Устройство обеспечения заданного темпа изменения момента трения фрикционных муфт при переключении передач гидромеханической трансмиссии

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОГО ТЕМПА ИЗМЕНЕНИЯ МОМЕНТА ТРЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ ПРИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ ПЕРЕДАЧ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Басалаев Владимир Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство обеспечения заданного темпа изменения момента трения фрикционных муфт при переключении передач гидромеханической трансмиссии, содержащее контроллер датчик угловой скорости выходного вала коробки передач с фрикционными муфтами входные, выходные и сливные гидролинии релейные электрогидравлические клапаны включения фрикционных муфт, электрические входы которых подключены к выходам контроллера, причем датчик угловой скорости выходного вала коробки передач подключен к входу контроллера, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатора, подключенным к входу контроллера.(56) 1.5144, 2008. Предлагаемая полезная модель относится к транспортной технике и может быть использована в устройствах управления гидромеханическими трансмиссиями мобильных машин, в которых переключение передач осуществляется с помощью фрикционных муфт. Обеспечение заданного расчетного темпа (скорости) изменения момента трения фрикционных муфт в процессе переключения передач связано с повышением качества указанного процесса, обеспечение которого в настоящее время является актуальной задачей. Превышение фактического темпа изменения момента трения над расчетным приводит к возрастанию динамических нагрузок в гидромеханической трансмиссии и мощности буксования фрикционных муфт, а уменьшение указанного темпа ниже расчетного - к увеличению работы буксования фрикционных муфт и температуры нагрева фрикционных дисков. Это снижает качество процесса переключения передач и способствует сокращению ресурса работы трансмиссии. В качестве ближайшего аналога предлагаемому техническому решению служит устройство обеспечения заданного темпа изменения момента трения фрикционных муфт при переключении передач механической трансмиссии 1. Это устройство снабжено микропроцессорным контроллером, в котором задается характеристика двигателя, а также информация о параметрах мобильной машины, содержащей механическую трансмиссию, включающую коробку передач (КП) с фрикционными муфтами. Для автоматического управления фрикционными муфтами КП в этом устройстве используются релейные электрогидравлические клапаны. Текущая информация об изменении параметров движения мобильной машины поступает от датчиков угловых скоростей двигателя и выходного вала КП, а также от датчика нагрузки двигателя. Импульсные включения и выключения релейных электрогидравлических клапанов фрикционных муфт КП позволяют обеспечить в них заданный темп изменения момента трения в процессе переключения передач за счет использования обратной связи по фактическому ускорению двигателя. Однако для гидромеханической трансмиссии, содержащей гидротрансформатор (ГТ),для обеспечения заданного темпа изменения момента трения включаемой муфты в процессе переключения передач необходимо определять в указанном процессе режим работы ГТ, что требует новых технических решений. Задачей настоящего технического решения является расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная задача решается в устройстве обеспечения заданного темпа изменения момента трения фрикционных муфт при переключении передач гидромеханической трансмиссии, содержащем контроллер, датчик угловой скорости выходного вала коробки передач с фрикционными муфтами, входные, выходные и сливные гидролинии релейные электрогидравлические клапаны включения фрикционных муфт, электрические входы которых подключены к выходам контроллера, причем датчик угловой скорости выходного вала коробки передач подключен к входу контроллера, при этом, согласно техническому решению, оно снабжено датчиком угловой скорости турбинного колеса гидротрансформатора, подключенным к входу контроллера. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить заданный темп изменения момента трения фрикционных муфт в процессе переключения передач гидромеханической трансмиссии при импульсном включении и выключении фрикционных муфт КП за счет использования обратной связи по фактическому ускорению турбинного колеса ГТ. На фигуре дана схема устройства обеспечения заданного темпа изменения момента трения фрикционных муфт при переключении передач гидромеханической трансмиссии. 2 69552011.02.28 Устройство содержит двигатель 1 гидротрансформатор 2, содержащий насосное 3 и турбинное 4 колеса датчик 5 угловой скорости турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2 датчик 6 угловой скорости выходного вала коробки передач (не показана), включающей узел 7 переключения на смежные передачи, содержащий фрикционную муфту 8 включения низшей передачи и муфту 9 включения высшей передачи контроллер 10, к входам которого подключены выходы датчика 5 угловой скорости турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2, а также датчика 6 угловой скорости выходного вала коробки передач релейные электрогидравлические клапаны 11 включения фрикционной муфты 8 низшей передачи и фрикционной муфты 9 высшей передачи узла 7 переключения передач, электрические входы которых подключены к выходам контроллера 10, а выходные гидролинии клапанов 11 подключены к гидроцилиндрам 12 включения фрикционных муфт 8 и 9 узла 7 переключения передач. Устройство работает следующим образом. При переключении с низшей на высшую передачу с выхода контроллера 10 включения низшей передачи исчезает напряжение. Электрогидравлический клапан 11 включения муфты 8 низшей передачи обесточивается,и гидроцилиндр 12 низшей передачи через клапан 11 подключается к сливной магистрали. При поступлении напряжения с выхода контроллера 10 к клапану 11, для включения фрикционной муфты 9 высшей передачи, происходит его открытие, и рабочая жидкость под давлением с гидравлического выхода клапана 11 поступает в гидроцилиндр 12 фрикционной муфты 9 высшей передачи. Поршень гидроцилиндра 12 перемещается, сжимая фрикционные диски муфты 9. Поскольку ведущие фрикционные диски муфты 9 при переключении с низшей на высшую передачу вращаются быстрее ведомых, то при сжатии этих дисков, в процессе буксования фрикционной муфты 9, турбинное колесо 4 гидротрансформатора 2 нагружается возрастающим моментом трения. Это вызывает торможение турбинного колеса 4. Показателем темпа изменения момента трения буксующей фрикционной муфты 9 в процессе переключения передач КП гидромеханической трансмиссии является фактическое угловое ускорение ф турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2. Фактическое ускорение ф турбинного колеса 4 может быть определено в контроллере 10 дифференцированием по времени угловой скорости турбинного колеса 4 при опросе его датчика 5. Для обеспечения заданного темпа С изменения момента трения во фрикционной муфте 9 в процессе переключения передач необходимо знать расчетное угловое ускорение р турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2. Расчетное угловое ускорение р турбинного колеса 4 в указанном процессе может быть вычислено в контроллере 10 при использовании уравнения движения инерционных масс ведущих частей КП гидромеханической трансмиссии. После преобразований указанного уравнения может быть получено следующее выражение для определения расчетного углового ускорения р турбинного колеса 4, где М - крутящий момент турбинного колеса 4, приведенный к входу узла 7 переключения передач С - заданный в контроллере 10 темп С изменения момента трения во фрикционной муфте 9 в процессе переключения передач- заданный в контроллере 10 момент инерции турбинного колеса 4 и ведущих частей КП, приведенный к входу узла 7 переключения передач- текущее время буксования фрикционной муфты 9. Для вычисления крутящего моментатурбинного колеса 4 в контроллере 10 в процессе буксования фрикционной муфты 9 вычисляется расчетная угловая скоростьтурбинного колеса 4 интегрированием расчетного ускорения р турбинного колеса 4. 3 69552011.02.28 Крутящий моменттурбинного колеса 4 находится по заданной в контроллере 10 функциональной зависимости. Абсолютная величина расчетного углового ускорения р в процессе буксования фрикционной муфты 9 сравнивается в контроллере 10 с абсолютной величиной фактического углового ускорения ф турбинного колеса 4, определяемого дифференцированием по времени фактической угловой скорости турбинного колеса 4 в контроллере 10 при опросе им датчика 5 угловой скорости этого колеса. Если текущий темп изменения момента трения во фрикционной муфте 9 оказывается выше заданного темпа С, то абсолютная величина фактического ускорения ф турбинного колеса 4 превышает его абсолютную величину расчетного ускорения р, т.е. ф. В этом случае контроллер 10 выключает электрогидравлический клапан 11 фрикционной муфты 9 высшей передачи. При выключении клапана 11 фрикционной муфты 9 ее гидроцилиндр 12 через клапан 11 подключается к сливной магистрали, и давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 12 снижается, что влечет за собой снижение темпа изменения момента трения во фрикционной муфте 9. Если же после выключения фрикционной муфты 9 ф,то контроллер 10 вновь включает клапан 11, и рабочая жидкость под давлением поступает в гидроцилиндр 12 фрикционной муфты 9, что обеспечивает повышение темпа изменения момента трения во фрикционной муфте 9. Такие импульсные включения и выключения контроллером 10 электрогидравлического релейного клапана 11 фрикционной муфты 9 позволяют обеспечить в ней заданный темп С изменения момента трения за счет использования в данном устройстве обратной связи по фактическому ускорению ф турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2. Условием окончания буксования фрикционной муфты 9 является равенствовыхк. где вых - угловая скорость на выходе узла 7 переключения передач, определяемая при опросе датчика 6 угловой скорости выходного вала КП к - передаточное число высшей передачи узла 7 переключения передач, заданное в контроллере 10. При переключении с высшей передачи на низшую передачу узла 7 переключения передач с выхода контроллера 10 включения высшей передачи исчезает напряжение. Электрогидравлический клапан 11 высшей передачи обесточивается, в результате чего гидроцилиндр 12 высшей передачи через клапан 11 подключается к сливной магистрали. При поступлении напряжения с выхода контроллера 10 для включения фрикционной муфты 8 низшей передачи к клапану 11 происходит его включение, и рабочая жидкость под давлением с гидравлического выхода клапана 11 поступает в гидроцилиндр 12 фрикционной муфты 8 низшей передачи. Поршень гидроцилиндра 12 перемещается, сжимая фрикционные диски муфты 8. Поскольку ведомые фрикционные диски муфты 8 при переключении с высшей на низшую передачу вращаются быстрее ведущих дисков, то в процессе буксования фрикционной муфты 8 турбинное колесо 4 гидротрансформатора 2 разгоняется под действием момента трения МТ этой муфты. Угловая скорость турбинного колеса 4 возрастает в соответствии с уравнением движения инерционных масс ведущих частей КП, из которого можно получить следующее уравнение для определения расчетного углового ускорения р турбинного колеса 4, где С - заданный темп изменения момента трения МТ во фрикционной муфте 8 низшей передачи. Процедура определения крутящего момента турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2, входящего в уравнение для вычисления расчетного ускорениятурбинного колеса 4, аналогична случаю переключения на высшую передачу, рассмотренному выше. Полученное расчетное угловое ускорение р турбинного колеса 4 в процессе буксования фрикционной муфты 8 сравнивается с текущим фактическим угловым ускорением,определяемым при опросе датчика 5 угловой скорости турбинного колеса 4 гидротрансформатора 2 с последующим дифференцированием в контроллере 10 этой скорости по времени. Условием окончания буксования фрикционной муфты 8 низшей передачи является равенствовмк-1,где к-1 - передаточное число низшей передачи, заданное в контроллере 10. Предлагаемое устройство позволяет снизить нагруженность гидромеханической трансмиссии в процессе переключения передач и увеличить ресурс ее работы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5