RU2424927C1

RU2424927C1 - Method to control automatic two-range gearbox and device to this end

Info

Publication number: RU2424927C1
Application number: RU2010110793/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Тарасик (BY); Владимир Петрович Тарасик; Николай Николаевич Горбатенко (BY); Николай Николаевич Горбатенко; Иван Михайлович Дычкин (BY); Иван Михайлович Дычкин; Роман Владимирович Плякин (BY); Роман Владимирович Плякин; Владислав Иосифович Курстак (BY); Владислав Иосифович Курстак; Ольга Владимировна Пузанова (BY); Ольга Владимировна Пузанова; Александр Николаевич Егоров (BY); Александр Николаевич Егоров; Владимир Владиславович Региня (BY); Владимир Владиславович Региня; Сергей Михайлович Терешонок (BY); Сергей Михайлович Терешонок
Original assignee: Государственное учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет"
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2011-07-27

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, particularly, to control of automatic two-range gearbox. Proposed method comprises throwing in/out gearbox clutches. Gearshift is performed by means of electrohydraulic proportional valves in response to electronic control unit signals. Engine started, lower-range clutch is thrown in and left in gearbox neutral for transport facility at stand-by, starting, back and forth driving, driving at shifting all stages og lower range up and down without interrupting power flow. For higher speeds, upper range clutch is thrown in. Proposed device comprises also working fluid feed source, its pressure adjustment and supply appliances, working fluid filtration and cooling devices, clutch actuators, system of pickups, gearshift selector and electronic control unit. Every clutch is equipped with two-stage hydraulic proportional control valve. First stage incorporates electrohydraulic proportional valve. Second stage incorporates distributor control valve. Electronic control unit contains multichannel mocroprocess modulus. ^ EFFECT: higher efficiency, expanded operating performances. ^ 4 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системах управления автоматическими двухдиапазонными коробками передач транспортных средств.The invention relates to mechanical engineering and can be used in control systems of automatic dual-band gearboxes of vehicles.

Известны системы управления автоматическими двухдиапазонными коробками передач транспортных средств [1, 2]. Двухдиапазонная коробка передач состоит из основного механизма переключения передач и механизма переключения диапазонов. Переключение ступеней в таких коробках передач осуществляют фрикционами, с помощью которых связывают поочередно соответствующие зубчатые колеса с валами и получают необходимое количество ступеней с различными передаточными числами между входным и выходным валами коробки передач. Входной вал связан с двигателем через гидротрансформатор, а выходной - с ведущими колесами транспортного средства через главную передачу и дифференциал. Механизм переключения диапазонов обеспечивает два диапазона передаточных чисел - нижний и верхний - и снабжен для этой цели двумя фрикционами соответственно нижнего и верхнего диапазонов. Нижний диапазон имеет более высокие передаточные числа ступеней и обеспечивает низкие скорости движения транспортного средства, а верхний - более низкие передаточные числа и высокие скорости движения. Переключение ступеней осуществляется посредством системы автоматического управления, которая содержит систему датчиков, исполнительный электрогидравлический механизм управления фрикционами и электронный блок управления (ЭБУ). Анализируя сигналы, доставляемые системой датчиков, ЭБУ формирует команды на переключение передач. Исполнительный механизм управления фрикционами содержит регуляторы-гидрораспределители, управляемые пропорциональными электромагнитами, на обмотки которых поступают из электронного блока управления электрические широтно-импульсные сигналы. Регуляторы-гидрораспределители осуществляют регулирование давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах фрикционов в процессе их включения и выключения и обеспечивают переключение передач без разрыва потока мощности.Known control system for automatic dual-band gearboxes of vehicles [1, 2]. A dual-band gearbox consists of a main gear shift mechanism and a range gear. The gear shifting in such gearboxes is carried out by friction clutches, with the help of which the corresponding gears are connected alternately with the shafts and the required number of gears with different gear ratios between the input and output gear shafts is obtained. The input shaft is connected to the engine through a torque converter, and the output shaft is connected to the drive wheels of the vehicle through the main gear and differential. The range switching mechanism provides two ranges of gear ratios - lower and upper - and is equipped for this purpose with two clutches of the lower and upper ranges, respectively. The lower range has higher gear ratios and provides lower vehicle speeds, while the upper range has lower gear ratios and higher speeds. The steps are switched by means of an automatic control system, which contains a system of sensors, an executive electro-hydraulic clutch control mechanism and an electronic control unit (ECU). Analyzing the signals delivered by the sensor system, the computer generates gearshift commands. The actuating mechanism for controlling the friction clutch contains control valves-hydrodistributors controlled by proportional electromagnets, to the windings of which electric pulse-width signals are received from the electronic control unit. Hydroallocator regulators control the pressure of the working fluid in the hydraulic cylinders of the clutches in the process of turning them on and off and provide gear shifting without interrupting the power flow.

Механизм переключения диапазонов позволяет удвоить количество ступеней, формируемых основным механизмом переключения передач, при меньшем количестве необходимых элементов управления (фрикционов), что является преимуществом двухдиапазонной коробки передач по сравнению с обычными коробками передач при условии равенства ступеней передаточных чисел в сравниваемых вариантах. Однако двухдиапазонная коробка передач имеет существенный недостаток, который заключается в том, что при смене диапазона передаточных чисел приходится одновременно управлять четырьмя фрикционами: при этом необходимо выключить фрикцион предыдущей ступени основного механизма переключения передач и включить вместо него фрикцион иной ступени, а в механизме переключения диапазонов также выключить фрикцион предыдущего диапазона и включить фрикцион альтернативного диапазона. Например, в шестиступенчатой двухдиапазонной коробке передач при осуществлении полного цикла переключений «вверх-вниз» такая ситуация возникает 4 раза - при переключениях 2→3, 4→5 и 5→4, 3→2. Так как воспринимаемые нагрузки обоими включаемыми фрикционами различны, что обусловлено их расположением в кинематической схеме коробки передач, то процессы их буксования и последующего замыкания происходят не синхронно, что приводит к тепловой перегрузке одного из них по сравнению со вторым и увеличению динамических нагрузок в трансмиссии, снижая ее надежность и ресурс. Второй недостаток данного технического решения обусловлен расположением механизма переключения диапазонов перед основным механизмом переключения передач. Такое взаимное их расположение создает повышенные нагрузки на детали основного механизма переключения передач при работе на нижнем диапазоне передаточных чисел, что приводит к необходимости увеличения массы и габаритов двухдиапазонной коробки передач.The gearshift mechanism allows you to double the number of steps formed by the main gearshift mechanism, with fewer necessary controls (clutches), which is an advantage of a dual-band gearbox compared to conventional gearboxes provided that the gear ratios are equal in the compared versions. However, the dual-band gearbox has a significant drawback, namely, when changing the gear ratio range, four clutches must be controlled at the same time: in this case, the clutch of the previous stage of the main gear shift mechanism must be turned off and the clutch of a different stage switched on instead of it, and also in the gear shifting mechanism turn off the clutch of the previous range and turn on the clutch of the alternative range. For example, in a six-speed dual-band gearbox, when performing a full cycle of up-and-down shifts, this situation occurs 4 times - during shifts 2 → 3, 4 → 5 and 5 → 4, 3 → 2. Since the perceived loads of both included clutches are different, due to their location in the kinematic scheme of the gearbox, the processes of their slipping and subsequent closure do not occur synchronously, which leads to thermal overload of one of them compared to the second and an increase in dynamic loads in the transmission, reducing its reliability and resource. The second disadvantage of this technical solution is due to the location of the gear shifting mechanism in front of the main gear shifting mechanism. Such a mutual arrangement creates increased loads on the parts of the main gear shift mechanism when operating on the lower gear ratio range, which leads to the need to increase the mass and dimensions of the dual-band gearbox.

В техническом решении [3], принятом в качестве прототипа, механизм переключения диапазонов расположен после основного механизма переключения передач, поэтому он не влияет на нагрузки деталей основного механизма переключения передач, что позволяет уменьшить массу и габариты двухдиапазонной коробки передач. Такое решение применяется на карьерном самосвале БелАЗ-7555. Другим преимуществом данного технического решения по сравнению с предыдущими [1, 2] является то, что в полном цикле переключения передач «вверх-вниз» транспортного средства с шестиступенчатой коробкой передач выполняется одновременная смена состояния четырех фрикционов только два раза - при переключениях 3→4 и 4→3. Система автоматического управления двухдиапазонной коробкой передач содержит источник питания рабочей жидкости, аппараты регулирования и поддержания давления источника питания, устройства фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, механизм управления фрикционами, систему датчиков для сбора информации о режимах работы двигателя, гидротрансформатора и коробки передач, селектор управления переключением передач (пульт управления) и электронный блок управления. Механизм управления фрикционами соединен гидравлическими линиями связей с источником питания, с гидроцилиндрами фрикционов и со сливной магистралью. Механизм управления фрикционами состоит из пяти золотниковых гидрораспределителей с гидравлическим управлением от электрогидравлических пилотных клапанов, снабженных электромагнитами, обеспечивающими два состояния гидрораспределителей - «включен-выключен». Обмотки электромагнитов соединены электрическими линиями связей с ЭБУ и одновременно с пультом управления. Включение электромагнита осуществляется подачей дискретного электрического управляющего сигнала на его обмотку. В автоматическом режиме управления ЭБУ формирует управляющий сигнал на основе анализа информационных сигналов, получаемых от системы датчиков, а в командном режиме управления управляющие сигналы на обмотку электромагнитов поступают непосредственно из пульта управления. При подаче управляющего сигнала на обмотку электромагнита пилотный клапан формирует дискретный гидравлический сигнал, который перемещает золотник гидрораспределителя в положение «включен», и гидрораспределитель соединяет гидроцилиндр включаемого фрикциона с источником питания, закрывая при этом сливную магистраль данного фрикциона. Для выключения фрикциона обесточивают обмотку электромагнита, в результате выход пилотного клапана соединяется со сливом, золотник гидрораспределителя под действием пружины возвращается в исходное состояние, соединяя гидроцилиндр фрикциона со сливом. Четыре гидрораспределителя управляют включением-выключением фрикционов основного механизма переключения передач, а управление обоими фрикционами переключения диапазонов осуществляют одним гидрораспределителем.In the technical solution [3], adopted as a prototype, the gear shifting mechanism is located after the main gear shifting mechanism, so it does not affect the load of the parts of the main gear shifting mechanism, which reduces the weight and dimensions of the dual-band gearbox. Such a solution is used on a BelAZ-7555 mining truck. Another advantage of this technical solution compared to the previous ones [1, 2] is that in the full cycle of gear shifting “up-down” of a vehicle with a six-speed gearbox, the state of four friction clutches is simultaneously changed only two times - when switching 3 → 4 and 4 → 3. The automatic control system for a dual-band gearbox contains a power source for the working fluid, devices for regulating and maintaining the pressure of the power source, devices for filtering and cooling the working fluid, a clutch control mechanism, a sensor system for collecting information about the operating modes of the engine, torque converter and gearbox, a gear shift selector (control panel) and electronic control unit. The clutch control mechanism is connected by hydraulic lines of communication with the power source, with the clutch hydraulic cylinders and with the drain line. The clutch control mechanism consists of five spool control valves with hydraulic control from electro-hydraulic pilot valves, equipped with electromagnets, providing two states of control valves - “on-off”. The windings of electromagnets are connected by electric lines of communication with the computer and simultaneously with the control panel. The electromagnet is turned on by applying a discrete electrical control signal to its winding. In the automatic control mode, the computer generates a control signal based on the analysis of information signals received from the sensor system, and in the command control mode, the control signals to the electromagnet winding come directly from the control panel. When a control signal is applied to the electromagnet winding, the pilot valve generates a discrete hydraulic signal that moves the control valve spool to the “on” position, and the control valve connects the hydraulic cylinder of the included clutch to the power source, closing the drain line of this clutch. To turn off the friction clutch, the electromagnet winding is de-energized, as a result, the pilot valve output is connected to the drain, the valve spool under the action of the spring returns to its original state, connecting the clutch hydraulic cylinder to the drain. Four directional valves control the on / off of the clutches of the main gearshift mechanism, and the control of both range clutchings is carried out by one directional control valve.

Гидрораспределители управления фрикционами основного механизма переключения передач выполнены таким образом, что исключают возможность одновременного включения двух фрикционов. Для этого в механизме управления фрикционами предусмотрена гидравлическая блокировка золотников гидрораспределителей. Если во включенном положении одновременно находятся два или более золотников гидрораспределителей, то будет замкнут только один фрикцион, а гидроцилиндры всех остальных фрикционов основного механизма переключения передач окажутся соединенными со сливом. Такая конструктивная схема механизма управления фрикционами не позволяет выполнять переключение передач без разрыва потока мощности, так как исключает возможность одновременного регулирования давления в гидроцилиндрах включаемого и выключаемого фрикционов, что является существенным недостатком прототипа. Этот же недостаток характерен и для диапазонных фрикционов, так как их управление осуществляется одним золотником. Алгоритм управления диапазонными фрикционами предусматривает следующий порядок их включения. После пуска двигателя сразу же включается фрикцион верхнего диапазона, так как золотник гидрораспределителя, управляющий переключением диапазонов, находится в исходном положении, что соответствует обесточенной обмотке электромагнита пилотного клапана. Поэтому в нейтральном состоянии коробки передач всегда остается включенным фрикцион верхнего диапазона. Расположение механизма переключения фрикционов после основного механизма переключения передач наряду с отмеченными выше положительными свойствами приводит к существенному увеличению относительных скоростей дисков фрикционов в выключенном их состоянии из-за большого диапазона передаточных чисел механизма переключения диапазонов, чем и объясняется включение фрикциона верхнего диапазона на нейтрали в коробке передач данного прототипа. В результате при трогании транспортного средства с места, при маневрировании «вперед-назад», а также при включении передачи движущегося автомобиля на нейтрали в коробке передач приходится всегда включать одновременно два фрикциона - один из фрикционов основного механизма переключения передач и фрикцион нижнего диапазона, выключая при этом фрикцион верхнего диапазона. Одновременное включение двух фрикционов, как отмечалось выше, приводит к увеличению динамических нагрузок в трансмиссии и повышению теплонапряженности дисков диапазонного фрикциона.The clutch control valves of the main gearshift mechanism are designed in such a way that they exclude the possibility of simultaneously engaging two clutches. For this, the clutch control mechanism provides for hydraulic locking of the spool valves. If in the on position there are two or more valve spools at the same time, then only one clutch will be closed, and the hydraulic cylinders of all the other clutches of the main gearshift mechanism will be connected to the drain. Such a structural scheme of the clutch control mechanism does not allow shifting gears without interrupting the power flow, since it eliminates the possibility of simultaneously controlling the pressure in the hydraulic cylinders of the clutch on and off, which is a significant disadvantage of the prototype. The same drawback is also characteristic for range clutches, since they are controlled by one spool. The range clutch control algorithm provides for the following order of their inclusion. After starting the engine, the upper range clutch immediately turns on, since the valve spool controlling the range switching is in the initial position, which corresponds to the de-energized winding of the pilot valve's electromagnet. Therefore, in the neutral state of the gearbox, the upper range clutch always remains on. The arrangement of the clutch shifting mechanism after the main gear shifting mechanism along with the positive properties noted above leads to a significant increase in the relative speeds of the clutch disks when they are turned off due to the wide range of gear ratios of the range shifting mechanism, which explains the inclusion of the upper clutch on the neutral in the gearbox this prototype. As a result, when starting up the vehicle, when maneuvering “back and forth”, and also when the gear of a moving vehicle is in neutral in the gearbox, you always have to turn on two clutches at the same time - one of the clutches of the main gear shift mechanism and the lower clutch, turning off when This is a high range clutch. The simultaneous inclusion of two clutches, as noted above, leads to an increase in dynamic loads in the transmission and an increase in the thermal stress of the range clutch discs.

Задачей настоящего изобретения является снижение динамической нагруженности трансмиссии и повышение долговечности фрикционов автоматической двухдиапазонной коробки передач путем рационального управления включением и выключением фрикционов и за счет этого достижение высоких технико-экономических показателей транспортного средства, повышение надежности коробки передач и улучшение комфортности работы оператора.The objective of the present invention is to reduce the dynamic loading of the transmission and increase the durability of the friction clutches of an automatic dual-band gearbox by rationally controlling the on and off clutches and thereby achieve high technical and economic performance of the vehicle, increase the reliability of the gearbox and improve operator comfort.

Поставленная задача решается тем, что в способе управления автоматической двухдиапазонной коробкой передач, содержащем операции измерения и обработки сигналов, характеризующих режимы работы двигателя, гидротрансформатора, двухдиапазонной коробки передач и фиксирующих положение селектора управления переключением передач, а также операции выработки электронным блоком управления управляющих сигналов и их реализации посредством электрогидравлических клапанов, осуществляющих в автоматическом или командном режиме включение и выключение фрикционов двухдиапазонной коробки передач, состоящей из последовательно расположенных основного механизма переключения передач и механизма переключения диапазонов, причем механизм переключения диапазонов обеспечивает получение двух диапазонов передаточных чисел - нижнего и верхнего - путем удвоения количества ступеней передаточных чисел, формируемого основным механизмом переключения передач, механизм переключения диапазонов снабжен двумя фрикционами для включения соответственно нижнего и верхнего диапазонов, а каждую ступень нижнего или верхнего ряда передаточных чисел получают одновременным замыканием одного из фрикционов основного механизма переключения передач и фрикциона нижнего или верхнего диапазона механизма переключения диапазонов, согласно изобретению после пуска двигателя по сигналу электронного блока управления включают фрикцион нижнего диапазона и оставляют его постоянно включенным на нейтрали коробки передач при неподвижном транспортном средстве, при его трогании с места и маневрировании «вперед-назад», а также при движении с переключением всех ступеней нижнего ряда передач «вверх-вниз» без разрыва потока мощности посредством включения-выключения фрикционов основного механизма переключения передач по программе алгоритма, реализуемого электронным блоком управления; после завершения разгона на высшей ступени нижнего ряда передаточных чисел выключают фрикцион высшей ступени основного механизма переключения передач и фрикцион нижнего диапазона и одновременно включают фрикцион низшей ступени основного механизма переключения передач и фрикцион верхнего диапазона; фрикцион верхнего диапазона остается постоянно включенным при последующем движении транспортного средства с переключением всех ступеней верхнего ряда «вверх-вниз» без разрыва потока мощности посредством включения-выключения фрикционов основного механизма переключения передач; при перемещении селектора управления переключением передач в нейтральное положение при движении транспортного средства на передачах верхнего ряда передаточных чисел электронный блок управления по сигналу селектора выдает управляющий сигнал на выключение фрикциона основного механизма переключения передач, переводя коробку передач в нейтральное состояние, а фрикцион верхнего диапазона остается включенным, пока скорость транспортного средства находится выше предельного значения, заранее установленного для верхнего ряда передаточных чисел; после снижения скорости транспортного средства ниже установленного предельного значения электронный блок управления выдает сигнал на выключение фрикциона верхнего диапазона и включение фрикциона нижнего диапазона, обеспечивая этим готовность основного механизма переключения передач к включению соответствующего фрикциона для движения транспортного средства на передачах нижнего диапазона по сигналу селектора управления переключением передач, установленного водителем в положение «автомат» или в положение одной из передач командного режима; при разгоне транспортного средства на крутом спуске при нейтральном положении селектора управления переключением передач после превышения заранее установленного предельного значения скорости для нижнего диапазона передач электронный блок управления выдает сигнал на выключение фрикциона нижнего диапазона и включение фрикциона верхнего диапазона. Переключение ступеней внутри нижнего и верхнего диапазонов передаточных чисел без разрыва потока мощности посредством фрикционов основного механизма переключения передач в соответствии с заданной последовательностью операций программы алгоритма в момент выдачи электронным блоком управления сигнала на переключение передачи осуществляют, соединяя гидроцилиндр фрикциона включаемой ступени с напорной магистралью для его заполнения, а давление в гидроцилиндре фрикциона выключаемой ступени снижают до уровня, минимально необходимого для предотвращения его проскальзывания; в момент получения сигнала о начале замедления турбины гидротрансформатора, вызванного нарастанием момента трения включаемого фрикциона, гидроцилиндр выключаемого фрикциона соединяют со сливной магистралью и запускают программу выполнения адаптивного управления давлением в гидроцилиндре включаемого фрикциона посредством подачи на пропорциональный электромагнит его пропорционального клапана управляющего сигнала, формируемого электронным блоком управления с помощью ПИД-регулятора с обратной связью по параметру управления - отклонению относительной скорости скольжения фрикционных дисков включаемого фрикциона от заданной эталонной характеристики. При торможении транспортного средства электронный блок управления по сигналу датчика положения педали тормоза осуществляет запрет на автоматическое переключение передач на весь период времени нажатого состояния педали тормоза, а после прекращения торможения формирует и выдает управляющий сигнал на включение передачи, соответствующей скорости движения транспортного средства.The problem is solved in that in a method for controlling an automatic dual-band gearbox containing signal measurement and processing operations characterizing the operating modes of the engine, torque converter, dual-band gearbox and fixing the position of the gear shift control selector, as well as the operation of generating electronic control signals for the control signals and their implementation by means of electro-hydraulic valves, in automatic or command mode, turning on and off the friction of the dual-band gearbox, consisting of a sequentially located main gearshift mechanism and a gearshift mechanism, and the gearshift mechanism provides two ranges of gear ratios - lower and upper - by doubling the number of gear ratios formed by the main gearshift mechanism, the gearshift mechanism equipped with two clutches to enable the lower and upper ranges, respectively, and each stup The lower or upper row of gear ratios is obtained by simultaneously closing one of the clutches of the main gear shift mechanism and the lower or upper range clutch of the range gear; according to the invention, after starting the engine, the lower range clutch is turned on by the signal from the electronic control unit and left continuously on the gearbox neutral when the vehicle is stationary, when it moves away and maneuvers "back and forth", as well as when moving with the switch reading all the steps of the bottom row of up-and-down gears without interrupting the power flow by turning on / off the clutches of the main gearshift mechanism according to the program algorithm implemented by the electronic control unit; after the acceleration is completed at the upper stage of the lower gear ratios, the upper clutch of the main gear shift mechanism and the lower clutch are turned off and at the same time the lower clutch of the main gear shift mechanism and the upper clutch are turned on; the upper range clutch remains constantly on during the subsequent movement of the vehicle with switching all the steps of the upper row “up-down” without interrupting the power flow by turning on / off the clutches of the main gear shift mechanism; when the gear shift control selector is moved to the neutral position when the vehicle is moving on the gears of the upper gear ratios, the electronic control unit gives a control signal to turn off the clutch of the main gear shift mechanism by the selector signal, putting the gearbox in neutral, and the upper range clutch remains on, while the vehicle speed is above the limit value pre-set for the top row of gears s numbers; after the vehicle speed drops below the set limit value, the electronic control unit gives a signal to turn off the upper range clutch and turn on the lower range clutch, thereby ensuring the readiness of the main gear shift mechanism to turn on the corresponding clutch for the vehicle to move on lower gears according to the signal of the gear shift selector set by the driver to the “automatic” position or to the position of one of the command gears wow mode; when the vehicle accelerates on a steep descent when the shift control selector is in neutral, after exceeding a predetermined speed limit for the lower gear range, the electronic control unit gives a signal to turn off the lower range clutch and turn on the upper range clutch. The gears are switched inside the lower and upper gear ratios without interrupting the power flow by means of the clutches of the main gearshift mechanism in accordance with a predetermined sequence of operations of the algorithm program at the time the signal for the gearshift is transmitted by the electronic control unit by connecting the clutch hydraulic cylinder of the gear stage with the pressure line to fill it , and the pressure in the hydraulic cylinder of the friction clutch of the stage to be switched off is reduced to the level that is minimally necessary to prevent slipping; at the time of receiving a signal about the start of the torque converter turbine deceleration caused by the increase in the friction clutch friction moment, the clutch clutch hydraulic cylinder is connected to the drain line and the adaptive pressure control program in the clutch clutch hydraulic cylinder is started by applying to the proportional electromagnet its proportional valve a control signal generated by the electronic control unit using a PID controller with feedback on the control parameter - off the relative sliding speed of the friction discs of the included friction clutch from a given reference characteristic. When a vehicle is braking, the electronic control unit, by a signal from the brake pedal position sensor, prohibits automatic gear shifting for the entire period of the pressed condition of the brake pedal, and after braking ceases, it generates and issues a control signal to activate the gear corresponding to the vehicle speed.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для осуществления способа управления автоматической двухдиапазонной коробкой передач, содержащем источник питания рабочей жидкости, аппараты регулирования и поддержания давления источника питания, устройства фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, исполнительный механизм управления фрикционами двухдиапазонной коробки передач для подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры фрикционов при их включении, а также систему датчиков для сбора информации о режимах работы двигателя, гидротрансформатора и двухдиапазонной коробки передач, селектор управления переключением передач и электронный блок управления, согласно изобретению каждый фрикцион двухдиапазонной коробки передач снабжен индивидуальным исполнительным механизмом управления процессами его включения-выключения, выполненным в виде двухкаскадного гидрораспределителя с пропорциональным управлением, первый каскад которого содержит электрогидравлический пропорциональный клапан, состоящий из пропорционального электромагнита и гидрораспределителя с обратной связью по давлению, а второй каскад содержит регулятор-распределитель, выполненный с возможностью усиления гидравлического управляющего сигнала, формируемого электрогидравлическим пропорциональным клапаном, и регулирования давления жидкости в гидроцилиндре фрикциона в процессе его включения и выключения в соответствии с управляющими сигналами электронного блока управления, соединенного электрическими линиями связи с датчиками сбора информации о режимах работы механизмов транспортного средства, с селектором управления переключением передач и через CAN-интерфейс с системой управления двигателем и дисплеем для вывода и отображения информации о результатах оперативного диагностирования механизмов системы автоматического управления, режимах движения транспортного средства и переключаемых передачах; электронный блок управления содержит многоканальный микропроцессорный модуль, каждый канал которого выполнен с возможностью формирования широтно-импульсного сигнала, а выход канала связан электрической связью с пропорциональным электромагнитом исполнительного механизма управления соответствующим фрикционом; электронный блок управления снабжен базой данных и программным обеспечением, содержащим процедуры реализации алгоритма предложенного способа управления двухдиапазонной коробкой передач транспортного средства.The problem is solved in that in a device for implementing a method for controlling an automatic dual-band gearbox containing a power source of a working fluid, apparatus for regulating and maintaining the pressure of a power source, a device for filtering and cooling a working fluid, an actuator for controlling friction of a dual-band gearbox for supplying a working fluid to clutch hydraulic cylinders when they are turned on, as well as a system of sensors to collect information about engine operating modes, hydrotr an informator and a dual-band gearbox, a gearshift selector and an electronic control unit, according to the invention, each dual-band gear clutch is equipped with an individual actuator for controlling its on-off processes, made in the form of a two-stage proportional control valve, the first stage of which contains an electro-hydraulic proportional valve, consisting of a proportional electromagnet and a directional control valve pressure coupling, and the second cascade contains a control distributor configured to amplify the hydraulic control signal generated by the electro-hydraulic proportional valve and regulate the fluid pressure in the clutch hydraulic cylinder during its switching on and off in accordance with the control signals of the electronic control unit connected by electric communication lines with sensors for collecting information about the operating modes of vehicle mechanisms, with a control selector cheniem transmission and via CAN-interface with the engine management system and a display for output and display of the results of the operational diagnostics mechanisms of the automatic control system, the vehicle mode and shift gears; the electronic control unit contains a multi-channel microprocessor module, each channel of which is configured to generate a pulse-width signal, and the channel output is connected by electrical communication with the proportional electromagnet of the actuator for controlling the corresponding friction clutch; the electronic control unit is equipped with a database and software containing procedures for implementing the algorithm of the proposed method for controlling a dual-band gearbox of a vehicle.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведена структурная схема предложенной системы автоматического управления двухдиапазонной коробкой передач; на фиг.2 - принципиальная схема механизма управления фрикционами коробки передач; на фиг.3 - основные процедуры, выполняемые ЭБУ в процессе управления; на фиг.4 - схема программы алгоритма управления коробкой передач; на фиг.5 - комбинации включенных фрикционов на передачах; на фиг.6-10 изображены циклограммы изменения параметров системы управления в процессе переключения передач.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the structural diagram of the proposed system for automatic control of a dual-band gearbox; figure 2 is a schematic diagram of a gearbox clutch control mechanism; figure 3 - the basic procedures performed by the computer in the control process; figure 4 is a diagram of a program algorithm for controlling the gearbox; figure 5 - combination of the included clutches on the gears; 6-10 depict cyclograms of changes in the parameters of the control system in the process of gear shifting.

В состав системы автоматического управления коробкой передач входят следующие элементы (фиг.1): двигатель 1, гидротрансформатор 2, двухдиапазонная коробка передач 3 с основным механизмом переключения передач 4 и механизмом переключения диапазонов 5, главная передача с дифференциалом 6, ведущие колеса транспортного средства 7, источник питания рабочей жидкости (гидронасос) 8, регулятор давления источника питания 9, механизм управления фрикционами 10, гидроцилиндры 11, 12, 13, 14 соответственно фрикционов Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф_R основного механизма переключения передач 4 (Ф₁ - первой передачи; Ф₂ - второй передачи; Ф₃ - третьей передачи; Ф_R - фрикцион реверса); гидроцилиндры 15 и 16 фрикционов нижнего Ф_н и верхнего Ф_в диапазонов механизма переключения диапазонов 5; система датчиков для сбора информации (датчик акселератора 17; датчик положения педали тормоза 18; датчики частоты вращения вала двигателя 19, турбины гидротрансформатора 20, выходного вала коробки передач 21, диапазонного вала коробки передач 22; датчик загрузки транспортного средства 23); селектор управления переключением передач (пульт управления) 24; электронный блок управления (ЭБУ) 25; дисплей 26. Гидротрансформатор 2 снабжен фрикционом блокировки Ф_БЛ с гидроцилиндром 27 его включения.The composition of the automatic transmission control system includes the following elements (Fig. 1): engine 1, torque converter 2, dual-band gearbox 3 with the main gear shift mechanism 4 and the gear shift mechanism 5, the main gear with differential 6, the drive wheels of the vehicle 7, working fluid supply source (hydraulic pump) 8, a pressure regulator power source 9, clutch control mechanism 10, hydraulic cylinders 11, 12, 13, 14, respectively clutches F _1, F _2, F _3, F _R changeover mechanism main Nia gear 4 (F ₁ - a first transmission; F ₂ - second transmission; F ₃ - third gear; F _R - reverse clutch); hydraulic cylinders 15 and 16 of the clutch lower F _n and upper F _{in the} ranges of the mechanism of switching ranges 5; a system of sensors for collecting information (accelerator sensor 17; brake pedal position sensor 18; engine shaft speed sensors 19, torque converter turbines 20, gearbox output shaft 21, gearbox range shaft 22; vehicle load sensor 23); gear shift control selector (control panel) 24; electronic control unit (ECU) 25; display 26. The torque converter 2 is equipped with a locking clutch F _BL with a hydraulic cylinder 27 for its inclusion.

Все фрикционы коробки передач (включая и фрикцион блокировки гидротрансформатора) снабжены индивидуальными механизмами управления 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, одинаковыми по конструкции и входящими в блок механизмов управления 10. Механизм управления фрикционом выполнен в виде двухкаскадного гидрораспределителя с пропорциональным управлением 32 на фиг.2 показана схема механизма управления фрикционом первой передачи Ф₁ основного механизма переключения передач 4) и состоит из электрогидравлического пропорционального клапана (ЭГПК) 35, образующего первый каскад, и регулятора-распределителя 36, образующего второй каскад. В состав ЭГПК входят пропорциональный электромагнит 37 и гидрораспределитель 38 с обратной связью по давлению. Гидрораспределитель 38 и регулятор-распределитель 36 связаны со сливной гидролинией 40 и с напорной линией 39, давление рабочей жидкости в которой поддерживается гидронасосом 8, снабженным регулятором давления 9. Между собой гидрораспределитель 38 и регулятор-распределитель 36 соединены управляющей гидролинией 41. Выход гидрораспределителя с пропорциональным управлением 32 связан с гидроцилиндром 11 фрикциона Ф₁ гидролинией 42.All transmission clutches (including the torque converter lock-up clutch) are equipped with individual control mechanisms 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, identical in design and included in the control mechanism block 10. The clutch control mechanism is made in the form of a two-stage valve with proportional control 32 in Figure 2 shows a diagram of the control mechanism of the first clutch F ₁ of the main transmission mechanism gear 4) and consists of an electrohydraulic proportional valve (EGPK) 35 forming n rvy cascade, and a regulator-distributor 36, which forms the second stage. The composition of the EGPK includes a proportional electromagnet 37 and a directional control valve 38 with pressure feedback. The control valve 38 and the control valve 36 are connected to the drain hydraulic line 40 and to the pressure line 39, the pressure of the working fluid in which is supported by a hydraulic pump 8 equipped with a pressure regulator 9. Between them, the control valve 38 and the control valve 36 are connected by a control hydraulic line 41. The output of the control valve is proportional control 32 is connected to the hydraulic cylinder 11 of the clutch F ₁ hydraulic line 42.

При отсутствии тока в обмотке электромагнита 37 управляющие элементы гидрораспределителя 38 и регулятора-распределителя 36 находятся в первой позиции (как показано на фиг.2) под действием пружин соответственно 43 и 44. В управляющей гидролинии 41 давление отсутствует, и гидроцилиндр 11 фрикциона Ф₁ посредством управляющего элемента регулятора-распределителя 36 сообщен со сливной гидролинией 40.In the absence of current in the winding of the electromagnet 37, the control elements of the control valve 38 and the control valve 36 are in the first position (as shown in figure 2) under the action of the springs 43 and 44, respectively. There is no pressure in the control hydraulic line 41, and the hydraulic cylinder 11 of the friction clutch Ф ₁ by the control element of the regulator-distributor 36 is in communication with a drain hydraulic line 40.

Пружинная полость гидрораспределителя 38 ЭГПК 35 соединена гидролинией обратной связи 45 с управляющей гидролинией 41. В линии обратной связи 45 установлен дроссель 46. Аналогично регулятор-распределитель 36 снабжен гидролинией обратной связи 47 с дросселем 48.The spring cavity of the hydraulic distributor 38 EGPC 35 is connected by a feedback hydraulic line 45 to the control hydraulic line 41. A throttle 46 is installed in the feedback line 45. Similarly, the control valve 36 is equipped with a feedback hydraulic line 47 with a throttle 48.

Назначение ЭГПК 35 заключается в формировании управляющего гидравлического сигнала в гидролинии 41, необходимого для управления регулятором-распределителем 36. Управление ЭГПК осуществляется посредством ЭБУ 25, многоканальный микропроцессорный модуль которого формирует широтно-импульсный электрический сигнал, подаваемый на обмотку электромагнита 37 по электрической линии связи 49. Управляющий элемент гидрораспределителя 38 с одной стороны находится под воздействием усилия, развиваемого якорем электромагнита 37 при подаче в его обмотку широтно-импульсного сигнала управления, а с другой стороны на него действуют сила давления жидкости в управляющей гидролинии 41 и усилие пружины 43. В результате давление в управляющей гидролинии 41 оказывается пропорциональным величине силы тока в обмотке электромагнита 37.The purpose of the EGPK 35 is to generate a control hydraulic signal in the hydraulic line 41, which is necessary for controlling the distributor 36. The EGPK is controlled by an ECU 25, the multi-channel microprocessor module of which generates a pulse-width electric signal supplied to the winding of the electromagnet 37 via an electric communication line 49. The control element of the control valve 38 is, on the one hand, under the influence of the force developed by the armature of the electromagnet 37 when w is fed into its winding Rotne-pulse control signal, and on the other hand it operate the fluid pressure force in a control hydraulic line 41 and the force of the spring 43. As a result, the control pressure in hydraulic line 41 is proportional to the magnitude of the current in the winding of the electromagnet 37.

Регулятор-распределитель 36 усиливает управляющий гидравлический сигнал ЭГПК, формируемый в гидролинии 41, и обеспечивает регулирование давления потока жидкости, поступающей от него через гидролинию 42 в гидроцилиндр 11 фрикциона Ф₁. При этом давление рабочей жидкости в гидроцилиндре также пропорционально силе тока в обмотке электромагнита 37. В результате двухкаскадный гидрораспределитель с пропорциональным управлением 32 позволяет формировать необходимые характеристики нарастания давления в гидроцилиндре 11 фрикциона Ф₁ при его включении и выключении. Количество двухкаскадных гидрораспределителей с пропорциональным управлением в механизме управления фрикционами 10 (фиг.1) соответствует количеству управляемых фрикционов коробки передач.The control valve 36 amplifies the control hydraulic signal of the EHPC generated in the hydraulic line 41, and provides control of the pressure of the fluid flow coming from it through the hydraulic line 42 to the hydraulic cylinder 11 of the friction clutch Ф ₁ . The pressure of the working fluid in the hydraulic cylinder is also proportional to the current strength in the winding of the electromagnet 37. As a result, a two-stage hydraulic control valve with proportional control 32 allows you to generate the necessary characteristics of the pressure increase in the hydraulic cylinder 11 of the friction clutch Ф ₁ when it is turned on and off. The number of two-stage directional control valves in proportional control in the clutch control mechanism 10 (Fig. 1) corresponds to the number of controlled clutches of the gearbox.

Система автоматического управления двухдиапазонной коробкой передач работает по программе, схемы алгоритмов которой представлены на фиг.3 и 4. После пуска двигателя ЭБУ осуществляет инициализацию электронной системы управления (блок 1 на фиг.3), загружает базу данных (блок 2), проверяет исправность элементов системы (блок 3), формирует электрический управляющий сигнал на включение фрикциона нижнего диапазона коробки передач (блок 4), по которому гидрораспределитель с пропорциональным управлением 31 механизма управления фрикционами 10 (фиг.1) формирует гидравлический управляющий сигнал и передает его в гидроцилиндр 15, осуществляющий включение фрикциона нижнего диапазона Ф_н. Фрикцион Ф_н после этого остается постоянно во включенном состоянии, пока не возникнет необходимость смены диапазона передаточных чисел коробки передач.The automatic control system of the dual-band gearbox operates according to the program, the algorithm diagrams of which are presented in Figs. 3 and 4. After starting the engine, the computer initializes the electronic control system (block 1 in Fig. 3), downloads the database (block 2), and checks the health of the elements system (block 3), generates an electrical control signal to activate the clutch of the lower range of the gearbox (block 4), according to which the valve with proportional control 31 of the clutch control mechanism 10 (Fig. 1) ormiruet hydraulic control signal and supplies it to the hydraulic cylinder 15 performs the low range clutch switch F _n. Friction clutch F _n then remains constantly in the on state until it becomes necessary to change the range of gear ratios of the gearbox.

При включенном фрикционе Ф_н выполняются следующие операции управления: трогание транспортного средства с места; маневрирование путем смены направления движения «вперед-назад»; движение с переключением всех ступеней нижнего ряда передач «вверх-вниз» в автоматическом и командном режимах управления; включение любой ступени нижнего диапазона передаточных чисел с нейтрали в командном режиме управления. Переключение ступеней при этом осуществляют посредством фрикционов Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф_R основного механизма переключения передач 4 (фиг.1). Формирование команд на управление осуществляет ЭБУ, выполняя при этом следующие процедуры (фиг.3): опрос датчиков и формирование комплекса информационных переменных (блок 5); диагностирование состояния элементов системы (блок 6); выполнение программы алгоритма управления коробкой передач (блок 7). Информация о результатах управления, положении органов управления транспортного средства, режимах движения и обнаруженных неисправностях отображается на дисплее (блок 8).When the clutch F _{n is} turned _on , the following control operations are performed: moving the vehicle away; maneuvering by changing the direction of movement "back and forth"; movement with switching all stages of the lower row of gears “up and down” in automatic and command control modes; inclusion of any stage of the lower range of gear ratios from neutral in command control mode. The gearshift at the same time is carried out by means of clutches Ф ₁ , Ф ₂ , Ф ₃ , Ф _{R of the} main gearshift mechanism 4 (Fig. 1). The formation of control commands is carried out by the ECU, performing the following procedures (Fig. 3): polling sensors and forming a complex of information variables (block 5); diagnosing the state of system elements (block 6); execution of the program of the transmission control algorithm (block 7). Information about the control results, the position of the vehicle controls, driving modes and detected malfunctions is displayed on the display (block 8).

В автоматическом режиме управления коробкой передач (блок 9, фиг.4) при движении транспортного средства с выключенными тормозами (блок 10) ЭБУ осуществляет анализ информации, поступающей от системы датчиков, и в соответствии с программой алгоритма управления формирует команды на автоматическое управление переключением передач (блок 11). Если сформирована команда на переключение передач (блок 12), тогда в блоке 13 начинает осуществляться выполнение программы алгоритма управления включением и выключением соответствующих фрикционов коробки передач. Например, сформирована команда на переключение с первой на вторую ступень нижнего диапазона передаточных чисел. Следовательно, необходимо выключить фрикцион первой передачи Ф₁ и включить фрикцион второй передачи Ф₂ при остающемся во включенном состоянии фрикционе нижнего диапазона Ф_н (фиг.1). В этом случае многоканальный микропроцессорный модуль ЭБУ 25 формирует электрические широтно-импульсные сигналы, осуществляя выполнение программы управления давлениями рабочей жидкости в гидроцилиндрах фрикционов Ф₁ и Ф₂. Эти сигналы из ЭБУ поступают на обмотки пропорциональных электромагнитов гидрораспределителей с пропорциональным управлением 32 и 30, на выходах которых возникают гидравлические сигналы давления рабочей жидкости, передаваемые по гидравлическим магистралям к гидроцилиндрам 11 и 12 управляемых фрикционов Ф₁ и Ф₂. Величина давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах 11 и 12 пропорциональна силе тока в обмотках электромагнитов гидрораспределителей с пропорциональным управлением 32 и 30.In the automatic transmission control mode (block 9, figure 4), when the vehicle is moving with the brakes turned off (block 10), the ECU analyzes the information received from the sensor system and, in accordance with the control algorithm program, generates commands for automatic gear shifting control ( block 11). If a gear shifting command is generated (block 12), then in block 13 the program of the control algorithm for switching on and off the corresponding transmission clutch starts. For example, a command has been formed to switch from the first to the second stage of the lower gear ratio range. Therefore, it is necessary to turn off the clutch of the first gear Ф ₁ and turn on the clutch of the second gear Ф ₂ while the clutch of the lower range Ф _n remaining in the on state (Fig. 1). In this case, the multi-channel microprocessor module ECU 25 generates electrical pulse-width signals by executing a program for controlling the pressures of the working fluid in the hydraulic cylinders of the friction clutch Ф ₁ and Ф ₂ . These signals from the ECU are fed to the windings of the proportional electromagnets of the control valves with proportional control 32 and 30, at the outputs of which hydraulic signals of the working fluid pressure appear, transmitted along the hydraulic lines to the hydraulic cylinders 11 and 12 of the controlled clutches Ф ₁ and Ф ₂ . The magnitude of the pressure of the working fluid in the hydraulic cylinders 11 and 12 is proportional to the current strength in the windings of the electromagnets of the control valves with a proportional control of 32 and 30.

Пропорциональное управление давлением в гидроцилиндрах фрикционов позволяет обеспечить высококачественный процесс переключения ступеней без разрыва потока мощности. Программа управления процессами включения и выключения фрикционов при переключении передач отображена циклограммами (фиг.6-10). На циклограммах выделены два основных этапа управления: этап заполнения гидроцилиндра включаемого фрикциона Ф₂, соответствующий интервалу времени t₀-t₂, и этап регулирования давления в его гидроцилиндре в процессе буксования фрикциона на интервале времени t₃-t₄. В момент времени t₀ ЭБУ запускает программу формирования электрических широтно-импульсных сигналов управления процессами включения фрикциона Ф₂ и выключения фрикциона Ф₁, которые подаются на электромагниты пропорциональных клапанов этих фрикционов.Proportional pressure control in the clutch hydraulic cylinders allows for a high-quality stage switching process without interrupting the power flow. The program for controlling the processes of turning on and off the clutches when shifting gears is displayed by cyclograms (Figs. 6-10). Two main control stages are identified on the cyclograms: the stage of filling the hydraulic cylinder of the included clutch F ₂ corresponding to the time interval t ₀ -t ₂ , and the stage of regulating the pressure in its hydraulic cylinder during slipping of the clutch on the time interval t ₃ -t ₄ . At time t _{0, the} ECU starts a program for generating electric pulse-width signals for controlling the processes of turning on the clutch Ф ₂ and turning off the clutch Ф ₁ , which are supplied to the electromagnets of the proportional valves of these clutches.

На интервале времени t₀-t₁ задается максимальное значение силы тока в обмотке электромагнита включаемого фрикциона Ф₂, в результате его пропорциональный клапан формирует высокий уровень давления р_пк2 (фиг.7). Поэтому давление р_ц2 в гидроцилиндре включаемого фрикциона Ф₂ быстро возрастает (фиг.8), и его поршень перемещается с высокой скоростью. В момент времени t₁ значение силы тока снижают, давление р_пк2 падает, скорость перемещения поршня на интервале времени t₁-t₂ снижается, что предотвращает возникновение резкого всплеска давления в гидроцилиндре после завершения заполнения его рабочей полости и остановки поршня.On the time interval t ₀ -t ₁ sets the maximum value of the current in the winding of the electromagnet of the included clutch F ₂ , as a result, its proportional valve generates a high pressure level p _pc2 (Fig.7). Therefore, the pressure p _c2 in the hydraulic cylinder of the included clutch F ₂ increases rapidly (Fig. 8), and its piston moves at high speed. At time t ₁ , the current value is reduced, pressure p _pc2 drops, the piston travel speed decreases over the time interval t ₁ -t ₂ , which prevents a sharp surge in pressure in the hydraulic cylinder after filling its working cavity and stopping the piston.

Одновременно, начиная с момента времени t₀, в гидроцилиндре выключаемого фрикциона Ф₁ снижают давление р_ц1 (фиг.6) до уровня, минимально необходимого для предотвращения его проскальзывания на интервале времени t₀-t₂. Для этого уменьшают величину тока в обмотке электромагнита пропорционального клапана этого фрикциона.At the same time, starting at time t ₀ , in the hydraulic cylinder of the friction clutch F ₁ that is _turned off, the pressure p _c1 (Fig. 6) is reduced to the level minimally necessary to prevent it from slipping over the time interval t ₀ -t ₂ . To do this, reduce the current in the winding of the electromagnet of the proportional valve of this clutch.

С момента времени t₂ начинает нарастать момент трения включаемого фрикциона Ф₂, что приводит к торможению турбины гидротрансформатора, и частота ее вращения n_T начинает падать (фиг.9). ЭБУ вычисляет значение производной dn_T/dt и при отрицательном ее значении, т.е. при возникновении замедления турбины, в момент времени t₃ обесточивает обмотку электромагнита пропорционального клапана выключаемого фрикциона Ф₁. В результате гидрораспределитель 32 соединяет гидроцилиндр 11 выключаемого гидроцилиндра со сливом (фиг.1), давление р_ц1 падает до нуля (фиг.6) и фрикцион выключается.From time points t ₂ begins to increase friction torque F ₂ include friction, which leads to inhibition of the torque converter turbine, and its rotation speed n _T begins to fall (Figure 9). The computer calculates the value of the derivative dn _T / dt even if it is negative, i.e. when a turbine deceleration occurs, at time t ₃ de-energizes the winding of the proportional valve solenoid valve off clutch F ₁ . As a result, the control valve 32 connects the hydraulic cylinder 11 of the switch-off hydraulic cylinder to the drain (Fig. 1), the pressure p _c1 drops to zero (Fig. 6) and the friction is _turned off.

Одновременно в тот же момент времени t₃ ЭБУ запускает программу адаптивного управления давлением р_ц2 (фиг.8) в гидроцилиндре включаемого фрикциона Ф₂ посредством подачи на электромагнит его пропорционального клапана управляющего сигнала, формируемого ЭБУ с помощью ПИД-регулятора с обратной связью по параметру управления. В качестве параметра управления использовано отклонение относительной скорости скольжения фрикционных дисков включаемого фрикциона от заданной эталонной характеристики. Пропорциональный клапан включаемого фрикциона при этом формирует гидравлический управляющий сигнал р_пк2, который усиливается регулятором-распределителем, и давление р_ц2 в гидроцилиндре изменяется на интервале времени t₃-t₄, как показано на фиг.8.At the same time at the same time t _{3, the} ECU starts the adaptive pressure control program p _c2 (Fig. 8) in the hydraulic cylinder of the included clutch F ₂ by applying to the electromagnet its proportional valve a control signal generated by the ECU using a PID controller with feedback on the control parameter . As a control parameter, the deviation of the relative sliding speed of the friction discs of the included friction clutch from a given reference characteristic is used. In this case, the proportional valve of the engaged clutch generates a hydraulic control signal p _pc2 , which is amplified by the distributor-regulator, and the pressure p _c2 in the hydraulic cylinder changes over a time interval t ₃ -t ₄ , as shown in Fig. 8.

На фиг.10 показан график изменения относительной скорости скольжения n_ф фрикционных дисков и график эталонной характеристики n_э. График эталонной характеристики может иметь вид не только отрезка прямой, как показано на фиг.10, но и любой другой вид, например состоять из двух или более отрезков прямых или быть криволинейным. Параметры эталонной характеристики выбирают по критериям минимальности удельной работы трения фрикциона и динамических нагрузок на валах трансмиссии.10 shows a graph of relative sliding speed n _f friction discs and reference characteristics graph n _e. The graph of the reference characteristic can take the form of not only a straight line segment, as shown in Fig. 10, but also any other view, for example, consist of two or more straight line segments or be curved. The parameters of the reference characteristic are selected according to the criteria for minimizing the specific work of friction friction and dynamic loads on the transmission shafts.

В момент времени t₄ включаемый фрикцион Ф₂ замыкается, относительная скорость скольжения его дисков n_ф, контролируемая ЭБУ, равна нулю, ЭБУ выдает команду на повышение силы тока в обмотке электромагнита пропорционального клапана до максимального значения и в гидроцилиндре устанавливается номинальное значение давления р_ц2. На этом процесс переключения передачи завершается.At time t _{4, the} included clutch F ₂ closes, the relative sliding speed of its disks n _f controlled by the ECU is zero, the ECU gives a command to increase the current in the winding of the electromagnet of the proportional valve to the maximum value and the pressure value r _{c2 is} set in the hydraulic cylinder. This completes the gear shift process.

Аналогично осуществляется переключение ступеней основного механизма переключения передач после перехода на верхний диапазон передаточных чисел. Фрикцион верхнего диапазона при этих переключениях остается постоянно включенным, а смена ступеней передаточных чисел осуществляется только посредством фрикционов Ф₁, Ф₂, Ф₃ основного механизма переключения передач 4 (фиг.1).Similarly, the steps of the main gearshift are shifted after switching to the upper gear ratio range. The clutch of the upper range during these shifts remains constantly on, and the gear ratios are changed only by means of the clutch Ф ₁ , Ф ₂ , Ф _{3 of the} main gear shifting mechanism 4 (Fig. 1).

Смена же диапазонов передаточных чисел происходит путем одновременного управления четырьмя фрикционами. Например, при переключении с третьей на четвертую ступень выключают фрикционы Ф₃ и Ф_н и включают фрикционы Ф₁ и Ф_в. При обратном переключении ступени выключают фрикционы Ф₁ и Ф_в и включают фрикционы Ф₃ и Ф_н. В этом заключается органический недостаток любой двухдиапазонной коробки передач. Однако частота проявления этого недостатка для коробки передач по данному изобретению за время осуществления полного цикла переключения ступеней в два раза меньше, чем для двухдиапазонной коробки передач с передним расположением механизма переключения диапазонов.The change of gear ratio ranges occurs by simultaneously controlling four clutches. For example, when switching from the third to the fourth stage, the friction clutches F ₃ and F _{n are} turned off and the clutches F ₁ and F _{c are} turned _on . When the step is switched back, the clutches F ₁ and F _c are turned off and the clutches F ₃ and F _n are turned _on . This is the organic flaw of any dual-band gearbox. However, the frequency of manifestation of this drawback for the gearbox according to this invention during the implementation of the full cycle of gear shifting is half that of a dual-band gearbox with a front-mounted range-shifting mechanism.

При автоматическом управлении коробкой передач в движении транспортного средства всегда включена передача, соответствующая условиям движения, контролируемым ЭБУ на основе информации, доставляемой системой датчиков. При этом фрикцион нижнего диапазона Ф_н включен в диапазоне низких скоростей движения, а фрикцион верхнего диапазона Ф_в - в диапазоне высоких скоростей.When the gearbox is automatically controlled while the vehicle is in motion, the gear is always engaged in accordance with the driving conditions controlled by the computer on the basis of the information delivered by the sensor system. In this case, the friction clutch of the lower range Ф _{н is} included in the range of low speeds, and the clutch of the upper range Ф _в is included in the range of high speeds.

При командном режиме управления коробкой передач водитель всегда имеет возможность включить нейтраль в коробке передач, например, при движении на спуске. В этом случае также необходимо обеспечить готовность коробки передач к включению передачи посредством только одного из фрикционов Ф₁, Ф₂, Ф₃ основного механизма переключения передач 4 (фиг.1). Для этого в коробке передач один из диапазонных фрикционов Ф_н или Ф_в должен находиться во включенном состоянии. В предлагаемом изобретении это достигается следующим образом.In command mode transmission control, the driver always has the ability to turn on the neutral in the gearbox, for example, when driving on a descent. In this case, it is also necessary to ensure that the gearbox is ready to engage the transmission by means of only one of the friction clutches F ₁ , F ₂ , F _{3 of the} main gear shift mechanism 4 (Fig. 1). To do this, in the gearbox, one of the range of clutches F _n or F _in must be in the on state. In the present invention, this is achieved as follows.

При нейтрали в коробке передач в командном режиме управления (блок 14, фиг.4) скорость движения транспортного средства ν сравнивается с заранее установленным предельным минимальным значением скорости ν_{в min}для верхнего ряда передаточных чисел (блок 15). Скорость транспортного средства ν вычисляет ЭБУ на основе информации о частоте вращения выходного вала коробки передач, доставляемой датчиком 21 (фиг.1), и сравнивает ее со значением ν_{в min}, хранящимся в базе данных. Если ν<ν_{в min}, тогда ЭБУ выполняет проверку состояния фрикциона верхнего диапазона Ф_в (блок 16, фиг.4). Если Ф_в включен, то необходимо его выключить и вместо него включить фрикцион нижнего диапазона Ф_н. Для этого в блоке 17 осуществляется формирование сигнала на включение фрикциона Ф_н и выключение фрикциона Ф_в, а информация об этом передается в блок 13, в котором осуществляется предусмотренная для данного случая программа алгоритма управления фрикционами. При невыполнении условия блока 16 осуществляется выход из него на конец цикла программы.When neutral in the gearbox in command control mode (block 14, Fig. 4), the vehicle speed ν is compared with a predetermined minimum speed limit ν _{in min} for the upper row of gear ratios (block 15). The vehicle speed ν calculates the ECU based on information about the speed of the output shaft of the gearbox delivered by the sensor 21 (Fig. 1), and compares it with the value of ν _{in min} stored in the database. If ν <ν _{in min} , then the ECU checks the condition of the friction clutch of the upper range Φ _in (block 16, figure 4). If Ф _{в is} included, then it is necessary to turn it off and, instead of it, turn on the friction clutch of the lower range Ф _н . For this, in block 17, a signal is generated to turn on the clutch Ф _н and turn off the clutch Ф _в , and information about this is transmitted to block 13, in which the program of the clutch control algorithm provided for this case is implemented. If the conditions of block 16 are not fulfilled, it exits at the end of the program cycle.

Если ν≥ν_{в min}, то условие блока 15 не выполняется. Тогда в блоке 18 осуществляется проверка выполнения условия ν>ν_{н max}, где ν_{н max} - предельное максимальное значение скорости для нижнего ряда передаточных чисел коробки передач. При выполнении условия блока 18 в блоке 19 осуществляется проверка состояния фрикциона нижнего диапазона Ф_н. Если Ф_н включен, тогда в блоке 20 формируется сигнал на включение фрикциона Ф_в и выключение фрикциона Ф_н, который затем поступает в блок 13, и ЭБУ осуществляет выполнение предусмотренной для данного случая программы алгоритма управления. При отрицательном результате проверки условия блока 19 программа выходит на конец цикла.If ν≥ν _{in min} , then the condition of block 15 is not satisfied. Then, in block 18, the condition ν> ν _{n max is} fulfilled, where ν _{n max} is the maximum speed limit for the lower row of gear ratios of the gearbox. When the conditions of block 18 in block 19 are fulfilled, the condition of the friction clutch of the lower range Ф _н is checked. If Ф _{н is} turned on, then in block 20 a signal is generated to turn on the clutch Ф _в and turn off the clutch Ф _н , which then goes to block 13, and the computer executes the control algorithm program provided for this case. If the result of checking the conditions of block 19 is negative, the program goes to the end of the cycle.

Комбинации включенных фрикционов на передачах, а также при движении транспортного средства на нейтрали в коробке передач показаны в таблице на фиг.5.The combination of the included clutches on the gears, as well as when the vehicle is in neutral in the gearbox, is shown in the table in FIG. 5.

Если после движения на нейтрали водитель примет решение об использовании командного режима управления коробкой передач и переместит селектор управления в положение выбранной передачи, то после блока 14 будет выполнен переход к блоку 21, который зафиксирует выбранное водителем положение селектора управления и сформирует команду на осуществление переключения, проверку наличия которой выполняет блок 22. Управление фрикционом включаемой передачи будет выполнено по предусмотренной для данного случая программе (блок 13).If, after driving in neutral, the driver decides to use the command mode for controlling the gearbox and moves the control selector to the position of the selected gear, then after block 14, a transition is made to block 21, which will fix the position of the control selector selected by the driver and form a command for switching, checking the presence of which is performed by block 22. The clutch control of the gear will be performed according to the program provided for the case (block 13).

Своевременная смена состояний диапазонных фрикционов при нейтральном положении селектора управления переключением передач позволяет обеспечить постоянную готовность коробки передач к включению выбранной водителем передачи и осуществить переключение посредством только одного из фрикционов основного механизма переключения передач. Необходимость переключения при этом диапазонных фрикционов Ф_н и Ф_в исключена. Если бы при движении транспортного средства на нейтрали в коробке передач со скоростью, превышающей значение ν_{н max}, во включенном состоянии оказался фрикцион нижнего диапазона Ф_н, то это привело бы к недопустимо высоким значениям относительных скоростей дисков выключенных фрикционов Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф_R и Ф_в. Это обусловлено большой разницей между передаточными числами зубчатых передач механизма переключения диапазонов, что характерно для двухдиапазонной коробки передач, у которой механизм переключения диапазонов расположен на выходе.Timely change of state of the range clutches when the gear selector selector is in neutral position ensures that the gearbox is always ready to switch on the gear selected by the driver and can be switched using only one of the main gearshift clutches. The need to switch when this range of frictions F _n and F _in excluded. If, when the vehicle was moving in neutral in the gearbox with a speed exceeding the value ν _{n max} , the friction clutch of the lower range Ф _n turned _on , this would lead to unacceptably high values of the relative speeds of the disks of the switched off clutches Ф ₁ , Ф ₂ , Ф ₃ , f _R and f _c . This is due to the large difference between the gear ratios of the gears of the gear shifting mechanism, which is typical for a dual-band gearbox, in which the gear shifting gear is located at the output.

Если водитель включит тормоза при движении на автоматическом режиме управления коробкой передач транспортного средства, то ЭБУ будет осуществлять запрет на автоматическое переключение передач на весь период нажатия водителем педали тормоза. Сигнал об осуществлении торможения выдает датчик положения педали тормоза 18 (фиг.1). При наличии этого сигнала условие блока 10 (фиг.4) не выполняется, поэтому программа выходит на конец цикла. После прекращения торможения сигнал датчика 18 нулевой, поэтому после блока 10 выполняются последовательно процедуры, предусмотренные блоками 11, 12 и 13, что позволяет продолжить выполнение программы алгоритма автоматического переключения передач. При этом ЭБУ обеспечит включение передачи, соответствующей скорости движения транспортного средства после прекращения торможения.If the driver turns the brakes on while driving in the automatic transmission control mode of the vehicle, the computer will prohibit automatic gear shifting for the entire period the driver presses the brake pedal. The signal about the implementation of braking gives the position sensor of the brake pedal 18 (figure 1). In the presence of this signal, the condition of block 10 (Fig. 4) is not satisfied, so the program goes to the end of the cycle. After stopping the braking, the signal of the sensor 18 is zero, therefore, after block 10, the procedures provided by blocks 11, 12, and 13 are performed sequentially, which allows the program to continue the automatic gear shift algorithm. In this case, the computer will ensure the inclusion of the transmission corresponding to the vehicle speed after stopping the braking.

Таким образом, предлагаемый способ управления автоматической двухдиапазонной коробкой передач и устройство для его осуществления решают поставленные задачи изобретения: обеспечивают переключение передач без разрыва потока мощности и постоянную готовность коробки передач к включению выбранной водителем передачи посредством управления только одним из фрикционов основного механизма переключения передач, предотвращают возникновение чрезмерно больших значений относительных скоростей дисков выключенных фрикционов при движении на нейтрали с высокой скоростью (например, на спуске). В результате снижаются теплонапряженность работы фрикционов и динамические нагрузки в трансмиссии, что повышает надежность и срок службы коробки передач. При этом сохраняются существенные преимущества принятой кинематической схемы коробки передач, обусловленные рациональным взаимным расположением основного механизма переключения передач и механизма переключения диапазонов, позволяющим снизить массу и габариты двухдиапазонной коробки передач.Thus, the proposed method for controlling an automatic dual-band gearbox and a device for its implementation solve the tasks of the invention: they provide gear shifting without interrupting the power flow and the gearbox is always ready to switch on the gear selected by the driver by controlling only one of the clutches of the main gear shift mechanism, prevent excessively large values of the relative speeds of the disks of the disengaged friction clutch when driving on ytrali a high speed (e.g., downhill). As a result, the thermal stress of the clutches and dynamic loads in the transmission are reduced, which increases the reliability and service life of the gearbox. At the same time, the significant advantages of the adopted kinematic scheme of the gearbox are preserved, due to the rational relative position of the main gearshift mechanism and the gearshift mechanism, which allows to reduce the weight and dimensions of the dual-band gearbox.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США 5038286, МПК⁵ D60K 41/02; опубл. 06.08.1991 г.1. US patent 5038286, IPC ⁵ D60K 41/02; publ. 08/06/1991 g.

2. Патент РФ 2000965, МПК⁵ D60K 41/00; опубл. 15.10.1993 г. Бюл. №37-38.2. RF patent 2000965, IPC ⁵ D60K 41/00; publ. 10/15/1993 Bull. No. 37-38.

3. Производственное объединение «Белорусский автомобильный завод». Карьерные самосвалы БелАЗ-7555А, БелАЗ-7555В и их модификации. Руководство по эксплуатации 7555-3902015-01 РЭ. Республика Беларусь.3. Production Association "Belarusian Automobile Plant". Mining dump trucks BelAZ-7555A, BelAZ-7555V and their modifications. Operating Instructions 7555-3902015-01 OM. Republic of Belarus.

Claims

1. A method for controlling an automatic dual-band gearbox, comprising the steps of measuring and processing signals characterizing the operating modes of the engine, torque converter, dual-band gearbox and fixing the position of the gear shift control selector, as well as the operation of generating electronic control units of control signals and their implementation by means of electro-hydraulic valves, automatic or command mode switching on and off dual-band clutch and gears, consisting of a sequentially located main gearshift mechanism and a gearshift mechanism, and the gearshift mechanism provides two ranges of gear ratios - lower and upper - by doubling the number of gear ratios formed by the main gearshift mechanism, the gearshift mechanism is equipped with two clutches to include respectively the lower and upper ranges, and each step of the lower or upper row is transmitted of these numbers are obtained by simultaneously closing one of the friction clutches of the main gear shifting mechanism and the lower or upper range clutch of the range shifting mechanism, characterized in that after starting the engine, the lower range clutch is turned on by the signal of the electronic control unit and left it constantly on the gearbox neutral while the vehicle is stationary means, when it moves away and maneuvers "back and forth", as well as when moving with switching all the steps of the lower row of av "up-down" without the power flow through the gap on-off clutch main gear mechanism for Program algorithm implemented by the electronic control unit; after the acceleration is completed at the upper stage of the lower gear ratios, the upper clutch of the main gear shift mechanism and the lower clutch are turned off and at the same time the lower clutch of the main gear shift mechanism and the upper clutch are turned on; the upper range clutch remains constantly on during the subsequent movement of the vehicle with all stages of the upper row “up-down” shifting without interrupting the power flow by turning on / off the friction clutches of the main gearshift mechanism, when the gearshift selector is in neutral when the vehicle is moving the gears of the upper gear ratios, the electronic control unit gives a control signal to turn off by the selector signal the friction clutch of the main gearshift mechanism, turning the gearbox into a neutral state, and the upper clutch clutch remains on while the vehicle speed is above the limit value pre-set for the upper row of gear ratios, after the vehicle speed drops below the set limit value, the electronic control unit gives signal to turn off the upper range clutch and turn on the lower range clutch, thereby ensuring readiness ovnogo gear shift mechanism to enable the appropriate clutch for vehicle movement in the lower range gears at the signal of the gearshift selector set by the driver to the “automatic” position or to the position of one of the command mode gears, when the vehicle accelerates on a steep descent with the selector in neutral gear shift control after exceeding a predetermined speed limit for the lower gear range electronic the control unit gives a signal to turn off the lower range clutch and turn on the upper range clutch.

2. The control method for the automatic dual-band gearbox according to claim 1, characterized in that the gearshift inside the lower and upper gear ratios without interrupting the power flow by means of the clutches of the main gearshift mechanism in accordance with a predetermined sequence of operations of the algorithm program at the time of issuing by the electronic control unit the signal for shifting the gear is carried out by connecting the clutch hydraulic cylinder of the switchable stage with the pressure line to fill it, and yes the phenomenon in the hydraulic cylinder of the friction clutch of the switch-off stage is reduced to the level minimally necessary to prevent it from slipping, at the moment of receiving a signal about the start of the deceleration of the torque converter turbine caused by the increase in the friction moment of the clutch, the clutch clutch cylinder is connected to the drain line and the adaptive pressure control program in the hydraulic cylinder is launched switch-on clutch by applying to the proportional electromagnet its proportional valve the control signal generated by the electronic control unit using a PID controller with feedback on the control parameter - the deviation of the relative sliding speed of the friction discs of the included friction clutch from a given reference characteristic.

3. The control method of the automatic dual-band gearbox according to claim 1, characterized in that when the vehicle is braked, the electronic control unit, by the signal of the brake pedal position sensor, prohibits automatic gear shifting for the entire period of the pressed state of the brake pedal, and after the braking stops and issues a control signal to engage the gear corresponding to the vehicle speed.

4. A device for implementing a method for controlling an automatic dual-band gearbox containing a power source for the working fluid, control devices and maintain the pressure of the power source, a device for filtering and cooling the working fluid, an actuator for controlling the clutches of a dual-band gearbox for supplying the working fluid to the clutch hydraulic cylinders when they are turned on , as well as a system of sensors for collecting information about the operating modes of the engine, torque converter and dual-band box and gears, a gearshift selector and an electronic control unit, characterized in that each clutch of a dual-band gearbox is equipped with an individual actuator for controlling its on-off processes, made in the form of a two-stage directional control valve with proportional control, the first stage of which contains an electro-hydraulic proportional valve, consisting from a proportional electromagnet and a directional control valve with pressure feedback, and the second cascade comprises a distributor regulator configured to amplify the hydraulic control signal generated by the electro-hydraulic proportional valve and to regulate the fluid pressure in the friction cylinder during its switching on and off in accordance with the control signals of the electronic control unit connected by electric communication lines to the sensors for collecting information about the modes operation of vehicle mechanisms, with gear shift selector and via CAN-interface with system of engine and display control for outputting and displaying information about the results of operational diagnostics of automatic control system mechanisms, vehicle driving modes and gear changes, the electronic control unit contains a multi-channel microprocessor module, each channel of which is configured to generate a pulse-width signal, and the channel output electrically connected to the proportional electromagnet of the actuator they clutch, the electronic control unit is equipped with a database and software, containing procedures for implementation of the proposed algorithm is a method of controlling the dual-band manual transmission vehicle.