Система управления коробкой передач тягово-транспортного средства

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ ТЯГОВОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Военная академия Беларусь(73) Патентообладатель Военная академия Республики Беларусь(57) Система управления коробкой передач тягово-транспортного средства, содержащая контроллер переключения передач, цилиндры переключения синхронизированных передач, поршни которых выполнены с рычагами, размещенными с возможностью взаимодействия со штоками переключения передач, распределители,связанные с источником давления рабочей среды и цилиндрами переключения синхронизированных передач, отличающаяся тем, что каждый цилиндр переключения синхронизированных передач снабжен гильзой, в которой размещен основной поршень и вспомогательный поршень, установленный с возможностью взаимодействия с основным поршнем, причем в гильзе и корпусе каждого цилиндра переключения синхронизированных передач имеется пять полостей, одна из которых соединена с магистралью слива, Фиг. 1 другая - с магистралью нагнетания, а три остальных расположены с возможностью избирательного сообщения как с магистралью нагнетания, так и слива, причем диаметр вспомогательного поршня больше диаметра основного поршня, система снабжена датчиками обратной связи окончания синхронизации включаемой пе 3170 1 редачи, триггерной схемой определения направления переключения передач, коммутатором электромагнитов распределителей, а шестерни включаемых синхронизируемых передач в коробке передач тяговотранспортного средства расположены попарно для включения четных и нечетных передач.(56) 1.2010732 С 1, МПК В 60 К 20/00, 1994. Изобретение относится к трансмиссиям тягово-транспортных средств, в частности к устройствам автоматизированного переключения передач в ступенчатых механических трансмиссиях. Задача изобретения - уменьшение износа фрикционных элементов синхронизаторов, уменьшение времени синхронизации, а соответственно и времени переключения как вверх, так и вниз независимо от последовательности переключений передач в коробке передач. На фиг. 1 показана кинематическая схема коробки передач тягово-транспортной машины (танков Т-55, Т 62) со схемой соединения муфты включения 1 передачи - задний ход и цилиндров переключения синхронизированных передач с синхронизаторами. На фиг. 2 показана схема контроллера и схема расположения датчиков обратной связи системы управления коробкой передач тягово-транспортной машины. На фиг. 3 дана триггерная схема определения направления переключения передач. На фиг. 4 показана общая схема коммутации электромагнитов управления золотниками и гидравлическая схема. На фиг. 5 дана подробная схема коммутатора электромагнитов золотников. На фиг. 6 показан разрез цилиндров переключения синхронизированных передач. Синхронизируемые передачи тягово-транспортной машины в коробке передач имеют шестерни , которые располагаются попарно для включения четных передач - и шестерни 2, которые располагаются попарно для включения нечетных передач -. Муфта включения 3 обеспечивает включение-выключение 1 передачи и заднего хода (фиг. 1). Синхронизаторы включения четных передач обозначены на фиг. 1 условно 1.1, а нечетных - 2.2. Управление синхронизаторами осуществляется контроллером переключения передач 4 и цилиндрами переключения синхронизированных передач 5 и 6. Управление синхронизируемыми передачами коробки передач состоит из рычага 7, контакта и электромагнита реле 8 включенияпередачи, контакта и электромагнита реле 9 включенияпередачи, контакта и электромагнита реле 10 включенияпередачи, контакта и электромагнита релевключенияпередачи,электромагнита реле 12 включения общей нейтрали, контактов и электромагнитов реле 13, 14, 15, 16 обратной связи, являющихся датчиками окончания процесса синхронизации включаемой передачи. Источник питания электроэнергией - 17 (фиг. 2). Определение направления переключения передач осуществляется с помощью - триггеров 18-23, контактов реле 8-11, логических схем ИЛИ 24-25 и электромагнитов реле 26 и 27. Связь с источником тока условно показана знаком(фиг. 3). Шина, соединенная с положительным полюсом источника тока 17 является общей шиной, введенной в комутатор электромагнитов распределителей. В свою очередь, выходы коммутатора 28 соединены с входами электромагнитов распределителей 29-34,причем распределители 29 и 34 соединены с полостями В, распределители 30 и 33 - с полостями Ж, 31 и 32 с полостями Д соответственно цилиндров переключения синхронизированных передач 5 и 6. Источником питания гидроаппаратуры является пневмоаккумулятор 35 (фиг. 4). Контакты реле (нормально замкнутые и нормально разомкнутые) изображены на фиг. 2, 3, 4, 5 13, 14, 15, 16, 8, 9, 10, 11, 8.1, 9.1, 10.1, 11.1, 8.2, 9.2, 10.2, 11.2, 10.4, 11.4, 9.3, 10.3, 11.3, 10.5, 9.5, 8.4,11.5, 10.4, 9,4, 8.3, 9.6, 8.5, 9.14, 16.2, 27.2, 8.6, 10.7, 13.1, 27.3, 9.8, 11.7, 16.3, 9.15, 15.3, 9.12, 12.1, 10.9,13.3, 14.1, 10.7, 8.8, 12.2, 11.8, 16.4, 9.16, 9.13, 16.1, 27.1, 15.2, 9.11, 15.1, 9.10, 26.1, 8.6, 12.3, 10.8, 13.2, 10.6,26.2, 9.9, 8.9, 12.4 (фиг. 5). Контакты обозначены следующим образом 1 цифра - номер электромагнита реле 2 цифра - номер контакта по порядку. Цилиндры переключения синхронизированных передач 5(6) состоят из корпуса 5(6). К корпусу подводится нагнетательная магистраль 36. В корпусе 5(6) расположена гильза 37 с заглушкой 38. Основной поршень 39 жестко соединен со штоком 40, который соединен со штоком управления синхронизатора 2(3) стержнем 41. Стопорное кольцо 42 ограничивает передвижение поршня 39 влево. Внутри гильзы 37 расположен вспомогательный поршень 43. Корпус цилиндра переключения синхронизированной передачи имеет крышки 44 и 45 (фиг. 6). Полость Г постоянно соединена с магистралью нагнетательной, полость Е - со сливной магистралью. 2 3170 1 Полости Ж, Д и В могут избирательно сообщаться через соответствующие распределители как со сливом,так и с нагнетательной магистралью (фиг. 6). Устройство работает следующим образом. При нейтральном состоянии коробки передач рукоятка 7 контроллера находится в среднем положении, то есть в положении невключенной ни одной из передач. При этом обмотка электромагнита реле 12 находится под напряжением и контакты 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 замкнуты. Обмотки электромагнитов золотников 29, 30, 33, 34 находятся под напряжением и золотники пропускают рабочую жидкость под давлением в полости Ж и В обоих гидроцилиндров 5, 6. При этом жидкость поступает под давлением в полости Ж и В в обоих цилиндрах переключения синхронизированных передач. Полость Г постоянно связана с магистралью нагнетания, а полость Е - с магистралью слива. Полость Д соединена со сливом. Гильза 37 занимает левое крайнее положение, так как площадь днища гильзы справа больше за счет штока 40 (гильза 37 имеет такое же положение, как и на фиг. 6), что и обусловливает движение ее вправо до упора. Вспомогательный поршень 43 занимает также крайнее левое положение, упираясь в перегородку гильзы 37. Основной поршень 39 упрется в шток вспомогательного поршня 43. Двигаться вправо поршень 39 не может, т.к. площадь правой части вспомогательного поршня больше площади штоковой части основного поршня 39. Так осуществлено нейтральное (среднее) положение стержней 41 цилиндров переключения синхронизированных передач 5 и 6. Двигаться вправо вся система основной поршень-гильза не может, т.к. за счет штока 40 усилие справа больше, чем слева. Таким образом, в цилиндрах переключения синхронизированных передач установлена общая нейтраль. Рассмотрим включение, например,передачи обычным способом и включениеипередач по содержанию заявки при переключении с низших передач напередачу и снапередачу. Для включенияпередачи включается контакт 8 в контроллере. Обмотка электромагнита 8 под напряжением. Контакты 8.6, 8.7, 8.8, 8.9 замкнуты. Обмотки электромагнитов распределителей 31, 29, 33 и 34 находятся под напряжением. Полости цилиндра 5 В, Г, Д при этом связаны с нагнетательной магистралью. Шток 40 занимает положение, как показано на фиг. 6. Площадь справа гильзы 37 больше, чем слева из-за штока 40. Основной поршень 39 находится в соприкосновении со стопорным кольцом 42 из-за того, что площадь справа поршня 39 выше, чем слева (также из-за штока 40). Таким образом, шток 40 цилиндра 5 занимает положение включеннойпередачи, а шток 40 цилиндра 6 занимает нейтральное положение. Включениепередачи. Здесь может быть два варианта, рассмотрение которых хорошо раскрывает сущность изобретения. Вариант первый. Переключение вверх, когда обмотка электромагнита 26 находится под напряжением. Замыкаются контакты 9.8 и 9.9. Распределители 32 и 34 соединяют полости Д и В цилиндра 6 с нагнетательной магистралью и шток 40 цилиндра 6 находится в положении, стремящемся синхронизировать и включитьпередачу. Положение это аналогично положению штока 40 в цилиндре 5 напередаче. Одновременно с помощью контактов 9.10, 26.1 и 15.1 подводится напряжение к обмотке электромагнита реле 29 и распределитель 29 соединяет полость В цилиндра 5 с нагнетательной магистралью, а шток 40 цилиндра 5 при этом находится в положении, стремящемся синхронизироватьпередачу, но не более. Это положение в гидроцилиндре достигается следующим образом. Как и указывалось, полость В цилиндра 5 соединяется с нагнетательной магистралью, а полость Г постоянно соединена с нагнетательной магистралью. При этом основной поршень под давлением слева упрется в перегородку гильзы 37 и шток вспомогательного поршня 43, а сама гильза займет левое крайнее положение, т.к. сила от давления справа больше, чем слева из-за различия площадей давления. Как только произойдет синхронизация напередаче, контакт 15 замыкается, и обмотка электромагнита 15 реле окажется под напряжением. При этом нормально замкнутый контакт разомкнется и замкнутся нормально разомкнутые контакты 15.2, 15.3, и в цилиндре 5 установится нейтраль, т.к. полости Ж и В будут, как и полость Г, соединены с нагнетательной магистралью. Это положение штока 40 было уже рассмотрено. Включается передача . Вариант второй. Происходит переключение вниз, т.е. обмотка электромагнита 27 находится под напряжением. Контакты 9.8, 9.9 обеспечивают включение основнойпередачи. Одновременно с помощью контактов 9.14, 16.2, 27.2 подводится напряжение к электромагниту распределителя 31. Начинается синхронизацияпередачи, т.к. полость Д цилиндра 5 соединяется с магистралью нагнетания. Гильза 37 займет правое крайнее положение, т.к. в полости В давления нет, основной поршень 39 упирается под давлением в стопорное кольцо 42, т.к. сила от давления рабочей жидкости справа больше, чем слева из-за наличия штока 40, т.е. разности площадей. Как только кончится синхронизацияпередачи, замыкается контакт 16, и канал распределителя 31 от полости Д соединится со сливом, а каналы от полостей Ж и В цилиндра 5 - с нагнетательной магистралью,т.е. в цилиндре 5 установится положение штока 40, соответствующее нейтральному, которое было рассмотрено ранее. Передачавключается после синхронизации. 3170 1 И, наконец, включениепередачи. Идет переключение вверх. При этом под напряжением находится обмотка электромагнита реле 26. Ни один электромагнит левой стороны 31, 30 и 29 не находятся под напряжением. С нагнетательной магистралью связана только полость Г цилиндра 5. Идет синхронизация и подготовка к включениюпередачи. При включении контактов 10.6 и 26.2 происходит одновременно синхронизация и напередаче. При этом в цилиндре 6 полость В соединена с нагнетательной магистралью, т.е. основной поршень упрется в шток вспомогательного поршня 43 и перегородку гильзы 37 и шток 40 займет положение, соответствующее только синхронизации напередаче. Как только замкнется контакт 14.1, т.е. закончится синхронизация на основнойпередаче, в цилиндре 6 установится нейтраль, рассмотрение этого положения было произведено ранее. Включаетсяпередача. Здесь же может быть и второй вариант. Переключение происходит вниз, при этом под напряжением находится обмотка электромагнита реле 27. Основная передача синхронизируется и далее включается, когда все электромагниты левой стороны обесточены. Контакты 10.7, 13.1 и 27.3 включены. Происходит синхронизация напередаче, т.к. в цилиндре 6 с магистралью нагнетания соединены полости Г и Д. При этом гильза вместе с основным поршнем займет положение правее на ширину полости В на фиг. 6. Основной поршень 39 упирается в стопорное кольцо 42 потому, что сила действующая на поршень справа больше, чем слева из-за разности площадей, которая обеспечивается наличием штока 40. Как только в основной передачеоканчивается синхронизация, обмотка реле 13 будет под напряжением и контакт 13.1 разомкнется одновременно контакты 13.2 и 13.3 замкнутся, тем самым полости Ж и В цилиндра 6 соединятся с магистралью нагнетания, и в цилиндре 6 установится нейтраль это положение было разобрано выше. Включаетсяпередача. Включениепередачи. Она включается, когда электромагниты распределителей правой стороны 32, 33,34 обесточены. При этом с нагнетательной магистралью в цилиндре 6 связана лишь полость Г. Контакты 11.7 и 11.8 включают электромагниты 30 и 29 распределителей, при этом полости Ж и В цилиндра 5 соединены с нагнетательной магистралью. Полость Г с нагнетательной магистралью связана постоянно. Цилиндр 5 находится в состоянии нейтраль. Включаетсяпередача. Схема определения направления переключения передач работает так (фиг. 3) на контактытриггеров подаются сигналы включенных ранее передач. Как только на контактыподаются сигналы включенной передачи, на выходе одного из триггеров 18, 19, 20, 21, 22, 23 появляется сигнал. В левой схеме идет сравнение на переключение вверх, а в правой - на переключение вниз. Например, в левой схеме подается сигнал в триггер 18 на- включенапередача (контакт 8.2), а на- включается Ш, ,передачи (контакты 9.2, 10.2,11.2). В триггер 19 на- включенапередача (контакт 9.3), а на- включена ,передачи (контакты 10.3, 11.3). В триггер 20 на- включенапередача (контакт 10.4), а на- включаетсяпередача (контакт 11.4). В правой схеме в триггер 21 на- включенапередача (контакт 11.5), а на- включается , ,передачи (контакты 10.4, 9.4,8.3) в триггер 22 на- включенапередача (контакт 10.5), а на- включается ,передачи (контакты 9.5, 8.4) в триггер 23 на- включенапередача (контакт 9.6), а на- включаетсяпередача (контакт 8.5). Логические схемы ИЛИ 24, 25 обеспечивают выход сигнала, который затем усиливаясь, поступает на обмотку реле 26 или 27. На фиг. 2 показаны контакты окончания синхронизации. Каждый из контактов 13, 14, 15, 16 устанавливаются посредине впадины штока, причем от краев впадины имеется расстояние, равное удвоенному расстоянию синхронизации 2 синхр. Систему можно выполнить по другому принципу, который позволит избавиться от большого количества контактов количество контактов сводится до восьми. Для этого изменяется структура коммутатора электромагнитов золотников 28, логических схем (фиг. 3) и схемы блокировки включения нейтрали (фиг. 2). 3170 1 На основе булевой алгебры составляется формализованный алгоритм для построения функциональных схем логики электронного блока, который и заменит коммутатор 28, логические схемы (фиг. 3) и схему блокировки включения нейтрали (фиг. 2). После составления формализованного алгоритма, его реализуют с помощью дискретных устройств автоматики. При этом останутся только контакты 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, причем их можно выполнить в виде герконов, являющихся наиболее надежными контактами. Эти изменения не изменяют сущности изобретения. Предлагаемая система, независимо от принципа выполнения коммутатора и логических схем, может найти применение на танках, тракторах, строительнодорожных машинах, автомобилях, бронетранспортерах. При этом не имеет значения, какой ряд передаточных чисел КП имеет место в машине геометрический,арифметический, гармонический или смешанный. Чем больше по величине знаменатель ряда, тем выше будет эффективность применения данной системы. Установка системы на гоночный автомобиль облегчит работу пилота. Рассмотренная система может выполняться и пневматической. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6