FR2488745A1

FR2488745A1 - Systeme pour empecher la surchauffe des embrayages electromagnetiques de vehicules

Info

Publication number: FR2488745A1
Application number: FR8115731A
Authority: FR
Inventors: Fujio Makita
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1980-08-15
Filing date: 1981-08-14
Publication date: 1982-02-19
Also published as: FR2488745B1; DE3131925C2; GB2084280B; JPS5737022A; GB2084280A; JPS6256009B2; DE3131925A1; US4425992A

Abstract

CE SYSTEME EST CONCU POUR EMPECHER LA SURCHAUFFE D'UN EMBRAYAGE ELECTROMAGNETIQUE POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DE VEHICULE QUI COMPORTE UN ORGANE MENANT FIXE AU VILEBREQUIN DU MOTEUR ET CONTENANT UNE BOBINE D'AIMANTATION ET UN ORGANE MENE ADJACENT A L'ORGANE MENANT ET FIXE A UN ORGANE DE TRANSMISSION. CE SYSTEME COMPORTE UN CIRCUIT DETECTEUR 51 A 54 QUI DETECTE LA TEMPERATURE DE L'EMBRAYAGE ET PRODUIT UN SIGNAL DE SORTIE QUI EST APPLIQUE A UN CIRCUIT ELECTRIQUE 45 POUR ACCROITRE RAPIDEMENT LE COURANT D'EMBRAYAGE LORSQUE LE SIGNAL DU CIRCUIT DETECTEUR INDIQUE UNE TEMPERATURE ELEVEE DE L'EMBRAYAGE AFIN QUE L'EMBRAYAGE SOIT RAPIDEMENT COMPLETEMENT EMBRAYE ET QU'UNE SURCHAUFFE RESULTANT D'UN PATINAGE EXCESSIF SOIT EMPECHEE.

Description

La présente invention se rapporte à un système

pour empêcher la surchauffe d'un embrayage électromagné-

tique de véhicule et elle a trait plus particulièrement à un système pour empêcher la surchauffe de l'embrayage électromagnétique qui résulte du patinage de l'embrayage en accroissant le courant d'embrayage qui circule dans une bobine d'aimantation de l'embrayage électromagnétique

d'une manière proportionnelle à l'élévation de la tempé-

rature de l'embrayage afin de diminuer le frottement dans

l'embrayage.

Dans un embrayage électromagnétique, un courant d'embrayage circule dans une bobine pour produire un champ électromagnétique de sorte que deux organes de l'ensemble de transmission-sont magnétiquement accouplés entre eux pour transmettre la puissance du moteur à la boite de vitesses. Un embrayage ou coupleur électromagnétique à

poudre constitue un type particulier de l'embrayage électro-

magnétique ci-dessus mentionné.

Le coupleur électromagnétique à poudre comporte un organe menant annulaire fixé au vilebrequin d'un moteur, une bobine d'aimantation montée dans l'organe menant, un

organe mené monté sur l'arbre d'entrée de la boîte de vi-

tesses et formant un petit entrefer avec l'organe menant et un levier de changement de vitesse servant à changer

le rapport de la boîte de vitesses. Le levier de change-

ment de vitesse est muni d'un interrupteur pour la bobi-

ne d'aimantation, interrupteur qui est actionné lorsqu'on actionne le levier de changement de vitesse. Lorsqu'on a

déplacé le levier de changement de vitesse jusqu'à la posi-

tion de mise en prise d'une vitesse, l'interrupteur se fer-

me provoquant l'écoulement du courant électrique dans la

bobine d'aimantation afin d'aimanter l'organe menant. Lors-

qu'on appuie-sur la pédale d'accélérateur, le courant ap-

pliqué à la bobine est accru. La poudre magnétique s'agrège dans l'entrefer entre l'organe menant et l'organe mené, provoquant l'accouplement entre l'organe menant et l'organe mené. Le courant d'embrayage s'écoulant dans la bobine d'aimantation est progressivement accru en fonction de l'importance de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur pendant que le coupleur patine entre l'organe menant et l'organe mené. Plus particulièrement, le système est agencé de façon à appliquer un faible courant d'embrayage lors

du démarrage du véhicule de façon à transmettre la puis-

sance dans une condition d'embrayage partiel de façon ainsi à atténuer le choc provoqué par un brusque embrayage du coupleur et empêcher que le moteur cale. Le courant

d'embrayage est modifié en fonction de la vitesse du mo-

teur. Cependant, si le coupleur électromagnétique patine, maintenant la condition d'embrayage partiel pendant une

longue période de temps, la température du coupleur s'élé-

ve et, par conséquent, la température de la bobine s'élève

également, ce qui provoque un accroissement de la résis-

tance de la bobine. Le courant d'embrayage et le couple

d'embrayage diminuent d'une manière inversement propor-

tionnelle à l'accroissement de la résistance de la bo-

bine, ce qui provoque un accroissement de la durée de la

période de patinage du coupleur. Plus la période de pati-

nage est longue, plus la température du coupleur s'accroît.

La présente invention a pour but de réaliser un système qui peut empêcher la surchauffe de l'embrayage

ou coupleur électromagnétique dans la condition d'embra-

yage partiel.

Conformément à la présente invention, il est prévu un système pour empêcher la surchauffe d'un embrayage

électromagnétique pour un moteur à combustion interne mon-

té sur un véhicule, cet embrayage comportant un organe me-

nant fixé au vilebrequin du moteur à combustion interne, une bobine d'aimantation montée dans l'organe-menant, un

organe mené disposé adjacent à l'organe menant et un or-

gane de transmission fixé à l'organe mené, ce système com-

prenant des moyens détecteurs pour détecter la température

de l'embrayage et pour produire un signal de sortie élec-

trique fonction de la température; un circuit pour com-

mander- le courant d'embrayage circulant dans la bobine de façon que ce courant s'accroisse lorsque la vitesse

du moteur s'accroit; et un circuit de correction fonc-

tionnant en réponse au signal de sortie des moyens dé-

tecteurs pour accroître rapidement le courant d'embrayage.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui va suivre

donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue en coupe d'une boîte

de vitesses munie d'un embrayage ou coupleur électroma-

gnétique utilisé dans un système selon la présente inven-

tion; ' - la Fig.2 est une vue en coupe prise suivant la ligne 2-2 de la Fig.l; - - la Fig.3 est un graphique qui représente la relation qui existe entre la caractéristique de couple de l'embrayage ou coupleur et le couple d'un moteur dont le papillon des-gaz est ouvert au maximum; - la Fig.4 est un schéma-bloc représentant un circuit de commande classique;

- la Fig.5 est un graphique qui montre l'influ-

ence de la température de l'embrayage ou coupleur sur le courant d'embrayage d'un système classique; - la Fig.6 est un graphique qui représente la relation-qui existe entre le courant d'embrayage et la vitesse du moteur dans un système classique; - la Fig.7 est un schémablocqui représente un système de commande de la présente invention; - la Fig.8 est un graphique qui représente la

forme d'onde du signal de sortie d'un générateur d'impul-

sions proportionnelles; - la Fig.9 est un graphique qui représente la relation qui existe entre le courant d'embrayage et la vitesse du moteur selon la présente invention; et - la Fig.10 représente un circuit d'un mode

de réalisation de la présente invention.

Sur les Fig. 1 et 2 auxquelles on se référera,

qui représentent une boite de vitesses de véhicule à la-

quelle la présente invention est appliquée, la référence 1 désigne un embrayage ou coupleur électromagnétique à pou- dre, la référence 2 désigne une boîte de vitesses à quatre

vitesses et la référence 3 désigne un dispositif de réduc-

tion final.

L'embrayage ou coupleur électromagnétique 1 à poudre est monté dans une boîte de coupleur et comprend un plateau menant 6 fixé à l'extrémité du vilebrequin 5

d'un moteur à combustion interne, un organe menant annu-

laire 8 fixé au plateau menant 6, une bobine d'aimantation 7 montée dans l'organe menant 8 et un organe mene lu fixé par un accouplement à cannelures à l'arbre d'entrée 9 de

la boite de vitesses 2 formant un entrefer il avec l'orga-

ne menant 8.

De la poudre magnétique est contenue dans une chambre 12 à poudre et l'entrefer 1l est agencé de façon

à être rempli de poudre. Un couvercle 13 est fixé à l'orga-

ne mené 8. Le couvercle 13 comporte une partie cylindrique coaxiale avec l'arbre d'entrée 9 sur laquelle sont fixées des bagues collectrices 14. Les bagues collectrices 14 sont connectées à l'organe menant 8 par desconducteurs X. Des balais 16 pressés contre les bagues collectrices 14 sont portés dans un support 17 et connectés à des moyens

de commande, que l'on décrira ci-après, par les conduc-

teurs Y. Dans une telle construction, le plateau menant 6

et l'organe menant 8 tournent solidairement avec le vile-

brequin 5 et la poudre magnétique enfermée dans la chambre

12 à poudre est entraînée sur la surface intérieure de l'or-

gane menant 8 par la force centrifuge. Si la bobine d'aiman-

tation 7 est excitée par un courant appliqué par l'intermé-

diaire des conducteurs Y, des balais 16, des bagues collec-

trices 14 et des conducteurs X, l'organe menant 8 est aiman-

té de façon à produire un flux magnétique qui circule à tra-

vers l'organe mené 10, comme indiqué par des flèches sur la

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Fig.l. Ainsi, la poudre s'agrège dans l'entrefer 11, de sorte que la puissance du moteur est transmise à l'arbre

d'entrée 9 par l'intermédiaire de l'embrayage ou coupleur.

Dans la boîte de vitesses 2, des pignons menants de 1ère, 2ème, 3ème et 4ème vitesses 18 à 21 sont formés

sur l'arbre d'entrée 9 dont ils font partie intégrante.

Les pignons d'entraînement 18 à 21 sont en prise avec des pignons menés respectifs 23 à 26. Les pignons menés 23 à 26 sont montés à rotation sur un arbe de sortie 22 qui est parallèle à l'arbre d'entrée 9. Chacun des pignons menés 23 et 24 est agencé de façon à pouvoir être accouplé à l'arbre de sortie 22 par l'actionnement d'un mécanisme de synchronisation 27 et chacun des pignons menés 25 et 26

peut être accouplé à l'arbre de sortie 22 par l'actionne-

ment d'un mécanisme de synchronisation 28, de la manière classique. En outre, il est prévu un pignon 29 de marche

arrière. Ainsi, lorsqu'on actionne le levier (non repré-

senté) de changement de vitesse de la boîte de vitesses, le pignon mené 23 est accouplé à l'arbre de sortie 22 par le mécanisme de synchronisation 27 et la première vitesse de l'arbre de sortie 22 est obtenu du fait que la vitesse de l'arbre d'entrée 9 est considérablement démultipliée

et les 2ème, 3ème et 4ème vitesses peuvent être respective-

ment obtenues d'une manière similaire.

Un pignon de sortie 30 est en outre fixé sur une extrémité de l'arbre de sortie 22, ce pignon engrenant avec une couronne dentée 32 d'un différentiel 31 qui fait partie du dispositif de réduction final 3 pour transmettre la puissance de sortie de l'arbre de sortie 22 de la boîte de vitesses 2 directement de la couronne dentée 32 à des pignons planétaires 36 par l'intermédiaire d'une coquille 33, d'un croisillon 34 et un pignon 35 et en outre aux roues

motrices par l'intermédiaire de l'arbre 37 de roue.

Dans un système dée commande classique de l'embra-

yage ou coupleur électromagnétique à poudre, le courant

d'embrayage est commandé en fonction de la vitesse du moteur.

Lorsque le véhicule est entraîné en première ou en seconde vitesse, le couple d'embrayage de l'embrayage ou coupleur varie de la manière représentée par la courbe 11 sur la Fig.3 en fonction de la vitesse du moteur pour assurer un démarrage plus doux du véhicule. La différence entre la courbe 1i et la courbe m qui représente le couple moteur lorsque le papillon des gaz est grand ouvert ( au-dessous du point P) provoque un patinage de l'embrayage ou coupleur pour assurer un embrayage sans à-coup de ce dernier. Lorsque le couple d'embrayage 11 atteint le point b qui correspond au couple d'embrayage nominal c de l'embrayage, ce dernier est parfaitement embrayé. Par ailleurs, lorsque le véhicule est entraîné en 3ème ou 4ème vitesse, le couple d'embrayage varie suivant la courbe É2 qui a une plus forte pente située

dans une région d'instabilité pour un faible couple moteur.

La Fig.4 représente un système de commande

classique 40 pour l'embrayage ci-dessus décrit. Un cir-

cuit 41 générateur d'impulsions d'allumage connecté à la

bobine d'allumage du moteur, un interrupteur 42 d'accé-

lérateur qui est actionné par l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur et une source 43 de courant électrique sont connectés au système de commande. Le circuit 41

générateur d'impulsions d'allumage est connecté à un gé-

nérateur 45 d'impulsions proportionnelles qui engendre

des impulsions ayant une largeur d'impulsion prédéter-

minée à une fréquence de récurrence qui est proportion-

nelle à celle des impulsions d'entrée. Le générateur 45 d'impulsions est connecté à un circuit 47 de commande d'embrayage par l'intermédiaire d'un circuit interrupteur 46 qui est fermé pour transmettre le signal de sortie du générateur 45. Le signal de sortie du circuit 47 de

commande d'embrayage est appliqué à la bobine 7. L'in-

terrupteur 42 d'accélérateur est connecté à un circuit 48

détecteur de démarrage pour détecter le démarrage du vé-

hicule indiqué par l'enfoncement de la pédale d'accéléra-

teur et le signal de sortie du circuit 48 détecteur de démarrage est appliqué au circuit interrupteur 46. La source 43 de courant électrique est connectée au circuit 47

de commande d'embrayage.

Dans le système de commande 40, des impulsions proportionnelles émises par le générateur 45 d'impulsions sont transmises par le circuit interrupteur 46 lorsque le circuit interrupteur est fermé par le signal du circuit

48 détecteur de démarrage. Le circuit 47 de commande d'em-

brayage applique un courant d'embrayage correspondant à un

embrayage partiel en conformité avec les impulsions propor-

tionnelles, qui est inférieur au courant d'embrayage nomi-

nal, à la bobine 7. Ainsi, l'embrayage ou coupleur électro-

magnétique 1 à poudre est placé dans une condition d'em-

brayage partiel et transmet un couple inférieur au couple

de sortie du moteur. Lorsque le véhicule atteint une vi-

tesse prédéterminée, le circuit 47 de commande d'embrayage

applique le courant d'embrayage nominal à la bobine 7 mal-

gré les signaux du générateur 45 d'impulsions proportion-

nelles de façon à embrayer complètement l'embrayage ou

coupleur électromagnétique 1 à poudre.

La variation du courant d'embrayage du sys-

tème de commande classique 40 a été représenté sur la Fig. 5. Le courant d'embrayage est au niveau zéro tant que la

pédale d'accélérateur n'est pas enfoncée et que l'inter-

rupteur 42 d'accélérateur est ouvert. Lorsque l'interrup-

teur 42 d'accélérateur est fermé, le courant d'embrayage s'élève fortement proportionnellement à la vitesse du moteur. Lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure à la vitesse prédéterminée, le courant d'embrayage atteint la valeur du courant d'embrayage nominal, de sorte que l'embrayage ou coupleur électromagnétique 1 à poudre est complètement embrayé. Dans les conditions normales,

lorsque la température de' l'embrayage est faible, le cou-

rant d'embrayage varie de la manière représentée par les lignes en traits pleins sur les Fig. 5 et 6. Cependant, lorsque la température de l'embrayage est élevée et que

la résistance de la bobine 7 est accrue, le courant d'em-

brayage varie de la manière représentée par les lignes

en traits interrompus du fait de l'accroissement de résis-

tance.Etant donné que le courant d'embrayage s'accroit len-

tement à une température élevée, l'embrayage patine plus longtemps qu'à une basse température, ce qui provoque un nouvel accroissement de la température et une diminution

du courant.

Compte tenu des inconvénients ci-dessus mentionnés, le système de la présente invention est muni de moyens de prévention de la surchauffe de l'embrayage

ou coupleur électromagnétique pour limiter la températu-

re de l'embrayage et commander le courant d'embrayage.

On décrira ci-après un mode de réalisation de la présente invention en se référant à la Fig. 7 qui

représente un système de commande 50 de la présente in-

vention. Sur cette Figure, on a désigné par les mêmes références que sur la Fig.4 les éléments similaires à ceux du système classique 40. Un circuit 51 détecteur de tension et un circuit 52 détecteur d'intensité sont

utilisés pour détecter le courant d'embrayage. Les si-

gnaux de sortie des circuits détecteurs 51 et 52 sont tous deux appliqués à un circuit arithmétique 53 dont

le signal de sortie est appliqué au générateur 45 d'im-

pulsions proportionnelles par l'intermédiaire d'un cir-

cuit correcteur 54.

Le fonctionnement du système de la présente

invention est le suivant.

Comme décrit ci-dessus,lorsque l'interrup-

teur 42 d'accélérateur est fermé, un signal de sortie est transmis par le circuit 48 détecteur de démarrage au circuit interrupteur 46 pour qu'il transmette les impulsions du générateur 45 d'impulsions proportionnelles

au circuit 47 de commande d'embrayage. Le circuit 51 dé-

tecteur de tension et le circuit 52 détecteur d'intensité détectent respectivement la tension et l'intensité du courant électrique qui circule dans la bobine 7 et ils appliquent leurs signaux de sortie au circuit arithmétique 53 dans lequel ces signaux sont traités pour calculer une

valeur représentant la résistance de la bobine 7: En d'au-

tres termes, la température de la bobine est représentée par la résistance de la bobine. La variation de résistance calculée par le circuit arithmétique 53 est transmise au circuit correcteur 54 qui produit un signal de correction correspondant à la variation de résistance, c'est-à-dire à la variation de température et l'applique au générateur 45 d'impulsions proportionnelles. La largeur d'impulsions des impulsions produites par le générateur 45 d'impulsions proportionnelles est modifiée conformément au signal de

correction du circuit correcteur 54.

La Fig. 10 représente un circuit réalisé con-

formément à la présente.invention. Le circuit 51 détec-

teur de tension et le circuit 52 détecteur d'intensité

sont conçus de façon à détecter la tension et l'intensi-

té du courant électrique qui parcourt la bobine 7. Les signaux de sortie des circuits 51 et 52 sont tous deux appliqués à un circuit diviseur 56 ( tel que le circuit modèle 433 de la Société Analog Device Corp.) dans lequel le calcul: e. = 10 Vx vy-

est effectué.

Le signal de sortie eo du diviseur 56 est une valeur qui est représentative de la résistance de la bobine 7. Une valeur de réglage el et le signal de sortie

eo sont ajoutés par un amplificateur opérationnel addition-

neur inverseur 57. Le signal de sortie -(e0 + e1) est in-

versé par un amplificateur opérationnel inverseur 58.

Les signaux de sortie du circuit 41 générateur

d'impulsions d'allumage et de l'interrupteur 42 d'accélé-

rateur sont appliqués à un multivibrateur monostable 60

par l'intermédiaire d'un circuit de porte 61. Des impul-

sions "T" à forme d'onde triangulaire et le signal de sortie (eo + el) de l'amplificateur 58 sont appliqués à un comparateur 62 de sorte que des impulsions "S" à forme d'onde carrée sont produites. La largeur d'impulsion des impulsions "S" est déterminée par le niveau du signal d'entrée Vi = (e0 + e1) appliqué à l'entrée non inverseuse du comparateur 62. Lorsque la résistance de la bobine 7 est élevée, le signal d'entrée Vi est à un haut niveau et, par conséquent, la largeur d'impulsion des impulsions

est grande. Les impulsions "S" sont intégrées par un inté-

grateur 63 pour produire un niveau de courant continu. La tension VD du courant continu est appliquée à un circuit de calcul 64 (tel que lé circuit modèle 433 de la Société Analog Device Corp.) qui effectue le calcul de la valeur VDm afin d'obtenir une caractéristique telle que celle représentée sur la Fig.9. Le signal de sortie du circuit de calcul 64 est appliqué à un amplificateur opérationnel

pour commander le courant d'embrayage.

La fig.8 représente les signaux d'entrée appli-

qués au générateur 45 d'impulsions proportionnelles et les

signaux de sortie qu'il produit. Sur cette figure, la cour-

be (A) représentée est le signal de sortie qui est produit par le circuit 41 générateur d'impulsions d'allumage et appliqué en tant que signal d'entrée au générateur 45 d'impulsions proportionnelles; la courbe (B) représente

la forme d'onde du signal de sortie du générateur d'im-

pulsions proportionnelles dans les conditions normales; et la courbe (C) représente la forme d'onde du signal de

sortie du générateur d'impulsions proportionnelles lors-

que la température de la bobine 7 est elevée. La largeur

des impulsions de la courbe (C) s'accroît proportionnel-

lement à l'élévation de la température de la bobine 7.

Par conséquent, comme représenté sur la Fig.9, la rela-

tion entre le courant d'embrayage et la vitesse du moteur varie de telle sorte que le courant d'embrayage s'accroît lorsque la température de la bobine s'élève. Ainsi, il est possible de régler le courant d'embrayage en fonction de la température de l'embrayage ou coupleur pendant la condition d'embrayage partiel. De ce fait, la durée de la période d'embrayage partiel peut être réduite de sorte il que l'élévation de la température de l'embrayage peut être empêchée. L'opération de prévention est effectuée de manière plus fiable et plus rapide que lorsqu'on utilise

le procédé d'avertissement au moyen d'un ronfleur.

Claims

- REVENDICATIONS - ______________

1.- Un système pour empêcher la surchauffe

d'un embrayage électromagnétique pour un moteur à combus-

tion interne monté sur un véhicule, cet embrayage compor-

tant un organe menant (2) fixé au vilebrequin (5) du mo-

teur à combustion interne, une bobine d'aimantation (7) montée dans l'organe menant, un organe mené (10) disposé adjacent à l'organe menant et un organe de transmission (9) fixé à l'organe mené, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens détecteurs (51, 52, 53) pour détecter la température de l'embrayage et pour produire un signal de sortie électrique fonction de la température; un circuit (41,45) pour commander le courant d'embrayage

circulant dans la bobine de façon que ce courant s'accrois-

se lorsque la vitesse du moteur s'accroit; et un circuit de correction (54) fonctionnant en réponse au signal de sortie des moyens détecteurs pour accroître rapidement le

courant d'embrayage.

2.- Système pour empêcher la surchauffe d'un embrayage électromagnétique pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que

les moyens détecteurs comprennent un circuit (51) détec-

teur de tension et un circuit (52) détecteur d'intensité

pour détecter la tension et l'intensité du courant d'em-

brayage et un circuit arithmétique (53) pour produire un signal de sortie représentatif de la résistance de la bobine au moyen d'un calcul effectué sur les signaux de

sortie des deux circuits détecteurs.

3.- Système pour empêcher la surchauffe d'un

embrayage électromagnétique pour moteur à combustion in-

terne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande comprend un circuit (41) générateur d'impulsions d'allumage et un multivibrateur mohostable (61) pour produire des impulsions à forme d'onde carrée en

réponse à la vitesse du moteur.