Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в трансмиссиях транспортных средств для управления сцеплением. The invention relates to mechanical engineering and can be mainly used in vehicle transmissions for clutch control.
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. Figure 1 presents a structural diagram of a device for automatically controlling the clutch of a vehicle; figure 2 is a graph of the dependence of the ampere-turns of the follow-up electromagnet on the angular velocity of the motor shaft; figure 3 an example of the layout of the automatic clutch control device on a VAZ-1111; figure 4 is the same, an additional view.
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. The vehicle’s automatic clutch control device includes a motor shaft speed sensor 1 connected to a frequency-analog converter 2 connected to the first input 3 of the clutch lock control relay 4 and the first input 5 of the switching device 6, the second input 7 of which is connected to the output of the lock control relay clutch 4, and the output through the first input 8 of the current regulator 9 and the current amplifier 10 with the control winding 11 of the follow-up electromagnet 12 and with the reset unit 13 of the control relay clutch lock 4, having feedback with the second input 14 of the clutch lock control relay 4, a binary sensor 15 of the initial position of the control pedal 16 of the carburetor throttle, the inverting output of which is connected to the second input 17 of the And element 18, the first input of which 19 is connected to the output the clutch lock control relay 4, and the output with the second input 20 of the start control device 21 of the single pulse generator 22, the first input of which 23 is also connected to the output of the clutch lock control relay 4, and the output with the input of the single pulse generator 22, the output of which is connected to the key current amplifier 24 in the afterburner circuit 25 of the follow-up electromagnet 12 and to the second input 26 of the key element 27, the first input of which 28 is connected to the non-inverting output of the binary sensor 15 of the initial position of the throttle pedal 16 carburetor, and the output with the second input 29 of the current regulator 9, having a third input 30 feedback from the current amplifier 10, and the switch 31 forced clutch mounted on the lever 32 re the transmission is connected to the third input 33 of the start control device 21 of the single pulse generator 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. The analog signal switches 34, 35 switch the signals at the inputs of the current controller 9. The switch 34 is controlled by the signal from the output of the clutch lock control relay 4 through the inverter 36. The closed state of the switch 34 corresponds to the clutch lock mode. In this case, the potential arriving at the first input 8 of the current controller 9 from the resistor 37 closes the diode 38 and provides de-energization of the winding 11 of the follow-up electromagnet 12. The switch 35 is controlled from the binary sensor 15 of the initial position of the control pedal 16 of the carburetor throttle. The closed state of the switch 35 corresponds to the opening of the binary sensor 15 of the initial position of the control pedal 16 of the carburetor throttle when you press the control pedal 16 of the carburetor throttle. In this case, the potential at the second input 29 of the current regulator 9 is reduced by shunting the input circuit by the resistor 39 and the winding 11 of the follow-up electromagnet 12, the current corresponding to the initial phase of the approach of the friction clutch elements is set. A positive pulse from the single pulse generator 22 is supplied through the isolation diode 40 to the second input 29 of the current regulator 9 and provides an unlocking current 12 in the winding 11 of the follow-up electromagnet 12 regardless of the state of the switch 34, 35. The start control device 21 of the single pulse generator 22 consists of a circuit "OR" 41, forming circuits containing differentiating RC circuits: 42 and 43, 44 and 45, 46 and 47, diodes 48, 49 and 50, as well as inverter 51. Inverter 52 provides the necessary level and waveform of the binary sensor 15 source th position of the carburetor throttle control pedal 16 for operation of the "I" circuit 18. Resistor 53 is the load of the clutch lock control relay 4. Resistors 54, 55 provide positive output potential when the contacts of the binary sensor 15 are in the initial position of the carburetor throttle pedal 16 switch 31 forced clutch. The stabilized supply voltage for the non-power part of the electronic circuit is removed from the zener diode 56, connected through a resistor 57 to the on-board power supply 58. The binary sensor 15 for the initial position of the carburetor throttle valve is mounted on the control pedal 16 of the carburetor throttle valve, a follow-up electromagnet 12 is attached to the bracket 59 to the body of the vehicle 60, the mechanism of spatial reorientation 61 of the direction of the cable drive 62 of the clutch, consisting of a housing 63 with channels 6 4, 65 for the cable 66 and the rolling elements 67 of the cable 66 at the site of changing the direction of its movement, fixed to the rear cover 68 of the gearbox 69. In this case, one tip 70 of the cable sheath 71 is rigidly fixed to the body 60, the other 72 to the body 63 of the spatial reorientation mechanism 61 directions of the clutch cable drive 62, one tip 73 of the cable 66 is hinged 74 to the clutch pedal 75, the other 76 is pivotally 77 to the clutch fork 78, the cable 66 extends from the clutch pedal 75 to the clutch 78 fork inside the cable sheath 71 and the mechanism spatial reorientation 61 of the direction of the clutch cable 62. The clutch pedal 75 and the anchor 79 of the follow-up electromagnet 12 are interconnected by a rod 80 through hinges 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 ωk. 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 IWxx, соответствующего угловой скорости холостого хода вала двигателя ωxx, до значения IWбл, соответствующего угловой скорости ωбл порога блокировки сцепления (участок аb на фиг. 2). При этом происходит плавное сближение фрикционных элементов сцепления, обеспечивая трогание автомобиля с места.The device operates as follows. When the engine crankshaft rotates, an impulse sequence is formed at the output of the angular velocity sensor of the motor shaft 1, with a repetition rate proportional to the angular velocity of the motor shaft ω k . These pulses are fed to the input of the analog-to-frequency converter 2, where they are converted into a DC voltage, which controls the operation of the current regulator 9, as a result of which the current flowing in the control winding 11, and hence the follow-up ampere coil (1W) 12 from the value IW xx corresponding to the angular idle speed of the motor shaft ω xx to the value IW bl corresponding to the angular velocity ω bl of the clutch lock threshold (section ab in Fig. 2). At the same time, the friction clutch elements smoothly approach, ensuring the vehicle starts moving.
При достижении угловой скорости вала двигателя ωk значения ωбл 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 ωрб (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 ωk до значения ωрб, 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 IWрб (участок de), что обеспечивает быстрое выключение сцепления. По окончании одиночного импульса значение ампервитков электромагнита следящего действия 12 снижается до величины IWуд (участок eel), при которой обеспечивается надежное удержание сцепления в выключенном состоянии. Дальнейшее уменьшение угловой скорости вала двигателя до ωxx приводит к некоторому увеличению тока через электромагнит следящего действия 12 до IWxx, 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 IWн начала плавного включения сцепления (участок аа'). Далее значение IWн сохраняется (участок аа') по мере увеличения текущего значения угловой скорости вала двигателя. При достижении угловой с скорости вала двигателя значения ωн (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 IWрб (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 ωбл I в диапазоне ωрб<ωбл I<ωбл. В том случае, если угловая скорость вала двигателя больше значения ωбл 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 ωбл I (участок ab'), то ампервитки (IW) электромагнита следящего действия 12 изменяются в зависимости от угловой скорости вала двигателя от значения IWxx, соответствующего угловой скорости холостого хода вала двигателя ωxx, до значения IWбл I, соответствующего угловой скорости вала двигателя ωбл 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.When the angular speed of the motor shaft ω k reaches ω bl, the clutch lock control relay 4 is activated, the output of which acts on the input 8 of the current regulator 9 through the switching device 6 and causes a decrease in the ampere-turns of the follow-up electromagnet 12 to zero (section bc), which ensures full adhesion friction clutch elements, i.e. its blocking. In this case, the clutch lock control relay 4 is reconfigured so that it can only return to its initial state when the angular velocity of the motor shaft decreases to ω rb (section cd). This section (cd) corresponds to the state of the clutch lock, which reduces the duration of the clutch with slipping and increases its durability. When the angular velocity of the motor shaft ω k decreases to the value ω rb corresponding to the clutch unlock threshold by the signal from the output of the clutch lock control relay 4 supplied to the first input 23 of the start control device 21 of the single pulse generator 22, a single pulse is generated at the output of the single pulse generator 22 , which acts on the key current amplifier 24 and through the key element 27 on the current regulator 9 in such a way that in the control winding 11 and afterburner 25 of the follow-up electromagnet 12 amp The turnovers increase to the maximum value of IW RB (section de), which provides a quick disengagement of the clutch. At the end of a single pulse, the value of the ampere-turns of the follow-up electromagnet 12 decreases to IW beats (section ee l ), at which the clutch is held in a reliable state off. A further decrease in the angular velocity of the motor shaft to ω xx leads to a slight increase in the current through the follow-up electromagnet 12 to IW xx , due to which the clutch is switched off (point a in Fig. 2). The initial soft current is formed taking into account the state of the binary sensor 15 of the initial position of the control pedal 16 of the carburetor throttle. This process proceeds as follows. After clicking on the carburettor throttle control pedal 16 ampere-turns of the electromagnet 12, the servo action is reduced to a value IW n starts smooth clutch engagement (section AA '). Further, the value of IW n is stored (plot aa ') as the current value of the angular velocity of the motor shaft increases. When the value of ω n (point a '') is reached that is angular with the speed of the engine shaft, a further change in the ampere-turns occurs depending on the angular speed of the engine shaft and does not differ from that described above. The abrupt change in the amperevtok (sections aa ', a'a'') when the control pedal 16 is pressed by the carburetor throttle allows you to combine conflicting requirements for the unlocker amperevt and the continuously variable clutch amperevtok and get separate optimization of these modes. At the same time, an additional increase in clutch control performance is achieved, and its durability is increased. If during the acceleration of the motor shaft the gear changes are performed, the signal for the forced disengagement of the clutch from the forced clutch switch 31 located on the gear shift lever 32, acting on the third input 33 of the start control device 21 of the single pulse generator 22, causes the operation of the single pulse generator 22 At the output of which a single pulse is formed, a description of the effect of which on the nodes of the device is given above. As a result, there is an increase in the ampere-turns of the follow-up electromagnet 12 to IW RB (section b``e ''). At the same time, at the output of the reconfiguration unit 13, the clutch lock control relay 4 generates a low level signal, by which the clutch lock control relay 4 reconfigures to the lock mode at a lower angular speed of the motor shaft ω bl I in the range ω rb <ω bl I <ω bl . In the event that the angular speed of the motor shaft is greater than the value ω bl I (section b'b), the clutch lock control relay 4 and the follow-up electromagnet 12 are reduced to zero (section e''c '). If the angular velocity of the motor shaft is less than the value of ω bl I (plot ab '), then the ampervitages (IW) of the follow-up electromagnet 12 vary depending on the angular velocity of the motor shaft from the value IW xx corresponding to the angular idle speed of the motor shaft ω xx to the value IW bl I corresponding to the angular velocity of the motor shaft ω bl I (plot ab '). When the angular velocity of the motor shaft is reached, the clutch lock control relay 4 and the follow-up electromagnet 12 are reduced to zero (section b'c ''), i.e. the clutch is locked. The operation of the device in the event of a gear shift in the steady-state vehicle mode is similar to that considered. All this allows to reduce the duration of the clutch with slipping without reducing the dynamic performance of the vehicle.
Управление сцеплением в ситуации, связанных со сбросом педали управления 16 дроссельной заслонкой карбюратора при угловой скорости вала двигателя ωрб<ωк<ωбл (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 IWрб, обеспечивая цикл доразблокировки не заблокированного полностью сцепления в диапазоне ωрб<ωк<ωбл. Тем самым исключается возможный состав остановив двигателя и при необходимости сохраняется запас инерции транспортного средства в фазе разгона.Clutch control in the situation associated with the reset of the control pedal 16 of the carburetor throttle at an angular speed of the engine shaft ω rb <ω to <ω bl (for example, to slow down or temporarily limit the acceleration rate in lower gears) proceeds as follows. The low level potential from the binary sensor 15 of the initial position of the control pedal 16 of the carburetor throttle through the inverter 52 and the element "I" 18 (in the presence of a high level potential from the output of the clutch lock control relay 4) is fed to the second 20 input of the control device for starting 21 single pulse generators 22 and initiates an output pulse generator 22 single single pulse causing, as previously described, increasing the ampere-turns of the electromagnet 12, the servo steps to a maximum of IW pe, bespechivaya dorazblokirovki cycle is not fully locked clutch in the range RB w <ω to <ω bl. This eliminates the possible composition by stopping the engine and, if necessary, the vehicle’s inertia reserve is maintained in the acceleration phase.
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. The clutch is controlled in case of malfunctions of the electronic and electrical parts of the device in the classical mode using the clutch pedal connected via a cable drive to the clutch release fork.