RU2362032C1

RU2362032C1 - Speed controller

Info

Publication number: RU2362032C1
Application number: RU2008102357/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Яковлевич Ермолаев (RU); Иван Яковлевич Ермолаев
Original assignee: Иван Яковлевич Ермолаев
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-07-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention is related to propulsion engineering, in particular, to systems of automatic control of tractor and automobile operation modes in case of stepless transmission automation and control of internal combustion engine speed. Hydraulic speed controller is presented, in which control pulse is pressure upstream throttle, through which working fluid is pumped by gear pump, in which liquid pressure is used for displacement of spring-loaded piston connected to control actuator. Pump drive is realised from machine master wheels. Compression of spring that loads piston is set by operator. Liquid throttling is done by needle installed on piston. Spring that has been pre-compressed and is weak compared to spring that loads piston is forcing that side of piston, where needle is installed, and it puts piston till stop in position that corresponds to unavailability of gear (car parking). Controller has automatic device for stabilisation of working fluid temperature and may be used both for control of machine motion speed and control of internal combustion engines speed.

EFFECT: invention makes it possible to maintain specified speed of car motion within the limits of maximum engine capacity, to increase quality of works that require permanent speed of motion, to facilitate driver labour, to eliminate coupling gear and its pedal, to provide for possibility to drive with speed close to zero speed, to increase traffic safety, to perform complete automation of optimal modes of tractor and automobile operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к гидравлическим регуляторам скорости, и может быть использовано в системе автоматического регулирования режимов работы мобильных машин, преимущественно тракторов и автомобилей при автоматизации бесступенчатой трансмиссии (например, объемной).The invention relates to engine building, in particular to hydraulic speed controllers, and can be used in a system for automatically controlling the operating modes of mobile machines, mainly tractors and cars, for the automation of continuously variable transmission (for example, volumetric).

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому регулятору является гидравлический регулятор, в котором в качестве регулирующего импульса используется давление перед дросселем, через который прогоняется рабочая жидкость шестеренным насосом, в котором давление жидкости используется для передвижения нагруженного пружиной поршня, связанного с регулирующим органом (см. В.И.Крутов. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1968, стр.192, рис.135), предназначенный для урегулирования скорости движения двигателей внутреннего сгорания.The closest in design to the proposed regulator is a hydraulic regulator, in which the pressure in front of the throttle is used as the regulating pulse, through which the working fluid is driven by a gear pump, in which the fluid pressure is used to move the spring-loaded piston connected to the regulatory body (see B. I. Krutov, Automatic Regulation of Internal Combustion Engines, Moscow: Mashinostroenie, 1968, p. 192, Fig. 135), designed to regulate the speed of engines tor combustion.

Недостатком регулятора является то, что температура жидкости и ее вязкость могут меняться, в связи с чем будет нарушаться первоначальная настройка регулятора. Кроме того, он не может быть использован для регулирования скорости движения мобильных машин, так как не может регулировать скорости от нуля до максимальной, имеет малый диапазон регулирования скорости, его чувствительный элемент не может быть установлен на нулевую скорость и снова регулировать другую скорость: при падении давления рабочей жидкости вследствие порчи насоса или течи трубопровода регулятор прибавляет подачу топлива и возможен разнос двигателя, т.к. водитель не имеет возможности предотвратить это, как в предлагаемом регуляторе, снятием ноги с педали. Наконец, в прототипе нет стабилизации температуры рабочей жидкости.The disadvantage of the regulator is that the temperature of the liquid and its viscosity can change, and therefore the initial adjustment of the regulator will be violated. In addition, it cannot be used to control the speed of movement of mobile machines, since it cannot regulate speeds from zero to maximum, it has a small range of speed regulation, its sensitive element cannot be set to zero speed and adjust another speed again: when it falls the pressure of the working fluid due to damage to the pump or a leak in the pipeline, the regulator adds fuel supply and possible engine spacing, as the driver is not able to prevent this, as in the proposed regulator, by removing the foot from the pedal. Finally, in the prototype there is no stabilization of the temperature of the working fluid.

Существующие всережимные регуляторы скорости имеют диапазон регулирования скорости до 10:1. Кроме того, существующие регуляторы не регулируют нулевую скорость.Existing all-speed speed controllers have a speed control range of up to 10: 1. In addition, existing regulators do not regulate zero speed.

Предлагаемый регулятор может быть применен как для регулирования скорости движении, так и для регулирования скорости вращения двигателей внутреннего сгорания.The proposed controller can be used both to control the speed of movement, and to control the speed of rotation of internal combustion engines.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением:The technical result achieved by the claimed invention:

1. Поддержание заданной скорости движения машины в пределах максимальной мощности двигателя.1. Maintaining a given vehicle speed within the maximum engine power.

2. Повышение качества некоторых работ, требующих постоянной скорости движения (междурядная обработка пропашных культур, квадратно-гнездовой посев, кошение трав, работа с рассадопосадочными машинами и др.).2. Improving the quality of some works that require a constant speed of movement (inter-row cultivation of row crops, square-nested sowing, grass mowing, work with transplanters, etc.).

3. Облегчение труда водителя, т.к. управление скоростью движения и остановкой производятся одной педалью (рычагом), свободны руки (ноги), что удобно в условиях городского движения, в «пробках», трудных дорожных условиях, при трогании с места на подъеме.3. Facilitation of the driver’s work, as speed control and stopping are performed by one pedal (lever), hands (feet) are free, which is convenient in urban traffic conditions, in traffic jams, difficult road conditions, when moving off the hill.

4. Не требуется муфта сцепления и ее педаль.4. No clutch and pedal required.

5. Обеспечение возможности двигаться со скоростью, близкой к нулевой, что необходимо при подъезде к прицепной машине, к месту погрузки или разгрузки, при движении в «пробках», на крутом спуске, при движении задним ходом и в других условиях.5. Providing the ability to move at a speed close to zero, which is necessary when approaching a trailed machine, to the place of loading or unloading, when driving in traffic jams, on a steep descent, when reversing and in other conditions.

6. Повышение безопасности дорожного движения благодаря тому, что:6. Improving road safety due to the fact that:

- освобождаются от управления руки водителя для переключения передач;- hands of the driver for gear shifting are released from control;

- при снятии ноги с педали 5 происходит автоматическое снижение скорости вплоть до остановки, что сокращает время реакции водителя на торможение и остановочный путь;- when removing the foot from the pedal 5, an automatic decrease in speed occurs until it stops, which reduces the response time of the driver to braking and stopping distance;

- для экстренного торможения не обязательно нажимать на тормоз, достаточно снять ногу с педали скорости движения;- for emergency braking it is not necessary to apply the brake, it is enough to remove a foot from the pedal of speed of movement;

- машину можно остановить при отказе тормозов.- The machine can be stopped if the brakes fail.

7. Уменьшение износа основных тормозов, нагрев тормозных колодок при затяжных спусках в горных условиях благодаря автоматическому включению торможения двигателем.7. Reduction of wear of the main brakes, heating of brake pads during prolonged descents in mountain conditions due to the automatic inclusion of engine braking.

8. Возможность осуществления полной автоматизации оптимальных режимов работы тракторов и автомобилей.8. The ability to fully automate the optimal operating modes of tractors and cars.

9. Использование предлагаемого регулятора как в качестве регулятора скорости движения машин, так и в качестве регулятора скорости двигателя внутреннего сгорания.9. The use of the proposed regulator both as a regulator of the speed of the machines, and as a regulator of the speed of the internal combustion engine.

Технический результат достигается за счет того, что в известном гидравлическом регуляторе скорости в качестве регулирующего импульса используется давление перед дросселем, через который прогоняется рабочая жидкость шестеренным насосом, в котором давление жидкости используется для передвижения нагруженного пружиной поршня, связанного с регулирующим органом, согласно заявленному изобретению привод насоса осуществляется от ведущих колес машины:The technical result is achieved due to the fact that in the known hydraulic speed controller, the pressure in front of the throttle is used as a control pulse, through which the working fluid is driven by a gear pump, in which the fluid pressure is used to move a spring-loaded piston connected to the regulatory body according to the claimed invention the pump is carried out from the driving wheels of the machine:

- сжатие пружины, нагружающей поршень, задается оператором, а дросселирование жидкости производится иглой, установленной на поршне;- the compression of the spring loading the piston is set by the operator, and the throttling of the liquid is carried out by a needle mounted on the piston;

- на ту сторону поршня, где установлена игла, действует предварительно сжатая, слабая по сравнению с пружиной, нагружающей поршень, пружина, устанавливающая поршень до упора в положение, соответствующее отсутствию передачи (стоянке машины);- on the side of the piston where the needle is installed, it is pre-compressed, weak compared to the spring loading the piston, the spring setting the piston all the way to the position corresponding to the absence of gear (parking machine);

- имеет автоматическое устройство для стабилизации температуры рабочей жидкости;- has an automatic device for stabilizing the temperature of the working fluid;

- может быть использован как для регулирования скорости движения машин, так и для регулирования скорости двигателей внутреннего сгорания.- It can be used both for regulating the speed of vehicles and for regulating the speed of internal combustion engines.

Для регулирования скорости движения мобильных машин в пределах от нулевой до максимальной предлагается гидравлический регулятор, представленный на чертеже.To regulate the speed of movement of mobile machines in the range from zero to maximum, a hydraulic regulator is shown in the drawing.

Регулятор содержит дроссель 1. В качестве регулирующего импульса используется давление перед дросселем 1, через который прогоняется рабочая жидкость шестеренным насосом 2, приводимым во вращение от вала, связанного с ведущими колесами мобильной машины передаточным отношением. Скорость движения мобильных машин изменяется в широких пределах: от нуля до нескольких сотен километров. С увеличением скорости движения давление под поршнем 3 возрастает и поршень со штоком 4 и иглой 11 дросселя 1 перемещаются вверх. Шток 4 воздействует на орган, изменяющий передаточное отношение бесступенчатой трансмиссии (например, золотник с сервомотором) в сторону увеличения передаточного числа и снижения скорости движения. При снижении скорости движения давление под поршнем снижается, и шток 4 воздействует на увеличение скорости.The regulator contains a throttle 1. As a control pulse, the pressure in front of the throttle 1 is used, through which the working fluid is driven by a gear pump 2, driven into rotation by a gear ratio connected to the driving wheels of the mobile machine. The speed of mobile machines varies widely: from zero to several hundred kilometers. With increasing speed, the pressure under the piston 3 increases and the piston with the rod 4 and the needle 11 of the throttle 1 are moved up. The rod 4 acts on the body, changing the gear ratio of a continuously variable transmission (for example, a spool with a servomotor) in the direction of increasing the gear ratio and reducing the speed of movement. When the speed decreases, the pressure under the piston decreases, and the stem 4 acts to increase the speed.

Педаль 5 кожуха 6 пружины 7 служит для изменения скорости движения (всережимности регулятора). При нажатии на педаль 5 сжимается пружина 7, которая перемещает поршень 3 со штоком 4 и иглой 11 дросселя вниз, в сторону увеличения скорости движения. Сопротивление перетеканию жидкости в дросселе 1 возрастает, и возрастает давление на поршень 3 снизу. Силы давления жидкости на поршень 3 снизу и давление пружины 7 сверху уравновешиваются. Поршень останавливается в новом месте, соответствующем заданной педалью 5 скорости движения.The pedal 5 of the casing 6 of the spring 7 is used to change the speed of movement (all-mode controller). When you press the pedal 5, the spring 7 is compressed, which moves the piston 3 with the rod 4 and the throttle needle 11 downwards, in the direction of increasing the speed of movement. The resistance to fluid flow in the throttle 1 increases, and the pressure on the piston 3 increases from the bottom. The pressure forces of the liquid on the piston 3 from below and the pressure of the spring 7 from the top are balanced. The piston stops in a new place, corresponding to the set speed pedal 5.

Пружина 8 слабее пружины 7 и служит для возвращения и фиксация поршня 3 в исходном положении, соответствующем стоянке машины, когда передаточное число трансмиссии приблизилось к бесконечности, т.е. движение не передастся. Это положение поршня 3 устанавливается упором 9 и пружиной 8, которая в этом положении несколько сжата.The spring 8 is weaker than the spring 7 and serves to return and fix the piston 3 in the initial position corresponding to the parking of the machine when the gear ratio of the transmission approached infinity, i.e. the movement will not be transmitted. This position of the piston 3 is set by the stop 9 and the spring 8, which is somewhat compressed in this position.

Предохранительный клапан 10 служит для предотвращения чрезмерного повышения давления при резком нажатии на педаль 5.The safety valve 10 serves to prevent excessive pressure buildup when the pedal 5 is suddenly depressed.

Так, если температура жидкости и ее вязкость будут меняться, то водитель всегда может подкорректировать скорость движения педалью 5. Кроме того, можно подобрать жидкость с небольшими колебаниями величины вязкости. Но для уменьшения влияния величины вязкости на первоначальную настройку в предлагаемом регуляторе предусмотрены два варианта стабилизации температуры рабочей жидкости. Первый вариант состоит в подогреве рабочей жидкости жидкостью от системы охлаждения двигателя через трубку 12. Температура в системе охлаждения двигателей 85…95°С. Второй вариант стабилизации температуры с помощью автоматического устройства для стабилизации температуры рабочей жидкости (автоматического регулятора температуры 13), имеющего ртутный контактный термометр и электрический нагреватель, питаемый от генератора двигателя. Регулируемую температуру выбрать максимальную окружающей среды, при которой возможна работа машины (например, 45°С).So, if the temperature of the liquid and its viscosity change, the driver can always adjust the speed of the pedal 5. In addition, you can choose a liquid with small fluctuations in the viscosity. But to reduce the effect of viscosity on the initial setting, the proposed regulator provides two options for stabilizing the temperature of the working fluid. The first option is to heat the working fluid with liquid from the engine cooling system through the tube 12. The temperature in the engine cooling system is 85 ... 95 ° C. The second option is to stabilize the temperature using an automatic device for stabilizing the temperature of the working fluid (automatic temperature controller 13), which has a mercury contact thermometer and an electric heater powered by an engine generator. Adjustable temperature, select the maximum environment at which machine operation is possible (for example, 45 ° C).

Преимущества предлагаемого регулятора обеспечены тем, что дроссельная игла стоит на поршне, заданный режим регулируется сжатием водителем (оператором) нагружающей пружины 7, наличием упора 9 и пружины 8 для фиксации поршня 3 в положении выключенной передачи и, наконец, стабилизацией вязкости и плотности рабочей жидкости путем стабилизации температуры.The advantages of the proposed controller are provided by the fact that the throttle needle is on the piston, the specified mode is regulated by compression by the driver (operator) of the load spring 7, the stop 9 and spring 8 for fixing the piston 3 in the off gear position and, finally, stabilization of the viscosity and density of the working fluid by stabilization of temperature.

Claims

A hydraulic speed controller, in which the pressure in front of the throttle is used as a control pulse, through which the working fluid is driven by a gear pump, in which the fluid pressure is used to move a spring-loaded piston connected to the regulatory body, characterized in that the pump is driven from the drive wheels of the machine ; the compression of the spring loading the piston is set by the operator, and the throttling of the liquid is carried out by a needle mounted on the piston; on the side of the piston where the needle is installed, it is pre-compressed, weak in comparison with the spring loading the piston, the spring setting the piston all the way to the position corresponding to the absence of gear (parking machine); has an automatic device to stabilize the temperature of the working fluid; It can be used both for regulating the speed of vehicles and for regulating the speed of internal combustion engines.