АККУМУЛИРУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ И МАШИНА, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ТАКАЯ КОНСТРУКЦИЯ
ACCUMULATING DESIGN FOR GEAR SHIFT AND CAR INCORPORATING SAID DESIGN

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аккумулирующей конструкции для переключения передачи и также относится к машине, оборудованной аккумулирующей конструкцией.
Уровень техники
Для выполнения различных работ используется множество машин, например колесные погрузчики, автомобили и внедорожные транспортные средства, другие тяжелые строительные машины и горные машины. Для эффективного выполнения работ эти машины должны быть оборудованы источником энергии для подачи энергии к одному или нескольким устройствам для выполнения земляных работ с помощью силовой передачи, которая должна быть оборудована рядом передач, так чтобы машина могла эксплуатироваться на различных скоростях и чтобы поддерживать работу двигателя в требуемом рабочем диапазоне. Таким образом, машины часто включают в себя многоступенчатую силовую передачу, соединенную с двигателем с помощью преобразователя крутящего момента.
Для получения широкого диапазона передаточных отношений, которые необходимы для работы машины, многоступенчатая силовая передача содержит некоторое количество передач, входящих в зацепление друг с другом, и соответствующие механизмы переключения, известные как вилка механизма переключения или рычаг переключения передач. Каждая передача имеет разное количество зубьев, и выходное передаточное отношение или скорость силовой передачи зависит от того, какие шестерни находятся в зацеплении. Механизмы переключения используются для избирательного включения заданного набора шестерней с целью получения требуемого выходного передаточного отношения. Например, механизм переключения часто имеет такую конструкцию, чтобы он мог перемещаться между тремя положениями, например из первого положения, в котором первый набор шестерней выбирается для получения первого выходного передаточного отношения (например, для обеспечения высокой скорости), во второе положение, в котором шестерни не находятся в зацеплении (например, в нейтральное положение), и затем в третье положение, в котором выбирается второй набор шестерней для получения второго выходного передаточного отношения (например, для обеспечения низкой скорости).
Механизмы переключения вышеуказанных типов часто управляются с помощью системы управления гидравлической передачей, в которой часто встречается резкое переключение из-за воздействия условий эксплуатации машины и конструкции системы управления передачей. Для обеспечения непрерывного переключения передач и быстрого и удобного переключения часто требуются сложные и дорогостоящие механизмы, что увеличивает расходы на изготовление машины, а также снижает надежность управления силовой передачей машины, ослабляет устойчивость к поломкам и укорачивает срок эксплуатации компонентов и периоды между циклами технического обслуживания.
Настоящее изобретение предназначено для устранения одной или нескольких из указанных проблем.
Раскрытие изобретения
По первому аспекту настоящего изобретения аккумулирующая конструкция для переключения передачи содержит:
бачок для хранения передающей среды;
перекачивающий насос, соединенный с бачком для хранения передающей среды с помощью первой линии для передающей среды,
клапан регулирования направления и скорости и сцепления, последовательно соединенные с выпусками перекачивающего насоса с помощью второй линии для передающей среды;
аккумулятор, соединенный с выпусками перекачивающего насоса с помощью третьей линии для передающей среды;
аккумулятор содержит корпус, образующий полость, поршень, установленный в полости и способный перемещаться в продольном направлении корпуса, и пружинный элемент, установленный между закрытым концом корпуса и поршнем и способный к упругому деформированию в продольном направлении корпуса, при этом поршень функционально связан с третьей линией для передающей среды на стороне, обращенной от пружинного элемента.
По другому аспекту настоящего изобретения машина содержит:
бачок для хранения передающей среды;
перекачивающий насос, соединенный с бачком для хранения передающей среды с помощью первой линии для передающей среды,
клапан регулирования направления и скорости и сцепления, последовательно соединенные с выпусками перекачивающего насоса с помощью второй линии для передающей среды;
аккумулятор, соединенный с выпусками перекачивающего насоса с помощью третьей линии для передающей среды;
в которой аккумулятор содержит корпус, образующий полость, поршень, установленный в полости и способный перемещаться в продольном направлении корпуса, и пружинный элемент, установленный между закрытым концом корпуса и поршнем и способный к упругому деформированию в продольном направлении корпуса, при этом поршень функционально связан с третьей линией для передающей среды на стороне, обращенной от пружинного элемента.
Предпочтительно, передний конец третьей линии для передающей среды соединен со второй линией для передающей среды в положении Р рядом с впуском клапана регулирования направления и скорости, и вторая дроссельная диафрагма расположена выше положения Р по потоку во второй линии для передающей среды.
Предпочтительно, аккумулирующая конструкция содержит клапан регулирования давления, соединенный с выпуском перекачивающего насоса с помощью четвертой линии для передающей среды, и четвертая линия для передающей среды имеет передний конец выше по потоку второй дроссельной диафрагмы.
Аккумулирующая конструкция по настоящему изобретению имеет преимущество, которое состоит в быстром наполнении в начале переключения передачи и ослаблении давления в конце переключения передачи, что исключает резкое переключение в случае быстрого переключения передачи и повышает комфортность выполнения переключения. Аккумулирующая конструкция не только обеспечивает быстрое и удобное переключение передачи, но также является простой конструкцией, имеет широкое применение, устойчива к возникновению неисправностей и не требует сложного технического обслуживания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематичный вид машины по настоящему изобретению;
фиг.2 - гидравлическая линия по варианту выполнения аккумулирующей конструкции;
фиг.3 - вид в разрезе варианта выполнения аккумулирующей конструкции.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пример машины 1, которая может быть передвижной машиной, выполняющей различные операции в таких отраслях, как разработка месторождений полезных ископаемых, строительство, сельское хозяйство или транспортирование, или других известных отраслях. Например, машина 1 может быть машиной для проведения земляных работ, например колесным одноковшовым погрузчиком, вездеходом, автоматическим грейдером или какой-либо другой машиной для проведения земляных работ. Машина 1 может включать в себя источник 2 энергии, преобразователь 4 крутящего момента и силовую передачу 6, функционально связанную с приспособлением 8 для повышения силы сцепления с грунтом. Машина 1 также может включать в себя пост 3 управления и одно или несколько средств 5 интерфейса для ручного управления машиной 1.
Источник 2 энергии может генерировать выходную мощность и, в частности, может быть двигателем внутреннего сгорания, дизельным двигателем, бензиновым двигателем, двигателем, работающим на газообразном топливе, или двигателем других типов, известных специалистам в этой области техники. Источник 2 энергии может не относиться к источникам энергии внутреннего сгорания, например может быть печью, аккумулятором, топливной батареей, электродвигателем или каким-либо другим пригодным источником энергии.
Преобразователь 4 крутящего момента представляет собой гидравлическое средство, соединяющее источник 2 энергии с силовой передачей 6, и может обеспечивать вращение источника 2 энергии до некоторой степени независимо от силовой передачи 6.
Приспособление 8 для повышения силы сцепления с грунтом (см. фиг.1) может включать в себя колеса (показано только одно колесо) с двух сторон машины или может включать в себя гусеницы, ремни или другое приспособление для повышения силы сцепления с грунтом. Приспособление 8 для повышения силы сцепления с грунтом может приводиться в действие силовой передачей 6 с целью вращения как функция вращательной мощности источника 2 энергии.
Пост 3 управления может принимать входные данные от водителя машины. В частности, средства 5 интерфейса водителя, расположенные внутри поста 3 управления, могут быть сконфигурированы как переключатель передач для указания водителю передаточного отношения передачи и/или направления движения. Например, средства 5 интерфейса водителя могут иметь положение нейтральной передачи, некоторое количество положений передней передачи и положение задней передачи. Когда средства 5 интерфейса водителя перемещаются в различные доступные положения, может генерироваться сигнал о требуемом передаточном отношении, который будет передаваться в систему управления силовой передачей.
На фиг.2 показан вариант выполнения аккумулирующего устройства 10 для управления переключением. Аккумулирующее устройство 10, к примеру, содержит три сцепления, например сцепление FI первой передней передачи, сцепление FII второй передней передачи и сцепление RI задней передачи. Аккумулирующее устройство 10 регулирует три сцепления с целью их включения и выключения для получения трех рабочих передач машины.
Аккумулирующее устройство 10 также содержит бачок 11 для хранения передающей среды, перекачивающий насос 12, соединенный с бачком 11 для передающей среды с помощью первой линии 21 для передающей среды, клапан 16 регулирования направления и скорости, соединенный с выходом перекачивающего насоса 12 с помощью второй линии для передающей среды, три выпускных отверстия клапана 16 регулирования направления и скорости, соединенные с соответствующими поршнями 17 сцепления с помощью отводов 231, 232 и 233 второй линии 23 для передающей среды, так чтобы гидравлическая среда могла указывать воздействие на соответствующую фрикционную накладку 15 сцепления; аккумулятор 18, соединенный с выпуском перекачивающего насоса 12 с помощью третьей линии для передающей среды; и клапан 13 регулирования давления, преобразователь 4 крутящего момента и фрикционную накладку 15 сцепления редуктора, которые последовательно соединены выпусками перекачивающего насоса с помощью четвертой линии для передающей среды. Задний конец первой линии для передающей среды соединен с передним концом второй линии для передающей среды и передним концом четвертой линии для передающей среды в точке О, и передний конец третьей линии для передающей среды соединен со второй линией для передающей среды в точке Р рядом с впуском клапана 16 регулирования направления и скорости.
В аккумулирующем устройстве 10 клапан 16 регулирования направления и скорости управляется манипулятором 29, который сконфигурирован как обычная манипуляционная тяга и управляется водителем машины. В этом случае манипулятор может быть соединен с клапаном 16 регулирования направления и скорости с помощью линии управления. Каждая из фрикционных накладок 15 сцеплений снабжена однонаправленным клапаном 30 для выпуска масла во время выключения сцеплений.
В варианте выполнения в клапане 16 регулирования направления и скорости дополнительно предусматривается разгрузочное устройство 31, например маслоуловитель, для выпуска масла из фрикционной накладки 15 сцепления предыдущей передачи для облегчения быстрого выключения фрикционной накладки 15 сцепления и, следовательно, соответствующего сцепления. В частности, когда аккумулирующая конструкция управляется для переключения из положения передачи, клапан 16 регулирования направления позволяет поршню 17 сцепления положения передачи функционально взаимодействовать с разгрузочным устройством 31. Следовательно, во время переключения передачи фрикционные накладки 15 сцеплений могут выключаться однонаправленным клапаном 30 и разгрузочным устройством 31 одновременно.
Как показано на фиг.2, конец клапана 13 регулирования давления, расположенный выше по потоку, с одной стороны, соединен с преобразователем 4 крутящего момента и фрикционными накладками 15 сцепления редуктора с помощью четвертой линии 22 для передающей среды и, с другой стороны, соединен с бачком для передающей среды с помощью предохранительного клапана 28. Клапан 13 регулирования давления предназначен для эффективного предотвращения излишнего давления передающей среды в первой линии для передающей среды с целью защиты компонентов, таких как перекачивающий насос 12. Специалисты в этой области техники смогут легко понять, что перекачивающий насос 12 может приводиться в действие источником 2 энергии, например двигателем. Некоторое количество гидравлической среды, перекачиваемое перекачивающим насосом 12 из бачка 11 для хранения передающей среды, подается к фрикционным накладкам 15 сцеплений редуктора с помощью четвертой линии для передающей среды с целью непрерывной смазки фрикционных накладок 15 сцеплений. После смазки фрикционных накладок 15 указанное количество гидравлической среды возвращается в бачок 11 для хранения передающей среды с помощью четвертой линии 22 для передающей среды. Смазка фрикционных накладок 15 сцеплений с помощью четвертой линии для передающей среды уменьшает износ фрикционных накладок 15 сцеплений и регулирует их рабочую температуру, тем самым увеличивая срок службы фрикционных накладок 15 сцеплений.
В варианте выполнения в третьей линии 24 для передающей среды предусмотрена дроссельная диафрагма 25 для регулирования/управления расходом среды, протекающей в аккумулятор 18 и из него. Предпочтительно, первая дроссельная диафрагма 25 расположена у впуска аккумулятора 18 и функционально связана с третьей линией для передающей среды. Этот вариант выполнения дополнительно упрощает конструкцию системы.
Вторая дроссельная диафрагма 26 расположена во второй линии для передающей среды между точкой О соединения и положением Р.
В предпочтительном варианте выполнения аккумулирующей конструкции 10 расход первой и второй дроссельных диафрагм 25 и 26 может контролироваться посредством регулирования их соотношения с целью увеличения расхода в начале переключения передачи и плавного увеличения давления масла в конце переключения передачи до тех пор, пока переключение не будет завершено, в результате чего исключается резкое переключение и повышается комфортность переключения передачи.
На фиг.3 схематично показан вариант выполнения аккумулятора 18, который содержит корпус 181, образующий полость, поршень 182, установленный в полости и способный перемещаться в продольном направлении корпуса, и пружинный элемент, установленный между закрытым концом корпуса и поршнем и способный к упругому деформированию в продольном направлении корпуса, при этом поршень функционально связан с третьей линией для передающей среды на стороне, обращенной от пружинного элемента. В этом примере аккумулятора сила воздействия прикладывается к противоположным сторонам поршня с помощью пружинного элемента 183 и передающей среды из третьей линии для передающей среды с целью скольжения поршня соответственно в полости корпуса 181.
Специалистам в этой области техники понятно, что пружинный элемент 183 может быть изготовлен из любого упругого материала или может иметь геометрическую форму, обеспечивающую упругость в целом. Предпочтительно, пружинный элемент является пружиной. Предпочтительно, пружина является цилиндрической пружиной.
Предпочтительно, по наружной периферии поршня 182 предусмотрен масляный резервуар 1821, так чтобы передающая среда, например масло, могла использоваться для смазки контактных поверхностей между корпусом 181 и поршнем 182, тем самым обеспечивая длительный срок службы и высокие эксплуатационные характеристики. С другой стороны, из-за очень малого зазора между внутренней стенкой корпуса 181 и наружной периферией поршня 182 передающая среда неизбежно затекает в камеру пружинного элемента 183, что приводит к накапливанию передающей среды. Для удаления накопленной передающей среды в соответствующем месте корпуса 181 предусмотрено дренажное отверстие.
Расход через первую и вторую дроссельные диафрагмы может быть оптимизирован с помощью аккумулирующей конструкции по настоящему изобретению и регулирования соотношения между первым и вторым дроссельными диафрагмами 25, 26 и регулирования параметров аккумулятора, в результате чего обеспечивается требуемое регулирование процесса переключения. Таким образом, аккумулирующая конструкция настоящего изобретения имеет большую применимость.
Порядок работы аккумулирующей конструкции 10 будет описан ниже, например, с помощью объяснения переключения с первой передней передачи FI на заднюю передачу RI.
Когда машина работает на первой передней передаче FI, фрикционная накладка 15 сцепления первой передней передачи FI находится во включенном состоянии, и система находится в устойчивом состоянии. Во второй линии 23 для передающей среды, где расположена фрикционная накладка 15 первой передней передачи FI, создается высокое давление Р1, например 1,4 МПа. Высокое давление Р1 также создается в третьей линии 24 для передающей среды и аккумуляторе 18.
При необходимости переключения с первой передней передачи FI на заднюю передачу RI водитель воздействует на манипулятор 29, который переключает клапан 16 регулирования направления и скорости из состояния взаимодействия с отводом 232 в состояние взаимодействия с отводом 233. Во время процесса переключения однонаправленный клапан 30 и разгрузочное средство 31 сбрасывают давление фрикционной накладки 15 сцепления передачи FI таким образом, что резко падает давление во второй линии 23 для передающей среды, в частности на участке между фрикционной накладкой 15 сцепления первой передней передачи FI и второй дроссельной диафрагмой 26. Однако благодаря действию второй дроссельной диафрагмы 26 и первой дроссельной диафрагмы 25 и короткому периоду, во время которого продолжается падение давления, это падение давления оказывает незначительное влияние на количество передающей среды из второй линии 23 для передающей среды, которое находится выше по потоку второй дроссельной диафрагмы 26 и аккумулятора 18.
По завершении переключения клапана 16 регулирования направления и скорости фрикционная накладка 15 сцепления обратной передачи RI находится во включенном состоянии, и теперь в отводе 233 второй линии 23 для передающей среды действует низкое давление Р2, например 0,2-0,4 МПа. За счет действия второй дроссельной диафрагмы 26 давление во второй линии 23 для передающей среды выше по потоку второй дроссельной диафрагмы 26 превышает низкое давление Р2. Затем во второй линии 23 для передающей среды нагнетается давление посредством перекачивания с помощью перекачивающего насоса 12. Аккумулятор 18 за счет высокого давления Р1 дополнительно нагнетает давление в первой дроссельной диафрагме 25, в результате чего обеспечивается быстрое наполнение маслом. Следовательно, быстрое включение сцепления обратной передачи RI выполняется в начале переключения передачи.
При непрерывном перекачивании, выполняемом перекачивающим насосом 12, полость поршня сцепления обратной передачи RI наполняется жидкостью высокого давления и уменьшается упругая потенциальная энергия аккумулятора, так что давление в части второй линии 23 для передающей среды ниже по потоку второй дроссельной диафрагмы 26 будет превышать давление аккумуляторе 18 и давление во второй линии 23 для передающей среды теперь составляет, например, 0,5-0,: МПа. В этом случае пружинный элемент аккумулятора 18 сжимается, и аккумулятор 18 нагружается жидкостью из второй линии 23 для передающей среды с помощью первой дроссельной диафрагмы 25 третьей линии 24 для передающей среды до тех пор, пока не будет закончено переключение передачи. На этой стадии аккумулятор поглощает и запасает энергию за счет деформирования пружинного элемента 183 и увеличение давления во второй линии 23 для передающей среды замедляется, что именуется временем ослабления и понижения давления. Таким образом, в конце переключения передачи давление включения сцепления медленно увеличивается с целью выполнения плавного включения сцепления и комфортности эксплуатации.
По завершении переключения передачи система работает устойчиво и давление среды во второй линии 23 для передающей среды и третьей линии 24 для передающей среды соответствует высокому давлению Р1 и составляет примерно 1,4 МПа. При необходимости переключения с обратной передачи RI на другие передачи давление во второй и третьей линиях для передающей среды повторно подвергается циклу изменений, приведенных выше. Во время других процессов переключения передачи аккумулирующая конструкция 10 действует аналогичным образом, поэтому их подробное описание опущено.
Промышленная применимость
Аккумулирующая конструкция 10 настоящего изобретения может использоваться в различных машинах, таких как гусеничные бульдозеры, или других машинах, например экскаваторах, экскаваторах с обратной лопатой, грейдерах и т.п.
При необходимости переключения передачи водитель воздействует на манипулятор 29 для отключения отвода 232 от клапана регулирования направления и скорости, соответствующего, например, передаче FI, и часть второй линии для передающей среды, взаимодействующая с третьей линией для передающей среды, все еще находится под высоким давлением, и пружинный элемент 183 в аккумуляторе 18 находится в сжатом состоянии, при этом гидравлическое масло заполняет пространство в аккумуляторе 18 между поршнем 182 и впуском аккумулятора. Как только клапан 16 регулирования направления и скорости переключается, например, с целью взаимодействия с отводом 233 второй линии для передающей среды, во второй линии 23 для передающей среды нагнетается давление за счет перекачивания с помощью перекачивающего насоса 12, при этом отвод 233 второй линии 23 для передающей среды будет быстро наполняться жидкостью высокого давления из третьей линии для передающей среды и аккумулятора, в результате чего будет выполняться этап наполнения маслом с быстрым подъемом давления. В результате непрерывного перекачивания с помощью перекачивающего насоса 12 и непрерывного ослабления упругой потенциальной энергии аккумулятора 18 давление в части второй линии 23 для передающей среды ниже по потоку второй дроссельной диафрагмы 26 будет превышать давление в аккумуляторе 18. Кроме того, жидкость высокого давления из второй линии для передающей среды прикладывает давление к поршню 182 в аккумуляторе 18 с помощью третьей линии для передающей среды, так чтобы поршень 182 принудительно перемещался к закрытому концу корпуса аккумулятора 18, и в результате прикладывание давления к пружинному элементу, помещенному между поршнем 182 и закрытым концом, пружинный элемент преобразует гидравлическую энергию в упругую запасенную потенциальную энергию. За счет процесса накопления энергии в аккумуляторе 18 возрастание давления во второй линии 23 для передающей среды замедляется, в результате чего обеспечивается время ослабления и понижения давления. Таким образом, в конце переключения передачи давление в сцеплении повышается медленно и сцепление включается плавно, обеспечивая повышенную комфортность переключения.
Приведенное выше описание касается только предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения и не ограничивает настоящее изобретение, поскольку могут быть выполнены различные модификации и усовершенствования без отклонения от объема настоящего изобретения. Другие варианты выполнения могут быть предусмотрены специалистами в этой области с учетом настоящего изобретения. Описание и примеры могут рассматриваться только как пояснительные, и истинный объем изобретения определен в приложенной формуле изобретения и ее эквивалентах.