Система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной машины Советский патент 1977 года по МПК B60K41/00 G05G15/08 

дена схема реверсивного коммутатора; на фиг. 5 - принципиальная схема транзисторНОго ключа; на фиг. 6 -диаграмма работы системы.

Предлагаемая система (см. фиг. 1) содержит реверсивный коммутатор 1, к выходам 2 которого через диоды 3-5 подсоединены управляющие входы 6 ключей 7-9 и электромагниты исполнительных устройств 10-12, включающих соответственно первую, вторую и третью передачи. Ко вторым входам 13 ключей 7-9 подключен тахогенератор 14, вал которого жестко связан с выходным валом коробки передач. Выходы 15 ключей через масштабные резисторы 16 и 17, 18 и 19, 20 и 21 подключены к первым входам 22 -сравнивающих устройств 23 и 24, а их вторые входы 25 через суммирующие резисторы 26 и 27 подсоединены к выходам 28 и 29 датчиков 30 и 31 положения соответственно рычага регулятора и рейки топливного насоса 32. Выходы 33 сравнивающих устройств 23 и 24 подключены соответственно к -суммирующему 34 и вычитающему 35 входам реверсивного коммутатора 1 через вентили (диоды) 36 и 37, управляющие .входы которых соединены через резисторы 38 и 39 с выходами 2 реверсивного коммутатора, подающими команду на включение высшей и низшей передач (соответственно электромагнитным устройствам 12 и 10).

Тахогенератор 40, вал которого соединен с ведомым колесом машины, подключен через конденсатор 41, усилитель 42, шунтированный резистором 43, и суммирующие резисторы 44, 45 к входам Сравнивающих устройств.

Неоновые лампы 46 и 47, оповещающие о Необходимости переключения соответственно на высший или низщий диапазон, подключены через повышающие трансформаторы 48 и 49 к выходам сравнивающих устройств 23 и 24.

Датчики 30 и 31 соответственно положения рычага регулятора и рейки топливного насоса подсоединены к источнику постоянного стабилизированного напряжения -{-Ео, а контролер 50, необходимый для ручного управления системой, подключен к источнику постоянного нестабилизированного) напряжения +.

Выходные сигналы системы, установленной на трактор (см. фиг. 2), поступают к исполнительным электромагнитным устройствам 10- 12 (например, гидравлическим золотникам с электромагнитным управлением), которые при своем включении подают масло к силовым цилиндрам управляемых фрикционных муфт 51-53, включающих при своем срабатывании соответственно первую, вторую и третью передачи в коробке 54 передач. На выходном валу 55 коробки передач помещена скользящая шестерня 56, позволяющая переключать вручную диапазоны в трансмиссии машины.

Сравнивающее устройство (см. фиг. 3) содержит блокинг-генератор на транзисторе 57, работающий в ждущем режиме, и формирователь импульсов на транзисторах 58 и 59, служащий для улучшения условий работы реверсивного коммутатора 1. Диоды 60 и 61 установлены в цепи обмотки обратной связи трансформатора 62; средняя точка обмотки соединена через резистор 63 с отрицательным

полюсом источника питания. Резисторы 64 и 65 соединяют со стабилизированным источником питания () базы транзисторов 58 и 59. Резистор 66 соединяет эммитер транзистора 59, а через резистор 67 также соединяет и

базу транзистора 58 с отрицательным полюсом источника питания.

База транзистора 58 соединена с выходной обмоткой трансформатора 62 через конденсатор 68.

Реверсивный коммутатор (см. фиг. 4) содсрхчит триггер 69 на транзисторах 70 и 71 и триггер 72 на транзисторах 73 и 74 (границы упоминаемых узлов обведены пунктиром). Выходы триггеров 69, 72 через дешифратор 75 на

диодах 76-81 соединены с развязывающими эмиттерными повторителями на транзисторах 82, 83 и 84, с выхода которых поступает напряжение для включения соответственно первой, второй и третьей передач. Схема 85 параллельного переноса, соединяющая суммирующий 34 и вычитающий 35 входы со входами триггеров, содержит диоды 86-95, необходимые для распределения в определенном порядке суммирующих или вычитающих импульсов по входам триггеров 69 и 72 в зависимости от их состояния. Диоды 36 и 37 установлены соответственно на входах суммирующей и вычитающей цепей, а диод 96 включен в цепь питания триггеров для стабилизации

напряжения смещения. В линии управления диодами 36 и 37 включены резисторы 38 и 39. Резисторы 97-100 соединяют с положительным полюсом источника питапия (+) соответственно коллекторы транзисторов 70, 71, 73

и 74.

Ключ (см. фиг. 5) содержит транзистор 101, который включен -последовательно между входом 13 и выходом 15, и транзистор 102, который включен параллельно выходу ключа.

Управление транзистором 102 осуществляется через согласующий инвертор на транзисторе 103. Управление транзистором 101 производится с помощью вспомогательного управляемого генератора на транзисторе 104 и трансформаторе 105, обмотка которого через выпрямляющий диод 106 и сглаживающий конденсатор 107 связана с транзистором 101. В цепь транзистора 103 включены резисторы 108-ПО, а в цепь транзистора 104 - резисторы 111, 112

и конденсатор 113. В цепи базы транзистора 101 установлены резисторы 114 и 115, а в цепи базы транзистора 102 - резисторы 116 и 117. На представленной на фиг. 6 диаграмме работы системы автоматического управления коробкой передач на вертикальной оси отложена скорость машины V, а на горизонтальной- напряжение U тахогенератора 14 на входах сравнивающих устройств 23 и 24.

Линиями АБ и А Б ограничены зоны перехода соответственно на следующую низшую и высшую передачи, определяемые интервалами напряжений, при которых срабатывают сравнивающие устройства, соответственно 24 и 23. Скорость, при которой происходит переход на смежную передачу в каждой зоне, определяется равенством напряжений на входах сравнивающих устройств, поэтому начало процесса переключения зависит от соотноптения величины напряжения тахогенератора 14 на входах 22 сравнивающих устройств с величиной напряжения на входах 25, определяемой положениями рычага регулятора и рейки топливного насоса и величиной линейного ускорения машины. Сравнивающее устройство 23 срабатывает при условии, что напряжение на его входе 22 больще или равно напряжению на входе 25, а сравнивающее устройство 24 - при условии, что напряжение на входе 22 меньще или равно напряжению на входе 25. Закон переключения передач выбран так, чтобы при неизменном режиме работы машины скорость, при которой произошло переключение на высщзю передачу, была больще скорости обратного переключения. Это исключает появление циклического переключения передач. Установка величины напряжения тахогенератора, подводимого к входам 22 сравнивающих устройств 23 и 24, осуществляется при помощи пезисторов 16-27, 44, 45 в соответствии с выбранным законом переключения передач. Если условно считать, что рычаг регулятора и рейки топливного насоса неподвижны, а ускорение мащины постоянно (т. е, машина движется с постоянно возрастающей скоростью) , то переключение на следующую низщую передачу будет происходить по линии В, а на высщую передачу - но линии В , Режим работы машины по скорости обозначает-ся на диаграмме точкой. рычаг контроллера 50 установлен в положение I (см. фиг, 1), а машина движется на второй передаче, В этом случае включены электромагнитное устройство 11 и ключ 8. Скорости движения машины соответствует точка Гь и при звеличении или уменьшении скорости машины точка Fj сместится вправо или влево. Увеличение скорости машины до точки Го приводит к равенству напряжений «а входах сравнивающего устройства 23 и на его выходе 33, соединенном с суммирующим входом реверсивного коммутатора 1; появляется импульс. Под его воздействием реверсивный коммутатор 1 перейдет в следующее устойчивое состояние и подаст напряжение к электромагнитному устройству 12, производящему включение третьей передачи, и ключу 9, выключив электромагнитное устройство 11 и ключ 8, При выключении ключа 8 и включении ключа 9 изменится мастшаб напряжения тахогеператора 14, поступающего на вход 22 сравнивающего устройства 23, и исчезнет равенство напряжений на входах 22 и 25, Рабочая точка на диаграмме скачком переходит в новое положение Гз, а при дальнейшем увеличении скорости машины может ока,заться в положении Г.:, Снижение скорости мащина до скорости, соответствуюнхей точке FS, приводит к равенству напряжений на входах сравнивающего устройства 24, которое срабатывает, а его импульс поступает на вычитающий вход коммутатора 1, вызывает его переключение и подачу напряжения к э,тектромагнитному устройству 11 и ключу 8, отключив напряжение от электромагнитного устройства 12 и к,71юча 9, Рабочая точка на диаграмме скачком перейдет из положения FS в положение Fe. Аналогичным образом происходит переключение всех остальных передач. После включения контроллера 50 в положение I с места или в процессе движения с ручным управлением, коммутатор 1 может оказаться в любом из четырех возможных состояний (одно неиспо,льзуемое), в том числе и в таком, которое не соответствует режиму работы мащины. При этом в зависимости от конкретного состояния когхгмутатора 1 и работы машины величина напряжения тахогенератора 14 на входах 22 сравнивающих устройств 23, 24 вызовет срабатывание одного из «их, и максимум тремя импульсами, поступившими на суммирующий или вычнтаюпщй входы коммутатора с выхода сработавщего сравнивающего устройства, он будет переведен в требуемое состояние. Задержка подачи правильной команды не превысит 0,03 сек, и не отразится ira работе механизма упрагзления коробкой передач, быстродействие которого 0,1-0,3 сек. Если иосле включения контроллера 50 в положение I коммутатор 1 окажется в четвертом, неиспользуемом, состоянии, то все ключи 7-9 в цепи мастщабных резисторов 16-21 будут закрыты и сравнивающее устройство 24, подав импульс на вычитающий вход 35 реверсивного коммутатора 1, переведет его в первое состояние, В дальнейщем работа системы не будет отличаться от описанной. Конденсатор 41, усилитель 42 и резистор 43 необходимы для измерения и пересчета приращения угловой скорости ведомого колеса, задаваемой тахогенератором 40, в линейное ускорение мащины. При движении машины с положительным ускорением усилитель 44 подает пропорциональный ускорению отрицательный сигнал на вход суммирующих резисторов 44 и 45, который уменьшает общую величину полол ительного сигнала, поступающего на входы 25 сравнивающих устройств 23 и 24, В результате этого сравнивающее устройство 23 сработает, и переключение на высшую передачу произойдет раньще, т, е, при меньщем напряжении, вырабатываемом тахогенератором 14. При движении мрлпины с отрпиательнум. уско.-.

.рением (т. с. с замедлением) усилитель 42 иолает iia вход суммирующих резисторов 44 и 45 положительный сигнал, который увеличивает общую величину ианряжения, иоступаюИ№го на входы 25 сравииваюи1И-х устройств 23 и 24. В рез льтате этого сравнивающее устройство 24 сработает, и переключение «а низшую нередачу произойдет раньше, т. е. при большем напряжении, вырабатываемом тахогенератором 14.

При увеличении скорости движения машины на третьей передаче или уменьшении скорости ее движения на первой иередаче до иорога срабатывания сравнивающих устройств 23 и 24, их имиульсы не проходят на входы коммутатора 1, так как вентили (диоды) 36 или 37 закрыты сигналом коммутатора 1 на включение третьей или первой передачи и поступают через повышающие трансформаторы 48 или 49 на неововые лампы 46 и 47. Свечеinie ламиы 46 или 47 оповеи;,ает водителя о необходимости переключения вручную диапазона в трансмиссии машины.

Сравнивающее устройство (см. фиг. 3) использовано для подачи сигналов реверсивному ком.мутатору 1 при равенстве напряжений управляющих сигналов на его входах 22 и 25.

При работе сравнивающего устройства на аноды диодов 60 и 61 поступают сравниваемые пололсительные напряжения. Если напряжение на входе 25 больше, чем на входе 22, то диод 61 открыт, а диод 60 закрыт, и в иеиь базы траизистора 57 блокинг-генератора .поступит сигнал с нижней части витков обратной связи трансформатора 62. В соответствии с принятым на схе.ме nanpaikie n.ieM намотки витков (начало обмотки обозначено точкой) этот сигнал будет являться сигналом отрицательной обратной связи и поэтому самовозбуждения блокинг-генератора не произойдет. При этом транзистор 58 открыт иоложительным потенциалом, поступающим на его базу через резистор 64, а транзистор 59 закрыт низким потенциалом, поступающим с коллектора открытого транзистора 58. Напряжение на выходе 33 формирователя импульсов близко к нулю.

В случае, когда большим является натгряжение на входе 22, открывается диод 60, и в цепь базы транзистора 57 блокинг-генератора поступит сигнал положительной обратной связи. В рез)-льтате этого блокппг-генератор начнет вырабатывать импульсы, которые через конденсатор 68 поступят «а базу транзистора 58 формирователя и, закрывая его, вызовут появление положительных имиульсов на его коллекторе, и, как следствие, - и на эмиттере транзистора 59. При этом, благодаря использованию формирователя, параметры выходных импульсоБ не будут зависеть от соотношения сравниваемых напряжений.

Период следования этих импульсов согласован с динамикой всей системы автоматического упразления таким образом, что к моменту поя1-;/(-;пгя следуюдего импульса на выходе

сравниваюи его устройства 23 или 24 все переключеиия и связанные с ними переходные процессы в реверсивном коммутаторе 1 и ключах 7-9 закаичиваютея.

РевсреивНый коммутатор (см. фиг. 4) использован для иодачи команды на включение следующей передачи: высшей - при поступлении импульса на суммирующий вход, низшей - при поступлении импульса на вычитающий вход, и представляет собой иересчетную схему -на двух триггерах 69 и 72.

Пусть, .например, коммутатор находится во втором устойчивом состоянии. В этом случае открыты транзисторы 70, 74 триггеров 69, 72 и трапзиетор 83 эмиттерного повторителя дешифратора. Транзисторы 71, 73 триггеров закрыты. Закрыты и транзисторы 82, 84 эмиттерных повторителей дешифратора, так как низкими потенциалами на коллекторах транзисторов 70, 74 открыты диоды 76, 80, 81 дешифратора. Высокие выходные потенциалы триггеров 69, 72 закрывают диоды 86, 90, 94. Диоды 88, 89 и 93, 95, предста.вляюшие собой схемы Р1ЛИ открыты всегда, независимо от состояпия коммутатора.

Поступив на суммирующий вход, импульс пройдет через открытые диоды 36, 93, 92 и, открыв транзистор 73, переведет триггер 72 во второе устойчивое состояние, благодаря входящим в схему триггера резистивно-емкостHt)iM цепям положительной обратной связи. Одновременно импульс проходит через открытые диоды 91, 89, 87 и, открыв, транзистор 71, переводит триггер 69 в новое устойчивое состояние. После переключения триггеров коммутатор переходит в третье устойчивое состояние, когда открыт транзистор 84. Транзисторы 82 и 83 закрыты, так как открыты диоды 77, 78, 79. Диоды 76, 80 и 87, 91, 92 закрыты высокими выходными потенциалами триггеров 69, 72. Выходной потенциал траизистора 84 через резистор 38 закрывает диод 36. Это исключает циклические переключения коммутатора в режиме работы машины, требующем включения высшего диапазона в трансмиссии.

Импульс, постзпивщий на вычитающий вход, пройдет через открытые диоды 37, 95, 94 и откроет транзистор 74, а через диоды 37, 90, 88, 86 откроет транзистор 70. В результате этого коммутатор возвратится во второе устойчивое состояние.

Следующий импульс, поступивший на вычитающий вход коммутатора, пройдет через открытые диоды 37, 95, 92 и установит коммутатор в новое, первое, состояние, когда открыты тра-нзисторы 70, 73 триггеров и транзистор 82 эмиттерпого -повторителя дещифратора. Выходной потенциал транзистора 82 через резистор 39 закрывает диод 37. Это исключает циклические переключения коммутатора в режиме работы маптииы, требующем включения пизщего диапазона в трансмиссии.

Ключ (см. фиг. 5) использова-н для подключения входов 22 сравнивающих устройств

23 и 24 через масштабные резисторы 16-21 различной величины к выходу тахогенератора 14 и изменения масштаба напряжения тахогенератора в соответствии с включенной передачей.

Управляющий потенциал на входе 6 через резистор 109 открывает транзистор 103 инвертора. В результате положительное напряжение его коллектора падает, и транзистор 102 закрывается.

Одновременно управляюш.ее положительное напряжение «а входе 6 (см. фиг. 5) поступает через резистор 111 на базу транзистора 104, открывает его и благодаря суш,ествуюшей в с.хеме положительной обратной связи через обмотку трансформатора 105 способствует возникновению незатухающих колебаний в цепи коллектора транзистора 104. Переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора 105, выпрямленное диодом 106 и сглаженное конденсатором 107, открывает транзистор 101, т. е. происходит соединение входа 13 с выходом 15.

При отсутствии управляющего напряжения на входе 6 ключа транзистор 102 открыт по.ложительным -напряжением, поступающим от источника питания -j-fo (через резисторы 108 и 116). Транзисторы 101, 103 и 104 закрыты нулевым потенциалом на их базах, создаваемым соответственно, резисторами 115, ПО, 112.

Таким образом, когда на входе 6 есть управляющий сигнал, ключ открыт, при этом транзистор 101 открыт, а транзистор 102 закрыт. При закрытом ключе, когда на входе 6 нет управляюндего сигнала, транзистор 101 закрыт, а транзистор 102 открыт.

Формула изобретения

1. Система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной

машины, содержащая тахогенератор, соединенный с выходным валом коробки передач, электромеханические реле, включенные в цепь тахогенератора последовательно с датчиками положения рычага регулятора и рейки топливного насоса и подающие команду на переключение передач соответствующим электромагнитам исполнительных устройств, и контроллер для ручного управления коробкой передач, отличающаяся тем, что, с целью

повышения точности и надежности работы, она снабжена реверсивным коммутатором, к выходам которого подсоединены электромагниты исполнительных устройств и управляющие входы ключей, ко вторым входам этих ключей подключен указанный тахогенератор, а выходы ключей через масштабные резисторы подключены к первым входам сравнивающих устройств, вторые входы которых через

суммирующие резисторы подсоединены к выходам датчиков положения рычага регулятора и рейки топливного насоса, а выходы сравнивающих устройств подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного коммутатора через вентили, управляющие входы которых соединены с выходами реверсргвного коммутатора, подающими команды на включение высшей и низшей передач.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью учета линейного зскорения машины, она снабжена тахогенератором, связанным с ведомым колесом машины и подключенным к входам сравнивающих устройств через конденсатор, усилитель, шунтируемый

резистором, и сухтмирующие резисторы.

3.Система но п. 1, о т л и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью повещения о необходимости переключения диапазона в трансмиссии машины, она снабжена сигнальными приборами,

например неоновыми лампами, подключенными к выходам сравниваюших устройств через повышаюн1,ий трансформатор. .« 1 / r;;iar V / fxlVSuiq 2Hгл1Ж; Я га , 22 я лн rS / .у..i- U;,E I /( О П - --i о .г--I o-j 14.11 и , , f- : I /тТл f - ..JJ .y..J // I- 1Z ./ u ,.

,)

4i ,7;

Li I-s I

«-J I

Перемющит - j.,g,offcf u3w i. 1 °/с/еву auanajoM ) HiJ3ujij№ nefle&oi/i/

(JJus.5

6

nepeKJ №Wниено Si /cший диола30//

Зона nepej(Oda на следующ1/х1 вь/сшую fjefe.davt/