DE3206073C2 - Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor

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Abstract

Eine Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Elektromagnetkupplung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs verhindert bei einem Schlüpfen der Kupplung für eine wesentlich lange Zeit die Überhitzung. Die Elektro magnetkupplung hat ein Antriebsorgan, das an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors festgelegt ist, eine in dem An triebs organ angeordnete Magnetisierungsspule und ein Ab triebs organ nahe dem Antriebsorgan. Die in der Kupplung erzeugte Wärmemenge wird durch eine Operationsschaltung berechnet. Ein Kupplungsstromsteuerkreis ist so ausgebildet, daß, wenn die Wärmemenge einen vorbestimmten Wert über steigt, die Elektromagnetkupplung durch einen Nennkupplungsstrom einrückt, um die Kupplung ohne Schleifen zum Verhindern der Überhitzung durch Schlüpfen einzurücken . werden.

Description

1. einem Drehzahlgeber (40, 41) für die Eingangsdrehzahl der Kupplung,
2. einem Drehzahlgeber (39, 45) für die Ausgangsdrehzahl der Kupplung,
3. einer Subtraktionsschaltung (42, 43), die die Differenz der Drehzahlsignale bildet,
4. einem Multiplizierer (44), der die Differenz der DrehzEhisignale mit dem Eingangsdrehzahlsignal multipliziert,
5. einem Integrator (47) zum Integrieren des Produkts,
6. einem Komparator (48), dessen Ausgangssignal die Kupplung voll einrückt, wenn das Ausgangssignal des Integrstors (47) einen vorbestimmten Wert übersteigt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlgeber Digitalgeber mit daran angeschlossenen Digital-Analog-Umsetzern sind.
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 Rutschflächen, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle den Motors von der Drehzahl der Abtriebswelle abweicht. Der Schlupf erzeugt Wärme, welche die Temperatur der Kupplung erhöht. Im normalen Betrieb der Kupplung Ist die Wärmemenge vernachlässigbar, wenn jedoch das Schlüpfen für eine längere Zelt andauert, können die Kupplungselemente zerstört werden.
Zur Beschreibung der Überhitzung einer Kupplung wird beispielsweise auf eine Elektromagnetkupplung für ein Fahrzeug Bezug genommen, die so angeordnet ist, daß das Kupplungsdrehmoment In Abhängigkeit der Motordrehzahl 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 einer Motordrehzahl ein zum Starten geeignetes Kupplungsdrehmoment erzeugt wird. Wenn jedoch ein solcher Schlüpfzustand für längere Zeit andauert, wird die Kupplung überhitzt, was zu einer Verschlechterung des Kupplungsvorganges führt.
^ Die DE-OS 31 31 925 beschreibt eine Anordnung zum "Verhindern einer Überhitzung einer elektromagnetischen Kupplung eines Kraftfahrzeugs, bei welcher der Erregerstrom der Kupplung temperaturabhängig erhöht wird, wodurch die Kupplung schneller voll einrückt.
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 Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum
in Bestimmen der in der Kupplung erzeugten Wärmemenge und
F i g. 2 ein Schaltbild eines Beispiels der Anordnung der Erfindung.
Gemäß F i g. 1 werden Zündimpulse 40 für den Motor
i·1 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 Multiplizierers 44 verbunden. Der Ausgang des Inverters 42 ist mit einem der Eingänge eines Addierers 43 verbunden. Der
2» Ausgang des magnetisch betätigten Drehzahlfühlers 39 isi 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 Komparator 48 verbunden. Der Komparator 48 wird mit einer Bezugsspannung von einem Bezugsspannungs?.s?nerator 50 an dem anderen Eingang gespeist. Der Ausgang des Komparators 48 ist mit einer Spule eines Relais 49 verbunden, die zum Steuern der Einrückcharakteristik der Kupplung vorgesehen ist. Ein Beschleunigungsschalter 51 1st 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. 2 sind ein PNP-Tra:Mstor 52 und ein NPN-Translstor 53 in Reihe mit den Anschlüssen der Magnetisierungsspule 7 geschaltet. Der Emitter des Transistors 52 Ist mit einer elektrischen Quelle verbunden, während der Emitter des Transistors 53 geerdet Ist. Ein Kommutationskrels 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 Queiie und dem Kollektor des Transistors 53 verbunden und ein Widerstand 56 für einen umgekehrten Strom 1st
5w zwischen den Kollektor des T msistors 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-Verknüpfungsglleds 65 über einen Puffer 59 verbunden und der Widerstand 58 Ist mit einem Ausgang eines NOR-Verknüpfungsglieds 60 verbunden. Einer der Eingänge des NOR-Verknüpfungsg!leds 60 1st mit dem Ausgang des NAND-Verknüpfu.igsglleds 65 verbunden. Andererseits wird das Kupplungssteuersignal an den anderen Eingang 61 des NOR-Verknüpfungsglieds 60 angelegt. Der Eingang 61 befindet sich auf einem nied- ■ rlgen Pegel während der Betätigung des Schalthebels.
Die erfindungsgemäße Anordnung enthält des weiteren einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62, der eingeschaltet 1st, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorbestlmmte Geschwindigkeit Vl ist, und einen Schalthebelschalter 63, der an dem Schalthebel vorgesehen 1st und während der Betätigung des
Schalthebels eingeschaltet ist. Ein Anschluß jedes Schalters 51, 62 und 63 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 64 verbunden. Der andere Anschluß des Fahrzeuggeschwindigkeitsschalters 62 ist mit der positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 67 und mit dem anderen Eingang des NAND-Verknüpfungsgheds 64 verbunden. Der Ausgang des NAND-Verknüpfungsglieds 64 ist mit einem der Eingänge des NAND-Verknüpfungsglieds 65 verbunden. Der andere Anschluß des Schalthebelschalters 63 ist mit der positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 68 und mit dem anderen Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds 65 verbunden. Ein Direktverbindungsschalter 69 ist zu dem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62 parallel geschaltet. Der Schalter 69 wird durch das Relais 49 betätigt.
Die Arbeltswelse der AusfQhrungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Drehzahl der Kurbelwelle 5 von der Drehzahl der Eingangswelle 9 abweicht, schlüpft -ifte Kupplung, was zur Erzeugung von Wärme führt. Die Wärmemenge Q während des Schlüpfens kann wie folgt dargestellt werden:
Drehzahlfühler 39 erzeugt andererseits Impulse mit einer Folgefrequenz, die proportional zur Drehzahl der Eingangswelle 9 ist. Die Impulse werden durch den D/A-Umsetzer 45 in einen Gleichstrom umgesetzt, der durch den Widerstand 46 fließt, um ein Winkelgeschwindigkeitssignal ωο zu erzeugen. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß die Signale ω/ und ωο gleiche Spannungen darstellen, wenn die Drehzahlen der Kurbelwelle 5 und der Eingangswelle gleich sind. Das Signal ω/ wird in das Signal -mi durch den Inverter 42 umgekehrt. Beide Signale -ω/ und ωο werden durch den Addierer 43 addiert, um das Signal (ω/-ωο) zu erzeugen. Der Multiplizierer 44 multipliziert (ω/-ωο) mit dem Signal ω/ von dem D/A-Umsetzer 41, um ω/(ω/-ωο) zu erzeugen. Das Ausgangssignal ω/(ω/-ωο) wird dem Integrator 47 zugeführt und integriert, wenn der Beschleunigungsschalter 51 durch Niederdrücken des Beschleunigungsfußhebels geschlossen wird. Somit erzeugt der Integrator 47 das Ausgangssignal
20
0)1 (ω/ - ωο) dt = Q.
Q = fn (ωϊ-ωο) J 0
Tc dt
(D,
worin sind
ti Periode der Zeit des Schlüpfens,
ω/ Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 5,
ωο Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 9 und Tc Kupplungsdrehmoment.
Die Kupplungsdrehmomentcharakteristik kann wie folgt dargestellt werden:
Tc = Λωί)
Die Gleichung (1) wird somit wie folgt:
dt
Q= Γ'1 (ω/ - ωο) ■ J 0
Wenn die Gleichung (2) wie folgt angenähert wird
Tc = a ■ ω/,
wird die Gleichung (3)
0)1 (ω/ - ωο) dt (4)
■Γ
Jo
ω/ (ω/ - ω/) Λ
Die in der Kupplung erzeugte Wärmemenge kann somit durch elektrische Berechnung der Gleichung (5) durch Einsetzen der festgestellten Winkelgeschwindlgkeiten der Kurbelwelle 5 und der Eingangswelle 9 für ω/ und ωο bestimmt werden.
Die Schaltung der Flg. 1 berechnet die Gleichung (5) In folgender Welse. Die Zündimpulse 40 haben eine Folgefrequenz, die proportional zur Motordrehzahl, nämlich zur Drehzahl der Kurbelwelle 5, ist. Der D/A-Umsetzer 41 setzt die Zündlmpülse In eine Gleichspannung als Winkelgeschvyindigkeitsslgnal ω/ um. Der Das Signal Q' ist proportional zur durch das Schlüpfen In der Kupplung erzeugten Wärmemenge. Das Signal Q' wird zu dem Komparator 48 zum Vergleich mit einer Bezugsspannung γ von dem Bezugsspannungsgenerator 50 gesandt. Wenn 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' ä γ, 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.
Wenn gemäß Fig. 2 die Fahrzeuggeschwindigkeit (2). höher als die Sollgeschwindigkeit Kl ist, d-.r Beychleu-
nigungsfußhebel niedergedrückt ist und der Schalthebe! nicht betätigt ist, sind der Beschleunigungsschalter 51 unu der Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 62 einge-(3). -schaltet und der Schalthebelschalter 63 ist ausgeschaltet. Das NAND-Verknüpfungsglied 64 r.rzeugt ein hochpegellges Ausgangssignal. Beide Eingange des NAND-Verknüpfungsglieds 65 befinden sich deshalb auf hohen Pegeln, so daß das NAND-Verknüpfungsgiieü 65 ein niederpegeüges Signa! erzeugt. Das n'ederpegelige 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 Eingang des NOR-Verknüpfungsglleds 61 zugeführt wird.
(5). 55 Wenn der Beschleunigungsschalter 51 oder der Fahrzeuggeschwindigke"sschalter 62 ausgeschaltet ist oder wenn der Schalthebelschalter 63 eingeschaltet ist, wird das NAND-Verknüpfungsglied 65 mit einem niederpegellgen Signal gespeist und ein hochpegellges Ausgangs-
w) signal 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 Spüle 7, was zu einem Ausrücken der Kupplung führt.
ft* Wenn die Kupplung durch Schlüpfen während einer wesentlichen Zelt überhitzt wird und der Schalter 69 geschlossen wird, wird ein niederpegellges Signal an das NAND-Verknüpfungsglied 64 angelegt. Das NAND-
Verknüpfungsglied 64 erzeugt somit ein hochpegellges Ausgangssignal unabhängig davon, ob der Beschleunigungsschalter 51 ein- oder ausgeschaltet Ist. Das NAND-Verknüpfungsglled 65 erzeugt deshalb ein
« nlederpegellges Ausgangssignal, so daß die Transistoren
52 und 53 eingeschaltet werden. Der Nennkupplungsstrom fließt somit In der Folge a -* b — c — d, um die Kupplung vollständig einzurücken, wodurch das Schleifen der Kupplung gehemmt wird. Als Ergebnis hillt der , p \viotor durch eine schwere Last aufgrund des Starten an
einer stellen 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.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs durch temperaturabhängiges Erhöhen des Erregerstroms der Kupplung, mit einer Schaltung, die die Kupplungstemperatur indirekt aus Betriebsparametern der Kupplung ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Temperaturerfassung besteht aus
DE3206073A 1981-02-19 1982-02-19 Anordnung zum Verhindern der Überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor Expired DE3206073C2 (de)

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