Электронная система автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения ступеней в коробке передач транспортной машины

 

Изобретение относится к системе управления транспортными средствами. Цель изобретенияповышение безопасности эксплуатации транспортной машины за счет защиты ее трансмиссии от непредусмотренного включения низшей передачи в коробке передач при отказе датчика скорости и сохранения в ней включенной передачи. Система автоматического управления содержит датчик 1 скорости транспортной машины, преобразователь 2 частоты в напряжение, датчик 3 нагрузки двигателя, блок 4 пороговых устройств, регистр 5, дешифратор 6, блок 7 усилительных ключевых элементов питания обмоток электромагнитов, блок 8 электромагнитов, резистор 9 и блок 10 сравнения, который содержит компараторы 50 и 51, два источника опорного напряжения, образованные, соответственно, резисторами 55,56 и 58,59, а также логическую схему И 64. При исправной цепи датчика скорости на выходах обоих компараторов и логической схемы И появляется высокий уровень напряжения, который разрешает запись в регистр и прохождение на его выходы информации с блока пороговых устройств, благодаря чему происходит включение передачи в соответствии с сигналами датчиков. При обрыве цепи датчика скорости на выходе компаратора 50,а при коротком замыкании в цепи датчикана выходе компаратора 51 появляется постоянный низкий уровень напряжения. В обоих случаях такой же уровень присутствует на выходе логической схемы И 64, при этом запрещается запись в регистр информации с выходов блока 4 пороговых устройств и в нем сохраняется предыдущая информация, что соответствует сохранению в коробке передач ступени, которая была включена в тот момент, когда цепь датчика была исправна. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1473988 511 4 В 60 К 41 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А 8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4303310/27-11 (22) 07.09.87 (46) 23.04.89. Бюл. № 15 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт и Калужский завод автомотоэлектрооборудования (72) О. С. Дмитриенко и Л. Д. Поляк (53) 629.! 13(088.8) (56) Патент США № 4126061, кл. В 60 К 41/06, 1979. (54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТАМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к системе управления транспортными средствами. Цель .изобретения — повышение безопасности эксплуатации транспортной машины за счет защиты ее трансмиссии от непредусмотренного включения низшей передачи в коробке передач при отказе датчика скорости и сохраняется в ней включенной передачи. Система автоматического управления содержит датчик l скорости транспортной машины, преобразователь 2 частоты в напряжение, датчик 3 нагрузки двигателя, блок 4 пороговых устройств, регистр 5, дешифратор 6, блок 7 усилительных ключевых элементов питания обмоток электромагнитов, блок 8 электромагнитов, резистор 9 и блок 10 сравнения, который содержит компараторы 50 и 51, два источника опорного напряжения, образованные соответственно резисторами 55

56 и 58, 59, а также логическую схему И 64.

При исправной цепи датчика скорости на выходах обоих компараторов и логической схемы И появляется высокий уровень напряжения, который разрешает запись в регистр и прохождение на его выходы информации с блока пороговых устройств, благодаря чему происходит включение передачи в соответствии с сигналами датчиков. При обрыве цели датчика скорости на выходе компаратора 50, а при коротком замыкании в цепи датчика на выходе компаратора 51 появляется постоянный низкий уровень напряжения. В обоих случаях такой же уровень присутствует на выходе логической схемы

И 64, при этом запрещается запись в регистр информации с выходов блока 4 пороговых устройств и в нем сохраняется предыдущая инфорация, что соответствует сохранению в коробке передач ступени, которая была включена в тот момент, когда цепь датчика была исправна. 5 ил. (Риг.1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

473988

Изобретение относится к транспортным средствам и касается автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов, осуществляющих переключение ступеней коробки передач.

Цель изобретения — повышение безопасности эксплуатации транспортной машины за счет защиты ее трансмиссии от непредусмотренного включения низшей передачи в коробке передач при отказе датчика скорости и сохрайения в ней включенной передачи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электронной системы автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения ступеней в коробке передач транспортной машины; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема преобразователя частоты в напряжение; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема датчика нагрузки двигателя; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема блока пороговых устройств; на фиг. 5 — принципиальня электрическая схема блока усилительных ключевых элементов питания электромагнитов.

Электронная система автоматического управления (фиг. 1) содержит датчик 1 скорости движения транспортной машины, преобразователь 2 частоты в напряжение, датчик 3 нагрузки двигателя, блок 4 пороговых устройств, регистр 5, дешифратор 6, блок 7 усилительных ключевых элементов питания электромагнитов, блок 8 электромагнитов, резистор 9 делителя напряжения и блок 10 сравнения.

Выход 11 датчика 1 скорости подключен к входу 12 преобразователя 2 частоты в напряжение, а также входу 13 блока 10 сравнения и первому выводу 14 резистора 9 делителя напряжения, второй вывод которого подключен к плюсовой клемме источника питания в точке 15. Выход 16 преобразователя 2 частоты в напряжение связан с входом 17 блока 4 пороговых устройств, а вход 18 блока 4 имеет связь с выходом 19 датчика 3 нагрузки двигателя. Выходы 20—

22 блока 4 подключены соответственно к информационным входам 23 — 25 регистра 5; вход 26 разрешения записи регистра 5 соединен с выходом 27 блока 10 сравнения. Вы ходы 28 — 30 регистра 5 имеют связь соответственно с входами 31 — ЗЗ дешифратора 6, выходы 34 — 37 которого соединены соответственно с входами 38 — 41 блока 7 усилительных ключевых элементов питания электромагнитов. Выходы 42 — 45 блока 7 подключены соответственно к входам 46 — 49 блока 8 электромагнитов.

Блок 10 сравнения включает компараторы 50 и 51, причем инвертирующий вход 52 компаратора 50 и неинвертирующий вход

53 компаратора 51 соединены между собой и подключены к входу 13 блока 10 сравнения. Неинвертирующий вход 54 компаратора 50 подключен к источнику опорного

25 зр

2 напряжения, образованному резисторами

55 и 56 в точке их соединения, а инвертирующий вход 57 компаратора 51 подключен к источнику опорного напряжения, образованному резисторами 58 и 59 в точке их соединения. Причем первые выводы резисторов 55 и 58 соединены между собой и подключены к плюсовой клемме источника питания в точке 60, а их вторые выводы связа. ны соответственно с первыми выводами резисторов 56 и 59. Вторые выводы резисторов 56 и 59 соединены между собой и подключены к минусовой шине источника питания в точке 61. Выход 62 компаратора 50 связан с входом 63 логической схемы И 64, а выход 65 компаратора 51 соединен с входом 66 схемы И 64. Выход 67 схемы И

64 подключен к выходу 27 блока 10 сравнения.

Датчик 1 скорости содержит обмотку, первый вывод которой связан с выходом 11 датчика, а второй — с минусовой клеммой питания

Преобразователь 2 частоты в напряжение (фиг. 2) содержит конденсатор 68, первый вывод которого подключен к входу 12 преобразователя 2, а второй вывод соединен с первым выводом резистора 69 и инвертирующим входом 70 компаратора 71. Неинвертирующий вход 72 компаратора 71 соединен с первым выводом резистора 73 и первым выводом резистора 74. Второй вывод резистора 74 подключен к выходу 75 компаратора 71. К выходу 75 компаратора 71 подключен также первый вывод конденсатора 76, второй вывод которого связан с катодом диода 77, первым выводом резистора

78 и неинвертирующим входом 79 операционного усилителя 80. Инвертирующий вход 81 усилителя 80 соединен с первыми выводами резисторов 82 и 83 и конденсатора 84, вторые выводы резистора 83 и конденсатора 84, а также первый вывод резистора 85 подключены к выходу 86 усилителя 80. Второй вывод резистора 85 соединен с первым выводом конденсатора 87 и подключен к выходу 16 преобразователя 2 частоты в напряжение. Вторые выводы резисторов 69, 73, 78 и 82, а также конденсатора 87 и вывод анода диода 77 соединены между собой и подключены к минусовой клемме источника питания в точке 88.

Датчик 3 нагрузки двигателя (фиг. 3) содержит переменный резистор 89 и постоянный резистор 90, причем первый вывод резистора 89 подключен к плюсовой клемме источника питания в точке 91, а второй его вывод связан с первым выводом резистора 90. Второй вывод резистора 90 подключен к минусовой клемме источника питания в точке 92. Вывод движка переменного резистора 89, механически связанный с управляющим органом топливоподачи в двигатель (не показан), подключен к выходу 19 датчика 3 нагрузки двигателя.

1473988

Напряжение ня неинвертирующем входе 54 компаратора 50 определяется делителем напряжения, образованным резисторами

55 и 56, а нлпряжение на инвертирующем входе 57 компаряторя 51 -- делителем, образованным резисторами 58 и 59. Напряжение ня инвертирующем входе 52 комплратора 50 и неинвертнрующем входе 53 компаратора 51 состоит пз постоянной составляющей, определяс мой соотношением сопротивлений резисторл 9 и обмотки датчика l скорости, и перемс иной составляющей напряжения, наводимой l; оомотке уклзлнног0 датчика. !1омннл.ill рсзнсторов и coJlpoTHBление обм<ггкн пыбрлны TJK, то постояннля состлвля гщля нлпрнжс ния пл ипвертнрую-

Блок 4 пороговых устройств (фиг. 4) содержит три идентичных канала 93 — -95.

Входы 96---98 каналов 93 - 95 соответственно соединены между собои и подключены к входу 17 блока 4, а входы 99 — 101 этих же трех каналов тоже соединены между собой и под5 ключены к входу 18 блока 4. Выходы 102-—

104 каналов 93 — 95, соответственно подключены к выходам 20 — 22 блока 4 порого вых устройств. Какал 93 содержит компаратор 105, неинвертирующий вход 106 которого 1О подключен к первым выводам резисторов

107 и 108. Второй вывод резистора 107 подключен к входу 96 канала 93, а второй вывод резистора 108 -- к выходу 109 компаратора 105, связанному также с выходом 102 < > канала 93. Инвертирующий вход 110 компа,ратора 105 подключен к точке соединения первых выводов резисторов 111 и 112. Второй вывод резистора Ill соединен с входом

99 канала 93, а втором вывод 113 резистора 112 соединен с аналогичными выво- 20 дами 114 канала 94 и 115 канала 95 и подключен к минусовой клемме источника питания в точке 116.

Блок 7 усилительных ключевых элементов питания электромагнитов (фиг. 5) содержит четыре идентичных по принципиальнойной схеме канала 117 — 120, подключенные к плюсовой клемме источника питания соответственно в точках 121 — 124, имеющие входы 125 — 128, соответственно подключенные к входам 38 — 41 блока 7, а также имеющие вы- ЗО ходы 129 — 132 соответственно, соединенные с выходами 42 — 45 блока 7 усилительных ключевых элементов питания электромагнитов.

Канал 117 содержит транзистор 133, база которого связана с эмиттером транзистора 134 и первым выводом резистора 135, а коллекторы этих транзисторов соединены между собой и подключены к выходу I29 канала 117.

База транзистора 134 связана с первым выводом резистора 136, второй вывод которого подключен к входу 125 канала 117, а также с первым выводом резистора 137. Вторые 40 выводы резисторов 135 и 137, а также эмиттер транзистора 133 связаны между собой и подключены к плюсовой клемме источника питания в точке 121. Транзисторы.133 и 134 имеют структуру р — п — р.

Система управления работает следую- 45 щим образом!

Сигнал от датчика 1 скорости, частота которого пропорциональна скорости движения транспортной машины, поступает на вход

12 преобразователя 2 частоты в напряжение. На выходе 16 преобразонятеля 2 формируется постоянный уровень напряжения, величина которого тем больше, чем выше частота сигнала на его входе. Данный уровень напряжения поступает ня вход 17 блока 4 пороговых устройств и сравнивается в каждом из его каналов 93 — 95 с соответствующими уровнями опорного нлпряження. Ня величину этих напряжений оказывает влияние также спгилл t: выходя 19 длтчика 3 нагрузки двигателя, поступяннции ll j вход 18 блока 4, причем чем больше нагружен двигатель, тем выше опорные напряжения.

В результате сравнения на выходах 20 — 22 блока 4 пороговых устройств появляется комбинация сигналов высокого и низкого логического уровня, при этом опорные напряжения выбраны так, что на указанных выходах возможны следующие комбинации сигналов: на всех выходах низкий уровень; этот, случай соответствует низким скоростям движения транспортной машины (0,0,0)-; на выходе 20 высокий уровень, на остальных — низкий (1,0,0); на выходах 20 и 21 — высокий уровень, на выходе 22 — низкий (1,1,0); на всех выходах высокий уровень, этот случай соответствует высоки м скоростям транспортной машины (I,l,l).

Выходные сигналы блока 4 пороговыхустройств поступают иа информационные входы 23 — 25 регистра 5. Если на его входе 26 разрешения записи присутствует высокий уровень напряжения, то сигналы на его выходах 28 — 30 повторяют сигналы на входах

23- — 25 соответственно, в противном случае на указанных выходах остаются те сигналы, которые были на его информационных входах в тот момент, когда на входе 26 разрешения записи был высокий потенциал. Высокий. потенциал на этом входе может появиться только при исправной цепи датчика I ckopocти.

Уровни напряжений с выходов регистра 5 поступают на входы 31 — 33 дешифратора 6, при этом в зависимости от того, какая из упомянутых комбинаций присутствует на его входах, а значит, и на выходах блока 4 пороговых устройств, на одном из его выходов, соответственно 34--37 (выходы, состояний

О, 1, 3 и 7 дешифратора) появится низкий потенциал, открывающий усилительный ключевой элеменг одного из каналов 117 — 120, входящих в состав блока 7. При этом срабатывает один из электромагнитов блока 8 и включается та или иная передача.

Блок 10 сравнения работает следующим образом.

1473988 щем входе 52 компаратора 50 ниже, чем опорный уровень на неинвертирующем входе 54, и эта же составляющая, присутствующая также на неинвертирующем входе 53 компаратора 51; выше, чем опорное напряжение, поступающее на инвертирующий. вход 57 компаратора 51. В тот момент, когда величина мгновенного значения переменной составляющей напряжения близка к нулю (она меняет знак),.или в случае равенства нулю скорости транспортной машины, когда эта составляющая вообще отсутствует, напряжения на неинвертирующих входах обоих компараторов больше, чем на инвертирующих входах, в результате чего на их выходах, а следовательно, и на выходе 67 логической схемы И 64 присутствует высокий логический уровень. Этот уровень, поступая на вход 26 разрешения записи регистра 5, разрешает запись в указанный регистр сигналов с его входов 23 — 25 и передачу их значений на выходы 28 — 30 соответственно.

Поскольку при движении машины переменная составляющая напряжения, снимаемого с лелителя, образованного резистором 9 и обмоткой I датчика скорости, периодически меняет знак и переходит через нулевое значение, а при остановке машины равна нулю, также периодически происходит передача информации с входов регистра 5 на его выходы.

В том случае, когда происходит короткое замыкание в цепи датчика 1 скорости напряжение на неинвертирующем входе 53 компаратора 51 становится близким к нулю, т. е. ниже, чем на инвертирующем входе этого же компаратора, в результате чего на его выходе 65, а следовательно, и на выходе 67 логической схемы И 64 появляется и не исчезает низкий уровень напряжения. Если происхолит обрыв цепи датчика скорости, то напряжение питания нз точки 15 через резистор 9 проникнет на инвертирующий вход 52 компаратора 50, а поскольку это напряжение выше, IcM опорный уровень на неинвертирующем входе 54, то на выходе 62 компаратора, а следовательно, н выходе 67 логической схемы И 64 появляется и не исчезает низкий уровень напряжения. В обоях случаях низкий. потенциал на входе 26 разрешения записи регистра 5 не позволяет записать, информацию с входов 23 —.25 регистра и не пропускает ее на выходы 28 — 30 регистра 5.

В результате на выходах сохраняется тот набор сигналов, который был на входах регистра, когда цепь датчика 1 скорости была исправна. Это приводит к сохранению включенной ранее передачи в коробке передач гранспортной машины в случае отказа датчика скорости.

Преобразователь 2 частоты в напряжение (фиг. 2) работает следующим образом.

Переменная составляющая поступающего на вход 12 преобразователя сигнала датчика 1 скорости, пройдя через цепочку, состоящую из конденсатора 68 и реэистора 69, подается на инвертирующий вход 70 компаратора 71. На выходе 75 этого компаратора формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой входного сигнала.

Резисторы 73 и 74 образуют цепь положительной обратной связи, улучшающей форму импульсов и повышающей помехоустойчивость. С выхода 75 компаратора 71 импульсы проходят через дифференцирующую цепочку, состоящую иэ конденсатора 76 и резистора 78, на неинвертирующий вход 79 усилителя 80, входящего в состав фильтра ,нижних частот совместно с конденсатором

84 и резисторами 82 и 83. Диод 77 отсекает отрицательную полуволну продифференцированного сигнала, благодаря чему он имеет вид последовательности нормированных по амплитуде и длительности импульсов по форме, близкой к треугольной. Чем больше частота входного сигнал-, тем больше в единицу времени поступает таких нормирован20 ных импульсов, тем выше получается среднее значение постоянной составляющей напряжения на входе фильтра нижних частот, а следовательно тем выше напряжение на выходе фильтра. Дополнительное сглаживание пульсаций выходного напряжения происходит по цепочке, состоящей из резистора 85 и конденсатора 87, средняя точка которых подключена к выходу 16 преобразователя 2 частоты в напряжение.

Датчик 3 нагрузки двигателя представляет собой делитель напряжения, в состав которого входят резисторы 89 и 90, причем движок переменного резистора 89 механически связан с управляющим органом системы топливоподачи (не показан), благодаря че<у, чем выше нагрузка двигателя, тем ближе движок к точке 91 и тем выше напряжение на выходе 19 датчика 3 (фиг. 3), Резистор 90 ограничивает минимальный уровень выходного напряжения.

40 Блок 4 пороговых .устройств (фиг. 4) содержит три идентичных по схеме канала

93 — 95, отличающиеся соотношением номиналов резисторов 111 и 112., формирующих .в точке своего соединения опорные уровни напряжений, определяемые также выходным напряжением датчика 3 нагрузки двигателя, которое поступает на вход 18 блока 4.

Поскольку опорные уровни подаются на инвертирующие входы, а напряжения с выхода преобразователя 2 частоты в напряжение — на неинвертирующие входы компара торов 105, переключение уровней на их выхо- дах происходит при равенстве этих напряжений. Так как напряжение на выходе преобразователя 2 пропорционально скорости машины, то опорные уровни должны соответствовать скорости, при которой необходи5 мо переключать передачи прн заданной на: грузке двигателя. Резисторы 107 и 108 образуют цепь положительной обратной связи, обеспечивающей различие в скоростях пря1473988

7 мых и обратных переключений передач (гистерезис) .

Ключевые усилительные элементы питания обмоток электромагнитов блока 7 (фиг. 5) выполнены по известной схеме составного транзистора, обеспечивающей высокий коэффициент усиления тока. Все четыре ка н ал а блока иде нтич н ы.

Формула изобретения

Электронная система автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения ступеней в коробке передач транспортной машины, содержащая датчик скорости машины с выходом, подключенный к входу преобразователя частоты в напряжение, соединенного выходом с первым входом блока пороговых устройств, второй вход которого подключен к датчику нагрузки двигателя, и дешифратор, соединенный выходами с входами блока усилительных ключевых элементов питания обмоток электромагнитов исполнительных механизмов, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации тран8 спортной машины за счет защиты ее трансмиссии от непредусмотренного включения низшей передачи в коробке передач при отказе датчика скорости и сохранения в ней включенной передачи, она снабжена делителем напряжения источника питания, образованным резистором и обмоткой датчика скорости, регистром и блоком сравнения, состоящим из двух источников опорного напряжения и двух компараторов напряже10 ния, причем инвертирующий вход первого компаратора и неинвертирующий вход второго компаратора соединены между собой и подключены к средней точке делителя напряжения, неинвертирующий вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора подключены соответственно к первому и второму источникам опорного напряжения, выходы компараторов соединены с входами логической схемы И, выход которой подключен к входу разрешения записи регистра, информационные входы регистра связаны с выходами блока пороговых устройств, а выходы регистра соединены с входом дешифратора.

1478988

С оста в и тел ь А. Ба ры ко в

Редактор В. Петра ш Техред И. Верес Корректор И. Муска

За каз 1801/14 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101