Двухканальный гидравлический автомат управления гидромеханической трансмиссией

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ(71) Заявители Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси Минский завод колесных тягачей(72) Авторы Высоцкий Михаил Степанович Красневский Леонид Григорьевич Басалаев Владимир Николаевич Поддубко Сергей Николаевич Чвялев Владимир Ефимович Панченко Алексей Семенович Минаев Георгий Федорович(73) Патентообладатели Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси Минский завод колесных тягачей(57) Двухканальный гидравлический автомат управления гидромеханической трансмиссией, содержащий два клапана автоматического управления, выполненные в виде двухпозиционных пятилинейных распределителей, имеющих управляющую и питающую входные,две дренажные, нормально включенную и нормально выключенную выходные гидролинии, а также вход для подвода давления питания, выходы для подачи сигналов на переключения с низших передач на высшие и с высших на низшие, по крайней мере один гидравлический датчик скорости элементов трансмиссий, управляющий вход для связи с 4984 1 датчиком скорости транспортного средства, объединяющий управляющие входы указанных клапанов управления, при этом вход питания первого клапана сообщен со входом автомата, а вход второго клапана сообщен с нормально включенной выходной гидролинией первого клапана, три клапана автоматического управления, выполненные в виде двухпозиционных трехлинейных распределителей, имеющих входную гидролинию питания, выходную и дренажную гидролинии и управляющий вход, а также клапан ИЛИ, имеющий два входа и выходную гидролинию, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя управляющими входами, при этом входная гидролиния питания первого управляющего трехлинейного клапана подключена к нормально выключенной выходной гидролинии первого управляющего пятилинейного клапана, входная гидролиния питания второго трехлинейного клапана подключена к нормально включенной гидролинии второго пятилинейного клапана, соответственно управляющие входы упомянутых первого и второго трехлинейных клапанов объединены между собой и подключены к выходной гидролинии третьего трехлинейного клапана, а также к одному входу клапана ИЛИ, при этом другой вход клапана ИЛИ подключен к нормально выключенной выходной гидролинии второго пятилинейного клапана, а выход клапана ИЛИ - к управляющему входу третьего трехлинейного клапана, входная гидролиния питания которого подключена к входу автомата, а выходные гидролинии первого и второго трехлинейных клапанов подключены соответственно к первому и второму выходам автомата для подачи сигналов на переключение передач, причем торцевые камеры возвратных пружин первого и второго трехлинейных клапанов подключены соответственно к управляющим входам автомата.(56)1316859 1, 1987.1682219 1, 1991.1532347 1, 1989. Предлагаемое изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для управления механическими и гидромеханическими трансмиссиями транспортных средств преимущественно большой единичной мощности и грузоподъемности. Известны системы управления двухканального типа, построенные на многопозиционных крановых исполнительных механизмах. Такие системы применяются, например, на тракторах Кировец. Однако они не имеют автоматики. Известна также система управления для тракторов, описанная в ряде авторских свидетельств СССР, например,1088960, Кл. В 60 К 41/06, 1984, с двухканальным гидравлическим автоматом. Однако конструкция последнего рассчитана на использование всережимного регулятора дизеля в качестве датчика скорости, что неприемлемо для гидравлических передач транспортных средств. Известен двухканальных гидравлический автомат (а.с. СССР 1316859, Кл. В 60 К 41/06, 1987). Данное устройство представляет собой гидравлический автомат, выполненный по обычной многоканальной схеме на три передачи. При этом конструкция автомата усложнена за счет согласующих клапанов, и его применение становится затруднительным при необходимости управления большим числом передач. В качестве прототипа выбран двухканальный гидравлический автомат управления гидромеханической трансмиссией (а.с. СССР 1316859, Кл. В 60 К 41/06, 1987). Двухканальный гидравлический автомат содержит два клапана автоматического управления и датчик скорости, предназначенный для связи с входным валом коробки передач гидромеханической трансмиссии. Дополнительно он может быть снабжен третьим клапаном, аналогичным двум первым, для подачи сигнала автоматического управления фрикционом блокировки гидротрансформатора гидромеханической трансмиссии. 2 4984 1 Данное устройство позволяет автоматизировать трансмиссии практически с любым числом передач при неизменной схеме и количестве элементов самого автомата. Однако указанный автомат имеет общие недостатки, характерные для известных гидравлических автоматов при управлении трансмиссиями. Первый недостаток - невозможность удержания включенной передачи при трогании транспортного средства в автоматическом режиме, когда гидравлический автомат находится в зоне переключений Вниз. Вследствие этого трогание транспортного средства производится на ручном режиме до выхода автомата из зоны переключений Вниз. По этой причине водителю транспортного средства требуются дополнительные устройства,позволяющие предварительно определить выход автомата из зоны переключения Вниз,и только после этого включать автоматическое управление. Другим недостатком является отсутствие ограничения на включение передач, не входящих в диапазон автоматических переключений транспортного средства. Задачей настоящего изобретения является введение запрета на выходные сигналы автомата на включение передач при трогании транспортного средства в зоне автоматических переключений Вниз, а также вне диапазона автоматических переключений транспортного средства. Поставленная задача решается в двухканальном гидравлическом автомате управления гидромеханической трансмиссией, содержащем два клапана автоматического управления,выполненные в виде двухпозиционных пятилинейных распределителей, имеющих управляющую и питающую входную, две дренажные, нормально включенную и нормально выключенную выходные гидролинии, а также вход для подвода давления питания, выходы для подачи сигналов на переключения с низших передач на высшие и с высших на низшие, по крайней мере один гидравлический датчик скорости элементов трансмиссии,управляющий вход для связи с датчиком скорости транспортного средства, объединяющий управляющие входы указанных клапанов управления, при этом вход питания первого клапана сообщен со входом автомата, а вход второго клапана сообщен с нормально включенной выходной гидролинией первого клапана, три клапана автоматического управления, выполненные в виде двухпозиционных трехлинейных распределителей, имеющих входную гидролинию питания, выходную и дренажную гидролинии и управляющий вход,а также клапан ИЛИ, имеющий два входа и выходную гидролинию, причем, согласно изобретению, автомат дополнительно снабжен двумя управляющими входами, при этом входная гидролиния питания первого управляющего трехлинейного клапана подключена к нормально выключенной выходной гидролинии первого управляющего пятилинейного клапана, входная гидролиния питания второго трехлинейного клапана подключена к нормально включенной гидролинии второго пятилинейного клапана, соответственно управляющие входы упомянутых первого и второго трехлинейных клапанов объединены между собой и подключены к выходной гидролинии третьего трехлинейного клапана, а также к одному входу клапана ИЛИ, при этом другой вход клапана ИЛИ подключен к нормально выключенной выходной гидролинии второго пятилинейного клапана, а выход клапана ИЛИ - к управляющему входу третьего трехлинейного клапана, входная гидролиния питания которого подключена к входу автомата, а выходные гидролинии первого и второго трехлинейных клапанов подключены соответственно к первому и второму выходам автомата для подачи сигналов на переключение передач, причем торцевые камеры возвратных пружин первого и второго трехлинейных клапанов подключены соответственно к управляющим входам автомата. Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать трансмиссии практически с любым числом передач при неизменной схеме и количестве элементов самого автомата,при этом обеспечивается запрет на выходные сигналы автомата на включение передач при трогании транспортного средства в зоне автоматических переключений Вниз, а также вне диапазона автоматических переключении транспортного средства. Это осуществляет 3 4984 1 ся благодаря введению элементов удержания сигналов автомата при трогании транспортного средства в зоне переключений Вниз, а также введением сигналов ограничения от тех позиций многопозиционного распределителя с шаговым приводом, которые соответствуют крайним передачам автоматического переключения. На чертеже дана принципиальная схема двухканального гидравлического автомата управления гидромеханической трансмиссией. Трансмиссия 1 состоит из коробки передач 2 с гидроцилиндрами 3 фрикционов (не показаны) и гидротрансформатора 4 с гидроцилиндром 5 фрикциона блокировки. С входным валом коробки передач 2 кинематически связан гидравлический датчик скорости 6. Система управления трансмиссией содержит источник давления жидкости (гидростанцию) 7 с регулятором 8 главного давления, крановый распределитель 9, шаговый механизм 10 привода распределителя 9, двухканальный гидравлический автомат 11, устройство 12 командного управления, датчик 13 нагрузки двигателя, клапан 14 включения автомата 11, клапаны 15, 16 ИЛИ, исполнительный клапан 17 блокировки гидротрансформатора. Вход распределителя 9 связан с гидролинией 18 главного давления, которая подключена также к устройству 12, датчиком 6, 13 и клапану 14. Выходы 19 распределителя 9 подключены к гидроцилиндрам 3. Выход 20 клапана 17 подключен к гидроцилиндру 5 блокировки гидротрансформатора 4. Автомат 11 содержит три двухпозиционных пятилинейных клапана 21, 22 для переключения с низших передач на высшие и с высших на низшие, клапан 23 для блокировки гидротрансформатора, три двухпозиционных клапана 24, 25, 26, выполненных в виде трехлинейных распределителей для запрета сигналов на включение передачи, клапан 27 ИЛИ, вход питания 28, два выхода 29, 30 для подачи сигналов на переключение на высшую передачу (Вверх) и низшую передачу (Вниз), выход 31 для подачи сигнала на блокировку гидротрансформатора, а также управляющие входы 32, 33 для запрета выходных сигналов автомата на переключение Вверх и Вниз вне диапазона автоматических переключений транспортного средства. Каждый из распределителей 21, 22, 23 имеет по две дренажные гидролинии, входную гидролинию питания и по два выхода - нормально выключенный и нормально включенный, а также управляющий вход. Каждый из распределителей 24, 25, 26 имеет входную гидролинию питания, дренажную гидролинию, управляющий вход и торцевую камеру возвратной пружины. Нормально выключенный выход 34 распределителя 21 подключен к входу питания распределителя 24, а нормально включенный выход 35 - к входу питания распределителя 22. Выход распределителя 24 подключен к выходу 29 автомата 11. Нормально включенный выход 36 распределителя 22 подключен к входу питания распределителя 25, выход которого подключен к входу 30 автомата 11. Нормально выключенный выход 37 распределителя 22 подключен к первому входу клапана 27 ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу распределителя 26, и входу питания распределителя 23. Управляющие входы распределителей 24, 25 объединены между собой и подключены к выходу распределителя 26 и к второму входу клапана 27 ИЛИ. Нормально выключенный выход 38 распределителя 23 подключен к выходу 31 автомата 11. Торцевые камеры возвратных пружин распределителей 24, 25 подключены к управляющим входам 32, 33 автомата 11. Левые торцевые камеры распределителей 21, 22,23 подключены к выходу 39 датчика нагрузки 13, а правые торцевые камеры подключены к управляющим входам 40, которые объединены между собой и подключены к выходу 41 датчика скорости 6. Гистерезис характеристик распределителей 21, 22 обеспечивается известными устройствами, содержащими гидроцилиндр изменения натяжения настроечной пружины, подключенному к нормально включенному выходу (а.с. СССР 887286, кл. В 60 К 41/18). Выходы 29, 30 автомата 11 подключены соответственно к первым входам клапанов 15, 16, другие входы которых подключены к выходам 42, 43 устройства 12. Выходы 44, 45 4 4984 1 указанных клапанов 15, 16 ИЛИ подключены соответственно к гидроцилиндрам 46, 47 шагового механизма 10 привода распределителя 9. Управляющие входы 32, 33 автомата 11 подключены к выходам распределителя 9. Устройство работает следующим образом. Ручное управление. На режиме ручного управления водитель осуществляет любые переключения передач трансмиссии 1 посредством устройства 12, с выходов 42, 43 которого через клапаны 15, 16 по гидролиниям 44, 45 жидкость под давлением подается в гидроцилиндры 46, 47 шагового механизма 10, шток последнего выдвигается и поворачивает распределитель 9 на один шаг в направлении высших либо низших передач. При этом в каждом из положений распределителя 9 давление из гидролинии 18 главного давления подается на те из выходов 19, которые сообщены с частью гидроцилиндров 3, соответствующей избранной передаче. Остальные гидроцилиндры в это время дренируются через распределитель 9, а вход автомата 11 дренируется через электрогидравлический клапан 14. Автоматическое управление. Трогание с места происходит на первой передаче, включаемой водителем вручную с нейтрали. В процессе разгона транспортного средства водитель посредством устройства 12 отключает ручной режим и подачей напряжения на электрогидравлический клапан 14 включает автоматический режим, при котором на вход 28 питания автомата 11 подается давление из гидролинии 18 и далее поступает на входы питания клапанов 21, 26. С нормально включенного выхода 35 клапана 21 давление поступает к входу питания клапана 22, с нормально включенного выхода 36 которого давление подается на вход питания клапана 25. Если скорость машины низкая, соответственно будет низким и давление датчика 6. В этом случае автомат 11 находится в нейтральном состоянии (сигналы на переключение передач на выходах 29, 30 автомата 11 отсутствуют), несмотря на то, что скорость машины находится в зоне автоматических переключений Вниз. При дальнейшем разгоне давление датчика 6 возрастает, и происходит перемещение золотника клапана 22 в крайнее левое положение, что соответствует выходу автомата 11 из зоны автоматических переключений Вниз. При этом на выходе 36 клапана 22 давление исчезает, а на выходе 37 появляется и поступает на вход клапана 23 и на вход клапана 27 ИЛИ, который срабатывает и подает давление на управляющий вход клапана 26. Золотник последнего перемещается в крайнее правое положение, и на его выходе появляется давление, которое подается на управляющие входы клапанов 24, 25 и на вход клапана 27 ИЛИ. Золотники клапанов 24, 25 перемещаются в правое положение. С выхода клапана 27 ИЛИ давление поступает на управляющий вход клапана 26, который устанавливается на самоудержание. Несмотря на то, что золотники клапанов 24, 25 находятся в правом положении, на их выходах давление отсутствует, поскольку нет давления на входах питания указанных клапанов. Поэтому и в этом случае автомат 11 будет находиться в нейтральном состоянии, т.е. на его выходах 29, 30 сигналы будут отсутствовать. При дальнейшем увеличении скорости машины и давления датчика 6 происходит перемещение золотника 23 в левое положение, и на его нормально выключенном выходе 38 и выходе 31 автомата 11 появляется давление, которое подается к исполнительному клапану 17 блокировки гидротрансформатора. С выхода 20 клапана 17 давление поступает к гидроцилиндру 5 блокировки гидротрансформатора. Если скорость машины и давление датчика 6 возрастает и далее, то происходит срабатывание клапана 21, золотник которого перемещается в левое положение. Давление на выходе 35 клапана 21 исчезает, а на выходе 34 появляется и подается на вход питания клапана 24 и с его выхода - на выход 29 автомата 11, что соответствует подаче сигнала Вверх на включение высшей передачи. При этом нормально включенный выход 35 клапана 21, а также входы питания клапанов 22 и 23 подключаются к дренажу. В результате 5 4984 1 исчезает давление на выходе 38 клапана 23 и выходе 31 автомата 11, и гидротрансформатор разблокируется.После переключения на вторую передачу угловая скорость входного вала коробки передач 2 уменьшится пропорционально отношению передаточных чисел 11/1 . Соответственно уменьшится давление на выходе 41 датчика 6, и золотник клапана 21 переместится в правое положение. На выходе 34 клапана 21 и на входе питания клапана 24 давление исчезнет. Соответственно исчезнет давление на выходе клапана 24 и выходе 29 автомата 11,что означает снятие сигнала Вверх и переходу автомата 11 в нейтральное состояние. Если скорость машины возрастает и дальше, то аналогично происходят последующие переключения Вверх вплоть до последней высшей передачи, на которой давление с выхода распределителя 9 подается на управляющий вход 32 автомата 11 и далее в камеру возвратной пружины клапана 24, золотник которого устанавливается в левое положение,тем самым реализуется запрет на его включение и, следовательно, запрет на последующие переключения Вверх при возрастании скорости машины. При замедлении машины давление датчика 6 уменьшается, золотник клапана 22 перемещается в правое положение, и давление с его выхода 36 поступает на вход питания клапана 25. Золотник клапана 25 находится в правом положении вследствие того, что на его управляющий вход подается давление с выхода клапана 26, находящегося на самоудержании. На выходе клапана 25 появляется давление, а на выходе 30 автомата 11 - сигнал Вниз на включение низшей передачи. После включения низшей передачи угловая скорость входного вала увеличивается пропорционально отношению передаточных чисел переключаемых передач. Соответственно увеличится давление датчика 6. Золотник клапана 22 установится в левое положение и его выход 36 и вход питания клапана 25 подключатся к дренажу. В результате исчезнет давление на выходе клапана 25 и сигнал Вниз на выходе 30 автомата 11. Автомат перейдет в нейтральное состояние. При дальнейшем увеличении скорости машины аналогично происходят последующие переключения Вниз вплоть до первой передачи, на которой давление с выхода распределителя 9 подается на управляющий вход 33 автомата 11 и далее в камеру возвратной пружины клапана 25. Золотник клапана 25 перемещается в левое положение, благодаря чему реализуется запрет на его включение и, следовательно, запрет на переключение Вниз при последующем уменьшении скорости машины. При каждом переключении Вверх либо Вниз гидротрансформатор разблокируется за счет прерывания подачи давления к входу питания клапана 23. Так, при подаче сигнала Вверх, когда золотники клапанов 21, 22 находятся в левом положении, вход питания клапана 23 подключается к дренажной гидролинии клапана 21. При подаче сигнала Вниз золотник клапана 22 устанавливается в правое положение и вход питания клапана 23 подключается к дренажной гидролинии клапана 22. Таким образом, предложенный двухканальный автомат позволяет осуществить запрет на выходные сигналы автомата на включение передач при трогании транспортного средства в зоне автоматических переключении Вниз, а также вне диапазона его автоматических переключений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6