DE3206073A1 - Anordnung zum verhindern der ueberhitzung einer kupplung fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Anordnung zum verhindern der ueberhitzung einer kupplung fuer einen verbrennungsmotor

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Description

5/86 Fuji Jukogyo K.K.
Anordnung zum Verhindern der überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor
Priorität:' 19. Februar 1981 Japan 56-24081 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verhindern
der überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor.
Eine Kupplung, z.B. eine Reibungskupplung oder eine Elektromagnetkupplung, schlüpft zwischen den Rutsch-. flächen, wenn die Drehzahl der Kurbelwel Ie des . Motors von der Drehzahl der Abtriebswelle abweicht. Der Schlupf erzeugt Wärm.e, welche die Temperatur der Kupplung erhöht. Im normalen Betrieb der Kupplung ist die Wärmemenge vernachlässigbar, wenn jedoch das Schlüpfen für eine längere Zeit andauert, können die Kupplungselemente zerstört werden.
Zur Beschreibung der überhitzung einer Kupplung, wird beispielsweise auf eine Elektromagnet kupplung für ein Fahrzeug Bezug genommen, die so. angeordnet ist, daß das Kupplungsdrehmoment in Abhängigkeit der Moto.rdrehzah I gesteuert wird, um.einen glatten Start· des Fahrzeugs zu ermöglichen, und zwar auch beim Start an einer steilen Steigung/ wobei bei. einem Schlüpfen in der Kupplung.bei e.iner Motordrehzahl ein zum Starten geeignetes Kupplungs· drehmoment erzeugt wi rd. Wenn jedoch ein solcher. Sch lüpf zustand für längere Zeit andauert, wird die . Kupplung überhitzt, was zu einer Verschlechterung des · Kupplungsvorgangs führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Verhindern der überhitzung einer Kupplung zu
schaffen, bei der die in- der Kupplung erzeugte Wärmemenge bestimmt und die Kupplungseinrückcharakteristik in Abhängigkeit der festgestellten Wärmemenge gesteuert wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Änspruch.s 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben,indersind . '
Fig. T ein S'chnitt einer Elektromagnetkupplung, die
bei der Anordnung der Erfindung verwendet wird,
Fig.. 2 ein Schnitt längs der Linie Z-Z in Fig. 1, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum
Bestimmen der in der Kupplung erzeugten Wärmemenge· und
Fig. 4 ein Schaltbild eines Beispiels der Anordnung, der-Erfindung. .
Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine ElektromagnetpuIverkupplung .1 zwischen einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor und einem Vierganggetriebe 2 vorgesehen, das mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 3 verbunden ist.
Di e- Elekt ^magnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse 4 vorgesehen. Die Elektromagnetpulverkupplung enthält eine · Antriebsptatte 6, die mit dem Ende der Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors verbunden ist, ein an der Ant r i.ebsplatte 6 festgelegtes, ringförmiges Antriebsorgan 8, eine in dem Antriebsorgan .8 vorgesehene Magnet i si erun.gsspu Ie 7 und ein Abtriebsorgan 1.0, das durch eine Kei I verzahnung an der Eingangswelle 9 des·' Getriebes 2-festgelegt ist, wobei ein Spalt 11 zu dem Antriebsorgan 8 frei bleibt. Magnetpulver P ist in einer Pulverkammer 12 vorgesehen und der Spalt 11 kann mit dem Pulver gefüllt werden. Eine Kappe 13 ist an dem
Antriebsorgan 8 festgelegt. Die Kappe 13 hat einen · zylindrischen Teil koaxial zur Eingangswelle 9, auf dem Schleifringe 14 festgelegt sind. Die Schleifringe 14 sind mit der Spule 7 durch Leitungen X verbunden. Gegen die Schleifringe 14 gedruckte Bürsten 16 sin.d in einem Halter 17 gehalten und mit der nachfolgend beschriebenen Steuereinri c,htung durch Leitungen Y verbunden. .
Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte und das Antriebsorgan 8 zusammen mit der Kurbelwelle 5 ■ und das in der Pulverkammer 12 dicht eingeschlossene Magnetpulver wird zu der inneren Fläche des Antriebsorgans 8 durch Zentrifugalkraft gezogen. Wenn die Magnetisierungspule 7 durch den durch die Leitungen Y,. die Bürsten 16, die Schleifringe 14 und die Leitungen'X -zugeführten Strom erregt wird, wird das Antriebsorgan magnetisiert, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der. durch ■das Abtriebsorgan 10 fließt, wie durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt ist. Das Pulver wird somit in dem Spalt angesammelt, so daß die Ausgangsleistung der Kurbelwelle 5 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 auf der Eingangswelle 9 angebracht. Die An-t r iebszahnräder; 1 8 bis 21 sind jeweils in Eingriff mit Abtriebszahnrädern 23' bis 26. Die Abtriebszahnräder 23 bis 26 sind drehbar auf der Ausgangswelle 22 parallel zu der Eingangswelle 9 angeordnet. Jedes der Abtriebszahnräder 23 und 24 kommt in Eingriff-mit der Ausgangswel.le 22 durch Betätigen einer Synchrongetriebeeinrichtung 27 und jedes der Abtriebszahnräder 25 und 26 kommt in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch ,eine Synchrongetriebeeinrichtung 28. Ein Rückwärtsantriebszahnrad 29 ist des weiteren
auf der EingangsweLLe 9 angebracht. Durch Betätigen des (nicht dargestellten) Schalthebels des Getriebes •wird somit das Abtriebszahnrad 23 fest mit der Ausgangs-' welle 22 durch die Synchrongetriebeeinrichtung 27 gekuppelt und der erste Gang wird auf der Ausgangswelle 22 erhalten. In gleicher Weise können jeweils der zweite, dritte und vierte Gang ckirch Betätigen des Schalthebels erhalten werden.
An einem Ende der AusgangswelIe 22 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das mit einem Ringzahnrad 32 in einem Differential 31 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 in Eingriff ist. Die Ausgangsleistung der AusgangsweI Le 22 des Getriebes 2 wird somit auf die Seitenzahnräder 36 über ein Gehäuse 33, eine Ritzelwelle 34 und Ritzel 35 und des weiteren auf die Antriebsrader über die Radwellen 37 übertragen. Gemäß der Erfindung ist ei η magnetisch betätigter Drehzahlfühler 39 an der Innenwand des Kupp Lungsgehäuses 4 an einer Stelle nahe dem Antriebszahnrad 21 festgelegt. Der Drehzahlfühler 39 ist derart ausgebildet, daß, wenn das Magnetfeld durch einen Zahn des Zahnrads 21 geändert wird, ein Ausgangsimpuls erzeugt wird.
Gemäß Fig. 3 werden Zündimpulse 40 für den Motor einem D/A (Digital-Analog)-Umsetzer 41 zugeführt. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 41 ist mit einem. Inverter 42 und einem der Eingänge eines MuLtipliziere rs 44 verbunden. Der Ausgang des Inverters 42 ist mit einem der Eingänge eines Addierers 43 verbunden. Der Ausgang des magnetisch, betätigten Drehzahlfühlers 39 ist mit einem D/A-Umsetzer 45 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des Addierers 43 über einen Widerstand 46 verbunden ist. Der Ausgang des Addierers ist mit dem anderen Eingang des Multiplizierers 44 verbunden. Der Ausgang des Multiplizierers 44 ist mit einem Eingang eines Integrators 47
verbunden. Der Ausgang des Integrators 47 ist mit einem Eingang eines Komparators 48 verbunden. Der Komparator .48 wird mit einer Bezugsspannung von einem Bezugsspannungs generator 50 an dem anderen Eingang gespeist. Der.Ausgang des Komparators 48 ist mit einer Spute eines Relais 49 verbunden, die zum Steuern der Einrückcharakteristik der Kupplung vorgesehen ist. Ein Beschleunigungsschalter 51 ist in Wirkungseingriff mit einem Beschleunigungsfußhebel des Fahrzeugs und wird geschlossen,
.wenn der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt wird. Der Beschleunigungsschalter 51 ist mit einem Starteingang des- Integrators 47 verbunden.
Gemäß Fig. 4 sind ein PNP-Tränsistör 52 und ein NPN-• Transistor 53 in Reihe mit den Anschlüssen der Magnetisierungsspule 7· geschaLtet. Der Emitter des Transistors 52 ist mit einer elektrisehen QueI Ie verbunden, während der Emitter des Transistors 53 geerdet ist. . Ein Kommutationskreis 54 mit einer Diode und. einem Widerstand ist an die beiden Anschlüsse b und c der Spule 7 angeschlossen. Ein Widerstand 55 für einen umgekehrten Strom ist mit der elektrischen Quelle und dem Kollektor des Transistors 53 verbunden und ein Widerstand 56 für ,einen umgekehrten Strom ist zwischen den Kollektor des Transistors 52 und Erde geschaltet. Die Basen der Transistoren 52 und 53 sind jeweils mit Widerständen 57 und 58 verbunden. Der Widerstand 57 ist mit einem Ausgang eines NAND-Verknüpf ungsg I i eds. 65 über einen Puffer 59 verbunden und der Widerstand 58 ist mit einem Ausgang eines NOR-Verknüpfungsgtieds 60 verbunden. Einer der •Eingänge des NOR-Verknüpfungsglieds 60 ist mit dem Ausgang des NAND-Verknüpfungsgl ieds 65 verbunden. Andererseits wird das Kupplungssteuersignal an den anderen Eingang 61 des NOR-Verknüpfungsglieds 60 angelegt. Der Eingang 61 befindet sich auf einem niedrigen Pegel während der Betätigung des Schalthebels.
Die erfindungsgemäße Anordnung enthält des weiteren einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62, der eingeschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit*V1 ist, und einen Schalthebelschalter 63, der an dem Schalthebel vorgesehen ist und während der Betätigung des Schalthebels 'eingeschaltet ist. Ein Anschluß jedes Schalters 51,62 und ist mit Erde verbunden. Der andere Anschluß des Beschleunigungsschalters 51 ist mit der positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 66 und mit einem der Eingänge"eines NAND-Verknüpfungsglieds 6A verbunden. Der. andere Anschluß des Fahrzeuggeschwindigkeitsscha lters 62 ist mit der positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 67 und mit dem anderen Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds 64 verbunden. Der Ausgang des NAND-Verknüpfungsglieds 64 ist mit einem der Eingänge des NAND-Verknüpfungsglieds 65 verbunden. Der andere Anschluß des Schalthebelscha Iters 63 ist mit der positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 68 und mit dem anderen Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds 65 verbunden. Ein Direktverbindungsscheiter 69 ist zu dem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62 parallel geschaltet. Der Schalter 69 wird durch das Relais 49 betätigt.
Die Arbeitsweise der Ausührungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Drehzahl der Kurbelwelle 5 von der Drehzahl der Eingangswelle 9 abweicht, schlüpft, die Kupplung, was zur Erzeugung von Wärme führt. Die Wärmemenge Q während des Schlüpfens kann wie folgt dargestellt werden:
/ti .
<Oi-A)o) Tc dt . (1 ),
worin sind ti Periode der Zeit des Schlüpfens, /Oi Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 5,
• · · β
• * β · « η
A3 ο Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 9 und
Tc Kupplungsdrehmoment.
Die Kupplungsdrehmomentcharakteristik kann wie folgt dargestellt werden:
Tc = ' f (toi) ■.■■·- C2) Die Gleichung (T) wird somit wie folgt:
(3)
Q = \ (« i-iO o) · f ( iOi) dt Wenn die Gleichung (2) wie folgt angenähert wird
Tc = <*»· to i,
wird die Gleichung <3)
(tr
Q = ] lOi <cO i-tuo) dt · (4)
JO
Qi = £ s \ (Oi ( COi-i)o)dt . (5). / ° \
Die in der Kupplung erzeugte Wärmemenge kann somit durch elektrische Berechnung der Gleichung (5).durch Einsetzen der festgestellten Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle 5 und der Eingangswel Ie 9 fürCOi und Wo bestimmt werden. - ■ , -
Die schaltung der Fig. 3 berechnet die Gleichung (5) in -folgender Weise. Die Zündimpulse 40 haben eine Folgefrequenz, die proportional zur Mötordrehzahl, nämlich zur Drehzahl der Kurbelwelle 5, ist. Der D/A-Umsetzer . 41 setzt die Zündiiripülse in eine Gleichspannung als Winkelgeschwindigkeitssigna I COi um. Der Drehzahlfühler 39 erzeugt andererseits Impulse mit einer
Folgefrequenz, die proportional zur Drehzahl der Eingangs· welle 9 ist. Die Impulse werden durch den D/A-Umsetzer 45 in einen Gleichstrom umgesetzt, der durch den Widerstand 46 fließt, um ein Winkelgeschwindigkeitssignal U)O zu erzeugen. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß., die· Signale CO i und Wo gleiche Spannungen darstellen, wenn die Drehzahlen der Kurbelwelle 5 und der Eingangswelle gleich sind. Das Signal 6Oi wird in das Signal - 6Oi durch den Inverter 42 umgekehrt. Beide Signale -iOi und ·ίύ ο werden durch den Addierer 43 addiert, um das Signal (.JLQi-U)O) zu erzeugen. Der Multiplizierer multipliziert (.(jQi-tQo) mit dem Signal IO i von dem D/A-Umsetzer 41, um. fc) i ( <0i- ti)o) zu erzeugen. Das Ausgangssignal t*> i ( J1)I- tfo) wird dem Integrator 47 zugeführt und integriert/ wenn der Beschleunigungsschalter 51 durch Niederdrücken des Beschleunigungsfußhebels geschlossen wird. Somit erzeugt der Integrator 47 das AusgangssignaI
k)i C Ui- Wo)dt * Q1 .
0 ' .
Das Signal Q' ist proportional zur durch das Schlüpfen in der Kupplung erzeugten Wärmemenge. Das Signal Q1 wird zu dem Komparator 48 zum Vergleich mit einer Bezugsspannung *(" von dem Bezugsspannungsgeneratpr 50 gesandt. Wevnn die Wärmemenge gering ist, d.h. Q' < ■γ' ist, erzeugt der Komparator kein Ausgangssignal. Wenn die Wärmemenge einen vorbestimmten Wert erreicht oder übersteigt, d.h. Q'sf , erzeugt der Komparator 48 ein Ausgangssignal/ das die Spule des Relais 49 erregt. Der Direktverbindungsschalter 69,wird somit geschlossen, wodurch die Kupplungscharakteristik zum Verbinden der Kupplung ohne Schlüpfen geändert wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
*.v
Wenn gemäß Fig. 4 die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Sollgeschwindigkeit V1 ist, der Beschleunigungsfußhebel niedergedrückt ist und der Schalthebel nicht betätigt ist, sind der Beschleunigungsschalter 51 und der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62 eingeschaltet und der Schalthebelschalter 63 ist ausgeschaltet. Das· NAND-Verknüpfungsglied 64 erzeugt ein hochpegeliges Ausgangssignal. Beide Eingänge des NAND-Verknüpfungs-. glieds 65 befinden sich deshalb auf hohen Pegeln, so daß das NANDrVerknüp'f ungsglied 65 ein niederpegeliges Signal' erzeugt,- Das ■ niederpegel ige Signal schaltet die : Transistoren 52 und 53 ein, um einen Nennkupplungsstrom in der Folge a -^ b -♦·. c. ■* d zum Erregen der Spule 7 fließen zu lassen. Der durch die' Spule 7■ ""fließende Kupplungsstrom wird durch ein Kupplungssteuersignal gesteuert, das dem Eingng des NOR-Verknüpfungsglieds61 •zugeführt wird. .
Wenn der Beschleunigungsschalter 51 oder der .Fahrzeug-, geschwindigkeitsschalter 6,2 ausgeschaltet ist oder wenn der Schalthebelschalter 63 eingeschaltet ist, wird das NAND-Verknüpfungsglied 65 mit einem niederpegetigen Signal gespeist und ein. hochpegeliges Ausgangssignal »tritt am Ausgang auf. Die Transistoren 52 und 53 werden deshalb ausgeschaltet, so daß ein elektrischer Strom in der Folge a *c ^b ·*· e fließt. Der. umgekehrte Strom fließt somit durch die Spule 7,. was zu einem Ausrücken der Kupplung führt. s
Wenn die Kupplung durch Schlüpfen während einer wesentlichen Zeit überhitzt wird und der Schalter 69 geschlossen wird, wird ein niederpegeliges Signal an das NAND-Verknüpfungsglied 64 angelegt. Das NAND-Verknüpfun.gsglied 64 erzeugt somit ein hochpegeliges Ausgangssignal unabhängig davon, ob der -'
ψ »
Beschleunigungsschalter 51 ein- oder ausgeschaltet ist. Das NAND-Verknüpfungsglied.65 erzeugt deshalb ein niederpegeliges Ausgangssignal, so daß die transistoren 52 und 53 eingeschaltet werden. Der Nennkupplungsstrom fließt somit in der Folge a * b 1^ c -> d, um die Kupplung vollständig einzurücken/ wodurch das Schleifen der Kupplung gehemmt wird. Als Ergebnis hält der Motor durch eine schwere Last aufgrund des Starten an einer steilen Steigung an, um eine überhitzung der Kupplung zu verhindern. .
Die Erfindung ergibt eine Anordnung, welche die Wärmemenge bestimmt/ die in der Kupplung durch Schleifen. zwischen den Eingriffsorganen erzeugt wird, und steuert die Kupplungseinrückcharakteristik in Abhängigkeit der bestimmten Wärmemenge zum Verhindern einer überhitzung der Kupplung. :
. a-
Leerseite

Claims (4)

5/86 - · . · Fuji Jukogyo K-K. Patentansprüche
1.) Anordnung zum Verhindern der überhitzung einer Kuppung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs mit einem Antriebsorgan, das an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors festgelegt ist, mit einem Abtriebsorgan nahe dem Antriebsorgan, mit einem Getriebe, das .an dem Abtriebsorgan festgelegt ist und Mehrstufen-Wechselzahnräder enthält, und mit einem Schalthebel zum Betätigen des Getriebes,
gekennzeichnet durch
eine erste Schaltungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals proportional zur Drehzahl des Antriebsorgans,
■eine zweite SchaLtungseinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals proportional zur Drehzahl- des Abtriebsorgans, .
Rechenschaltungseinrichtungen zum Berechnen einer Subtraktionsrate des ersten Ausgangssignal zu dem zweiten Ausgangssignal, die eine Integratoreinrichtung zum Integrieren des Ausgangssignals der Rechenschaltungsei nri chtung· und einen Komparator zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn das Ausgangssignal der Integrator-.· einrichtung einen vorbestimmten Wert übersteigt, enthält, und . .
Kupplungssteuereinrichtungen zum Ändern der Kupplungseinrückcharakteristik in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Komparator.s. . .
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kupplungsstromsteuerschaltungsei nrichtung zum Steuern der Kupplungssteuereinrichtung.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsst romsteuerschaltungse;inri chtung so ausgebildet ist, daß ein NennkuppLungsstrom in Abhängigkeit des Ausgangssignals des !Comparators fließt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltungseinrichtung erste und zweite D/A-Umsetzer, die jeweils mit der ersten Schaltungseinrichtung und der zweiten Schaltungseinrichtung verbunden sind, Invertereinrichtungen zum Umkehren der AusgangssignaIe des ersten D/A-Umsetzers, Addiereinrichtungen zum Addieren der Ausgangssignale der Inv'ertereinrichtungen und derzweiten Schaltungseinrichtung und Multipliziereinrichtungen zum Multiplizieren der Ausgangssighale des ersten D/A-Ümsetzers und der Addiereinrichtung en enthält.
DE3206073A 1981-02-19 1982-02-19 Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor Expired DE3206073C2 (de)

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