DE3140229A1

DE3140229A1 - Anordnung zum steuern einer elektromagnetischen kupplung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3140229A1
Application number: DE19813140229
Authority: DE
Inventors: Ryuzo Sakakiyama; Toshio Takano
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1982-06-03
Also published as: GB2088009B; JPS5766031A; FR2492023A1; FR2492023B1; NL8104610A; GB2088009A

Description

Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen
Kupplung., insbesondere für Kraftfahrzeuge Priorität: 11. Oktober 1980 Japan 55-142192 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, und vorzugsweise eine Anordnung für eine Eklektromagnetpulverkupplung, zu die einen Stoß beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses verringert Die Eklektromagnetpulverkupplung enthält einen ringförmigen, an der Kurbelwelle des Motors befestigten Antriebsteil, eine in dem Antriebsteil vorgesehene Nagnetisierungsspule, einen an der EingangSwelle des Wechselgetriebes angebrachten Abtriebsteil, wobei ein Spalt zu dem Antriebsteil frei bleibt, und einen Schalthebel zum Gangwechsel in dem Getriebe. Der Schalthebel ist mit einem Schalter für die Magnetisierungsspule versehen, der durch Bedienen des Schalthebels betätigt wird. Wenn der Schalthebel in die Gangeingriffstellung verschoben wird, wird der Schalter geschlossen, wodurch ein Stromfluß durch die Magnetisierungsspule zum Magnetisieren des Antriebsteils fließt.
Wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, steigt der der Spule zugeführte Strom an. Das Magnetpulver wird in dem Spalt zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil angesammelt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil hergestellt wird. Der durch die Magnetisierungsspule fließende Kupplungsstrom steigt progressiv so an, wie das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, während die Kupplung zwischen dem Antrieb steil und dem Abtriebsteil schleift.
Die Anordnung ist des weiteren so vorgesehen, daß ein schwacher Kupplungsstrom während der Wiedereinrückperiode der Kupplung nach dem Umschaltvorgang erzeugt wird, um die Leistung in einem Teileinrückkuplungszustand zu übertragen, um dadurch. einen Stoß zu verringern,.der durch ein abruptes Einrücken der. Kupplung verursacht wird. Der Kreis der Kuplungsspule ist entsprechend der Betätigung des Schalthebels ein- oder ausgeschaltet. Der Kuplungsstrom wird durch Betätigen eines Beschleunigungsschalters gesteuert, um das Schleifen der Kupplung zu bewirken. In Fig. 7 zeigt A den Kupplungseinrückzustand, während dessen ein Kupplungsstrom Im fließt, um das volle Einrücken der Kupplung zu bewirken. Wenn der Schalthebel am Beginn des Gangwechselvorgangs betätigt wird, wird der Kupplungsspulenkreis ausgeschaltet, wie durch B gezeigt ist, und die Kupplung wird ausgerückt. Wenn der Schalthebel aus der Hand der Bedienungsperson nach der Beendigung des Gangwechsels losgelassen wird, fließt ein Kupplungsstrom In, der schwächer als der Kupplungsstrom Im ist, durch die Kupplungsspule, wie durch C gezeigt ist, und hält die Kupplung im Teilkupplungseinrückzustand, d.h. im Schleifzustand, so. das der Stoß des Einrückens der Kupplung verringert werden kann.
Die Steuerperiode t1 für den Teilkupplungseinrückzustand bei Beschleunigung ist kürzer als die Periode t2 für die Verzögerung. Fach der Periode t1 oder t2 fließt der Strom Im, wie durch D oder E in Fig. 7 gezeigt ist, so daß die Kupplung voll eingerückt wird.
Die Periode des Teilkupplungseinrückens aufgrund des Stroms In wird durch Betätigen des Beschleunigungsschalters bestimmt, der während des Niederdrückens des Beschleunigungspedals geschlossen wird. Im Schwerlastzustand bei Beschleunigung wird folglich die Periode des Teileinrückens verkürzt, um das Kupplungsschleifen zu verringern, und während der Verzögerung wird die Periode verlängert.
Bei der bekannten Anordnung ist somit, wenn das Beschlenigungspedal nicht niedergedrückt wird, die Kupplung in Teileinrückzustand während der langen Periode t2, so daß der durch das Einrücken der Kupplung bei der Verzögerung verursachte Stoß verringert wird Wenn jedoch der Umschaltvorgang häufig oder schnell ausgeführt wird, tritt ein Schließen des Beschleunigungsschalters trotz des Verzögerungszustands auf. In einem solchen Zustand wird die Teileinrückperiode kurz, d.h.
t1, was einen großen Stoß des Einrückens verursacht und somit ein unangenehmes Gefühl für die Fahrgäste erzeugt.
Wenn des weiteren das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, wird die Fahrzeugkarosserie, auch wenn sich das Fahrzeug im Verzögerungszustand befindet und das Niederdrücken gering ist, einem großen Stoß ausgesetzt, da der Beschleunigungsschaiter schließt und die Kupplung plötzlich einrückt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung zu schaffen, welche die Zeitperiode des Kupplungsteileinrückens abhängig vom Unterdruck in dem Ansaugkanal des Motors während des Gangwechsels ändert, wodurch der Einrückstoß der Kupplung verringert werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind Fig. 1 ein Querschnitt einer Elektromagnetpulverkupplung, die durch die Steueranordnung der Erfindung gesteuert wird, Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie Z-Z in Fig 1, Fig. 3 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung der Steueranordnung, Fig. 4 ein Schnitt- eines Beispiels einer Unterdruckfühlvorrichtung, Fig 5 ein Schnitt der Fühlvorrichtung der Fig. 4, Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Änderung von Signalen an bestimmten Stellen der Fig. 3 und Fig. 7 eine graphische Darstellung der Änderung des Kupplungsstroms.
In Fig. n und 2 bezeichnen 1 eine Elektromagnetpulverkupplung, 2 ein Vierganggetriebegehäuse und 3 eine Enduntersetzungsvorrichtung.
Die Elektromagnetkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse angeordnet und enthält eine Antriebsplatte 6, die mit dem.Ende der Kurbelwelle 5 eines Verbrennungsmotors verbunden ist, einen ringförmigen Äntriebsteil 8, der an der Antriebsplatte 6 befestigt ist, eine Magnetisierungsspule 7, die in dem Antriebsteil 8 angeordnet. ist, und einen Abtriebsteil 10, der durch eine Keilverzahnung an einer Eingangswelle 9 des Wechselgetriebes 2 befestigt ist und der im Abstand-von dem Antriebsteil 8 durch einen Spalt 11 angeordnet ist.
Pulver aus magnetischem Material ist in einer Pulverkammer 12 angeordnet, so daß der Spalt 11 mit dem Pulver gefüllt. werden kann. Eine Kappe 13 ist an dem Antriebsteil 8 befestigt. Die Kappe 13 hat einen zylindrischen Teil koaxial mit der Eingangswelle 9, auf der Schleifringe 14 fest angebracht sind. Die Schleifringe 14 sind mit dem Antriebsteil 8 durch eine Leitung X verbunden. Gegen die Schleifringe 14 gedrückte Bürsten 16 sind in einem Halter 17 gehalten und mit der nachfolgend beschriebenen Steuereinrichtung durch eine Leitung Y verbunden.
Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte 6 und der Antriebsteil 8 zusammen mit der Kurbelwelle 5 und das in der Pulverk er 12 dicht eingeschlossene Magnetpulver wird zu der Innenfläche des Antriebsteils 8 durch Zentrifugalkraft getriebe Wenn die Magnetisierungsspule 7 durch den durch die Le Leitung Y, die Bürsten 16, die Schleifringe 14 und die Leitung X fließenden Strom erregt wird , wird der Antriebsteil 8 magnetisiert, wodurch ein durch den Abtriebsteil 10 fließender Magnetfluß erzeugt wird, wie durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt ist. Der Magnetfluß drängt somit das Pulver in dem Spalt 11 zusammen, so daß die Leistung des Motors auf die Eingangswelle 9 über die Kupplung übertragen wird.
In dem Getriebe 2 sind die Antriebszahnräder 18 bis 21 für den ersten bis vierten Gang einstückig auf der Eingangswelle 9 vorgesehen. Die Antriebs zahnräder 18 bis 21 sind in Eingriff jewils mit den Abtriebszahnrädern 23 bis 26. Die Abtriebszahnräder .23 bis 26 sid drehbar auf der Ausgangswelle 22 parallel zur Eingangs-.
welle 9 angebracht. Jedes der Abtriebszahnräder 23 und 24 kann in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch Betätigen einer Synchrongetriebeeinrichtung 27 kommen und jedes Abtriebszahnrad 25 und 26 kann in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch eine Synchrongetriebeeinrichtung 28 kommen. Des weiteren ist eine Rückwärtsantriebszahnradeinrichtung 29 vorgesehen. Durch Betätigen des (nicht dargestellten) Schalthebels des Getriebes kann somit das Abtriebszahnrad 23 mit der Ausgangswelle 22 durch die Synchrongetriebeeinrichtung 27 gekuppelt werden und der erste Gang wird auf der Ausgangswelle 22 erhalten, da die Leistung der Ausgangswelle 9 stark verringert wird. Der zweite, dritte und vierte Gang können in gleicher Weise erhalten werden.
An einem Ende der Ausgangswelle 22 ist ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das mit einem Ringzahnrad 32 eines Differentials 31 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 in Eingriff ist. Die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 22 des Getriebes 2 wird direkt' von dem Ringzahnrad 32 auf das Spurzahnrad 36-über ein Gehäuse 33, eine Ritzelwelle 34 und ein Ritzel 35 und somit auf die Antriebsräder über die Radwellen 37 übertragen.
Bei der Steuerschaltung der Fig. 3 bestehen die Eingangssignale aus einem Gangwechselsignal a, das während der Betätigung des Schalthebels erzeugt wird, einem Beschleunigungssignal b, das erzeugt wird, wen der Unterdruck in dem Ansaugkanal abfällt, und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal c, das erzeugt wird, wenn zu die die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt. Ein Kupplungssteuersignal wird - aus diesen Signalen a,b und c erzeugt. Das Gangwechselsignal a wird über einen Inverter 40 der Basis eines Transistors 41 zugeführt, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor mit einem Ladekreis 44 verbunden ist, der aus einem Widerstand 42 und einem Kondensator 43 besteht. Das Beschleunigungssignal b wird über einen Inverter 45 einem Normalspannungskreis 49 zugeführt, der aus Widerständen 46, 47 und 48 besteht.
Die Ausgänge des Ladekreises 44 und des Normalspannungskreises 49 sind mit den Eingängen eines Komparators 50 verbunden. Der Ausgang des Komparators 50 ist mit einem UND-Gate 51 und einem NAND-Gate 52 verbunden.
Dem anderen Eingang des UND-Gte 51 wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal c zugeführt. Dem anderen Eingang des NAND-Gate 52 wird ein Ausgangssignal von dem-Oszillatorkreis 53 zugeführt, der aus -Inyertern, Widerständen usw. besteht. Die Ausgänge des UND-Gate 51 und des NAND-Gate 52 sind mit einem NAND-Gate 54 verbunden, dessen Ausgang mit einem UND-Gate 55 verbunden ist.
Dem anderen Eingang des UND-Gate 55 wird das Gangwechselsignal a zugeführt und der Ausgang des UND-Gate 55 ist mit der Basis eines Transistors 56 verbunden. Der Emitter des Transistors 56 ist geerdet-und der-Kollektor ist mit einem Anschluß der Spule 7 verbunden0 Die beiden Anschlüsse der Spule 7 sind mit einem Kommutationskreis 57 aus einer Diode und einem Widerstand verbunden.
Fig 4 zeigt ein Beispiel der Beschleunigungsfeststelleinrichtung unter Verwendung eines Unterdruckschalters 73 eines Ansaugkanals 72 eines Motors 71. Der Unterdruckschalter 73 wird durch den Unterdruck des durch einen Vergasers 70 zugeführten Luftbrennstoffgemisches betätigt. 74 bezeichnet eine Auspuffleitung des Motors 71. Fig. 5 zeigt das Innere des Unterdruckschalters 73.
Der Schalter 73 hat einen zylindrischen hohlen Körper 75, der luftdicht durch eine Membran 76 in ein Druckabteil 77 und ein Schalterabteil 78 geteilt ist.
Das Druckabteil 77 steht mit dem Ansaugkanal 72 in Verbindung und das Schalterabteil 78 steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Des Druckabteil 77 hat eine Schraubenfeder 79, die auf den Betätigungsteil 80 wirkt, der an der Membran 76 befestigt ist. Das Schalterabteil 78 hat einen Mikroschalter 81, der durch die Membran 76 betätigt wird.
Wenn der Unterdruck in dem Ansaugkanal 72 niedrig ist (wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt ist), ist die Differenz zwischen den Drücken in dem Druckabteil 77 und dem Schalterabteil 78 gering. Die Schraubenfeder 79 betätigt folglich den Betätigungsteil 80, um den Mikroschalter 81 anzustoßen und zu betätigen. Wenn der Unterdruck hoch ist (wenn das Beschleunigungspedal losgelassen ist), ist die Druckdifferenz groß, so daß die Membran 76 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 79 durchgebogen wird, was bewirkt, daß der Mikroschalter 81 ausgeschaltet wird.
Der Zustand des Nikroschalters 81 stellt dann die Beschleunigung der. Das Ausgangssignal des Mikroschalters 81 wird an den Eingang b in Fig. 3 angelegt.
Die Arbeitsweise der Anordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm der Fig. 6 beschrieben.
Das Gangwechselsignal a befindet sich auf einem niedrigen Pegel, wenn der Schalthebel für. das Getriebe betätigt wird. Das Beschleunigungssignal b kommt auf einen hohen Pegel durch die Betätigung des Mikroschalters 81 nur dann, wenn der Unterdruck in dem Ansaugkanal niedrig ist. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal c befindet sich auf hohem Pegel nur dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert,- z.B.
15 km/h, übersteigt.
Gangwechsel bei- einer Geschwindigkeit höher als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit beim Niederdrücken des Beschleunigungspedals und bei niedrigen Unterdruck Das Gangwechselsignal a wechselt vom hohen zum niedrigen Pegel und wird durch den Inverter 40 auf einen hohen Pegel umgekehrt, was den Transistor 41 einschaltet.
Der Kondensator 43 des Ladekreises 44 wird folglich entladen-und das Ausgangssignal des Ladekreises 44 wird auf den Pegel Null verringert und wird dem Komparator.
50 zugeführt. Das Beschleunigungssignal b, das sich auf hohem Pegel befindet, wird durch den Inverter 45 in einen niedrigen Pegel umgekehrt und wird dem Widerstand 46 zugeführt, um die Klemmenspannung des Widerstands 48 zu verringern-. Das verringerte Signal b' wird eine Normalspannung für den Komparator 50. Der Komparator 50 vergleicht die Signale b' und d und erzeugt ein Signal hohen Pegels, wenn das Signal b' höher als das Signal d ist. Wenn das Signal hohen Pegels e dem UND-Gate 51 zugeführt wird, erzeugt das UND-Gate 51 ein Signal hohen Pegels g, da der Pegel des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals c hoch ist. Durch Speisen mit dem Signal hohen Pegels e von dem Komparator 50 und Impulswellen f von dem Oszillatorkreis 53 erzeugt das NAND Gate 52 Impulswellen i, die in die Impulswellen f umgekehrt werden. Nur wenn Signale g und i sich auf hohem Pegel befinden, erzeugt deshalb das NAND-Gate 54 ein Signal niedrigen Pegels j, das zu dem UND-Gate 55 übertragen wird. Gleichzeitig ist, solange dem anderen Eingang des UND-Gate 55 ein Gangwechselsignal a niedrigen Pegels zugeführt wird, er Pegel des Ausgangssignals des UND-Gate 55 niedrig und der Transistor 56 wird ausgeschaltet. Nach der Beendigung des Gangwechselvorgangs wechselt das Gangwechselsignal a vom niedrigen Pgel zum hohen Pegel, so daß das UND-Gate 55 Signale hohen Pegels k entsprechend den Teilen hohen Pegels des Signals j erzeugt, um dadurch den Transistor 56 ein- und auszuschalten. Der elekrische Strom mit einer Wellenform fließt somit durch die Spule.7.
Ein Kupplungsstrom schwächer als ein Nennstrom fließt somit durch die Spule 7, was ein Teileinrücken der Kupplung bewirkt. Die Elektromagnetpulverkupplung 1 überträgt die Leistung des Motors mit Schleifen.
Wenn das Gangwechselsignal a vom niedrigen zum hohen Pegel wechselt, schaltet das Ausgangssignal des Inverters 40 den Transistor 41 aus, so daß der Kondensator 43 durch den Widerstand 42 geladen wird. Das Signal d von dem Ladekreis 44 erhöht sich somit parabelförmig, Wenn die Spannung des Signals d das Signal b' von dem Nbrmalspannungskreis 49 übersteigt, wechselt das Ausgangssignal e des Komparators 50 auf einen niedrigen Pegel, wie durch m in Fig. 6 angezeigt ist, Der Pegel des Ausgangssignals g von dem UND-Gate 51 wird somit niedrig.
Das Ausgangssignal j des NAND Gate 54 wird hoch. Das UND-Gate 55 mit einem Gangwechselsignal a hohen Pegels erzeugt ein hohes Ausgangssignal, so daß der Transistor 56 eingeschaltet und ein Nennstrom durch die Spule 7 mit dem Ergebnis eines vollständigen Einrückens der Elektromagnetpulverkupplung 1 fließt.
Gangwechsel bei einer Geschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit ohne Niederdrücken des Beschleunigungspedals und bei hohem Unterdruck Da sich das Beschleunigungssignal b auf niedrigem Pegel ohne Niederdrücken des Beschleunigungspedals befindet und ein Signal hohen Pegels von dem Inverter 45 dem Widerstand 46 zugeführt wird, speist der Normalspannungskreis 49 den Komparator 50 mit einem Signal b" als Normalspannung, die höher als das Signal b' ist, das erzeugt wird, wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt ist. Wenn somit das Gangwechselsignal a vom niedrigen zum hohen Pegel wechselt und die Spannung des Ausgangssignals d von dem Ladekreis 44 allmählich ansteigt, tritt der Wechsel des Ausgangssignals e des Komparators 50 vom hohen zum niedrigen Pegel, am Punkt n auf, an dem die beiden Signale b' und d mit demselben Pegel, zusammenfallen. In diesem Fall kommt der Punkt n später als der Punkt m, an dem die Pegel der Signale d und b' während des Niederdrückens des Beschleunigungspedals. zusammenfallen. Die Zeitperiode des Signals e, mit hohem Pegel wird somit verlängert. Das Intervall zwischen der Beendigung des Gangwechselvorgangs und dem Abfall des Ausgangssignals e wird demgemäß verlängert.
Während dieses Intervalls erzeugt das UND-Gate 55 Impulswellen, um die Teilkupplungseinrückperiode länger zu machen. Die Änderungen der Signale durch die Ausgangss.ignale von dem Komparator 50 sind durch gestrichelte Linien g, i, j, kund Ic in Fig. 6 angegeben.
Durch die oben beschriebene Ausbildung der Erfindung kann die Zeitdauer des Teilkupplungseingriffszustands in Abhängigkeit von dem Beschleunigungszustand des Fahrzeugs während des Gangwechselvorgangs geändert werden, so daß der durch das Einrücken der Kupplung verursachte Stoß verringert wird.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges mit einem an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors befestigten Antriebsteil, mit einer in dem Antriebsteil angeordneten Magnetisierungsspule, mit einem dem Antriebsteil benachbarten Abtriebsteil, mit einem an dembtriebsteil befestigten Wechselgetriebe, das Mehrstufen-Wechselzahnräder aufweist, und mit einem Schalthebel zum Betätigen des Getriebes, gekennzeichnet durch eine erste Feststelleinrichtung, die auf. die Betätigung des Schalthebels zum Erzeugen eines Gangwechselausgangssignals anspricht, eine zweite Feststelleinrichtung, die auf den Unterdruck in dem Ansaugkanal des Verbrennungsmotors zum Erzeugen von Ausgangssignalen anspricht, einen ersten Steuerkreis, der auf die Ausgangssignale der ersten Feststelleinrichtung und der zweiten Feststelleinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals für eine Zeitdauer anspricht, die durch das Ausgangssignal der zweiten Feststelleinrichtung bestimmt wird, eine erste Gateeinrichtung, die auf das Ausgangssignal des ersten Steuerkreises zum Erzeugen eines Ausgangssignals anspricht, und eine Schalteinrichtung, die auf das Ausgangssignal der ersten Gateeinrichtung anspricht, um einen Strom durch die Magnetisierungsspule fließen zu lassen
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Oszillatorkreis zum Erzeugen eines Wechselstroms und durcheine zweite Gateeinrichtung, die auf den Wechselstrom des Oszillatorkreises zum Steuern der ersten Gateeinrichtung und zum Verringern des durch die Magnetisierungsspule fließenden Stroms anspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerkreis einen Ladekreis, einen Normalspannungskreis und einen Komparator zum Vergleichen der Ausgangssignale des Ladekreises und des Normalspannungskreises zum Erzeugen eines Ausgangssignals für eine Zeitdauer enthält, die durch den Pegel des Ausgangssignals des Normalspannungskreises bestimmt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gateeinrichtung betätigt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt.