Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства Советский патент 1980 года по МПК B60K41/02 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления агрегатами транспортных средств и, в частности, муфтой сцепления. ,

Известно устройство для автоматического управления электромагнитным порошковым сцеплением, содержащее трехобмоточное реле, основная обмотка которого подключена параллельно якорной обмотке генератора постоянного тока, корректирующая обмотка - параллельно обмотке возбуждения генератора, а сериесная обмотка - последовательно с якорной обмоткой 1.

Недостатком устройства является возможность его использования только в случае оборудования транспортного средства генератором постоянного тока, который почти повсеместно .выходит из употребления. 1 Известно также устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее трехобмоточное реле регулирования силы тока в катущке электромагнита управления сцеплением, основная обмотка которого подсоединена через токоограничивающий резистор к стабилизированному источнику питания, дополнительная - к источнику питания с регулируемым напряжением, а обмотка обратной связи включена последовательно с катущкой электромагнита, в цепь питания которой включен контакт Трехобмоточного реле регулирования и реле блокировки сцепления 2.

Недостатком данного устройства является скачкообразное уменьщение силы тока в обмотке электромагнита при включении реле блокировки, что вызывает резкое включение сцепления и приводит к толчку в 10 трансмиссии транспортного средства.

Целью изобретения является повышение плавности включения сцепления в процессе его блокировки.

Цель достигается тем, что устройство снабжено элементом выдержки времени включения блокировки, выполненным на транзисторах с интегрирующей цепью на входе, при этом в цепь базы входного транзистора включен замыкающий контакт реле блокировки, а коллектор выходного транзистора подключен к общей точке основной обмотки и токоограничивающего резистора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 показано изменение во времени -напрйжения U. на интегрирующем конденсаторе элемента выдержки времени, силы тока io в основной обмотке реле регулирования силы тока и силы тока Ij в катуи1ке электромагнита после бтпускания реле блокировки; на фми 3 - кривые А и Б изменения силы тока (/j ) в катушке электромагнита в зависимости от частоты вращения (п) вала двигателя. Устройство содержит реле 1 (с контактом 1.1) регулирования силы тока в катуш-. ке 2 электромагнита управления сцеплением. Реле I имеет обмотку 3 обратной связи, включенную последовательно с катушкой 2 электромагнита и обмоткой реле 4 блокировки с контактом 4.1. Дополнительная обмотка 5 реле 1 подключена к источнику 6 питания с регулируемым напряжением,выходное напряжение Которого зависит от частоты вращения вала двигателя. Основная обмотка 7 реле 1 одним концом через резистор 8 соединена с положительным полюсом стабилизированного HCT64HMka питания, а вторым своим концом через тькоограничивающии резистор 9 подключена к базе коммутирующего транзистора 10. Контакт 1.1 реле 1 подсоединен параллельно переходу база-эмиттер транзистора 10, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом стабилизированного источни ка питания. Стабилитрон 11 одним своим концом через резистор 8 подключен к положительному полюсу источника питания, а вторым концом соединен с базой транзистора 10. Разрядный диод 12 подключен между положительным полюсом источника питания н общей точкой обмоток .3 и реле 4. Разрядный диод 13 включен параллельно обмотке реле 4 блокировки. Контакт 4.1 реле 4 включен между базой коммутирующего транзистора 10 и базой входного транзистора 14 элемента 15 выдержки времени включения блокировки сцепления. На входе элемента 15 имеется интегрирующая цепь с интегрирующим конденсатором 16, соединенным через резистор 17 с базой входного транзистора 14. База транзистора 14 через резистор 18 и его :коллектор соединены со стабилитро О V „, с миттер транзистора 14 через резистор 19соединен с базой выходного транзистора 20элемента 15, которая через резистор 21 соединена с коммутирующего транзистора 10. Коллектор выходного транзистора 20 соединен с .общей точкой основной обмотки 7 реле 1 и токоограничивающего резистора 9. Эмиттер транзистора 20 через, резистор 22 подключен к базе транзистора 10. Выключатель 23 принудительного выключения сцепления подключен между отрицательным полюсом стабилизированного источника питания и обшей точкой катушки 2 электромагнита и обмотки 3 реле I. Устройство работает следующим образом. Все три обмотки реле t регулирования силы тока включены таким образом, что создаваемые ими магнитные поля имеют одинаковое направление. Поэтому общие ампервитки реле 1 равны сумме ампервит.ков 4гообмоток 3, 5 и 7. При работе двигателя с постоянной частотой вращения вала напряжение на выходе источника 6 питания не меняется, в связи с чем сила тока в обмотке 5 и ее ампервитки имеют постоянную величину. Подключение устройства к источнику постоянного напряжения создает цепь питания перехода база-эмиттер транзистора 10 через резисторы 8 и 9 и основную обмотку 7 реле I. В результате открывается переход коллектор-эмиттер транзистора 10 и обеспечивается прохождение тока через катущку 2 электромагнита, обмотку 3 обратной связи реле 1 и обмотку реле 4. Вследствие значительной индуктивности катушки 2 электромагнита .сила тока в, данной цепи после открытия транзистора 10 не может сразу же достигнуть своего максимального значения, а будет увеличиваться постепенно. По мере увеличения силы тока, проходящего через катушку 2, будут возра тать ампервитки соединенной с ней последовательно обмотки 3 обратной связи реj j регулирования силы тока. Ампервитки обмотки 3 будут суммироваться с ампервитками обмоток 5 и 7 реле 1 и, когда общие ампервитки этих трех обмоток достигнут значения, равного ампервиткам включения i оно сработает и замкнет свой контакт П. Следствием этого явится замыкание накоротко перехода база-эмиттер транзистора 10 и закрытие его перехода коллекторэмиттер с размыканием цепи питания катушки 2, а также обмотки 3 и об|У4Отки реле 4. Однако сила тока в цепи катушки 2 и обмотки 3 не упадет сразу же до нуля, а будет уменьшаться во времени постепенно, так как Возникающая при этом ЭДС самоиндукции обеспечит прохождение тока через данную цепь и разрядный диод 12, как это показано на фиг. 1 пунктирной линией. По мере уменьшения сила тока, проходящеро через обмотку 3, будут снижаться ампервитки данной обмотки н, следовательно, ампервитки реле I. Когда эти ампервитки уменьшатся до значения ампервитков выключения, реле 1 отпустит свой якорь, что приведет к размыканию контакта 1.1. в результате вновь откроется переход коллектор-эмиттер транзистора 10 с подключением катушки 2, обмотки 3 и обмотки реле 4 к источнику питания. Это повлечет за собой постепенное увеличение силы тока

в данной цепи до момента, пока опять не закроется транзистор 10. Такой процесс открытия и закрытия транзистора 10 будет неоднократно повторяться с высокой частотой, вследствие чего сила тока в катушке 2 и обмотке 3 будет колебаться относительно определенного среднего значения, определяемого величиной ампервитков обмоток 5 и 7.

Для срабатывания реле 1 требуются одни и те же общие ампервитки 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 7 реле I не зависит от частоты вращения вала двигателя, поскольку данная обмотка подключена к постоянному напряжению, обеспечиваемому стабилитроном 11. Поэтому ампервитки данной обмотки сохраняют постоянное значение при изменении частоты вращения вала двигателя. Сила тока в обмотке 5 реле 1 и ее ампервитки возрастают с повыщением частоты вращения вала двигателя.

Вследствие этого, чем выше частота вращения вала двигателя, тем при меньших ампервитках обмотки 3 общие ампервитки реле 1 становятся равными ампервиткам его срабатывания. В результате срабатывание и выключение реле I будут происходить при меньших силах тока в цепи катушки 2 электромагнита, т. е. при меньшем среднем значении тока в этой катушке.

Таким образом, обеспечивается автоматическое уменьшение среднего значения тока в катушке электромагнита с повышением частоты вращения вала двигателя, требуемое по условиям действия системы автоматического управления сцеплением.

Для предотвращения излишней пробуксовки сцепления в процессе движения транспортного средства необходимо, чтобы после уменьшения силы тока в катушке 2 электромагнита до заданной величины далее сразу же произошло его уменьшение до нуля, обеспечивающее блокировку сцепления. В устройстве это выполняется с помощью реле 4 блокировки.

При низкой частоте вращения вала двигателя через катушку 2 электромагнита и соединенную с ней последовательно обмотку реле 4 блокировки проходит большой ток. Вследствие этого контакт 4.1 реле 4 замкнут, что обеспечивает закрытие входного 14 и выходного 20 транзисторов элемента 15 выдержки времени включения блокировки.

При таком положении контакта 4.1 реле 4 блокировки автоматическое регулирование силы тока в катушке 2 происходит, как это было описано выше. После возрастания частоты вращения вала двигателя до определенной величины сила тока, проходящего через обмотку реле 4, снижается до значения,

при котором опускается его якорь. В результате этого размыкается контакт 4.1 реле 4 и создается цепь Заряда интегрирующего конденсатора через резисторы 17 и 18. Номиналы резисторов 17, 18, 21 и 22

выбраны таким образом, что сразу же после размыкания контакта 4.1 реле 4, когда еще только начинается заряд конденсатора 16, величина напряжения на базе транзистора 14 оказывается достаточной для того, чтобы появился ток в цепи базы транзистора 20.

Выходной транзистор 20 включен по схеме генератора тока, поэтому сила тока в цепи его коллектора будет возрастать с повышением напряжения, подводимого к его

базе.

По мере заряда конденсатора 16 увеличивается напряжение на базе транзистора 14. Этот транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, а его эмиттер через

делитель напряжения, образованный резисторами 19 и 21, соединен с базой выходного транзистора 20. Поэтому напряжение на базе транзистора 20 и, следовательно, сила тока в его коллекторной цепи будут повышаться при заряде конденсатора 16.

С увеличением силы тока в цепи, коллектора транзистора 20 происходит увеличение силы тока Q проходящего через основную обмотку 7 реле I регулирования силы тока (фиг. 2).

Но с увеличением силы тока в обмотке 7 происходит возрастание ампервитков этой обмотки, вследствие чего общие ампервитки реле I до(5тигают ампервитков его включет ния при меньшей силе тока в обмотке 3 и, следовательно, при меньшей силе тока в катушке 2 электромагнита. Поэтому, когда в процессе заряда конденсатора 16 происходит увеличение силы тока в обмотке 3 реле I, это влечет за собой уменьшение силы тока Ij в катушке электромагнита, как показано

на рис. 2. Таким образом, после размыкания контакта 4.1 реле 4 блокировки имеет место плавное уменьшение до нуля силы тока в катушке электромагнита. В результате обеспечивается блокировка сцепления, причем она происходит с плавным включением сцепления, что исключает толчки в трансмиссии транспортного средства.

После размыкания контакта 4.1 реле 4 блокировки в конце процесса заряда конденсатора 16 напряжение на базе транзистора 20 возрастает до значения, обеспечивающего насыщение данного транзистора. При этом сила тока в обмотке 7 реле 1 достигает такой величины, при которой ее ампервитки в сумме с ампервитками обмотки 5 оказываются бо.льше ампервитков включения реле 1. В результате, несмотря на уменьшение до нуля силы тока в обмотке 3 реле 1, оно остается включенным, а его контакт 1.1 - замкнутым.

Если после выключения реле 4 блокировки происходит уменьшение частоты вращения вала двигателя, то, несмотря на уменьшение при этом ампервитков обмотки 5, контакт 1.1 реле 1 остается постоянно замкнутым до тех пор, пока общие ампервитки обмоток 5 и 7 будут выше ампервитков включения реле I.

Только после того как, вследствие значительного уменьшения ампервитков обмотки 5 данное условие не будет соблюдаться, ре. ле I перейдет в режим работы с повторяющимся замыканием и размыканием контактов, что вызовет появление тока в цепи катущки 2, обмотки 3 и обмотки реле 4.

Ток в этой цепи будет колебаться в таких пределах, при которых ампервитки обмотки 3 в сумме с ампервитками обмоток 5 и 7 будут равны ампервиткам включения .и выключения реле 1.

При разомкнутом контакте 4.1 реле 4 блокировки через основную обмотку 7 реле 1 проходит большой ток, чем до выключения реле блокировки. Поэтому после выключения реле. 4 блокировки сила тока в катушке 2 электромагнита оказывается меньшей (фиг. 3, кривая Б), чем это имеет место при той же частоте вращёния вала Двигателя, но до выключения реле блокировки (фиг. 3, кривая А).

Как при включенном, так и выключенном реле блокировки сила тока .в катушке 2 электромагнита будет повышаться по мере уменьшения частоты вращения вала двигателя. Когда эта сила тока возрастет до определенного значения, определяемого наСтройкой реле 4 блокировки, произойдет включение данного реле с замыканием его контакта 4.1.

В результате закроются транзисторы 14 и 20, что вызовет уменьшение силы тока в обмотке 7 реле 1, следствием чего явится переход работы реле 1 с характеристики, показанной на фиг. 3 кривой 5, к характеристике согласно кривой А. Принудительное выключение сцепления независимо от частоты вращения вала двигателя осуществляется при замыкании контактов выключателя 23. При этом катушка 2 электромагнита подключается непосредственно к источнику питания транспортного средства, что обеспечивает прохождение через нее тока максимальной силы, необходимого для полного выключения сцепления.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее трехобмоточное реле регулирования силы тока в катущке электромагнита управления сцеплбнием, основная обмотка которого подсоединена через токоограничивающий резистор к стабилизированному источнику питания, дополнительная - к источнику питания, с регулируемым напряжением, а обмотка обратной связи включена последовательно с катушкой электромагнита, в цепь питания которой включен контакт трехобмоточного реле регулирования, и реле блокировки сцепления, отличающееся тем, что, с цёЛь1Ю повышения плавности включения сцепления в процесс его блокировки, оно снабжено элементом выдержки времени включения блокировки, выполненным на транзисторах с интегрирующей цепью на входе, при этом в цепь базы входного транзистора включен замыкающий контакт реле блокировки, а коллектор выходного транзистора подключен к общей точке основной обмотки и токоограничивающего резистора. Источники информации.

Принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 1493U, кл. В 60 К 23/02, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2561627/11, кл. В 60 К 23/02, 1977 (прототип).