DE1143106B

DE1143106B - Steuereinrichtung fuer elektromagnetisch betaetigte Kupplungen fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1143106B
Application number: DES70863A
Authority: DE
Inventors: Werner Vogler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-10-14
Filing date: 1960-10-14
Publication date: 1963-01-31

Description

Steuereinrichtung für elektromagnetisch betätigte Kupplungen für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für elektromagnetisch betätigte Kupplungen, insbesondere Magnetpulverkupplungen für Kraftfahrzeuge, die bei geringer Antriebsmaschinendrehzahl durch drehzahlabhängig gesteuerte Speisespannungen, insbesondere durch mit der Antriebsmaschine gekuppelte Generatoren, erregt werden und deren Erregung bei Überschreiten einer vorgegebenen, der Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine proportionalen Spannung auf das Fahrzeugbordnetz, insbesondere die Fahrzeugbatterie umgeschaltet wird.
Für die Erzeugung der drehzahlabhängigen Speisespannungen zur Erregung der elektromagnetischen Kupplungen können eigene Tachogeneratoren eingesetzt werden. Es hat sich jedoch die Praxis herausgebildet, die Lichtmaschine in entsprechender Weise auszubilden und sie mit einem dritten Schleifkontakt zur Abnahme der Speisespannung für die elektromagnetische Kupplung auszurüsten. Bei bekannten Steuereinrichtungen wird die Kupplung vom Tachogenerator oder dem dritten Schleifkontakt der Lichtmaschine so lange mit einer drehzahlabhängigen Spannung gespeist, bis unter Einsatz eines Fliehkraftschalters, der in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit arbeitet, von der Einspeisung dieses Generators auf die Speisung aus dem Bordnetz umgeschaltet wird. Bei diesen bekannten Steuereinrichtungen ergibt sich je nach dem eingelegten Gang ein mehr oder weniger harter Übergang von der drehzahlabhängigen Speisung der elektromagnetischen Kupplung auf die weitgehend konstante Bordnetzspeisung. Diese Übergänge verursachen eine mehr oder weniger stoßartige Änderung der Kupplungskräfte und damit der Kupplungshärte, die sich in Stößen oder Schwingungen am Fahrzeug bemerkbar machen.
Auch mit einem die Spannung des Tachogenerators erfassenden Spannungsrelais zum Umschalten kann der erwünschte Effekt nur unvollkommen erreicht werden, weil trotz Einsatz hochwertiger und empfindlicher Relais harte Übergänge wegen der fehlenden Berücksichtigung der Batteriespannung nicht vermieden werden können. Es ist bei den bekannten Steuereinrichtungen auch keine Möglichkeit gegeben, die Kupplung außer zwangläufig bei Betätigung des Ganghebels anderweitig durch einen willkürlichen Eingriff zu lösen. Bei den bekannten Steuereinrichtungen erfolgt ferner das Einkuppeln bei unterschiedlicher Drehzahl am Primär- und Sekundärteil der Kupplung unter bestimmten Umständen sehr hart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung unter Verwendung bekannter elektromagnetischer Kupplungen und Spannungserzeugereinrichtungen aufzubauen, die in jeder Fahrsituation ein weiches Kuppeln zwangläufig ergibt. Darüber hinaus sollen durch die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung verschiedene bei den bekannten Kupplungen und zugehörigen Schalt- und Steuereinrichtungen nicht mögliche Betriebssituationen möglich gemacht werden und sichergestellt sein, daß auch bei höchster Drehzahl der Antriebsmaschine die Kupplung nicht durch Überspannung überlastet wird.
Zur Erzielung einer weichen Betätigung der Kupplung ohne ruckartige Übergänge bei jedem Schaltvorgang wird bei einer Steuereinrichtung der beschriebenen Art erfindungsgemäß der die drehzahlabhängig gesteuerte Spannung erzeugende Generator über ein Steuerrelais mit in Sperrichtung vorgeschaltetem Gleichrichter gegen die Batteriespannung geschaltet, wodurch bei Erreichen einer der Batteriespannung etwa entsprechenden Spannung das Steuerrelais abgeworfen wird.
An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele für eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungsformen dieser Einrichtung beschrieben und deren Wirkungsweise erläutert.
Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung besteht nach Fig. 1 aus einer elektromagnetischen Kupplung mit der Erregerwicklung 1. Die Einspeisung der Erregerwicklung 1 erfolgt beim Anfahrvorgang über den Kontakt u1 des Umschaltrelais U vom Generator G, der eine der Drehzahl der Antriebsmaschine annähernd proportionale Spannung liefert. Die Erregung des Umschaltrelais £I erfolgt hierbei von der Netzsammelschiene P ausgehend über den geschlossenen Kontakt s1 des Steuerrelais S, die linke Wicklung des Umschaltrelais U und den geschlossenen Kontakt des Fliehkraftschalters 2. Steigt durch Drehzahlerhöhung die Spannung am Generator G bis nahe der Bordnetzspannung zwischen den Netzsammelschienen P und N an, so fällt das Steuerrelais S wegen der nunmehr zu geringen anliegenden Spannung ab, öffnet den zugehörigen Kontakt s1, unterbricht den Erregerstromkreis der linken Wicklung des Umschaltrelais U und schaltet auf den Kontakt uz des Umschaltrelais um. Damit erfolgt nach Erreichen einer vorgegebenen, nahe an der Bordnetzspannung liegenden Spannung des Generators G eine Umschaltung der Erregung der Erregerwicklung 1 auf das Bordnetz. Um zu verhindern, daß das nicht polarisierte Steuerrelais S beim überwiegen der Spannung des Generators G gegenüber der Bordnetzspannung wieder anzieht, ist in den Stromkreis des Steuerelais S ein Gleichrichter Gl so eingeschaltet, daß ein Stromfluß vom Generator zum Bordnetz unterbunden wird.
Wird der Gangschalthebel betätigt, so wird der damit gekuppelte Schalter 3 geschlossen und dadurch das Kupplungsrelais K erregt. Die Erregung des Kupplungsrelais K bewirkt eine Umschaltung der Kupplungserregung auf eine geringe gegenpolige Erregung, wodurch eine rasche Entregung der Kupplung sichergestellt wird. In diesen Gegenerregungskreis ist ein Widerstand 5 entsprechender Größe eingeschaltet. Gleichzeitig wird mit der Erregung des Kupplungsrelais K über den Kontakt k3 das Anlaßrelais A an das Bordnetz gelegt: Wenn die Spulenwiderstände des Anlaßrelais A so bemessen werden, daß diese dem Widerstand 5 entsprechen, so kann an Stelle des Widerstandes 5 auch der Erregerstromkreis vom Anlaßrelais A in den erwähnten Gegenerregungskreis geschaltet werden, so daß der Widerstand 5 und der Kontakt k3 fortfallen. Das Anlaßrelais A verfügt über zwei Wicklungen, von denen die eine einen Kondensator 6 vorgeschaltet hat. Mit dem Schließen des Kontaktes k3 wird das Anlaßrelais A erregt und damit die Kontakte ttl und az geöffnet und der Umschalter vom Kontakt a4 auf a3 umgelegt. Gleichzeitig wird während der Dauer, für die der Kontakt k3 geschlossen ist, der Kondensator 6 zur Erzielung einer Abfallverzögerung des Anlaßrelais A aufgeladen.
In den Erregerstromkreis der Erregerwicklung 1 der Kupplung werden durch das Anlaßrelais A mit seinen Kontakten a2 bis a4 mit einer durch die Abfallzeit des Anlaßrelais A bedingten Verzögerung die Widerstände 7, 8 und 9, die auch Abschnitte eines Widerstandes sein können; eingeschaltet. In Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals 10 werden ferner die Kontakte 11 und 12 geschlossen und damit ein weiterer Einfluß auf die Größe der Vorwiderstände im Kupplungserregerkreis ausgeübt.
Neben den erwähnten Elementen sind bei der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung zusätzlich noch ein willkürlich zu betätigender Schalter mit dem Kontakt 13 und ein weiterer Schalter, vorzugsweise ein Fußschalter 14, mit einem Kontakt sowie ein Steuerrelais bzw. Leerlaufabschaltventil L vorgesehen. Die Wirkungsweise dieser Teile wird später erläutert.
Es sei angenommen, daß das Fahrzeug aus dem Stand angefahren werden soll. Durch das Einlegen eines Ganges wird der Schalter 3 geschlossen und damit über das Kupplungsrelais K die Erregerwicklung 1 der Kupplung entregt. Gleichzeitig wird auch das Anlaßrelais A erregt und der Kondensator 6 aufgeladen.
Es sei weiter angenommen, daß die Antriebsmaschine eine geringe Drehzahl aufweist, so daß die Spannung des Generators G wesentlich unter der Spannung des. Bordnetzes liegt. Damit ist das Steuerrelais S angezogen und der zugehörige Kontakt s1 geschlossen. Unter der Voraussetzung, daß sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, hat der Fliehkraftschalter 2 geschlossen. Damit ist über den Kontakt s1 und den Fliehkraftschalter 2 das Umschaltrelais U erregt und damit der zugehörige Umschalter auf den Kontakt ui umgelegt.
Ist der Gang eingerückt und der Schalthebel wieder freigegeben, so wird hierdurch der Schalter 3 wieder geöffnet und damit das Kupplungsrelais K entregt. Sämtliche Kontakte des Kupplungsrelais gehen damit in die gezeichnete Lage. Die Erregung der Erregerwicklung 1 der Kupplung erfolgt vom Generator G über den Kontakt u1, die Umschaltkontakte des Kupplungsrelais K und den auf a3 umgelegten Umschaltkontakt des Anlaßrelais A, über sämtliche Widerstände 7, 8 und 9 zur negativen Netzsammelschiene N. Das Anlaßrelais A ist dabei durch den Kondensator 6 für eine bestimmte Zeit, z. B. 1 bis 2 Sekunden, trotz des inzwischen wieder geöffneten Kontakts k3 in der Einschaltstellung gehalten. Ist die Energie des Kondensators 6 verbraucht, so fällt das Anlaßrelais A ab, wodurch über den Kontakt a. der Widerstand 7 parallel zum Widerstand 8 geschaltet wird. Wird das Gaspedal 10 um einen bestimmten Betrag durchgetreten, so wird durch den Kontakt 12 nachfolgend der Widerstand 9 und schließlich durch den Kontakt 11 der gesamte Widerstand kurzgeschlossen. Damit ergibt sich eine gut abgestufte Steigerung der Kraft der Kupplung.
Hat inzwischen die Antriebsmaschine eine Drehzahl erreicht, daß vom Generator G eine Spannung etwa in der Größe der Bordnetzspannung abgegeben wird, so fällt das Steuerrelais S ab und entregt damit auch das Umschaltrelais U. Durch das Umlegen des Schalthebels auf den Kontakt u., wird etwa gleichzeitig mit dem Erreichen der Bordnetzspannung durch den Generator G von der Generatorspeisung der Erregerwicklung die Kupplung auf die Bordnetzspeisung umgeschaltet.
Soll aus irgendeinem Grunde schon vorher zwangsweise mit der vollen Kraft der Kupplung eingekuppelt werden, z. B: beim Anlassen der Antriebsmaschine durch Abrollen des Fahrzeugs von einem Berg, so kann durch den willkürlich handbetätigten Kontakt 13 die zweite Wicklung des Relais U unter Spannung gesetzt werden. Diese Wicklung bewirkt als Gegenerregungswicklung eine Entregung des Relais U, wodurch in jedem Fall die Erregerwicklung 1 der Kupplung auf das Bordnetz geschaltet wird.
Durch Betätigung des Fußschalters 14 kann der Stromkreis des Kupplungsrelais K geschlossen und damit die Kupplung in jeder Betriebssituation entregt werden.
Parallel zum Umschaltrelais liegt die Erregerwicklung eines Leerlaufabschaltventils L, d. h. eines Ventils, das den Kraftstofzufluß zur Leerlaufdüse in nicht erregtem Zustand absperrt, bzw. eines Steuerrelais für ein Leerlaufabschaltventil. Ist mit der Antriebsmaschine eine vorgegebene Drehzahl erreicht, so wird zugleich mit der Umschaltung der Erregerwicklung die Kupplung auf Bordnetzversorgung das Leerlaufabschaltventil entregt und damit eine weitere Brennstoffzufuhr über das Leerlaufventil unterbunden. Damit werden insbesondere bei langen Bergabfahrten Verbrennungsrückstände in der Antriebsmaschine, die durch ein zu fettes Gemisch bedingt sind, vermieden und gleichzeitig Treibstoff eingespart.
Hat das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, so öffnet der Fliehkraftschalter 2. Ist die Erregerwicklung der Kupplung dabei bereits auf Bordnetzversorgung geschaltet, z. B. bei hoher Antriebsmaschinen- und Generatordrehazhl bzw. Spannung und entsprechend abgefallenen Steuer- und Umschaltrelais S und U, so hat das Öffnen dieses Fliehkraftschalters keinen Einfluß. Wird jedoch z. B. bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen niedrigeren Gang umgeschaltet oder soll die ausgerückte Kupplung wieder eingerückt werden, so kann das Umschaltrelais U erst erregt werden, wenn das Anlaßrelais A über den Kontakt a, den durch den Fliehkraftschalter 2 unterbrochenen Stromkreis wieder geschlossen hat. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit in jedem Fall die Erregerwicklung der Kupplung erst durch die Bordnetzspannung, gegebenenfalls über die vorgeschalteten Widerstände erregt wird, wodurch trotz langsam drehender Antriebsmaschine und damit geringer Spannung am Generator G ein sicheres Greifen der Kupplung und damit die Mitnahme der Antriebsmaschine gewährleistet ist.
Die Fig. 2 zeigt eine hinsichtlich der Anordnung der Widerstände geänderte Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im übrigen sind nur die Teile angegeben, die gegenüber der Fig. 1 unterschiedlich sind. Die Widerstände sind alle gleich ausgebildet, z. B. 5 Ohm; sie sind mit 15 bis 18 bezeichnet. Die Kontakte des Anlaßrelais A sind mit a., bis n7 bezeichnet. Ergänzend ist noch ein Kontakt s., des Steuerrelais S hereingekommen. Durch das Äusführungsbeispiel nach Fig. 2 wird ein sehr gleichmäßiger Anlaßvorgang erzielt und gleichzeitig sichergestellt, daß auch bei starker Betätigung des Gaspedals 10, also beim Schließen des Kontaktes 12, keine vollkommene Kurzschließung der Widerstände 15 bis 18 erfolgen kann, solange das Steuerrelais S erregt ist, d. h. die Antriebsmaschinendrehzahl noch verhältnismäßig niedrig ist.
Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung bietet neben den beschriebenen Vorteilen unter anderem den Vorteil, daß beim Auslaufen des Fahrzeugs die Kupplungswirkung kontinuierlich nachläßt, statt wie bei den bekannten Ausführungen erst bei Abfall des Fliehkraftschalters von voller Kupplungswirkung plötzlich auf schwache Kupplungswirkung umzuschalten.
Für das Steuerrelais S kann ein sehr billiges Relais mit einem hohen Halteverhältnis im Gegensatz zu den sonst notwendigen teuren, polarisierten Relais bzw. Meßrelais verwendet werden. Das Relais wird etwa so ausgelegt, daß es bei einer Bordnetzspannung von z. B. 12 V bei einer Betätigungsspannung von z. B. 3 V anzieht und bei z. B. 1 V wieder abfällt.
Durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Wicklungshälften am Anlaßrelais A und die Einschaltung des Kondensators in Serie zur einen Wicklungshälfte wird erreicht, daß der Kondensator je nach Geschwindigkeit des Schaltens beim Gangwechsel mehr oder weniger aufgeladen wird und damit das Relais A eine entsprechend längere oder kürzere Abfallzeit erhält, so daß bei schnellem Schalten das volle Wiedereinkuppeln relativ schnell, bei langsamerem Gangwechsel dagegen durch die verzögerte Einschaltung der Widerstände entsprechend weich und langsam erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuereinrichtung für elektromagnetisch betätigte Kupplungen, insbesondere Magnetpulverkupplungen für Kraftfahrzeuge, die bei geringer Antriebsmaschinendrehzahl durch drehzahlabhängig gesteuerte Speisespannungen, insbesondere durch mit der Antriebsmaschine gekuppelte Generatoren erregt werden und deren Erregung bei überschreiten einer vorgegebenen, der Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine proportionalen Spannung auf das Fahrzeugbordnetz, insbesondere die Fahrzeugbatterie umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die drehzahlabhängig gesteuerte Spannung erzeugende Generator (G) über ein Steuerrelais (S) mit in Sperrrichtung vorgeschaltetem Gleichrichter (GP gegen die Batteriespannung geschaltet ist, wodurch bei Erreichen einer der Batteriespannung etwa entsprechenden Spannung das Steuerrelais abgeworfen wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltrelais (U) vorgesehen ist, dessen Erregerkreis einerseits durch das Steuerrelais (S) und andererseits durch einen Fliehkraftschalter (2) und ein den Kuppelvorgang selbst steuerndes Anlaßrelais (A) beeinflußbar ist.
3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Leerlaufdüse des Vergasers gekuppeltes, durch das Steuerrelais (S) erregbares Leerlaufabschaltventil vorgesehen ist, das beim Umschalten auf Batteriespeisung unterbrochen wird.
4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zweite, gegensinnig auf dem Umschaltrelais (U) aufgebrachte Wicklung beim Schließen des Erregerkreises der zweiten Wicklung die Kupplung zwangläufig auf Batterieerregung umschaltbar ist.
5. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einem Kupplungsrelais, durch das beim Betätigen des Gangschalthebels die Erregerwicklung der Kupplung vom Erregerstromkreis auf einen gegenpoligen Entregungskreis umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Kontakt des Kupplungsrelais (K) das Anlaßrelais (A) steuerbar ist, durch das zeitabhängig Widerstandsstufen im Kupplungserregerkreis bei erregter Kupplung kurzschließbar sind.
6. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaßrelais (A) als abfallverzögertes Relais ausgebildet oder geschaltet ist.
7. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaßrelais (A) mit zwei gegenläufigen Wicklungen ausgestattet ist, von denen die eine mit einem Kondensator (6) in Serie geschaltet ist. B.
Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis des Umschaltrelais (U) ein vom Anlaßrelais (A) gesteuerter Kontakt (a1) eingeschaltet ist, der bei überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit den Erregerkreis des Umschaltrelais (U) unterbricht.
9. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kupplungserregerkreis liegende Widerstände (7, 8 und 9 bzw. 15, 16, 17 und 18) durch einen Ruhe-und einen Umschaltkontakt (a3 und a4 bzw. a. und a6) des Anläßrelais (A) in Serie oder parallel schaltbar sind, wobei die Widerstände (7, 8 und 9 bzw. 15, 16, 17 und 18) durch vom Gaspedal (10) gesteuerte Kontakte (11 und 12) in Stufen veränderbar sind. `
10. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Widerstände (15, 16, 17 und 18) durch die Betätigung des Gaspedals (10) kurzschließenden Erregerkreis ein Unterbrecherkontakt (S2) des Steuerrelais (S) eingeschaltet ist, der bei geringer Antriebsmaschinendrehzahl auch bei starkem Betätigen des Gaspedals (10) die Kupplung entsprechend geschwächt erregt.
11. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen willkürlich betätigbaren Schalter, wie einen Fußschalter (14), der Stromkreis für das Kupplungsrelais (K) schließbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1152 653, 1166 924, 1224 310, 1227 447; britische Patentschrift Nr. 617 405.