Устройство для автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения ступенчатой коробки передач транспортной машины

 

рц 56498l

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.71 (21) 1608790/11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 05.08.77 (51) М. Кл. В 60К 21/06

F 16H 5/60

G 05G 13/02

Гасударственный камите

Савета Министрае СССР ае делам изобретений и аткрв тий (53) УДК 629.113-585-52 (088.8) (72) Автор изобретения

Д. Г. Поляк (71) Заявитель

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский автомобильный и автомоторный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТАМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам для автоматического управления переключением ступенчатых коробок передач, исполнительные механизмы которых содержат управляющие электромагниты.

Известны устройства для управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения коробок передач, в которых автоматическое подключение и отключение катушек электромагнитов от источника питания осуществляется с помощью бесконтактных реле, срабатывающих в зависимости от скорости движения трансгортной машины и нагрузки приводного двигателя.

Известное устройство содержит электрические датчики скорости движения машины и нагрузки двигателя, подключенные к входу группы бесконтактных реле, представляющих собой трехкаскадные усилители на транзисторах с положительной обратной связью между входным и выходным транзисторами для обеспечения преобразования непрерывного сигнала датчиков в релейный выходной сигнал питания катушек электромагнитов, В известном устройстве применены для первых двух каскадов усилителя транзисторы различной полярности, что не позволяет выполнить устройство в виде интегральной схемы, обладающей минимальными габаритами и высокой надежностью.

Кроме того, в известном устройстве не решена задача принудительного выключения одних его бесконтактных реле при включении других реле, что в ряде случаев оказывается необходимым для обеспечения заданного порядка переключения передач, Цель изобретения — создание устройства

1р высокой надежности с минимальными габаритами путем выполнения его преобразователя в виде интегральной схемы с транзисторами одинаковой полярности и обеспечения автоматического выключения одних блоков пи15 -,àíèÿ катушек электромагнитов исполнительных механизмов при включении других блоков.

Это достигается тем, что преобразователь выполнен в виде триггера с эмиттерной связью, коллектор его выходного транзистора подключен к входу усилителя через прибор с пороговым свойством, а у части блоков выход усилителей подсоединен через разделительные диоды к одному из электродов перехода коллектор-база транзисторов преобразователей других блоков.

Для защиты от выхода из строя усилителя при коротком замыкании в его выходной цепи устройство может быть снабжено общим

564981

3 блоком защиты всех блоков управления, а в каждом блоке управления установлен контролирующий транзистор его защиты, переход база — эмиттер которого через прибор с пороговым свойством включен между колектором входного транзистора преобразователя и коллектором выходного транзистора усилителя, а коллектор контролирующего транзистора подключен к входу усилителя блока защиты, эмиттер выходного транзистора блока защиты подключен к одному из полюсов источника питания, а его коллектор через разделительные диоды подсоединен,к коллекторам выходных транзисторов преобразователей защищаемых блоков управления.

Для предотвращения неправильного включения блоков при обрыве цепи управления от датчиков общий блок защиты целесообразно снабдить трансформатором, вторичная обмотка которого через разделительный диод включена между одним из полюсов источника питания и входом усилителя общего блока защиты, а первичная обмотка подключена параллельно выходной цепи датчиков.

На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства с применением в нем всех транзисторов структуры и — р — n; на фиг. 2 — то же с элементами защиты от коротких замыканий и защиты от неправильной работы системы переключения передач в случае обрыва цепи датчика скорости.

Устройство независимо от требуемого порядка переключения и числа переключаемых передач собирается из унифицированных блоков, число которых варьируется в зависимости от схемы трансмиссии.

Представленные на фиг. 1 и 2 схемы устройств предназначены для управления трехступенчатой коробкой передач, соответственно чему они состоят из трех блоков 1, 2 и 3.

Выходная цепь блока 1 подсоединена к катушке 4 электромагнита управления включением 1-ой (низшей) передачи, а выходные цепи блоков 2, 3 подключены соответственно к катушкам 5 и 6 электромагнитов управления включением II-ой и III-ьей передач.

В качестве датчика скорости устройства применен тахогенератор 7 переменного тока с выпрямителем 8. Параллельно выходу выпрямителя 8 подсоединен реостат 9 нагрузочного параметра с приводом от педали 10 управления подачей топлива.

В устройстве согласно фиг. 1 вход блока включения 1-ой передачи соединен со средней точкой делителя напряжения, выполненного на резисторах 11 и 12.

Вход делителя соединен с положительным полюсом источника питания через центральный выключатель 13 устройства. Вход блоков 2 и 3, соединен с выходом выпрямителя

8 тахогенератора 7.

Унифицированный блок состоит из двух функциональных узлов: преобразователя не5

4 прерывного сигнала датчика в релейный сигнал и усилителя этого сигнала, Преобразователь выполнен по схеме триггера с эмиттерной связью и состоит из транзисторов 14, 16 со структурой n — р — п и резисторов 16 — 22.

Усилитель устройства содержит транзистор

23, резистор 24 и диод 25 защиты от перенапряжений.

Вход усилителя (база транзистора 23) соединен с выходом преобразователя (коллектором его выходного транзистора 15) через стабилитрон 26, являющийся прибором с пороговым свойством, База входного транзистора 14 преобразователя блока 1 через разделительные диоды

27 и 28 соединена с выходом усилителя (коллектором транзистора 23) блоков 2 и 3, База входного транзистора 14 преобразователя блока 2 через разделительный диод 27 соединена с выходом усилителя (коллектором транзистора 23) блока 3.

Устройство, изображенное на фиг. 2, аналогично устройству, показанному на фиг. 1 и отличается от него лишь наличием дополнительных элементов защиты усилителя от коротких замыканий в его выходной цепи и элементов защиты от неправильного срабатывания системы переключения передач в случае обрыва цепи питания блоков от датчика скорости.

Устройство защиты от коротких замыканий в выходной цепи усилителей состоит из элементов, расположенных как в самых унифицированных блоках, так и в отдельном блоке

29 защиты, общем для всех унфицированных блоков.

В унифицированных блоках установлен транзистор 30 защиты, база которого через стабилитрон 31, прибор с пороговым устройством, соединена с коллектором транзистора

23, а эмиттер подключен к коллектору входного транзистора 14 преобразователя. Между эмиттером и базой транзистора 30 включен резистор 32. У всех унифицированных блоков коллектор транзистора 30 подключен к входу усилителя блока защиты, а коллектор выходного транзистора 15 преобразователя через разделительный диод 33 соединен с выходом усилителя блока защиты.

Вход усилителя блока защиты через резистор 34 подключен к базе входного транзистора 35 усилителя защиты, а выходом этого усилителя является коллектор транзистора 36.

Эмиттер транзистора 35 соединен с положительным полюсом источника питания, а его коллектор через резистор 37 подключен к базе транзистора 36, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом источника питания.

Между эмиттером и базой транзисторов 35 и 36 включены соответственно резисторы

38 и 39.

Паралельно резистору 38 подключен конденсатор 40. Устройство защиты от неправильного срабатывания системы переключе564981

5 ния передач при обрыве цепи питания от датчика скорости состоит из трансформатора 41, Вторичная обмотка 42 этого трансформатора через диод 43 подключена между базой и эмиттером транзистора 35, а первичная обмотка 44 трансформатора подсоединена к выходу выпрямителя 8 тахогенератора 7, В блоках 1, 2, 3 согласно фиг. 1 и 2 все транзисторы имеют структуру n — р — n, что позволяет выполнить как преобразователь, так и элементы защиты блоков в виде единой интегральной схемы. Это обеспечивает минимальные габариты блоков и высокую их надежность.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на входе унифицированного блока входной транзистор 14 преобразователя закрыт, а его выходной транзистор 15 открыт, поскольку переход база — эмиттер транзистора 15 оказывается подключенным к источнику питания через резисторы 16, 17, 20.

При открытом транзисторе 15 резисторы 17 и 18 образуют делитель напряжения, который обеспечивает снижение напряжения на коллекторе транзистора 15 до значения, меньшего, чем напряжение пробоя стабилитрона

26. Благодаря этому на вход усилителя не поступает напряжение, транзистор 23 остается закрытым, а катушка электромагнита отключена от источника питания.

Проходящий при этом через резистор 17 ток транзистора 15 создает на резисторе 17 падение напряжения, запирающее транзистор 14.

Для открытия транзистора 14 на вход преобразователя необходимо подать управляющее напряжение, величина которого должна быть больше падения напряжения на резисторе 17. При соблюдении этого условия транзистор 14 открывается, и одновременно с этим происходит закрытие транзистора 15, так как в результате открытия транзистора 14 уменьшается напряжение на его коллекторе, и напряжение на базе транзистора 15 оказывается ниже напряжения на его коллекторе.

Закрытие транзистора 15 приводит к повышению напряжения на его коллекторе, что обеспечивает пробой стабилитрона 26 и, как следствие, открытие транзистора 23 усилителя с подключением катушки электромагнита к источнику питания.

При неподвижной транспортной машине включение 1-ой передачи обеспечивается за счет подсоединения блока 1 к делителю напряжения, образованному резисторами 11 и 12.

Параметры резисторов 11 и 12 выбираются таким образом, чтобы напояжение, поступающее от делителя на вход блока 1, было выше падения напряжения в резисторе 17 этого блока. При этом открывается транзистор 14 и закрывается транзистор 15 блока !, что и требуется для включения катушки 4 электромагнита.

Включение катущек электромагннтов бло.

25 зо

55 б ков 2 и 3 происходит после того, как напряжение на выходе выпрямителя 8 тахогенератора 7 становится выше падения напряжения в резисторе 17 этих блоков, Напряжение тахогенератора возрастает с повышением скорости транспортной машины, а падение напряжения в переменном резисторе 17 зависит от величины его сопротивления, которое в каждом блоке устанавливается, исходя из требуемых условий переключения передач.

При определенной скорости движения машины напряжение, поступающее на вход блока 2 включения II-ой передачи, становится больше падения напряжения в резисторе 17 этого блока, что обеспечивает открытие транзистора 14 и закрытие транзистора 15 блока

2 с подключением через транзистор 23 катушки 5 электромагнита к источнику питания.

Открытие транзистора 23 блока 2 приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе, в результате чего снижается и напряжение на базе транзистора 14 блока 1, так как база этого транзистора через диод 27 соединена с коллектором транзистора 23 блока 2. Это в свою очередь обеспечивает закрытие транзистора 14 блока 1 и отключение катушки 4 от источника питания.

Таким образом, в результате включения катушки 5 электромагнита одновременно осуществляется и автоматическое выключение катушки 4, что и требуется по условиям работы системы переключения.

Включение П1-ей передачи происходит после того, как в результате возрастания скорости движения TpBHcIIODTHQH машины напряжение на входе блока 3 становится выше падения напряжения в резисторе 17 этого блока. При этом открывается транзистор 14 и закрывается транзистор 15 блока 3, что обеспечивает открытие транзистора 23 данного блока с подключением катушки 6 электромагнита к источнику питания. Одновременно вследствие уменьшения напряжения на коллекторе включенного транзистора 23 блока 3 происходит соответствующее снижение напряжения на базе транзисторов 14 блоков 1 и 2, так как базы данных транзисторов через разделительные диоды 28 подсоединены к коллектору транзистора 23 блока 3. Это в свою очеоедь обеспечивает закрытие транзисторов 14 блоков 1 и 2 с отключением катушки 4 и 5 от источника питания. Величина падения напряжения в резисторе 17 у каждого блока зависит от того, включен ли при этом транзистор 14 или транзистор 15.

При открытом транзисторе 15 сила тока в цепи резистора 17 в основном зависит от сопротивления резистора 18, а при открытом транзисторе она определяется величиной сопротивления резистора 16.

Сопротивление резистора 16 больше сопротивления резистора 18, поэтому при включенном транзисторе 15 падение напряжения в ре. знсторе !7 оказь1вяется болыпим, чем н слу

564981

7 чае включения транзистора 14. Вследствие этого включение блока происходит при более высоком напряжении на его входе по сравнению с напряжением, соответствующим выключению блока.

Напряжение, подводимое к входу блоков, возрастает с повышением скорости транспортной машины, поэтому при указанном соотношении между сопротивлениями резисторов 16 и 18 включение передачи происходит при более высокой скорости движения по сравнению со скоростью движения, соответствующей выключению передачи.

Тем самым обеспечивается получение «гистерезиса» устройства, который может регулироваться независимо в каждом блоке за счет изменения сопротивления переменного резистора 16.

Устройство защиты от коротких замыканий в выходной цепи блоков использует в качестве сигнала о наличии такого замыкания разность напряжения между коллектором входного транзистора 14 преобразователя и коллектором транзистора 23 усилителя. При малой величине напряжения на входе блока транзисторы 14 и 23 закрыты.

Падение напряжения в катушке электромагнита отсутствует, а через резистор 16 протекает небольшой ток базы транзистора 15, вызываюшчй малое падение напряжения в резисторе 16. При этом разность напряжений на коллекторах транзисторов 23 и 14 получается небольшой, что исключает пробой стабилитрона 31 и срабатывание системы защиты.

Защита также не срабатывает при включенном блоке, так как при открытии транзистора 23 напряжение на его коллекторе имеет небольшую величину. Однако, если при включенном блоке происходит короткое замыкание катушки электромагнита, то напряжение на коллекторе транзистора 23 становится равным напряжению источника питания, в то время как при открытом транзисторе 14 напряжение íà его коллекторе невелико.

В результате происходит пробой стабилитрона 31 и через цепь база — эмиттер транзистопа 30 проходит ток, открывающий переход эмиттер — коллектор транзистора.

Через этот переход замыкается цепь эмиттев †ба транзистора 35, что в свою очередь обеспечивает открытие транзистора 36 с подсоединением к отрицательному полюсу источника питания через диоды 33 коллекторов транзисторов 15 всех блоков.

Вследствие уменьшения при этом напряжения на коллекторе транзисторов 15 стабилитроны 26 всех блоков запираются, что приводит к закрытию транзисторов 23 с отключением от источника питания короткозамкнутой цепи.

Защита от неправильного срабатывания системы переключения передач при обрыве цепи питания от тахогенератора основана на том, что при обрыве данной цепи происходит быстрое умещшение силы тока в первичной

Зо

8 обмотке 44 трансформатора 41, подключенной к выходу выпрямителя 8. При этом во вторичной обмотке 42 трансформатора индуктируется электродвижущая сила, которая открывает транзистор 35, в результате чего срабатывает вся описанная выше система защиты.

Для создания устройств, работающих по изложенному принципу, использование в преобразователе и усилителе транзисторов со структурой и-р-и не является обязательным.

Подобные устройства могут быть также выполнены на транзисторах структуры р-и-р с применением транзисторов различной полярности.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления электромагнитами исполнительных механизмов переключения ступенчатой коробки передач транспортной машины, содержащее электрические датчики скорости движения машины и нагрузки двигателя, соединенные с входом группы унифицированных бесконтактных блоков управления, состоящих из преобразователя непрерывного сигнала датчиков в релейный выходной сигнал и усилителя этого сигнала для питания катушек электромагнитов исполнительного механизма, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности устройства путем возможности выполнения его преобразователя в виде интегральной схемы с транзисторами одинаковой полярности и обеспечения автоматического выключения одних блоков при включении других блоков, преобразователь выполнен в виде триггера с эмиттерной связью, коллектор его выходного транзистора подключен к входу усилителя через прибор с пороговым свойством, а у части блоков выход усилителей подсоединен через разделительные диоды к одному из электродов перехода коллектор — база транзисторов преобвазователей других блоков.

2. Устройство по п. I, от л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью защиты от выхода из строя усилителя при коротком замыкании в его выходной цепи, оно снабжено общим блоком защиты всех блоков управления, а в каждом блоке управления установлен контролирующий транзистор его защиты, переход база— эмиттер которого через прибор с пороговым свойством включен между коллектором входного транзистора преобразователя и коллектором выходного транзистора усилителя, а коллектор контролирующего тРанзистора подключен к входу усилителя блока защиты, эмиттер выходного транзистора блока защиты подключен к одному из полюсов источника питания, а его коллектор через разделительные диоды подсоединен к коллекторам выходных транзисторов преобразователей защищае мых блоков управления.

3. Устройство по п11. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е"

564981

10 21

1

10 е с я тем, что, с целью предотвращения неправильного включения блоков управления при обрыве цепи управления от датчиков, общий блок защиты снабжен трансформатором, вторичная обмотка которого через раздели 1

l

1 !

Г2 ! ! ! !

1 !

21 (I з

1 !

1

1 г

1 тельный диод включена между одним из полюсов источника питания и входом усилителя общего блока защиты, а первичная обмотка подключена параллельно выходной цепи дат5 чиков, 564981

Фиг. 2

Составитель В. Белоцкий

Редактор Г. Мозжечкова Техред 3. Тараненко

Корректор Л. Орлова

Заказ 1670/4 Изд. № 629 Тираж 907 Подписною

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пп, Сапунова, Р