close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10960

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10960
(13) C1
(19)
B 60W 10/10
F 16D 29/00
F 16H 61/06
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФРИКЦИОНАМИ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
(21) Номер заявки: a 20070165
(22) 2007.02.19
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(72) Авторы: Тарасик Владимир Петрович; Горбатенко Николай Николаевич; Рынкевич Сергей Анатольевич;
Кузнецов Сергей Владимирович; Пузанова Ольга Владимировна; Кусков
Константин Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) US 6499577 B2, 2002.
RU 2002145 C1, 1993.
SU 1638040 A1,1991.
SU 1449378 A1, 1989.
SU 1627428 A1, 1991.
US 6772869 B2, 2004.
JP 2164618 A, 1990.
JP 3113165 A, 1991.
BY 10960 C1 2008.08.30
(57)
1. Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи, содержащее исполнительный механизм включения фрикциона, гидравлический исполнительный цилиндр фрикциона, гидравлические магистрали и гидролинии, источник
питания рабочей жидкости, сливную магистраль, устройство формирования характеристики давления включения фрикциона, включающее двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель, устройство обнаружения заполнения гидравлического исполнительного
цилиндра фрикциона и электронный блок управления, содержащий микропроцессорный
Фиг. 1
BY 10960 C1 2008.08.30
модуль, выполненный с возможностью формирования широтно-импульсных сигналов,
при этом первый каскад включает электрогидравлический пропорциональный клапан, содержащий пропорциональный магнит и распределитель с обратной связью по давлению, а
второй каскад включает дроссельный гидрораспределитель, содержащий регуляторраспределитель, выполненный с возможностью усиления управляющего сигнала от электрогидравлического пропорционального клапана и регулирования давления жидкости в
гидравлическом цилиндре фрикциона, причем электронный блок управления связан с устройством обнаружения заполнения гидравлического исполнительного цилиндра фрикциона и пропорциональным магнитом электрогидравлического пропорционального
клапана, торцовая полость дроссельного гидрораспределителя связана с выходом электрогидравлического пропорционального клапана так, что в первой позиции электрогидравлического пропорционального клапана она соединена со сливной гидролинией, а во второй с напорной гидролинией, в первой позиции дроссельного гидрораспределителя гидравлический цилиндр фрикциона соединен со сливной гидролинией, а во второй - с напорной
гидролинией, пружинная полость дроссельного гидрораспределителя посредством гидролинии с дросселем соединена с гидравлическим цилиндром фрикциона, пружинная полость электрогидравлического пропорционального клапана посредством гидролинии с
дросселем соединена с торцовой полостью дроссельного гидрораспределителя, при этом
электрогидравлический пропорциональный клапан выполнен с возможностью формирования гидравлического сигнала для управления дроссельным гидрораспределителем, а
электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования давления в гидравлическом цилиндре фрикциона по заданной характеристике, например линейной, путем изменения величины силы тока на обмотке электромагнита электрогидравлического
пропорционального клапана.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество исполнительных механизмов включения фрикционов соответствует количеству фрикционов гидромеханической
передачи.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство обнаружения заполнения
гидравлического исполнительного цилиндра фрикциона выполнено в виде реле давления
или датчика давления с возможностью использования в системе диагностирования.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам автоматического управления мобильными машинами.
Известно устройство включения фрикционов гидромеханической передачи, содержащее аккумулятор давления и электрогидравлический регулятор давления, включающий
пилотную и главную ступени, причем пилотная ступень выполнена в виде двухпозиционного нормально-закрытого электромагнитного клапана, а главная - в виде золотникового
распределителя с двумя полостями управления, первая из которых соединена с выходом
электромагнитного клапана, а вторая - с магистралью включения фрикциона [1].
В этом устройстве используется принцип широтно-импульсной модуляции сигнала
давления на выходе из пилотной ступени, в результате чего между пилотной и главной
ступенями возникают пульсации давления. Эти пульсации вызывают колебательные процессы и пульсации давления в гидроцилиндре фрикциона включаемой передачи, для
сглаживания которых применяется аккумулятор давления. Но аккумулятор давления не
позволяет в полной мере сгладить пульсации и обеспечить требуемую точность регулирования давления. В результате снижается эффективность процесса регулирования и надежность управления переключением передач.
Известно устройство для регулирования давления в гидроцилиндре фрикциона, содержащее золотниковые элементы с дроссельным отверстием в гидромагистрали включения фрикциона и механизм обнаружения заполнения гидроцилиндра фрикциона [2].
2
BY 10960 C1 2008.08.30
Включение фрикциона через дроссельное отверстие приводит к увеличению времени
заполнения гидроцилиндра рабочей жидкостью, что снижает эффективность регулирования и надежность управления. При естественном снижении герметичности уплотнений
гидроцилиндра в процессе эксплуатации машины утечки жидкости из гидроцилиндра могут оказаться соизмеримыми с величиной подачи через дроссельное отверстие механизма,
и он может не сработать.
Известно устройство управления давлением в гидроцилиндре фрикциона, содержащее
пропорциональный пилотный клапан, регулятор давления и элемент обнаружения заполнения фрикциона [3].
Однако в конструкции этого устройства происходит постоянный слив рабочей жидкости, что увеличивает время заполнения гидроцилиндра фрикциона и значительно повышает энергозатраты. Для уменьшения количества уходящей на слив жидкости установлены
дроссельные отверстия малого диаметра, подверженные засорению, что может привести к
потере работоспособности. При низких температурах, характерных для эксплуатации машины в зимний период, время срабатывания пилотной ступени значительно увеличивается, ухудшая качество процесса управления. Одним из недостатков конструкции является
ее сложность, что отрицательно влияет на надежность.
Задачей изобретения является повышение надежности системы автоматического
управления переключением передач, улучшение показателей эффективности и качества
переходных процессов, снижение динамических нагрузок в трансмиссии машины.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством управления фрикционами
автоматической гидромеханической передачи, содержащим исполнительный механизм
включения фрикциона, гидравлический исполнительный цилиндр фрикциона, гидравлические магистрали и гидролинии, источник питания рабочей жидкости, сливную магистраль, устройство формирования характеристики давления включения фрикциона,
включающее двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель, устройство обнаружения
заполнения гидравлического исполнительного цилиндра фрикциона и электронный блок
управления, содержащий микропроцессорный модуль, выполненный с возможностью
формирования широтно-импульсных сигналов, при этом первый каскад включает электрогидравлический пропорциональный клапан, содержащий пропорциональный магнит и
распределитель с обратной связью по давлению, а второй каскад включает дроссельный
гидрораспределитель, содержащий регулятор-распределитель, выполненный с возможностью усиления управляющего сигнала от электрогидравлического пропорционального
клапана и регулирования давления жидкости в гидравлическом цилиндре фрикциона,
причем электронный блок управления связан с устройством обнаружения заполнения
гидравлического исполнительного цилиндра фрикциона и пропорциональным магнитом
электрогидравлического пропорционального клапана, торцовая полость дроссельного
гидрораспределителя связана с выходом электрогидравлического пропорционального
клапана так, что в первой позиции электрогидравлического пропорционального клапана
она соединена со сливной гидролинией, а во второй - с напорной гидролинией, в первой
позиции дроссельного гидрораспределителя гидравлический цилиндр фрикциона соединен со сливной гидролинией, а во второй - с напорной гидролинией, пружинная полость
дроссельного гидрораспределителя посредством гидролинии с дросселем соединена с
гидравлическим цилиндром фрикциона, пружинная полость электрогидравлического
пропорционального клапана посредством гидролинии с дросселем соединена с торцовой
полостью дроссельного гидрораспределителя, при этом электрогидравлический пропорциональный клапан выполнен с возможностью формирования гидравлического сигнала
для управления дроссельным гидрораспределителем, а электронный блок управления
выполнен с возможностью регулирования давления в гидравлическом цилиндре фрикциона по заданной характеристике, например линейной, путем изменения величины силы
тока на обмотке электромагнита электрогидравлического пропорционального клапана.
3
BY 10960 C1 2008.08.30
Количество исполнительных механизмов включения фрикционов соответствует количеству фрикционов гидромеханической передачи. Устройство обнаружения заполнения гидравлического исполнительного цилиндра фрикциона выполнено в виде реле давления или
датчика давления с возможностью использования в системе диагностирования.
Сущность изобретения поясняется рисунками. На фиг. 1 изображена схема устройства
управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи, на фиг. 2 представлены диаграммы изменения во времени характеристик управления переключением
передач, поясняющие алгоритм функционирования устройства управления фрикционами
гидромеханической передачи.
Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи
(фиг. 1) содержит устройство 1 формирования характеристики давления включения фрикциона, электронный блок управления 2 и устройство 3 обнаружения заполнения гидравлического исполнительного цилиндра 4 фрикциона.
Устройство 1 формирования характеристик давления выполнено в виде двухкаскадного дроссельного гидрораспределителя, состоящего из электрогидравлического пропорционального клапана (ЭГПК) 5, образующего первый каскад, и регулятора-распределителя 6, образующего второй каскад дроссельного гидрораспределителя 1. В состав ЭГПК
входят пропорциональный электромагнит 7 и гидрораспределитель 8 с обратной связью
по давлению. Гидрораспределитель 8 и регулятор-распределитель 6 связаны с напорной
линией 9, давление рабочей жидкости в которой поддерживается гидронасосом системы
управления ГМП, а также со сливной гидролинией 10. Между собой гидрораспределитель
8 и регулятор-распределитель 6 соединены управляющей гидролинией 11. Выход дроссельного гидрораспределителя 1 связан с гидроцилиндром 4 фрикциона гидролинией 12.
При отсутствии тока в обмотке электромагнита 7 управляющие элементы гидрораспределителя 8 и регулятора распределителя 6 находятся в первой позиции (как показано
на фиг. 1) под действием пружин соответственно 13 и 14. В управляющей гидролинии 11
давление отсутствует, и гидроцилиндр 4 фрикциона посредством управляющего элемента
гидрораспределителя 8 сообщен со сливной гидролинией 10.
Гидрораспределитель 8 ЭГПК 5 располагает гидролинией обратной связи 15, сообщающей его пружинную полость с управляющей линией 11. В линии обратной связи 15
установлен дроссель 16. Аналогично регулятор-распределитель 6 имеет гидролинию обратной связи 17 с дросселем 18.
Назначение ЭГПК 5 заключается в формировании управляющего гидравлического
сигнала в гидролинии 11, необходимого для управления регулятором-распределителем 6.
Управление ЭГПК осуществляется посредством электронного блока управления 2 (ЭБУ),
который формирует широтно-импульсный электрический сигнал, подаваемый на обмотку
электромагнита 7 по электрической линии связи 19. Управляющий элемент гидрораспределителя 8 с одной стороны находится под воздействием усилия, развиваемого якорем
электромагнита 7 при подаче в его обмотку широтно-импульсного сигнала управления, а с
другой стороны на него действует сила давления жидкости в управляющей гидролинии 11
и усилие пружины 13. В результате давление в управляющей гидролинии 11 оказывается
пропорциональным величине силы тока в обмотке электромагнита 7.
Регулятор-распределитель 6 усиливает управляющий гидравлический сигнал ЭГПК,
формируемый в гидролинии 11, и обеспечивает регулирование давления потока жидкости,
поступающей от него через гидролинию 12 в гидроцилиндр 4 фрикциона. При этом давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 4 также пропорционально силе тока в обмотке
электромагнита 7. В результате двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель позволяет формировать необходимые, наперед заданные характеристики нарастания давления в
гидроцилиндрах 4 фрикционов включаемых и выключаемых передач. Количество двухкаскадных дроссельных гидрораспределителей соответствует количеству управляемых
фрикционов ГМП.
4
BY 10960 C1 2008.08.30
Устройство 3 обнаружения заполнения гидроцилиндра 4 фрикциона выполнено в виде
реле давления или датчика давления с возможностью использования последнего в системе
диагностирования. Это устройство соединено с гидролинией 12 и располагает электрической связью 20 с ЭБУ 2.
Устройство управления фрикционами автоматической гидромеханической передачи работает следующим образом. При подаче тока в обмотку электромагнита 7 управляющий
элемент гидрораспределителя 8 перемещается во вторую позицию, открывая напорную
гидролинию 9 и перекрывая гидролинию слива 10. Возникающее при этом в управляющей
гидролинии 11 давление рабочей жидкости обеспечивает перемещение управляющего элемента регулятора-распределителя 6 во вторую позицию. При этом гидролиния 12 отсоединяется от гидролинии слива 10 и соединяется с напорной гидролинией 9. В результате
рабочая жидкость поступает по гидролинии 12 в гидроцилиндр 4 включаемого фрикциона.
Процесс включения фрикциона состоит из двух фаз: фазы заполнения гидроцилиндра
4 рабочей жидкостью и фазы регулирования давления в гидроцилиндре 4 после его заполнения. Фазу заполнения осуществляют в два этапа: этап быстрого заполнения и этап медленного заполнения. Во время этапа быстрого заполнения ЭБУ 2 подает на электромагнит
7 ЭГПК 5 значение тока, близкое к максимальному, а на этапе медленного заполнения величина тока снижается до заданного значения. При этом на выходе гидрораспределителя 8
ЭГПК 5 в управляющей гидролинии 11 формируется давление, пропорциональное изменяющемуся току обмотки электромагнита 7. Регулятор-распределитель 6 под воздействием управляющего сигнала гидролинии 11 соединяет напорную магистраль 9 с
гидролинией 12 подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр 4 фрикциона, обеспечивая его
заполнение и регулирование в нем давления рабочей жидкости.
Этап быстрого заполнения необходим для ускорения срабатывания механизмов дроссельного гидрораспределителя 1 и снижения времени заполнения гидроцилиндра 4 фрикциона. Этап медленного заполнения уменьшает величину подачи жидкости, поступающей
в гидроцилиндр на завершающем участке заполнения, что позволяет снизить импульс
давления в нем и уменьшить рывок машины при остановке поршня гидроцилиндра. Продолжительность этапа быстрого заполнения существенно меньше, чем этапа медленного
заполнения.
При переключении передач ЭБУ одновременно осуществляет управление фрикционом
включаемой передачи и фрикционом выключаемой передачи по соответствующему алгоритму, обеспечивающему переключение передач без разрыва потока мощности. Графики
изменения тока в обмотках электромагнита включаемой передачи I2 и выключаемой I1 показаны на фиг. 2а. Начало процесса управления соответствует моменту времени t0. На интервале t0-t1 происходит быстрое заполнение гидроцилиндра, а на интервале t0-t2
интенсивность заполнения снижается. В момент времени t2 цилиндр оказывается заполненным рабочей жидкостью, и начинается процесс сцепления дисков включаемого фрикциона. Устройство 3 (фиг. 1) обнаруживает этот момент и подает электрический сигнал в
ЭБУ 2. По этому сигналу ЭБУ запускает программу регулирования давления, обеспечивающую плавное замыкание включаемого фрикциона. Время регулирования давления соответствует интервалу времени t2-t5 (фиг. 2а).
Одновременно ЭБУ осуществляет управление током I1 обмотки электромагнита выключаемого фрикциона. В момент времени t0 величина тока I1 резко снижается и далее на
интервале времени t0-t3 постепенно уменьшается. В течение этого времени фрикцион выключаемой передачи передает энергию двигателя к ведущим колесам машины. Таким образом, на интервале времени t2-t3 оказываются включенными оба фрикциона - включаемой
и выключаемой передач, что обеспечивает непрерывный подвод энергии к ведущим колесам и плавное движение машины.
На фиг. 2б показан график изменения во времени относительной скорости скольжения
nс дисков включаемого фрикциона. В момент времени t4 фрикцион включаемой передачи
5
BY 10960 C1 2008.08.30
замыкается. В момент времени t5 этап регулирования давления заканчивается, и ЭБУ подает на обмотку электромагнита 7 полную величину тока I2.
Источники информации:
1. Патент US 5562125, МПК F 15B 013/043, 1995.
2. Патент US 5168973, МПК F 16D 025/11, 1991.
3. Патент US 6499577, МПК F 16D 025/14, 2001.
а
б
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
282 Кб
Теги
by10960, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа