Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B60K17/02 

Изобретение относится к системам автоматического управления агрегатами трансмиссии транспортных средств и, в частности, муфтой сцепления. Известно устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее коммутирующий транзистор и трехобмоточное реле регулирования силы тока в катушке электромагнита управления сцеплением, основная обмотка реле через токоограничивающии резистор подклю Чена к источнику стабилизированного напряжения, дополнительная обмотка реле подключена к блоку ее питания с напряжением, зависящим от частоты вращения вала двигателя, а обмотка обратной связи включена последовательно с катущкой электромагнита, обмоткой реле блокировки сцепления и переходом коллектор-эмиттер коммутирующего транзистора, между базой и эмиттером которого включены контакты реле регулирования силы тока, а контакты реле блокировки связаны с элементом плавного включения блокировки, состоящим из интегрирующей цепи, входного и выходного транзисторов, причем интегрирующая цепь подключена к базе входного транзистора упомянутого элемента, а коллектор его выходного транзистора связан с основной обмоткой реле регулирования силы тока 1. Недостатком данного устройства является работа сцепления с частичной пробуксовкой в определенном диапазоне частот вращения вала двигателя после срабатывания реле блокировки. 11елью изобретения является повыщение долговечности сцепления. Цель достигается тем, что устройство для автоматического управления сцеплением снабжено блоком контроля режима блсь кирсвки, содержащим входной транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером входного транзистора элемента плавного включения блокировки, база входного транзистора блока контроля связана с источником стабилизированного напряжения, а его коллектор подсоединен к анодам двух диодов блока контроля, причем катод первого диода подключен к базе коммутирующего транзистора, катод второго диода соединен с базой выходного транзистора блока контроля, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом бортовой сети, а его коллектор подключен к базе выходного транзистора элемента плавного включения блокировки. Иа фиг. 1 представлена блок-схема устройсгва; на фиг. 2 - зависимости изменения силы тока в катушке электромагнита ср от частоты вращения п, коленчатого вала двигателя; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 4 - характеристики изменения во времени, после срабатывания реле блокировки, следующих величин: напряжения LJ, на конденсаторе интегрирующей цепи элемента плавного включений блокировки, напряжения Ug на эмиттере входного транзистора блока контроля, силы тока io в основной обмотке реле регулирования силы тока и силы тока Jcp в катушке электромагнита. Согласно блок-схеме (фиг. 1) устройство 1 для автоматического управления сцеплением содержит реле 2 регулирования силы тока в катушке 3 электромагнита системы управления сцеплением, реле 4 блоки„„„„„ ,.,-с J и ровки сцепления, устройство 5 коммутации :,-,„ „ ,,.,™„„ о ;. тока в катушке 3, элемент 6 плавного вклютока в КатУНГКР А Ч.ПРМРНТ h ппяннпгп Qi ninчения блокировки, блок 7 контроля блокировки, ограничитель 8 тока управления реле 2, источник 9 стабилизированного напряжения, блок 10 питания с напряжением, зависящим от частоты вращения коленчатого вала, имеющий оперативную связь с этим валом (не показана). Конец 11 катущки 3 соединен с положительным полюсом 12 источника питания транспортного средства (не показан), а конец 13 катушки 3 соединен с входом 14 устройства 5. Выход 15 устройства 5 соединен с отрицательным полюсом 16 источника питания, выход 17 устройства 5 подключен к входу 18 реле 2, а выход 19 устройства 5 соединен с входом 20 реле 4. Выход 21 реле 2 соединен с входом 22 устройства 5 и входом 23 блока 7. Выход 24 реле 4 подключен к входу 25 блока 7 и входу 26 элемента 6. Вход 27 этого элемента соединен с выходом 28 блока 7. Выход 29 элемента 6 подсоединен к входу 30 ограничителя 8, второй вход 31 которого соединен с выходом 32 источника 9 стабилизированного напряжения. Вход 33 указанного источника напряжения подключен к положительному полюсу 12 источника питания. Выход 34 ограничителя 8 соединен с входом 35 реле 2, а вход 36 этого реле подключен к выходу 37 блока 10. Устройство работает следующим образом. Для получения требуемого закона автоматического регулирования момента трения сцепления сила тока в катущке 3 электромагнита должна, в зависимости от частоты вращения п коленчатого вала, изменяться соответственно характеристикам, приведенным на фиг. 2. При подключении катущки 3 устройства 1 к источнику питания вследствие большой индуктивности этой катущки сила тока в ней нарастает во времени постепенно, стремясь достигнуть своего максимального (установившегося) значения. Реле 2 следит за указанным изменением силы тока в катушке 3 за счет соединения его входа 18 с выходом 17 устройства 5 коммутации, через которое проходит ток катущки 3. Когда сила тока в катушке 3 увеличивается до заданного значения Ij, напряжения на выходе 21 реле и соединенном с ним входе 22 устройства 5 уменьшаются до нуля, в результате чего устройство 5 отключает катушку 3 от источника питания. Следствием этого является уменьшение силы тока в катушке 3, причем этот процесс из-за большой индуктивности катушки также растягивается во времени. Когда сила тока в катушке 3 снизится до определенного значения 2 реле 2 за счет появления напряжения на его выходе 21 подает команду устройству 5 подключить катушку 3 к источнику питания, вследствие чего сила тока в катушке 3 вновь постепенно увеличивается от значения Uj до tJt. Такой процесс подключения катушки 3 к источнику питания и ее отключения многократно повторяется с высокой частотой за счет периодического появления и исчезновения напряжения на выходе 21 реле 2. При этом сила тока в катушке 3 колеблется в пределах от j ДО 3i, а ее среднее значение соответствует tJcp (tJ,-f3)Реле 2 выполнено таким образом, что сила тока tIcpB цепи катушки 3 устанавливается тем меньшей., чем выше напряжение, подводимое к входам 35 и 36 реле. По мере повышения частоты .вращенияколенчатого вала увеличивается напряжение на выходе 37 блока 10, которое подводится к входу 36 реле 2, благодаря чему обеспечивается требуемое уменьшение силы тока Зср (кривая 38 на фиг. 2). За изменением силы тока Ucp следит также реле 4 блокировки, вход 20 которого соединен с выходом 19 устройства 5 коммутации. Когда вследствие увеличения частоты вращения коленчатого вала до з.аданной величины (п, на фиг. 2) сила тока Зср уменьшается до требуемого значения, реле 4 включает в работу элемент 6 плавного включения блокировки, вход 26 которого соединен с выходом 24 реле 4. При этом напряжения на выходе 29 элемента 6 и соединеньш с ним входе 30 ограничителя 8 плавно увеличиваются в течение 1,5-2 с. В результате также плавно возрастает напряжение на выходе 34 ограничителя 8 тока и соединенном с ним входе 35 реле 2. Следствием этого является плавное уменьшение до нуля силы тока ticp (линия 39 на фиг. 2). Одновременно С элементом 6 включается в работу и блок 7 контроля блокировки за счет соединения его входа 25 с выходом 24 реле 4. Блок 7 выполнен таким образом, что напряжение на его входе 28 может появиться не ранее, чем через 1,5-2 с после включения этого блока и только при условии, что на выходе 21 реле 2 с которым соединен вход 23 блока 7, имеется напряжение. После того, как включится элемент 6 и вследствие этого увеличится напряжение на входе 35 реле 2, напряжение на его выходе 21 может появиться только при условии снижения напряжения на входе 36 реле 2. Для этого необходимо уменьшение частоты вращения коленчатого вала с тем, чтобы понизилосьнапряжение на выходе 37 блока 10. Поэтому напряжение на выходе 28 блока 7 появляется лишь после того, как частота вращения коленчатого вала уменьшается до заданной, величины (HJ на фиг. 2). Напряжение от выхода 28 блока 7 подводится к входу 27 блока 6, в результате чего обеспечивается уменьшение напряжения до нуля на выходе 29 блока 6 и входе 30 ограничителя 8. Это в свою очередь приводит к уменьшению напряжения на выходе 34 ограничителя 8 и входе 35 реле 2, что приводит к скачкообразному увеличению силы тока Jcp (линия 40 на фиг. . 2). Устройство 1 для автоматического управления сцеплением транспортного средства реле 2, регулирования силы тока в катушке 3 электромагнита управления сцеплением снабжено обмоткой 41 обратной связи, включенной последовательно с катушкой 3 электромагнита и обмоткой 42 реле 4 блокировки. Дoпoлнитeльнa:R (следящая) обмотка 43 реле 2 подключена к блоку 10 ее питания, выходное напряжение которого зависит от частоты врашения вала двигателя. Основ ная обмотка 44 реле 2 одним концом подключена к стабилитрону 45, который через резистор 46 стабилизатора 9 напряжения соединен с положительным полюсом 12 источника питания (бортовой сети). Второй конец обмотки 44 через токоограничивающий резистор 47 подсоединен к отрицательному полюсу 16 источника питания (бортовой сети)., К полюсу 16 также подключен второй конец стабилитрона 45. Контакты 48 реле 2 подсоединены параллельно переходу база-эмиттер коммутирующего транзистора 49, устройства 5 коммутации, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом 16 источника питания, а коллектор подключен к обмотке 42 .реле 4. Резистор 50 включен между базой транзистора 49 и положительным полюсом 12 источника питания. Разрядный диод 51 подключен между положительным полюсом 12 источника питания и общей точкой обмоток 41 и 42. Разрядный диод 52 включен параллельно обмотке 42 реле 4 блокировки. Контакты 53 реле 4 блокировки включены между отрицательным полюсом 16 источника питания и базой входного транзистора 54 элемента 6 плавного включения блокировки сцепления. На входе элемента 6 имеется интегрирующая цепь с интегрирующим конденсатором 55, соединенным через резистор 56 с базой входного транзистора 54. База транзистора 54 через резистор 57 и коллектор транзистора 54 соединены со стабилитроном 45. Эмиттер транзистора 54 через резистор 58 соединен с базой выходного транзистора 59 элемента 6, которая через резистор 60 соединена с отрицательным полюсом 16 источника питания. Коллектор выходного транзистора 59 соединен с общей точкой основной обмотки 44 реле 2 и токоограничивающего резистора 47. , Эмиттер транзистора 59 через резистор 61 подключен к отрицательному полюсу 16 источника питлния. Эмиттер входного транзистора 62 блока 7 контроля соединен с эмиттером транзистора 54, а база транзистора 62 подключена к средней точке делителя напряжения, образованного .резисторами 63 и 64. При этом резистор 6Й вторым своим концом подключен к стабилитрону 45, а резистор 64 подсоединен к отрицательному полюсу 16 источника питания. К коллектору транзистора 62 через резистор 65 подключены аноды диодов 66 ,и 67. Катод диода 66 подключен к базе коммутирующего транзистора 49, а катод диода 67 соединен с базой выходного транзистора 68 блока 7 контроля. Эмиттер транзистора 68 соединен с отрицательным полюсом 16 источника питания, а его коллектор подключен к базе транзистора 59. Между базой и эмиттером транзистора 68 включен резистор 69. Выключатель 70 ,принудительного выключения сцепления подключен меж-„ ду отрицательным полюсом 16 источника питания и общей точкой катущки 3 электромагнита и обмотки 41 реле 2. Элементы устройства 1 действуют еле/|,ующим образом. Все три обмотки реле 2 регулирования силы тока включены таким образом, что создаваемые ими магнитные поля имеют одинаковое направление. Поэтому общие ампервитки реле 2 равны сумме ампервитков е;го обмоток 41, 43 и 44. При работе двигателя с постоянной частотой вращения вала напряжение на выходе блока 10 питания, не меняется, .в свя:;и с чем сила тока в дополнительной обмотке 43 и ее ампервитки имеют постоянную величину. Подключение устройства к бортовой сети обеспечивает подведение напряжения че)ез резистор 50 к переходу база-эмиттер транзистора 49. В результате этого открывается переход коллектор-эмиттер данного тран:шстора, следствием чего является прохожделие тока через катущку 3 электромагнита. обмотку 41 обратной связи реле 2 и обмотicy 42 реле 4. Вследствие значительной индуктивности катушки 3 электромагнита сила тока в данной цепи после открытия транзистора 49 не может сразу же достигнуть своего максимального значения, а увеличивается постепенно. По мере увеличения силы тока, проходящего через катущку 3, возрастают ампервитки соединенной с ней последова, гельно обмотки 41 обратной связки реле 2 регулирования силы тока. Ампервитки обмот-. ки 41 суммируются с ампервитками обмоток 43 и 44 реле 2 и, когда общие ампервитки этих трех обмоток достигнут значения, равного ампервиткам включения реле 2, оно срабатывает и замыкает свои контакты 48. Следствием этого является замыкание накоротко перехода база-эмиттер транзистора 49 и закрытие его перехода коллектор-эмиттер с размыканием цепи питания катущки 3, а также обмоток 41 и 42. Однако сила тока в цепи катущки 3 и обмотки 41 не падает сразу же до, нуля, а уменьщается во времени постепенно, так как возникающая при этом ЭДС самоиндукции обеспечивает прохождение тока через дйгшую цепь и разрядный диод 51, как это показано на фиг. 3 пунктирной линией. По мере уменьщения силы тока, проходящего через обмотку 41, снижаются ампервитки данной обмотки и, следовательно, общие ампервитки реле 2. Когда эти ампервитки уменьщаются до значения ампервитков выключения, реле 2 отпускает свой якорь, что приводит к размыканию контактов 48. В результате вновь открывается переход коллектор-эмиттер транзистора 49 с подключением катушки 3 и обмоток 41 и 42 к источнику питания. Это влечет за собой постепенно увеличеиие силы тока в данной цепи до тех пор, пока опять не закроется транзистор 49. Такой процесс открытия и закрытия транзистора 49 неоднократно повторяется с высокой частотой, вследствие чего сила тока в катушке 3 и обмотке 41 колеблется относительно определенного среднего значения, определяемого величиной ампервитков обмоток 43 и 44. Для срабатывания реле 2 требуются одни и те же общие ацпервитки включения независимо от того, какую часть от этих ампервитков создают отдельно обмотки реле. То -же самое относится и к общим ампервиткам выключения реле. Сила тока в основной обмотке 44 реле 2 не зависит от частоты вращения вала двигателя, поскольку данная обмотка подключена к постоянному напряжению, обеспечиваемому стабилизатором 9 напряжения. Поэтому ампервитки данной обмотки сохраняют постоянное значение при изме нении частоты вращения вала двигателя, Сила тока дополнительной обмотки 43 реле 2 и ее ампервитки возрастают с повьь щением частоты вращения вала двигателя. Вследствие этого, чем выше частота вращения вала двигателя, тем при меньших ампервитках обмотки 41 общие ампервитки реле 2 становятся равными ампервиткам его срабатывания. В результате срабатывание и выключение реле 2 происходят при меньщих силах тока в цепи катущки 3 электромагнита, т.е. при меньшем среднем значении тока в этой катушке. Таким образом. обеспечивается автоматическое уменьшение среднего значения тока в кату-шке электромагнита с повышением частоты врашения певала двигателя, требуемое по условиям действия системы автоматического управления сцепления (фиг. 2, кривая 38). Для предотвраш,ения излишней пробуксовки сцепления в процессе движения транспортного средства необходимо, чтобы после уменьшения силы тока в катушке 3 электромагнита до заданной величины далее сразу же произошло его уменьшение до нуля, обеспечивающее блокировку сцепЛения. В устройстве это выполняется с помошью реле 4 блокировки. При низкой частоте вращения вала двигателя через катушку 3 электромагнита и соединенную с ней последовательно обмотку 42 реле 4 блокировки проходит большой ток. Вследствие этого контакты 53 реле 4 замкнуты, что обеспечивает закрытие входного 54 и выходного 59 транзисторов элемента 6 плавного включения блокировки. При таком положении контактов 53 реле 4 блокировки автоматическое регулирование силы тока в катушке 3 происходит аналогично описанному выше. После возрастания частоты вращения ва ла двигателя до определенной-величины сила тока, проходящего через обмотку 42 реле 4, снижается до значения, при котором реле 4 отпускает свой якорь. В результате этого размыкаются контакты 53 реле 4 и создается цепь заряда интегрирующего конденсатора 55 через резисторы 56 и 57. Изменение напряжения на конденсаторе 55 в процессе его заряда показано на фиг. 4 (кривая 71). Номиналы резисторов ,56-58 и 60 выбраны таким образом, что сразу же после размыкания контактов 53 реле 4, когда еще только начинается заряд конденсатора 55, величина напряжения на базе транзистора 54 оказывается достаточной для того, чтобы появился ток в цепи базы транзистора 59. Выходной транзистор 59 элемента 6 включей по схеме генератора тока, поэтому сила тЬка в цепи его коллектора возрастает, с повышением напряжения, подводимого к его базе. По мере заряда конденсатора 55 увеличивается напряжение на базе транзистора 54. Этот транзистор включен по схеме эмитферного повторителя, а его эмиттер через делитель напряжения, образованный резисторами 58, 60, соединен с базой выходного транзистора 59. Поэтому напряжение на базе транзистора 59 и, следовательно, сила тока в его коллекторной цепи повь1шаются при заряде конденсатора 55. Соответственно возрастает сила тока ip, проходящего через основную Обмотку 44 реле 2 (фиг. 4, кривая 72),и, следовательно, увеличиваются ампервитки этой обмотки. По мере повышения силы тока io имеет место соответствующее уменьшение силы тока Зср в катушке 3 электромагнита (фиг. 4, кривая 73), в результате чего осуществля-ется постепенное (плавное) включение сцепления, заканчивающееся его блокировкой. Процесс спадания до нуля силы тока 5cj в катушке электромагнита происходит за промежуток времени tj (фиг. 4), который меньше периода tj, к концу которого напряжение УЭ на эмиттере транзистора 62 (фиг. 4, кривая 74) становится равным напряжению на его базе. Данное условие обеспечивается за счет соответствующего выбора номиналов резисторов 63 и 64, задающих величину напряжения на базе транзистора 62. Таким образом, к моменту спадания до-нуля силы тока ticp транзистор 62 остается закрытым и не оказывает влияния на работу устройства. В процессе дальнейшего заряда конденсатора 55 напряжение на эмиттере транзистора 62 становится выше, чем напряжение, подводимое к его базе от делителя напряжения, образованного резисторами 63 и 64. Вследствие этого происходит открытие перехода эмиттер-коллектор транзистора 62, благодаря чему к анодам диодов 66 и 67 подводится напряжение. При замкнутых контактах 48 реле 2 катод диода 66 оказ шается соединенным с отрицательным полюсом 16 источника питания (массой). Вследствие этого по отношению к массе напряжение на аноде диода 66 составляет лишь величину 0,5-0,7 В, что недостаточно для того, чтобы обеспечить црохождение тока через последовательно соединенные диоды 67 и переход база-эмиттер транзистора 68. В результате, несмотря на открытие транзистора 62, транзистор 68 остается закрытьш и не оказывает влияния на работу схемы, После того, как заканчивается процесс заряда конденсатора 55, сила тока i и соответственно ампервитка обмотки 44 возрастают до значения, обеспечивающего получение суммарных ампервитков обмоток 43 и 44 ампервитков отпускания реле 2. Это условие сохраняется, пока частота вращения вала двигателя не снизится До величины, при которой должна произойти разблокировка сцепления. При этой частоте вращения суммарные ампервитки обмоток 43 и 44 становятся равными ампервиткам опускания реле 2, в результате чего контакты 48 реле 2 переход.ят от постоянно замкнутого состояния в режим вибрации, т.е. с периодическим их замыканием и размыканием. Но как только происходит размыкание контактов 48, катод диода 66 отключается от массы, в результате чего напряжение на его аноде возрастает и оказывается равным сумме падений напряжений в этом диоде и переходе база-эмиттер транзистора 49. Данное напряжение достаточно для обеспечения прохождения тока через последовательно соединенные диод 67 и переход база-эмиттер транзистора 68. В результате открывается переход коллектор-эмиттер транзистора 68 с подключением к отрицательному полюсу 16 источника питания базы транзистора 59. Это вызывает закрытие данного транзистора, что в свою очередь приводит к скачкообразному уменьшению силы тока в обмотке 44 реле 2 и, как следствие, влечет за собой возрастание тока в коллекторной цепи транзистора 49, куда включена обмотка 42 реле 4 блокировки. В результате увеличения силы тока в обмотке 42 реле 4 происходит замыкание его контактов 53 с отключением элемента 6 плавного включения блокировки, что приводит к переходу работы реле 2 на характеристику, изображенную на фиг. 2, кривой 38, с разблокировкой сцепления. Принудительное выключение сцепления независимо от частоты вращения вала двигателя осуществляется при замыкании контактов выключателя 70. При этом катушка 3 электромагнита подключается непосредственно к источнику питания (между его по люсами 12 и 16), что обеспечивает прохождение через нее тока максимальной силы, необходимого для полного выключения сцепления. Благодаря тому, что после размыкания контактов реле блокировки за счет действия элемента плавного включения блокировки процесс блокирования сцепления происходит плавно, исключаются толчки в трансмиссии автомобиля, а после включения блокировки сила тока в цепи катушки электромагнита остается равной нулю до тех пор, пока вследствие снижения частоты вращения вала двигателя не пройдет команда на разблокировку сцепления. В этот момент име-.........., ...„.„...„..„, место скачкообразное увеличение силы тока в катушке электромагнита, что исключает возможность работы сцепления с частичной пробуксовкой, если после его блокирования имеет место уменьшение частоты вращения вала двигателем. Тем самым достигается повышение долговечности сцепления.

Фиг. 2

58

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее коммутирующий транзистор и трехобмоточное реле регулирования силы тока в катушке электромагнита управления сцеплением, основная обмотка через токоограничивающий резистор подключена к источнику стабилизированного напряжения, дополнительная обмотка реле - к блоку ее питания с напряжением, зависящим от частоты вращения вала двигателя, а обмотка обратной связи реле включена последовательно с катушкой электромагнита, обмоткой реле блокировки сцепления и переходом коллектор-эмиттер коммутирующего транзистора, между базой и эмиттером которого включены контакты реле регулирования силы тока, а контакты реле блокировки связаны с элементом плавного включения блокировки, состоящим из интегрирующей цепи, входного и выходного транзисторов, причем интегрирующая цепь подключена к базе входного транзистора упомянутого элемента, а коллектор его выходного транзистора связан с основной обмоткой реле регулирования силы тока, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности сцепления, оно снабжено блоком контроля режима блокировки, содержащим входной транзистор, эмиттер которого соединен с § эмиттером входного транзистора Элемента плавного включения блокировки, база входk ного транзистора блока контроля связана с источником стабилизированного напряжения, а его коллектор подсоединен к анодам двух диодов блока контроля, причем катод первого диода подключен к базе коммутирующего транзистора, катод второго диода соединен с базой выходного транзистора блока контроля, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом бортовой сети, а его коллектор подключен к базе выходного оо о ю транзистора - элемента плавного включения блокировки.

.2 S 4