УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЛАНЕТАРНОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ

Предложенное устройство управления многоступенчатой планетарной коробкой передач предназначено для колесных и гусеничных транспортных машин. Применение многоступенчатых планетарных коробок передач, обеспечивающих снижение эксплуатационного расхода топлива, на транспортных машинах известно, например, [1].
Данное техническое решение касается управления многоступенчатыми планетарными коробками передач, ступени которых переключаются фрикционными муфтами (С) и фрикционными тормозами (Т), снабженными цилиндрами, соединяемыми гидравлическими клапанами с источником давления и гидробаком по сигналам электрического переключателя ступеней. При этом для включения каждой ступени коробки передач коммутатор избирательно включает три канала управления, содержащих фрикционные муфты и фрикционные тормозы.
Целью предлагаемого устройства является сокращение позиций переключателя ступеней по сравнению с числом ступеней прямого хода коробки передач, что особенно важно для управления многоступенчатой коробкой передач.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема планетарной коробки передач; на фиг. 2 - таблица переключений цилиндров ступеней коробки передач и позиций электрического переключателя ступеней; на фиг. 3 - схема устройства управления планетарной коробкой передач.
Кинематическая схема коробки передач (фиг. 1) содержит трехступенчатую планетарную передачу 1, имеющую ступень заднего хода, и дополнительную трехступенчатую планетарную передачу 2. Планетарная передача 1 приводится от входного вала 3, а дополнительная трехступенчатая планетарная передача 2 соединена с выходным валом 4 планетарной коробки передач. Между собой планетарные передачи 1 и 2 соединены валом 5. Вал 5 является выходным для трехступенчатой передачи 1 и входным валом для дополнительной планетарной передачи 2.
Ступени планетарной передачи 1 включаются путем избирательного соединения цилиндров 6-9 с источником давления.
Ступени дополнительной планетарной передачи включаются путем избирательной подачи давления в цилиндры 10-12.
Планетарная передача 1 содержит два планетарных ряда 13 и 14. А дополнительная планетарная передача содержит планетарные ряды 15 и 16, приводимые от вала 5. Планетарный ряд 15 управляется фрикционным тормозом Т4 с помощью цилиндра 11. При этом планетарный ряд 15 снабжен фрикционной муфтой С3 блокировки планетарного ряда 15, управляемой цилиндром 12. Коронные шестерни планетарных рядов 15 и 16 соединены между собой. Управление включением второго планетарного ряда 16 выполняется фрикционным тормозом ТЗ с помощью цилиндра 10.
Управляемое переключение в четырех планетарных рядах позволяет получить 9 ступеней прямого хода (u1-u9) в планетарной коробке передач.
В таблице на фиг. 2 приведены цилиндры 6-12, включаемые на каждой ступени планетарной коробки передач u1-u9, и, соответственно, включаемые фрикционные муфты С и фрикционные тормозы Т, как это принято в технической литературе. В этой таблице также даются позиции U1-U6 электрического переключателя ступеней. При этом шаги ступеней u5, u7 и u9 равны приблизительно половине шага между ступенями u4-u6 и u6-u8.
В соответствии с таблицей на фиг. 2 при включении каждой ступени в планетарной коробке передач (u1-u9, uR) включаются три фрикционных элемента (С, Т) и три управляющих цилиндра.
н
Устройство управления коробкой передач содержит приводимый от двигателя транспортной машины масляный насос 17, являющегося источником давления. Давление Р на выходе масляного насоса поддерживается ограничителем давления 18. Масло для работы планетарной коробки передач находится в гидробаке 19, в который происходит слив масла из всех узлов коробки передач, например, из ограничителя давления 18.
Избирательное включение цилиндров 6-12 на каждой ступени коробки передач выполняется клапанами 20-26, управляемыми снабженными электромагнитами клапанами-пилотами 27-33. Электромагниты клапанов-пилотов управляются от электрического переключателя ступеней 34 через коммутатор 35, обеспечивающий на каждой позиции электрического переключателя ступеней 34 включение трех цилиндров в соответствии с таблицей на фиг. 2. Электропитание производится от аккумулятора 36. При этом цилиндр 12 фрикционной муфты С3 управляется непосредственно от электрического переключателя ступеней 34.
Фрикционный тормоз Т3 второго планетарного ряда 16, соединенный с цилиндром 10, управляется от двухпозиционного автомата 37, приводимого от датчика частоты вращения двигателя 38. Двухпозиционный автомат 37 содержит переключатель 39 для отключения цилиндра 12 фрикционной муфты С3 и включения цилиндра 10 фрикционного тормоза Т3 второго планетарного ряда 16.
Если, например, при включенной в коробке передач ступени и8 происходит увеличение частоты двигателя до n1, то переключатель 39 двухпозиционного автомата 37 срабатывает, включая цилиндр 10 и отключая цилиндр 12, т.е. происходит включение ступени u9.
На ступени u9, если позволяет дорожное сопротивление, частота двигателя может увеличиваться до максимальной частоты двигателя n3. При возрастании дорожного сопротивления и включенной ступени u9 частота двигателя будет уменьшаться до n2. При этом двухпозиционный автомат 37 выключит ступень u9 и включит ступень u8 с большим передаточным числом.
Аналогичная работа двухпозиционного автомата 37 по включению тормоза ТЗ будет происходить при движении транспортной машины на ступенях u5 и u7.
Если после переключения со ступени и9 на ступень u8 частота двигателя будет продолжать снижаться, то водитель будет вынужден со ступени u8 перейти на ступень u6, переведя переключатель ступеней 34 с позиции U6 на U5 при значительном шаге меду этими ступенями.
т
т
т
В этом случае, для уменьшения шага между ступенями в устройство управления по фиг. 3 введен датчик 40 включения понижающих ступеней, соединенный с переключателем ступеней 34, реагирующий на переключения U6→U5 и U5→U4. Датчик 40 включения понижающих ступеней запускает таймер 41, время действия которого равно, например, t=3 с. Таймер 41 снабжен реле 42, имеющим переключаемый контакт 43. Поэтому при переключении U6→U5 на время действия таймера t контакт реле 43 отключает цилиндр 12 фрикционной муфты С3 и включает цилиндр 10 фрикционного тормоза Т3, т.е. принудительно включается промежуточная ступень u7. Если за время t частот двигателя будет n≥n1, то ступень u7 останется включенной.
При n<n1 таймер 41 выключится, а коробке передач произойдет переключение u7→u6 с малым шагом между ступенями.
Аналогичный процесс включения ступени u5 произойдет и при переводе переключателя ступеней 34 с позиции U5 на позицию U4.
При переводе переключателя ступеней 34 на позиции U4-U6 в любом направлении, реализуется включение всех ступеней u4-u9 в планетарной коробке передач. Переключатель 39 двухпозиционного автомата 37 соединен с переключателем ступеней 34 через диоды 44, 45 и 46 для предотвращения короткого замыкания в переключателе ступеней между позициями U4, U5 и U6.
Следовательно, без вмешательства водителя в планетарной коробке передач, схема управления которой приведена на фиг. 3, происходит автоматическое включение ступеней u5, u7 и u9, т.е. планетарная коробка передач становится автоматизированной.
При включении переключателем ступеней 34 позиций U1-U3 и UR, на каждой позиции согласно таблице на фиг. 2 включается одна ступень в планетарной коробке передач 1.
Таким образом, при шести позициях переключателя ступеней 34 в планетарной коробке переда реализуется 9 ступеней прямого хода.
При практической реализации двухпозиционного автомата может быть использован центробежный регулятор [2]. Датчики включения понижающих ступеней приведены в источниках [3] и [4].
Источники информации
1. Альгин В.Б. Высокомощные гидромеханические передачи: патентно-информационное и расчетное исследование. Часть 2. Коробки передач с тремя степенями свободы. Механика машин, механизмов и материалов. 2015. №3 (32).
2. Румянцев Л.А. Полуавтоматическая диапазонная гидропередача ДГП-420. Труды НАМИ. Выпуск №258. 2014.
3. Румянцев Л.А. Переключатель ступеней трансмиссии. Патент на изобретение №2130664.
4. Румянцев Л.А. Устройство переключения ступеней в трансмиссии. Патент на изобретение №2130838.
5. Румянцев Л.А. Планетарная коробка передач транспортной машины. Патент на полезную модель №137586.
6. Румянцев Л.А. Устройство управления планетарной коробкой передач. Патент на полезную модель №149375.