EA011981B1 - Способ управления гидравлически приводимыми устройствами и автоматический многопозиционный клапан - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к гидравлическим системам и способам управления гидравлически приводимыми устройствами, в частности к системам и способам управления фрикционами трансмиссий и/или тормозных систем. Задачей изобретения является повышение надежности работы системы управления гидравлически приводимыми устройствами. Поставленная задача решается тем, что после завершения операции замедленного заполнения рабочей полости выполняют операцию повышения давления до уровня детектирования, причем ее выполняют средством управления давлением, а операцию детектирования окончания заполнения рабочей полости выполняют на основании информации о движении запорно-регулирующего органа средства управления давлением, например его золотника, или на основании информации о превышении уровня детектирования. Имеются и другие отличия от прототипа.

Description

Изобретение относится к гидравлическим системам (гидроприводам) и способам управления гидравлически приводимыми (управляемыми) устройствами, в частности к системам и способам управления фрикционами трансмиссий и/или тормозных систем.

Гидравлические управляющие системы или приводы используются в различных областях техники, включая, но не ограничивая, транспортные приложения. Например, гидравлические приводы используют в автоматических трансмиссиях, тормозных системах и различных вспомогательных системах энергетического привода рулевых систем. В последнее время произведенные транспортные средства содержат электронные управляющие модули (ЭУМ), которые часто работают с дополнительными электронными управляющими модулями, такими как модуль управления трансмиссией (МУТ). Такая система (МУТ) может быть интегрирована в ЭУМ или использована как отдельный модуль, размещенный на транспортном средстве вне трансмиссии. Некоторые производители располагают МУТ внутри механизмов трансмиссии.

Такие электронные управляющие модули содержат микропроцессоры с программируемой управляемой логикой и могут быть использованы в различных комбинациях с оборудованием и/или программными приложениями, известными из сегодняшнего уровня техники.

Применение такой сложной технологии управления обусловлено тем, что включение гидравлически управляемых устройств требует не обычного повышения давления в гидравлической системе, но изменения этого давления по сложным адаптивно изменяющимся (непосредственно во время работы) законам (характеристикам) в зависимости от режимов эксплуатации и состоянии систем автомобиля. Более того, она необходима, чтобы избежать гидравлических ударов, обеспечить достаточно быстрое и надежное срабатывание управляемых устройств. При этом задача точной отработки сигналов управления в различных условиях эксплуатации и при воздействиях случайных помех решается путем введения обратных связей внутри исполнительных механизмов указанных управляющих систем.

Известен способ управления фрикционами трансмиссии [1], включающий выполняемые последовательно операции повышения давления в канале, связанном с рабочей полостью исполнительного цилиндра фрикциона, до начального уровня неполного включения фрикциона, заполнения рабочей полости при начальном уровне неполного включения, повышения давления по заданному закону до номинального уровня давления включенного фрикциона и поддержания номинального уровня давления. Известны также гидравлические приводы и исполнительные механизмы таких приводов, обеспечивающие реализацию указанного способа [1]. В частности, известен гидропривод, содержащий насос, служащий источником рабочей жидкости, исполнительный гидроцилиндр фрикционной муфты, золотниковый распределитель, расположенный в гидролинии, соединяющей насос и указанный гидроцилиндр, регулятор давления, расположенный между насосом и распределителем, и гидравлический клапан плавности, расположенный между распределителем и гидроцилиндром, служащий для обеспечения заданного закона регулирования давления после завершения заполнения рабочей полости.

Недостатком указанного известного способа управления является низкая скорость заполнения рабочей полости, приводящая к увеличению суммарного времени срабатывания привода, обусловленная тем, что весь процесс заполнения происходит при пониженном давлении (при начальном уровне неполного включения). Недостатком же известных гидроприводов, содержащих гидравлические клапаны плавности, является невозможность либо плохая приспособленность к адаптивному изменению закона регулирования давления. Также их недостатком является необходимость размещения клапанов плавности в непосредственной близости к рабочей полости исполнительного гидроцилиндра или непосредственно в ней, что затрудняет их использование для управления вращающимися фрикционными муфтами, широко применяемыми в гидромеханических трансмиссиях транспортных средств.

Известна также система автоматического управления переключением передач транспортного средства [2], содержащая датчик скорости, кинематически связанный с одним торцом золотника аналогодискретного преобразователя, другой торец которого через пружину соединен с задающим устройством, связанным с педалью акселератора, исполнительный механизм переключения передач, кинематически соединенный с исполнительными гидроцилиндрами высших и низших передач, поршни которых образуют торцовые полости управления, подключенные посредством гидролиний к выходам аналогодискретного преобразователя, соединенного с источником питания и с гидролиниями, которая снабжена дросселем, реле времени, выполненным в виде размещенного в корпусе поршня, подпружиненного пружиной, имеющим выход, торцовую и пружинную полости управления, и двухпозиционним двенадцатилинейным клапаном управления, выполненным в виде соосно установленных в корпусе золотника, подпружиненного в осевом направлении с одной стороны пружиной, имеющего с обоих торцов полости управления, и плунжера, имеющего также с обоих торцов полости управления, при этом первая и вторая линии клапана управления соединены с выходами аналого-дискретного преобразователя, третья и четвертая линии соединены с торцовыми полостями управления соответствующих исполнительных гидроцилиндров, пятая - с торцовой полостью управления реле времени, шестая - с выходом реле времени, седьмая и восьмая линии - между собой, девятая линия подключена к источнику питания, десятая, одиннадцатая и двенадцатая линии сообщены со сливом, причем упомянутая последней линия - через дроссель, при этом в первом положении золотника при отжатой пружине и в первом положении плунжера

- 1 011981 клапана управления его первая линия соединена с третьей, вторая - с четвертой, пятая - с девятой, седьмая и восьмая связаны с первой торцовой полостью управления золотника, подключенной к сливу, шестая, десятая, одиннадцатая и двенадцатая линии заперты, во втором положении золотника при сжатой пружине первая, вторая, восьмая и девятая линии заперты, третья линия соединена с десятой, четвертая линия - с одиннадцатой, пятая линия - с двенадцатой, шестая линия - с второй торцовой полостью управления плунжера, в его первой позиции соединенной с седьмой линией, которая во второй позиции плунжера заперта.

Недостатком указанной системы также является низкая скорость заполнения рабочих полостей исполнительных цилиндров и отсутствие возможности адаптивной корректировки получаемых характеристик.

Известна система управления гидравлически приводимыми устройствами [3]. Система содержит приводимый исполнительный цилиндр фрикциона, насос и электрически управляемый клапан управления давлением, размещенный в гидролинии между насосом и цилиндром фрикциона. При этом клапан управления получает гидравлическое давление от насоса, изменяет его (редуцирует) и передает к цилиндру фрикциона. Этот клапан содержит распределитель, имеющий позицию полного выключения на слив при перекрытом входе, позицию одновременного дроссельного заполнения и слива, позицию полного включения при перекрытом сливе и промежуточные позиции с изменяемой степенью дросселирования, а также средство управления распределителем, включающее электромагнит, возвратную пружину и торцевые камеры обратной связи. Система также содержит датчик давления, расположенный между выходом клапана управления давлением и цилиндром фрикциона. Кроме того, система содержит контроллер, имеющий управляемую логику и память, который соединен с клапаном управления давлением и датчиком давления. При этом контроллер служит для формирования управляющего сигнала для привода указанного клапана управления давлением с целью достижения желаемой характеристики изменения давления жидкости в указанном цилиндре.

Недостатком указанной известной системы является невозможность надежного детектирования момента окончания заполнения рабочей полости цилиндра фрикциона имеющимися в ее составе средствами, что не позволяет организовать своевременный переход от операций заполнения к операции повышения давления и приводит к затягиванию во времени процесса буксования фрикциона при начальном давлении неполного включения, приводя к быстрому выходу фрикциона из строя.

В качестве прототипа для способа выбран способ управления фрикционом транспортного средства, по которому при включении указанного фрикциона последовательно выполняют операции повышения давления до заданного уровня быстрого заполнения рабочей полости исполнительного гидроцилиндра, ускоренного заполнения рабочей полости при повышенном давлении, сброса давления до заданного начального уровня неполного включения, замедленного заполнения рабочей полости при начальном уровне неполного включения, детектирования окончания заполнения рабочей полости, регулирования давления по заданному закону до номинального уровня давления включенного устройства, поддержания номинального уровня давления [4]. Причем операцию детектирования выполняют на основании информации о повышении давления на выходе средства управления давлением после завершения заполнения рабочей полости.

Недостатком прототипа для способа управления также является ненадежность осуществления операции детектирования на основании информации о повышении давления после заполнения рабочей полости. Никакой специальной операции для средства управления давлением, направленной на повышение давления на его выходе после заполнения рабочей полости, не предусмотрено. Соответственно и после окончания заполнения оно продолжает поддерживать на выходе заданный на операцию заполнения уровень неполного включения. Кратковременное же повышение давления на выходе данного средства, связанное с гидравлическим ударом в момент завершения заполнения, не может служить надежным источником информации, поскольку амплитуда данного повышения является переменной величиной, зависящей от требуемого уровня неполного включения, состояния рабочей жидкости и степени изношенности фрикциона, режима работы трансмиссии, на котором включается фрикцион, и других факторов, постоянно меняющихся в ходе эксплуатации (при невысоком требуемом уровне неполного включения гидравлический удар вообще не возникает).

Прототипом для автоматического многопозиционного клапана выбран электрогидравлический клапан управления давлением [4], содержащий распределитель, имеющий позицию полного выключения на слив при перекрытом входе, позицию полного включения при перекрытом сливе и промежуточные позиции с изменяемой степенью дросселирования, а также средство управления распределителем, включающее в себя электрогидравлический пилотный клапан, связанный с контроллером, возвратную пружину и торцевую полость обратной связи, и средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства, представляющее собой реле давления, связанное с выходным каналом указанного клапана и контроллером.

Недостатком прототипа для автоматического многопозиционного клапана является ненадежность функции повышения давления в выходном канале после завершения заполнения при неизменном токе управления контроллера и вытекающая отсюда ненадежность операции детектирования, а также отсут

- 2 011981 ствие позиции одновременного заполнения и слива, что приводит к возникновению высокочастотных колебаний давления во время операции регулирования давления по заданному закону.

Задачей изобретения является повышение надежности работы системы управления гидравлически приводимыми устройствами.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления гидравлически приводимыми устройствами, например фрикционной муфтой либо тормозом трансмиссии транспортного средства, выполняемым средством управления давлением, включающем выполняемые последовательно операции повышения давления до заданного уровня быстрого заполнения рабочей полости, ускоренного заполнения рабочей полости при повышенном давлении, сброса давления до заданного начального уровня неполного включения, замедленного заполнения рабочей полости при начальном уровне неполного включения, детектирования окончания заполнения рабочей полости, регулирования давления по заданному закону до номинального уровня давления включенного устройства, поддержания номинального уровня давления, согласно изобретению после завершения операции замедленного заполнения рабочей полости выполняют операцию повышения давления до уровня детектирования, причем ее выполняют средством управления давлением, а операцию детектирования выполняют на основании информации о движении запорно-регулирующего органа средства управления давлением, например его золотника, или на основании информации о превышении уровня детектирования.

Поставленная задача решается также и тем, что продолжительность операции ускоренного заполнения составляет от 10 до 90% общего времени заполнения рабочей полости, а продолжительность операции повышения давления до уровня детектирования составляет не более 0,1 с, при этом уровень детектирования составляет от 105 до 160% начального уровня неполного включения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном автоматическом многопозиционном клапане, содержащем распределитель, имеющий позицию полного выключения на слив при перекрытом входе, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного слива при перекрытом входе, следующие за ними позиции одновременного заполнения и слива при регулируемом дросселировании, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного заполнения при перекрытом сливе и следующую за ними позицию полного включения при перекрытом сливе, а также средство управления распределителем и средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства, согласно изобретению между позициями регулируемого дроссельного заполнения и одновременного заполнения и слива расположена позиция постоянного дроссельного заполнения при перекрытом сливе.

Поставленная задача решается также и тем, что распределитель содержит корпус и золотник, причем золотник выполнен в виде ступенчатого цилиндра, на котором на пояске, обеспечивающем отверстие дросселирования жидкости переменного сечения, расположено занижение, обеспечивающее отверстие дросселирования постоянного сечения, при этом занижение выполнено в виде продольных, кольцевой или винтовых канавок.

Поставленная задача решается также и тем, что средство управления распределителем содержит средство создания управляемого усилия включения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного включения, средство создания усилия выключения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного выключения, и средство демпфирования колебаний распределителя.

Поставленная задача решается также и тем, что средство создания управляемого усилия включения содержит камеру управления, образованную полостью в корпусе и первой торцевой поверхностью золотника, и соединенное с ней средство управления давлением, выполненное, например, в виде управляемого электрогидравлического пилотного клапана, средство создания усилия выключения содержит камеру обратной связи, образованную полостью в корпусе и второй торцевой поверхностью золотника, связанную посредством канала обратной связи с выходным каналом многопозиционного клапана, и возвратную пружину, установленную с возможностью взаимодействия со второй торцевой поверхностью золотника, причем диаметр первой торцевой поверхности золотника выполнен большим чем второй, а средство демпфирования колебаний содержит дроссель, расположенный в канале обратной связи.

Поставленная задача решается также и тем, что диаметр первой торцевой поверхности золотника составляет не менее 110% диаметра второй торцевой поверхности золотника, при этом протяженность позиции постоянного дроссельного заполнения составляет не более 20% диаметра второй торцевой поверхности золотника, а суммарная протяженность позиций одновременного заполнения и слива составляет не менее 1% диаметра второй торцевой поверхности золотника.

Поставленная задача решается также и тем, что средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства содержит датчик перемещения запорно-регулирующего элемента распределителя, например его золотника, или/и датчик давления, связанный с выходным каналом многопозиционного клапана.

Поставленная задача решается также и тем, что многопозиционный клапан дополнительно снабжен средством демпфирования гидравлического удара, выполненным в виде переливного клапана прямого действия, причем вход переливного клапана соединен с выходным каналом многопозиционного клапана, а выход переливного клапана соединен со сливом.

Поставленная задача решается также и тем, что переливной клапан содержит золотник переливного

- 3 011981 клапана, выполненный в виде цилиндра, расположенного в полости золотника распределителя, и возвратную пружину переливного клапана, установленную в первой торцевой камере переливного клапана, причем первая торцевая камера переливного клапана соединена с камерой управления, а вторая торцевая камера переливного клапана соединена с выходным каналом многопозиционного клапана.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена диаграмма изменения давления на выходе средства управления давлением, связанного с рабочей полостью управляемого гидравлически приводимого устройства; на фиг. 2 - схема автоматического многопозиционного клапана; на фиг. 3 - схема автоматического многопозиционного клапана со средством демпфирования гидравлического удара; на фиг. 4 - возможный вариант конструктивного исполнения автоматического многопозиционного клапана; на фиг. 5 - возможный вариант конструктивного исполнения золотника автоматического многопозиционного клапана с занижением в виде продольных канавок; на фиг. 6 - возможный вариант конструктивного исполнения автоматического многопозиционного клапана со средством демпфирования гидравлического удара; на фиг. 7 - положение элементов клапана в позиции полного включения при перекрытом сливе; на фиг. 8 - положение элементов клапана в позиции регулируемого дроссельного заполнения при перекрытом сливе; на фиг. 9 - положение элементов клапана в позиции постоянного дроссельного заполнения при перекрытом сливе; на фиг. 10 - положение элементов клапана в позиции одновременного заполнения и слива при регулируемом дросселировании.

Операции управления гидравлически приводимого устройства выполняют в следующей последовательности: повышение давления на выходе средства управления давлением р до заданного уровня быстрого заполнения рабочей полости р₄ в интервале времени от ί₀ до 1₁, ускоренное заполнение рабочей полости при повышенном давлении р₄ в интервале времени от 1₁ до 1₂; сброс давления до заданного начального уровня неполного включения ρι в интервале времени от 1₂ до ΐ₃; замедленное заполнение рабочей полости при начальном уровне неполного включения ρι в интервале времени от ΐ₃ до ΐ₄; повышение давления до уровня детектирования р₂ средством управления давлением в интервале времени от ί₄ до 1₅; детектирование окончания заполнения рабочей полости на основании информации о движении запорнорегулирующего органа средства управления давлением, например его золотника, или на основании информации о превышении уровня детектирования р₂ в интервале времени от ΐ₅ до ΐ₆ при повышении давления до начального уровня регулирования р3; регулирование давления по заданному закону до номинального уровня давления включенного устройства р₅ в интервале времени от 1₆ до 1₇; поддержание номинального уровня давления р₅ после момента 1₇.

Автоматический многопозиционный клапан 1 включает в себя распределитель 2, средство управления распределителем 3 и средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства 4. Распределитель 2 имеет позицию полного выключения на слив при перекрытом входе 5, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного слива при перекрытом входе 6, следующие за ними позиции одновременного заполнения и слива при регулируемом дросселировании 7, следующую за ними позицию постоянного дроссельного заполнения при перекрытом сливе 8, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного заполнения при перекрытом сливе 9 и следующую за ними позицию полного включения при перекрытом сливе 10. Входной канал многопозиционного клапана 11 связан с источником рабочей жидкости 12, выходной канал многопозиционного клапана 13 - с рабочей полостью управляемого устройства 14, а сливной канал многопозиционного клапана 15 - с гидробаком. Средство управления распределителем 3 и средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства 4 связаны с контроллером 16. Степень открытия прохода жидкости из выходного канала 13 в сливной канал 15 меняется следующим образом: в позиции 5 данный проход максимально открыт, по мере перехода через позиции 6 и 7 к позиции 8 степень открытия прохода уменьшается, и в позициях 8, 9 и 10 данный проход перекрыт полностью. Степень открытия прохода жидкости из входного канала 11 в выходной канал 13 меняется следующим образом: в позициях 5 и 6 данный проход полностью перекрыт, по мере перехода через позиции 7 к позиции 8 степень открытия прохода возрастает, в позиции 8 степень открытия прохода не меняется, по мере перехода через позиции 9 к позиции 10 степень открытия прохода возрастает и в позиции 10 данный проход открыт полностью.

Вариант автоматического многопозиционного клапана со средством демпфирования гидравлического удара дополнительно включает переливной клапан прямого действия 17. Вход переливного клапана 18 соединен с выходным каналом многопозиционного клапана 13, а выход переливного клапана 19 соединен со сливом.

Возможный вариант автоматического многопозиционного клапана выполнен в следующем виде. Распределитель 2 содержит корпус 20 и золотник 21. Золотник выполнен в виде ступенчатого цилиндра, на котором на пояске 22, обеспечивающем отверстие дросселирования жидкости переменного сечения, расположено занижение 23, обеспечивающее отверстие дросселирования постоянного сечения, выполненное, например, в виде продольных канавок. Причем постоянное сечение может быть обеспечено также кольцевой или винтовыми канавками. Средство управления распределителем содержит средство создания управляемого усилия включения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного включения, средство создания усилия выключения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного выключения, и средство демпфирования колебаний распределителя. Средство созда

- 4 011981 ния управляемого усилия включения содержит камеру управления 24, образованную полостью в корпусе и первой торцевой поверхностью золотника 25, и соединенное с ней средство управления давлением, выполненное в виде управляемого электрогидравлического пилотного клапана 26. Средство создания усилия выключения содержит камеру обратной связи 27, образованную полостью в корпусе и второй торцевой поверхностью золотника 28, связанную посредством канала обратной связи 29 с выходным каналом многопозиционного клапана 13, и возвратную пружину 30, установленную с возможностью взаимодействия с второй торцевой поверхностью золотника 28. Причем диаметр первой торцевой поверхности золотника 25 выполнен большим чем второй, а средство демпфирования колебаний содержит дроссель 31, расположенный в канале обратной связи 29. Средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства содержит индуктивный датчик перемещения золотника 32 и датчик давления 33, связанный с выходным каналом многопозиционного клапана 13.

Возможный вариант автоматического многопозиционного клапана со средством демпфирования гидравлического удара дополнительно включает золотник переливного клапана 34, выполненный в виде цилиндра, расположенного в полости золотника 21 распределителя, и возвратную пружину переливного клапана 35, установленную в первой торцевой камере переливного клапана 36. Причем первая торцевая камера переливного клапана 36 соединена с камерой управления 24, а вторая торцевая камера переливного клапана 37 соединена с выходным каналом многопозиционного клапана 13.

Автоматический многопозиционный клапан работает следующим образом.

Положение золотника 21 внутри корпуса 20 (позиция золотника) соответствует определенной позиции распределителя 2. Она определяет степень открытия внутренних проходов клапана, через которые осуществляется коммутация входного 11, выходного 13 и сливного 15 каналов, что в свою очередь определяет уровень давления в выходном канале 13. Позиция, которую занимает золотник 21, зависит от усилий, действующих на его торцевые поверхности 25 и 28. Давление жидкости в камере 24 создает управляемое усилие включения, стремящееся сместить золотник вправо, а возвратная пружина 30 и давление жидкости в камере обратной связи 27 создают усилие выключения, стремящееся сместить золотник влево. Соответственно золотник либо занимает такую позицию, при котором указанные усилия уравновешивают друг друга, либо смещается до упора в сторону действия большего усилия. Причем на установившихся режимах давление в камере 24 пропорционально току управления, подаваемому к электрогидравлическому пилотному клапану 26 от контроллера 16, а давление в камере 27 равно давлению в выходном канале 13.

При отсутствии управляющего тока давление в камере управления 24 равно нулю и золотник 21 под действием возвратной пружины 30 находится в крайнем левом положении, что соответствует позиции 5 распределителя 2. Положение элементов клапана в данной позиции показано на фиг. 4.

Для совершения операции повышения давления на выходе клапана до заданного уровня быстрого заполнения рабочей полости р4 контроллер 16 подает к электрогидравлическому пилотному клапану 26 заданный ток управления 1₄. Это вызывает появление в камере управления 24 давления, сила действия которого на торцевую поверхность 25 превосходит усилие возвратной пружины 30 и золотник 21 смещается вправо. По мере его продвижения происходит открытие прохода жидкости из входного канала 11 в выходной канал 13 и перекрытие прохода в сливной канал 15, что вызывает рост давления в выходном канале 13 и в камере обратной связи 27. При этом также возрастает усилие возвратной пружины 30. Если усилия включения и выключения сравниваются, то золотник 21 останавливается в позиции, соответствующей одной из позиций 9 распределителя 2. Если же усилие включения превышает усилие выключения, то золотник 21 останавливается в крайней правой позиции, соответствующей позиции 10 распределителя 2. Положение элементов клапана в данной позиции показано на фиг. 7.

Операция ускоренного заполнения рабочей полости при повышенном давлении выполняется при постоянном токе управления 1₄ и позициях золотника 21, соответствующих позициям 9 или 10 распределителя 2. Продолжительность данной операции не следует делать меньше 10% от общего времени заполнения, поскольку теряется ее практическое значение (эффект ускорения заполнения сводится к нулю). Также ее не следует делать больше 90% от общего времени заполнения (определенного по предыдущим циклам включения), поскольку скорость заполнения может изменяться под воздействием различных случайных факторов и соответственно существует опасность досрочного завершения заполнения и резкого (ударного) включения фрикциона повышенным давлением.

Для совершения операции сброса давления до заданного начального уровня неполного включения р1 контроллер 16 снижает ток управления, подаваемый к электрогидравлическому пилотному клапану 26, до заданного уровня |. Это приводит к снижению давления в камере управления 24 и к уменьшению усилия включения. Под действием усилия выключения золотник смещается влево и уменьшает сечение отверстия, обеспечивающего проход жидкости из входного канала 11 в выходной канал 13. Возрастание степени дросселирования потока жидкости вызывает снижение давления в выходном канале 13 и связанной с ним полости обратной связи 27. Также при перемещении золотника 21 влево снижается усилие возвратной пружины 30. В результате усилия включения и выключения сравниваются, и золотник 21 останавливается в новой позиции, соответствующей одной из позиций 9 распределителя 2 с большей степенью прикрытия прохода жидкости из входного канала 11 в выходной канал 13. Положение элемен

- 5 011981 тов клапана в данной позиции показано на фиг. 8.

Операция замедленного заполнения рабочей полости при начальном уровне неполного включения выполняется при постоянном токе управления | и позициях золотника 21, соответствующих позициям 9 распределителя 2.

После заполнения рабочей полости 14 автоматический многопозиционный клапан совершает операцию повышения давления до уровня детектирования р₂ при постоянном токе управления 1₁. В момент завершения заполнения рабочей полости 14 расход жидкости, проходящей из входного канала 11 в выходной канал 13, снижается, и давление в выходном канале начинает расти, что вызывает рост усилия выключения. Золотник 21 перемещается влево в область, соответствующую позиции 8 распределителя 2. Причем во время его движения по указанной области давление в выходном канале 13 продолжает расти. Положение элементов клапана в позиции 8 распределителя 2 показано на фиг. 9.

Отслеживая сигналы датчиков перемещения золотника 32 и давления 33, контроллер 16 выполняет операцию детектирования окончания заполнения рабочей полости на основании информации о переходе золотника 21 при его движении влево через некоторое заданное положение в области, соответствующей позиции 8, либо на основании информации о превышении заданного уровня детектирования р₂. Во время данной операции золотник 21 завершает продвижение по области, соответствующей позиции 8, и перемещается далее влево в область, соответствующую позициям 7 распределителя 2. Это приводит к снижению усилия выключения, и золотник останавливается в позиции, соответствующей одной из позиций 7. Причем при неизменном токе управления Ιι и постоянном усилии включения из-за уменьшения усилия возвратной пружины 30 условие равенства усилия включения и выключения достигается при возрастании давления в выходном канале 13 до уровня р3, превышающего заданный уровень детектирования р2. При этом, варьируя протяженностью позиции постоянного заполнения 8 и жесткостью возвратной пружины 30, можно заранее обеспечить требуемое превышение уровня р₃ над ρι, гарантирующее надежное выполнение операции детектирования. Положение элементов клапана в позиции 7 распределителя 2 показано на фиг. 10.

Продолжительность операции повышения давления до уровня детектирования не следует делать большей 0,1 с, поскольку от нее зависит общее время нахождения фрикциона в состоянии буксования при давлении, меньшем номинального, и соответственно долговечность фрикциона. При этом уровень детектирования должен быть не ниже 105% принятого при заполнении начального уровня неполного включения, иначе за повышение давления до уровня детектирования контроллер может ошибочно принять случайные колебания давления во время операции замедленного заполнения. Также его не следует делать большим 160% начального уровня неполного включения, поскольку в этом случае операция повышения давления до уровня детектирования может негативно сказаться на плавности замыкания фрикциона.

После окончания операции детектирования для выполнения операции регулирования давления по заданному закону контроллер 16 начинает изменять ток управления от уровня Ι₁ до уровня Ι₅, соответствующего номинальному уровню давления включенного устройства р₅, что вызывает пропорциональное изменение давления в камере управления 24. По мере роста давления в камере 24 золотник 21 смещается вправо в области, соответствующей позициям 7 распределителя 2, обеспечивая повышение давления в выходном канале 13 до значений, при которых усилие выключения сравнивается с усилием включения. В случае если номинальный уровень давления включенного устройства 13 р5 равен номинальному давлению источника рабочей жидкости 12, то при достижении указанного уровня золотник 21 перемещается в позицию полного включения 10.

После выключения контроллером 16 тока управления клапан возвращается в исходное состояние.

Диаметр первой торцевой поверхности должен составлять не менее 110% диаметра второй торцевой поверхности золотника 28, чтобы обеспечить гарантированный переход многопозиционного клапана в позицию полного включения 10 для случая, когда номинальный уровень давления включенного устройства 13 р₅ равен номинальному давлению источника рабочей жидкости 12. Так же это необходимо с целью предотвращения автоколебаний золотника 21 во время операций регулирования давления до номинального уровня включенного устройства и поддержания номинального уровня давления.

Протяженность позиции постоянного дроссельного заполнения 8 не следует делать большей 20% диаметра второй торцевой поверхности золотника, поскольку это приведет к значительному возрастанию времени совершения операции повышения давления до уровня детектирования и будет способствовать появлению гидравлического удара в момент завершения заполнения рабочей полости.

Суммарную протяженность позиций одновременного заполнения и слива 7 не следует делать меньшей 1% диаметра второй торцевой поверхности золотника с целью предотвращения автоколебаний золотника 21 во время операций регулирования давления до номинального уровня включенного устройства и поддержания номинального уровня давления.

Положительный эффект используемого способа и клапана заключается в достижении надежности способа включения гидравлически приводимого устройства. Введение в способ дополнительной операции повышения давления до уровня детектирования после завершения заполнения рабочей полости приводимого устройства позволяет повысить надежность операции детектирования по повышению давле

- 6 011981 ния. Причем то обстоятельство, что указанная операция повышения давления выполняется многопозиционным клапаном при постоянной степени дросселирования, а операции заполнения и регулирования давления до номинального уровня - при переменной, позволяет четко разграничить области, в которых находится запорно-регулирующий орган клапана во время указанных операций, и дополнительно обеспечить возможность надежного детектирования окончания заполнения по его перемещению.

Подготовлено теоретическое обоснование, изготовлены опытные образцы и проведены испытания на Белорусском Автомобильном заводе (БелАЗ).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Тарасик В.П. Фрикционные муфты автомобильных гидромеханических передач. Мн.: Наука и техника, 1973, с. 320.

2. Патент РФ № 2000224, МКИ В60К 41/06, опубл. 07.09.93.

3. Патент США № 6341552, МПК Б15В 13/044, опубл. 29.01.2002 г.

4. Патент США № 6499577, МПК Ρ16Ό 25/14, опубл. 31.12.2002 г. - прототип для способа и устройства.

Claims (10)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ управления гидравлически приводимыми устройствами, например фрикционной муфтой либо тормозом трансмиссии транспортного средства, выполняемый средством управления давлением, включающий выполняемые последовательно операции повышения давления до заданного уровня, быстрого заполнения рабочей полости, ускоренного заполнения рабочей полости при повышенном давлении, сброса давления до заданного начального уровня неполного включения, замедленного заполнения рабочей полости при начальном уровне неполного включения, детектирования окончания заполнения рабочей полости, регулирования давления по заданному закону до номинального уровня давления включенного устройства, поддержания номинального уровня давления, отличающийся тем, что после завершения операции замедленного заполнения рабочей полости выполняют операцию повышения давления до уровня детектирования, причем ее выполняют средством управления давлением, а операцию детектирования выполняют на основании информации о движении запорно-регулирующего органа средства управления давлением, например его золотника, или на основании информации о превышении уровня детектирования.
2. 2. Способ управления по п.1, отличающийся тем, что продолжительность операции ускоренного заполнения составляет от 10 до 90% общего времени заполнения рабочей полости, а продолжительность операции повышения давления до уровня детектирования составляет не более 0,1 с, при этом уровень детектирования составляет от 105 до 160% начального уровня неполного включения.
3. 3. Автоматический многопозиционный клапан, содержащий распределитель, имеющий позицию полного выключения на слив при перекрытом входе, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного слива при перекрытом входе, следующие за ними позиции одновременного заполнения и слива при регулируемом дросселировании, следующие за ними позиции регулируемого дроссельного заполнения при перекрытом сливе и следующую за ними позицию полного включения при перекрытом сливе, а также средство управления распределителем и средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства, отличающийся тем, что между позициями регулируемого дроссельного заполнения и одновременного заполнения и слива расположена позиция постоянного дроссельного заполнения при перекрытом сливе.
4. 4. Автоматический многопозиционный клапан по п.3, отличающийся тем, что распределитель содержит корпус и золотник, причем золотник выполнен в виде ступенчатого цилиндра, на котором на пояске, обеспечивающем отверстие дросселирования жидкости переменного сечения, расположено занижение, обеспечивающее отверстие дросселирования постоянного сечения, при этом занижение выполнено в виде продольных, кольцевой или винтовых канавок.
5. 5. Автоматический многопозиционный клапан по п.3, отличающийся тем, что средство управления распределителем содержит средство создания управляемого усилия включения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного включения, средство создания усилия выключения, направленного на перемещение распределителя в позицию полного выключения, и средство демпфирования колебаний распределителя.
6. 6. Автоматический многопозиционный клапан по пп.4 и 5, отличающийся тем, что средство создания управляемого усилия включения содержит камеру управления, образованную полостью в корпусе и первой торцевой поверхностью золотника, и соединенное с ней средство управления давлением, выполненное, например, в виде управляемого электрогидравлического пилотного клапана, средство создания усилия выключения содержит камеру обратной связи, образованную полостью в корпусе и второй торцевой поверхностью золотника, связанную посредством канала обратной связи с выходным каналом многопозиционного клапана, и возвратную пружину, установленную с возможностью взаимодействия с второй торцевой поверхностью золотника, причем диаметр первой торцевой поверхности золотника выполнен большим, чем второй, а средство демпфирования колебаний содержит дроссель, расположенный

   - 7 011981 в канале обратной связи.
7. 7. Автоматический многопозиционный клапан по п.6, отличающийся тем, что диаметр первой торцевой поверхности золотника составляет не менее 110% диаметра второй торцевой поверхности золотника, при этом протяженность позиции постоянного дроссельного заполнения составляет не более 20% диаметра второй торцевой поверхности золотника, а суммарная протяженность позиций одновременного заполнения и слива составляет не менее 1% диаметра второй торцевой поверхности золотника.
8. 8. Автоматический многопозиционный клапан по п.3 отличающийся тем, что средство детектирования окончания заполнения рабочей полости управляемого устройства содержит датчик перемещения запорно-регулирующего элемента распределителя, например его золотника, или/и датчик давления, связанный с выходным каналом многопозиционного клапана.
9. 9. Автоматический многопозиционный клапан по п.6, отличающийся тем, что многопозиционный клапан дополнительно снабжен средством демпфирования гидравлического удара, выполненным в виде переливного клапана прямого действия, причем вход переливного клапана соединен с выходным каналом многопозиционного клапана, а выход переливного клапана соединен со сливом.
10. 10. Автоматический многопозиционный клапан по п.9, отличающийся тем, что переливной клапан содержит золотник переливного клапана, выполненный в виде цилиндра, расположенного в полости золотника распределителя, и возвратную пружину переливного клапана, установленную в первой торцевой камере переливного клапана, причем первая торцевая камера переливного клапана соединена с камерой управления, а вторая торцевая камера переливного клапана соединена с выходным каналом многопозиционного клапана.