Обеспечение точности реализации требуемого закона управления фрикционами трансмиссии регулированием объёма рабочей жидкости в компенсационной камере гидроцилиндра

Введение (постановка задачи и актуальность). При проведении испытаний автоматической трансмиссии автомобиля были выявлены нежелательные динамические явления при переключении передач без разрыва потока мощности, заключающиеся в возникновении «паразитного» центробежного давления в бустерах фрикционов, приводящего к самовключению элемента управления, пережатию фрикционных накладок дисков, осложнению опорожнения гидроцилиндра и отведения поршня от пакета дисков. Следствием этого является снижение комфортабельности автомобиля, а в отдельных случаях – разрушение фрикционных муфт. Установлено, что причиной этого является не учитываемая существующими методиками расчёта и проектирования нестабильность степени заполнения компенсационной и поршневой камер гидроцилиндра фрикциона при различных начальных условиях.

Цель исследования – повышение точности реализации требуемого закона управления фрикционами трансмиссии целенаправленным регулированием объёма рабочей жидкости в компенсационной камере гидроцилиндра управления фрикционом.

Методология и методы. Предложена методика дорожных испытаний для идентификации и воспроизведения условий проявления данного динамического явления. Разработанная математическая модель хода поршня при включении отдельных передач позволила оценить зависимость качества реализации требуемого закона управления фрикционом от следующих параметров: степени заполнения компенсационной камеры; особенности работы электромагнитных клапанов; жёсткости возвратной пружины; количества пар трения фрикциона.

Результаты и научная новизна. На основе выполненного расчётно-экспериментального исследования и применения научно обоснованных технических решений исключено проявление динамического эффекта возникновения неуравновешенного «паразитного» центробежного давления.

Практическая значимость. Разработанные и реализованные технические решения по стабилизации давления в компенсационной камере позволили обеспечить требуемое качество переключения передач при ограничении динамической и тепловой нагруженности фрикционных дисков, что позволило обеспечить требуемый уровень динамических характеристик и комфортабельности изделия при переключении передач.

1. Goetz M. Integrated Powertrain Control for Twin Clutch Transmissions. Ph.D. thesis. – Mechanical Engineering, University of Leeds, 2005. – 310 p.

2. Naunheimer H., Bertsche B., Ryborz J., Novak W. in collaboration with Fietkau P. Automotive transmissions: Fundamentals, Selection, Design and Application. Second edition. – Springer, 2011. – 717 p.

3. Design Practices. Passenger car automatic transmissions. Fourth edition. – SAE International, 2012. – 768 p.

4. Тарасик В.П. Фрикционные муфты автомобильных гидромеханических передач / Под ред. М.П. Бренча. – Минск: Наука и техника, 1973. – 320 с.

5. Зельцерман И.М., Каминский Д.М., Онопко А.Д. Фрикционные муфты и тормоза гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1965. – 240 с.

6. Гапоян Д.Т. Фрикционы автоматических коробок передач. – М.: Машиностроение, 1966. – 167 с.

7. Красневский Л.Г., Белевич А.В. Автоматические трансмиссии: «болевые точки» алгоритмов управления технологии “Clutch-to-Clutch Shifts” // Механика машин, механизмов и материалов. – 2019. – № 4 (49). – С. 20–32.

8. Красневский Л.Г., Белевич А.В. Автоматические трансмиссии: технология “Clutch-to-Clutch Shifts” – история и современное состояние // Механика машин, механизмов и материалов. – 2018. – № 1 (42). – С. 5–13.

9. Белабенко Д.С., Альгин В.Б. Моделирование переходного процесса гидродинамической передачи с блоком взаимодействующих фрикционов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2019. – № 3 (64). – С. 5–14.

10. Белабенко Д.С. Оценка и снижение динамической нагруженности трансмиссии с блоком взаимодействующих фрикционов на основе моделирования процессов в её гидромеханической системе: автореф. дисс. …. канд. техн. наук. – Минск, 2020. – 23 с.

11. Косов В.П. Проектирование гидромеханических передач транспортных машин. Ч. 1: Структура гидромеханической передачи, гидродинамическая передача. Учеб. пособие. – Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 1998. – 96 с.: ил.

12. Харитонов С.А. Автоматические коробки передач. – М.: ООО Издательство Астрель; ООО «Издательство АСТ», 2003. – 335 с.

13. Нагайцев М.В., Нагайцев М.М., Тараторкин А.И., Харитонов С.А. Гидромеханическая коробка передач: пат. RU 2549343 Рос. Федерация. № 2013133740/11; заявл. 19.07.2013; опубл. 27.04.2015, Бюл. № 12. – 10 с.

14. Zongxuan S., Kumar H. Challenges and Opportunities in Automotive Transmission Control / Proc. American Control Conference. – Portland, 2005. – P. 3284–3289.

15. Fischer R., Küçükay F., Jürgens G., Najork R., Pollak B. The Automotive Transmission Book. – Springer International Publishing, 2015. – 355 p. ISBN 978-3-319-05262-5, ISBN 978-3-319-05263-2 (eBook). DOI 10.1007/978-3-319-05263-2.

16. Mishra K.D., Srinivasan K., Cardwell G. Modeling, Control, and Adaption for Shift Quality Control of Automatic Transmissions // SAE Technical Papers. – 2019. – № 2019-01-1129. DOI: 10.4271/2019-01-1129.

17. Sun Z., Zhu G.G. Design and control of automotive propulsion systems. – Taylor and Francis Group LLC. ISBN 978-1-4398-2019-3 (eBook – PDF), (2015Х).

18. Dörr C., Kalczynski H., Rink A., Sommer M. NineSpeed Automatic Transmission 9G-Tronic by MercedesBenz // ATZ worldwide. – 2014. – No. 116. – P. 20–25. DOI 10.1007/s38311-014-0006-5.

19. Львовский К.Я., Черпак Ф.А., Серебряков И.Н., Щельцын Н.А. Трансмиссии тракторов. – М.: Машиностроение, 1976. – 280 с.