DE3146934A1 - Anordnung zum steuern einer elektromagnetischen kupplung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

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5/73 "* Fuji Jukogyo

Anordnung zum Steuern einer eLektromagnetisehen Kupplung eines Kraftfahrzeugs

Priorität: 28. November 1980 Japan 55-168414

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eine Anordnung für eine Elektromagnetpulverkupplung, bei der der Kupplungsstrom in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch eine Geschwindigkeitsfeststelleinrichtung festgestellt wird, gesteuert wird.

Eine Elektromagnetpulverkupplung als besondere Art einer elektromagnetischen Kupplung enthält ein ringförmiges Antriebsorgan, das an der Kurbelwelle des Motors festgelegt ist, eine in dem Antriebsorgan vorgesehene Magnetisierungsspule, ein an der Eingangswelle des Getriebes angebrachtes Abtriebsorgan, das einen Spalt zu dem Antriebsorgan freiläßt, und einen Schalthebel zum Wechseln der Gänge in dem Getriebe. Der Schalthebel ist mit einem Schalter für die Magnetisierungsspule versehen, der durch Bedienen des Schalthebels betätigt wird. Wenn der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird, steigt der der Spule zugeführte Strom. Das Magnetpulver wird in dem Spalt zwischen dem Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan angesammelt, was eine Verbindung zwischen dem Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan ergibt. Der durch die Magnetisierungsspule fließende Kupplungsstrom steigt progressiv in dem Maße an, wie weit der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird, während die Kupplung zwischen dem Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan schlüpft und allmählich einrückt, wenn der

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KuppLungsstrom einen Nennstrom erreicht. Das Fahrzeug kann somit gestartet werden, indem der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird, ohne daß der Fußhebelschalter betätigt wird.

Um den Antrieb des Fahrzeugs zu steuern, ist es notwendig, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs festzustellen und den Kupplungsstrom entsprechend der Geschwindigkeit zu steuern. In einer Anordnung, welche diese Forderung erfüllt, ist ein Geschwindigkeitsfühler vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Anordnung ist so ausgebildet, daß die Kupplung schlüpft, um ein Halbeinrücken der Kupplung während der niedrigen Geschwindigkeit unter der vorbestimmten Geschwindigkeit vorzusehen, und daß die Kupplung vollständig einrückt, wenn die Fahrzeuggeschwi ndigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit • erreicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorbestimmten niedrigen Wert absinkt, wird die Kupplung ausgerückt, um ein Anhalten des Motors zu verhindern. Der Geschwindigkeitsfühler ist im allgemeinen in einem Geschwindigkeitsmesser vorgesehen. Bei der Anordnung unter Verwendung eines solchen Geschwindigkeitsfühlers besteht der Nachteil, daß der Geschwindigkeitsfühler nicht arbeitet, wenn das Geschwindigkeitsmessersei I gebrochen ist. Wenn der Geschwindigkeitsfühler deshalb im Verzögerungszustand nicht arbeitet, wird der Kreis der Kupplungsspule unterbrochen, so daß die Kupplung ausrückt. Als Ergebnis wirkt der Bremsvorgang des Motors nicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung zu schaffen, bei der die Kupplung im Einrückzustand ohne Rücksicht auf die Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird, wenn der Geschwindigkeitsfühler außer Betrieb

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ist, so daß die Bremswirkung des Motors aufrechterhalten wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 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 eine Steueranordnung der Erfindung gesteuert wird,

Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie Z-Z in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Wellenform des Steuersignals.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist 1 eine Elektromagnetpulverkupplung, 2 ein Vierganggetriebegehäuse und 3 eine Enduntersetzungsvorri chtung.

Die Elektromagnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse 4 untergebracht und enthält eine Antriebsplatte 6, die an dem Ende einer Kurbelwelle 5 eines Verbrennungsmotors angebaut ist, ein ringförmiges Antriebsorgan 8, das an der Antriebsplatte festgelegt ist, eine Magnetisierungsspule 7, die in dem Antriebsorgan 8 vorgesehen ist, und ein Abtriebsorgan 10, das durch eine Keilverzahnung an einer Eingangswelle 9 des Getriebes 2 festgelegt ist und das im Abstand von dem Antriebsorgan 8 durch einen Spalt angeordnet ist. Das Pulver P aus magnetischem Material ist in einer Pulverkammer 12 vorgesehen, so daß der Spalt 11 mit dem Pulver gefüllt werden kann. Eine Kappe 13 ist an dem Antriebsorgan 8 festgelegt. Die Kappe 13 hat einen zylindrischen Teil koaxial zu

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der EingangsweL Le 9, auf dem Schleifringe 14 festgelegt sind. Die Schleifringe 14 sind mit cjem Antriebsorgan 8 durch eine Leitung X verbunden. Gegen die Schleifringe 14 gedruckte Bürsten 16 sind in einem Halter 17 gelagert und mit der nachfolgend beschriebenen Steuereinrichtung durch eine Leitung Y verbunden.

Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte und das Antriebsorgan 8 zusammen mit der Kurbelwelle und das in der Pulverkammer 12 dicht eingeschlossene Magnetpulver wird zu der Innenfläche des Antriebsorgans 8 durch Zentrifugalkraft getrieben. Wenn die Magnetisierungsspule 7 durch den Strom erregt wird, der durch die Leitung Y, die Bürsten 16, die Schleifringe 14 und die Leitung X zugeführt wird, wird das Antriebsorgan 8 magnetisiert und erzeugt einen Magnetfluß, der durch das Abtriebsorgan 10 fließt, 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 durch die Kupplung übertragen wird.

In dem Getriebe 2 sind Antriebszahnräder 18 bis 21 für den ersten bis vierten Gang einstückig auf der. Eingangswelle 9 vorgesehen. Die Antriebszahnräder 18 bis 21 sind in Eingriff jeweils mit Abtriebszahnrädern 23 bis 26. Die Abtriebszahnräder 23 bis 26 sind drehbar auf der Ausgangswelle 22 parallel zur Eingangswelle 9 angebracht. Jedes der Abtriebszahnräder 23 und 24 ist für einen Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch Betätigen einer Synchrongetriebeein richtung 27 bestimmt und jedes der Abtriebszahnräder und 26 kommt mit der AusgangsweLLe 22 durch eine Synchrongetriebeeinrichtung 28 in Eingriff. Des weiteren ist ei ne Rückwärtsabtriebszahnradeinrichtung 29 vorgesehen. Durch Betätigen des (nicht dargestellten)

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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 bzw. die entsprechenden Übersetzungsverhältnisse können in gleicher Weise erhalten werden.

An einem Ende der Ausgangswelle 22 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das in Eingriff mit einem Ringzahnrad 32 eines Differentials 31 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 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 dann auf die Antriebsräder durch die Radwellen 37 übertragen.

In der Steuerschaltung der Fig. 3 ist die Steueranordnung mit einem Beschleunigungsschalter 41, einem Obergangschalter 42, einem MotordrehzahL scha Iter 43, einem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44, der als Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler dient,und einem Getriebeschalter 45 verbunden. Die EingangssignaLe von diesen Schaltern werden durch die Steueranordnung beurteilt, um den elektrischen Steuerstrom, der zu der Spule 7 gesandt wird, einzustellen. Der Beschleunigungsschalter 41 wird eingeschaltet, wenn der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird. Der ObergangschaLter 42 wird bei der Obergangstufe des Getriebes eingeschaltet. Der Motordrehzahlschalter 43 wird eingeschaltet, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Hotrdrehzahl übersteigt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 wird eingeschaltet, wenn die Geschwindigkeit eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt. Der Getriebeschalter 45 ist an dem Schalthebel für das Getriebe

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vorgesehen und wird eingeschaltet, während der SchalthebeL betätigt wird. Ein Anschluß jedes Schalters bis 45 ist geerdet und der andere Anschluß wird mit einer positiven Spannung jeweils über die Widerstände 46 bis 50 gespeist. Die Anschlüsse der Schalter 41, 42 und 43 sind des weiteren mit einem NOR-Verknüpfungsglied 52 verbunden, das in einem FehlerfeststeLIkreis 51 vorgesehen ist und dessen Ausgang mit einem NAND-Verknüpfungsglied 53 verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Verknüpfungsglieds 53 ist mit einem NAND-VerknüpfungsgIi ed 56 über einen Differenzierkreis verbunden, der aus einem Kondensator 54 und einem Widerstand 55 besteht. Das NAND-VerknüpfungsgIied 56 bildet einen RS-Flip-Flop zusammen mit einem NAND-Verknüpfungsglied 57. Der · Eingang des NAND-VerknüpfungsgIieds 57 ist mit einem Rückstellkreis verbunden, der einen Widerstand 58, einen Kondensator 59 und eine Diode 60 enthält. Der Ausgang des NAND-VerknüpfungsgIieds 57, bei dem es sich um einen umgekehrten Ausgang des RS-F I i p-F lops handelt, ist mit einem NAND-Verknüpfungsglied 61 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Beschleunigungsschalter 41 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Verknüpf ungsg Ii eds 61 ist mit einem NAND-Verknüpfungsglied 62 verbunden und der andere Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds 62 wird mit einem Steuersignal 63, das später beschrieben wird, gespeist, das aus· den Zündimpulsen des Motors gebildet wird. Der Ausgang des NAND-Verknüpfungsg I ieds 62 ist mit einem NAND-Verknüpfungsglied 64 verbunden, dessen anderer Eingang auch mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Verknüpfungsglieds 64 und der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 45 sind mit einem UND-VerknüpfungsgIied 65 verbunden, dessen. Ausgangsspannung an die Basis eines Transistors 67

über einen Widerstand 66 angelegt wird. Der Emitter des Transistors 67 ist geerde-t, während dessen Kollektor mit der Spule 7 verbunden ist, die an beiden Anschlüssen mit einem Kommutationskreis 68 verbunden ist, der einen Widerstand und eine Diode enthält.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird nachfolgend erläutert, wobei zuerst die Funktion des Fehlerfeststellkreises 51 beschrieben wird.

Durch Speisen mit einer positiven Spannung über die Widerstände 46 bis 48 erzeugt das NOR-Verknüpfungsglied 52 ein hochpegeIiges Ausgangssignal nur, wenn der Beschleunigungsschalter 41, der Obergangschalter und der MotordrehzahIscha lter 43 eingeschaltet sind, d.h. wenn der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird, das Getriebe sich im Obergangzustand befindet und die Motordrehzahl den Stellwert überschreitet. Wenn der

Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 eingeschaltet ist, erzeugt das NAND-Verknüpfungsg I ied 53 ein hochpegeliges Ausgangssignal, auch wenn das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsg I ieds 52 sich auf einem hohem Pegel befindet. Das Ausgangssignal des NAND-Verknüpfungsglieds 57 erzeugt deshalb ein hochpege I iges Ausgangssignal. Wenn jedoch der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 außer Betrieb ist und sich im Aus-Zustand befindet, während die anderen Schalter 41 bis 43 eingeschaltet si nd, werden hochpegelige Signale an beide Eingänge des NAND-Verknüpfungsg I ieds 53 angelegt, das ein niederpege I iges Ausgangssignal erzeugt, das durch den Kondensator 54 und den Widerstand 55 differenziert wird. Der RS-Flip-Flop mit den NAND-Verknüpf ungsg I i edern 56 und 57 wird deshalb durch das ins Negative gehende Eingangssignal von dem Differenzierkreis eingestellt, so daß das NAND-Verknüpf ungsg I i ed 57 ein niederpegeliges Ausgangssignal erzeugt. Das niederpegel ige Ausgangssignal bedeutet, daß der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 ausgefallen

ist. Der RS-FLip-FLop wird zurückgestellt, wenn die elektrische Versorgung eingeschaltet ist.

Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 arbeitet vorschriftsmäßig .

Das NAND-Verknüpfungsglied 57 erzeugt ein hochpegeIiges Ausgangssignal. Der BeschLeunigungsschaLter 41 wird beim Start des Fahrzeugs eingeschaltet. Das NAND-VerknüpfungsgLi ed 61 erzeugt ein hochpegeIiges Signal und das NAND-Verknüpfungsglied 62 erzeugt ein Signal, das ein umgekehrtes Signal zu dem Steuersignal 63 ist. Das Steuersignal 63 besteht aus Impulsen, deren Impulsabstand den Zündimpulsen entspricht und mit einem Anstieg der MotordrehzahL abfällt. Das durch das NAND-VerknüpfungsgIi ed 62 umgekehrte Steuersignal wird zu dem NAND-Verknüpfungsglied 64 übertragen. Da der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit .unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit, z.B. 15 km/h, ausgeschaltet ist, wird das NAND-Verknüpfungsglied 64 mit einer hochpegeligen Spannung gespeist. Das Steuersignal wird auf diese Weise wieder umgekehrt und zu dem UND-VerknüpfungsgLi ed 65 in der in Fig. 4 gezeigten Wellenform übertragen. Im Antriebszustand des Fahrzeugs ist der Getriebeschalter 45 ausgeschaltet und das UND-Ver knüpf ungsg Li ed 65 erzeugt ein hochpegeLiges Ausgangssignal, wenn sich der ImpuLs von dem NAND-Verknüpfungsglied 64 auf einem hohen Pegel befindet, was das Einschalten des Transistros 67 bewirkt. Ein intermittierender Steuerstrom fließt somit durch die Spule 7, so daß die elektromagnetische Kupplung ein zunehmend ansteigendes Kupplungsdrehmoment proportional zu der Motordrehzahl erzeugt. Nach einer Zeitdauer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 eingeschaltet, so daß das NAND-Verknüpfungsglied 64 kontiniuerLich ein hochpegeIiges AusgangssignaL erzeugt. Auf diese Wiese wird die elektromagnetische Kupplung 1 vollständig eingerückt.

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Währen der Schalthebel betätigt wird, um ein übersetzungsverhältnis des Getriebes auszuwählen, wird der Getriebeschalter 45 eingeschaltet und das NAND-Verknüpfungsglied 6 5 erzeugt ein niederpegeliges Signal. Demgemäß wird der Transistor 47 ausgeschaltet, um den Kupplungsstrom zu unterbrechen und die Kupplung auszurücken, um einen Gangschaltvorgang zu ermöglichen.

Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 44 ist außer Betrieb

Im Aus-Zustand des Fahrzeuggeschwindigkeitsschalters und im Ein-Zustand der anderen Schalter 41 bis 43, wie oben beschrieben, erzeugt das NAND-Verknüpfungsglied ein niederpegeliges Ausgangssignal und das NAND-Verknüpfungsglied 61 ein hochpegeliges Ausgangssignal ohen Rücksicht auf den Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Niederdrücken des Beschleunigungsfußhebels. Deshalb wird der Transistor 67 intermittierend entsprechend dem Steuersignal durch die Nand-Verknüpfungsglieder 62 und 64 und das UND-VerknüpfungsgLied 65 eingeschaltet, wodurch der elektrische Steuerstrom durch die Spule 7 fließt. Folglich wird ein Kupplungsdrehmoment proportional zur Motordrehzahl erzeugt, so daß die Bremswirkung des Motors im Verzögerungszustand des Fahrzeugs ausgeübt wird.

Bei der Anordnung nach der Erfindung stellt eine Fehlerfeststelleinrichtung eine Unterbrechung der Fahrzeuggeschwindigkeit sfeststel lei nri chtung fest und wirkt, um die elektromagnetische Kupplung im Einrückzustand zu halten, so daß die Bremswirkung des Motors während der Verzögerung ausgeübt werden kann. Die Anordnung hat des weiteren den Vorteil, daß ein Unterbrechen der Fahrzeuggeschwindigkeitsfest stelleinrichtung durch die Tatsache mitgeteilt werden kann, daß die elektromagnetische Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, wenn der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt ist, d.h. die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht ansteigt.

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Claims (3)

Fuji Jukogyo Patentansprüche

1.J Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen

ipplung für ein Kraftfahrzeug mit einem Beschleunigungsfußhebel, mit einer Zündvorrichtung für den Motor, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühter, mit einem Getriebe, das Mehrstufen-WechseIzahnräder aufweist, mit einem Schalthebel zum Betätigen des Getriebes und mit einer Magnetisierungsspule zum Kuppeln der elektromagnetischen Kupplung,
gekennzeichnet durch

einen Beschleunigungsfeststellkreis, der auf das Niederdrücken des Beschleunigungsfußhebels anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt,

einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfeststellkreis, der auf den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigt, eine FahrzeugbewegungsfeststeIleinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn das Fahrzeug mit einem Übersetzungsverhältnis eines hohen Gangs des Getriebes angetrieben wird,

einen Fehlerfeststellkreis, der auf das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitsfeststellkreises und auf das Ausgangssignal der FahrzeugbewegungsfeststeII-einrichtung anspricht und ein Fehlerausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitsfeststellkreises bei Anwesenheit des Ausgangssignals der FahrzeugbewegungsfeststeIleinrichtung nicht angelegt wird,

ein Verknüpfungsglied, das auf das Fehlerausgangssignal anspricht und ein Steuersignal erzeugt, und

* eine SchaLteinrichtung, die in dem Kreis der Magneti-

sierungsspuLe vorgesehen ist und auf das Steuersignal

* anspricht, um ein Fließen des Stroms durch die

MagnetisierungsspuLe zu ermöglichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SchaLteinrichtung ein Transistor ist, der durch das Steuersignal eingeschaltet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die FahrzeugbewegungsfeststeLLeinrichtung einen Schalter, der geschlossen wird, wenn die MotordrehzahL eine vorbestimmte Drehzahl übersteigt, einen ObergangschaLter, der im Obergangzustand des Getriebes geschlossen wird, und ein Verknüpfungsglied enthält, um ein Ausgangssignal ansprechend auf die EingangssignaLe der beiden Schalter zu erzeugen.