Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (31) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт., свид-ву.— (51) М. Кл.з (22) Заявлено 08.08.80 (21) 2971959/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

В 60 К 41/02

Гесударстаееьй камлтет

СССР (53) УДК 629.113-585.2 (088.8 ) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19 ле делам лзааратеник и атармтик

Дата опубликования описания 28.05.82 (72) Авторы изобретения

Д. Г. Поляк, Е. И. Лебедев, Ю. К. Есеновский-.

Б. Н. Пятко и В. М. Мосягин

Центральный ордена Трудового Красного Знамен исследовательский автомобильный и автомоторны

Мелитопольский моторный завод и Запорожский ав завод «Коммунар» (71) Заявителм (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

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

Известно устройство для автоматического управления электромагнитным сцеплением автомобиля, содержащее два реле с тремя обмотками каждое, конденсаторы и диоды. Автоматическое регулирование силы тока в обмотке сцепления в.начальной стадии процесса разгона вала двигателя осуществляется с помощью первого реле, а после того, как частота вращения вала двигателя достигает заданной величины, происходит включение второго реле, обеспечивающее скачкообразное изменение силы тока в обмотке сцепления и соответствующее возрастание передаваемого им момента, благодаря чему уменьшается пробуксовка сцеп.ления (1).

Недостатком известного устройства является обеспечение с его помощью блокировки и разблокировки сцепления при одной и той же частоте вращения вала двигателя независимо от режима движения автомобиля. Вследствие этого переход на высшие передачи при низкой скорости движения автомобиля приводит к разблокировке сцепления и, как следствие, к повышенному из. носу его элементов.

Известно также устройство для автома-тического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя, подключенный к частотно-аналоговому преобразователю, связанному с регулятором силы тока, соединенному через усилитель с обмоткой электромагнита управления сцепления; а также

1 имеющему связь с реле управления блокировкой и разблокировкой сцепления при различных частотах вращения вала двигателя (2) .

Недостатком этого устройства является

15 отсутствие в нем элемента, обеспечивающего при переключении передач транспортного средства блокировки сцепления на более низкой частоте вращения вала двигателя по сравнению с режимом движения без пе2о реключения передач. Вследствие этого при оборудовании транспортного средства данным устройством при некоторых режимах его эксплуатации (например, движение в колонне с низкой скоростью) имеет место повышенный износ узлов сцепления.

92947

Цель изобретения - повышение долговечности сцепления за счет уменьшения продолжительности его буксования путем автоматической перенастройки во время переключения передач реле управления блокировкой сцепления.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено блоком, содержащим конденсатор с цепью его заряда, подключенной к концу катушки электромагнита управления сцеплением, соединенной с упомянутым выключателем, и цепью разряда с коммутирующим элементом, имеющим связь с реле управления блокировкой сцепления.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для автоматического управления механизмом; на фиг. 2 — изменение во времени t силы тока 1 в обмотке электромагнита управления сцеплением; на фиг. 3 — характеристики изменения среднего значения силы тока I в обмотке электромагнита управления сцеплением от часто20 ты вращения п„вала двигателя для устроиства, изображенного на фиг. 1; на фиг. 4— вариант принципиальной схемы устройства для автоматического управления сцеплением, содержащей элемент плавного включения блокировки сцепления; на фиг. 5 — ха- 25 рактеристики изменения среднего значения силы тока Ic в обмотке электромагнита управления сцеплением от частоты вращения и„ вала двигателя для устройства, изображенного на фиг. 4.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 частоты вращения вала двигателя (не показан), выход 2 которого соединен со входом 3 частотно-аналогового преобразователя 4.

Выход 5 преобразователя 4 соединен со входом 6 регулятора 7 силы тока, выход 8 которого подключен к входу 9 усилителя 10.

Выходной цепью усилителя 10 является переход коллектор-эмиттер транзистора 11, к коллектору которого подключен один конец катушки 12 электромагнита управления сцеплением. Второй конец катушки 12 подсоеди- 4о нен измерительному резистору 13, соединенному вторым своим концом с положительным полюсом 14 бортовой сети транспортного средства.

Коллектор транзистора 11 соединен с 4 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 операционно- Ы го усилителя 16, через резистор 17 соединен с базой транзистора 18 положительной обратной связи. Между базой и эмиттером транзистора 18 включен резистор 19.

Источник 20 стабилизированного напряжения одной своей входной клеммой 21 подключен к положительному полюсу 14 бортовой сети, а второй своей клеммой 22 соеди1

4 нен с отрицательным полюсом 23 бортовой сети (массой).

К выходной клемме 24 источника 20, являющейся минусом стабилизированного напряжения, подключен эмиттер транзистора 18.

Клеммы 25 и 26 питания 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 усилителя /16. Кроме того, вход 28 через последовательно соединенные резисторы 29 и 30 соединен с входом 6 регулятора 7 силы тока и выходом 5 преобразователя 4, через резистор 31 подключен к положительному полюсу 14 бортовой сети, а через резистор 32 соединен с клеммой 24, являющейся минусом источника 20 стабилизированного напряжения.

С клеммой 24 через резистор 33 соединена общая точка резисторов 29 и 30. Неинвертирующий вход 34 усилителя 16 через резистор 35 соединен с общей точкой катушки 12 электромагнита и резистора 13, а через резистор 36 подключен к клемме 24 источника 20 стабилизированного напряжения.

Реле 37 управления блокировкой сцепления содержит операционный усилитель 38, транзистор 39 положительной обратной связи и коммутирующий транзистор 40.

К выходу 41 усилителя 38 через резистор 42 подключена база транзистора 39, а через резистор 43 — база транзистора 40.

Эмиттеры транзисторов 39 и 40 соединены с клеммой 24 источника 20 стабилизированного напряжения. Между 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 усилителя 16 регулятора 7 .силы тока.

Коллектор транзистора 39 положительной обратной связи через резистор 46 соединен с инвертирующим входом 47 усилителя 38. Этот вход через резистор 48 соединен с положительным полюсом 14 бортовой сети, а через резистор 49 подключен к клемме 24 источника 20 стабилизированного напряжения. Неинвертирующий вход 50 усилителя 38 соединен с выходом 5 преобразователя 4.

Клеммы 51 и 52 питания усилителя 38 подключены к выходу источника 20 стабилизированного напряжения (соответственно- к клеммам 21 и 24).

Выключатель 53 принудителвного выключения сцепления с нормально разомкнутыми контактами, расположенный на рычаге переключения передач (не показан), подключен между коллектором транзистора 11 и отрицательным полюсом,23 бортовой сети.

929471

Блок 54 автоматической перенастройки реле 37 управления блокировкой сцепления содержит конденсатор 55. Одйа из обкладок этого конденсатора соединена с клеммой 24 источника 20 стабилизированного напряжения, а вторая обкладка через диод 56, являющийся элементом цепи заряда конденсатора 55, подключена к общей точке соеди, нения между собой коллектора транзистора 11, катушки 12 электромагнита и выключателя 53.

Цепь разряда конденсатора 55 включает в себя резистор 57, подключенный параллельно данному конденсатору, и входную цепь (базу) коммутирующего транзистора 58. Коллектор транзистора 58 подключен к положительному полюсу 14 бортовой сети, а эмиттер транзистора 58 через диод 59 соединен с инвертирующим входом 47 операционного усилителя 38.

Между эмиттером транзистора 58 и клеммой 24 источника 20 включен резистор 60.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала двигателя на выходе 2 датчика 1 частоты вращения вала двигателя появляется последовательность импульсов, частота f следования которых пропорциональна частоте вращения п„вала двигателя. Эти импульсы поступают на вход 3 преобразователя 4, где они преобразуются в напряжение U постоянного тока на его выходе, величина которого возрастает с повышением частоты входных импульсов.

Чем выше напряжение на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя, тем большим оказывается напряжение, подводимое через резисторы 30 и 29 к инвертирующему входу 28 усилителя 16.

Если напряжение на инвертирующем входе 28 усилителя 16 выше, чем на его неинвертирующем входе 34, то напряжение на выходе 8 усилителя 16 имеет низкий уровень.

Это напряжение является недостаточным для открытия транзистора 18, вследствие чего его переход коллектор-эмиттер закрыт, и резистор 27, будучи отключенным от клеммы 24 источника 20 стабилизированного напряжения, не оказывает влияния на величину напряжения, подводимого к входу 28 усилителя 16.

Если напряжения на инвертирующем входе 34 усилителя 16 выше напряжения на его инвертирующем входе 28, то напряжение на выходе 8 усилителя имеет высокий уровень.

При этом включается транзистор 18 и через его открывшийся переход коллектор-эмиттер резистор 27 подключается параллель но резистору 32, следствием чего является уменьшение напряжения на входе 28 усилителя 16. Поэтому, как только в операционном усилителе вследствие даже незначительного превышения напряжения на неинвертирующем входе 34 над напряжением на ин3а счет рассмотренного действия транзистора 18 осуществляется скачкообразное изменение напряжения на выходе 8 опера30 ционного усилителя 16, При этом режиму операционного усилителя 16 с высоким уровнем напряжения на выходе 8 соответствует полностью открытое состояние выходного транзистора 11 с подключением катушки 12 электромагнита к источнику питания, а при з5 низком уровне напряжения на выходе 8 операционного усилителя транзистор 11 закрывается и цепь питания через него катушки 12 электромагнита разрывается.

Таким образом, силовой транзистор 11, коммутирующий ток в цепи катушки 12 элект40 ромагнита, работает либо в режиме насьпцения, либо в режиме отсечки, т.е. с минимальным нагревом. Катушка 12 электромагнита имеет большую индуктивность, поэтому после подключения данной катушки к

45 бортовой сети (за счет открытия транзистора 11) сила тока в ней не может сразу же достигнуть максимального (установившегося) значения, а нарастает постепенно (кривая 61, фиг. 2). Отключение катушки 12 от бортовой сети (в результате выключения

50 транзистора 11) не влечет за собой немедленного спадения тока 1 до нуля, поскольку под действием ЭДС самоиндукции катушки

12 ток в ней продолжает протекать по цепи, состоящей из самой катушки, диода 15 и резистора 13 (пунктирная линия на фиг. 1).

Характер изменения силы тока 1 после выключения транзистора 11 иллюстрирует кривая 62 на фиг. 2.

25 о вертирующем входе 28 начинается переход от режима с низким уровнем выходного напряжения к режиму с высоким его уровнем, данный процесс развивается лавинообразно. Это происходит из-за того, что по мере роста напряжения на выходе 8 операционного усилителя 16 одновременно включается и транзистор 18. 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 16 от режима с высоким уровнем, выходного напряжения к режиму с низким его уровнем произойдет как только напряжение на инвертирующем входе 28.превысит напряжение на неинвертирующем входе 34. В процессе этого перехода, вследствие уменьшения напряжения на выходе 8 операционного усилителя 16, одновременно происходит закрытие транзистора 18 и связанное с этим повышение напряжения на инвертирующем входе 28, т.е. создаются условия для лавинообразного перехода операционного усилителя 16 в режим с низким уровнем выходного напряжения.

929471

Принцип действия регулятора 7 силы тока поясняется на примере его работы при постоянстве частоты вращения вала двигателя и, следовательно, постоянстве напряжения на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя 4. В этом случае напряжение, подводимое к инвертирующему входу 28 операционного усилителя 16, может иметь два значения в зависимости от того открыт или закрыт транзистор 18.

При высоком уровне напряжения на выходе 8 операционного усилителя 16 транзистор 18 открыт и, следовательно, напряжение на входе 28 имеет меньшее значение (Uza iÄ) по сравнению с его напряжением (Uaamax) соответствующим переходу операционного усилителя 16 в режим с низким уровнем напряжения на его выходе 8.

Напряжение V>, подводимое к неинвертирующему входу 34 операционного усилителя 16, возрастает по мере уменьшения силы тока Ia, проходящего через катушку 12 электромагнита, поскольку при этом уменьшается падение напряжения в резисторе 13, через который проходит данный ток. До тех пор, пока через катушку 12 протекает ток, сила которого меньше значения I „, при котором напряжение V „становится равным напряжению Vitamin операционный усилитель 16 работает в режиме с высоким уровнем напряжения на его выходе 8,. чему соответствует открытое состояние транзистора 11.

В результате осуществляется подключение катушки 12 к бортовой сети, что обеспечивает постепенное увеличение в ней силы тока (согласно кривой 61, фиг. 2). Но, как только сила тока в катушке 12 возрастает до значения 1э,пд„, при котором напряжение

Uz4 на неинвертирующем входе 34 станет равным напряжению Ua8 „на инвертирующем входе 28 операционного усилителя 16, произойдет скачкообразное уменьшение напряжения на его выходе 8 до низкого уровня и увеличение напряжения на входе 28 до значения UqamaÄ. Это повлечет за собой закрытие транзистора 11 и постепенное уменьшение силы тока в катушке 12 до значения 1,„;„(фиг. 2), при котором напряжение U станет равным напряжению Uzsmax

После достижения указанного равенства напряжений на входах 28 и 34 операционного усилителя 16 вновь откроется транзистор 11 и далее весь описанный процесс изменения силы тока в катушке 12 в диапазоне от 4max до 1э ;и будет непрерывно повторяться (фиг. 2). Среднее значение тока

I,р в катушке 12 пои этом определится из вйражения 1ср = у(1эщ1n + 1эпих) меньше сопротивление резистора 27 по сравнению с резистором 32, тем большей оказывается разница в величинах I>min, 1эиих и соответственно ниже частота изменения силы тока Iэ . Значение 1 р при этом не меняется. Операционный усилитель 16 получает

io

l5 го

25 зо

4О

8 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 катушку 12 электромагнита.

При неизменной частоте вращения вала двигателя имеет место постоянство напряжения на инвертирующем входе 28 операционного усилителя 16. Поэтому переход операционного усилителя 16 от режима с высоким уровнем выходного сигнала к режиму с низким его уровнем и связанное с этим выключение транзистора 11 происходит при одной и той же силе тока I „., величина которой не зависит ни о т сопротивления катушки 12, ни от напряжения бортовой сети.

Переход операционного усилителя от режима с низким уровнем выходного сигнала в режим с высоким его уровнем, вызывающим включение транзистора 11, также происходит при одной и той же силе тока I fn;n независимо от сопротивления катушки 12 и напряжения бортовой сети. Благодаря этому обеспечивается высокая стабильность поддержания регулятором 7 заданной силы тока в катушке 12 независимо от ее нагрева и колебания напряжения в бортовой сети.

По мере повышения частоты вращения вала двигателя возрастает напряжение на выходе 5 частотно-аналогового преобразователя 4 и, следовательно, увеличиваются величины напряжений Uxam,i„и U m».

В этом случае равенство напряжений на неинвертирующем 34 и инвертирующем 28 входах операционного усилителя 16 может быть достигнуто только при больших значениях U>, т.е. при меньших силах тока

1э,п;„и Iэ,пах в катушке 12 электромагнита, чему соответствует и меньшее значение I„-р. За счет описанного действия регулятора 7 тока обеспечивается уменьшение силы тока I,ð с повышением частоты вращения п„вала двигателя (фиг. 3, линия 63), что требуется по условиям автоматического регулирования момента, передаваемого сцеплением.

Пока водитель не воздействует на рычаг переключения передач, связанный с ним выключатель 53 не срабатывает и его контакты остаются разомкнутыми. При этом вследствие непрерывного повторяющегося открытия и закрытия транзистора 11 на его коллекторе имеет место пульсация напряжения. От этого напряжения через диод 56 происходит заряд конденсатора 55, причем напряжение на данном конденсаторе устанавливается близким к амплитудному значению напряжения на коллекторе транзистора ll:

В результате на базе и, следовательно, на эмиттере транзистора 58, включенного по схеме эмиттерного повторителя, устанавливается высокий уровень напряжения, превышающий напряжение на инвертирующем входе 47 операционного усилителя 38. Это

929471

9 обеспечивает закрытое состояние диода 59, т.е. резистор 60 оказывается отключенным от резисторов 49 в и 49 и не влияет на работу операционного усилителя 38. Неинвертирующий вход 50 операционного усилителя

38 реле 37 соединен с выходом 5 преобразователя 4. Поэтому напряжение на входе 50 возрастает по мере повышения частоты вращения вала двигателя. Однако, до тех пор„ пока напряжение на входе 50 операционного усилителя 38 ниже напряжения на его инвертирующем входе 4?, задаваемом резис- 1ц торами 48 и 49, напряжение на выходе 41 усилителя имеет низкий уровень.

При этом транзисторы 39, 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, íà- 20 чинает открываться транзистор 39. Вследствие этого параллельно резистору 49 подключается 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 выходе 41.

В результате открывается транзистор 39, следствием чего является уменьшение практически до нуля напряжения на неинвертирующем входе 34 операционного усилителя 17 регулятора 7 тока с его переходом в режим с низким уровнем напряжения на выходе 8. Тем самым обеспечивается закрытие транзистора 11 и отключение катушки 12 электромагнита от источника питания, благодаря чему сила тока в ней падает до нуля (фиг. 3, линия 64) и достигается блокировка сцепления.

При переходе операционного усилителя 38 в режим с высоким уровнем напряжения на его выходе 41 происходит умень- 4о шение напряжения на инвертирующем входе 47. Поэтому для последующего возврата операционного усилителя 38 в режим с низким уровнем выходного напряжения к не- ° инвертирующему входу 50 должно быть под- 4 ведено более низкое напряжение, чем то, которое было необходимо для перевода операционного усилителя в режим с высоким уровнем выходного напряжения.

Благодаря этому разблокировка сцепления, происходящая при переходе операционного усилителя 38 в режим с низким уровнем выходного напряжения, осуществляется при частоте вращения вала двигателя п меньшей значения пл (линия 65 на фиг. 3).

Наличие такого «гистерезиса» в работе устройства обеспечивает уменьшение продолжительности работы сцепления с пробуксовкой и повышение его долговечности.

Принудительное выключение сцепления в процессе переключения передач осуществляется за счет замыкания контактов выключателя 53 при переводе рычага переключения передач. Благодаря этому обеспечивается прохождение тока максимальной силы через катушку 12 электромагнита независимо от частоты вращения вала двигателя и режима работы транзистора 11, что гарантирует выключение сцепления.

Во время переключения передач в результате замыкания контактов выключателя 53 коллектор транзистора 11 соединяется с отрицательным полюсом 23 бортовой сети, вследствие чего прекращается заряд- конденсатора 55 и происходит его разряд через резисторы 57 и 60.

В процессе этого разряда напряжение на эмиттере транзистора 58 быстро снижается, что приводит к открытию диода 59 и подключению через него резистора 60 к инвертирующему входу 47 операционного усилителя 38.

Такое подключение резистора 60 влечет за собой уменьшение напряжения на инвертирующем входе 47. В результате этого операционный усилитель 38 переходит в режим с высоким уровнем напряжения Hà его выходе 41 (режим блокировки сцепления) при более низком напряжении на его неинвертирующем входе 50 по сравнению с напряжением, которое необходимо для получения режима блокировки без воздействия на выключатель 53;

Поэтому, как только в процессе разгона автомобиля будет осуществлено переключение передач, произойдет автоматическая перенастройка реле 37 управления блокировкой на срабатывание при более низкой скорости движения транспортного средства (линия 66 на фиг. 3). Тем самым будет достигнуто уменьшение продолжительности работы сцепления с пробуксовкой без ухудшения динамических показателей транспортного средства в начальной стадии его разгона (до переключения передач), а также при трогании с места в тяжелых дорожных условиях.

Согласно другого варианта устройство включает (фиг. 4) регулятор 67 силы тока, который содержит реле 68 с тремя обмотками 69 — 71) и нормально разомкнутыми контактами 72, а также диод 73 и резистор 74.

Основная обмотка 69 реле 68 одним своим концом подключена к положительному полюсу 75 источника стабилизированного напряжения, выполненному на стабилитроне 76. Второй конец обмотки 69 соединен с резистором 74 и коллектором выходного транзистора 77 элемента 78 плавного включения блокировки сцепления. Стабилитрон

76 подключен к положительному полюсу 14 бортовой сети через резистор 79, а второй своей клеммой соединен с отрицательным полюсом 23 бортовой сети.

929471

1!

Следящая обмотка 70 реле 68 подключена к выходным клеммам 80 и 81 преобразователя 4. Обмотка 71 обратной связи реле

68 соединена последовательно с катушкой 12 электромагнита управления сцеплением и обмоткой 82 реле 83 управления блокировкой сцепления. Нормально разомкнутые контакты 84 реле 83 подключены между базой транзистора 11 усилителя 10 и базой входного транзистора 85 элемента 78 плавного включения блокировки сцепления.

База транзистора 85 через резистор 86 соединена с положительным полюсом 75 источника стабилизированного напряжения, а через последовательно соединенные резистор 87 и конденсатор 88 подключена к базе транзистора !1. Коллектор транзистора 85 соединен с положительным полюсом

75 источника стабилизированного напряжения, а его эмиттер через резистор 89 подключен к базе транзистора 77, которая через резистор 90 соединена с базой транзистора 11.

Резистор 91 включен между эмиттером транзистора 77 и базой транзистора Il.

Диод 92 подключен параллельно обмотке 82 реле 83 управления блокировкой, а диод 73 одним своим концом подключен к положительному полюсу 14 бортовой сети, а вторым концом соединен с общей точкой обмоток 71 и 82.

Блок 54 автоматической перенастройки управления блокировкой сцепления содержит конденсатор 55, одна из обкладок которого соединена с базой транзистора 11, а вторая обкладка через диод 56, являющийся элементом цепи заряда конденсатора 55, подключена к общей точке соединения между собой кат шки 12 электромагнита, выключателя 53 и обмотки 71 обратной связи реле 68.

Цепь разряда конденсатора 55 включает в себя последовательно соединенные резисторы 93 и 94, подключенные параллельно конденсатору 55, и входную цепь (базу) коммутирующего транзистора 58. Коллектор транзистора 58 через резистор 95 соединен с положительным полюсом 75 стабилизированного источника напряжения, а через диод 96 подключен к общей точке резистора 87 и конденсатора 88. Эмиттер транзистора 58 подключен к базе транзистора ll, эмиттер которого соединен с отрицательным .полюсом

23 бортовой сети, а его коллектор педключен к обмотке 82 реле 83 управления блокировкой сцепления. Выключатель 53, связанный с рычагом переключения передач (не показан) подключен между отрицательным полюсом 23 бортовой сети и общей точкой катушки 12 электромагнита и обмотки 71 реле 68.

Это устройство работает следующим образом.

Обмотки 69 — 71 реле 68 так включены, что создаваемые ими магнитные поля имеют одинаковое направление. Поэтому общие

1О

I5

25 зо

l2 ампер-витки реле 68 равны сумме ампервитков всех его трех обмоток.

Основная обмотка 69 подключена к источнику стабилизированного напряжения, поэтому ее ампер-витки являются постоянными. Следующая обмотка 70 подключена к частотно-аналоговому преобразователю 4, напряжение на выходе которого повышается с увеличением частоты вращения вала двигателя., При работе двигателя с низкой частотой вращения его вала ампер-витки обмотки 70 будут малы, а суммарные ампервитки обмоток 69 и 70 окажутся меньше ампер-витков срабатывания реле. По этой причине для включения реле 68 с замыканием его контактов 72 необходимо еще и действие обмотки 71 обратной связи, ампер-витки которой возрастают по мере увеличения силы тока, проходящего через эту обмотку и последовательно с ней соединенную катушку 12 электромагнита. Следовательно, при низкой частоте вращения вала двигателя до тех пор, пока сила тока в катушке 12 не увеличится до определенной велйчины, контакты 72 реле 68 остаются разомкнутыми.

При подключении устройства к бортовой сети создается цепь питания перехода база-эмиттер транзистора 11 через резистор 79, обмотку 69 и резистор 74. В результате открывается переход коллектор-эмиттер транзистора ll, что создает цепь питания от бортовой сети катушки 12, обмотки 71 реле 68 и обмотки 82 реле 83 управления блокировкой. Вследствие большой индуктнвности катушки 12 сила тока в ней после открытия транзистора 11 не может сразу же достигнуть своего максимального значения, а увеличивается постепенно.

По мере увеличения силы тока, проходящего через катушку 12, возрастают ампервитки соединенной с ней последовательно обмотки 71 обратной связи реле 68. Когда общие ампер-витки обмоток 69 — 71 достигнут значения, равного ампер-виткам срабатывания реле 68, оно включится и замкнет свои контакты 72. Следствием этого явится замыкание накоротко перехода база-эмиттер транзистора 11 и закрытие его перехода коллектор-эмиттер с размыканием цепи питания катушки 12, а также обмоток.71 и 82. Однако сила тока в цепи катушки 12 и обмотки 71 не падает сразу же до нуля, а уменьшается во времени постепенно, так как возникающая при этом их ЭДС самоиндукции обеспечивает прохождение тока через данную цепь и разрядный диод 73 (фиг. 4, пунктирная линия). По мере уменьшения силы тока, проходящего через обмотку 7!, снижаются ампер-витки данной обмотки и, следовательно, уменьшаться общие ампер-витки реле 68.

Когда эти ампер-витки уменьшаются до значения ампер-витков выключения реле 68, его якорь отскакивает от сердечника и происходит размыкание контактов 72. В результате вновь открывается переход коллектор929471

13 эмиттер транзистора 11 с подключением катушки 12 и обмоток 71 и 82 к бортовой се- ти. Это влечет за собой постепенное увеличение силы тока в данной цепи до момента, пока опять не закроется транзистор 11. Такой процесс открытия и закрытия транзистора 11 неоднократно повторяется с высокой частотой, вследствие чего сила тока в катушке 12 и обмотке 71 колеблется относительно определенного среднего значения, определяемого величиной ампер-витков обмоток

69 и 70. 1О

Для срабатывания реле 68 требуются одни и те же общие ампер-витки независимо от того, какую долю от этих ампер-витков создают отдельно обмотки реле. То же самое относится и к общим ампер-виткам выключения реле. Ампер-витки следящей обмотки 70 повышаются по мере увеличения частоты вращения вала двигателя, а ампер-витки основной обмотки 69 от частоты вращения вала не зависят. Поэтому, чем выше частота вращения вала двигателя, тем при меньших ампер-витках обмотки обратной связи общие ампер-витки реле 68 становятся равными ампер-виткам его срабатывания. В результате по мере увеличения частоты вращения вала двигателя срабатывание и выключение реле 68 происходит при меньших силах тока в цепи катушки 12 электромагнита, т. е. при меньшем среднем значении тока в этой катушке, что требуется по условиям действия системы автоматического уп.равления сцеплением.

При частоте вращения вала двигателя ниже определенной величины через катушку

12 электромагнита и последовательно соединенную с ней обмотку 82 реле 83 управления блокировкой сцепления проходит ток, обеспечивающий включенное состояние этого реле и замыкание его контактов 84. Замкнутому состоянию контактов 84 соответствует отсутствие напряжения на базе входного транзистора 85 элемента 78 плавного включения блокировки, благодаря чему данный транзистор закрыт и элемент 78 не оказывает влияния на работу устройства.

После возрастания частоты вращения вала двигателя до определенной величины сила тока, проходящего через обмотку 82 реле 83, снижается до значения, при котором это реле отпускает свой якорь. В результате размыкаются его контакты 84 и создается цепь заряда интегрирующего конденсатора

88 через резисторы 86 и 87.

Номиналы резисторов 86, 87, 89 и 90 выбраны таким образом, что сразу же после размыкания контактов 84 реле 83, когда еще только начинается заряд конденсатора 88, величина напряжения на базе транзистора

85 оказывается достаточной для того, чтобы появился ток в цепи базы транзистора 77 элемента 78. По мере заряда конденсатора

88 увеличивается напряжение на базе транзистора 77, г0

Зо

l4

Транзистор 77 включен по схеме генератора тока, поэтому пропорционально повышению напряжения на базе данного транзистора возрастает сила тока в цепи его коллектора. Соответственно увеличивается сила тока в основной обмотке 69 реле 68, поскольку через открывшийся переход коллекторэмиттер транзистора 77 параллельно ограничительному резистору 74 в цепи обмотки 69 создается параллельная цепь питания этой обмотки.

По мере увеличения силы тока в обмотке

69 вследствие возрастания ее ампер-витков общие ампер-витки реле 68 становятся равными ампер-виткам его срабатывания при меньшей силе тока в цепи обмотки 71 и, следовательно, меньшей силе тока в цепи катушки 12 электромагнита.

Поэтому, когда после размыкания контактов 84 реле 83 управления блокировкой осуществляется процесс заряда конденсатора 88, одновременно имеет место постепенное уменьшение до нуля силы тока в катушке 12 электромагнита. Продолжительность этого процесса выбирается исходя из параметров двигателя и сцепления и определяется параметрами конденсатора 88 и резисторов 86 и 87.

В конце процесса заряда конденсатора

88 напряжение на базе транзистора 85 возрастает до значения, обеспечивающего насыщение транзистора 77. При этом сила тока в обмотке 69 достигает такой величины, при которой ампер-витки данной обмотки в сумме с ампер-витками следящей обмотки

70 становятся больше ампер-витков срабатывания реле 68. Благодаря этому, несмотря на уменьшение до нуля силы тока в цепи обмотки 71, реле 68 остается включенным, а

его контакты 72 замкнутыми.

Если после выключения реле 83 управления блокировкой происходит уменьшение частоты вращения вала двигателя, то, несмотря на уменьшение при этом ампер-витков обмотки 70, контакты 72 реле 68 остаются постоянно замкнутыми до тех пор, пока общие ампер-витки обмоток 69 и 70 будут выше ампер-витков срабатывания реле 68. Только после того, как, вследствие значительного снижения частоты вращения вала двигателя и уменьшения ампер-витков обмотки 70, данное условие не соблюдается, реле 68 переходит в режим работы с повторяющимся замыканием и размыканием контактов, что вызывает появление тока в цепи катушки 12 и обмоток 71 и 82.

Сила тока в этой цепи колеблется в таких пределах, при которых ампер-витки обмотки

71 в сумме с ампер-витками обмоток 69 и 70 .равны ампер-виткам срабатывания и выключения реле 68.

При одной и той же частоте вращения вала двигателя для случая разомкнутых контактов 84 реле 83 управления блокировкой сила тока в основной обмотке 69 реле 68

929471!

5 оказывается большей, чем это имеет место при замкнутых контактах 84. Поэтому после выключения реле 83 и замыкания его контактов 84 зависимость силы тока I, в катушке 12 электромагнита от частоты вращения п„вала двигателя (фиг. 5, кривая А) пройдет ниже, чем это соответствует включенному состоянию реле 83 (фиг. 5, кривая Б).

Переход от характеристики согласно кривой Б к характеристике согласно кривой А происходит при частоте вращения вала дви гателя, равной п „(линия В, фиг. 5), а продолжительность этого процесса определяется параметрами резисторов 86 и 87 и конденсатора 88.

Если после выключения реле 83, вследствие уменьшения частоты вращения вала двигателя, сила тока в катушке 12 электромагнита и обмотке 82 возрастает до значения, при котором ампер-витки обмотки 82 оказываются равными ампер-виткам срабатывания реле 83, происходит его включение с замыканием контактов 84. В результате это го закрываются транзисторы 85 и 87, что приводит к скачкообразному уменьшению силы тока в обмотке 69 реле 68 (линия Г, фиг. 5) с переходом его работы на характеристику согласно кривой Б (фиг. 5).

Принудительное выключение сцепления независимо от частоты вращения вала двигателя осуществляется при замыкании контактов выключателя 53. При этом катушка

12 электромагнита подключается непосредственно к бортовой сети (между полюсами 14 и 23), что обеспечивает прохождение через нее тока максимальной силы, необходимого для полного выключения сцепления.

Пока водитель не воздействует на рычаг переключения передач, связанный с ним выключатель 53 не срабатывает, и его контакты остаются разомкнутыми. При этом, вследствие непрерывно повторяющегося открытия и закрытия транзистора 11, íà его коллекторе, а также на конце катушки 12 электромагнита, соединенной с диодом 56, имеет место пульсация напряжения. От данного напряжения через диод 56 происходит заряд конденсатора 55, причем напряжение на нем устанавливается близким .к амплитудному значению напряжения на указанном выше конце катушки 12.

Высокий уровень напряжения на. конденсаторе 55 обеспечивает открытие транзистора 58, в результате чего резко уменьшается напряжение на его коллекторе и исключается возможность заряда конденсатора 88 через резистор 95 и диод 96.

Поэтому, если водитель не переключает передачи, процесс блокировки сцепления, начинающийся после выключения реле 83, происходит, как описано выше.

При переключении передач вследствие воздеиствия водителя на рычаг переключения происходит замыкание контактов вы ключателя 53, в результате чего конец ка5

ll0

f5 гю

25 зо

4О

16 тушки 12 электромагнита, соединенный с обмоткой 71, подключается к отрицательному полюсу 23 бортовой сети. Это приводит к тому, что падает до нуля сила тока в обмотке

71 реле 68 и обмотке 82 реле 83, что вызывает размыкание контактов 72 и 84 данных реле. Также падает до нуля напряжение, подводимое от катушку 12 к диоду 56, в результате чего прекращается заряд конденсатора 55 и происходит быстрый его заряд через резисторы 93 и 94 и переход база-эмиттер транзистора 58.

Следствием этого является закрытие транзистора 58, что приводит к подключению конденсатора 88 к источнику стабилизированного напряжения через диод 96 и резистор 95.

Резистор 95 имеет во много раз меньшее сопротивление по сравнению с общим сопротивлением последовательно соединенных резисторов 86 и 87. Благодаря этому, как только замыкаются контакты выключателя 53, происходит очень быстрый заряд конденсатора

88, следствием чего является увеличение силы тока в обмотке 69 реле 68 и соответствующее возрастание ампер-витков данной обмотки.

После того, как заканчивается процесс переключения передач, вследствие отпускания водителем рычага переключения, размыкаются контакты выключателя 53, и устройство вновь включается в работу.

Если к моменту размыкания контактов выключателя 53 частота вращения вала двигателя успела снизиться до значения и соответствующего включению реле 83, далее работа устройства проходит по кривой Б (фиг. 5). В тех же случаях, когда в конце переключения передач частота вращения вала двигателя оказывается больше значения п д, устройство переходит на характеристику согласно кривой А (фиг. 5). Это обеспечивается за счет того, что в моменты размыкания контактов выключателя 53 конденсатор 88 остается заряженным, транзистор

77 открытым и через обмотку 69 реле 68 проходит ток, создающий такие же ампервитки обмотки 69, как и на режиме блокировки сцепления. В результате сила тока, проходящего через катушку 12 и обмотку 82, оказывается меньше значения, требуемого для включения реле 83 с замыканием его контактов 84.

Таким образом, как только водитель переключает передачи, происходит автоматическая перенастройка устройства на включение блокировки сцепления при более низкой частоте вращения вала двигателя. На фиг. 5 эта частота вращения обозначена индексом п6 (линия Й). Данная особенность устройства обеспечивает уменьшение продолжительности работы сцепления с пробуксовкой при сохранении без изменения динамических показателей транспортного средства в начальной стадии его разгона или при трогании его с места в тяжелых дорожных условиях.

929471

18

В результате достигается повышение долговечности сцепления.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя, подключенный к частотно-аналоговому преобразователю, соединенному с регулятором силы тока, который имеет 10 связь по меньшей мере с одним из выходов реле управления блокировкой сцепления и входом усилителя, в выходную цепь которого включена катушка электромагнита управления сцеплением, соединенная с одной из клемм выключателя, связанного с рычагом переключения передач, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности сцепления за счет уменьшения продолжительности его буксования путем автоматической перенастройки во время переключения передач реле управления блокировкой сцепления, оно снабжено блоком, содержащим конденсатор с цепью его заряда, подключенной к концу катушки электромагнита управления сцеплением, соединенной с упомянутым выключателем, и цепью разряда с коммутирующим элементом, имеющим связь с реле управления блокировкой сцепления.

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 219670, кл. G 05 F 08.06.66.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2938350/11, кл. В 60 К 41/02, 09.07.80. (прототип).

929471 ñð

Фиг.5

Составитель В. Ионов

Редактор А. Шишкина Тех ред А. Бойка с Корректор У. Пономаренко

Заказ 3!2223 Тираж 7! 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4