Способ управления коробкой передач

Изобретение относится к способу управления переключением передач. Способ управления обеспечивает регулирование силы тока на электромагнитных клапанах выключения-включения синхронизаторов с использованием датчиков положения и ПИД-регуляторов обратной связи. Способ также обеспечивает совмещение процессов выключения-включения синхронизаторов по времени. За время выключения зубчатой муфты первого синхронизатора муфта второго синхронизатора перемещается в положение, при котором происходит контакт конусов. При дальнейшем перемещении втулки первого синхронизатора в нейтральное положение во втором, включаемом синхронизаторе, начинается процесс синхронизации. Достигается точность управления и сокращается время переключения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического или командного переключения передач транспортных средств с механической трансмиссией.

Известны способы управления коробкой передач. Механический привод управления синхронизаторами (Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобиле- и тракторостроение» направления подготовки дипломированных специалистов «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы». - Машиностроение, 2004. - 592 с. (стр. 136)) отличается простотой изготовления и управления. Алгоритм управления при этом задается водителем (оператором). Отличается тем, что не обеспечивается оптимальный режим управления, время переключения увеличивается. При этом трудно обеспечить необходимую точность управления, надежность и ресурс.

Известен также способ электронного управления коробкой передач и устройство для его осуществления (Патент РФ 2013227, МПК В60К 41/06, F16D 23/06; опубл. 30.05.1994), при котором перед подачей сигнала на включение каждой передачи изменяется усилие включения путем регулирования рабочей среды в исполнительных механизмах, предварительно запоминается для каждой передачи оптимальный характер перемещения переключаемых элементов в процессе переключения передач и давление рабочей среды, обеспечивающее блокирование и разблокирование синхронизаторов, перемещение переключаемых элементов при «пробое» синхронизатора и при неразблокировании, а при подаче сигнала на включение данной передачи считывается и запоминается информация о реальном характере перемещения переключаемых элементов, сравнивается с предварительно заданным значением и в случае его совпадения не изменяется, в случае «пробоя» синхронизатора перед подачей сигнала на последующее одноименное переключение передач подается сигнал на снижение давления рабочей среды, в случае неразблокировки синхронизатора в процессе включения передачи подается сигнал на увеличение давления рабочей среды до достижения разблокировки синхронизатора. Недостатком способа является низкая точность управления, время переключения также увеличивается.

Цель предлагаемого способа - повышение точности управления, сокращение времени переключения передач.

Для достижения указанной цели для включения синхронизатора на электромагнит до контакта конусов подается одна величина тока, а после контакта - другая, время изменения тока при этом задается как параметр и подбирается экспериментально, для выключения синхронизатора на электромагнит подается своя, третья, величина тока; нейтральное положение муфты синхронизатора, положение, при котором происходит контакт конусов, момент синхронизации, включенные положения передач синхронизатора, задаются с допускаемыми отклонениями; положение, при котором происходит контакт конусов, определяется по отсутствию движения муфты; момент синхронизации определяется по выравниванию частоты вращения ведомых валов синхронизатора на смежных передачах по сигналам датчиков оборотов, а также по движению муфты синхронизатора; датчик оборотов определяет также направление движения транспортного средства; используются программы с ПИД-регуляторами для включения-выключения синхронизаторов, для контроля положения и регулирования положения; положения муфты синхронизатора при включениях и выключениях контролируются в соответствии с заданными значениями и допусками и регулируются в случае превышения отклонений от допускаемых путем изменения величины управляющего тока с использованием ПИД-регуляторов обратной связи; величины токов выключения-включения синхронизатора также регулируются в зависимости от частоты вращения ведомого вала синхронизатора, силы тока включения-выключения задаются как параметр и уточняются экспериментально; коэффициенты ПИД-регуляторов обратной связи также сохраняются в энергонезависимой памяти.

С целью сокращения времени переключения передач при выключении-включении синхронизаторов процессы выключения-включения синхронизаторов совмещаются, сигнал на выключение первого синхронизатора и включение второго подается одновременно. За время выключения зубчатой муфты первого синхронизатора муфта второго синхронизатора перемещается в положение, при котором происходит контакт конусов, при дальнейшем перемещении втулки первого синхронизатора в нейтральное положение во втором включаемом синхронизаторе начинается процесс синхронизации.

С целью обеспечения последовательного переключения передач (1-2-3-4 и обратно) с перекрытием процессов выключения-включения по времени один из сдвоенных актуаторов управляет 1 и 3 передачами, а второй сдвоенный актуатор управляет 2 и 4 передачами, совмещенное выключение и включение синхронизатора всегда производятся разными актуаторами и разными синхронизаторами.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На Фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства изменения направления движения и переключения передач. На Фиг. 2 приведен фрагмент схемы электрогидравлической системы управления коробкой передач. На Фиг. 3 - схема включения передач. На Фиг. 4 - временные характеристики выключения-включения синхронизаторов (Фиг. 4, а - сигнала на выключение, Фиг. 4, б - положений муфты выключаемого синхронизатора, Фиг. 4, в - сигнала на включение синхронизатора, Фиг. 4, г - положений муфты включаемого синхронизатора, Фиг. 4, д - частоты вращения ведомых валов синхронизаторов).

В систему управления синхронизаторами переключения передач входят: транспортное средство со ступенчатой коробкой передач с датчиками оборотов, с системой гидро- или пневмоуправления, в которой переключение передач (или диапазонов) производится при помощи инерционных сдвоенных синхронизаторов, управляемых пропорциональными электрогидравлическими или пневматическими клапанами; сдвоенные актуаторы с датчиками положения для обратной связи; стандартная электронная система управления.

Крутящий момент от двигателя передается на вал 1 (Фиг. 1) устройства изменения направления движения, на коробку передач, далее через выходной вал 2 к заднему мосту. Устройство изменения направления движения включает фрикцион переднего хода 3 и фрикцион заднего хода 4, которые на время переключения передач выключаются. Коробка передач состоит из двух синхронизаторов 5 и 6. Включение 1 и 3 передач производится синхронизатором 5, включение 2 и 4 передач - синхронизатором 6. Первая передача включается при перемещении муфты синхронизатора 5 вправо, вторая передача включается при перемещении муфты синхронизатора 6 вправо, 3 передача включается при перемещении муфты синхронизатора 5 влево, 4 передача включается при перемещении муфты синхронизатора 6 влево.

Датчик 7 определяет не только частоту вращения деталей коробки передач, но и направление вращения шестерни, что позволяет определить фактическое направление движения транспортного средства. Датчик для определения скорости транспортного средства установлен на заднем мосту. Частоту вращения вала двигателя определяет электронная система управления двигателем.

На Фиг. 2 схематично показаны два сдвоенных актуатора 8 и 9 с шариковыми фиксаторами 10, с датчиками положения 11 и с пропорциональными электромагнитными клапанами управления передач 12, 13, 14, 15 для включения, соответственно, 1, 2, 3, 4 передач. Поводок 16 актуаторов 8 и 9 взаимодействует с муфтой синхронизатора 5 и 6. Управление фрикционами переднего и заднего ходов также производится пропорциональными электрогидравлическими клапанами (на Фиг. 2 не показаны).

На Фиг. 3 приведена схема включения передач. Синхронизаторы (Фиг. 2) имеют три положения. В нейтральном положении муфты (Н) синхронизатор не передает крутящий момент. В левом (Л) и правом (П) крайних положениях муфты крутящий момент передается, то есть включаются передачи. Муфта синхронизатора М31 при перемещении вправо включает 1 передачу, при перемещении влево - 3 передачу, муфта М42, соответственно, - 2 и 4 передачи.

Синхронизатор работает следующим образом. При подаче сигнала на электромагнит 12 актуатор 8 (Фиг. 2) из нейтрального положения переместит муфту синхронизатора M31 вправо и включит 1 передачу. При подаче сигнала на электромагнит 14 актуатор 8 переместит муфту синхронизатора влево, в нейтральное положение, то есть выключит 1 передачу, если продолжить подавать сигнал на электромагнит 14, то муфта переместится дальше и включится 3 передача. Также включаются 2 и 4 передачи. 1 и 3, 2 и 4 передачи попарно работают в режиме противовключения. Переключение с 1 передачи на 3 и обратно, со 2 на 4 и обратно можно производить только последовательно, через нейтральное положение.

Для того чтобы совместить по времени выключение и включение двух смежных передач необходимо, например, выключить 1 передачу и одновременно начать включение 2 передачи. Выключение 1 передачи осуществляется актуатором 8 и муфтой синхронизатора М31, а включение второй передачи - актуатором 9 и муфтой синхронизатора М42. Также происходят переключения со 2 передачи на 1, со 2 передачи на 3 и обратно, с 3 передачи на 4 и обратно. Таким образом, приведенная на Фиг. 2 и Фиг. 3 схема переключения позволяет совмещать по времени выключение-включение передач.

Для выключения, например, 1 передачи, дискретно подается ток I1 (Фиг. 4) на электромагнит 14 (Фиг. 2) системы управления. За время t0-t1 (Фиг. 4) актуатор 8 переместит муфту синхронизатора М31, из положения h2 в положение h1 за это время зубчатая муфта синхронизатора выходит из зацепления с шестерней 1 передачи. При дальнейшем перемещении за время t1-t3 муфта переместится в нейтральное положение. Муфта фиксируется в нейтральном положении шариковым фиксатором 10 (Фиг. 2). Электрический сигнал в точке t4 отключается. Датчик положения и электронная система фиксируют положение муфты синхронизатора и продолжают контролировать положение муфты с использованием ПИД-регуляторов. В случае отклонения от заданного положения запускается программа регулирования положения с учетом заданных допусков также с использованием ПИД-регуляторов.

Вместе с сигналом на выключение первой передачи (в качестве примера рассматривается переключение с 1 передачи на 2, остальные переключения происходят подобным образом) электрический сигнал I2 одновременно подается на электромагнит 6 второй передачи. За время t0-t1 актуатор 9 переместит муфту синхронизатора 6 из нейтрального положения в положение h3. В этой точке происходит касание конусов трения синхронизатора. В точке t1 шестерня 1 передачи уже вышла из зацепления, но касание конусов синхронизатора второй передачи еще только начинается. t1-t2 - время нарастания силы тока с I2 до I3. За время t1-t5 скорости вращения ведомых валов синхронизаторов на 1 (n1) и 2 (n2) передачах выравниваются. В течение времени t5-t6 включается зубчатая муфта 2-й передачи, муфта синхронизатора также фиксируется шариковым фиксатором во включенном положении 2-й передачи. В течение времени t2-t7 на электромагнит 6 подается сигнал I3. Электронная система также контролирует и регулирует положение муфты. Использование ПИД-регуляторов повышает точность позиционирования муфты синхронизатора и сокращает время переключения передач.

Предложенный способ управления переключением передач реализован в системах управления трансмиссиями на тракторах Агромаш-160ТК, Агромаш-180ТК.

1. Способ управления коробкой передач, при котором перед подачей сигнала на включение каждой передачи изменяется усилие включения путем регулирования рабочей среды в исполнительных механизмах, предварительно запоминается для каждой передачи оптимальный характер перемещения переключаемых элементов в процессе переключения передач, обеспечивающее блокирование и разблокирование синхронизаторов, перемещение переключаемых элементов при «пробое» синхронизатора и при неразблокировании, а при подаче сигнала на включение данной передачи считывается и запоминается информация о реальном характере перемещения переключаемых элементов, сравнивается с предварительно заданным значением и в случае его совпадения не изменяется, в случае «пробоя» синхронизатора перед подачей сигнала на последующее одноименное переключение передач подается сигнал на снижение давления рабочей среды, в случае неразблокировки синхронизатора в процессе включения передачи подается сигнал на увеличение давления рабочей среды до достижения разблокировки синхронизатора, отличающийся тем, что с целью повышения точности управления, сокращения времени переключения передач для включения синхронизатора на электромагнит до контакта конусов подается одна величина тока, а после контакта - другая, время изменения тока при этом задается как параметр и подбирается экспериментально; для выключения синхронизатора на электромагнит подается своя, третья, величина тока; нейтральное положение муфты синхронизатора; положение, при котором происходит контакт конусов; момент синхронизации; включенные положения передач синхронизатора задаются с допускаемыми отклонениями; положение, при котором происходит контакт конусов, определяется по отсутствию движения муфты; момент синхронизации определяется по выравниванию частоты вращения ведомых валов синхронизатора на смежных передачах по сигналам датчиков оборотов, а также по движению муфты синхронизатора; датчик оборотов определяет также направление движения транспортного средства; используются программы с ПИД-регуляторами для включения-выключения синхронизаторов, для контроля положения и регулирования положения; положения муфты синхронизатора при включениях и выключениях контролируются в соответствии с заданными значениями и допусками и регулируются в случае превышения отклонений от допускаемых путем изменения величины управляющего тока с использованием ПИД-регуляторов обратной связи; величины токов выключения-включения синхронизатора также регулируются в зависимости от частоты вращения ведомого вала синхронизатора; силы тока включения-выключения задаются как параметр и уточняются экспериментально; коэффициенты ПИД-регуляторов обратной связи также сохраняются в энергонезависимой памяти.

2. Способ управления коробкой передач по п. 1, отличающийся тем, что с целью сокращения времени переключения передач при выключении-включении синхронизаторов процессы выключения-включения синхронизаторов совмещаются, сигнал на выключение первого синхронизатора и включение второго подается одновременно, за время выключения зубчатой муфты первого синхронизатора муфта второго синхронизатора перемещается в положение, при котором происходит контакт конусов, при дальнейшем перемещении втулки первого синхронизатора в нейтральное положение во втором, включаемом синхронизаторе, начинается процесс синхронизации.

3. Способ управления коробкой передач по п. 2, отличающийся тем, что с целью обеспечения последовательного переключения передач (1-2-3-4 и обратно) с перекрытием процессов выключения-включения по времени один из актуаторов управляет 1 и 3 передачами, а второй актуатор управляет 2 и 4 передачами, совмещенное выключение и включение синхронизатора производятся разными актуаторами и разными синхронизаторами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автомобилестроения, а в частности к управлению отключением подачи топлива при замедлении (DFSO). Представлен способ осуществления отсечки топлива при замедлении (DFSO) в автотранспортном средстве с двигателем и трансмиссией.

Изобретение относится к области автомобилестроения, а в частности к управлению отключением подачи топлива при замедлении (DFSO). Представлен способ осуществления отсечки топлива при замедлении (DFSO) в автотранспортном средстве с двигателем и трансмиссией.

Изобретение относится к трансмиссии транспортных средств (ТС). Устройство управления трансмиссией ТС содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью во время переключения передачи мощности с первого тракта на второй тракт, во время движения ТС, приводить в действие второй и первый механизм сцепления трансмиссии так, что второй механизм сцепления включается из выключенного состояния, и затем первый механизм сцепления выключается.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство управления гибридным транспортным средством для управления приводной системой содержит контроллер, который, посредством ввода в зацепление первой муфты, переключает режим движения транспортного средства с электрического на гибридный.

Изобретение относится к трансмиссии транспортных средств. Устройство управления системой привода транспортного средства, включающей в себя бесступенчатый механизм передачи, механизм передачи и механизм сцепления, при этом механизм сцепления осуществляет избирательное изменение между первым трактом передачи мощности и вторым трактом передачи мощности.

Изобретение относится к транспортным средствам. Способ улучшения качества переключения механической трансмиссии моторного транспортного средства заключается в прогнозировании следующей передачи, которая должна быть включена.

Изобретение относится к управлению транспортным средством. Устройство управления для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, ведущим колесом, ступенчатой и бесступенчатой трансмиссией содержит блок управления скоростью двигателя в период, в течение которого транспортное средство движется с ускорением так, чтобы скорость двигателя возрастала с увеличением скорости транспортного средства.

Изобретение относится к трансмиссии для силового переключения передач и строительной машине. Трансмиссия содержит узел (1) вала сцепления.

Устройство сцепления для взаимного зацепления содержит механизм сцепления (63), включающий часть (62) и золотник (61). Механизм сцепления (63) выполнен с возможностью сцепления или расцепления при относительном перемещении части (62) и золотника (61) в аксиальном направлении.

Предложены способы и системы для осуществления множественного переключения с понижением передачи у передачи трансмиссии посредством работы на промежуточной передаче.

Изобретение относится к механизму переключения передач. Когда рычаг переключения передач передвигается в положение переключения, рычаг переключения передач поджимается под собственным весом в нейтральное положение.

Изобретение относится к транспортным средствам с механической трансмиссией. Способ калибровки датчика выбранной передачи для механической трансмиссии с механизмом переключения передач Н-типа, в котором выбираемые передачи расположены в два ряда и имеют несколько параллельных плоскостей движения рычага переключения передач.

Изобретение относится к устройству тросового переключения передач транспортного средства. Устройство содержит рычаг (2) передач, сферический подшипник (8) с точкой С вращения, вокруг которой рычаг передач является подвижным, первую тягу (10) передачи и вторую тягу (12) передачи.

Изобретение относится к устройству тросового переключения передач, предпочтительно грузовиков. Система рычага передач передает перемещения переключения передач от рычага (2) передач двум тросам (4, 6) переключения передач, которые проходят горизонтально из положения под кабиной водителя транспортного средства в коробку передач транспортного средства.

Группа изобретений относится к гидромеханическому приводу осевого перемещения согласующей планетарной передачи. Привод включает неподвижный корпус (1, 8), планетарный механизм (2, 3, 4) с одним звеном, подвижным как вдоль центральный оси (5) планетарного механизма, так и вокруг нее, исполнительный гидроцилиндр двухстороннего действия, неподвижная часть которого связана с корпусом (8), а подвижная часть (12, 13) связана с упомянутым звеном планетарного механизма посредством способного нести осевую нагрузку подшипника (17).

Изобретение относится к устройствам переключения передач трансмиссии приводов путевых машин. Устройство включает вилку и плиту, связанные между собой направляющими, фиксатор, привод переключения шестерни.

Изобретение относится к устройству и способу управления для трансмиссионного механизма ступенчатой трансмиссии. Устройство управления включает в себя муфту низшей передачи (первая муфта), которая должна зацепляться при трогании с места, и муфту высшей передачи (вторая муфта).

Изобретение относится к способу управления переключением передач в трансмиссии транспортного средства. Трансмиссия является ступенчатой трансмиссией с двумя задними передачами.

Изобретение относится к устройствам управления гидромеханической трансмиссией с мехатронной системой переключения передач. .

Изобретение относится к устройствам для дистанционного управления механизмами, в частности для переключения передач в коробке передач транспортных средств. .

Изобретение относится к способу управления переключением передач. Способ управления обеспечивает регулирование силы тока на электромагнитных клапанах выключения-включения синхронизаторов с использованием датчиков положения и ПИД-регуляторов обратной связи. Способ также обеспечивает совмещение процессов выключения-включения синхронизаторов по времени. За время выключения зубчатой муфты первого синхронизатора муфта второго синхронизатора перемещается в положение, при котором происходит контакт конусов. При дальнейшем перемещении втулки первого синхронизатора в нейтральное положение во втором, включаемом синхронизаторе, начинается процесс синхронизации. Достигается точность управления и сокращается время переключения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх