Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства

 

Союз Советски к

Сои!налнстнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >Я010Я6 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) ЗаЯвлено 09. 06, 80 (21) 2938350/27-! 1 с присоединением заявки Ah (23) Приоритет

Опубликовано 30,01 82.бюллетень №4

Дата опубликования описания30.01.о2 (5l )M. Кл.

В 60 К 41/02

Геаударстееиный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 629.113-585.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Г. Поляк, О. С. Дмитриенко и В. Б. Клейме

;!А!Т

Центральный ордена Трудового Красного,. 1т1дм исследовательский автомобильный и автомото и Калужский завод автомотоэлектрооМф фЪ им. 60-летия Октября ут (71) Заявители

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к системам автоматического управления агрегатами транспортных средств, в частности, сцеплением.

Известное устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства содержит датчик частоты вращения вала двигателя, подключенный к преобразователю частоты сигналов датчика в управляющее напряжение, к которому через усилитель подключен электромагнит системы управления сцеплением1.! ).

Недостаток известного устройства — зависимость силы тока в обмотке электромагнита от температуры ок ружающей среды и величины напряжения источника питания, вследствие чего оно не обеспечивает стабильности регулировочных характеристик сцепления.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя транспортного средства, подключенный к частотноаналоговому преобразователю, связанному с регулятором силы тока, соединенным с входом усилителя, через выходную цепь которого к источнику питания подключены последовательно соединенные измерительный резистор и обмотка электромагнита управления сцеплением. Регулятор силы тока содержит генератор тока н триггер с эмиттерной связью причем база входного транзистора триггера соединена с общей точкой измерительного резистора и обмотки электромагнита, а также подключена к коллектору транзистора генератора тока, а база этого транзистора имеет связь с выходом частотно-аналового преобраэо20 вателя! 2 ).

Недостаток известного устройстванебольшая чувствительность его регулятора силы тока вследствие применения в нем триггера с змиттерной

90109 связью. По этой причине возможное в эксплуатации уменьшение коэффици" ента усиления транзисторов регулятора силы така, например, из-за изменения температуры окружающей среды или временных уходов параметров транзисторов приводит к нарушению стабильности выходной характеристики устройства и, к;.к следствие, ухудшению плавности процесса включения 39 сцепле ния.

Цель изобретения †повышен плавности включения сцепления в течение всего времени эксплуатации независимо от температуры окружающей !% среды °

Эта цель достигается тем, что регулятор силы тока состоит из операционного усилителя и транзистора положительной обратиой связи, коллек- ш1 тор и база упомянутого транзистора соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, .эмиттер транзистора подключен к одному из полюсов ис-. д точника питания, неинвертирующий вход операционного усилителя имеет связь с общей точкой обмотки электромагнита и измерительного резистора„ а инвертирующий вход операци« ®© онного усилителя соединен с ву ходом частотно-аналогового преобразователя.

Кроме то" î, с целью повышения долговечности сцепления за счет его блокировки и разблокировки при различных частотах вращения вала двига35 теля, устройство снабжено релейным блоком, состоящим нз операционного усилителя, транзистора его положительной обратноч связи и коммутирующего транзистора,инвертирующий вход

Ю операционного усилителя подключен к источнику питания, неинвертирующий вход соединен с выходом частотноаналогового преобразователя, эмиттеры упомянутых транзисторов подключе"

45 ны к одному из полюсов источника питания, их базы имеют связь с выходом операционного усилителя релейного блока, коллектор транзистора положительной обратной связи соединен с инвертирующим входом рперационного усилителя релейного блока, а коллектор коммутирующего транзистора имеет связь с неиЪвертирующим входом операционного усилителя регу- 55 лятора силы тока.

На фнг, 1 представлена принципиальная схема устройства для автоматиЬ 4 ческого управления сцеплением; на фиг. 2 — изменение во времени t с. ".лы тока 1 в обмотке электромагнита управления сцеплением; на фиг. 3— характеристики изменения среднего значения силы тока 1с в обмотке электромагнита в зависимости от частоты вращения вала двигателя.

Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства содержит датчик 1 частоты вращения вала двигателя (не показан), выл<од 2 которого соединен со входом

3 частотно-аналогового преобразователи 4. Выход 5 преобразователя 4 соединен со входом 6 регулятора ? силы тока, выход 8 которого подключен к входу 9 усилителя 10. Выходной цепью усилителя !О является переход коллектор-змиттер транзистора 11> к коллектору которого подключен один конец обмотки !2 электромагнита управления сцеплением. Второй конец обмотки 12 подсоединен к измерительному резистору 13, соединенному вторым своим концом с плюсом бортовой сети (клемма 14) транспортного средства.

Коллектор транзистора 11 соединен с этим же полюсом источника питания через разрядный диод 15, включенный по отношению к бортовой сети в непроводящем направлении,. Выход 8 регулятора силы тока, являющийся одновременно выходом операционного усилителя 16, через резистор 17 соединен с базой транзистора 18 положительной обратной связи. Между базой и эмнттером транзистора 18 включен резистор 19.

Источник 20 стабилизированного напряжения одной своей входной клеммой 21 подключен к плюсу (клемма 14) бортовок сети, а второй своей клеммой 22 — к отрицательному полюсу 23 бортовой сети (массе). К выходной клемме 24 источника 20, являющейся минусом стабилизированного направления подключен эмиттер транзистора

18. Клеммы 25 и 26 питания операционного усилителя 16 подключены к выходу источника 20 стабилизированного напряжения (соответственно к клеммам 21 и 24). Коллектор транзистора 18 через резистор 27 соединен с инвертирующим входом 28 операционного усилителя 16. Кроме того, вход 28 через последовательн ляется уменьшение напряжения на некнверткрующем входе 28 операцион" кого усилителя !6 ° Поэтому, как только в операционном усилителе вследствие даже неэначительного превьппения напряжения на неинверткрующем входе 34 над напряжением на неинвертирующем входе 28 начинается переход .от режима с низким уровнем выходного напряжения к режиму с высоккм его уровнем, данный процесс развивается лавинообразно. Это происходит из-за того, что по мере роста напряжения

5 9010 соединенные резисторы 29 и 30 соединен с выходом 5 частотно-аналогового преобразователя 4, через резистор 31 подключен к положительному полюсу 14 источника питания, а через резистор 32 соединен с отрицательным полюсом — клеммой 24 источника 20 стабилизированного напряжения. С этим же полюсом через резистор 33 соединена общая точка резис- «6 торов 29 и 30, Неинвертирующий вход 34 операционного усилителя 16 через резистор

35 соединен с общей точкой обмотки

12 электромагнита и измерительного И резистора 13, а через резистор 36 подключен к отрицательному полюсуклемме 24 источника 20 стабилизированного напряжения. Релейный блок

37 устройства содержит операцион- щ ный усилитель 38, транзистор 39 положительной обратной связи и коммутирующий транзистор 40. К выходу

41 операционного усилителя 38 через резистор 42 подключена база тран- . 25 зистора 39, а через резистор 43- база транзистора 40.Эмиттеры транзисторов 39 и 40 соединены с отрицательным полюсом-клеммой 24 источника 20 стабилизированного напряжения. Зе

Иежду базой и эмиттером транзистора

39 включен резистор 44, а между базой и эмиттером транзистора 40— резистор 45. Коллектор коммутирующего транзистора 40 соединен с неинвертирующим входом 34 операционного усилителя 16 регулятора 7 силы тока. Коллектор транзистора 39 положительной обратной связи через резистор 46 соединен с инвертирующим вхо- о дом 47 операционного усилителя 38.

Этот вход через резистор 48 соединен с положительным полюсом 14 источника питания, а через резистор 49 подключен к отрицательному полюсу-клемме 24 источника 20 стабилизированного напряжения.

Неиивертирующий вход 50 операционного усилителя 32 соединен с выходом 5 частотно-аналогового пре50 образователя 4. Клеммы 51 и 52 питания операционного усилителя 38 подключены к выходу источника 20 стаби лизированного напряжения (соответственно к клеммам 21 и 24). ВключаSS тель 53 принудительного включения сцепления с нормально разомкнутыми контактами, расположенньп на рычаге переключения передач (не показан), подключен между коллектором транзистора 11 к ".òp ëàãåëüíûì полюсом 23 источника питания»

Устрокство работает следующим об-. разом.

При работе двигателя на гыходе

2 датчика 1 частоты вращения вала двигателя появляется последовательность импульсов, частота следования которых пропорциональна частоте вращения вала двигателя. Эти импульсы поступают на вход 3 частотноаналогового преобразователя 4, где очи преобразуются в напряжение постоянного тока на его выходе 5,величина которого возрастает с повьппениг.. ем частоты входных импульсов.

Чем выше напряжение на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя, тем большим оказывается напряжение, подводимое к кнверткрующему входу

28 операционного усилителя 16. Если напряжение на инвертирующем входе 28 операцконпого усилителя 16 выше, I чем на его некнвертирующем входе 34 то напряженке на выходе 8 усилителя имеет низкий уровень. Это напряженке является недостаточным для открытия транзистора 18, вследствие чего его переход коллектор-эииттер закрыт, и резистор 27, будучи отключенньм от отрицательного полюса-клеммы

?4 источника 20 стабилизированного напряжения, не оказывает влияпг .я на велкчкну напряжения подводимого к инвертирующему входу 28 операцконног î усилителя 16, Если напряжение на неинверткрующем входе 34 операционного усилителя 16 вьппе напряжения на его кнверткрующем входе 28, то напряженке на выходе 8 усилителя имеет высокий уровень. При этом включается транзистор 18, к через его открывшийся переход коллектор-эмиттер резистор 27 подключается параллельно резистору 32, следствием чего яв.7 90 на выходе 8 операционного усилителя 16 одновременно включается и транзистор !8, В результате начинает снижаться напряжение на инвертирующем входе 28 операционного усилителя 16 и, следовательно, увеличивается разница в напряжениях на его входах 28 и 34, что приводит к дальнейшему увеличению напряжения на выходе 8, Переход операционного усилителя

l6 от режима с высоким уровнем выходного напряжения к режиму с низким его уровнем происходит после того, как напряжение на инвертирующем входе 23 превысит напряжение на не инвертирующем входе 34. В процессе этого перехода вследствие уменьшения напряжения на выходе 8 операционного усилителя 16 одновременно 6y" дет происходить закрытие транзистора 18 и связанное с этим повышение

1096 8

55 напряжении на инвертирующем входе

28, т.е. создаются условия для лавинообразного перехода операцион ного усилителя 16 в режим с низким уронцем выходного напряжения.

За счет рассмо1 репного действия гранэистора 18 осуществляется только скачкообразное изменение напряжения на выходе 8 операционно"о усилителя 16. При этом режиму операционного усилителя !6 с высоким уровнем напряжения на выходе 8 соответствует полностью открытое состояние выходного транзистора 11 с подключением обмотки 12 электромагнита к источнику питания, а при низком уровне напряжения на выходе 8 операционного усилителя транзистор 1! закрывается, и цепь питания через него рбмотки 12 электромагнита разрывается.

Таким образом, силовой транзистор 11, коммутирующий ток в цепи обмотки !2 электромагнита, работает либо н режиме насьпцения, либо в режиме отсечки, т.е с минимальным нагреном. Обмотка !2 электромагнита имеет большую индуктивность, поэтому после подключения обмотки к источнику питания {за счет открытия транзистора I!) сила тока н ней не может сразу же достигнуть максимального (установившегося) значе"ния, а нарастает постепенно {по кривой 54, фиг. 2).Отключение обмотки !2 от источника питания (в результате выключения транзистора 11) не влечет за собой немедленного спадания тока !.и до нуля, поскольку под действием ЗДС самоиндукции обмотки

l2 он продолжает протекать по цепи, состоящей из самой обмотки, диода 15 и резистора 13 {пунктирная линия, фиг. 1). Характер изменения тока после выключения транзистора Il иллюстрирует кривая 55 (фиг,?).

Принцип действия регулятора 7 тока поясняется на примере его рабаты при постоянстве вращения вала двигателя и, следовательно, постоянстве напряжения на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя„ В этом случае напряжение, поднодимое к инвертирующему входу 28 операционного усилителя 16, может иметь дна значения в зависимости от того открыт или закрыт транзистор 18.

При высоком уровне напряжения на выходе 8 операционного усилителя транзистор 18 открыт и, следовательно, напряжение на выходе 28 имеет меньшее значение,02Нп, „)по сравнению

/ с его напряжением (U211 )соответствующим переходу операционного усилителя в режим с низким уровнем напряжении на его выходе 8. Напряжение

0 4, поднодимое:с неиннертирующему входу 34 операционного усилителя 16„ возрастает по мере уменьшения силы тока 1, проходящего через обмотку

12 электромагнита, поскольку при этом уменьшается падение напряжения и резист< ре 13, через который проходит данный ток. До тех пор, пока через обмотку 12 про" åê,àåò ток, сила которого меньше значения при котором напряжение Оэ,!стаиовйтся равным напряжению U .операционный усили28Ьии лнтель работает в режиме с высоким уроннем напряжения íà его выходе 8. чему соответствует открытое состояние транзистора II. В результате осуществляется подключение обмотки !2 к источнику питания, что обеспечивает увеличение в ней силы тока (по кривой 54, фиг. 2) . Но как только сила тока в обмотке 12 возрастает до значения при кото9 МОМ ром напряжение U 4 на иннертирующем входе 34 станет равным напряжению . на инвертирующем входе 28 опе9vmH рационного усилителя 16, происходит скачкообразное уменьшение напряже.ния на его выходе 8 до низкого уров-. ня и увеличение напряжения на входе

28 до значения Ugg aЗто повлечет

90!096 !О ряженке на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя 4, и, следовательно, увеличиваются величины в- напряжений Ц,и 0 В этом слусЯ!11н 28еах чае равенство напряжений на неинвертирующем 34 и инвертирующем 28 выходах операционного усилителя 16 достигается только при больших значениях И 1 т ° е. при меньших силах тока

tO I . и в обмотке )2 электромагни Элип 4 àõ та, чему соответствует и меньшее значение 1 . 3a счет описанного действия регулятора тока 7 обеспечивается-уменьшение силы тока с по13 вышением частоты вращения п! вала двигателя (фиг, 3, линия 56), что требуется по условиям автоматического регулирования момента, передаваемого сцеплением..

9 за собой закрытие транзистора ll u постепенное уменьшение силы тока в обмотке 12 до значения 1 . фиг. 2}

Э ИМИ при котором напряжение !1, станет ра ным напряжению !! После достиже28Фпх ния укаэанного равенства напряжений на входах 28 и 34 операционного усилителя 16 вновь открь|вается тран зистор 11, и далее весь описанный процесс изменения силы тока в обмотке 12 в диапазоне I = хнепрерывяиип эма но повторяется (фиг. 2), Среднее значение тока в обмотке 12 при этом определяется из выражения ! ать+ «1э ъидх . ср 2

Чем меньше сопротивление резистора

27 по сравнению с резистором 32, тем большей оказывается разница в вели" .чинах !,и и соответственно ни20 эп эь ах же частота изменения силы тока 1

Значение 1 при этом не меняется.

Операционный усилитель 16 получает питание от-источника 20 стабилизированного напряжения. Поэтому напряжение.на его неинвертирующем входе 34 зависит только от падения напряжения в резисторе 13, т.е. определяется лишь силой тока, проходящего через обмотку 12 электромагнита °

При неизменной частоте вращения вала двигателя имеет место постоянстно напряжения на иннертирующем входе 28 операционного усилителя 16. Поэтому переход операционного усилителя 16 от режима с высоким уровнем выходного сигнала к режиму с низким его уровнем и связанным в этим выключением транзистора ll происходит при одной и той же силе тока 1 вели49 Эьч х чина которой пе зависит ни от сопротивления обмотки 12, ни от напряжения бортовой сети.

Переход операционного усилителя от режима с низким уровнем выходного сигнала в режим с высоким его уровнем и включением транзистора ll происходит также при одной и той же силе тока 1 .независимо от сопротив Э Фми ления обмотки 12 и напряжения бортовой сети. Благодаря этому обеспечиваетс я высокая стабильность поддержания регулятором 7 заданной силы тока в обмотке 12 независимо от ее нагрева и колебания напряжения в бортовой сети.

По мере повышения частоты вращения вала двигателя возрастает нап-

Неинвертирующий вход 50 операционного усилителя 33 релейного блока 37 соединен с выходом 5 частотно-аналогового преобразователя 4. Поэтому напряжение на входе 50 операционного усилителя возрастает по мере повышения частоты вращения вала двигателя. Однако до тех пор, нока напряжение на входе 50 операционного усилителя 38 ниже напряжения на его инвертирующем входе 47х напряжение на выходе 41 усилителя имеет низкий уровень. При этом транзисторы 39 и

40 закрыты и не оказывают влияния на работу устройства. Но как только в результате повышения частоты вращения вала двигателя до заданной величины п „ напряжение на неинвертирующем входе 50 становится равным напряжению на инвертирующем входе

47 операционного усилителя 38 и вследствие этого возрастает напряжение на его выходе 41, начинает открываться транзистор 39. Вследствие этого параллельно резистору 49 подклю,— чается резистор 46, что приводит к уменьшению напряжения на инвертирующем входе 47, а это, в свою очередь, обеспечивает лавинообразный переход операционного усилителя 38 в режим с высоким уровнем напряжения на его вЫ ходе 41. В результате открывается транзистор 40, следствием чего является уменьшение практически до нуля напряжения на неинвс.ртирующем вхо де 34 операционного усилителя 16 ре-. гулятора тока 7 с переводом усилителя 16 в режим с низким напряжением на выходе 8. Тем самым обеспечиваi 901096 j2 ет,я .;акрытие транзистора 11 и отключение обмотки 12 электромагнита от ис..",î÷íèêà питания, благодаря чему сила тока в ней падает до нуля (фиг, 3, линия 57) и достигается

5 блокировка сцепления.

11р» переходе операционногс усилител . 38 з режим с высоким уровнем напряжения на,-..-.. выходе ч1 происходит уменьшение напряжения на инвер 16 тирующем входе ч7. Поэтому для последующего возврата операционного усилителя 33 з режим с низким уровнем выходного напряжения к неинвертирующему входу 50 должно быть псдведе- )5 но более низкое напряжение, чем то, которое необходимо для перевода операционного усилителя 38 в режим с высоким уровнем выходного напряжения.

Благодаря этому разблокирозка. сцепления, происходящая при переходе операционного усипителя 33 в режим с низким уровнем выходного напряжения, осуществляется при частоте вращения вала двигателя прв, меньшей значения 25 п, фиг. 3, линия 58).. Наличие такоPh го гистерезиса в работе устройства об. с."..ечивает уменыпение продол .ительности работы сцегления с пробуксовкой и ггозышение его долговечности.

Принудительное выключение сцепления и окружающей температуры.

Формула изобретения в прог>,есс=.. переключения передач осущестзляется за счет эамык".íÿÿ контактов выключателя >3 при переводе рычага переклю е -:ия передач. Благодаря этому обеспе-rrir:aeòcë прохождение тока максимальной силы через обмотку 12 электромагнита независимо от частоты вращения вала двигателя и режима работы транзистора 11, -.то гарантирует зыкляочение сцепления.

Г1рвменение в р-гуляторе тока операцион;ого усилителя благодаря его большому коэффициенту усиления и высокой чувствительности обеспечивает получение частоты и"-менения силы тока з пепи обмотки электромагнита на ур;.зне не ниже 100 Гц, что необходимо по условиям работы системы автоматического регулирования момента трения сцепления. При этом за счет релейного режима работы выходного усилителя устройства достигает„о ся оптимальный теплсвой режим его транзистороз, Характеристики onерационных усилителей остаются стабильными при изменении их температуры, что в сочетанин с примененной схемой регуля-. тора тока обеспечивает в предлага.— мом устройстве стабильность закона регулирования силы тока з электромагните системы управления сцеплением.

Благодаря этому достигается требуе= мая плавность движения автомобиля при возможных з эксплуатации значительных копебаниях напряжения бортовой ce :÷

Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя транспортного средства„ подключенный к частотно-аналоговому преобразователю, связанному с регулятором силы тока, соединенным с входом усилителя, через входную цепь которого к источнику питания подключены последозатегьно соединенные измерительный резистор и обмотка электромагнита управления сцеплением„ о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с цепью повышения плавности включения сцепления независимо от температуры окружающей среды,, достигаемой за счет поььшгения чувствительности устройства и стабильности его характеристик, peãóлятор силы тока -.îñòîèò из операционного усилителя и транзистора поло" жительной обратной связи, коллектор и база упомянуто. о транзистора соединены соответственно с инзертирующим входом и выходом операционного усилителя,, эмиттер транзистора подключен к одному из полюсов источника питания„. неинзертирующий вход операционного усилителя имеет связь с общей точкой обмотки электромагнита и измерительно-о .резистора, а инвертирующий вход операционного усилителя соединен с выходом частотно-аналогового преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ с е с я тем, что1 с цельо повышения долговечности сцепления за счет его блокировки ч разблокировки при различных частотах вращения вала двигателя, оно снабжено релейным блоком, состоящим из дополнительного операционного усилителя, дополнительного транзистора его положительной обратной связи и коммутирующего транзистора, инвертирующий вход до«з 901096 14 полнительного операционного усилите- рационного усилителя релейного блоля подключен к источнику питания, не- ка, а коллектор упомянутого коммуинвертирующий вход соединен с выхо тирующего транзистора имеет связь дом частотно-аналогового преобраэова-. с неинвертирующим входом операционно-; телл, эмиттеры упомянутых транзисто - у ro усилителя регуляторя силы тока. ров релейного блока подключены к од- Источники информации, ному иэ полюсов источника питания, принятые во внимание .при экспертизе их базы имеют связь с выходом допол- 1. Авторское свидетельство СССР кительного операционного усилите- В 286521, кл. В 62 0 5/00, 1966. ля, коллектор дополнительного тран- Ib 2. Авторское свидетельство СССР эистора положительной обратной связи Ф 651984,,кл. В 60 К 41/22, 1979 соединен с инвертирующим входом опе- (прототип).

901096

Составитель В. Ионов

Редактор И. Ковальчук Техред З.Фанта Корректор g, Демчик

Заказ 12278/14,, Тирам 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Чосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул, Проектная, 4