Устройство управления коробкой передач с фрикционами переключения ступеней

Полезная модель относится к коробкам передач, переключаемым без разрыва потока мощности, автомобилей, тракторов и строительно-дорожных машин.
Известно устройство управления двухступенчатой коробкой передач по патенту на полезную модель RU №172300 U1, содержащей ступенчатый редуктор, управляемый фрикционной муфтой и фрикционным тормозом, снабженный цилиндрами, аккумуляторами давления и двухпозиционными клапанами, соединяющими цилиндры ступеней с источником давления и гидробаком клапаном-пилотом по сигналам электрического переключателя ступеней.
Отличительной особенностью этого устройства является установка в каналах слива двухпозиционных клапанов дополнительных нормально закрытых клапанов, управляемых от аккумуляторов давления соседних ступеней.
Такое техническое устройство обеспечивает задержку сброса давления в цилиндре выключаемого фрикциона от момента начала подачи давления в цилиндр включаемого фрикциона. Благодаря этому уменьшается работа буксования в включаемом фрикционе, что ведет к увеличению надежности и долговечности фрикциона.
В предложенном устройстве управления сохранен известный принцип переключения фрикционов, но оно создано на основе применении электронного таймера с задержкой выключения, соединенного с электромагнитом клапана-пилота. Это техническое решение существенно упрощает устройство управления коробкой передач, снижается металлоемкость и трудоемкость изготовления, а также повышается ремонтопригодность, т.к. таймер может устанавливаться с использованием штепсельного разъема.
На фиг. 1 приведен вариант кинематической схемы коробки передач; на фиг. 2 - таблица с включаемыми цилиндрами фрикционов на ступенях коробки передач, а также даны шаги ступеней; на фиг. 3 - схема устройства управления по фиг. 1; на фиг. 4 - конструктивная схема таймера; на фиг. 5 - график давлений в цилиндрах включаемого и выключаемого фрикционов; на фиг. 6 - часть схемы устройства управления, содержащая таймер с электрическим переключателем; на фиг. 7 - график давлений в цилиндрах по схеме на фиг. 6.
Устройство управления коробкой передач (фиг. 3) содержит цилиндры 5-9 фрикционов ступеней. При этом цилиндры 6-8 соединены с аккумуляторами давления 10-12.
Все цилиндры также соединены с переключающими клапанами 13-17, управляемыми клапанами-пилотами 18-22, снабженными электромагнитами.
Переключение ступеней в коробке передач выполняется электрическим переключателем ступеней 23 при избирательном соединении на каждой ступени коробки передач клапанов-пилотов с электрическим аккумулятором 24 для обеспечения включения цилиндров согласно фиг. 2. Например, при включении ступени U1 должны включаться цилиндры 5 и 7.
н
Источником давления для включения цилиндров 5-9 при включении ступеней является приводимый от двигателя масляный насос 25, на котором ограничителем давления 26 поддерживается давление Р. Слив масла из всех узлов устройства управления (фиг. 3) выполняется в гидробак 27.
Параллельно электромагнита клапана пилота 21 ступени U1 включен электронный таймер 28, выходное звено которого 29, выполненное в виде реле с выключателем 30, имеющим возможность соединения электромагнита с электрическим аккумулятором 24.
Диоды 31-34 обеспечивают избирательное соединение цилиндров ступеней при переключении передач согласно таблице на фиг. 2.
На фиг. 1 - фиг. 3 фрикционы ступеней имеют следующие обозначения: С-фрикционная муфта; Т- фрикционный тормоз, как это принято в технической литературе.
Другой таймер 35, соединенный с электромагнитом клапана-пилота 20 ступени U2, предназначен для управления цилиндром 8 при переключении ступени U2-U1 или U2-U3. Другой таймер 35 содержит на выходе реле 36, содержащее выключатель 37.
Таймер 28 содержит транзистор 38, резисторы 39-42 и конденсатор 43 (фиг. 4). Кроме того, между резистором 41 и точкой 44, определяющей напряжение на делителе, содержащем резисторы 39 и 40, установлен диод 45.
В момент включения электрическим переключателем 23 ступени U1 срабатывает клапан-пилот 21, подающий сигнал управления на переключающий клапан 16 (фиг. 3), который соединяет цилиндр 7 фрикционного тормоза T1 с масляным насосом 25. Происходит включение ступени U1.
Одновременно, от напряжения в точке 44 проходит пусковой ток через базу транзистора 38. Происходит открытие транзистора, срабатывает реле 29, его контакт выключателя 30 замыкается параллельно переключателю ступеней 23. При этом, через диод 45 происходит зарядка конденсатора 43.
З1
З1
Если переключатель ступеней 23 перевести в положение нейтрали (н) или на ступень U2, то на время задержки t, получаемой от времени разряда конденсатора 43 через базу транзистора 38 и резисторы 41, 42, выключатель 30 реле 29 остается замкнутым. Поэтому на время t запаздывания выключения таймера 28 цилиндр 7 ступени U1 остается полностью включенным.
пп
З1
га
зап
вкл
вык
График давлений в цилиндрах 7 и 8 при переключении ступеней U1 - U2 приведен на фиг.5, где t - время переключения цилиндров ступеней, a t - время задержки выключения таймера 28. Р - давление начала заполнения аккумулятора давления, а Р - давление при полной зарядки аккумулятора давления. Р и Р - графики включения и выключения цилиндров ступеней.
З1
З1
Наиболее эффективно применение таймера с задержкой выключения t при больших шагах между переключаемыми ступенями коробки передач. Благодаря этому существенно снижается работа буксования на включаемом фрикционе. Величину t возможно корректировать при изменении емкость конденсатора 43, напряжения в точке 44 делителя напряжения 39-40, а также сопротивления резистора 41.
Изложенное описание переключений ступеней выполнено применительно к планетарной коробке передач. Однако, данное техническое решение может быть использовано и в вальных коробках передач, переключаемых фрикционами с помощью цилиндров.
В схеме по фиг. 6 выходное звено 29 таймера 28 снабжено электрическим переключателем 46, соединенным с выключателем 37 выходного реле 36 таймера 35.
З2
31
Таймер 35 при переключении ступеней U2-U3 имеет задержку t<t т.к. меньше шаг между ступенями.
Перед переключением на понижающую ступень U2-U1 таймер 35 полностью заряжен, поэтому его выключатель 37 замкнут. Однако, как только переключатель ступеней 23 переведется на позицию U1, включается таймер 28 и его переключатель 46 разорвет соединение с выключателем 37 и запустит таймер 28. Поэтому, выключение цилиндра 8 начнется одновременным включением цилиндра 7. На фиг. 7 эти характеристики приведены штрих пунктирными линиями.
При переключениях на понижающую ступень в коробке передач задержка начала сброса давления в выключаемом цилиндре нежелательна. В схеме управления по фиг.6 это достигается введением переключателя 46 реле 29, который управляет выключателем 37 реле 36.
З2
При переключениях U2-U3 включение цилиндра 8 происходит с задержкой t, что снижает работу буксования в фрикционе муфты, управляемой цилиндром 6.
Использованные источники.
1. К.Я. Львовский, Ф.А. Черпак «Трансмиссии тракторов», Машиностроение, 1976 г.
2. Л.А. Румянцев «Проектирование автоматизированных автомобильных передач», Инновационное машиностроение, 2017 г.