Система управления переключением ступеней трансмиссии транспортного средства

 

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН

„„SU, 1046131,,5„8 60 к 41/06, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3406456/27-.11 (22) 11 03.82 (46) 07.10.83. Бюл. Н 37 (72) Ю,С. Шурлапов (71) Иосковский трижды ордена Ленина ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени автомобильный завод им. И.А. Лихачева (53) 629;113-585.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 393135, кл ..В 60 K 41/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СCCP

N 474443, кл . 8 60 K 41/06, 1973 (прототип). (94)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛКИЕНИЕИ СТУПЕНЕЙ ТРАНСИИССИИ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТ8А, содержащая клапан автоматического переключения ступеней, сообщающий источник давле ния рабочей жидкости с фрикционными элементами переключения передач и имеющий закрытый с торцов крышками корпус с двумя рабочими камерами и золотник, размещенный в нем вежду установленными в рабочих камерах поршнями, один из которых выполнен дифференциальным с плунжером, датчик нагрузки двигателя, сообщенный с рабочей камерой указанного дифференциального поршня, и датчик скорости транспортного средства, сообщенный с другой рабочей камерой, при этом внутренняя полость рабочей камеры дифференциального поршня сообщена с гидробаком через дроссель, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, плунжер размещен внутри дифференциального поршня и выполнен ступенчатым с обеспечением упора в наружный торец крышки рабочей камеры дифференциального поршня, отяосительно которой плунжер установлен с осевым и радиальным зазором, причем между плунжером и упсиянутой крышкой установлен уплотнительный элемент, в плунжере выполнены проточка и внутренний канал для сообщения с одним йз датчиков сявтемы, а в дифференциальном поршне выполнены проточка и отверстие, сообщенные с .дросселем.! 1

Изобретение относится к.транспорт ной технике, а именно к устройствам управления трансмиссии транспортныМ средств.

Известна система управления переключения ступеней трансмиссии, содержащая источник давления рабочей жидкости, клапаны автоматического переключения фрикционных элементов, датчики скорости и нагрузки транспортного средства, устройства регу лирования программ переключения ступеней (1 ) .

Одним из главных элементов систем управления, от которого зависит надежность всей системы, является клапан автоматического переключения ь ступеней .

Недостатком этого клапана является то, что конструкция клапана не обеспечивает стабильности его работы на частичных нагрузочных режимах двигателя.

Известна также система управления переключением ступеней трансмиссии транспортного средства, содержащая клапан автоматического переключения ступеней, сообщающий -источник давления рабочей жидкости с фрикционными элементами переключения передач и имеющий закрытый с торцов крышками, корпус с двумя рабочими камерами и золотник, размещенный в нем между установленными в рабочих камерах поршнями, один из которых выполнен дифференциальным с плунжером, датчик нагрузки двигателя, сообщенный с рабочей камерой указанного дифференциального поршня, и датчик скорости транспортного средства, сообщенный с другой рабочей камерой, при этом внутренняя полость рабочей камеры дифференциального поршня сообщена с гидробаком через дроссель

Г21 .

Недостатком этой системы является сложность конструкции клапана автоматического переключения ступеней, выражающаяся прежде всего в большой длине его золотника Р3ал о 6 Зол что определяется подводом давления датчика нагрузки двигателя через корпус клапана и внутренний канал золотника к торцу плунжера дифференциального поршня. При такой большой длине золотника увеличивается склонность к его заклиниванию, что снижает надежность системы управления.

046131

Цель изобретения - повышение надежности системы.

Укаэанная цель достигается тем, что в системе управления переключе1

° нием ступеней трансмиссии транспортного средства, содержащей клапан автоматического переключения ступеней, сообщающийся источник давления рабочей жидкости с фрикционными элементами" переключения передач и имеющией закрытый с торцов крышками корпус с двумя рабочими камерами и золотник, размещенный в нем между установленными в рабочих камерах поршнями, один из которых выполнен дифференциальным с плунжером, дат-. чик нагрузки двигателя, сообщенный с рабочей камерой укаэанного дифференциального поршня, и..датчик скорости транспортного средства, сообщенный с другой рабочей камерой, при этом внутренняя полость рабочей камеры дифференциального поршня сообщена с гидробаком через дроссель", плунжер рамзещен внутри дифференциального поршня и выполнен ступенчатым с обеспечением упора в наружный торец крышки рабочей камеры дифференциального поршня, относительно которой плунжер устаHoarleH с осевым и радиальным зазором, причем между плунжером и упомянутой крышкой установлен уплотнительный элемент, в плунжере выполнены пропроточка и внутренний канал для

35 сообщения с одним из датчиков системы, а в дифференциальном поршне выполнены проточка и отверстие, сообщенные с дросселем.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая система управления в исходном положении, т.е. при трогании с места, когда включена понижающая ступень, вариант; на фиг. 2 — кла45 пан автоматического управления переключением ступеней при среднем положении его золотника, т.е. в середине хода, когда срабатывает нмеханизм ускорения" движения золотника, в увеличенном масштабе (2: 11; на

50 фиг. 3 — характеристики усилий, действующих на золотник клапана автоматического управления, и программы переключения вверх и вниз, получаемые с помощью этого .клапана.

Система управления переключением ступеней содержит источник 1 давления рабочей жидкости, датчик 2 нагрузки двигателя, датчик 3 скоросз ти транпсортного средства и

4 автоматического управления чением ступеней.

1046131

4 клапан Система управления работает слепереклю- дующим образом.

40

Клапан 4 автоматического управления содержит корпус 5 с полостями

6 - 8, золотник 9 с шейками 10 - 12, и торцовые рабочие камеры 13 и 14, заглушенные крышками 15 и 16. В рабочей камере 13 размещен поршень

17, полость перед которым соббщается каналом 18 с одним из датчиков системы управления, например, с дат чиком 3 скорости. Полость рабочей камеры 13 через выполненное в ней отверстие 19 сообщается с гидроба ком 20. В рабочей камере 14 размещен поршень 21, внутри которого находится ступенчатый плунжер 22 с хвостовиком 23, установленным с осевым и радиальным зазором в крышке 16 рабочей камеры 14. Плунжер 22 упирается в крышку 16 с помощью стопор- . ного кольца 24. Между торцом 25 плунжера 22 и крышкой 16 установлен уплотнительный упругий элемент 26, например, резиновое кольцо, необходимое для герметизации полости рабочей камеры 14 и компенсации радиальных смещений крышки 14 при сборке клапана. Полость 27 перед торцом поршня 21 каналом 28 сообщена с другим датчиком системы управления, в данном случае - с датчиком 2 нагрузки двигателя. Внутренняя полость 29 рабочей камеры 14

35 через выполненное в ней отверстие

30 сообщается с гидробаком 20. В рабочей камере 14 также выполнена полость 31, которая сообщается с гидробаком 20 через дроссель 32.

На плунжере 22 выполнена проточка

33 и канал 34 для соединения с датчиком системы управления . На поршне 21 выполнена проточка 35 и отверс45 тие 36 для сообщения с каналом 34 плунжера 22. Источник 1 через смежные полости 7 и 6 корпуса 5 и канал

37 сообщается с гидроцилиндром фрикционной муфты 38 включения понижающей ступени, а через полости 7

50 и 8 корпуса 5 и канал 39 - с гидроцилиндром фрикционной муфты 40 повышающей (более высокой ) ступени трансмиссии. Крайние шейки 10 и 12 золотника 9 имеют лыски 41 для сообщения полости 6 и 8 корпуса 5 с гидробаком 20 в крайних положениях золотника 9

В исходном положении — при трогании с места, клапан 4 находится в положении включенной понижающей ступени (фиг. 1 ), при котором золотник 9 клапана находится в правом крайнем положении. Указанное положение клапана обеспечивается тем, что при включенном двигателе и стоящем на месте транспортном средстве начинает работать источник 1 и при этом датчик 2 нагрузки двигателя создает начальное давление Р> даже о

При отсутствии нажатия на педаль управления подачей топлива к двигателю не показан . Рабочая жидкость под давлением Р> по каналу 28 под0 водится в кольцевую полость 27 рабочей камеры 14 и, воздействуя на площадь F = f h Fä площадь п сечения поршня 21, а 1 пд- площадь сечения плунжера 22 создает усилие

92 (фиг. 3-), необходимое для переме2о щения холотника 9 в краинее правое. положение, показанное на фиг. 1 сплошными линиями. Примерно в середине хода золотника 9 рабочая жидкость через щель размера Л„ = (1/81/10)5, где 5 - ход золотника образованную между левыми рабочими кромками проточек 33 плунжера 22 и поршня 21 и канал 34 подводится к внутренней полости поршня 21, которая через отверстие 36, щель раэ-. мерок Ь, обоазованную между левой

„2 кромкой проточки 35 поршня 21 и пра вым торцом полости 31, и дроссель 32 сообщается с гидробаком 20. В результате этого в среднем положении золотника 9 величина давления, действующего на поршень 21 несколько понижается (величина снижения Р> зависит от размера дросселя 32 ). Однако несмотря на это усилие Огана золотник резко увеличивается в результате значительного увеличения рабочей площади воздействия давления Р> (8 о 20

Р2 F, посколькУ F„)7 п . В результате действия "механизма ускорения"золотник 9 резко перемещается в правое крайнее положение, фиксируя состояние включенной понижающей ступени при трогании с места, пос-." кольку давление P источника 1 через

1 полости 7 и 6 каналом 37 подводится к гидроцилиндру фрикционной муфть<

38. При этом поршень 21 перекрывает

5 полость 31 рабочей камеры 14, разобщая внутреннюю полость поршня 21, находящуюся под давлением датчика

2 нагрузки двигателя, с гидробаком

20. Поэтому в конце хода золотника

9 вправо усилие Я возрастает до величины

2 2

20 2О

При воздействии водителя на орган управления подачей топлива, например, на педаль управления дроссельными заслонками карбюратора, максимальное усилие, приложенное слева к золотнику возрастает до величины

2 ф

2 о, 2п1С»х где p - давление датчика 2 при максимальном угле о открытия дроссельных заслонок.

Характеристика усилия Я =f(h0)моФ

2 жет представлять собой прямую линию (прямая 1 на фиг. 3 1 в случае, если в датчике 2 используется пружина с прямолинейной характеристикой

LlE - величина деформации пружины датчика 2

В процессе трогания транспортного средства с места увеличивается его скорость движения и, следовательно, возрастает усилие Q =- Р5 F действующее на золотник 9 справа - со стороны воздействия датчика 3 скорости. Характеристика усилия Q

= f (n T ) представляет собой квадраб тичную параболу (кривая 2 на фиг. 3)

r где и - частота вращения выходного вала трансмиссии, например, турбинного вала гидротрансформатора. В какой-то момент времени усилие происходит по величине усилие в результате чего золотник 9 клапана

4 начинает перемещаться влево . В середине хода золотника вновь образуются щелевые жиклеры размером Л 1и

Д2, и часть рабочей жидкости, заключенной во внутренних полостях поршня, вытесняется через дроссель

32 в гидробак 20, вследствие чего дввление, действующее на поршень

21, снижается до величины Р2 щах

Происходит значительное уменьшение силы сопротивления Q = Р Ф

2 2 пах в результате чего золотник 9 резко

1046131 б переходит в левое крайнее положение, фиксируя состояние включенной повышающей ступени. В левом крайнем положении золотника 9 внутренняя полость поршня 21 через отверстие

36, проточку 35 и дроссель 32 сообщена с гидробаком. При этом макСимальное усилие действующее слева на золотник 9.

f0 Ф

Характеристика усилия представлена на фиг. 3 прямой 3.

При снижении скорости движения транспортного средства, вызванного например, увеличением дорожного сопротивления, усилие 6 = Р F в какой-то момент времени становится

4 меньше усилия Я2, и золотник 9 с» х

4 под действием из(пыточной силы йЯ=

= О, начинает перемещаться

rn с»х. вправо. При этом в середине хода холотника срабатывает "механизм ускорителя" движения золотника, в результате чего он резко переходит в крайнее правое положение. Для создания "механизма ускорителя" помимо дросселя, связанного с гидробаком, по ходу движения золотника необходимо создавать щелевые жиклеры. Для этого требуется, чтобы . осевое перекрытие поршнем 21 перемычки плунжера 22 было меньше половины хода с /2 золотника 9, и осевое перекрытие поршнем полости 31, соединенной с дросселем 32, было также меньше: половины хода 8/2. В нижней части фиг. 3 представлены программы переключения вверх и вниз — зависимости п = <(» )- кривая 4 и

t Ф т т=

= Е (с ) — кривая 5, которые обеспечиваются работой автоматического . устройства системы управления клапана 4 переключения ступеней.

Для нахождения точек кривых 4 и 5 значения переносятся на ось верхней части фиг. 3. Далее, проведя вертикали из точек, соответствующих перенесенным значениям с(., до пересечения с характеристиками 1 и 3, определяют значения Q2 и Й, cooT

Ф

2 ветствующие выбранным значениям о(,.

Поскольку в момент начала переключения усилия, действующие с противоположных сторон на золотник 9 клапана равны, то частота и вращения выходного вала, соответствующая моментам

1046131 переключения вверх и вниз, определяется по коивой 2,при условии 8 =

Ф ф +

2 3 2

Для оценки качества работы клапана автоматического переключения ступеней важным является выполнение двух условий: обеспечение соответствия программ переключения ступеней теоретическому закону переключения, построенному исходя из тягово-эконо- 1О мических характеристик транспортного средства, и обеспечение требуемой величины скоростного перекрытия flY для уменьшения склонности системы к цикличности во всем рабочем 15 интервале режимов движения.

Конструкция клапана предлагаемой схемы управления обеспечивает выполнение обоих указанных условий.

Так, например,,программа переклюю 20 чения вниз (кривая 4 ) с достаточной для практики точностью соответствует закону переключения ступеней, построенному яо экономическим характеристикам автомобиля

25 где И - эксплуатационный расход

5 топли ва, Ч - скорость движения.

С другой стороны, из фиг. 3 видно, что скоростное перекрытие ступенейП = l1 — П при различных g(,íåýíàФ Ф

Т

35 чительно изменяет свою величину, при d.= 0,5 П )- = 0,7 Пу.

Таким образом конструкцйя клапана обеспечивает при выбранной программе переключения вниз кривая 4 та- 4 кую программу переключения вверх (кривая 5 ), что величина перекрытия

Cl остается примерно постоянной в

V рабочем диапазоне нагрузочных режимов двигателя. Кривая 6 на фиг. 3 45 соответствует программе переключений вверх при нулевом перекрытии (0 =О), т.е. точки кривой 6 построены, исФ Ф, ходя иэ зависимости n = и К .где К - коэффициент прогрессии смежных ступеней

Соотношение размеров дифференциального поршня (диаметров Э и и

d пД можно установить из следующих соображений. При значениях К вЂ”вЂ”

1,35+ 1,6 и fl = 0,15П что наиболее часто встречается на

Ф практике, = = ц, 5g р 5 т -„4 и I 1оскольку = + I то иэ и пл 1/ последнего выражения можно найти, что при К - — — 0,6 Йп„= 0,89„. Изменение программ переключения вверх и вниз достигается соответствующими увеличением или уменьшением. размеров D„ и пл

Клапан автоматического переключения ступеней предложенной системы управления трансмиссией транспортного средства конструктивно прост, .технологичен и отвечает всем основным требованиям, предъявляемым к устройствам такого назначения. Его применение в системах управления автоматическими гидромеханическими трансмиссиями транспортных средств создает экономический эффект, вели.чина которого складывается из следующих составляющих: увеличение надежности системы ввиду уменьшения склонности к заклиниванию золотника клапана автоматического переключения ступеней, снижения веса панели управления, .связанного с сокращением длины клапана и уменьшением подводящих к нему каналов в сопряженных деталях — разводных плитах, пластинах и т.д., снижения трудоемкости изготовления панели управления.

Ориентировочно можно считать, что по сравнению с прототипом, предложен;. ная система управления на IO/ меньше по весу и на 15/ менее трудоемка в изготовлении, поскольку длина предлагаемого клапана на 304 меньше, чем у известного клапана. )046131

1046131

Составитель А. Барыков

РеДактоР А. ХимчУк ТехРед И.иетелева Корректор С. Черни

Заказ 7630/16 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4