Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства

 

Использование: относится к машиностроению и может быть преимущественно использовано в трансмиссиях транспортных средств для управления сцепления. Сущность изобретения: устройство снабжено педалью управления дроссельной заслонкой 16, кронштейном 59 крепления электромагнита следящего действия к кузову 60, механизмом 61 пространственной переориентации направления троссового привода 62 сцепления, тягой шарнирного соединения педали сцепления и якоря электромагнита следящего действия и соответствующими связями между ними и остальными узлами и элементами системы. При этом положение вилки выключения сцепления (т. е. положение якоря электромагнита следящего действия) определяется электронным блоком на основе обработки и анализа сигналов от датчика частоты вращения вала двигателя, бинарного датчика исходного положения дроссельной заслонки карбюратора и выключателя принудительного выключения сцепления. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в трансмиссиях транспортных средств для управления сцеплением.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства автоматического управления сцеплением транспортного средства; на фиг.2 график зависимости ампервитков электромагнита следящего действия от угловой скорости вала двигателя; на фиг.3 пример компоновки устройства автоматического управления сцеплением на автомобиле ВАЗ-1111; на фиг.4 то же, дополнительный вид.

Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства содержит датчик частоты вращения вала двигателя 1, подключенный к частотно-аналоговому преобразователю 2, соединенному с первым входом 3 реле управления блокировкой сцепления 4 и первым входом 5 коммутирующего устройства 6, второй вход 7 которого связан с выходом реле управления блокировкой сцепления 4, а выход через первый вход 8 регулятора тока 9 и усилитель тока 10 с управляющей обмоткой 11 электромагнита следящего действия 12 и с блоком перенастройки 13 реле управления блокировкой сцепления 4, имеющими обратную связь с вторым входом 14 реле управления блокировкой сцепления 4, бинарный датчик 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора, инвертирующий выход которого подключен к второму входу 17 элемента "И" 18, первый вход 19 которого связан с выходом реле управления блокировкой сцепления 4, а выход с вторым входом 20 устройства управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22, первый вход 23 которого также связан с выходом реле управления блокировкой сцепления 4, а выход с входом генератора одиночных импульсов 22, выход которого связан с ключевым усилителем тока 24 в цепи форсажной обмотки 25 электромагнита следящего действия 12 и с вторым входом 26 ключевого элемента 27, первый вход 28 которого связан с неинвертирующим выходом бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора, а выход с вторыми входом 29 регулятора тока 9, имеющего по третьему входу 30 обратную связь с усилителем тока 10, и выключатель 31 принудительного выключения сцепления, установленный на рычаге 32 переключения передачи, подключенный к третьему входу 33 устройства управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22.

Коммутаторы аналоговых сигналов 34, 35 переключают сигналы на входах регулятора тока 9. Коммутатор 34 управляется сигналом с выхода реле управления блокировкой сцепления 4 через инвертор 36. Замкнутое состояние коммутатора 34 соответствует режиму блокировки сцепления. При этом поступающий на первый вход 8 регулятора тока 9 потенциал от резистора 37 закрывает диод 38 и обеспечивает обесточивание обмотки 11 электромагнита следящего действия 12. Коммутатор 35 управляется от бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора. Замкнутое состояние коммутатора 35 соответствует размыканию бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора при нажатии на педаль управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора. При этом потенциал на втором входе 29 регулятора тока 9 понижается за счет шунтиpования входной цепи резистором 39 и обмотке 11 электромагнита следящего действия 12 устанавливается ток, соответствующий начальной фазе сближения фрикционных элементов сцепления. Положительный импульс от генератора одиночных импульсов 22 через разделительный диод 40 подается на второй вход 29 регулятора тока 9 и обеспечивает в обмотке 11 электромагнита следящего действия 12 ток разблокировки вне зависимости от состояния коммутатора 34, 35. Устройство управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22 состоит из схемы "ИЛИ" 41, схем формирования, содержащих дифференцирующие RC-цепи: 42 и 43, 44 и 45, 46 и 47, диоды 48, 49 и 50, а также инвертора 51. Инвертор 52 обеспечивает необходимые уровень и форму сигнала бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора для работы схемы "И" 18. Резистор 53 является нагрузкой реле управления блокировкой сцепления 4. Резисторы 54, 55 обеспечивают выходной положительный потенциал при разомкнутом состоянии контактов бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора и выключателя 31 принудительного выключения сцепления. Стабилизированное напряжение питания для несиловой части электронной схемы снимается со стабилитрона 56, подключенного через резистор 57 к источнику бортового питания 58. Бинарный датчик 15 исходного положения дроссельной заслонки карбюратора устанавливается на педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора, электромагнит следящего действия 12 с помощью кронштейна 59 крепится к кузову 60 транспортного средства, механизм пространственной переориентации 61 направления тросового привода 62 сцепления, состоящий из корпуса 63 с каналами 64, 65 для троса 66 и элементов качения 67 троса 66 на участке изменения направления его движения, закрепляется к задней крышке 68 коробки передач 69. При этом один наконечник 70 оболочки 71 троса жестко закреплен к кузову 60, другой 72 к корпусу 63 механизма пространственной переориентации 61 направления тросового привода 62 сцепления, один наконечник 73 троса 66 шарниром 74 соединен с педалью 75 сцепления, другой 76 шарнирно 77 с вилкой выключения 78 сцепления, трос 66 проходит от педали 75 сцепления к вилке выключения 78 сцепления внутри оболочки 71 троса и механизма пространственной переориентации 61 направления тросового привода 62 сцепления. Педаль 75 сцепления и якорь 79 электромагнита следящего действия 12 соединены между собой тягой 80 через шарниры 81, 82.

Устройство работает следующим образом. При вращении коленчатого вала двигателя на выходе датчика угловой скорости вала двигателя 1 формируется импульсная последовательность с частотой следования пропорциональной угловой скорости вала двигателя ω_k. Эти импульсы поступают на вход частотно-аналогового преобразователя 2, где они преобразуются в напряжение постоянного тока, которое управляет работой регулятора тока 9, в результате чего изменяется ток, протекающий в управляющей обмотке 11, а следовательно, и ампервитки (1W) электромагнита следящего действия 12 от значения IW_xx, соответствующего угловой скорости холостого хода вала двигателя ω_xx, до значения IW_бл, соответствующего угловой скорости ω_бл порога блокировки сцепления (участок аb на фиг. 2). При этом происходит плавное сближение фрикционных элементов сцепления, обеспечивая трогание автомобиля с места.

При достижении угловой скорости вала двигателя ω_k значения ω_бл срабатывает реле управления блокировкой сцепления 4, выход которого воздействует на вход 8 регулятора тока 9 через коммутирующее устройство 6 и вызывает уменьшение ампервитков электромагнита следящего действия 12 до нуля (участок bc), что обеспечивает полное сцепление фрикционных элементов сцепления, т.е. его блокировку. При этом происходит перенастройка реле управления блокировкой сцепления 4, таким образом, что его возврат в исходное состояние может произойти только при уменьшении угловой скорости вала двигателя до ω_рб (участок cd). Этому участку (cd) соответствует состояние блокировки сцепления, что уменьшает продолжительность работы сцепления с пробуксовкой и повышает ее долговечность. При уменьшении угловой скорости вала двигателя ω_k до значения ω_рб, соответствующего порогу разблокировки сцепления по сигналу с выхода реле управления блокировкой сцепления 4, поступающему на первый вход 23 устройства управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22, на выходе генератора одиночных импульсов 22 формируется одиночный импульс, который воздействует на ключевой усилитель тока 24 и через ключевой элемент 27 на регулятор тока 9 таким образом, что в управляющей обмотке 11 и форсажной 25 электромагнита следящего действия 12 ампервитки увеличиваются до максимального значения IW_рб (участок de), что обеспечивает быстрое выключение сцепления. По окончании одиночного импульса значение ампервитков электромагнита следящего действия 12 снижается до величины IW_уд (участок ee^l), при которой обеспечивается надежное удержание сцепления в выключенном состоянии. Дальнейшее уменьшение угловой скорости вала двигателя до ω_xx приводит к некоторому увеличению тока через электромагнит следящего действия 12 до IW_xx, благодаря чему выключенное состояние сцепления сохраняется (точка а на фиг.2). Начальный ток плавного включения формируется с учетом состояния бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора. Данный процесс протекает следующим образом. После нажатия на педаль управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора ампервитки электромагнита следящего действия 12 снижаются до значения IW_н начала плавного включения сцепления (участок аа'). Далее значение IW_н сохраняется (участок аа') по мере увеличения текущего значения угловой скорости вала двигателя. При достижении угловой с скорости вала двигателя значения ω_н (точка а'') дальнейшее изменение ампервитков происходит в зависимости от угловой скорости вала двигателя и не отличается от описанного выше. Скачкообразное изменение ампервитков (участки аа', a'a'') при нажатии педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора позволяет совместить противоречивые требования к ампервиткам разблокировки и ампервиткам плавной регулировки сцепления и получить раздельную оптимизацию этих режимов. Одновременно достигается дополнительное увеличение быстродействия управления сцеплением, повышается его долговечность. Если в процессе разгона вала двигателя будет осуществляться переключение передач, то сигнал принудительного выключения сцепления с выключателя 31 принудительного выключения сцепления, расположенного на рычаге 32 переключения передач, воздействуя на третий вход 33 устройства управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22, вызывает срабатывание генератора одиночных импульсов 22. На выходе которого формируется одиночный импульс, описание воздействия которого на узлы устройства приведено выше. В результате происходит увеличение ампервитков электромагнита следящего действия 12 до IW_рб (участок b''e''). При этом на выходе блока перенастройки 13 реле управления блокировкой сцепления 4 формируется сигнал низкого уровня, которым реле управления блокировкой сцепления 4 перенастраивается на переход в режим блокировки при более низкой угловой скорости вала двигателя ω_бл^I в диапазоне ω_рб<ω_бл^I<ω_бл. В том случае, если угловая скорость вала двигателя больше значения ω_бл^I (участок b'b) происходит срабатывание реле управления блокировкой сцепления 4 и ампервитки электромагнита следящего действия 12 уменьшаются до нуля (участок е''c'). Если угловая скорость вала двигателя меньше значения ω_бл^I (участок ab'), то ампервитки (IW) электромагнита следящего действия 12 изменяются в зависимости от угловой скорости вала двигателя от значения IW_xx, соответствующего угловой скорости холостого хода вала двигателя ω_xx, до значения IW_бл^I, соответствующего угловой скорости вала двигателя ω_бл^I (участок ab'). При достижении угловой скорости вала двигателя происходит срабатывание реле управления блокировкой сцепления 4 и ампервитки электромагнита следящего действия 12 уменьшаются до нуля (участок b'c''), т.е. сцепление блокируется. Работа устройства в случае переключения передач в режим установившегося движения транспортного средства аналогична рассмотренному. Все это позволяет уменьшить продолжительность работы сцепления с пробуксовкой без снижения динамических показателей транспортного средства.

Управление сцеплением в ситуации, связанных со сбросом педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора при угловой скорости вала двигателя ω_рб<ω_к<ω_бл (например, с целью торможения или временного ограничения темпа разгона на низших передачах) протекает следующим образом. Потенциал низкого уровня от бинарного датчика 15 исходного положения педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора через инвертор 52 и элемент "И" 18 (при наличии потенциала высокого уровня с выхода реле управления блокировкой сцепления 4) поступает на второй 20 вход устройства управления запуском 21 генератора одиночных импульсов 22 и инициирует на выходе генератора одиночных импульсов 22 одиночный импульс, вызывающий, как было описано ранее, увеличение ампервитков электромагнита следящего действия 12 до максимального значения IW_рб, обеспечивая цикл доразблокировки не заблокированного полностью сцепления в диапазоне ω_рб<ω_к<ω_бл. Тем самым исключается возможный состав остановив двигателя и при необходимости сохраняется запас инерции транспортного средства в фазе разгона.

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

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя, подключенный к частотно-аналоговому преобразователю, соединенному с реле управления блокировкой сцепления и с регулятором тока, который связан с выходом реле управления блокировкой сцепления и входом усилителя, в выходную цепь которого включена управляющая обмотка электромагнита, выключатель, связанный с рычагом переключения передач с возможностью управления блоком перенастройки реле блокировки сцепления и электромагнитом, отличающееся тем, что устройство снабжено электромагнитом следящего действия с дополнительной обмоткой и кинематически связанным с педалью и вилкой выключения сцепления цилиндрическим якорем, ключевым усилителем тока, генератором одиночных импульсов, коммутирующим блоком и блоком управления запуском генератора одиночных импульсов, причем дополнительная обмотка электромагнита включена в выходную цепь ключевого усилителя тока, вход которого подключен к выходу генератора одиночных импульсов, связанного с реле управления блокировкой по сигналу разблокировки сцепления через блок управления запуском генератора одиночных импульсов, и к выключателю, при этом выход генератора одиночных импульсов соединен также с первым входом регулятора тока, а выход реле управления блокировкой связан с первым входом коммутирующего блока, второй вход которого имеет связь с частотно-аналоговым преобразователем, а выход с вторым входом регулятора тока, причем устройство выполнено с бинарным датчиком исходного положения дроссельной заслонки карбюратора, который расположен на педали управления дроссельной заслонкой с возможностью воздействия на регулятор тока через коммутирующий блок и блок управления запуском генератора одиночных импульсов, а электромагнит следящего действия установлен на кузове транспортного средства посредством кронштейна, при этом на задней крышке коробки передач установлен механизм пространственной переориентации положения тросового привода сцепления, выполненный в виде корпуса с каналами для троса и элементов качения, причем педаль сцепления и якорь электромагнита следящего действия соединены шарнирно связанной с ними тягой, при этом трос расположен в оболочке, один конец которой прикреплен к кузову, а другой к корпусу механизма пространственной переориентации положения тросового привода сцепления, причем один конец троса шарнирно связан с педалью сцепления, а другой с вилкой выключения сцепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4