Способ и устройство управления трансмиссией дорожно- транспортной машины

 

Изобретение предназначено для управления трансмиссией дорожно-транспортных машин. При управлении трансмиссией устанавливают два устойчивых состояния управляющего звена в зависимости от частоты вращения одного из валов планетарной передачи соответственно при включении или блокировке планетарной передачи. Формируют сигнал направления проводимого переключения ступени в коробке передач. Если переключение ступени в коробке передач проводится в направлении уменьшения передаточного числа, то формируется новый сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий его релейную характеристику на включение планетарной передачи, и фиксируют это включение. А при переключении ступени в коробке передач в направлении увеличения передаточного числа формируют другой сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий его релейную характеристику на блокировку планетарной передачи, и фиксируют эту блокировку. При этом упомянутые фиксации от формируемых сигналов действуют в течение времени, превышающего время полного включения фрикционной муфты планетарной передачи и фрикционной муфты переключаемой ступени коробки передач. Предусмотрены варианты способа управления с подачей на управляющее звено дополнительных сигналов по нагрузке двигателя и от переключателя и от переключателя ступеней. Даны варианты выполнения устройства управления трансмиссией с гидравлическим и электронным управляющим звеном. Такое выполнение трансмиссии позволяет увеличить число ступеней без разрыва потока мощности, упростить и облегчить управление. 3 с. и 6 з.п.ф-лы, 15 ил.

Известна механическая трансмиссия транспортной машины по а.с. N 1414670 кл. B 60 K 41/22, содержащая гидравлически включаемую или блокируемую с помощью мокрых фрикционных муфт планетарную передачу, сцепление и коробку передач, ступени в которой переключаются зубчатыми муфтами. Управление планетарной передачей в этой трансмиссии осуществляется от датчика частоты вала двигателя с помощью гидравлических клапанов.

Трогание транспортной машины с этой трансмиссией выполняется за счет временной пробуксовки фрикционной муфты планетарной передачи, а сцепление используется только при переключении ступеней в коробке передач. Кроме того, при движении на любой ступени в коробке передач в зависимости от частоты двигателя происходит включение планетарной передачи или ее блокировка.

В известной трансмиссии при каждом выключении сцепления система управления принудительно выключает фрикционную муфту блокировки и включает фрикционную муфту планетарной передачи. Такое устройство управления при переключении с выше на понижающую ступень в коробке передач приводит к чрезмерно большому изменению передаточного числа в трансмиссии, что нерационально, т. к. не позволяет использовать весь возможный ряд передаточных чисел и создает дополнительные динамические нагрузки в трансмиссии.

Другим недостатком этой трансмиссии является необходимость выключения сцепления при переключении всех ступеней в коробке передач, поэтому ступени коробки передач переключаются с разрывом потока мощности.

Известен способ управления трансмиссией транспортной машины, содержащей блокируемую передачу, сцепление и ступенчатую коробку передач, заключающийся в преобразовании сигнала частоты вала трансмиссии в релейную по указанной частоте характеристики звена, управляющего передачей /патент РФ N 2077997 кл. B 60 K 41/22/, заключающийся в том, что снимают сигнал полного включения и выключения сцепления и сигнал направления переключения ступени в коробке передач и формируют из них другой сигнал, взаимодействующий с указанным сигналом частоты непосредственно или через управляющее передачей звено, при этом при переключении с низшей ступени на высшую ступень суммарное действие на управляющее передачей звено уменьшают, а при переключении с вышей ступени на низшую - увеличивают.

Отличительной особенностью устройства для реализации данного способа является наличие электрического датчика полного включения и выключения сцепления и датчика направления переключения ступени в коробке передач, электрически связанных с двумя корректирующими устройствами, выходные звенья которых выполнены с возможностью избирательного взаимодействия до полного включения сцепления с управляющим передачей звеном, кинематически связанным с золотниковым клапаном управления указанной передачей.

Такой способ управления данной трансмиссией и устройство для его реализации обеспечивает полуавтоматическое управление передачей, при котором общее число ступеней трансмиссии равно удвоенному числу ступеней коробки передач, управляемой водителем.

Недостатком такой трансмиссии является необходимость выключения сцепления водителем при каждом переключении в коробке передач, и что указанные переключения ступеней коробки передач происходят с разрывом потока мощности. Этот недостаток существенно сужает области рационального использования данной трансмиссии.

Основной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства управления механической трансмиссией, переключение ступеней в которой происходит без разрыва потока мощности с получением удвоенного числа ступеней трансмиссии по сравнению с числом ступеней коробки передач, управляемой водителем с помощью электрического сигнала от переключателя ступеней, а также упрощение и облегчение управления трансмиссией.

Это достигается тем, что для управления трансмиссией дорожно-транспортной машины, содержащей гидравлически включаемую и блокируемую фрикционными муфтами от сигналов управляющего звена планетарную передачу, соединенную с коробкой передач, ступени в которой включаются фрикционными муфтами с помощью электромагнитных клапанов коробки передач, управляемых от электрического сигнала переключателя ступеней, устанавливают в зависимости от частоты вращения одного из валов планетарной передачи два устойчивых состояния управляющего звена соответственно включения и блокировки планетарной передачи, а также формируют сигнал направления проводимого переключения ступени в коробке передач.

При этом при переключении ступени коробки передач в направлении уменьшения передаточного числа формируют сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий последнее в устойчивое состояние, соответствующее включению планетарной передачи, и фиксируют это включение, а при переключении ступени коробки передач в направлении увеличения передаточного числа формируют сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий последнее в устойчивое состояние, соответствующее блокировке планетарной передачи, и фиксируют эту блокировку. При этом упомянутые фиксации удерживают в течение времени, превышающем время полного включения фрикционной муфты планетарной передачи и фрикционной муфты переключаемой ступени коробки передач. Разработан вариант способа управления трансмиссией, предусматривающий подачу формируемых сигналов также на релейный элемент, повышающий напряжение на обмотке электромагнитного клапана включаемой ступени коробки передач в течение действия формируемого сигнала, что повышает четкость работы электромагнитных клапанов коробки передач и уменьшает их нагрев.

Предусмотрена подача на управляющее звено дополнительно сигнала, учитывающего степень нагрузки двигателя дорожно-транспортной машины, и сигнала коррекции, учитывающего передаточное число ступени в коробке передач, под действием которых происходит сдвиг по частоте вращения вала планетарной передачи упомянутых устойчивых состояний управляющего звена, соответствующих включению или блокировке планетарной передачи.

Предложен также ряд конструктивных вариантов устройства управления трансмиссией по разработанному способу.

Разработанный способ управления предназначен для определения типа трансмиссии, не содержащей сцепления, ступени коробки передач которой включаются фрикционными муфтами по электрическому сигналу от переключателя ступеней. В такой трансмиссии после подачи сигнала на переключение ступени коробки передач водитель не имеет возможности воздействовать на процесс переключения ступени в трансмиссии и не знает, в какой момент времени он будет закончен.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема трансмиссии; на фиг. 2 - принципиальна схема управления трансмиссией; на фиг. 3 - устройство регулятора давления, управляемого от частоты вращения; на фиг. 4 - статическая характеристика регулятора давления по фиг. 3; на фиг. 5 - электрическая схема управления трансмиссией; на фиг. 6 - форма сигнала на выходе датчика направления переключения ступени; на фиг. 7 - вид сигнала блока формирования; на фиг. 8 - тяговые характеристики дорожно-транспортной машины; на фиг. 9 - электрическая схема управления с коррекцией напряжения на обмотках электромагнитных клапанов коробки передач; на фиг. 10 - часть схемы по фиг. 2 с коррекцией управляющего звена по нагрузке двигателя; на фиг. 11 - часть электрической схемы по фиг. 9, блоки формирования сигнала которой снабжены таймерами; на фиг. 12 - кинематическая схема трансмиссии, включение каждой ступени коробки передач которой выполняется двумя фрикционными муфтами; на фиг. 13 - принципиальная схема управления трансмиссией по фиг. 12; на фиг. 14 - структурная схема управляющего звена трансмиссии по фиг. 13; на фиг. 15 - часть схемы по фиг. 2 с коррекцией управляющего звена от переключателя ступеней.

Трансмиссия /фиг. 1/ содержит входной вал 1, кинематически соединенный с планетарной передачей 2, включаемой посредством фрикционной муфты, имеющей цилиндр 3 для гидравлического управления. Блокировка планетарной передачи осуществляется фрикционной муфтой, имеющей цилиндр 4 для гидравлического управления. Выходной вал 5 планетарной передачи 2 соединен с коробкой передач 6, ступени в которой включаются с помощью шестерен и фрикционных муфт с цилиндрами 7-10, управляемых гидравлически. Стрелками показаны кинематические связи между отдельными шестернями.

На выходе трансмиссии установлен вал 11. Вал 1 кинематически соединен с двигателем, а вал 11 - с колесами дорожно-транспортной машины /не показаны/. Насос 12 предназначен для гидравлического управления трансмиссией.

Устройство управления трансмиссией /фиг. 2/ содержит насос 12 как источник давления рабочей жидкости /масла, параллельно которому включен ограничитель давления 13 масла. Масло для работы трансмиссии находится в гидробаке 14, куда происходит и слив масла из всех гидравлических узлов трансмиссии, например из ограничителя давления 13. Цилиндры 7-10 гидравлически соединены с соответствующими электромагнитными клапанами 15-18 коробки передач 6, которые также соединены с гидробаком 14.

Электромагнитные клапаны 16 и 17 соединены с нагнетательной линией 19 насоса 12 напрямую.

Электромагнитные клапаны 15 и 18 соединены с нагнетательной линией 19 через клапан слива 20, управляемый от педали 21. При нажатии педали 21 гидравлическая связь нагнетательной линии 19 с электромагнитными клапанами 15 и 18 прерывается и они соединяются с гидробаком 14. Клапан слива 20 и педаль 21 обеспечивают плавное трогание дорожно-транспортной машины с места на I ступени коробки передач 6 и ступени заднего хода. При переключении ступеней в коробке передач во время движения машины педаль 21 не используется.

Управление электромагнитными клапанами 15-18 осуществляется электромагнитами 22-25, обмотки которых электрически соединены с аккумулятором 26 и переключателем ступеней 27 коробки передач 6.

Электромагнит 22 управляет включением I ступени в коробке передач 6, электромагнит 23 - II ступени, электромагнит 24 - III ступени, а электромагнит 25 управляет включением ступени заднего хода.

Ступень I имеет передаточное число ИК1, соответственно, II ступень ИК2, и II ступень, ИК3, где ИК1 > ИК2 > ИК3.

Управление переключателем ступеней 27 может быть ручное или автоматическое, например, электронное.

Цилиндры 3 и 4, управляющие включением фрикционных муфт планетарной передачи 2, через трубопроводы 28 и 29 соединены с гидравлически управляемым клапаном 30, соединенным также с нагнетательной линией 19 и гидробаком 14. Клапан 30 избирательно соединяет цилиндры 3 и 4 с нагнетательной линией 19 или с гидробаком 14.

Через трубопровод 31 клапан 30 соединен с управляющим звеном 32, выполненным в виде клапана с подпружиненным золотником 33, охваченным гидравлической положительной обратной связью через канал 34. Управляющее звено 32 также соединено с нагнетательной линией 19 и гидробаком 14. Полость 35 управляющего звена 32 через последовательно установленные исполнительные электромагнитные клапаны 36, 37 и трубопровод 38 гидравлически соединена с регулятором давления 39.

Регулятор давления 39 /фиг. 3/ содержит, например, подпружиненный золотник 40, охваченный отрицательной гидравлической обратной связью через канал 41. Воздействие на золотник 40 осуществляется центробежным регулятором 42 с грузами 43. Вал 44 центробежного регулятора 42 приводится во вращение от одного из валов /1 или 5/ планетарной передачи 2, где n - частота вращения этого вала. На фиг. 4 показана статическая характеристика регулятора давления 39. Здесь P - давление в трубопроводе 38, регулируемое с изменением частоты вращения вала n. При больших частотах n давление P = P_и, где P_и - давление масла в нагнетательной линии 19. В частном случае моно принять, что n - равно частоте вращения вала двигателя, т.е. частоте вращения вала 1.

Таким образом, регулятор давления 39 производит изменение давления P в полости 35 управляющего звена 32 в зависимости от частоты вращения n.

Исполнительный электромагнитный клапан 36 соединен также с нагнетательной линией 19, а клапан 37 - с гидробаком 174.

Исполнительный электромагнитный клапан 36 управляется от электромагнита 45, электрически соединенного с блоком формирования сигнала 46. Исполнительный электромагнитный клапан 37 управляется электромагнитом 47, соединенным с блоком формирования сигнала 48.

Блоки формирования сигнала 46 и 48 получают команды в виде электрических импульсов от датчика направления переключения ступени 49 через его выходы 50 и 51. Датчик направления переключения ступени 49 управляется от переключателя ступеней 27 посредством связи 52.

С целью повышения плавности включения фрикционных муфт 3, 4 планетарной передачи и осуществления их переключения без разрыва потока мощности, к трубопроводам 28 и 29 могут быть подключены, например, аккумуляторы давления 53 и 54.

Датчик направления переключения ступени 49 содержит, например, резисторные делители напряжения, выполненные на резисторах 53-56 и имеющие общий резистор 57. Резисторы 53-56 через диоды 58-61 соединены, соответственно, с обмотками электромагнитов 22-25 клапанов 15-18 включения ступеней коробки передач 6. При этом, по мере переключения с I на III ступень коробки передач сопротивления подключаемых резисторов 54-56 ступенчато уменьшается, т.е. сопротивление резистора 54 больше сопротивления резистора 55, а резистора 55 - больше резистора 56 /фиг. 5/.

Резисторы 53-56 через конденсатор 62, резистор 63 и диоды 64, 65 подключены к электрическим выходам 50, 51 датчика направления переключения ступени 49 и к нагрузочным резисторам 66 и 67 этого датчика.

Электрическое включение общего резистора 57 осуществляется релейным элементом, выполненным, например, на транзисторе 68, через резисторы 69, 70 и диоды 71-74, также соединенным с обмотками электромагнитов 22-25. Таким образом, переключатель ступеней 27 в положении каждой из включаемых ступеней соединяет с массой один из резисторов 53-56, а включение получаемого резисторного делителя напряжения осуществляется транзистором 68.

Обозначим, что при включении I ступени коробки передач на общем резисторе 57 образуется напряжение И1, на II ступени - И2, на III ступени - И3, где И3 > И2 > И1.

Датчик направления переключения ступени 49 также содержит электромагнитное реле с обмоткой 75 и контактами 76, соединенными с конденсатором 62 через резистор 77. Обмотка 75 реле подключается к аккумулятору 26 переключателем ступеней 27 в положении нейтрали /Н/. Диод 78 предназначен для гашения ЭДС самоиндукции на обмотке 75 реле.

Блок формирования сигнала 48 /фиг. 5/ содержит электронный усилитель, выполненный на транзисторе 79, нагрузкой которого является реле с обмоткой 80 и контактами 81, соединенными с обмоткой электромагнита 47 исполнительного электромагнитного клапана 37. Параллельно обмотке 80 включен диод 82 для защиты транзистора 79 от ЭДС самоиндукции на обмотке 80 реле.

Транзистор 79 реагирует, т.е. открывается, на ток заряда конденсатора 62 датчика 49 через его выход 51.

Блок формирования сигнала 46 содержит электронный усилитель, выполненный на двух транзисторах 83 и 84. Нагрузкой этого усилителя является реле с обмоткой 85 и контактами 86, которые соединены с обмоткой электромагнита 45 исполнительного электромагнитного клапана 36. параллельно обмотке 85 реле для защиты транзистора 84 от ЭДС самоиндукции установлен диод 87. Резистор 88 стабилизирует работу транзистора 84.

Электронный усилитель на транзисторах 83 и 84 реагирует на ток разряда конденсатора 62 датчика 49 через его выход 50. Диоды 89 и 90 гасят ЭДС самоиндукции на обмотках электромагнитов 47 и 45. На малых частотах вращения вала двигателя, следовательно, и вала 44, n < n2 /фиг. 4/, клапан 30 через управляющее звено 32 и трубопровод 31 соединен с гидробаком 14, поэтому включена планетарная передача с передаточным числом ИП > 1,0. При возрастании частоты вращения до n = n1, давление масла в полости 35 управляющего звена 32 увеличивается до значения P1, при котором происходит перемещение золотника 33 влево и на клапан 30 подается управляющее давление от нагнетательной линии 19. Клапан 30 отключает цилиндр 3 фрикционной муфты планетарной передачи от нагнетательной линии 19 и соединяет ее с цилиндром 4 фрикционной муфты блокировки планетарной передачи, обеспечивающей передаточное число ИБ = 1,0. Цилиндр 3 при этом соединяется с гидробаком 14.

Управляющее звено 32 за счет гидравлической положительной обратной связи имеет релейную характеристику с гистерезисом, поэтому повторное включение планетарной передачи и отключение блокировки произойдет при падении частоты до n2 /фиг. 4), а давления, соответственно, до P2.

Таким образом, при движении дорожно-транспортной машины на любой ступени в коробке передач 6, устанавливаемой переключателем ступеней 27, в зависимости от частоты n /фиг. 4/ будет автоматически включаться планетарная передача с передаточным числом ИП или происходить блокировка планетарной передачи с передаточным числом ИБ = 1,0.

При включении из положения нейтрали /Н/ I ступени коробки передач, производимом переключателем ступеней 27 в момент времени T₀, к аккумулятору 26 подключается электромагнит 22, а обмотка 75 реле отключается. Одновременно, через диод 72 и резистор 70 происходит подача сигнала на транзистор 68, который открывается и переходит в режим насыщения, благодаря чему резистор 57 электрически соединяется с плюсом аккумулятора 26. Через диод 59 резистор 54 соединяется с минусом. Поэтому на общем резисторе 57 появляется напряжение U1, под действием которого начинает заряжаться конденсатор 62. На выходе 51 датчика направления переключения ступени 49 появляется импульс тока i_дн = f(T) /фиг. 6/, проходящий через управляющую цепь /эмиттер-база/ транзистора 79 блока формирования сигнала 48. Транзистор 79 открывается и происходит срабатывание реле с обмоткой 80. Контакты 81 реле замыкаются, подавая на обмотку электромагнита 47 формируемый сигнал с напряжением U_ф и длительностью T_ф /фиг. 7/. В данном случае напряжение сформированного сигнала U_ф равно напряжению на аккумуляторе 26.

Срабатывает исполнительный электромагнитный клапан 37, который отключает гидравлическую связь полости 35 управляющего звена 32 с регулятором давления 39, управляемым от частоты n, и соединяет ее с гидробаком. Таким образом, управляющее звено 32 независимо от предыдущего состояния и частоты n принудительно переводится на режим включения планетарной передачи и фиксируется на этом режиме в течение времени T_ф действия сформированного сигнала /фиг. 7/.

После трогания и разгона дорожно-транспортной машины на I ступени в коробке передач 6 и, соответственно, возрастания частоты n до n1 /фиг. 4/, управляющее звено 32 через канал 31 соединяет нагнетательную линию 19 с клапаном 30. В результате этого давление из нагнетательной линии 19 подается в цилиндр 4 включения фрикционной муфты блокировки планетарной передачи, а ранее включенный цилиндр 3 соединяется с гидробаком.

Трогание с места и начальный этап разгона дорожно-транспортной машины до частоты n < n1 происходит на I ступени коробки передач 6 с передаточным числом трансмиссии ИТ = ИК1 ИП /фиг. 8/. По оси ординат на фиг. 8 отложен крутящий момент М11 на выходном валу 11 трансмиссии, а n11 - частота вращения этого вала.

При n = n1 /точка A/ происходит блокировка планетарной передачи управляющим звеном 32 и дальнейший разгон до точки Б выполняется при передаточном числе ИТ = ИК1.

В точке Б водитель производит переключение с I на II ступень коробки передач 6. При этом одновременно с отключением цилиндра 7 фрикционной муфты I ступени и началом включения цилиндром 8 фрикционной муфты II ступени конденсатор 62 начинает заряжаться с напряжения U1 до напряжения U2. На выходе 51 датчика 49 опять появляется сигнал i_дн /фиг. 6/, срабатывает транзистор 79 и на обмотку электромагнита 47 подается формируемый сигнал U_ф длительностью T_ф. Управляющее звено 32 через клапан 30 производит отключение блокировки и принудительное включение фрикционной муфты планетарной передачи цилиндром 3. Передаточное число трансмиссии становится равным ИТ = ИК2 ИП.

Аккумуляторы давления 53 и 54 сглаживают динамические нагрузки /толчки/ в трансмиссии при переключениях, как в планетарной передаче /цилиндры 3, 4/, так и при одновременном переключении ступени в коробке передач 6.

Время T_ф действия формируемого сигнала, который фиксирует управляющее звено 32, должно быть больше суммарного времени переключения ступени в коробке передач 6 и времени переключения фрикционных муфт планетарной передачи, управляемых цилиндрами 3, 4, а также дополнительного времени переходного процесса в трансмиссии и двигателе машины. Это предотвращает возможность обратного неуправляемого переключения в планетарной передаче после окончания действия формируемого сигнала U_ф.

При дальнейшем разгонке машины в точке В /фиг. 8/ управляющее звено 32 дает команду на блокировку планетарной передачи и передаточное число в трансмиссии становится равным ИТ = ИК2.

В точке Г водитель производит включение III ступени коробки передач 6. Опять произойдет принудительное включение планетарной передачи и до точки Д передаточное число в трансмиссии будет ИТ = ИК3 ИП, после чего планетарная передача заблокируется и на участке ДЕ передаточное число трансмиссии станет равно ИТ = ИК3.

Если происходит, например, увеличение дорожного сопротивления и снижается частота n11 /а, следовательно, и n/, то в точке Ж, соответствующей частоте n2 регулятора давления, управляющее звено 32 включит планетарную передачу.

При дальнейшем снижении частоты n11 /например, до точки И/ водитель переводит переключатель ступеней 27 с III ступени на II ступень. При этом с напряжения U3 конденсатор 62 начнет разряжаться до напряжения U2. Ток разряда конденсатора с выхода 50 датчика 49 проходит и через управляющую цепь /эмиттер-база/ транзистора 83 блока формирования сигнала 46. Срабатывает реле с обмоткой 85 и его контакты 86 подают сформированный сигнал с длительностью T_ф /фиг. 7/ на обмотку 45 исполнительного электромагнитного клапана 36, который принудительно переводит управляющее звено 32 в состояние включения блокировки планетарной передачи и фиксирует это состояние в течение времени T_ф.

При возрастании дорожного сопротивления движению машины и снижению n11 аналогично будет происходить последовательное переключение на передаточные числа: ИТ = ИК2 ИП, ИТ = ИК1, ИТ = ИК1 ИП.

Если переключатель ступеней 27 переводится с позиции одной ступени на другую не мгновенно, а в течение определенного отрезка времени /например, при ручном переключении/, то в этот отрезок времени управление транзистором 68 со стороны резистора 70 отключается и транзистор 68 переходит в режим отсечки, когда сопротивление между его эмиттером и коллектором возрастает во много раз. Благодаря этому за указанный отрезок времени перевода переключателя ступеней практически предотвращается разряд конденсатора 62 через электрическую цепь, включающую резистор 63, диод 64, резистор 66 и выход 50, а также общий резистор 57. Поэтому на конденсаторе 62 сохраняется напряжение /т. е. информация/, соответствующее ранее включенной ступени. Кроме того, предотвращается подача ложных сигналов на выходе 50 датчика направления переключения ступени 49.

Если переключатель ступеней 27 выводится в положение нейтрали /Н/, то включается реле с обмоткой 75, его контакты 76 замыкаются и через резистор 77 происходит быстрый разряд конденсатора 62. Тем самым конденсатор 62 обнуляется и в целом датчик направления переключения ступени 49 быстро подготавливается к новому включению I ступени или ступени заднего хода.

Изложенное показывает, что разработан способ и устройство управления трансмиссией, содержащей автоматически включаемую и блокируемую фрикционными муфтами планетарную передачу, соединенную с коробкой передач, ступени в которой включаются фрикционными муфтами с помощью электромагнитных клапанов коробки передач по сигналам от электрического переключателя ступеней, т.е. трансмиссией, переключение всех ступеней в которой происходит без разрыва потока мощности. Это позволяет использовать данную трансмиссию на дорожно-транспортных колесных и гусеничных машинах, а также на автомобилях высокой проходимости.

При последовательном переключении ступеней коробки передач реальное число ступеней в трансмиссии удваивается, что позволяет получить на тяговой характеристике фиг. 8 области улучшения топливной экономичности и дополнительной реализации мощности.

Это достигается тем, что введены блоки 46, 48, управляемые непосредственно от выходов датчика направления переключения ступени 49 в коробке передач, каждый из которых формирует свой сигнал, принудительно переключающий управляющее планетарной передачей звено и удерживающий его в этом состоянии в течение времени действия формируемого сигнала. При этом длительность действия формируемых сигналов гарантированно превышает время переключения всех фрикционных муфт планетарной передачи и коробки передач, а также время связанного с этим переходного процесса в двигателе и трансмиссии.

Благодаря тому, что водитель с помощью электрического переключателя ступеней управляет только коробкой передач 6, а педаль 21 используется только при трогании дорожно-транспортной машины, существенно упрощается управление трансмиссией.

Электрическая схема управления /фиг. 9/ дополнительно содержит реле с обмоткой 91 и контактами 92, а также резистор 93, через который обмотки 22 - 25 электромагнитных клапанов 15 - 18 коробки передач 6 соединены с плюсом аккумулятора 26. Обмотка 91 реле через диоды 94, 95 управляется от двух блоков 46 и 48 формирования сигналов.

Благодаря этому при любом переключении ступени в коробке передач 6, производимых переключателем ступеней 27, на обмотку 91 реле также подается от одного из блоков 46, 48 формируемый сигнал U_ф длительностью T_ф. На время действия формируемого сигнала контакты 92 реле замыкаются, что усиливает ток в обмотке электромагнитного клапана включаемой ступени и обеспечивает четкость и надежность его срабатывания. После окончания процесса переключения избранной ступени в коробке передач и последующего прекращения действия сигнала U_ф, контакты 92 реле размыкаются и удержание электромагнитного клапана во включенном состоянии происходит через резистор 93. Это позволяет у включаемых электромагнитных клапанов /15 - 18/ снизить нагрев обмоток, который весьма негативно отражается на тяговых характеристиках их электромагнитов. Особенно полезно такое техническое решение при эксплуатации дорожно-транспортной машины в условиях жаркого климата.

Устройство управления трансмиссией /фиг. 10/ также содержит нагрузочный электромагнитный клапан 96, управляемый электромагнитом 97, который имеет возможность через редукционный клапан 98 соединять полость 99 управляющего звена 32 с нагнетательной линией 19. Электромагнит 97 подключается к электропитанию электрическим датчиком 100, регистрирующим нагрузку двигателя, управляемым, например, от педали 101 подачи топлива в двигатель дорожно-транспортной машины.

В нормальном положении нагрузочный электромагнитный клапан 96 соединяет полость 99 с гидробаком, поэтому сохраняется ранее описанный процесс работы управляющего звена 32.

При определенном нажатии педали 101 замыкается электрическая цепь датчика 100, выполненного в виде выключателя, что приводит к срабатыванию нагрузочного электромагнитного клапана 96 и соединению выхода редукционного клапана 98 с полостью 99.

На выходе редукционного клапана 98 поддерживается определенное давление, являющееся частью давления P_и в нагнетательной линии 19, которое в полости 99 начинает дополнительно к пружине воздействовать на золотник 33 управляющего звена 32. В результате этого устойчивые состояния управляющего звена, соответствующие включению и блокировке планетарной передачи, смещаются в сторону увеличения частоты n /фиг. 4/. При нажатии педали 101 блокировка планетарной передачи происходит при частоте n1', а отключение блокировки и включение планетарной передачи будет при частоте n2'. В остальном устройство по фиг. 10 работает аналогично с ранее описанным устройством по фиг. 2. Указанный сдвиг устойчивых состояний управляющего звена 32 от нагрузки двигателя, выполняемого от степени нажатия педали 101, дополнительно улучшает динамические характеристики дорожно-транспортной машины.

Блок формирования сигнала 48 /фиг. 11/ содержит также таймер, выполненный на резисторах 102 - 104, конденсаторе 105, диодах 106, 107 и транзисторе 108. Управляющая электрическая цепь 109 таймера соединена с обмоткой 47 исполнительного электромагнитного клапана 37, а исполнительная цепь коллектора транзистора 108 таймера соединена с коллектором транзистора 79 и обмоткой 80 реле. Когда под действием сигнала на выходе 51 датчика направления переключения ступени происходит открытие транзистора 79, то срабатывает реле с обмоткой 80 и замыкаются его контакты 81, что ранее было уже изложено. Одновременно с замыканием контактов 81 и срабатываением электромагнита 47 через диод 107 и электрическую цепь 109 начинает заряжаться конденсатор 105 таймера. Ток заряда конденсатора 105 воздействует на транзистор 108, который открывается и начинает управлять обмоткой 80 реле одновременно с транзистором 79.

По прошествии времени Т_ф транзистор 79 практически отключается от управления обмоткой 80 реле, но она продолжает управляться от транзистора 108 таймера. В связи с тем, что транзистор 108 управляется током заряда конденсатора 105, подключенного к аккумулятору 26, время действия сигнала, формируемого блоком 48 /фиг. 11/, увеличивается до Т_ф1, которое может быть в 5 - 6 раз больше времени Т_ф /фиг. 7/.

После окончания действия формируемого сигнала /с длительностью Т_ф1/ блоком 48 контакты 81 реле размыкаются и через диод 106 и резистор 104 конденсатор 105 быстро разряжаеться /обнуляется/, подготавливая блок 48 к формированию повторного сигнала.

Блок формирования сигналов 46 /фиг. 11/ содержит таймер, выполненный на транзисторе 110, резисторах 111 - 115, диодах 116 - 118, конденсаторе 119 и стабилитроне 120.

При срабатывании реле с обмоткой 85 его контакты 86 замыкаются, как это было описано. При этом через диод 117 начинает заряжаться конденсатор 119. Ток заряда конденсатора воздействует на управляющую цепь /эмиттер-база/ транзистора 110. Транзистор 110 открывается, что создает падение напряжения на резисторе 113, которое через электрическую цепь 121 подается на базу транзистора 84, нагрузкой которого является обмотка 85 реле. После закрытия транзистора 83 дальнейшее управление транзистором 84 и обмоткой реле 85 продолжается через электрическую цепь 121 до полного заряда конденсатора 119. После этого транзистор 84 закрывается, что приводит к размыканию контактов 86 реле и прекращению действия формируемого сигнала. В результате описанного процесса время действия формируемого блоком 46 сигнала увеличивается до Т_ф1 /фиг. 7/.

После размыкания контактов 86 реле конденсатор 119 быстро разряжается /обнуляется/ через диод 116 и резистор 114, подготавливая блок 46 к формированию нового сигнала.

Блоки формирования сигналов 46 и 48 /фиг. 11/ гарантированно обеспечивают необходимое время Т_ф1 действия формируемого сигнала даже для многоступенчатых трансмиссий большой мощности.

В трансмиссии /фиг.12/ на всех ступенях переднего хода коробки передач 6, избирательно включаемых цилиндрами 7 - 9, также должна быть замкнута и центральная фрикционная муфта, включаемая цилиндром 122, что обеспечивается переключателем ступеней 27 и электромагнитным клапаном 123, управляемым электромагнитом 124 /фиг. 13/. На ступени заднего хода переключателем ступеней 27 включаются две фрикционные муфты, управляемые цилиндрами 7 и 9, что обеспечено введением соединенных между собой диодов 125 и 126.

Гидравлическое управление клапаном 30 выполняет управляющий клапан 127 с помощью электромагнита 128, обмотка которого соединена с управляющим звеном 129 через электрическую цепь 130. Электрическими цепями 131 и 132 управляющее звено 129 соединено соответственно с аккумулятором 26 и обмоткой 91 реле. Кроме того, управляющее звено 129 соединено с электрическим датчиком частоты вращения вала планетарной передачи, а также с выходами 50 и 51 датчика направления переключения ступени 49. Управляющее звено 129 /фиг. 14/ выполнено в виде электронного реле с двумя устойчивыми состояниями включения и блокировки планетарной передачи. Оно содержит блок подачи тактовых импульсов 134, включающий электронный генератор прямоугольных импульсов 135, подаваемых на счетчик 136 блока, выход которого соединен с дешифратором 137. Выход 138 дешифратора является и выходом блока подачи тактовых импульсов с интервалом Т_и, например, 0,5 с. Выход 138 соединен с входом 139 счетчика 136, соединен с первым входом 140 счетчика 141, с первым входом 142 первого триггера 143 /например, типа JK/, регистрирующего достижение заданной частоты вращения вала планетарной передачи, соответствующей режиму блокировки n1 или режиму включения планетарной передачи n2, и с первым входом 144 второго триггера 145.

Через второй вход 146 счетчик 141 соединен с датчиком частоты вращения вала планетарной передачи 133, информация от которого подается в виде периодических импульсов с частотой, пропорциональной частоте этого вала. Выход счетчика 141 соединен с первым входом 147 дешифратора 148, а выход дешифратора 148 соединен со вторым входом 149 первого триггера 143. Выход триггера 143 соединен с вторым входом 150 второго триггера 145, выход 151 которого соединен с входом управления 152 дешифратора 148 и с усилителем мощности 153.

Усилитель мощности 153 через электрическую цепь 130 соединен с обмоткой 128 электромагнита управляющего клапана 127 /фиг. 13/.

Третий вход 154 второго триггера 145 соединен с выходом 50 датчика направления переключения ступени 49. Четвертый вход 155 второго триггера 145, например, через ячейку "ИЛИ" 156 соединен с выходом 51 датчика направления переключения ступени 49.

Выход 154 и 155 второго триггера 145 через электрические цепи 157 и 158 соединены также с ячейкой "ИЛИ" 159, выход которого управляет блоком формирования сигнала, выполняемым как таймер 160. Выход 161 таймера 160 соединен с входом обнуления 162 счетчика 136 блока подачи тактовых импульсов и с входом обнуления 163 счетчика 141.

Кроме того, выход 161 таймера 160 управляет другим усилителем мощности 164, соединенным электрической цепью 132 с обмоткой 91 реле.

Плюс электропитания 131 соединен с блоком обнуления 165, выход которого соединен с другим входом ячейки 156.

При подаче электропитания срабатывает блок обнуления 165 и выдает один импульс, который через ячейку 156 подается на вход 155 второго триггера 145 и обнуляет его, т.е. приводит в рабочее исходное состояние.

Одновременно импульс через ячейку 159 подается на вход таймера 160 который запускается и формирует сигнал длительностью Т_ф, подаваемый на входы 162 и 163 счетчиков 136 и 141, проводя к их обнулению. Через выход 138 блока подачи тактовых импульсов и вход 142 обнуляется триггер 143.

По прошествии времени Т_ф формируемый таймером 160 сигнал прекращается и на выходе 138 блока 134 периодически с интервалом Т_и вырабатываются короткие тактовые импульсы. За временный интервал Т_и происходит накопление импульсов с датчика 133 на счетчике 141. Количество импульсов, накопленное за интервал Т_и, определяет текущее значение частоты n вала планетарной передачи. К моменту окончания интервала Т_и состояние триггера 143 характеризует превышение или непревышение заданного порога частоты n1, причем исходное состояние триггера 143 соответствует непревышению этого полога.

Величины отмеченных порогов, соответствующие частотам n1 и n2, заложены в дешифраторе 148.

С каждым последующим интервалом Т_и начинается новый цикл измерения частоты n. В случае, если триггер 143 находится в исходном состоянии, а частота nn1, то с дешифратора 148 на вход 149 триггера 143 поступает сигнал, который переводит триггер 143 в другое устойчивое состояние /т.е. триггер переключается/ и на вход 150 триггера 145 подается переключающий сигнал.

В момент поступления последующего тактового момента на вход 144 и наличия ранее поступившего сигнала на входе 150 происходит переключение триггера 145 и установка исходного состояния на триггере 143, т.е. передача информации с триггера 143 на триггер 145 происходит с некоторой задержкой, не превышающей время интервала Т_и.

Сигнал, образованный на выходе 151 триггера 145, в виде обратной связи подается на вход 152 дешифратора 148, который устанавливается на частоту n2. Одновременно этот сигнал с выхода 151 подается и на усилитель мощности 153, что приводит к срабатыванию управляющего клапана 127 /фиг. 13/ и включению блокировки планетарной передачи цилиндром 4. Далее, при n>n2 триггер 145 будет постоянно находиться в положении включения блокировки планетарной передачи.

Если частота n снизится, то при n<n2 на входе 150 триггера 145 будет отсутствовать переключающий сигнал, поэтому при последующем поступлении тактового импульса триггер 145 перебросится в исходное /нулевое/ состояние, что приведет к отключению блокировки, повторному включению планетарной передачи и переключению дешифратора 148 на порог, соответствующий частоте n1.

При поступлении на управляющее звено 129 сигналов с датчика направления переключения ступени 49 через выход 50 или выход 51 происходит принудительное соответствующее переключение триггера 145 и включается таймер 160, который формирует сигнал длительностью Т_ф, блокирующий счетчик 141 и блок подачи тактовых импульсов 134. Поэтому триггер 145 на время действия формируемого сигнала Т_ф будет фиксироваться в положении, соответствующем полученному сигналу с выхода 50 или выхода 51. Следовательно, тяговые характеристики дорожно-транспортной машины с трансмиссией по фиг. 12 - 13 и управляющим звеном 129 /фиг. 14/ будут соответствовать фиг. 8.

Таким образом, управляющее звено 129 /фиг. 14/ является электронным реле с порогами срабатывания n1 и n2 частоты вала планетарной передачи, соединенным с выходами 50 и 51 датчика направления переключения ступени 49 коробки передач 6.

Сигналы с выходов 50 и 51 с помощью второго триггера 145 обеспечивают соответствующее включение планетарной передачи или ее блокировку, а запускаемый при этом таймер 160 формирует длительность Т_ф действия этого сигнала, т. е. фиксирует управляющее звено 129 в переключенном от действия сигнала с выхода 50 или выхода 51 состоянии.

Применение управляющего звена 129 в виде электронного блока позволяет уменьшить металлоемкость трансмиссии дорожно-транспортной машины и получить любое необходимое время Т_ф фиксации управляющего звена.

Устройство управления трансмиссией /фиг. 15/ содержит электрическую цепь 166, соединяющую обмотку электромагнита 97 с переключателем ступеней 27, например, в позиции включения III ступени коробки передач 6.

Поэтому при каждом включении III ступени коробки передач в полость 99 управляющего звена 32 с выхода редукционного клапана 98 подается избыточное давление масла. Благодаря этому блокировка планетарной передачи будет происходить при более высокой частоте n1', отключение блокировки и включение планетарной передачи будет при частоте n2' /фиг. 4/, т.е. происходит сдвиг по частоте n вращения вала планетарной передачи устойчивых состояний управляющего звена 32, соответствующих включению и блокировке планетарной передачи. В остальном устройство по фиг. 15 работает аналогично с устройством по фиг. 2, что ранее было изложено.

Указанный сдвиг устойчивых состояний управляющего звена 32 по сигналу коррекции от переключателя ступеней 27 рационален, например, в трансмиссии дорожно-транспортной машины, когда с целью снижения минимальной скорости принимаются большие передаточные числа низших ступеней в коробке передач, при включении которых крутящий момент на ведущих колесах превышает крутящий момент сцепления с дорогой. На этих ступенях в трансмиссии не может быть реализован максимальный крутящий момент и максимальная мощность двигателя. Поэтому блокировку планетарной передачи на них желательно проводить при более низкой частоте n1, что улучшит топливную экономичность дорожно-транспортной машины. А при малых передаточных числах, например, на III ступени коробки передач, для реализации максимальной мощности двигателя блокировку планетарной передачи целесообразно выполнять при более высокой частоте n1', что и реализуется в схеме по фиг. 15, предусматривающей подачу сигнала коррекции от переключателя ступеней на управляющее звено 32.

Изложенное показывает, что разработан способ управления механической трансмиссией дорожно-транспортной машины, обеспечивающий получение удвоенного числа ступеней трансмиссии по сравнению с числом ступеней коробки передач, управляемой водителем, когда переключение всех ступеней трансмиссии происходит без разрыва потока мощности. Педаль слива используется только при трогании с места дорожно-транспортной машины, что также упрощает и облегчает управление трансмиссией.

Предложены варианты разработанного способа управления, обеспечивающие снижение нагрева обмоток электромагнитных клапанов коробки передач и улучшающие эксплуатационные характеристики машины за счет введения регулирования работы управляющего звена по нагрузке двигателя и от корректирующих сигналов переключателя ступеней, что оптимизирует области устойчивого состояния управляющего звена, соответствующие включению и блокировке планетарной передачи трансмиссии.

Реализация разработанного способа в предложенных устройствах управления трансмиссией позволяет улучшить тягово-динамические и топливно-экономические характеристики дорожно-транспортной машины, упростить управление трансмиссией, а также расширить области ее рационального использования на автомобили высокой проходимости и гусеничные машины.

Формула изобретения

1. Способ управления трансмиссией дорожно-транспортной машины, содержащей гидравлически включаемую и блокирующую фрикционными муфтами от сигналов управляющего звена планетарную передачу, соединенную с коробкой передач, ступени в которой включаются фрикционными муфтами с помощью электромагнитных клапанов коробки передач, управляемых от переключателя ступеней, заключающийся в том, что в зависимости от частоты вращения одного из валов планетарной передачи устанавливают два устойчивых состояния управляющего звена соответственно включения и блокировки планетарной передачи, а также формируют сигнал направления переключателя ступеней, отличающийся тем, что при переключении ступеней в коробке передач в направлении уменьшения передаточного числа формируют сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий последнее в устойчивое состояние, соответствующее включению планетарной передачи, и фиксируют это включение, а при переключении ступени в коробке передач в направлении увеличения передаточного числа формируют сигнал, подаваемый на управляющее звено и переводящий последнее в устойчивое состояние, соответствующее блокировке планетарной передачи, и фиксируют эту блокировку, при этом упомянутые фиксации удерживают в течение времени, превышающего время полного включения фрикционной муфты планетарной передачи и фрикционной муфты переключаемой ступени коробки передач.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые формируемые сигналы подают на релейный элемент, повышающий напряжение на обмотке электромагнита электромагнитного клапана включаемой ступени коробки передач в течение действия формируемого сигнала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на указанное управляющее звено дополнительно подают сигнал, соответствующий нагрузке двигателя дорожно-транспортной машины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на указанное управляющее звено от переключателя ступеней дополнительно подают сигнал коррекции упомянутых устойчивых состояний, действующий в течение времени включения ступени в коробке передач.

5. Устройство управления трансмиссией дорожно-транспортной машины, содержащее регулятор давления, управляемый от частоты вращения вала планетарной передачи, гидравлически связанный с управляющим звеном, и датчик направления переключения ступени в коробке передач с двумя электрическими выходами, источник давления и гидробак, отличающееся тем, что оно снабжено гидравлически управляемым клапаном для избирательного соединения по крайней мере одной фрикционной муфты планетарной передачи с источником давления и гидробаком, связанным с управляющим звеном, выполненным в виде клапана с подпружиненным золотником с гидравлической положительной обратной связью, соединенным с регулятором давления через два исполнительных электромагнитных клапана, обмотки электромагнитов которых соединены с соответствующими выходами датчика направления переключения ступени через блоки формирования сигналов, получаемых в виде импульсов от указанного датчика, при этом один из исполнительных электромагнитных клапанов предназначен для соединения управляющего звена с источником давления, а другой - с гидробаком.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок формирования сигнала содержит электронный усилитель, нагрузкой которого является реле и таймер, при этом управляющая цепь таймера соединена с обмоткой электромагнита соответствующего исполнительного электромагнитного клапана, а выходная цепь таймера соединена с электронным усилителем.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что между упомянутым гидравлически управляемым клапаном и фрикционной муфтой планетарной передачи подключен аккумулятор давления.

8. Устройство управления трансмиссией дорожно-транспортной машины, содержащее датчик частоты вращения вала планетарной передачи и датчик направления переключения ступени в коробке передач, выполненный с двумя электрическими выходами, при этом указанные датчики соединены с управляющим звеном, выполненным в виде электронного реле, имеющего электрическую связь с обмоткой электромагнита управляющего клапана, источник давления и гидробак, отличающееся тем, что оно снабжено гидравлически управляемым клапаном для избирательного сообщения фрикционных муфт планетарной передачи с источником давления и гидробаком, гидравлически связанным с управляющим клапаном, при этом управляющее звено содержит блок передачи тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом счетчика и с первым входом первого триггера, регистрирующего достижение заданной частоты вращения вала планетарной передачи, соответствующей режиму блокировки или включения планетарной передачи, и с первым входом второго триггера, через второй вход счетчик соединен с упомянутым датчиком частоты, а выход счетчика соединен с первым входом дешифратора, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, имеющего выход, соединенный с входом управления дешифратора и с усилителем мощности, соединенным с обмоткой электромагнита управляющего клапана, а выходы датчика направления переключения ступени соединены с третьим и с четвертым входами второго триггера, а также с таймером, выход которого соединен с входом блока подачи тактовых импульсов и с входом обнуления счетчика.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что между гидравлически управляемым клапаном и фрикционной муфтой планетарной передачи подключен аккумулятор давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15