контактов 19,5 и 20.5, а контакта 23.4с выходами контактов 19,6 и 20.6. Выходыконтактов 19.6, 20.6, 19.5, 20.5, 19.4, 20.4связаны соответственно через передаточные коэффициенты 73, 74, 75, 76, 77, 78 и55 диод (на фиг. 2 цифрой не обозначен) с блоком 14 питания.Кварты коэффициентов 31 - 34; 35-38;39-42; 43 - 46 представляют собой значения11 йс, причем с корректировкой, соответственно по тс вверх и внизтаким образом:10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 31-34 - "вверх"35-38 - "вниз"39-42 - "вверх"43-46 - "вниз"где 11 - момент инерции первичного вала коробки передач и связанных с ним деталей;тс - время синхронизации.Коэффициенты 48 - 5.1 представляют собой значения 1(с учетом масштабов).Коэффициенты 55 - 58 обеспечивают приведение частоты вращения первичного вала к частоте синхронизируемой шестерни на каждой из передач.Коэффициенты 59 - 62 обеспечивают соответствие давления (т.е. напряжения в масштабе) необходимому усилию на каждой передаче для введения в зацепление муфты синхронизатора с необходимой шестерней,Коэффициенты 69 - 72 обеспечивают соответствие напряжения усилию перемещения до начала синхронизации.Коэффициенты 73 - 78 обеспечивают: - соответствие усилия постановки в нейтраль с каждой передачи с учетом площадей пневмо- или гидроцилиндров 25, 26,Злектрогидравлический распределитель 9 представляет собой регулирующее устройство. В этом устройстве давление прямо пропорционально напряжению и мало зависит от нагрузки.Гидравлический вход электрогидравлического распределителя 9 связан с источником 10 давления, а выход - с распределителями 27, 28, 29 и 30.Система управления коробкой передач мобильной машины работает следующим образомНапример, идет переключение из нейтрали на третью передачу, для чего рычаг контроллера (фиг. 2 ) переводится по часовой стрелке из положения нейтрали между второй и третьей передачами в положение включения третьей передачи, При этом обесточивается обмотка реле 22 и начинает находится под током обмотка реле 17. Обмот-. ка реле 19 также начинает находиться под током. Все контакты реле 22, 17, 19 занимают положение, противоположное показанному на фиг. 2, 3. Сигнал от источника 14 питания поступает на электромагнит электрогидравлического распределителя 9 через коэффициент 71 передачи, а также инвертор и диод. Электрогидравлический распределитель 9 устанавливает величину давления жидкости пропорционально величине сигнала, поступившего на его электромагнит; значение сигнала определяется коэффициентом 71 передачи, Установившееся значение давления поступает на входы электромагнитных распределителей 27, 28, 29, 30. Сигнал от источника 14 питания через контакт 17,1 поступает на электромагнит распределителя 29, который направляет поток жидкости под установленным давлением от электрогидравлического распределителя 9 к полости гидроцилиндра 26. Шток гидроцилиндра 26 начинает смещаться влево. При движении штока выступы на штоке гидроцилиндра взаимодействуют с сигнализатором синхронизации и замыкают его контакты. После этого сигнал от источника 14 питания через замкнутые контакты сигнализатора синхронизации поступает на обмотку реле 68 через триггер 65 и усилитель 67. Сброс триггера 65 происходит при обратном ходе штока гидроцилиндра 26, т.е, когда вторично замыкаются контакты сигна-, лизатора 64 синхронизации во время движения штока в нейтраль из положения выключенной передачи. При поступлении тока на обмотку реле 68 его контакты меняют свое состояние.на противоположное по отношению к показанному на фиг. 2, 3, и контакт 68.2 размыкается, а контакт 68.1 замыкается, т.е. электромагнит электрогидравлического распределителя 9 соединяется с выходом электронного блока 6. Теперь включается в работу электронный блок 6. Напряжение, пропорциональное частотам вращения входного и выходного валов коробки передач, поступает от датчиков 11 и 12 на электронный блок и поступает на входы компаратора 53, причем от датчика 11 через коэффициент 56 передачи и контакт 17.7; от датчика 12 - через инвертор. С выхода компаратора 53 при разности приведенных для третьей передачи частот вращения входного и выходного валов ток поступает на обмотку реле 52 и все контакты реле 52 занимают противоположное положение тому, как показано на фиг.3. После подачи тока на обмотку реле 52 напряжение от датчиков 11 и 12 подается на входы сумматора 54, от датчика 11 сигнал проходит через контакт 19.1, коэффициент 32 передачи, контакты 17.2 и 52,1; от датчика 12 - через контакт 19.2, коэффициент 41 передачи, контакты 17.4 и 52,3. Кроме того, отдатчика 12 напряжение поступает на входсумматора 54 через блок 47 дифференцирования, контакт 19.3, коэффициент 50 передачи, контакты 17.6 и 52.5, На выходе сумматора 54 формируется сигнал, пропорциональный необходимому давлению для получения требуемого синхронизирующегомомента Мс, который и поступает на электромагнит электрогидравлического распределителя 9, 1684120При достижении равенства приведенных для третьей передачи частот вращения входного вала и выходного вала коробки передач на выходе компаратора 53 получается напряжение, близкое к нулю, и обмотка реле 52 обесточивается. В этот момент контакты реле 52 занимают положения, показанные на фиг. 3. На вход сумматора 54 подается через коэффициент 61 передачи и контакты 17.8 и 52.6 напряжение от источника 14 питания, а на выходе сумматора 54 получается напряжение, пропорциональное необходимому давлению для перемещения в зацепление зубьев муфты синхронизатора с зубьями шестерни включаемой передачи. Включается третья передача.Переключение передач осуществляется через нейтраль. Рычаг контроллера переводится вверх до нейтрального положения между третьей и четвертой передачей. Обмотка релэ 17 обесточивается, а на обмотку реле 23 подается ток. Все контакты реле 17 занимают положение, показанное на фиг.2,3, а контакты реле 23 занимают противоположное положение. После этого напряжение от источника 14 питания поступает через контакты 23,3 и 23.2 к электромагнитам распределителей 29 и 30, при этом распределитель ЗО занимает другую позицию, а распределитель 29 остается в прежнем положении, так как на.него было ранее подано напряжение через контакт 17,1. Также напряжение от источника питания поступает на обмотку реле 24 через контакт 23,1, изменяя состояние его контактов; контакт 24.1 размыкается и разрывается связь электрогидравлического распределителя 9 с электронным блоком 6, Электромагнит распределителя 9 при этом подключается к источнику 14 питания и через коэффициент 73 передачи, контакты 19,6 и 23.4.и на него поступает напряжение, пропорциональное усилию постановки штока цилиндра 26 в нейтраль, Поток жидкости под установленным распределителем 9 давлением поступает через открытые каналы распределителей 29 и 30 одновременно в обе полости цилиндра 26, что приводит к установке в нейтраль штока гидроцилиндра 26. Аналогично происходят и другие переключения.В случае перехода на третью передачу и с третьей передачи на вторую передачу нейтраль в гидроцилиндрах 25 и 26 обеспечивается подачей сигнала одновременно на электромагнитные распределители 27, 28, 29, ЗО при подаче тока на обмотку реле 22 через контакты соответственно 22,4, 22,5, 510 22,3, 22,2. При этом в обоих цилиндрах жидкость под давлением подается одновременно в обе полости каждого цилиндра.В результате характер протекания процессов получается как показано на графиках фиг. 4, 5. Здесь Р - усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра; и - перемещение штока, х- время.Использование изобретения позволяет увеличить межремонтные пробеги мобильных машин. Формула изобретения15 Система управления коробкой передачмобильной машины, имеющей механическую коробку передач, содержащая электрогидравлическое исполнительное устройство переключения передач, источник 20 давления, электрогидравлический распределитель, гидравлически сообщенный с источником давления и электрогидравлическим исполнительным устройством переключения передач, электронный блок, конт роллер включения передач, связанныйэлектрически с электронным блоком и включающий в себя блок определения направления включения передач, связанный механически с контроллером и электрически с 30 электронным блоком, датчики частоты вращения входного и выходного валов коробки передач, подключенные к электронному блоку, причем электронный блок содержит блок формирования сигнала усиления синх ронизации, электрически связанный с контроллером, электрогидравлическим распределителем, датчиками частоты вращения и блоком определения направления включения передач, блок сравнения частоты вра щения синхронизируемых деталей, электрически связанный с датчиками частот вращения и контроллером, который электрически также связан с электрогидравлическим устройством переключения передач, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышенияэффективности путем уменьшения энергозатрат на включение и выключение передач и повышения точности переключения передач, она снабжена сигнализатором синхро низации, блоком формирования усилияпостановки в нейтраль, блоком формирования усилия до синхронизации, причем блок формирования усилий до синхронизации электрически связан с контроллером, сигна лизатором синхронизации и блоком формирования сигнала усиления синхронизации, а блок формирования усилия постановки в нейтраль электрически связан с контроллером и блоком определения направления передач, при этом упомянутые блоки форми 1684120 10рования усилий до синхронизации и блок формирования усилий постановки в нейтраль злектрически связаны с злектрогидравлическим распределителем,1684120Составитель А,Барыков Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко аказ 3475 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10