DE1505469A1

DE1505469A1 - Steuereinrichtung zum Betrieb einer elektromagnetischen Kupplung

Info

Publication number: DE1505469A1
Application number: DE19651505469
Authority: DE
Inventors: Scholl Dr-Ing Hermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-10-02
Filing date: 1965-10-02
Publication date: 1969-09-25
Also published as: DE1505469C3; SE322135B; DE1505469B2; US3402793A; GB1165755A

Description

Robert.Bosch GmbH, Stuttgart 10. 2. 1969

Steuereinrichtung zum Betrieb einer elektromagnetischen Kupplung

(Zusatz zum Patent 1 225 937)

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach Patent 1 223 937 ^zum Betrieb einer elektromagnetischen Kupplung, insbesondere einer Kraftfahrzeugkupplung, bei welcher der Magnetwicklung der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in~einer zu den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchronen Folgefrequenz Arbeitsstromimpulse über einen im Ein- Aus-Betrieb arbeitenden Leistungstransistor zugeführt werden, der von·einem gegenphasig arbeitenden Vortransiäsor gesteuert wird, welchem selbst ein im . gleichen Takt zwischen stromleitendem und gesperrtem Zustand hin- und herkippender, an seinem Kollektor über einen Arbeitswider stand mit einer ersten Betriebsstromleitung verbundener Steuertransistor vorgeschaltet ist, wobei zwischen der Verbindung Arbeitswiderstand - Kollektor des Steuertransistors einerseits und der Basis des Vortransistors andererseits die Reihenschaltung aus einem ersten, mit dem Kollektor verbundenen Kondensator'und einem ersten Gleichrichter gelegt ist und von der Basis des Vortransistors zu der mit dem Arbeitswiderstand verbundenen Betriebsstromleitung ein Widerstand führt, während zwischen dieser Basis und der zweiten, entgegengesetztes Potential führenden Betriebsstromleitung ein zweiter Kondensator und zwischen der mit dem ersten Kondensator verbundenen Anschlußelektrode des ersten Gleichrichters und der zweiten Betriebsstromleitung ein zweiter Gleichrichter vorgesehen ist, der in bezug auf seine Durchlaßrichtung mit dem ersten Gleichrichter in Reihe liegt.

Eine Steuereinrichtung dieser Art ist im Hauptpatent 1 223 937

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bereits vorgeschlagen worden. Bei dieser Steuereinrichtung wird die Dauer t^ der der Magnetwicklung zugeführten Spannungsimpulse unabhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeuges auf einem konstanten Wert gehalten. Dies hat zur Folge, daß der zeitliche ; Mittelwert I_K des welligen KupplungsStroms (im folgenden auch kurz Kupplungsstrom genannt) allein von der Motordrehzahl η abhängig ist und mit dieser bis zu einer Grenzdrehzahl ansteigt, oberhalb welcher er seinen dort erreichten Höchstwert, bei dem der Leistungstransistor ständig eingeschaltet bleibt, beibehält.

Demgegenüber hat die Erfahrung gezeigt., daß der für ein gutes Fahrverhalten erforderliche Kupplungs strom Ijr, bei dem das zugehörige Kupplungsmoment stets etwas über dem vom Motor abgegebenen Moment liegt, außer von. der Motordrehzahl noch von mindestens einer weiteren, den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bestimmenden Kenngröße, beispielsweise von der Drosselklappenstellung oC , abhängig ist.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß der in der Magnetwicklung der Kupplung erzeugte wellige Kupplungsstrom Ig in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ein Kupp^ lungsmoment liefert, das etwas über dem vom Motor abgegebenen Moment liegt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem Arbeitswiderstand ein unmittelbar an die erste Betriebsstromleitung angeschlossener Vorwiderstand in Reihe liegt, daß ein Hilfstransistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände einerseits und der zweiten Betriebsstromleitung andererseits liegt und daß die Basis des Hilfstransistors mit dem Abgriff eines mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelten Potentiometers verbunden ist.

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Weitere vorteilhafte Merkmale der- Erfindung- ergeben sicli aus den "Uhteransprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine vierzylindrige Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Kupplung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die elektromagnetische Kupplung nach Fig. 1, teilweise abgebrochen,

Fig. 3 ein Schaubild für den Kupplungsstrom I^ der erfindungsgemäßen Kupplung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl η und der Drosselklappenstellung oC ,

Fig. 4 ein Schaubild für die Dauer t^ der der Magnetwicklung erfindungsgemäß zugeführten Spannungsimpulse,

Fig. 5 ein. Schaltbild eines elektrischen Impulsgebers gemäß der Erfindung,

Fig. 6 den Verlauf der Kollektor-Emitter-Spannung U^-g des dem Multivibrator nachgeschalteten Steuertransistors nach

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Fig. 5 für Vollgas in Abhängigkeit von der Zeit t für Motordrehzahlen η < l80O U/min,

Fig. 7 den Verlauf der Kollektor-Emitter-Spannung U_CE des dem Multivibrator nachgeschalteten Steuertransistors nach Fig. 5 für Leerlauf in Abhängigkeit von der Zeit t für Motordrehzahlen η <.ΐβθθ U/min.

Nach Fig. 1 arbeitet die zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmte Brennkraftmaschine 10 mit einer Hochspannungszündanlage zusammen, deren Verteiler bei 11 angedeutet ist. An die Brennkraftmaschine 10 ist das Gehäuse 12 einer elektromagnetischen Kupplung angeflanscht, die durch einen bei 13 angedeuteten, in Fig. 5 näher dargestellten elektrischen Impulsgeber gesteuert wird. An das Gehäuse 12 der elektromagnetischen Kupplung ist ein übliches Getriebe I5 angeflanscht, dessen Gänge durch einen Schalthebel 16 wahlweise eingedrückt werden können.

Fig. 2 zeigt die im Gehäuse 12 untergebrachte elektromagnetische Kupplung im Schnitt, teilweise abgebrochen. Die von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 gebildete Antriebswelle der Kupplung ist mit 23, die Abtriebswelle der Kupplung mit 24 bezeichnet. Das als Schwungrad ausgebildete .Joch 21 der Kupplung ist durch Schrauben 14 an der Antriebswelle 23 befestigt. Das Joch 21 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei der Querschnitt des Jochs die Form eines liegenden U zeigt. Das Joch begrenzt einen ringförmigen Hohlrauga, in dem die Spule 35 des Elektromagneten angeordnet ist. Der bewegliche Anker 25 des Elektromagneten ist gegenüber dem Joch 21 angeordnet und mit diesem arehfest, jedoch axial beweglich, verbunden, wobei für die Begrenzung der Axialbewegung geeignete, nicht näher dargestellte Mittel vorgesehen sind. Mit 26 ist die Nabe einer Reibscheibe 27 bezeichnet, die mit Hilfe einer Keilnutenverbindung auf der Abtriebswelle 2h gleitbar ist. Die Nabe 26 ist elastisch mit der Reibscheibe 27 gekuppelt. Bei eingerückter Kupplung wird die Reibscheibe 27 zwischen zwei Platten 28 und 29 eingeklemmt, die neben dem aus dem Joch 21 und dem Anker 25 bestehenden Aggregat angeordnet

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sind und deren Durchmesser annähernd gleich dem des Jochs und des Ankers ist. Die dem Anker 25 benachbarte Platte 28 ist starr mit dem Joch 21 verbunden, während die Platte 29 starr mit dem Anker verbunden ist. Ein eine Schulter 36 aufweisender leitender Ring 30, der sich gleichachsig um und im Abstand von der Welle 24 erstreckt, ist auf der aus leitendem Material bestehenden Platte 29 befestigt und auf diese Weise mit dieser elektrisch verbunden. Der Ring 30 " trägt zwei Schleifringe 31 und 32. Der Schleifring 31 besteht aus einer auf das Ende des Ringes 30 aufgeschraubten Mutter, ist also mit dem Ring 30 elektrisch leitend verbunden. Der Schleifring 32 besteht aus einem eine Schulter 37 aufweisenden Ring, der um den Ring 30 unter Zwischenschaltung einer Isolierhülse 38 angeordnet ist, die ihn außerdem vom Schleifring 31 trennt. An seiner Schulter 37 ist der Schleifring 32 über eine Isolierscheibe 39 auch gegen die Platte 29 elektrisch isoliert. "Vom Schleifring 32 führt eine nicht dargestellte Stromzuführungsleitung zu einem der beiden Wicklungsenden der Spule 35* während das andere Wicklungsende dieser Spule mit dem Joch 21 durch ebenfalls nicht dargestellte Mittel elektrisch verbunden ist.

Die Zuführung des Kupplungsstromes erfolgt über zwei Schleifbürsten 33* 34, die mit je einem der beiden Schleifringe 31* 32 zusammenarbeiten. Die Schleifbürsten 33* 34 sind über ihre Andruckmittel mit außen am Gehäuse 12 sitzenden Anschlußelektroden verbunden, die in Fig. 1 summarisch bei 40 angedeutet sind und von denen eine in Fig. 2 bei 44 dargestellt ist. Über diese Anschlußelektroden ist die Magnetwicklung 35 an den elektrischen Impulsgeber 13 angeschlossen. Die Schleifbürste 33 ist außerdem mit einer geeigneten Masse, beispielsweise der Hauptmasse des Kraftfahrzeugs, verbunden.

Der Impulsgeber 13 liegert die zur Momentübertragung erforderliche elektrische Leistung in Form von etwa rechteckförmigen Spannungsimpulsen, von denen einer in Fig. 1 bei 41 angedeutet ist. Die aus Ohmwiderstand und Induktivität der Kupplungswieklung 35 resultierende Zeitkonstante ist so groß, daß selbst bei niedrigster Motordrehzahl η eine ausreichende Glättung des Kupplungsstroms erfolgt.

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Zur Erzeugung der Spannungsimpulse 41 ist die Eingangsseite des elektrischen Impulggebers 13 mit dem Verteiler 11 der Hochspannungszündanlage durch ein Kabel 42 verbunden, über das dem Impulsgeber bei jedem Zündvorgang ein kurzer, bei 43 angedeuteter Steuerimpuls zugeführt Wird.

Aufbau der Schaltung

Fig. 5 zeigt die gesamte Schaltung des elektrischen Impulsgebers Der Impulsgeber I3 wird aus der zum Betrieb der HochspannungsZündanlage vorgesehenen Kraftfahrzeugbatterie 50 von 6 Volt über eine Plusleitung 53 und eine an Masse angeschlossene Minusleitung 55 gespeist. Das Potential der Plusleitung 53 wird in der folgenden Beschreibung als Bezugspotential (0 Volt) verwendet. Mit der Plusleitung 53 verbunden ist das eine Ende der Primärwicklung 51 der Zündspule der Hochspannungszündaalage, die im einzelnen nicht näher dargestellt ist. Das andere Ende der Primärwicklung 5I ist an den im Gehäuse des Verteilers 11 untergebrachten Unterbrecherarm 52 angeschlossen. Der Unterbrecherarm 52. arbeitet mit einem feststehenden, an die Minusleitung 55 angeschlossenen Kontakt 67 zusammen und wird von einem ebenfalls im Verteilergehäuse untergebrachten vierhöckrigen Nocken 54 bei jeder Umdrehung der Maschinenwelle zweimal von dem feststehenden Kontakt 67 abgehoben. Der Unterbrecherarm 52 ist außerdem durch die Reihenschaltung eines Widerstandes 56, eines Kondensators 57 und eines Widerstandes 58 an die Minusleitung 55 angeschlossen. Von der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 57 und dem Widerstand 58 führt eine in dieser Richtung durchlässige Diode 59 zur Basis eines Transistors 6j>₃ der zusammen mit dem Transistor 71 einen Multivibrator 85 bildet.

Die Basis des Transistors 6j> ist über einen Widerstand 60 an die Minusleitung 55 und über einen Kondensator 61 an den Kollektor des Transistors 71 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 6^ liegt

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direkt an der Plusleitung 53. Der Kollektor des Transistors 63 ist über einen Widerstand 62 an die Minusleitung 55 und über einen Widerstand 64 und einen zu diesem in Reihe geschalteten Kondensator 65 an die Basis des Transistors 71 angeschlossen. Die Basis des Transistors 71 ist außerdem über einen Widerstand 69 mit der Plusleitung 53 und über einen Widerstand 68 und einen zu diesem in Reihe geschalteten Schalter 66 mit der Minusleitung 55 verbunden. Der Schalter 66 wird in einer später noch zu beschreibenden Weise in Abhängigkeit von der Fahrgeschviindigkeit betätigt. Der Emitter des Transistors 71 liegt direkt an der Plusleitung 53, der Kollektor des Transistors 71 ist über einen Widerstand 70 an die Minusleitung 55 angeschlossen.

Die von dem Multivibrator 85 erzeugten Schaltimpulse werden am Kollektor des Transistors 63 abgenommen und der Basis eines Steuertransistors 75 zugeführt, die zu diesem Zweck über einen Widerstand 72 an den Kollektor des Transistors 63 und über einen Widerstand 73 an die Plusleitung 53 angeschlossen ist, während der Emitter des Steuertransistors 75 direkt an der Plusleitung 53 liegt.

Das Potential am Kollektor des Steuerferansistors 75 ist über einen Schaltungsteil 114 in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung CC veränderbar. Der Schaltungsteil 114 enthält einen n-p-n-Transistor 80. Der Kollektor des Steuertransistors 75 ist über einen Widerstand 74 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 79 mit der Minusleitung 55 verbunden. Die Verbindungsleitung 116 der Widerstände 74, 79 ist mit dem Emitter des Transistors 80 direkt und mit der Plusleitung 53 über einen Widerstand 77 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 78 verbunden. Von der Verbindungsleitung der Widerstände 77, 78 führt eine in dieser Richtung durchlässige Diode 76 zum Kollektor des Steuertransistors 75· Der Kollektor des n-p-n-Transistors 80 liegt direkt an der Plusleitung 53. Von der Basis des n-p-n-Transistors 80 führt ein Widerstand 84 zum Abgriff eines Potentiometers 88, der mit der Drosselklappe' mechanisch gekoppelt ist. Das Drosselklappenpotentiorneter 88 ist mit seinem einen Wicklungsende über einen Widerstand 87 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Kit

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seinem anderen Wicklungsende liegt das Drosselklappenpotentiometer an der Ausgangsleitung 125 einer Stabilisferungsvorrichtung 117* die eine auf 4 Volt stabilisierte Spannung liefert, wenn sie mit einer' Kraftfahrzeugbatterie 50 verbunden ist, deren Spannung zwischen 5 und 8,5 Volt beträgt. An die Ausgangsleitung 125 ist außerdem ein Widerstand 81 angeschlossen, der zusammen mit einem zu ihm in Reihe geschalteten, mit seiner anderen Elektrode an der Plusleitung 53 liegendem Widerstand 82 einen Spannungsteiler bildet, von dessen Abgriff 126 eine in dieser Richtung durchlässige Diode 83 zur Basis des n-p-n-Transistors 80 Führt.

Die Stabilisierungsvorrichtung 117 umfaßt zwei Transistoren 118, 119, vier Widerstände 120, 121, 122, 123 und eine Diode 124. Ihr Aufbau ist folgenders Von der Plusleitung 53 zur Minusleitung 55 führen die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 118 über den Kollektorwiderstand 120 und parallel hierzu im gleichen Durchlaufungssinn die Reihenschaltung aus der in dieser Richtung durchlässigen Diode 124, dem Widerstand 122, dem Widerstand 121 und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 119. Die Verbindungsleitung der. Widerstände 121, 122 ist dabei einerseits an die Basis des Transistors 118, andererseits über den Widerstand 123 an den Kollektor des Transistors 119 angeschlossen, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist. Die Ausgängsspannung der Stabilisierungsvorrichtung wird zwischen der Plusleitung 53 und der Ausgangsleitung 125 abgenommen, die an den Emitter des Transistors 119 angeschlossen ist.

An den Schaltungsteil 114 schließt sich rechts ein Schaltungsteil an, der zwei Kondensatoren 89 und 93, drei Dioden 9I, 92, 98 und drei Widerstände 90, 97, 99 umfaßt. Der Aufbau dieses Schaltungsteils 111 ist folgender: Zwischen dem Kollektor des Steuertransistors 75 und der Basis des Vortransistors 101 ist die Reihenschaltung aus dem mit . dem Kollektor des Steuertransistors 75 verbundenden Kondensator 89, einer Verbindungsleitung II5, der in dieser Richtung durchlässigen Diode 92, einer Verbindungsleitung 95 und der in dieser Richtung gesperrten Diode 98 vorgesehen. Die Verblndungsleitung 95 ist einerseits über den 'Widerstand 97 an die Minusleitung 55 und andererseits über den Kondensator 93 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Die

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Basis des Vortransistors 101 ist Über den Widerstand 99 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 115 ist mit der Minusleitung 55 über den Widerstand 90 und mit der Plusleitung 53 über die Diode 9I verbunden, die in bezug auf ihre Durchlaßrichtung mit der Diode 92 in Reihe liegt.

Die Basis des Vortransistors 101 ist an die Minusleitung 55 außerdem über einen Widerstand 96 und einen zu diesem in Reihe geschalteten Schalter 9^ angeschlossen, der bei Gangwechsel beim Anfassen des Schaltknopfes 46 geschlossen wird. Der Emitter des Vortransistors 101 liegt direkt an der Plusleitung 53, der Kollektor des Vortransistors 101 ist über einen Widerstand 100 an die Minusleitung 55 angeschlossen. Der Kollektor des Vortransistors 101 ist außerdem mit der Basis des Transistors 103 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 102 an die Minusleitung 55 und dessen Emitter über einen Widerstand 104 an die Plusleitung 53 angeschlossen ist. Mit dem Emitter des Transistors 103 ist außerdem die Basis des Transistors I06 verbunden, dessen Kollektor wiederum über einen Widerstand 105 an die Minusleitung 55 und dessen Emitter über einen Widerstand 107 an die Plusleitung 53 angeschlossen ist. Mit dem Emitter des Transistors 106 ist außerdem die Basis des Leistungstransistors 110 verbunden. Der Emitter des Leistungstransistors 110 liegt direkt an der Plusleitung 53. Vom Kollektor des Leistungstransistors 110 zur Minusleitung 55 führt einerseits die Kupplungswicklung 35, andererseits eine in dieser Richtung gesperrte Diode I08. Außerdem ist der Kollektor des Leistungstransistors 110 über einen Widerstand I09 mit der Basis des Vortransistors 101 verbunden.

Wirkungsweise der Schaltung

Sooft der Unterbrecherarm 52 den über die Primärwicklung 51 fließenden Zündstrom I unterbricht, gelangt ein positive? Spannungsimpuls über den Vorwiderstand 56, das Differenzierglied 37* 5& nnd die vorgespannte Diode 59 auf die Basis des Transistors 6> aes Multivibrators

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85. Der Multivibrator 85 ist trotz des Kondensators 65, dessen Punktion später erläutert wird, von der monostabilen Art, solange der Kontakt 66 geöffnet ist; im Ruhezustand ist der Transistor 63 leitend und der Transistor 71 gesperrt. Durch den pesitiven Spannungsimpuls kippt der monostabile Multivibrator 85 in den labilen Schaltzustand und verbleibt in diesem für eine Dauer von ca. 2 ms, welche . durch den Widerstand 60 und den Kondensator 6l bestimmt v/ird. Während dieser Zeit wird der Steuertransistor 75* welcher im Ruhezustand gesperrt war, ääitend.

Für die weiteren Betrachtungen ist das Potential am Kollektor des Steuertransistors 75 vor dem Leitendwerden wesentlich. Dieses Potential wird bestimmt durch die Stellung des mit der Drosselklappe mechanisch gekoppelten Potentiometers 88 und die Begrenzerschaltung 8l, 82, 83, 84. Das Potential am Abgriff des Potentiometers 88, bezogen auf den Pluspol 53 äer Stromversorgung, ändert sich zwischen -1,5 V (Leerlauf) und -4 V (Vollgas) etwa linear mit der Drosselklappenstellung Ot.

Die Basis des in Kollektorschaltung betriebenen n-p-n-Transistors 80, welcher allein der Impedanzwandlung dient, v/eist im Bereich von Leerlauf bis Halbgas dasselbe Potential wie der Abgriff des Potentiometers 88 auf. Zwischen Halbgas und Vollgas wird die Diode 83, deren Anode mit dem verhältnismäßig niederohraigen Spannungsteiler 8l, 82 verbunden ist, leitend, so daß die Potentialänderung an der Basis des Transistors 80 geringer wird. Auf diese Weise wird die Potentialänderung an der Basis des Transistors 8O zwischen Leerlauf und Vollgas der nichtlinearen Charakteristik des Kennfeldes (Fig. 3) angepaßt.

Der Transistor 80 v/eist an seinem Emitter praktisch dasselbe Potential wie an seiner Basis auf. Durch den niederohmigen Spannungsteiler 77* 78 wird dieses Potential auf ca» 70 % heruntergeteilt. Das am Abgriff des Spannungsteilers 77, 78 auftretende Potential liegt praktisch auch

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am Kollektor des Steuertransistors 75* da der Ohmwert des Widerstandes 74 wesentlich höher als der des Widerstandes 77 ist.

Damit wurde gezeigt, daß das Potential am Kollektor des gesperrten Steuertransistors 75 wie auch das an der linken Seite des Kondensators 89 in nichtlinearer Weise von der Drosselklappenstellung Ot abhängt. Wird nun der Steuertransistor 75 leitend, so tritt an seinem Kollektor ein Spannungssprung in positiver Richtung auf, welcher bei Vollgas ca. 2,1 V und bei Leerlauf ca. 1,1 V hoch ist.

Der Zustand des Schaltungsteiles rechts vom Kondensator 89 vor dem Potentialsprung ist folgender:

Die rechte Seite des Kondensators 89 befindet sich praktisch auf dem Potential 0 V, ebenso die mit der Diode 92 verbundene Seite des Kondensators 93. Der Vortransistor 101 ist leitend, die ihm nachgeschalteten Transistoren 103 und ΙΟβ, welche nur der Stromverstärkung dienen, sowie der Leistungstransistor 110 sind gesperrt. Außerdem ist für das Verständnis der im folgenden beschriebenen Vorgänge wichtig zu " wissen, daß die Kapazität des Kondensators 89 drei- bis zehnmal so groß wie die des Kondensators 93 ist und daß außerdem der Schalter 94 geöffnet ist.

Beim Leitendwerden des Steuertransistdrs 75 wird durch den bereits erwähnten positiven Potentialsprung an dessen Kollektor die rechte Seite des Kondensators 89 um den Betrag des Spannungssprunges über das Bezugspotential hinaus ins Positive gedrückt. Gleichzeitig viird über die Diode 92 der Kondensator 93 mit kleiner Zeitkonstante aufgeladen, unter den obengemachten Voraussetzungen praktisch auf das Potential der rechten Seite des Kondensators 89. Durch die Aufladung des Kondensators 93 wird die Diode 98 und damit auch der Vortransistor 101 gesperrt; die Transistoren 103, ΙΟβ und 110 werden dadurch leitend, und in der Kupplungswicklung 35 beginnt der strom anzusteigen.

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Unmittelbar nach dem Potentialsprung am Kollektor des Steuertransistors 75 beginnen sich die Kondensatoren 89 und 93 über die Widerstände 90 bzw. 97 zu entladen. Da die Entladezeitkonstante des Kondensators 89 wesentlich kleiner ist (ca. 2 ms) als die des Kondensators 93 (ca. 15 ms), wird die Diode 92 kurze Zeit nach dem Potentialsprung gesperrt, und die beiden Kondensatoren 89 und 93 entladen sich völlig unabhängig voneinander.

Die Impulsdauer t., d. h. die Dauer, während welcher der Vortransistor 101 gesperrt und die Transistoren 103, IO6 und 110 leitend sind, hängt einmal ab von der Zeitkonstanten, welche die Kapazität 93 mit dem Widerstand 97 bildet. Sie hängt zum anderen ab von der Höhe des SpannungsSprunges am Kondensator 93* und zwar ist diese Abhängigkeit etwa linear. Da der Spannungssprung am Kondensator 93 seinerseits von der Drosselklappenstellung QL abhängt, ist damit der vom Kennfeld üer geforderte Zusammenhang zwischen der Drosselklappenstellung OC und der Impulsdauer t. (Pig.'4) bzw. dem Kupplungsstrom I_K (Fig. 3) hergestellt.

Die bisherigen Betrachtungen bezogen sich auf Motordrehzahlen η <C, I800 U/min. Es soll nunmehr gezeigt werden, wie.die Abhängigkeit dip Impulsdauer t. von der Drehzahl η bewirkt wird.

Nach Fig. 4 muß die Impulsdauer t. oberhalb einer Drehzahl η von ca. I800 U/min abfallen. Dieser Abfall wird dadurch bewirkt, daß die Aufladung des Kondensators 89 über die Widerstände 74, 79 mit. ,-· einer großen Zeitkonstanten (ca. 10 ms) erfolgt. Zur näheren Erläuterung ist in Fig. 6 der Verlauf der .Kollektor-Emitter-Spannung , U_CE des Steuertransistors 75 für Vollgas über der Zeit t dargestellt. Der gezeichnete Verlauf gilt für Motordrehzahlen η «C I800 U/min.

Zum Zeitpunkt t = 0 wird der monostabile Multivibrator 85 angestoßen. Dadurch springt das Potential am Kollektor des Steuertransistors 75 von -2,1 V auf ca. -0,1 V» Während der Verweilzeit des monostabilen Multivibrators 85 im labilen Schaltzustand wird der Kondensator 89 über den Widerstand 90 entladen. Zur Zeit t = 2 ms

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kippt der Multivibrator 85 zurück, der Steuertransistor 75 wird dadurch gesperrt. Sein Kcllektorpotential verschiebt sich nun exponentiell in negativer Richtung mit einer Zeitkonstanten, welche durch die Kapazität 89 und den Widerstand 74 gebildet wird. Asymptote dieser Exponentialfunktion ist das Emitterpotential des Transistors (welches ca. -5 V beträgt), da die Diode 76 zunächst gesperrt ist. Zum Zeitpunkt t = 15 ms wird diese jedoch leitend und verhindert einen weiteren Anstieg in negativer Richtung. Der zu erwartende Knick in der Zeitfunktion wird durch das nichtideale Verhalten der Diode 76 abgerundet. .

Liegt die Motordrehzahl η unterhalb I800 U/min, was nach der Skala in Fig. 4 einer Periodendauer T > 17 ms entspricht, so erfolgt das erneute Anstoßen des monostabilen Multivibrators 85 erst zu einem Zeitpunkt t ^> 17 ms, bei welchem sich der Kondensator 89 bereits auf seine maximale Spannung aufgeladen hat. Die impulsdauer t. weist daher für η <^1800 U/min ihren maximalen Wert auf. Liegt die Motordrehzahl dagegen oberhalb I800 U/min, was einer Periodendauer T <17 ms entspricht, so erfolgt das erneute Anstoßen des Multivibrators 85 zu einem Zeitpunkt t <Cl7 ms, bei welchem der Kondensator 89 seine maximale Spannung noch nicht erreicht hat. Die Höhe des Spannungssprunges wird daher mit zunehmender Drehzahl kleiner, und entsprechend nimmt auch die Impulsdauer t^ ab (im Bereich zwischen I800 und 4000 U/min um ca. 50 %).

Dasselbe Zeitverhalten zeigt die Kollektor-Emitter-Spannung des Steuertransistors 75 im Leerlaufstellung der Drosselklappe. Wie Fig. 7 zeigt, ist der Potentialverlauf lediglich, entsprechend dem niedrigeren Potential am Emitter des Transistors 80, etwa im Maßstab 1 j 2 verkleinert. Durch diese Eigenschaft der Schaltung wird die im Kennfeld (Fig. 3 bzw. 4) geforderte Ähnlichkeit der Kurven realisiert. -

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Während eines Gangwechsels muß das von der Kupplung übertragbare Moment zu Null werden. Dazu muß der Kupplungsstrom unterbrochen werden. Dies wird in der Schaltung dadurch erreicht, daß der Vortransistor 101 über den Widerstand 96 und den Schalter 94 für die Dauer des Gangwechsels - unabhängig vom Zustand der übrigen Schaltung - leitend" gemacht wirdj wodurch die Transistoren 103, IO6 und 110 gesperrt werden.

Der durch die Transistoren 6j5 und 71 gebildete Multivibrator 85 wurde bei dem bisher beschriebenen Verhalten der Schaltung als monostabil betrachtet. Bei der monostabilen Funktion dieses Multivibrators dient der Kondensator 65 lediglich dazu, durch seinen Ladestrom während der Dauer des labilen Sehaltzustandes den Transistor 71 im leitenden Zustand zu halten. Wird jedoch der Schalter 66 geschlossen, so zeigt der Multivibrator 85 astabiles Verhalten, und der Kondensator 65 bildet mit dem Widerstand 68 eines der beiden zeitbestimmenden Glieder. Die Periodendauer des frei schwingenden Multivibrators 85 beträgt etwa 24 ms, was einer Motordrehzahl von etwa 1250 U/min entspricht.

Der Schalter 66 wird mechanisch oder elektronisch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt und ist oberhalb einer Geschwindigkeit von 15 bis 20 km/h geschlossen. Bei geschlossenem Schalter 66 schwingt der Multivibrator 85 astabil, solange die Motordrehzahl kleiner als etwa I25O U/min ist. Es ergeben sich dadurch die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten horizontalen Kennlinien, überschreitet die Motördrehzahl jedoch die "Drehzahl" des astabilen Multivibrators, so wird dieser durch die Triggerimpulse in seiner "Drehzahl" mitgezogen und zeigt monostabiles Verhalten auch bei geschlossenem Schalter 66,

Durch.dieses Verhalten des Impulsgebers 13 wird einmal verhindert, daß die Kupplung beim Fahren mit kleiner Motordrehzahl η in einem hohen Gang zum Schleifen kommt. Zum anderen ist es - wie bereits

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erwähnt - dadurch möglich, den'Motor an einer Gefällstrecke oder durch Anschleppen des Fahrzeugs ohne Anlasser in Gang zu setzen.

Wie aus den Kennlinien in Fig. 3 ersichtlich ist, ist es zur Erzielung eines guten Fahrverhaltens erforderlich, den Kupplungsstrom verhältnismäßig genau zu dosieren. Da es aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist, die Kupplungswicklung 35 aus einer stabilisierten Spannungsquelle zu betreiben, würde diese Genauigkeit durch die erheblichen Spannungsschwankungen der im Fahrzeug verfügbaren Spannungsquelle 50 in Frage gestellt werden. Diese Schwierigkeit ist aber in der vorliegenden Steuerung erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Spannung der Betriebsstromleitung 125 für das Drosselklappenpotentiometer 88 auf -4 V stabilisiert ist.

Bei der geringen, hier auftretenden Belastung wird dies mit Hilfe der verhältnismäßig einfach aufgebauten Stabilisierungsvorrichtung 117 erreicht. Der Transistor II9 der Stabilisierungsvorrichtung II7 stellt einen veränderbaren Widerstand für den aus der Betriebsstromleitung 125 der Minusleitung 55 zufließenden Betriebsstrom dar und bestimmt daher die Höhe der zwischen der Plusleitung 53 und der Betriebsstromleitung 125 herrschenden Spannung. Diese wird mit Hilfe der Reihenschaltung aus der Diode 124 und den Widerständen 121, 122 konstant gehalten, da an den Verbindungspunkt der Widerstände 121, 122 die Basis des Transistors II8 angeschlossen ist. Außer dieser Rückwärtsregelung ist noch eine Vorwärtsregelung mit Hilfe des Widerstandes 123 vorgesehen, welche auf die Höhe der von der Kraftfahrzeugbatterie 50 angebotenen Spannung anspricht und den Transistor HS umso stärker in sein stromleitendes Gebiet und demzufolge den Transistor II9 umso stärker in sein Sperrgebiet steuert, je höher die Spannung der Kraftfähr·'zeugbatterie 50 ist. Dementsprechend wird der Durchlaßwiderstand des Transistors 119 stark erniedrigt, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 in der Nahe des unteren Grenzwertes von 5 V liegt. .

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Robert Bosch GmbH 4k R.Nr. 8471

Stuttgart I5.9.I965 Fb/Sz

Durch diese Stabilisierung wird erreicht, daß der Spannungssprung, durch welchen der Kondensator 93 aufgeladen wird, von der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 nicht abhängt. Dagegen hängt die Entladefunktion dieses Kondensators 93 von der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 ab, da der Entladewiderstand 97 mit deren Minuspol 55 verbunden ist, was bewirkt, daß die Impulsdauer t. mit wachsender Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 kleiner wird. Die Abnahme der Impulsdauer t_i erfolgt in der'Weise, daß das Produkt aus Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 und Impulsdauer t_± innerhalb des interessierenden Spannungsbereiches weitgehend konstant bleibt. Dies hat zur Folge, daß auch der Kupplungsstrom l_v von der Spannung der Kraftfahrzeugbattetie 50 weitgehend unabhängig ist.

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Claims

' ' · ' /|Q 2 1969

Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Neue Ansprüche ·

1. Steuereinrichtung nach Patent 1 225 957 zum Betrieb einer elektromagnetischen Kupplung, insbesondere einer Kraftfahrzeugkupplung, bei welcher der Magnetwicklung (55) der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in einer au den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchronen Folgefrequenz Arbeitsstromimpulse über einen im Ein- Aus-Betrieb arbeitenden-Leistungstransitor (110) zugeführt werden, der von einem gegenphasig arbeitenden Vortransistor (101) gesteuert wird, welchem selbst ein im gleichen iakt zwischen stromleitendem und ge- . sperrtem Zustand hin- und herkippender, an seinem Kollektor

• über einen Arbeitswiderstand (74) mit einer ersten Betriebsstromleitung (55) verbundener Steuertransistor (75) vorgeschaltet ist, wobei zwischen der Verbindung Arbeitswiderstand (74.) _. Kollektor des Steuertransistors (75) einerseits und der Basis des Vortransistors (101) andererseits die Reihenschaltung aus einem ersten, mit dem Kollektor verbundenen Kondensator (89) und einem ersten Gleichrichter (92) gelegt ist und von der Basis des Vortransistors (101) zu der mit dem Arbeitswiderstand (74) verbundenen Betriebsstromleitung (55) ein Widerstand (90) führte während zwischen dieser Basis und der zweiten, entgegengesetztes Potential führenden Betriebsstromleitung (55) ein zweiter Kondensator (95) und p

^ "Unterlagen (Art. 7 4 l At». 2 Nr. l Satz 3 des Änderungen v. l.'i'lJW_r 1

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der mit dem ersten Kondensator (89) verbundenen Anschlußelektrode des ersten Gleichrichters (92) und der zweiten Betriebsstromleitung (53) ein zweiter Gleichrichter (91) vorgesehen ist,' der in bezug auf seine Durchlaßrichtung mit dem ersten Gleichrichter in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Arbeitswiderstand (74) ein unmittelbar an die erste Betriebsstromleitung (55) angeschlossener Vorwiderstand

(79) in Reihe liegt, daß ein HiIfstransistor (80) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände einerseits und der zweiten Betriebsstromleitung (53) andererseits liegt und daß die Basis des Hilfstransistors (80) mit dem Abgriff eines mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelten Potentiometers (88) verbunden .ist.

2, Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Hilfstransistors.

(80) ein erster Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten (77) und zweiten Spannungsteilerwxderstand (78), vorgesehen ist und daß vom Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände zum Kollektor des Steuertransistors (75) ein dritter Gleichrichter (76) führt.

3« Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenndaß das mit der Drosselklappe gekuppelte Potentio-

■ meter (88) an eiiiaa stabilisierten Teil der zwischen den beiden.

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Betriebsstromleitungen (55 und 55) wirksamen Spannung, insbesondere einer Fahrzeugbatterie (50) angeschlossen ist.

A-. Steuereinrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Potentiometer (88) an den stabilisierten Teil der Spannung noch ein weiterer Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Spannungsteilerwiderstand (81) und einem vierten Spannungsteilerwiderstand (82) angeschlossen ist, und daß vom Verbindungspunkt (126) dieser beiden Widerstände zur Basis des HiIfstransistörs (80) eine Diode (85). führt und vorzugsweise in der Verbindungsleitung von dieser Basis zum Abgriff des Drosselklappenpotentiometers (88) ein zusätzlicher Widerstand (84·) angeordnet ist.

5- Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 4- mit einer Stabili-V sierungsvorrichtung zur Erzeugung des stabilisierten Teils der zwischen den beiden Betriebsstromleitungen wirksamen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsvorrichtung (117) einen ersten Transistor (118) und einen mit seiner Basis an den Kollektor des ersten angeschlossenen zweiten Transistor (119), vier Widerstände (120,121,122,125) und eine Diode (124·) umfaßt, wobei die zweite, JPluspotential führende Betriebsstromleitung (55) mit der ersten, Minuspotential führenden Betriebsstromleitung (55) erstens durch die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (118) und aus einem (120) der Widerstände und

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zweitens - parallel hierzu im gleichen Durchlaufungssinn durch die Reihenschaltung aus der Diode (124), aus zwei (122 und 121) der Widerstände und aus der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (119) verbunden ist, wobei die Basis des ersten Transistors (118) an den Verbindungs-' punkt des zweiten (121) und dritten (122) der Widerstände angeschlossen ist und der vierte (125) &er Widerstände von diesem Verbindungspunkt zur ersten Betriebsstromleitung (55),führt, und wobei ferner die stabilisierte Teilspannung, zwischen der zweiten Betriebsstromleitung (53) und dem Emitter des zweiten Transistors (119) abgegriffen ist.

6. Steuereinrichtung zum Betrieb.einer-elektromagnetischen Kupplung, insbesondere einer Kraftfahrzeugkupplung, bei welcher der Magnetwicklung (35) der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in einer zu den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchronen.Folgefrequenz ArbeitsStromimpulse über einen im Ein-Aus-Betrieb.arbeitenden Leistungstransistor (110) zugeführt werden, welcher von einem monostabilen Multivibrator ■ gesteuert wird, welcher einen treibenden Transistor (63) und einen getriebenen Transistor (71) enthält, wobei die Basis des treibenden Transistors (63) über einen ersten Kondensator (61) mit dem Kollektor des getriebenen Transistors verbunden ist und von derselben Basis zu der ersten Betriebsstromleitung (55) ein erster Widerstand (60) führt, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß zwiseilen der Basis des getriebenen Transistors (7T) und dem Kollektor des treibenden Transistors (63) ein zweiter Kondensator (65) und zwischen derselben Basis und der ersten Betriebsstromleitung (55) cLie Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand (68) und aus einem in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigten Schalter (66) vorgesehen ist, welcher bei größeren fahrzeuggeschwindigkeiten geschlossen und bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten geöffnet ist.

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