Устройство для дистанционного управления коробкой передач транспортного средства

 

ОП ИС АНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ «>737257

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.77 (21) 2506357/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 60 К 20/14

Гесударственный комитет

СССР ао делам нэовретений и еткрытнй

Опубликовано 30.05,80. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 05.06.80 (53) УДК 629.113-585.2 (088.8) Л. Г. Красневский 1 9 с ., )

1 3$

"ге

Институт проблем надежности и долговечности аший Л :Г>, «.;

АН Белорусской ССР (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА!

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к устройствам для дистанционного управления многоступенчатыми коробками передачи транспортных средств, имеющими многодисковые фрикционные муфты и гидроцилиндры для переключения ступеней.

Для уменьшения динамических нагрузок при переключениях ступеней в гидравлических устройствах управления коробками передач применяются механизмы различной конструкции, обеспечивающие плавное нарастание давления в гидроцилиндрах фрикционных муфт. Конструктивно механизмы плавности размещаются либо вне гидроцилиндров и входят в состав внешней по отношению к ним системы управления, либо в самих гидроцилиндрах фрикционных муфт.

В последнем случае резко усложняется конструкция муфт, а также снижается работоспособность и надежность коробки передач, так как в случае отказа механизмов плавности необходима полная разборка коробки zo передач. С другой стороны, в известных конструкциях не удается обеспечить удовлетворительную плавность включения муфт с помощью внешних устройств.

Известно устройство для дистанционного управления коробкой передач с внешним размещением механизмов плавности, содержащее переключающий механизм для нопеременной подачи рабочей жидкости от ее источника в гидроцилиндры фрикционных муфт коробки передач, выходы которого сообщены с указанными гидроцилийдрами посредством соединительных магистралей, и механизмы плавности, подключенные к соединительным магистралям параллельно гидроцилиндрам (1).

Недостаток данного устройства, как и других устройств, в которых механизмы плавности размещены вне гидроцилиндров, состоит в том, что качество его работы зависит от величины гидравлического сопротивления магистралей, расположенных между точками подключения механизмов плавности и гидроцилиндрами. Давление срабатывания (начальная настройка) каждого механизма плавности должно быть не менее давления, имеющего место в точке его подключения во время движения поршня (заполнения гидроцилиндра жидкостью), т. е. оно должно превышать давление в гидроцилиндре на величину гидравлических потерь в соедини737257

14

25

° 5

55 з тельной магистрали. Вследствие этого при остановке поршня давление в гидроцилиндре мгновенно нарастает до величины, соответствующей настройке механизма, что в ряде режимов приводит к ударному нарастанию момента трения муфты, динамическим нагрузкам в трансмиссии и ухудшению комфортабельности автомобиля.

Цель изобретения — повышение надежности коробки передач путем уменьшения ударных нагрузок при включении фрикционных муфт.

Поставленная цель достигается за счет того, что известное устройство снабжено расходомер ными трубками; число которых соответствует числу гидроцилиндров фрикционных муфт, причем вход каждой расходомерной трубки сообщен с соответствующим выходом переключающего" механизма, выход — с соответствующим механизмом плавности включения муфты, а боковой отвод каждой расходомерной трубки сообщен с соответствующим гидроцилиндром фрикционной муфты, причем гидравлическое сопротивление каждой соедИнительной магистрали между расходомерной трубкой и механизмом плавности меньше гидравлического сопротивления соединительной магистрали между этой расходомерной трубкой и гидроцилиндром.

На фиг. 1 изображено устройство для дистанционного управления многоступенчатой коробки передач; на фиг. 2 — конструкция расходомерной трубки типа трубки Вентури; на фиг. 3 — изменение давления жидкости в расходомерной трубке типа трубки

Вентури; на фиг. 4 — графики измерения различных параметров при включении фрик- 55 ционной муфты.

Конструкция устройства описана применительно к двум фрикционным муфтам коробки передач.

Коробка передач 1 имеет для переключения ступеней многодисковые фрикционные муфты 2 и 3, установленные соответственно на валах 4 и 5 (фиг. 1). Они состоят из пакетов фрикционных дисков 6, 7, связанных с элементами коробки передач (не показаны), и гидроцилиндров 8, 9 с поршнями 10, 11, расположенными напротив пакетов дисков.

Для попеременной подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры фрикционных муфт имеется переключающий механизм 12, вход которого каналом 13 соединен с насосом 14 и с регулятором 15 давления насоса 14, а выходы соединительными магистралями 16, 17 сообщены с входными отверстиями расходомерных трубок, например, трубок Вентури 18, 19. Механизм 12 имеет три позиции.

В средней позиции оба выхода 16 и 17 сообщены с дренажной линией 20. В крайних позициях поочередно один из выходов соединяется с каналом 13, а другой — с дренажной линией 20. Конструктивно механизм с.

12 может представлять собой селектор ручного управления, имеющий электрический, пневматический или другой дистанционный привод и число позиций, больше трех, либо механизм реверса (тогда муфты 2 и 3 соответствуют муфтам переднего и заднего хода), либо переключающий клапан гидросистемы автоматического управления.

Трубки Вентури 18 и 19 имеют соответственно входы и выходы 21, 22 и 23, 24, а также боковые отводы 25 и 26. К выходам

23 и 24 соединительными магистралями 27 и 28 подключены механизмы плавности 29 и 30 одинаковой конструкции, представляющие собой регуляторы давления с переменной настройкой. В частности, механизм 29 состоит из нормально закрытого регулятора давления 31 со сливной линией 32 и пружины 33, настройка которой изменяется гидроцилиндром 34. Давление в гидроцилиндр подается из магистрали 27 через дроссель 35, параллельно которому установлен обратный клапан 36 ускоренного обратного хода. Такое же устройство имеет механизм плавности 30, вследствие чего в дальнейшем все его элементы обозначаются теми же номерами, что и аналогичные элементы механизма 29.

Боковые отводы 25 и 26 соединительными магистралями 37 и 38, подключены к гидроцилиндрам 8 и 9 муфт 2 и 3. Дроссели 39, 40 представляют собой суммарные (эквивалентные) гидравлические сопротивления магистралей 37, 38 от трубки Вентури до гидроцилиндров. Аналогично дроссели 41, 42 представляют эквивалентные сопротивления магистралей 27, 28 от выходов трубок Вентури до сливных магистралей 32, в том числе — внутренние сопротивления регуляторов 31.

Возможное конструктивное исполнение расходомерных трубок типа трубок Вентури 18 и 19 подробно показано на фиг. 2.

Корпус 43 трубки Вентури установлен в канале 44 корпуса 45 коробки передач или ее элементов. Внутренняя полость 46 корпуса 43 имеет форму, характерную для трубок

Вентури. Радиальными отверстиями 47 узкая часть внутренней полости 46 сообщается с кольцевой проточкой 48 на корпусе 43.

Проточка 48 и отверстия 47 служат боковым отводом из сужающего устройства в канал 49 корпуса 45.

Устройство работает следующим образом.

Работа на нейтрали (фиг. 1). Переключающий механизм 12 находится в нейтральном (среднем) положении. Насос 14, приводимый от входного вала коробки передач 1, создает в канал 13 давление, которое поддерживается на постоянном уровне регулятором давления 15. Гидроцилиндры 8 и 9 магистралями 37, 16 и 38, 17 через трубки

Вентури 18 и 19 и переключающий механизм 12 сообщены со сливной линией 20.

737257 рали 38 прекращается, давление во всех магистралях за переключающим механизмом 12 начинает одновременно повышаться.

При достижении в магистрали 28 величины давления регулятор 30 открывается, жидкость, поступающая через трубку Вентури 19, начинает сливаться в сливную линию регулятора. Расход Яд жидкости в магистралях 17, 28 зависит от давлений Р, Рпл и сопротивления дросселя 42.

При прохождении через трубку Вентури поток в ее средней части сужается, вследствие чего скорость его возрастает, а статическое давление в потоке уменьшается, так как часть потенциальной энергии жидкости переходит в кинетическую.

Поскольку давление Р на входе в трубку на первом и втором этапах можно при4$

$0

5

Вследствие, этого муфты 2 и 3 выключены и коробка передач 1 находится в нейтральном положении. Механизм плавности 29 подготовлен к срабатыванию: давление в гидроцилиндре 34 отсутствует, пружина 33 зажата, и регулятор давления 31 настроен на иизкое давление Р А. В аналогичном состоянии находится и механизм 30.

Включение фрикционной муфты 3 Для включения ступеней в коробке передач 1, соответствующих муфте 3, переключающий механизм 12 переводится в левую позицию. 10

Магистраль 17 соединяется с находящимся под давлением каналом 13 и в гидроцилиндр 9 подается рабочая жидкость. Гидро= цилиндр 8 магистралью 16 по-прежнему соединен с дренажной линией 20.

Включение муфты 3 происходит в три этапа, описанных ниже (фиг. 3 и 4).

Первый этап. Заполнение гидроцилиндра 9. Заполнение гидроцилиндра происходит при движении поршня 11 вправо (фиг. 1) до упора в пакет дисков 7. На этом этапе 2о в гидроцилиндре 9 устанавливается примерно постоянное низкое давление Р, определяемое усилием возвратных пружин и силами трения. В узком сечении трубки Вентури 19 устанавливается давление Я-, превышающее давление Pt на величину потерь на дросселе 40.

Давление Р; начальной настройки механизма плавности (настройки пружины 33) выбирается равным или несколько большим давления Р . Поэтому регулятор 31 на 1 эта- зр пе закрыт и давление в магистрали 28 перед ним равно Р .

Расход жидкости Qz через трубку Вентури 19 на 1 этапе зависит от давления на ее входе Psx, давления Рр в гидроцилиндре и величины гидравлического сопротивления дросселя 40.

Второй этап. Работа механизма плавности и расходомерной трубки типа трубки

Вентури.

При остановке поршня 11 в правом положении (фиг. 1) движение жидкости в магистнять одинаковым и примерно равным давлению настройки регулятора 15, статическое давление в узком сечении трубки Вентури тем меньше, чем больше скорость (расход) жидкости (при Q ::Я, Р>

Это условие выполняется вследствие того, что гидравлическое сопротивление дросселя 42 значительно, меньше сопротивления дросселя 40. Например, механизм плавности 30 может быть установлен непосредственно возле трубки Вентури, а муфта 3 по конструктивным возможностям находится на большем удалении от нее. Кроме того, магистраль 28 может иметь значительно большее сечение, чем магистраль 38.

На втором этапе статическое давление на выходе из трубки Вентури всегда выше, чем давление P g в ее узком сечении, так как поток жидкости на выходе расширяется (замедляется) и часть кинетической энергии вновь превращаегся в потенциальную.

Поскольку на втором этапе давление в магистрали 28 превышает давление Рвх, срабатывает гидроцилиндр 34, постепенно увеличивая деформацию пружины 33 и соответственно повышая давление настройки регулятора 31. Длительность процесса перестройки регулятора задается дросселем 35, определяющим время заполнения гидроцилиндра 34.

Таким образом, в предлагаемой конструкции статическое давление в узком сечении трубки Вентури 19 уменьшается в начальный момент после открытия механизма плавности. Это достигается за счет того, что после остановки поршня 11 поток жидкости в трубке Вентури, протекавший с поворотом на 90 в боковой отвод, устремляется в прямом направлении. Подбором сечений трубки

Вентури и дросселя 42 давление выбирается таким, что величина Р> в начальный момент второго этапа прймерно равна давлению Р г в гидроцилиндре 9.

Вследствие этого переход с первого этапа ко второму произойдет без скачкообразного возрастания давления в гидроцилиндре до величины P настройки механизма плавности 30, что приводит в известных конструкциях к ударным включениям муфты 2.

По мере увеличения давления настройки регулятора 31 количество сливаемой им жидкости уменьшается, вследствие чего давление Рв в узком сечении трубки Вентури и, соответственно, в гидроцилиндре 9 возрастает. В конце второго этапа давление настройки приближается к величине давления насоса и регулятор 30 закрывается.

При некотором давлении Рр момент трения пакета дисков муфты 3 достигает величины, равной моменту сопротивления, и муфта включается. В зависимости от нагрузки (момента сопротивления) включение муфты происходит при различных давлениях, т. е. время ее включения изменяется.

737257 о

7

Третий этап. Работа включенной муфты.

На этом этапе механизм плавности 30 вновь закрыт. Давление во всех точках магистралей 17, 28, 38 и трубках Вентури 19 в гидроцилиндре 9 одинаково и равно давлению в канале 13, поддерживаемому регулятором 15.

Описанные процессы изображены на графике, показывающем изменения статического и скоростного давлений по длине магистралей от .входа в трубку Вентури до механизма плавности (фиг. 3). Штрих-пунктирная линия А представляет собой пьезометрическую линию на первом этапе, жирная лйния Б — пьезометрическую линию в начале второго этапа, линия  — полный напор также в начале первого этапа. Линия полного напора соответствует уравнению Бернулли, с некоторыми упрощениями, сделанными для наглядности. В частности, не учтена геометрическая составляющая напора ввиду ее малости и гидравлические потери по длине узкого участка трубки Вентури.

Заштрихованная часть графика представляет собой скоростную составляющую V полного напора (у — удельный вес

f жидкости, V — скорость потока, g — уско- >> рение силы тяжести).

На первом этапе на участке от узкого сечения трубки Вентури до механизма плавности устанавливается постоянное давление

Р (линия А), равное сумме давлений в 3ф гидроцилиндре Р и потерь давления ЬР от рубки до гидроцилиндра, На втором этапе давление на этом участке изменяется по кривой Б, причем в узком сечении трубки устанавливается давление

Ре численно меньшее давления Р ь предыдущего этапа на величину ЬР . При выходе из трубки давление потока возрастает (за счет уменьшения скоростного напора) до величины Р»©, превышающей Р в давление настройки Р „клапана плавности. Клапан 4 открыт и пропускает расход Q, вследствие чего в магистрали 28 имеется потеря давлений на дросселе 42. За счет замедления потока выходное давление превышает давление в узком сечении на величину ЬРв, 4 и определяемую в основном геометрическими размерами сужающего устройства и представляющую собой потерю скоростного напора на его расширяющем участке. Очевидно, что эта величина может произвольно задаваться, при условии, что сопротивле- в ние 42 меньше сопротивления ОР, может превышать величину ЬРг. На фиг. 2 изобх ра1кен случай, когда ЬР s>ЬР,причем Рв ——

= PP, т. е. давление в узком сечении трубки

Вентури в начале второго этапа уменьшается

5$ до величины давления в гидроцилиндре, име-. ющего место в конце второго этапа. В этом уменьшении заключается основной эффект от применения трубки Вентури.

Более наглядно этот эффект виден на графиках, иллюстрирующих изменение давлений и момента трения муфты Mq во времени t (фиг. 4). Перемещению Х поршня 9 соответствует постоянный расход (,)у. При остановке поршня (Qz = О) срабатывает механизм плавности, создавая переменный расход Qz.

В результате срабатывания механизма давление Рв в узком сечении трубки Вентури падает от величины Р >до Р ви уравнивается с давлением Рг в гидроцилиндре. В дальнейшем линии этих давлений сливаются и нарастают от величины Рвх (жирная линия на графике) . В это время давление у входа в механизм плавности изменяется по кривой

Рщ, лежащей выше кривой Рг = Рв.

Заштрихованная зона между ними показывает понижение давления в гидроцилиндре обеспечиваемое трубкой Вентури. Штрихпунктиром показан возможный вариант, в котором Р> в качестве второго этапа становится ниже давления Pr

Кривая Р„" показывает изменения давления в обычных конструкциях без применения сужающих устройств. Видно, что по окончании первого этапа давление в гидроцилиндре скачком возрастает от Р„до Pïï и далее равно давлению механизма плавности.

Величина скачка численно равна гидравлическим потерям в соединительной магистрали гидроцилиндра и принципиально неустранима, так как механизм плавности на первом этапе должен быть закрыт.

Нарастание момента трения М» муфты, пропорционального давлению в гидроцилиндре, происходит плавно, без скачкообразных переходов. Замыкание муфты происходит в точке Д при минимальной внешней нагрузке, а в точке Б — при максимальной внешней нагрузке (фиг. 4). Соответствие времени буксования муфты = t w< и t . При этом время t min можно выбрать таким, чтобы ускорения соединенных муфтой элементов не превышали допустимых пределов.

В известных конструкциях изменение момента трения происходит по кривой М ь.

Здесь переход от первого этапа ко второму сопровождается скачкообразным изменением момента трения, повторяющим скачок давления Р г в гидроцилиндре. Вследствие. этого при минимальной и средней нагрузке замыкание муфты происходит в точке Д».

Время буксования здесь практически равно нулю и мгновенное замыкание муфты сопровождается ударным приложением нагрузки и соединяемым элементом коробки передач.

Таким образом, в отличие от обычных способов использования трубка Вентури в данном случае работает на двух режимах.

На первом из них весь поток жидкости с поворотом на 90 уходит в боковой отвод, а на втором режиме весь поток проходит

737257 на выход (без поворота), как и в обычных случаях. При этом «выпрямление» потока происходит автоматически. Для уменьшения на первом режиме гидравлического соггротивления с трубки Вентури боковой отвод может выполняться в виде нескольких радиальных отверстий 47, сообщающихся с кольцевой канавкой 48 на корпусе 43 (фиг. 2).

При включении муфты 2 устройство работает аналогичным образом. Очевидно также, что при большем числе муфт каждая из них может быть снабжена механизмом плавности, подключенным через трубку Вентури, как описано выше.

В качестве механизмов плавности могут применяться устройства, отличные от изображенных на фиг. 1, в том числе различные аккумуляторы и другие конструкции, подключенные параллельно гидроцилиндрам.

Преимущество вышеописанной конструкции заключается в том, что благодаря применению трубок Вентури настройка механизмов плавности, независимо от длины и гидравлического сопротивления соединительных магистралей, может выбираться, исходя из требуемых знаков нарастания моментов трения фрикционных муфт. Следствием этого является, в частности, возможность значительного управления конструкции муфт вальных коробок передач, поскольку отпадает необходимость размещения механизмов плавности внутри их гидроцилиндров. Механизмы плавности описанным выше способом могут устанавливаться вне фрикционных муфт — в механизмах дистанционного управления аналогично тому как это делается в планетарных коробках передач.

Кроме трубок Вентури в качестве расходомерных трубок могут применяться и другие их типы, например сопла Вентури.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного управления коробкой передач транспортного средства, содержащее переключающий механизм для подачи рабочей жидкости от ее источ î ника в гидроцилиндры фрикционных муфт коробки передач, выходы которого сообщены с указанными гидроцилиндрами посредством соединительных магистралей, и механизмы плавности включения фрикционных муфт, подключенные параллельно гидроцилиндрам, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности коробки передач путем уменьшения ударных нагрузок при включении фрикционных муфт, оно снабжено расходомерными трубками, число которых соответствует числу гидроцилиндров фрикционных муфт, причем вход каждой расходомерной трубки сообщен с соответствующим выходом переключающего механизма, выход — с соответствующим механизмом плавности включения муфты, а боковой отвод каждой раСходомерной трубки сообщен с соответствующим гидроцилиндром фрикционной муфты, при этом гидравлическое сбпротйвленйе каждой соединительной магистрали между расходомерной трубкой и механизмом плавности меньше гидравлического сопротивления соединительной магистрали между этой расходомерной трубкой и гидроцилиндром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3691872, кл. 74-864, 1972 (прототип).

737257

Составитель Ю. Шурлапов

Редактор И. Нанкина Техред К. Шуфрич Корректор Г. Назарова

Заказ 2535/3 Тираж 763 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4