Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства

 

ОПИ

ИЗОБ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 791561

Х АВТОРСКО

{61) Дополиительи (22) Заявлено 01.08 (51)М, Кл.

В 60 К 41/06 с присоединением (23) Приоритет—

Опубликовано

Дата опубликов

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 629. 113-585-52 (088.8}

М, С. Севернев, И. С. Нагорский, В. Ф. Чабан, И. П. Ксеневич, А. С. Солонский и М. Г. Мелешко (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной эоны СССР и Минский тракторный завод (71) Заявители (54} СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА

Изобретение относится к области-, транспортного машиностроения, в частности к системам автоматического управления коробкой передач транспортного средства, и может быть использовано на тракторах, автомобилях и тепловозах, на которых применяется ступенчатая коробка передач с командным управлением.

Известно автоматическое устройство переключения передач в коробкепередач автомобиля, содержащее тахогенератор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное скорости движения автомобиля, переменное сопротивление, управляемое педалью подачи топлива, логический блок, имеющий триггер Шмитта, подающий команды исполнительному механизму на переключение передач, и суммирующий уси.литель, управляющий триггерттм fl).

Недостатком этого устройства является то, что с увеличением количества автоматически переключаемых передач растет число логических блоков, усложняя конструкцию, что ведет к снижению надежности и долговечности устройства, кроме того, исгользование суммирующего усилителя для формирования входного сигнала триг геров Шмитта не обеспечивает поддер жание оптимальной нагрузки двигателя на всех режимах работы.

Известна система автоматического

5 управления коробкой передач транспортного средства, содержащая заданщий блок, формирующий выходной сигнал, входы которого соответственно связаны с выходом блока коррекции

10 измерения текущих значений информа.ционных переменных и с выходом блока нагрузки, формирующего сигнал, пропорциональный нагрузке двигателя, блок формирования команд включения

15 высших передач, вход которого соединен с одним иэ выходов задающего блока, а выход †входом исполнительного, блока переключения передач, с другим входом которого соединен

20 выход блока формирования команд включения низших передач, вход которого подключен к выходу задающего блока, и информационный блок (2).

Данное устройство является наибо25 лее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком этого устройства является то, что оно.при включенной

30 наивысшей передаче трансмиссии и не791561

40 догрузке двигателя периодически срабатывает с целью включения смежных высших передач. При этом включаются командные реле высших передач, золотник с магнитом, управляющий гид,роцилиндр, конечный переключатель, реле временной задерякй. Срабатывание реле временной задержки обеспечивает возврат устройства н исходное состояние, после чего опять сраба тывает командное реле высших передач и, таким образом, повторяется описанный цикл. Аналогичным образом это устройство работает при включенной самой низшей передаче и перегрузке двигателя. Но так .как возможности трансмиссии исчерпаны, переключений передач в этих случаях нет, срабатывания устройства управления яв.ляются холостыми ° Эти периодические срабатывания целого ряда элементов ведут к снижению надежности и долговечности устройства для автоматического упранления процессом переключения передач и трансмиссии транспортной машины. целью изобретения является повышение надежности и долговечности автоматической системы путем исключе . ния ее холостых срабатываний, когда воэможности коробки передач исчерпаны, Цель достигается тем, что предлагаемая система для автоматического управления процессов переключения передач снабжена блоком формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач, вход которого соединен с выходом исполнительного блока переключения передач, а выходы — соответственно с входами блоков формирования команд включения высших и низших передач и с входом информационного блока.

Блок формирования сигнала для блокировки команд включения высших и низших передач выполнен н виде переключателя с нормально замкнутыми контактами, каждый из которых установлен н электрической цепи управления электромагнитам элементов управления включением высших и низших передач, а золотниковый распределитель исполнительного блока выполнен с кулачком, который установлен с возможностью взаимодействия с подвижным контактом каждого переключателя.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматического управления коробкой передач; на фиг. 2 — принципиальная схема системы, Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства содержит (см. фиг. 1) блок датчика определения нагрузки двигателя 1, блок 2 коррекции, задающий блок 3, формирующий выходной сигнал, 5

f0

V5

2О

3S

65 блоки 4 и 5 формирования команд включения высших и низших передач, исполнительный блок б, коробку 7 передач, блок 8 формирования сигнала для блокирования к.оманд включения высших и низших передач с датчиками

9 и 10 соотнетстненно наивысшей пе.редачи и самой низшей передачи, информационный блок 11. Один из возможных вариантов устройства этих r блоков при использовании электронных элементов описан ниже.

Входы задающего блока 3, формирующего выходной сигнал, соединены с блоками 1 и 2, а выходы через блоки

4 и 5 формирования команд переключе" ния передач подключены к входам исполнительного блока б. К другим выходам блоков 4 и 5 подключен инфор- мационный блок 11. Выходы исполнительного блока б связаны с коробкой

7 передач и с блоком 8 формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач, выход датчика 9 наивысшей передачи которого подключен к блоку 4 формирования команд включения высших перецач, а выход датчика 10 самой низшей передачи — к блоку 5 формирования команд включения низших передач.

Блок датчиков определения нагрузки двигателя 1 предназначен для измерения текущих значений информационных переменных, характеризующих энергетическое состояние, двигателя °

Блок 2 коррекции предназначен для измерения текущих значений ин,формационных переменных, от величины которых зависит оптимальная нагрузка двигателя.

Задающий блок 3, формирующий выходной сигнал., предназначен для выделения полезного сигнала для работы системы из всей поступающей информации.

Блоки 4 и 5 формиронания команд включения высших и низших передач предназначены для выдачи дискретных команд исполнительному блоку б на включения передач и для подачи напряжения в информационный блок 11.

Исполнительный блок совместно с коробкой 7 передач включает необходимую передачу при подаче соответствующей команды от блока 4 или 5.

Блок 8 формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач предназначен для выдачи сигналов при включенной наивысшей или самой низшей передаче в коробке 7 передач.

Информационный блок 11 предназначен для информирования тракториста) о состоянии системы.

Блоки 1 и 2 могут содержать (см. фиг. 2) всего по одному датчику, например тахогенератор 12, кинематически жестко соединенный с валом двигателя и корректирующий резистор

791561

l3, связанный с педалью управления двигателем, Задающий блок 3, Формирующий выходной сигнал, содержит источник

14 стабилизированного напряжения, сглаживающий фильтр 15, реле 16 задержки и его контакты 17, конденсатор 18, делители 19, 20, 21 . и 22 транзистор 23 °

Блоки. 4 и 5 Формирования команд включения передач содержат командные реле 24 и 25 и усилительные звенья, например мощные транзисторы 26 и 27.

Исполнительный блок 6 содержит электрогидравлические преобразователи 28 и 29, цилиндры 30 и 31, поршни со штоками 32 и 33, возвратные пружины 34 и 35, собачки 36 и 37, зубчатый венец 38, отводной кожух

39, концевые переключатели 40 и 41 включений передач. Коробка 7 передач содержит золотниковый рас.пределитель 42, соединенный с бустерами Фрикционных муфт 43, 44, 45 и 46.

Блок 8 Формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач содержит кулачок 47, кинематически жестко связанный с зубчатым венцом 38 и эолотниковым распределителем 42, а датчики 9 и 10, выполненные в виде переключателей, имеют контакты 48 и 49, 50 и 51.

Информационный блок 11 состоит из источника 52 питания, тумблера

53, сигнальных лампочек 54 Питание, 55 Внимание B, 56 Недогрузка,.57 Перегрузка, 58 Внимание Н .

Тахогенератор 12 и корректирующий резистор 13 посредством источника

14, нормально замкнутых контактов

17, сглаживающего фильтра 15, делителей 21 и 22 подключены к командным реле 24 и 25. Нормально разомкнутый контакт 17 соединен с делителем 20. Выходы реле 24 и 25 через нормально замкнутые контакты 48 и 50 соединены с мощными транзисторами 26 и 27. Нормально разомкнутые контакты 48 и 50 подключены к лампочкам 56 и 57. Нормально разомкнутые контакты 49 и 51 подключены к лампочкам 55 и 58. Выходы транзистора 26 и 27 соединены с преобразователями 28 и 29, которые подключены к цилиндрам 30 и 31, на поршнях со штоками 32 и 33 которых закреплены собачки 36 и 37, взаимодейСтвующие при срабатывании гидроцилиндров с зубчатым венцом 38 и концевыми переключателями 40 и 41. Зубчатый венец

38 жестко соединен с золотниковым распределителем 42 и кулачком 47, взаимодействующим при включенной наивысшей передаче с переключателем

9, а при включенной самой низшей передаче — с переключателем 10. Выходы переключателей 40 и 41 пос", редством конденсатора 18 и делителя

19 подключены к транзистору 23, выход которого соединен с реле 16 задержки.

На рисунке не показаны известные устройства ручного управления двигателем и коробкой передач, гидравлический насос и др.

Для пояснения работы устройства введены обозначения:

Π— напряжение источника 14;

13 „ - напряжение, вырабатываемое тахогенератором 12, пропорци ональное частоте времени

15 коленчатого вала двигателя

Ц вЂ” падение напряжения на коррекП тирующем резисторе 13; Цх — напряжение, поступающее к сглаживаюшему фильтру 15;

Щ U@ — напряжение срабатывания

: командного реле 24 блошка .,переклю ения на смежные высшие передачи блока 4;

Π— напряжение срабатывания ко-. и мандного реле 25 блока перекшочения на смежные низшие передачи блока 5;

U> — напряжение, снимаемое с .делителя 20 и поступающее к нормально разомкнутому контакту

17 реле 16.

Напряжения ц ьК Ост ° grx " 0я связаны между собой выражением: Вх ст r< Un.

Система работает следующим образом.

Перед началом движения трактора водитель включает самую низшую передачу трансмиссии посредством

40 золотникового распределителя 42.

Бустер муфты 46 соединяется с насосом, а бустера муфт 43, 44 и 45 соединены со сливом. Водитель включает также тумблер 53, загорается лампочка 54 Питание, система готова к работе. При оптимальной нагрузке двигателя U> <(l> (Он, система находится в исходном состоянии. При этом ма выходах командных реле 24 и 25 напряжения нет, управляющие гидроцилиндры 30 и 31 через электрогидравлические преобразователи 28 и 29 соединены со сливом, поршни со штоками 32 и 33 под действием воз вратных пружин 34 и 35 находятся в крайнем левом положении. Собачки

36 и 37 отводным кожухом 39 выведены на зацепление с зубчатым венцом 38.

На выходе концевых переключателей

40 и 41 напряжения нет, поэтому тран. бо зистор 23 закрыт, реле 16 задержки выключено, а его нормально замкнутый контакт 17 соединяет сглаживающий фильтр 15 с тахогенератором 12, корректирующим резистором 13 и источни65 ком 14 стабилизированного напряже791561

60 ния. В этом состоянии системы водитель имеет возможность переключать передачи по своему усмотрению путем поворота вручную эолотникового.распределителя 42 и связанных с ним зубчатого венца 38 и кулачка 47.

При снижении нагрузки двигателя увеличивается его частота вращения, а следовательно, и напряжение 0 тх а напряжение U @q уменьшается. Когда станет U z = 0 э, на выходе командного реле 24 блока 4 появится напряжение, которое через нормально замк", нутый контакт концевого переключателя наивысшей передачи гоступает на базу мощного транзистора 26, он открывается„ из-эа чего срабатывает электрогидравлический преобразователь 28. Масло под давлением поступает к гидроцилиндру 30, поршень со штоком 32, перемещаясь вправо, снимает возвратную пружину 34. Собачка 36 соскакивает с отводного кожуха 39, входит в зацепление с зубчатым венцом 38 и поворачивает его по часовой стрелке в следующее фиксированное положение, соответствующее включенной смежной высшей передачи, т.е. соединяет бустер муфты 46 со сливом, а бустер муфты 45 с насосом. В момент включения передачи сббачка 36 всздействует на концевой переключатель 40, при этом замыкается его нормально разомкнутый контакт, и напряжение подается к конденсатору

18 и »а базу транзистора 23, который открывается. Из-за этого срабатывает реле 16 задержки, а через его нормально разомкнутый контакт 17 к сглаживающему фильтру 15 с делителя 20 !

7oz,ается напряжение О и . После -„-того напряжение на вЫходе командного реле 24 пропадает, электрогидравлическим преобразователем 28 полость гндроцилиндра 30 соединяется со сливом. Псршень со штоком 32 под действием возвратной пружины 34 перемещаeòñÿ в крайнее левое положение, собачка 36 отводнь:M кожухом

39 выводится из зацепления с зубчатым венцом 38, Концевым переключателем 40 отключается источник 52 питания от конденсатора 18, делителя 19 и транзистора 23. Однако транзистор

23 еще определеннсе время открыт и, следовательно, включено реле 16 задержки из-за наличия напряжения на конденсаторе 18, который разряжается через делитель 19. Этим делителем устанавливается время включенного состояния реле 16 задержки после размыкания концевого переключателя

40. Когда реле 16 задержки находится вс включенном состоянии переключений передач не может бы ь. Этим самым исключается звонковый режим. Когд» напряжение на конденсаторе 18 уменьшается до его величины при закрытии транзистора 23, этот транзистор

5 !

О

65 закрывается, феле 16 задержки выключается, его контактами 17 отключается делитель 20, и подключается к сглаживающему .фильтру 15 цепочка, содержащая тахогенератор 12, коррек . тирующий резистор 13, источник 14 стабилизированного напряжения. Сис:тема готова к следующим переключениям.

При последующей недогрузке аналогичным образом, т.е. срабатыванием одних и тех же элементов, включится следующая смежная высшая передача.

Когда включается наивысшая гередача трансмиссии,под действием кулачка срабатывает концевой переключатель наивысшей передачи, контактами 49 этого переключателя включается лампочка 55 Внимание В, а контактами 48 командное реле 24 отключается от мощного транзистора 26 и соединяется с лампочкой 56 Недогрузка .

При недогрузке двигателя с включенной наивысшей передачей трансмиссии на выходе командного реле 24 появится напряжение, которое посредством контактов 48 подается к лампочке

56, а злектрогидравлический преобразователь 28, управляющий гидроцилиндр 30, его поршень со штоком 32 и собачкой 36, концевой переключатель 40, реле 16 задержки с контактами 17 не,сработают.

При перегрузке двигателя снижается его частота вращения и, следовательно, напряжение 07, напряжение Q > увеличиваются. Когда 0>,< станет равным 0н, на выходе командного реле 25 появится напряжение.

Это напряжение через нормально замкнутый контакт 50 концевого переключа теля самой низшей передачи трансмиссии поступает на базу мощного транзистора 27. Транзистор 27 откры- . вается срабатывает злектрогидравлический преобразователь 39. Масло под давлением поступает к упр .зляющему глдроцилиндру 31, поршень со штоком.

33, перемещаясь вправо, сжимает ".;c:çвратную пружину 35 Собачка - соскакивает с отзсдногб кожуха ".., =ходит в заце."ление с зубчаты вен,ом

38 ч 7оворачивает его про .ив д:.ижения часовой стрелки в следую.:,-ee фиксированное положение, <"оответствующее включенной ск:.:.;;мй низшей передаче. B момент включения передачи собачка 37 воздей т ;.ет < -а концегой персключа-. ель 4:, пр;л этом замья<ается его нормально р ;,зо:;:<н"ный контакт, и напряжение и..;.:-;;."..ÿ к конденсатору 18 и на базу -тра:.эистора 23, который от <р -1в .:. -.ся, При этом срабатывает реле 16 за -ржки I а через eÃÎ нормалiiHo p c.3омкну тый контакт 17 подается напр,;<е.,лие

После этого напряжение :а в ходе командного реле 25 пропадает, злектрогидравлическим прес -. азова791561 телем 29 полость управляющего гидроцилиндра 31 .соединяется со сливом.

Поршень со штоком 33 под действием возвратной пружины перемещается в крайнее левое положение ° Собачка 37 отводным кожухом 39 выводится из зацепления с зубчатым венцом 38.

Концевым переключателем 41 отключается источник 5? от конденсатора 18 и транзистора 23. Однако транзистор

23 еще определенное время открыт, и, следовательно, включено реле

16 задержки. Когда напряжение на конденсаторе 18 уменьшится до его величины при закрытии транзистора

23, этот транзистор закрывается. Реле 16 задержки выключается, его контактами 17 отключается делитель 21, и подключается к сглаживающему фильтру 15 цепочка, содержащая тахо-. генератор 12, корректирующий резистор 13, источник 14 стабилизированного напряжения. Система готова к следующим переключениям.

При последующей перегрузке двигателя аналогичным образом, т.е. срабатыванием одних и тех же элементов, включится следующая смежная низшая передача. Когда включится самая низшая передача трансмиссии, под действием кулачка 47 сработает концевой переключатель самой низшей передачи.

Контактами 51 этого переключателя включается лампочка 58 Внимание Н, а контактами 50 командное реле

25 отключается от мощного транзистора 27 и соединяется с лампочкой 57 Перегрузка . При перегрузке двигателя с включенной самой низшей передачей трансмиссии на выходе командного реле 25 появится напряжение. которое посредством контактов 50

f подается к лампочке 57, а электрогидравлический преобразователь 29, управляющий гидроцилиндр 31, его поршень со штоком 33 и собачкой 37, концевой переключатель 41, .реле 16 задержки с контактами 17 не сработают.

Установка блока формирования сигнала для блокирования команд включения смежных высших и низших передач обеспечивает повышение надежности и долговечности системы автоматического управления коробкой передач транспортного средства путем исключения ее xoJIocTHx срабатываний при исчерпанных возможностях трансмиссии, Такие режимы могут наблюдаться в течении 50-65% времени работы транспортного средства.

Формула изобретения

1. Система автоматического управления коробкой передач транспортного средства, содержащая задающий блок, формирующий выходной сигнал, входы которого соответственно связа. ны с выходом блока коррекции измерения текущих значений информационных переменных и с выходом блока нагрузки, формирующего сигнал, про.порциональный нагрузке двигателя, 15 блок формирования команд включения высших передач, вход которого соединен с одним из выходов задающего блока, а выход - с нходом исполнительного блока переключения передач, с другим входом которого соединен выход блока формирования команд включения низши;, передач, вход которого. подключен к выходу задающего блока, и информационный блок, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности она снабжена блоком формирования сигнала для блокиронания команд включения высших и низших передач, вход которого соединен с выходом исполнительного блока переключения передач, а ныходы — соответственно с входами блоков формирования команд включения высших и низ |их передач и с входом информационного блока.

35 2. Система по п.1 о т л и ч а ю щ " я с я тем, что, блок формирования сигнала для блокирования команд включения высших и низших передач выполнен н виде переключателя

40 с.нормально замкнутыми контактами, каждый из которых установлен в электрической цепи управления электромагнитами элементов управле" ния включением высших и низших пере лач, а золотниковый распределитель дс исполнительного блбка,выполнен с кулачком, который установлен с возможностью нзаимодействия с подвижным контактом каждого переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА М 326158, кл. 74-366, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

S5 9 423685, кл. В 60 К 41/06, 1970.

Фиг.2

Составитель Л.Иусилович

Техред Т.Наточка Корректор H.Стец

Редактор Л. Батанова

Тираж 76 3. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9361/15

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4