DE3145630C2 - - Google Patents

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DE3145630C2
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clutch
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Fuji Jukogyo KK
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Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für eine Elektromag­ netkupplung eines Kraftfahrzeuges sowie ein Verfahren zum Steuern einer Elektromagnetkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 8.
Eine derartige Steueranordnung bzw. ein derartiges Verfahren sind aus der DE-OS 17 80 622 bekannt.
Ein wesentliches Problem bei der bekannten Steueranordnung be­ steht darin, daß diese nur bei einer bestimmten Leerlaufdreh­ zahl ein sanftes Anfahren ermöglicht, während bei Anstieg der Leerlaufdrehzahl die Kupplung wesentlich schärfer eingreift, so daß das Fahrverhalten, insbesondere für Anfänger, unange­ nehm werden kann.
Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, eine Steueranordnung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend wei­ terzubilden, daß ein verbessertes Betriebsverhalten beim Kuppeln erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 8 angegebenen Merkmale gelöst. Bevor­ zugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist
Fig. 1 ein Querschnitt einer Elektromagnet­ kupplung, die bei der Anordnung nach der Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie Z-Z in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungs­ form der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Steuer­ schaltung,
Fig. 5 ein Schaltbild einer Steuerschaltung,
Fig. 6 bis 10 Darstellungen von Ausgangssignalen an verschiedenen Teilen der Schaltung der Fig. 5,
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Beziehung des Kupplungsdrehmoments und der Motordreh­ zahl einer bekannten Anordnung und
Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung des Kupplungsdrehmoments und der Motordrehzahl beim Ausführungsbeispiel.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist 1 eine Elektromagnet­ kupplung, 2 ein Vierganggetriebe und 3 eine Endunter­ setzungsvorrichtung.
Die in einem Kupplungsgehäuse vorgesehene Elektromagnet­ kupplung 1 enthält eine Antriebsplatte 6, die mit dem Ende einer Kurbelwelle 5 eines Verbrennungs­ motors verbunden ist, ein ringförmiges Antriebsorgan 8, das an der Antriebsplatte 6 festgelegt ist, eine in dem Antriebsorgan 8 vorgesehene Magnetisierungsspule 7 und ein Abtriebsorgan 10, das durch eine Keilverzahnung an der Eingangswelle 9 des Getriebes 2 festgelegt ist, wobei ein Spalt 11 gegenüber der Antriebsplatte 6 und dem Antriebsorgan 8 frei bleibt. Magnetpulver ist in einer Pulverkammer 12 vorgesehen. Der Spalt 11 ist so ausgebildet, daß er mit dem Pulver gefüllt wird. Eine Kappe 13 ist an dem Antriebsorgan 8 festgelegt. Die Kappe 13 hat einen zylindrischen Teil koaxial zu der Eingangswelle 9, auf der Schleifringe 14 fest vorgesehen sind. Die Schleifringe 14 sind mit dem Antriebsorgan 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 das Antriebsorgan 8 zusammen mit der Kurbelwelle 5. Das in der Pulverkammer 12 enthaltene Magnetpulver wird zu der Innenfläche des Antriebs­ organs 8 durch Zentrifugalkraft bewegt. Wenn die Magnetisierungsspule 7 durch den Strom erregt wird, der durch die Leitung Y, die Bürsten 16, die Schleif­ ringe 14 und die Leitung X zugeführt wird, wird das Antriebsorgan 8 magnetisiert und erzeugt einen Magnet­ fluß, der durch das Abtriebsorgan 10 fließt. Das Pulver wird somit in dem Spalt 11 angesammelt, so daß die Leistung des Motors auf die Eingangswelle 9 über die Kupplung übertragen wird.
In dem Getriebe 2 sind Antriebszahnräder 18 bis 21 für den ersten bis vierten Gang einstückig an der Eingangswelle 9 vorgesehen. Die Antriebszahnräder 18 bis 21 sind jeweils in Eingriff mit den Abtriebs­ zahnrädern 23 bis 26. Die Abtriebszahnräder 23 bis 26 sind drehbar auf der Ausgangswelle 22 parallel zur Eingangswelle 9 angebracht. Jedes der Abtriebszahn­ räder 23 und 24 ist für einen Eingriff mit der Aus­ gangswelle 22 durch Betätigen einer Synchrongetriebe­ einrichtung 27 bestimmt und jedes der Abtriebszahn­ räder 25 und 26 ist in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch eine Synchrongetriebeeinrichtung 28. Des weiteren ist eine Rückwärtsantriebszahnradeinrichtung 29 vorgesehen.
An einem Ende der Ausgangswelle 22 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das in ein Ring­ zahnrad 32 in einem Differential 31 der Enduntersetzungs­ vorrichtung 3 eingreift, um die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 22 des Getriebes 2 direkt von dem Ring­ zahnrad 32 auf die Seitenzahnräder 36 über ein Gehäuses 33, eine Ritzelwelle 34 und Ritzel 35 und des weiteren auf die Antriebsräder durch die Radwellen 37 zu übertragen.
Gemäß Fig. 3 enthält eine Steuervorrichtung 38 zum Steuern des Kupplungsstroms einen Beschleunigungs­ schalter 39, der durch Niederdrücken eines Gaspedals geöffnet wird, einen Schalter 40 zum Bestimmen des Schließens einer Starterklappe und einen Schalter 45, der durch Einschalten einer Kühleinrichtung (der Klimaanlage) geschlossen wird. Eine Spannung wird von einer Batterie 41 an die Steuervorrichtung 38 über einen Schlüsselschalter 42 angelegt.
Eine Primärwicklung einer Zündspule 43 ist mit einem Unterbrecherkontakt 44 und der Steuervorrichtung 38 verbunden, um Zündimpulse der Vorrichtung zuzuführen. Der Ausgang der Steuervor­ richtung 38 wird mit der Spule 7 über Leitungen 15 verbunden.
Gemäß Fig. 4 und 5 ist der Beschleunigungsschalter 39 mit einem Beschleunigungsfeststellkreis 46 in der Steuervorrichtung 38 verbunden. Die Zündspule 43 ist mit einem Impulserzeugungskreis 47 verbunden. Der Schalter 40 und der Schalter 45 sind mit einem Korrekturkreis 49 verbunden. Die Ausgangs­ signale des Beschleunigungsfeststellkreises 46 und des Impulserzeugungskreises 47 werden an ein UND-Gatter 50 angelegt. Das Ausgangssignal des Impulserzeugungskreises 47 wird auch an einen Motordrehzahlkreis 48 angelegt. Die Ausgangs­ signale des UND-Gatters 50 und des Drehzahl­ feststellkreises 48 werden an ein ODER-Gatter 51 angelegt, dessen Ausgang an der Basis eines Transistors 52 liegt. Der Kollektor des Transistors 52 ist mit der Spule 7 verbunden. Ein Schutzkreis 53 mit einer Diode und einem Wider­ stand ist zu der Spule 7 parallel geschaltet. Der Ausgang des Korrekturkreises 49 ist mit dem Impuls­ erzeugungskreis 47 und dem Drehzahlfeststellkreis 48 verbunden.
Fig. 6 zeigt das Ausgangssignal des Beschleunigungs­ feststellkreises 46. Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, wird ein Ausgangssignal mit hohem Pegel während der Beschleunigung des Motors erzeugt.
Fig. 7 zeigt das Ausgangssignal ddes Impulserzeugungs­ kreises 47. Der Impulserzeugungskreis 47 enthält einen Differenzierkreis, einen Impulsformer, einen mono­ stabilen Multivibrator o. dgl. und erzeugt einen Impuls bei jedem Zündimpuls durch die Zündspule 43. Der Impuls des Impulserzeugungskreises 47 hat eine konstante Breite. Der Impulsabstand nimmt proportional zum Anstieg der Motordrehzahl ab.
Fig. 8 zeigt das Ausgangssignal des Drehzahlfeststell­ kreises 48. Wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Bezugsdrehzahl N 1 erreicht, geht das Ausgangssignal des Kreises 48 auf hohen Pegel. Wenn die Motordrehzahl auf eine vorbestimmte Bezugsdrehzahl N 2 absinkt, wechselt das Ausgangssignal des Kreises 48 auf niedrigen Pegel. Die Motordrehzahl zum Erzeugen eines Ausgangssignals hohen Pegels ist somit höher als die Motordrehzahl für das Zurückfallen auf ein nieder pegeliges Ausgangssignal. Wenn das Ausgangssignal des Korrekturkreises 49 an den Drehzahlfeststellkreis 48 angelegt wird, wechselt die Bezugsdrehzahl N 1 auf eine höhere Bezugsdrehzahl N 3 und N 2 wechselt auf N 4 .
Fig. 10 zeigt Impulse aus dem Impulserzeugungskreis 47 im Leerlaufbetrieb. Fig. 10(F) zeigt Impulse bei einem normalen Leerlaufbetrieb und Fig. 10(G) zeigt Impulse in einem Leerlaufzustand, wenn die Starterklappe geschlossen ist oder die Kühleinrichtung betätigt wird, d. h. wenn das Ausgangssignal des Korrektur­ kreises 49 an den Impulserzeugungskreis 47 angelegt wird. Obwohl die Impulsfolgefrequenz T 1 der Impulse der Fig. 10(G) gleich der der Impulse der Fig. 10(F) ist, wird die Impulsbreite von T 2 auf T 3 durch ein Korrigiersignal von dem Kreis 49 ver­ ringert.
Wenn das Gaspedal im normalen Leerlauf­ betrieb niedergedrückt wird, erzeugt der Beschleuni­ gungsfeststellkreis 46 ein hochpegeliges Ausgangs­ signal, das am UND-Gatter liegt. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 50, das den Ausgangsimpulsen des Drehzahlfeststellkreises 47 entspricht, liegt somit am Transistor 52 über das ODER-Gatter 51. Der Kupplungsstrom fließt somit durch die Spule 7, wie durch a-b in Fig. 9 gezeigt ist, und folglich rückt die Kupplung allmählich ein und wird in halb eingerücktem Zustand für ein glattes Starten des Fahrzeugs gehalten. Wenn die Motordrehzahl N 1 erreicht, geht das Ausgangssignal des Drehzahl­ feststellkreises 48 auf einen hohen Pegel, der am Transistor 52 über das ODER-Gatter 51 liegt. Somit fließt ein Nennstrom Im durch die Spule 7, so daß die Kupplung vollständig eingerückt wird. Wenn die Motordrehzahl auf N 1 abfällt, fließt der Nennstrom weiter durch die Spule. Deshalb wird die Kupplung im Volleinrückzustand gehalten.
Wenn die Motordrehzahl N 2 erreicht, geht das Ausgangs­ signal des Drehzahlfeststellkreises 48 auf einen nie­ drigen Pegel. Wenn das Gaspedal frei­ gegeben wird, befindet sich das Ausgangssignal des UND-Gatters 50 auf einem niedrigen Pegel. Der Transistor 52 wird somit gesperrt und die Kupplung wird ausgerückt. Während dieses Vorgangs ändert sich der Kupplungsstrom, wie durch a → b → c → d → e in Fig. 9 gezeigt ist.
Wenn die Starterklappe geschlossen wird oder die Kühleinrichtung eingeschaltet wird, steigt die Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb von N e auf N e ′ durch Betätigung einer Vorrichtung an, die in dem Vergaser des Motors vorgesehen ist. Da der Schalter 40 oder der Schalter 45 geschlossen ist, erzeugt der Korrigierkreis 49 ein Korrigierausgangssignal, das am Impulserzeugungs­ kreis 47 und am Drehzahlfeststellkreis 48 liegt. Deshalb erzeugt der Drehzahlfeststellkreis 48 das Ausgangssignal N e -N 3-N 4 und die Breite der von dem Impulserzeugungskreis 47 erzeugten Impulse wird verringert, wie es in Fig. 10(G) gezeigt ist. Da der Kupplungsstrom durch die geringe Impulsbreite ver­ ringert wird, steigt der Kupplungsstrom vom Punkt f ent­ sprechend der Leerlaufdrehzahl N e ′ in Fig. 9 an. Wenn die Drehzahl N 3 erreicht, fließt der Nennstrom Im durch die Spule 7, wodurch die Kupplung einrückt. Wenn die Motordrehzahl auf N 4 absinkt, verringert sich der Kupplungsstrom. Der Kupplungsstrom ändert sich somit in der Punktereihenfolge f → g → c → d → i.
Fig. 12 zeigt Änderungen des Kupplungsdrehmoments der Anordnung. Die Kurve E zeigt den Verlauf bei normalem Motorbetrieb, F zeigt den Verlauf bei betätigter Starterklappe oder eingeschalteter Kühl­ einrichtung, welche der Stromkurve f → g in Fig. 9 entspricht. Das Fahrzeug kann somit trotz der hohen Leerlaufdrehzahl sanft gestartet werden.
Obwohl die oben beschriebene Anordnung einen Starterklappen­ schalter und einen Schalter für die Kühlanlage zum Feststellen der hohen Leerlaufdrehzahl verwendet, kann auch eine andere Feststelleinrichtung, wie ein Leerlauf­ drehzahlfühler, der die Drehzahl im Zustand des haltenden Fahrzeugs feststellt, verwendet werden.

Claims (9)

1. Steueranordnung für eine Elektromagnetkupplung (1) eines Kraft­ fahrzeugs,
mit einer Magnetisierungsspule (7),
mit einer Einrichtung (46), die auf das Niederdrücken des Gas­ pedales anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt,
mit einem Impulserzeugungskreis (47), der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Impulse abgibt,
mit einem Verknüpfungsglied (50), um die drehzahlabhängigen Impulse mit dem Ausgangssignal der Einrichtung (46) zu ver­ knüpfen, und
mit einer Schalteinrichtung (52), die den Strom durch die Magnetisierungsspule abhängig vom Ausgangssignal des Ver­ knüpfungsgliedes (50) fließen läßt,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Leerlaufgeber 40, 45) zum Erfassen des Anstiegs der Leerlaufdrehzahl und durch einen Korrekturkreis (49), der auf das Ausgangssignal des Leerlaufgebers (40, 45) anspricht und ein Korrektur­ signal erzeugt, das den Impulserzeugungskreis (47) so ansteuert, daß sein Ausgangssignal verändert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (52) ein Transistor ist, der durch das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes (50) geschaltet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen steuerbaren Motordrehzahlkreis (48), der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, und durch ein weiteres Verknüpfungsglied (51), welches das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes (50) und das Ausgangssignal des Motordrehzahlkreises (48) verknüpft und den Tran­ sistor (52) ansteuert, wobei der Motordrehzahlkreis (48) so ausgebildet ist, daß der Pegel seines Steuer­ signales durch das Korrektursignal geändert wird.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verknüpfungsglied (50) ein UND-Gatter ent­ hält, das auf das Ausgangssignal der Einrichtung (46) und des Impulserzeugungskreises (47) anspricht, und
daß das weitere Verknüpfungsglied (51) ein ODER-Gat­ ter enthält, das auf das Ausgangssignal des UND-Gat­ ters (50) und das Ausgangssignal des Motordrehzahl­ kreises (48) anspricht, um den Transistor (52) zu schalten.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motordrehzahlkreis (48) im Beschleunigungszu­ stand ein hochpegeliges Ausgangssignal bei einer er­ sten vorbestimmten Motordrehzahl und im Verzögerungs­ zustand ein niederpegeliges Ausgangssignal bei einer zweiten vorbestimmten Motordrehzahl erzeugt, die nie­ driger ist als die erste vorbestimmte Motordrehzahl.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufgeber (40) einen Schalter umfaßt, der bei geschlossener Starterklappe geschlossen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufgeber (45) einen Schalter umfaßt, der geschlossen ist, wenn eine in dem Fahrzeug vorgesehe­ ne Kühleinrichtung (der Klimaanlage) betätigt wird.
8. Verfahren zum proportionalen Steuern einer Elektro­ magnetkupplung eines Kraftfahrzeuges, wobei man die Kupplung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und von der Stellung des Gaspedales steuert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Leerlaufdrehzahl erfaßt und das Steuern der Kupplung entsprechend der Änderung der Leerlauf­ drehzahl derart beeinflußt, daß bei steigender Leer­ laufdrehzahl das Kupplungsdrehmoment auf einem be­ stimmten Wert (A) gehalten wird (Fig. 12).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung während des Beschleunigens erst bei einem hohen Drehzahlwert vollständig einkuppelt, während des Verzögerns bei einem niedrigeren Drehzahl­ wert auskuppelt.
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