Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФРИКЦИОНАМИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Басалаев Владимир Николаевич Снитков Алексей Геннадиевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи,содержащее исполнительный гидроцилиндр фрикциона, гидравлические магистрали и гидролинии, источник питания рабочей жидкости, устройство формирования характеристики давления в гидроцилиндре фрикциона, включающее двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель, датчик давления и электронный блок управления, содержащий микропроцессорный модуль формирования широтно-импульсных сигналов, при этом первый каскад включает электрогидравлический пропорциональный клапан с обратной связью по давлению, а второй каскад содержит регулятор-распределитель с обратной связью по давлению,причем выход датчика давления связан со входом электронного блока управления, а выход этого блока связан с электрогидравлическим пропорциональным клапаном, а управляющая 86812012.10.30 полость регулятора-распределителя связана с выходом электрогидравлического пропорционального клапана и его пружинной полостью, причем пружинная полость этого регулятора-распределителя соединена с выходом дроссельного гидрораспределителя,подключенным к гидроцилиндру фрикциона и датчику давления, отличающееся тем, что устройство снабжено датчиком продольного ускорения машины, выход которого подключен ко входу электронного блока управления.(56) 1. Патент 10960 1, 2008. Предлагаемая полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к системам автоматического управления мобильными машинами. Известно устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи 1. Оно содержит исполнительный гидроцилиндр фрикциона, устройство формирования характеристики давления в этом гидроцилиндре, содержащее двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель, состоящий из электрогидравлического пропорционального клапана (ЭГПК), образующего первый каскад, и регулятора-распределителя, образующего второй каскад дроссельного гидрораспределителя. В качестве устройства формирования характеристики давления в гидроцилиндре включаемого фрикциона используется электронный блок управления (ЭБУ) с микропроцессорным модулем формирования широтно-импульсных сигналов. В состав рассматриваемого устройства входит также и датчик давления для обнаружения заполнения исполнительного гидроцилиндра фрикциона рабочей жидкостью. Это устройство может обеспечивать переключение передач без разрыва потока мощности. Однако оно не способно обеспечить переключение передач под нагрузкой с оптимальным их перекрытием для различных условий движения мобильной машины, что может приводить в случае недостаточной длительности перекрытия передач в процессе переключения к снижению скорости машины и ее остановке при увеличении момента сопротивления движению. Кроме того, характеристики пропорциональных клапанов нестабильны и зависят от многих факторов. Так, указанные характеристики существенно изменяются с изменением температуры, состава рабочей жидкости, коэффициента трения фрикционных дисков в процессе их буксования. С ростом температуры рабочей жидкости сокращается время регулирования давления и увеличивается темп (скорость) его нарастания в гидроцилиндре включаемого фрикциона, что приводит к возрастанию динамических нагрузок в трансмиссии. Изменение коэффициента трения фрикционных дисков в процессе переключения передач непредсказуемо и зависит от многих факторов, которые практически невозможно учесть. Это также способствует возрастанию динамических нагрузок в трансмиссии. В рассматриваемом устройстве не предусмотрено формирование характеристики управления фрикционами в процессе переключения передач с обеспечением снижения динамических нагрузок в трансмиссии. Данное устройство принято в качестве прототипа. Задачей предлагаемого устройства является расширение функциональных возможностей устройства управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи и снижение динамических нагрузок в трансмиссии машины. Поставленная задача решается в предлагаемом устройстве управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи, содержащем исполнительный гидроцилиндр фрикциона гидравлические магистрали и гидролинии источник питания рабочей жидкости устройство формирования характеристики давления в гидроцилиндре фрикциона, включающее двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель датчик давления и электронный блок управления, содержащий микропроцессорный модуль формирования 2 86812012.10.30 широтно-импульсных сигналов при этом первый каскад включает электрогидравлический пропорциональный клапан с обратной связью по давлению, а второй каскад содержит регулятор-распределитель с обратной связью по давлению, причем выход датчика давления связан с входом электронного блока управления, а выход этого блока связан с электрогидравлическим пропорциональным клапаном при этом управляющая полость регулятора-распределителя связана с выходом электрогидравлического пропорционального клапана и его пружинной полостью, а пружинная полость этого регуляторараспределителя соединена с выходом дроссельного гидрораспределителя, подключенным к гидроцилиндру фрикциона и датчику давления причем, согласно техническому решению, устройство снабжено датчиком продольного ускорения машины, выход которого подключен ко входу электронного блока управления. Кроме того, количество выходов контроллера, к которому подключен датчик продольного ускорения, соответствует количеству фрикционов гидромеханической передачи. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображена схема устройства управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи. На фиг. 2 представлена диаграмма изменения во времени характеристики управления процессом переключения передач, поясняющая алгоритм функционирования данного устройства. Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи содержит устройство 1 формирования характеристики давления включения фрикциона,электронный блок управления 2, датчик 3 давления в исполнительном гидроцилиндре 4 фрикциона и датчик 15 продольного ускорения машины с электрическим выходом. Устройство 1 формирования характеристик давления выполнено в виде двухкаскадного дроссельного гидрораспределителя 5, состоящего из электрогидравлического пропорционального клапана (ЭГПК) 6, образующего первый каскад, и регулятора-распределителя 7,образующего второй каскад дроссельного гидрораспределителя 5. В состав ЭГПК 6 входят пропорциональный электромагнит 8 и регулятор-распределитель 9 с обратной связью по давлению через дроссель. Регулятор-распределитель 7, выполненный также с обратной связью по давлению через дроссель, и регулятор-распределитель 9 связаны с напорной гидролинией 10, а также со сливной гидролинией 11. Давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 10 поддерживается гидронасосом системы управления гидромеханической передачи. Между собой регулятор-распределитель 7 и регуляторраспределитель 9 соединены управляющей гидролинией 12. Выход дроссельного гидрораспределителя 5 связан с гидроцилиндром 4 фрикциона и датчиком 3 давления в гидроцилиндре 4 гидролинией 13. Выход датчика 3 по электрической линии связи 14 подключен ко входу электронного блока управления 2. Датчик 15 продольного ускорения устанавливается на корпусе машины. Электрический выход этого датчика по электрической линии связи 16 подключен ко входу электронного блока управления 2. Выход электронного блока управления 2 по электрической линии связи 17 подключен к пропорциональному электромагниту 8 ЭГПК 6. Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии тока с выхода ЭБУ 2 в электрической линии связи 17 регулятор-распределитель 9 ЭГПК 6 и регуляторраспределитель 7 дроссельного гидрораспределителя 5 подключены к сливной магистрали 11, и давление рабочей жидкости в гидролинии 13 и соответственно в гидроцилиндре 4 фрикциона включаемой передачи отсутствует. При подаче тока от ЭБУ 2 к электромагниту 8 ЭГПК 6 золотник регулятора-распределителя 9 перемещается в другую позицию, открывая напорную гидролинию 10 и перекрывая магистраль слива 11. Возникающее при этом на выходе ЭГПК 6 и в управляющей гидролинии 12 давление рабочей жидкости обеспечивает перемещение золотника регулятора-распределителя 7 в другую позицию. 3 86812012.10.30 При этом гидролиния 13 отсоединяется от магистрали слива 11 и соединяется с напорной гидролинией 10. В результате рабочая жидкость поступает по гидролинии 13 в гидроцилиндр 4 включаемого фрикциона и к датчику давления 3. При этом на выходе регулятора-распределителя 9 ЭГПК 6 в управляющей гидролинии 12 формируется давление, пропорциональное изменяющемуся току электромагнита 8. Соответственно, на выходе регулятора-распределителя 7, в гидроцилиндре 4 фрикциона включаемой передачи и на входе датчика 3 также формируется давление, пропорциональное величине тока электромагнита 8 ЭГПК 6. При переключении передач ЭБУ 2 одновременно осуществляет управление фрикционом включаемой передачи и фрикционом выключаемой передачи по соответствующему алгоритму, обеспечивающему переключение передач под нагрузкой с оптимальным их перекрытием. Графики изменения тока в обмотках электромагнита 8 ЭГПК 6 включаемой и выключаемой передачи в процессе их переключения показаны на фиг. 2. Начало процесса переключения соответствует моменту времени 0. На интервале 0 - 1 при величине тока, близкой к максимальному значению, происходит быстрое заполнение гидролиний 12, 13 и гидроцилиндра 4 до начала движения его поршня. При страгивании поршня в момент времени 1 возникает импульс давления, связанный с инерционностью поршня и преодолением усилия отжимных пружин, установленных в гидроцилиндре 4 включаемого фрикциона. От этого импульса срабатывает датчик давления 3. Сигнал датчика 3 по электрической линии связи 14 поступает в ЭБУ 2, который уменьшает величину тока до уровня, при котором датчик 3 выключается. В результате на интервале 1 - 2 интенсивность заполнения гидроцилиндра 4 снижается, что предотвращает ударное включение дисков фрикциона включаемой передачи при остановке поршня после его заполнения рабочей жидкостью. С момента времени 2 начинается процесс сцепления дисков включаемого фрикциона при повышении давления в гидроцилиндре 4. При этом датчик давления 3 вновь срабатывает и подает по электрической линии связи 14 сигнал в ЭБУ 2. По этому сигналу ЭБУ 2 в момент времени 2 запускает программу регулирования давления в гидроцилиндрах включаемого и выключаемого фрикционов. В гидроцилиндре 4 фрикциона включаемой передачи ЭБУ 2 обеспечивает нарастание давления с заданным темпом (скоростью). Одновременно ЭБУ 2 в момент получения сигнала от датчика давления 3 производит резкое снижение величины тока и соответственно давления до заданного уровня в гидроцилиндре фрикциона выключаемой передачи. До этого момента в гидроцилиндре выключаемой передачи величины тока и соответственно давления оставались неизменными. На интервале времени 2 - 3 ЭБУ 2 обеспечивает в гидроцилиндре выключаемого фрикциона снижение давления с заданным темпом. На интервале времени 2 - 3 ЭБУ 2 осуществляет оптимальное перекрытие передач при переключении под нагрузкой. В этом случае мощность в коробке передач передается двумя параллельными потоками. Один - возрастающий поток мощности проходит через буксующий фрикцион включаемой передачи, другой - снижающийся поток мощности проходит через замкнутый фрикцион выключаемой передачи. Оптимальным интервалом времени перекрытия передач при переключении под нагрузкой является время их совместной передачи мощности до тех пор, пока приведенный момент трения дисков буксующего фрикциона включаемой передачи не превысит момент сопротивления движению. В этом случае в момент времени 3 фрикцион предыдущей передачи при оптимальном перекрытии должен быть выключен, поскольку буксующий фрикцион включаемой передачи может один обеспечить движение машины с ускорением. Этот момент времени 3 определяется при поступлении в ЭБУ 2 сигнала от датчика продольного ускорения 15 по электрической линии связи 16. В указанный момент времени ЭБУ 2 прекращает подачу тока к ЭГПК выключаемой передачи, и давление в гидроцилиндре фрикциона этой передачи падает до нуля. На этом процесс перекрытия передач заканчивается. 4 86812012.10.30 На интервале 3 - 4 под действием избыточного момента трения дисков фрикциона включаемой передачи, превышающего момент сопротивления движению машины, происходит ее разгон и синхронизация скоростей вращения ведущих и ведомых дисков этого фрикциона. На этом интервале, учитывая рост коэффициента трения в процессе указанной синхронизации и его зависимость от многих факторов, возможны значительные динамические нагрузки. Для снижения этих нагрузок сигналы ускорения машины, поступающие в ЭБУ 2 от датчика ускорения 15, дифференцируются и вычисляется значение первой производной продольного ускорения машины, которая является критерием плавности движения машины и соответственно роста динамических нагрузок в ее трансмиссии. Указанное значение производной сравнивается с ее предельно-допустимой величиной, заданной в ЭБУ 2. В случае, когда первая производная ускорения превышает предельнодопускаемую величину, ЭБУ 2 уменьшает темп (скорость) нарастания давления в гидроцилиндре 4 включаемого фрикциона. В момент времени 4 синхронизация скоростей вращения ведущих и ведомых дисков фрикциона включаемой передачи заканчивается, и он замыкается. На интервале 4 - 5 при замкнутом фрикционе включаемой передачи и регулировании в нем давления рабочей жидкости, в трансмиссии машины происходит колебательный процесс, который также может сопровождаться значительными динамическими нагрузками. Для их снижения по сигналам датчика ускорения 15, поступающим в ЭБУ 2, осуществляется процедура, аналогичная процедуре, выполняемой в интервале 3 - 4. В момент времени 5 регулирование давления заканчивается, и ЭБУ 2 подает на обмотку электромагнита 7 полную величину тока. Таким образом, обеспечивается качественная обратная связь между параметрами движения машины и формированием в ЭБУ 2 характеристики управления процессом переключения передач по сигналам датчика ускорения 15, позволяющая повысить эффективность управления указанным процессом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5