УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК B60K17/00 

Изобретение относится к системам автоматического управления агрегатами транспортного средства, в частности сцепления.

Известно устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик угловой скорости вала двигателя, датчик скорости транспортного средства, подключенные к входам схемы сравнения, частотно-аналоговый преобразователь, выход которого связан с первым входом реле управления блокировкой сцепления и через первый диод, первый вход регулятора тока, усилитель тока с управляющей обмоткой электромагнита следящего действия, якорь которого кинематически связан с приводом сцепления, блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления, коммутирующее устройство, ключевой элемент, первый элемент «И», первый генератор одиночных импульсов, устройство управления запуском первого генератора одиночных импульсов, бинарный датчик исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора и выключатель принудительного выключения сцепления, расположенный на рычаге переключения передач, связанный через первый вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов с входом первого генератора одиночных импульсов, выход которого подключен через второй диод ко второму входу регулятора тока и через ключевой усилитель тока к форсажной обмотке электромагнита следящего действия, причем второй вход реле управления блокировкой сцепления подключен через блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления к выходу усилителя тока, а выход реле управления блокировкой сцепления подключен к входу коммутирующего устройства, ко второму входу устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов и к первому входу первого элемента «И», ко второму входу которого подключен инвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора, а к выходу - третий вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов, выход коммутирующего устройства подключен к первому входу регулятора тока, неинвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора через ключевой элемент подключен ко второму входу регулятора тока (см. Патент Российской Федерации №2090384 от 19.10.93, МПК В60К 17/02).

В процессе разгона транспортного средства, оснащенного известным устройством управления сцеплением транспортного средства, и при переключении передач возникают динамические нагрузки на элементы трансмиссии, сказывающиеся на комфортабельности эксплуатации и на долговечности узлов транспортного средства.

Технический результат от использования предложенного устройства заключается в повышении эксплуатационных параметров транспортного средства и увеличении долговечности сцепления за счет улучшения параметров плавности трогания и переключения передач.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик угловой скорости вала двигателя, датчик скорости транспортного средства, подключенные к входам схемы сравнения, частотно-аналоговый преобразователь, выход которого связан с первым входом реле управления блокировкой сцепления и через первый диод, первый вход регулятора тока, усилитель тока с управляющей обмоткой электромагнита следящего действия, якорь которого кинематически связан с приводом сцепления, блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления, коммутирующее устройство, ключевой элемент, первый элемент «И», первый генератор одиночных импульсов, устройство управления запуском первого генератора одиночных импульсов, бинарный датчик исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора и выключатель принудительного выключения сцепления, расположенный на рычаге переключения передач, связанный через первый вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов с входом первого генератора одиночных импульсов, выход которого подключен через второй диод ко второму входу регулятора тока и через ключевой усилитель тока к форсажной обмотке электромагнита следящего действия, причем второй вход реле управления блокировкой сцепления подключен через блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления к выходу усилителя тока, а выход реле управления блокировкой сцепления подключен к входу коммутирующего устройства, ко второму входу устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов и к первому входу первого элемента «И», ко второму входу которого подключен инвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора, а к выходу - третий вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов, выход коммутирующего устройства подключен к первому входу регулятора тока, неинвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора через ключевой элемент подключен ко второму входу регулятора тока, снабжено генератором экспоненциального напряжения, третьим диодом, вторым элементом "И" и вторым генератором одиночных импульсов, а реле управления блокировкой сцепления выполнено трехвходовым, при этом вход генератора экспоненциального напряжения подключен к выходу первого элемента «И», выход генератора экспоненциального напряжения подключен через третий диод ко второму входу регулятора тока, выход схемы сравнения подключен к входу частотно-аналогового преобразователя, первый вход второго элемента "И" подключен к выходу выключателя принудительного выключения сцепления, второй вход второго элемента "И" подключен к выходу реле управления блокировкой сцепления, выход второго элемента "И" подключен к входу второго генератора одиночных импульсов, а выход генератора одиночных импульсов подключен к третьему входу реле управления блокировкой сцепления.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на Фиг.1 представлена структурная схема заявленного устройства;

на Фиг.2 изображена характеристика изменения ампервитков катушки электромагнита следящего действия в зависимости от суммы угловой скорости вала двигателя и скорости движения транспортного средства.

Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства содержит датчик 1 угловой скорости вала двигателя, датчик 2 скорости транспортного средства, схему 3 сравнения, частотно-аналоговый преобразователь 4, реле 5 управления блокировкой сцепления, первый, второй и третий диоды 6, 7 и 8, регулятор 9 тока, усилитель 10 тока, управляющую обмотку 11 электромагнита следящего действия, блок 12 перенастройки реле управления блокировкой сцепления, коммутирующее устройство 13, ключевой элемент 14, первый элемент 15 «И», первый генератор 16 одиночных импульсов, устройство 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов, бинарный датчик 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора, выключатель 19 принудительного выключения сцепления, ключевой усилитель 20 тока, форсажную обмотку 21 электромагнита следящего действия, блок 22 стабилизированного питания и генератор 23 экспоненциального напряжения.

Блок 22 стабилизированного питания для несиловой части электронной схемы содержит стабилитрон 24, подключенный к источнику 25 бортового питания через интегральный стабилизатор 26 напряжения, а также плюсовой, массовый и промежуточный выводы 27, 28 и 29, последний из которых 29 присоединен к линии, соединяющей стабилитрон 24 и интегральный стабилизатор 26 напряжения.

Бинарный датчик 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора содержит первый и второй контакты 30 и 31. Первый контакт 30 бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора связан с массовым выводом 28 блока 22 стабилизированного питания. Второй контакт 31 бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора связан через первый резистор 32 с плюсовым выводом 27 блока 22 стабилизированного питания и через первый инвертор 33 с инвертирующим выходом бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора. Неинвертирующий выход бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора подключен к линии, соединяющей первый резистор 32 с входом первого инвертора 33.

Ключевой элемент 14 содержит первый коммутатор 34 аналоговых сигналов, связанный своим входом с входом ключевого элемента 14, с промежуточным выводом 29 блока 22 стабилизированного питания и через второй резистор 35 с выходом ключевого элемента 14.

Коммутирующее устройство 13 содержит последовательно соединенные второй инвертор 36, вход которого связан с входом коммутирующего устройства 13 и через третий резистор 37 с плюсовым выводом 27 блока 22 стабилизированного питания, второй коммутатор 38, связанный с плюсовым выводом 27 блока 22 стабилизированного питания, и четвертый резистор 39, связанный с выходом коммутирующего устройства 13.

Устройство 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов содержит схему 40 «ИЛИ», первый, второй и третий входы которой подключены к одноименным входам устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов через дифференцирующие RC-цепи, первая из которых содержит пятый резистор 41 и первый конденсатор 42, вторая - шестой резистор 43 и второй конденсатор 44, а третья - седьмой резистор 45 и третий конденсатор 46. Первый вход схемы 40 "ИЛИ" подключен через третий инвертор 47 и первый конденсатор 42 первой дифференцирующей RC-цепи к первому входу устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов, а через третий инвертор 47 и пятый резистор 41 к плюсовому выводу 27 блока 22 стабилизированного питания. Шестой и седьмой резисторы 43 и 45 второй и третьей дифференцирующих RC-цепей второго и третьего входов схемы 40 «ИЛИ» одними своими выводами связаны между собой и с промежуточным выводом 29 блока 22 стабилизированного питания, а другими своими выводами - с соответствующими входами схемы 40 "ИЛИ", которые через второй и третий конденсаторы 44 и 46 второй и третьей дифференцирующих RC-цепей связаны соответственно со вторым и третьим входами устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов. Параллельно пятому, шестому и седьмому резисторам 41, 43 и 45 установлены четвертый, пятый и шестой диоды 48, 49 и 50 соответственно. Выход схемы 40 "ИЛИ" подключен к выходу устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов.

Выключатель 19 принудительного выключения сцепления расположен на рычаге переключения передач (не показан) и связан первым своим контактом 51 с массовым выводом 28, а вторым контактом 52 с выходом выключателя 19 принудительного выключения сцепления и через восьмой резистор 53 с плюсовым выводом 27 блока 22 стабилизированного питания.

Датчик 1 угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства подключен к первому и второму входу схемы 3 сравнения. Датчик 2 скорости транспортного средства подключен ко второму входу схемы 3 сравнения. Выход схемы 3 сравнения подключен к входу частотно-аналогового преобразователя 4. Выход частотно-аналогового преобразователя 4 связан с первым входом реле 5 управления блокировкой сцепления и через первый диод 6, первый вход регулятора 9 тока, усилитель 10 тока с управляющей обмоткой 11 электромагнита следящего действия, якорь которого кинематически связан с приводом сцепления. Выключатель 19 принудительного выключения сцепления, расположен на рычаге переключения передач, связан с первым входом устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов. Выход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов соединен с входом первого генератора 16 одиночных импульсов, выход которого подключен через второй диод 7 ко второму входу регулятора 9 тока и через ключевой усилитель 20 тока к форсажной обмотке 21 электромагнита следящего действия. Второй вход реле 5 управления блокировкой сцепления подключен через блок 12 перенастройки реле 5 управления блокировкой сцепления к выходу усилителя 10 тока. Выход реле 5 управления блокировкой сцепления подключен к входу коммутирующего устройства 13, ко второму входу устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов и к первому входу первого элемента 15 «И», ко второму входу которого подключен инвертирующий выход бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора. К выходу первого элемента 15 "И" подключен третий вход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов. Выход коммутирующего устройства 13 подключен к первому входу регулятора 9 тока. Неинвертирующий выход бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора через ключевой элемент 14 подключен ко второму входу регулятора 9 тока. Вход генератора 23 экспоненциального напряжения подключен к выходу первого элемента 15 «И». Выход генератора 23 экспоненциального напряжения подключен через третий диод 8 ко второму входу регулятора 9 тока. Выход выключателя 19 принудительного выключения сцепления подключен к первому входу второго элемента 54 "И". Ко второму входу второго элемента 54 "И" подключен выход реле 5 управления блокировкой сцепления. Выход второго элемента 54 "И" через второй генератор 55 одиночных импульсов подключен к третьему входу реле 5 управления блокировкой сцепления.

Устройство работает следующим образом. При вращении коленчатого вала двигателя на выходе датчика 1 угловой скорости вала двигателя формируется импульсная последовательность с частотой следования, пропорциональной угловой скорости вала двигателя. Эти импульсы поступают на первый вход схемы 3 сравнения, где они сравниваются с импульсами, сформированными датчиком 2 скорости транспортного средства. Импульсная последовательность с выхода схемы 3 сравнения поступает на вход частотно-аналогового преобразователя 4, где она преобразуется в напряжение постоянного тока, которое управляет работой регулятора 9 тока. В результате этого изменяется ток, протекающий в управляющей обмотке 11 электромагнита следящего действия, а следовательно, и ампер-витки (IW) электромагнита следящего действия от значения IWн, соответствующего суммарному значению угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства fww-порога начала слежения, до IWбл, соответствующего суммарному значению угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства Ewбл-порогу блокировки сцепления. При этом происходит плавное сближение фрикционных элементов сцепления, обеспечивая трогание транспортного средства с места. При достижении суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства значения Ewбл-порога блокировки сцепления на выходе частотно-аналогового преобразователя 4 устанавливается напряжение, величина которого достаточна для срабатывания реле 5 управления блокировкой сцепления.

Ток с выхода реле 5 управления блокировкой сцепления воздействует через коммутирующее устройство 13 на первый вход регулятора 9 тока и вызывает уменьшение ампер-витков электромагнита следящего действия до нуля, что обеспечивает полное сцепление фрикционных элементов сцепления, то есть его блокировку. При этом происходит перенастройка реле 5 управления блокировкой сцепления таким образом, что его возврат в исходное состояние может произойти только при снижении суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства Ew до значения Ewрб-порога разблокировки сцепления. При снижении суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства до значения Ewрб-порога разблокировки сцепления по сигналу с выхода реле 5 управления блокировкой сцепления, поступающему на второй вход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов, на выходе первого генератора 16 одиночных импульсов формируется одиночный импульс, который, воздействует на ключевой усилитель 20 тока и через второй диод 7 на второй вход регулятора 9 тока таким образом, что в форсажной обмотке 21 и управляющей обмотке 11 электромагнита следящего действия ампер-витки увеличиваются до максимального значения IWрб, что обеспечивает быстрое выключение сцепления. По окончании одиночного импульса значение ампер - витков электромагнита следящего действия снижается до величины IWуд, при которой обеспечивается надежное удержание сцепления в выключенном состоянии (см. Фиг.2 траектория а-б-в-г).

Начальный ток плавного включения формируется с учетом состояния бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора. После нажатия на педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора на вход генератора 23 экспоненциального напряжения подается напряжение, разрешающее подачу на второй вход регулятора 9 тока напряжение, имеющее форму экспоненты, уменьшающей свое значение в функции времени, позволяющее компенсировать чрезмерное снижение ампер-витков при резком нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора. В режиме нормального трогания ампер-витки электромагнита следящего действия снижаются до значения IWh - начала плавного включения сцепления. Далее, по мере увеличения текущего суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства изменение ампер-витков происходит в зависимости от угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства и не отличается от описанного выше (см. Фиг.2 траектория г-д-е-ж).

Управление сцеплением в ситуациях, связанных со сбросом педали управления дроссельной заслонкой карбюратора при суммарной угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства Ew в пределах Ewрб<Ew<Ewбл (например, с целью торможения или временного ограничения темпа разгона на низших передачах), протекает следующим образом. В момент сброса педали управления дроссельной заслонкой карбюратора потенциал низкого уровня от бинарного датчика 18 исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора через инвертирующий выход и первый элемент 15 "И" (при наличии потенциала высокого уровня с выхода реле 5 управления блокировкой сцепления) поступает на третий вход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов и инициирует на выходе первого генератора 16 одиночных импульсов одиночный импульс, вызывающий, как было описано ранее, увеличение ампер-витков электромагнита следящего действия до максимального значения IWp6, обеспечивая цикл разблокировки не заблокированного полностью сцепления в диапазоне Ewрб<Ew<Ewбл. Тем самым исключается возможная остановка двигателя и, при необходимости, сохраняется запас инерции транспортного средства в фазе разгона (см. Фиг.2, траектория з-и-в-г).

Если в процессе разгона осуществляется переключение передач, то сигнал принудительного выключения сцепления с выключателя 19 принудительного выключения сцепления, расположенного на рычаге переключения передач, воздействуя на первый вход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов вызывает срабатывание первого генератора 16 одиночных импульсов, на выходе которого формируется одиночный импульс, описание воздействия которого на узлы устройства приведено выше. В результате происходит увеличение ампер-витков электромагнита следящего действия до IWрб. Далее ампер-витки (IW) электромагнита следящего действия изменяются в зависимости от суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства. При достижении суммарного значения угловой скорости вала двигателя и скорости транспортного средства величины Ewбл-порога блокировки сцепления происходит срабатывание реле 5 управления блокировкой сцепления и ампер-витки электромагнита следящего действия уменьшаются до нуля, т.е. сцепление блокируется (см.Фиг.2, траектория з-и-в-г-д-е-ж).

Работа устройства в случае переключения передач в режиме установившегося движения транспортного средства происходит следующим образом. Сигнал принудительного выключения сцепления с выключателя 19 принудительного выключения сцепления, расположенного на рычаге переключения передач, воздействуя на первый вход устройства 17 управления запуском первого генератора 16 одиночных импульсов, вызывает срабатывание первого генератора 16 одиночных импульсов, воздействуя через первый вход второго элемента 54 "И" на второй генератор 55 одиночных импульсов, вызывает его срабатывание. На выходе второго генератора 55 одиночных импульсов формируется одиночный импульс, удерживающий реле 5 управления блокировкой сцепления во включенном состоянии на заданное время переключения передач. На выходе первого генератора 16 одиночных импульсов формируется одиночный импульс, описание воздействия которого на узлы устройства приведено выше. В результате происходит увеличение ампер-витков электромагнита следящего действия до IWрб. Далее на вход генератора 23 экспоненциального напряжения подается напряжение, разрешающее подачу на второй вход регулятора 9 тока напряжение, имеющее форму экспоненты, уменьшающей свое значение в функции времени до нуля, и ампер-витки электромагнита следящего действия уменьшаются до нуля. Происходит плавное включение сцепления при переключении передач (см. Фиг.2 траектории в диапазоне от к-л-м-н-о до к-л-в-п-р).

Управление сцеплением при неисправностях электронной и электрической частей устройства осуществляется в классическом режиме с помощью педали сцепления, связанной через тросовый привод с вилкой выключения сцепления (не показан).

Изобретение относится к технике автоматического управления агрегатами транспортного средства, в частности сцеплением. Устройство содержит датчик угловой скорости вала двигателя, датчик скорости транспортного средства, схему сравнения, частотно-аналоговый преобразователь, реле управления блокировкой сцепления, три диода, регулятор тока, усилитель тока, электромагнит следящего действия с управляющей и форсажной обмотками, блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления, коммутирующее устройство, ключевой элемент, два элемента «И», два генератора одиночных импульсов, устройство управления запуском первого генератора одиночных импульсов, бинарный датчик исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора, выключатель принудительного выключения сцепления, ключевой усилитель тока, блок стабилизированного питания и генератор экспоненциального напряжения. Принятое конструктивное построение устройства позволяет улучшить параметры плавности трогания и переключения передач. Это предопределяет повышение долговечности сцепления. 2 ил.

Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик угловой скорости вала двигателя, датчик скорости транспортного средства, подключенные к входам схемы сравнения, частотно-аналоговый преобразователь, выход которого связан с первым входом реле управления блокировкой сцепления и через первый диод, первый вход регулятора тока, усилитель тока - с управляющей обмоткой электромагнита следящего действия, якорь которого кинематически связан с приводом сцепления, блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления, коммутирующее устройство, ключевой элемент, первый элемент "И", первый генератор одиночных импульсов, устройство управления запуском первого генератора одиночных импульсов, бинарный датчик исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора и выключатель принудительного выключения сцепления, расположенный на рычаге переключения передач, связанный через первый вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов с входом первого генератора одиночных импульсов, выход которого подключен через второй диод ко второму входу регулятора тока и через ключевой усилитель тока - к форсажной обмотке электромагнита следящего действия, причем второй вход реле управления блокировкой сцепления подключен через блок перенастройки реле управления блокировкой сцепления к выходу усилителя тока, а выход реле управления блокировкой сцепления подключен к входу коммутирующего устройства, к второму входу устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов и к первому входу первого элемента "И", к второму входу которого подключен инвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора, а к выходу - третий вход устройства управления запуском первого генератора одиночных импульсов, выход коммутирующего устройства подключен к первому входу регулятора тока, неинвертирующий выход бинарного датчика исходного положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора через ключевой элемент подключен к второму входу регулятора тока, отличающееся тем, что оно снабжено генератором экспоненциального напряжения, третьим диодом, вторым элементом "И" и вторым генератором одиночных импульсов, а реле управления блокировкой сцепления выполнено трехвходовым, при этом вход генератора экспоненциального напряжения подключен к выходу первого элемента "И", выход генератора экспоненциального напряжения подключен через третий диод ко второму входу регулятора тока, выход схемы сравнения подключен к входу частотно-аналогового преобразователя, первый вход второго элемента "И" подключен к выходу выключателя принудительного выключения сцепления, второй вход второго элемента "И" подключен к выходу реле управления блокировкой сцепления, выход второго элемента "И" подключен к входу второго генератора одиночных импульсов, а выход генератора одиночных импульсов подключен к третьему входу реле управления блокировкой сцепления.