RU1787818C - Привод муфты сцеплени - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к автотракторостроению и может быть применено в системах , предназначенных дл  управлени  муфтами сцеплений. Сущность изобретени : при выключении муфты сцеплени  первоначально в систему поступает сери  нулевых значений состо ни  датчика, в процессе дальнейшего считывани  информации в систему поступает начальный единичный импульс, что соответствует запуску цикла включени . При этом блок сравнени  выдает сигнал на управление правым каналом усилител , который подает ток включени  на соответствующий соленоид модул тора, и впускной электропневмоклапан переключаетс  в открытое состо ние, воздух из ресивера поступает к регул тору давлени , откуда через впускной электропневмоклапан поступает в исполнительный цилиндр, что соответствует процессу включени  муфты. В следующий момент времени при считывании кода, соответствующего единичному импульсу с датчика, соленоиды обесточиваютс , расход воздуха и цикл включени  муфты сцеплени  заканчиваютс . В процессе включени  муфты сцеплени  цикл включени  многократно повтор етс . 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к автотракторостроению , дорожностроительной технике и может быть применено в системах, предназначенных дл  управлени  муфтами сцеплений .

Известно устройство дл  управлени  сцеплением транспортного средства, содержащее пневмоцилиндр усилител , управл ющий клапгн, исполнительный гидроцилиндр с головкой, цилиндр и педель . Наличие двух энергоносителей в виде пневматической и гидравлической части привода, а также устройства сопр жени  между ними обусловливает конструктивную сложность указанного привода.

Более близкие по техническому исполнению  вл етс  пневмопривод управлени  сцеплением автомобил , содержащий педаль , т ги, рычаги вспомогательный цилиндр , рабочий исполнительный пневматический цилиндр, клапан пневмоусилител , Недостатком данного привода  вл етс  наличие значительной длины механического дистанционного управлени , что снижает качество управлени .

Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  срабатывани  привода сцеплени , облегчение управлени  сцеплением , обеспечение плавности трогани  и плавности переключени  передач.

Указанна  цель достигаетс  тем, что привод муфты сцеплени  снабжен датчиком положени  педали, электрически соединенным с цифровым распределительным устройством, которое через два электрических канала и последовательно соединенный с ними двухканальный усилитель св зано с электромагнитами электропневXI 00 ч С

00

моклапанов впуска и выпуска модул тора, причем выходной пневматический канал электропневмоклапана впуска и входной пневматический канал электропневмокла- панэ выпуска соединены между собой и с исполнительным пневматическим цилиндром , редуктор давлени  св зан с входным пневматическим каналом электропневмоклапана в пуска, а выходной пневматический канал электропневмоклапана выпуска сое- динен с атмосферой.

Исполнительна  часть привода - модул тор -  вл етс  компактным, что позвол ет устанавливать его непосредственно с верхней крышки исполнительного цилиндра, что повышает быстродействие привода в целом . Отсутствие механических т г и рычагов в приводе обеспечивает снижение усили  на педали управлени  сцеплением, что облегчает управление сцеплением, причем, реализу  оптимальный закон управлени , можно значительно повысить плавность трогани  с места и переключени  передач.

Работа цифрового распределительного устройства по сн етс  в таблице.

На фиг. 1 изображена схема привода муфты сцеплени  с модул торам и цифровым распределительным устройством; на фиг. 2 - схема алгоритма функционировани  цифрового распределительного устрой- ства; на фиг. 3 - привод управлени  муфты сцеплени ; на фиг, 4 - схема и характеристики сигналов на выходе отдельных боков системы; на фиг. 5 - структурно-функциональна  схема цифрового распределитель- ного устройства.

Привод муфты сцеплени  состоит из педали 1, датчика положени  педали2, цифрового распределительного устройства 3, двухканального усилител  4, модул тора 5, исполнительного цилиндра 6 и редуктора давлени  7,

Датчик положени  педали 2 кодового типа предназначен дл  преобразовани  угла поворота педали 1 в дискретный кодиро- ванный сигнал. Возможно использование датчика положени  педали 2 аналогового типа совместно с аналогоцифровым преобразователем , На валу 8, угловое перемещение которого преобразуетс  в цифровой код и на котором находитс  ось педали 1, жестко закреплен кодированный диск 9. Этот диск представл ет собой стекл нное основание , на которое нанесена кодова  маска, образованна  определенным числом кон- центричных кодовых дорожек с прозрачными и непрозрачными дл  светового потока сегментами. Осветитель, состо щий из лампы 10 и конденсатора 11, предназначен дл  формировани  светового потока, проход щего через прозрачные сегменты кодовых дорожек диска и диафрагму 12. Кроме того, он предназначен дл  освещени  фотоприемников 13. В результате каждому углу поворота педали 1 соответствует определенна  комбинаци  единиц и нулей,  вл юща с  цифровым кодом данного угла, а углова  скорость привода педали 1 преобразуетс  соответственно в частоту следовани  кодированного сигнала.

Блок 14 предназначен дл  потактного считывани  информации с датчика положени  педали 2 и преобразовани  ее в соответствующее количество импульсов, а блок 15 предназначен дл  выборки из пам ти входной преобразованной информации, записанной на предшествующем шаге работы цикла. Логический блок 16  вл етс  блоком сравнени  текущего и предшествующего состо ни  блоков 14 и 15. Блоки управлени 

17 и 18 предназначены дл  подачи сигнала запуска усилител , блок 19 - дл  отключени  входных сигналов усилител  4. Блоки управлени  17, 18 и 19 св заны на входе с блоком сравнени  16. Блок20 предназначен дл  записи текущего состо ни  входного воздействи  и св зан с выходами блоков 17,

18 и 19.

Модул тор 5 состоит из двух двухпозици- онных, двухлинейных электромагнитных клапанов впуска и выпуска 21, 22, наход щихс  при обесточенных соленоидах в закрытом положении, а при подаче тока включени  - в открытом, причем с целью снижени  инерционности привода дросселирование клапанов 21 и 22 в открытом положении должно быть минимальным.

Привод установлен на муфте сцеплени  23 фрикционного типа с исполнительным пневматическим1 цилиндром б, редуктором давлени  7 и ресивером 24.

Блок 3 состоит из входного согласующего устройства 25, центрального процессора 26, выходного согласующего устройства 27 левого канала, выходного согласующего устройства 28 правого канала, генератора тактовой частоты 29, запоминающего устройства 30.

Входное согласующее устройство 26 выполнено в виде делител  напр жени  с двум  сопротивлени ми 31. Центральный процессор 26 представл ет собой микропроцессорную однокристальную, восьмиразр дную БИС КР580ВМ80 (аналог Intel 8080А), выполненную по п-МОП-техноло- гии, входные и выходные сигналы соответствуют уровн м работы ТТЛ-схем и состоит из арифметическо-логического устройства 32, аккумул тора 33, буфера аккумул тора 34, буферного регистра 35, регистра признаков 36, регистра команд 37, дешифратора команд 38, регистров общего назначени  39, устройства управлени  40, порта ввода 41, порта вывода левого канала 42, порта вывода правого канала 43, шины данных 44. Тактова  частота работы цифрового распределительного устройства 3 составл ет 1 МГц.

Функциональное назначение элементов центрального процессора следующее:

арифметическо-логическое устройство 32 используетс  дл  выполнени  логических операций сравнени  содержимого буфера аккумул тора 34 и буферного регистра 35 под воздействием устройства управле- ни  40;

буфер аккумул тора предназначен дл  хранени  слова данных, посланного в него из выходного порта арифметическо-логиче- ского устройства 32. В буфере аккумул тора 34 хранитс  результат работы алфавитно- логического устройства 32 на текущем шаге или микроцикле. При этом, результат работы алфавитно-логического устройства 32 при предшествующем шаге или микроцикле стираетс ;

регистр признаков 36 имеет п ть разр дов: бит переноса, дополнительный признак переноса, бит знака, бит нулевого признака, разр д признака четности. Бит нулевого признака сбрасываетс  если результат операций алфавитно-логического устройства 32, наход щийс  в буфере аккумул тора равен нулю. Если результат ненулевой , бит нулевого признака устанавливаетс  единица. Остальные разр ды используютс  в качестве индикатора проверок работы арифметическо-логиче- ского устройства 32;

порт ввода 41 посто нно содержит теку- щий код датчика 2 независимо от работы алфавитно-логического устройства 32;

устройство управлени  40 предназначено дл  установки регистра команд 37, дешифратора команд 38 (команды которых предварительно считаны в запоминающее устройство 30) в режим реализации алгоритма;

шина данных 44 предназначена дл  обеспечени  пересылки, сдвига содержимо- го регистров.

Выходное согласующее устройство 27 левого и правого 28 канала конструктивно выполнены в одном корпусе микросхемы серии ТТЛ К1501УД2А. Напр жение пита- ни  данной микросхемы +15В и предназначено дл  согласовани  по нагрузке двухканального усилител  4 и портов вывода левого канала 42, порта вывода правого канала 43.

Генератор тактовой частоты 29 содержит схему задающего генератора, частота вырабатываемых колебаний с амплитудой 12 В которого стабилизируетс  с помощью кварцевого резонатора. Возможно использование регулируемого кварца К531ГП. Периодследовани  выходных синхроимпульсов равен 1/9 периода следовани  импульсов задающего генератора и составл ет 1 мкс. Генератор тактовой частоты выполнен на БИС КР580ГФ24.

Запоминающее устройство 30 может быть выполнено на микросхеме КР565РУ2, имеющую емкость 1024 бит. Дл  наращивани  объема запоминающего устройства 30 возможно использование дополнительного адресного дешифратора. Предварительно, в запоминающее устройство 30 считываетс  программа, реализующа  пошаговое выполнение алгоритма функционировани  цифрового распределительного устройства 3.

Привод муфты сцеплени  работает следующим образом.

Редуктор давлени  7 настраиваетс  на величину давлени  полного выключени  муфты сцеплени . Цифровое распределительное устройство 3 (фиг. 1) подает сигнал запуска работы левого или правого канала усилител  4 в зависимости от входного цифрового сигнала с датчика положени  педали

2 и представл ет собой процедурно-логическое запоминающее устройство, работу которого можно описать в виде алгоритма, приведенного на фиг. 2. Блок 14 осуществл ет потактное считывание информации с датчика положени  педали 2 и преобразовывает ее в соответствующее количество импульсов, а блок 15 - выборку из пам ти входной преобразованной информации, записанной на предшествующем шаге работы цикла. После чего логический блок 16 сравнивает текущее и предшествующее состо ние блоков 14 и 15 и в случае положительного приращени  передает управление блоку 17, который подает сигнал запуска на правый канал усилител  4, который известен, отрицательного - блоку 18, подаетс  сигнал запуска на левый канал, и если приращение равно нулю, управление подаетс  блоку 19, который отключает входные сигналы усилител  4. Последним шагом работы цифрового распределительного устройства 3  вл етс  запись текущего состо ни  входного воздействи  блоком 20.

Модул тор 5 - устройство сопр жени , которое преобразует электрический сигнал, подаваемый с двухканального усилител  4 цифрового распределительного устройства

3 в расход рабочего тела, который в свою

очередь определ ет перемещение штока исполнительного цилиндра 6 с заранее установленной дискретностью, определ емой выбором параметров и способом модулировани  рабочего тела. Модул тор 5 реализует алгоритм управлени  цифрового распределительного устройства 3.

В данном изобретении рассматриваетс  частотно-импульсное модулирование, а в качестве рабочего тела - сжатый воздух.

С датчика 2 поступает на входное согласующее устройство 25 соответствующий определенному положению педали 1 код. На выходе согласующего устройства 25 уровень выходного сигнала преобразуетс  до величины работы ТТЛ-схем. Далее цифровой код поступает в порт ввода 41. Таким образом, порт ввода 41 посто нно отражает информацию датчика 2.

Тактовой генератор 29 подает импульс на устройство управлени  40, которое устанавливает регистр команд 37 и дешифратор команд 38 в режим программной реализации первого шага алгоритма, предварительно считанного В запоминающее устройство 30: считывание информации сдатчика положени  педали 2, При этом происходит загрузка буферного регистра 35 с помощью шины данных 44 содержимого порта ввода 41,

Следующий импульс тактового генератора 29 поступает на устройство управлени  40, которое устанавливает регистр команд 37 и дешифратор команд 38 в режим программной реализации второго шага алгоритма: выборка из пам ти входной преобразованной информации,записанной на предшествующем шаге работы цикла. Здесь осуществл етс  сдвиг содержимого аккумул тора 33 в буфер аккумул тора 34.

Дальнейша  работа тактового генератора 29 приводит к вырабатыванию импульса, поступающего на устройство управлени  40, которое устанавливает регистр команд 37 и дешифратор команд 38 в режим программной реализации третьего шага алгоритма: сравнение текущего и предшествующего шагов алгоритма. Здесь логически сравниваетс  содержимое буферного регистра 35 и буфера аккумул тора 34 алфавитно-цифровым устройством 32. При этом если содержимое буферного регистра 35 и буфера аккумул тора 34  вл етс  одинаковым (нулевое приращение), бит нулевого признака регистра признаков 36 сбрасываетс  в нуль, происходит с помощью шины данных 44 перемещение бита нулевого признака в регистры В и W общего назначени  39 с последующей передачей содержимого регистров В и W общего назначени  39 в порт вывода левого канала 42 и порт вывода правого канала 43. В том случае, если содержимое буферного регистра 35 больше буфера аккумул тора 34 (положительное приращение), бит нулевого признака регистра признаков 36 устанавливаетс  в единицу, происходит с помощью шины данных 44 перемещени  бита нулевого признака в регистр W общего назначени 

0 39 с последующей передачей содержимого регистра общего назначени  в порт вывода 43 правого канала. В том случае, если содержимое буферного регистра 35 меньше буфера аккумул тора 34 (отрицательное

5 приращение), бит нулевого признака регистра признаков 36 устанавливаетс  в единицу , происходит с помощью шины данных 44 перемещение бита нулевого признака в регистр В общего назначени  39 с последую0 щей передачей содержимого регистра общего назначени  в порт вывода 42 левого канала. Во всех случа х результата работы алфавитно-логического устройства на этом шаге помещаетс  в буфер аккумул тора 34.

5 Последующий импульс тактового генератора 29 поступает на устройство управлени  40, которое устанавливает регистр команд 37 и дешифратор команд 38 в режим программной реализации последнего шага

0 алгоритма: запись текущего состо ни  входного воздействи . Происходит сдвиг содержимого буферного регистра 35 в аккумул тор 33 с последующим сбросом регистра команд 37, дешифратора команд 38

5 в нуль. Это означает, что следующий импульс тактового генератора запустит первый шаг алгоритма. При этом содержимое аккумул тора 33 на предшествующем шаге стираетс .

0 Таким образом, считывание информации с датчика положени  педали 2 осущест- вл етс  за счет загрузки буферного регистра 35, выборка из пам ти входной преобразованной информации,записанной

5 на предшествующем шаге работы цикла - за

счет сдвига содержимого аккумул тора 33 в

буфер аккумул тора 34, сравнение текущего

- и предшествующего шагов алгоритма - за

счет работы алфавитно-цифрового устрой0 ства 32, запись текущего состо ни  входного воздействи  - за счет сдвига содержащего буферного регистра 35 в аккумул тор 33.

Цифровое распределительное устройст5 во 3 при положительном приращении входной информации передает управление порту вывода правого канала 43 и соединенному с ним выходному согласующему устройству 28 правого канала, при отрицательном приращении - порту вывода левого канала 42 и

соединенному с ним выходному согласующему устройству 27 левого канала, и если приращение равно нулю - сбрасывает в нуль порт вывода правого канала 43 и порт вывода левого канала 42 и обесточивает выходное согласующее устройство 27 левого канала и выходное согласующее устройство 28 правого канала (см.таблицу),

При любом положении педали 1 происходит считывание информации с датчика 2 в моменты времени, которые определ ютс  частотой fг тактового генератора цифрового распределительного устройства 3. Причем, частота тактового генератора выбираетс  достаточно большой и величина ее должна обеспечивать переход из одного состо ни  выходных каналов цифрового распределительного устройства 3 к другому только через нуль, или через единицу, определ   тем самым разность между считанным и предшествующими значени ми либо нуль, либо единицу при максимальной скорости перемещени  педали 1.

Когда педаль сцеплени  1 полностью отпущена, корпус датчика 2 и вал 8 относительно друг друга расположены таким образом , чтобы в таком положении педали 1 число кодов датчика 2 было равно нулю. Так как предшествующее записанное значение числа импульсов также равно нулю, то блок сравнени  16 на входы каналов усилител  сигналы не подает. Соленоиды модул тора 5 наход тс  в обесточенном состо нии, чему соответствует начальное положение исполнительного цилиндра 6, т.е. муфта сцеплени  23 полностью включена.

При нажатии на педаль 1 первоначально в систему в интервале времени ti...t3 поступает сери  нулевых значений состо ни  датчика 2, причем их количество определ етс  соотношением скорости нажати  на педаль 1 и частотой fr тактового генератора (при максимальной скорости перемещени  педали 1 сери  состоит из одного нулевого значени ).

В процессе дальнейшего считывани  информации при положении педали, например , ОА в момент времени т.4 в систему поступает начальный единичный импульс NI, что соответствует запуску цикла выключени . При этом, так как предшествующее значение состо ни  датчика было нулевым, то блок сравнени  16 выдает сигнал на управление правым каналом усилител , который в свою очередь подает ток включени  на соответствующий соленоид модул тора 5. Состо ние соленоида клапана впуска 22 - 1. При этом воздух из ресивера 24 поступает к регул тору давлени  7. откуда через

электропневмоклапан впуска 22, который переключаетс  в открытое положение, в исполнительный цилиндр 6, шток которого начинает перемещатьс , что соответствует

процессу выключени  муфты 23. В следующий момент времени ts при считывании кода , соответствующего единичному импульсу с датчика положени  педали 2 в соответствии с функционированием алгоритма циф0 рового распределительного устройства 3 соленоиды обесточиваютс  (состо ние электромагнитов электропневмоклапанов 21 и 22 - О), расход воздуха, и, следовательно, перемещение штока исполнительного ци5 линдра 6 прекращаетс . На этом цикл выключени  муфты сцеплени  23 заканчиваетс . В процессе непрерывного перемещени  педали 1 цикл выключени  многократно повтор етс .

0 Таким образом, перемещение педали 1 даже при высокой скорости перемещени  воспринимаетс  цифровым распределительным устройством 3 как чередование набора нулей и единиц на выходных каналах,

5 что в свою очередь дл  модул тора 5 соответствует обесточенным и включенным состо ни м соленоидов.

При отпускании педали 1 создаетс  отрицательное приращение импульсов,гв со0 ответствии с функционированием алгоритма запускаетс  цикл включени , подаетс  ток включени  на соленоид электропнев- моклапана выпуска 21. В остальном процесс включени  муфты сцеплени  осу5 ществл етс  аналогично процессу выключени .

Когда педаль 1 остановлена в каком-то промежуточном или крайнем положении при посто нном потактовом считывании в

0 систему поступает сери  одинакового количества кодов, затем преобразованных в соответствующее количество импульсов, имеющих нулевое приращение, что соответствует обесточенному состо нию соленои5 дов модул тора 5, т.е. шток исполнительного цилиндра 6 остаетс  неподвижным в каком-то промежуточном или . крайнем положении.

Таким образом, привод муфты сцепле0 ни  23 осуществл ет следующее действие по положению и скорости изменени  положени  педали 1, при этом в соответствии с фиг. 5 определенной величине перемещени  S(t) за какой-то период времени t педали

5 1 соответствует определенное количество кодов N(t), цифровое распределительное устройство 3 в свою очередь генерирует определенное количество циклов состо ни  левого гпл(т) впуска и правого mn(t) (выпуска) каналов, которые реализуютс  модул тором

5 в соответствующий расход рабочего тела Q(t), что соответствует определенной величине хода штока h(t) исполнительного цилиндра 6 за тот же период времени.

Целесообразно использование данного привода в системах управлени  муфтой сцеплени  в случае установки распределительного устройства возле педали водител , при этом сокращаетс  длина питающих и силовых магистралей, в св зи с чем увели- чиваетс  быстродействие, облегчаетс  управление сцеп лением, обеспечиваетс  плавность трогани  и переключени  передач .

Рассмотренный привод был опробован с использованием клапанов фирмы BOSCH и показал удовлетворительную работоспособность. Работы по его усовершенствованию ведутс .

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Привод муфты сцеплени , содержащий педаль, редуктор давлени , исполнительный пневматический цилиндр, электромаг0

   5

   0

   ниты электропневмоклапанов, цифровое распределительное устройство, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  срабатывани  привода сцеплени , обеспечени  плавности трогани  и плавности переключени  передач, привод муфты сцеплени  снабжен датчиком положени  педали, электрически соединенным с цифровым распределительным устройством; которое через два электрических канала и последовательно соединенный с ним двухканальный усилитель св зано с электромагнитами электропневмоклапанов впуска и выпуска модул тора, причем выходной пневматический канал электропневмокла- пана впуска и входной пневматический канал электропневмоклапана выпуска соединены между собой и исполнительным пневматическим цилиндром, редуктор давлени  св зан с входным пневматическим каналом электропневмоклапана впуска, а выходной пневматический канал электропневмоклапана выпуска соединен с атмосферой .

   «./.

   Ж

   fffrr

   тл 9

   h