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Dokumentenidentifikation DE3138688C2 26.05.1988
Titel Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Fuji Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Sakakiyama, Ryuzo, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Reinländer, C., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 29.09.1981
DE-Aktenzeichen 3138688
Offenlegungstag 15.04.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.05.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.05.1988
IPC-Hauptklasse H02P 15/00
IPC-Nebenklasse B60K 23/00   
Zusammenfassung Eine Anordnung zum Regeln einer elektromagnetischen Kupplung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs kann den Restmagnetismus während der Schalthebelbetätigung eliminieren. Die elektromagnetische Kupplung hat einen an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors befestigten Antriebs teil, eine in dem Antriebsteil angebrachte Magnetisierungsspule und einen getriebenen Teil nahe dem Antriebsteil. Ein Nullstellungsschalter ist zum Feststellen der Nullstellung des Schalthebels vorgesehen. Des weiteren ist ein Schalter zum Feststellen einer Beschleunigung vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, wenn der Motor nicht beschleunigt wird. Die beiden Signale der Schalter werden einem Regelkreis zugeführt, Der Regelkreis ist so ausgebildet, daß der durch die Magnetisierungsspule fließende Strom in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen umgekehrt wird, so daß der Restmagnetismus in der Spule eliminiert werden kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die elektromagnetische Kupplung enthält einen an der Kurbelwelle des Motors befestigten ringförmigen Antriebsteil, eine in dem Antriebsteil angeordnete Magnetisierungsspule, einen an der Eingangswelle des Getriebes befestigten getriebenen Teil, wobei ein geringer Spalt zu dem Antriebsteil frei gelassen ist, und einen Schalthebel zum Schalten der Gänge des Getriebes. Der Schalthebel ist in dem Griff mit einem Schalter für die Magnetisierungsspule versehen, der durch einen Druck betätigt wird, der durch eine manuelle Betätigung des Schalthebels verursacht wird, wie z. B. ein Greifdruck, ein Stoßdruck oder ein Zugdruck. Während der Schalthebel betätigt wird und ein Betätigungsdruck auf den Griff ausgeübt wird, wird der Schalter mit dem Ergebnis betätigt, daß der Strom nicht durch die Magnetisierungsspule fließt und die Kupplung ausgerückt wird. Wenn der Schalthebel eine Gangeingriffsstellung erreicht und der Betätigungsdruck entfernt wird, wird der Schalter betätigt, so daß der Strom durch die Magnetisierungsspule zum Magnetisieren des Antriebsteils fließt. Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, steigt der durch die Spule fließende Strom an. Der Magnetfluß wird in dem Spalt zwischen dem Antriebsteil und dem getriebenen Teil angesammelt, so daß der getriebene Teil mit dem Antriebsteil gekuppelt wird.

Eine Anordnung der gattungsgemäßen Art zum Steuern einer solchen Kupplung ist aus der DE-OS 19 06 941 bekannt. Bei dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, in der Null- Stellung des Schalthebels bei eingerückter Kupplung Zwischengas zu geben, um ein Getriebe ohne Synchronisierungseinrichtung schnell und schonend zu schalten.

Durch die DE-AS 23 61 474 ist in Verbindung mit einer Steuereinrichtung zum Synchronisieren eines Schaltgetriebes ein Schalthebelnullstellungsschalter bekannt, bei dessen Betätigung die Steuereinrichtung ein Signal zum Einlegen des jeweils gewünschten Getriebegangs abgibt. Das Einlegen des gewünschten Getriebegangs wird über eine mechanische Sperre verhindert, bis über Synchroneinrichtungen eine korrekte Drehzahlanpassung der entsprechenden Zahnräder erfolgt ist.

Die durch die DE-OS 31 29 695 nachveröffentlichte ältere Anmeldung hat eine Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung zum Gegenstand, bei der abweichend zur vorliegenden Anordnung der hier vom Gaspedal betätigte Schalter abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß ein fehlerfreies Zwischengasgeben ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist

Fig. 1 ein Schnitt eines Getriebes mit einer elektromagnetischen Kupplung, die bei der Anordnung der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Beispiels der Anordnung der Erfindung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Gaspedals und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kupplungsstrom und bestimmten Signalen.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnen 1 eine Elektromagnetpulverkupplung, 2 ein Vierganggetriebe und 3 eine Enduntersetzungsvorrichtung.

Die Elektromagnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse angeordnet und enthält eine Antriebsplatte 6, die an dem Ende der Kurbelwelle 5 eines Verbrennungsmotors angebracht ist, einen ringförmigen Antriebsteil 8, der an der Antriebsplatte 6 befestigt ist, eine Magnetisierungsspule 7, die in dem Antriebsteil 8 angebracht ist, und einen getriebenen Teil 10, der durch eine Keilverzahnung zu einer Eingangswelle 9 des Getriebes 2 befestigt ist, wobei ein Spalt 11 zu dem Antriebsteil 8 frei bleibt. Magnetpulver ist in einer Pulverkammer 12 angeordnet und der Spalt 11 kann mit dem Pulver gefüllt werden. Eine Kappe 13 ist an dem Antriebsteil 8 befestigt. Die Kappe 13 hat einen zylindrischen Teil koaxial zu der Eingangswelle 9, auf der Schleifringe 14 fest angebracht sind. Die Schleifringe 14 sind mit dem Antriebsteil 8 durch eine Leitung X verbunden. Gegen die Schleifringe 14 gedrückte Bürsten 16 sind in einem Halter 17 gehalten und mit einer nachfolgend beschriebenen Steuereinrichtung durch eine Leitung Y verbunden.

Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte 6 und der Antriebsteil 8 zusammen mit der Kurbelwelle 5, und das in der Pulverkammer 12 dicht eingeschlossene Magnetpulver wird zu der Innenfläche des Antriebsteils 8 durch Zentrifugalkraft gezogen. Wenn die Magnetisierungsspule 7 durch den durch die Leitung Y, die Bürsten 16, die Schleifringe 14 und die Leitung X fließenden Strom erregt wird, wird der Antriebsteil 8 magnetisiert, wodurch ein Magnetfluß erzeugt wird, der durch den getriebenen Teil 10 fließt, wie durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt ist. Das Pulver wird somit in dem Spalt 11 angesammelt, so daß die Leitung 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 auf der Eingangswelle 9 vorgesehen. Die Antriebszahnräder 18bis 21 kämmen jeweils mit den getriebenen Zahnrädern 23 bis 26. Die getriebenen Zahnräder 23 bis 26 sind drehbar auf der Ausgangswelle 22 parallel zu der Eingangswelle 9 angebracht. Jedes der getriebenen Zahnräder 23 und 24 kann in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch Betätigen einer Synchroneinrichtung 27 kommen und jedes der getriebenen Zahnräder 25 und 26 kann in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch eine Synchroneinrichtung 28 kommen. Des weiteren ist eine Rückwärtsantriebszahnradeinrichtung 29 vorgesehen. Durch Betätigen des (nicht dargestellten) Schalthebels des Getriebes wird somit das getriebene Zahnrad 23 mit der Ausgangswelle 22 durch die Synchroneinrichtung 27 gekuppelt 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 können jeweils in entsprechender Weise eingelegt werden.

An einem Ende der Ausgangswelle 22 ist darüber hinaus ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das mit einem Ringzahnrad 32 in einem Differential 31 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 kämmt, um die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 22 des Getriebes 2 direkt von dem Ringzahnrad 32 auf das Seitenzahnrad 36 über ein Gehäuse 33, ein Drehkreuz 34 und ein Ritzel 35 und des weiteren auf die Antriebsräder über die Radwelle 37 zu übertragen.

Gemäß Fig. 3 sind in der Steuerschaltung ein PNP-Transistor 40 und ein NPN-Transistor 41 in Reihe mit den beiden Enden der Magnetisierungsspule 7 verbunden. Der Emitter des Transistors 40 ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, während der Emitter des Transistors 41 geerdet ist. Ein Kommutationskreis 42 mit einer Diode und einem Widerstand ist mit beiden Enden b und c der Spule 7 verbunden. Ein Widerstand 43für einen umgekehrten Strom ist mit der elektrischen Spannungsquelle und dem Kollektor des Transistors 41 verbunden und ein Widerstand 44 für den umgekehrten Strom ist zwischen den Kollektor des Transistors 40 und Erde geschaltet. Die Basen der Transistoren 40 und 41 sind jeweils mit Widerständen 45 und 46 verbunden.

Der Widerstand 45 ist mit einem NAND-Gate 55 über einen Trennverstärker 47 verbunden und der Widerstand 46 ist mit einem NAND-Gate 55 über ein NOR-Gate 48 verbunden. Das Kupplungsregelsignal wird andererseits an einen weiteren Eingang 49 des NOR-Gate 48 angelegt. Der Eingang 49 befindet sich während der gesamten Betätigung des Schalthebels auf niedrigem Pegel.

50 bezeichnet einen Nullstellungsschalter, der eingeschaltet ist, wenn sich der Schalthebel in der Nullstellung befindet. 51 bezeichnet einen Kupplungshalteschalter, der eingeschaltet wird, wenn der Motor beschleunigt wird, und der durch das Gaspedal betätigt wird. 52 bezeichnet einen Schalthebelschalter, der an dem Schalthebel vorgesehen ist und der während der Betätigung des Schalthebels eingeschaltet wird.

Ein Anschluß jedes Schalters 50, 51 und 52 ist mit Erde verbunden, während der andere Anschluß des Nullstellungsschalters 50 mit einem NAND-Gate 54 über einen Inverter 53 verbunden ist. Der andere Anschluß des Kupplungshalteschalters 51 ist mit dem NAND-Gate 54 verbunden und der andere Anschluß des Schalthebelschalters 52 ist mit dem NAND-Gate 55 verbunden. Der Ausgang des NAND-Gate 54 ist auch mit dem NAND-Gate 55 verbunden. Positives elektrisches Potential wird an die anderen Anschlüsse der Schalter 50, 51 und 52 jeweils über Widerstände 56, 57 und 58 angelegt. Der Ausgang des NAND-Gate 55 ist mit dem Trennverstärker 47 und dem NOR-Gate 48 verbunden.

Gemäß Fig. 4 umfaßt das Gaspedal einen Bügel 70 aus Metallblech, der an dem Fahrzeugkörper befestigt ist, eine drehbar an dem Bügel 70 gehaltene Welle 71, einen an der Welle 71 befestigten U-förmigen Arm 72 und ein an dem Ende des Arms 72 befestigtes Pedal 73. Des weiteren sind ein Nockenpaar 74 und 75 im Abstand voneinander an der Welle 71 so befestigt, daß sie jeweils einem Beschleunigungsschalter 77 und einem Kupplungshalteschalter 51, die in einem Gehäuse 76 angeordnet sind, zugekehrt sind.

Der Arm 72 wird immer durch eine (nicht dargestellte) Feder in Uhrzeigerrichtung gespannt und wird in Gegenuhrzeigerrichtung durch Niederdrücken des Beschleunigungspedals 73 bewegt. In Fig. 4 bezeichnet I eine stationäre Stellung, wenn das Gaspedal 73 nicht niedergedrückt ist. Wenn das Gaspedal 73 in die Stellung II niedergedrückt wird, kommt die Nocke 74 in Eingriff mit dem Beschleunigungsschalter 77 und schaltet diesen ein. Wenn das Gaspedal 1/4 bis 1/3 des gesamten Hubs III niedergedrückt wird, kommt die Nocke 75 in Eingriff mit dem Kupplungshalteschalter 51, um diesen einzuschalten.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

  • I Gaspedal 73 ist nicht niedergedrückt und Schalthebel wird in der Nullstellung gehalten oder Schalthebel wird in die Gangeingriffsstellung bewegt


Da der Kupplungshalteschalter 51 ausgeschaltet ist, wird dem NAND-Gate 54 ein Signal hohen Pegels zugeführt. Das NAND- Gate 54 erzeugt somit ein Signal hohen oder niedrigen Pegels in Abhängigkeit davon, ob der Nullstellungsschalter 50 ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn der Schalthebel betätigt wird, wird der Schalthebelschalter eingeschaltet, so daß ein Signal niedrigen Pegels dem NAND-Gate 55 zugeführt wird. Das NAND- Gate 55 erzeugt somit ein Ausgangssignal hohen Pegels unabhängig von dem Ausgangspegel des NAND-Gate 54. Der hohe Pegel schaltet die Transistoren 40 und 41 aus, womit ein Strom in der Folge acbe fließt, so daß ein umgekehrter Kupplungsstrom durch die Spule 7 fließt. Der Restmagnetismus in der Kupplung wird somit entfernt. Es wird deshalb kein Mitziehen des getriebenen Teils 10 durch den Antriebsteil 8 bewirkt, so daß die Synchronisierung für einen glatten Eingriff der Zahnräder beschleunigt wird.

Fig. 5 (links) zeigt die Beziehung zwischen dem Kupplungsstrom und der Betätigung des Schalthebels. Wenn der Schalthebel nicht betätigt wird, fließt ein Nennkupplungsstrom Im, wie durch A angezeigt ist, was bedeutet, daß die Kupplung eingerückt ist. Wenn der Schalthebelschalter 52 eingeschaltet wird, fließt zeitweilig ein umgekehrter Kupplungsstrom, dessen Beginn durch B gezeigt ist. Wenn der Schalthebelschalter 52 am Ende der Schalthebelbetätigung ausgeschaltet wird, beginnt ein Nennstrom Im wieder zu fließen, wie durch C angezeigt ist, wodurch die Kupplung eingerückt wird.

  • II Gaspedal wird niedergedrückt und Schalthebel wird betätigt


Der Schalthebelschalter 52 wird eingeschaltet und dem NAND-Gate 55 wird ein Signal niedrigen Pegels zugeführt und ein Signal hohen Pegels tritt am Ausgang auf.

Deshalb werden die Transistoren 40 und 41 ausgeschaltet, so daß ein elektrischer Strom in der Folge a cbe fließt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der umgekehrte Strom fließt somit durch die Spule 7 während der Betätigung des Schalthebels. Andererseits wird der Kupplungshalteschalter 51 eingeschaltet, da das Gaspedal 73 niedergedrückt wird. Dem NAND-Gate 54 wird somit ein Signal niedrigen Pegels zugeführt, so daß der Ausgang auf einem hohen Pegel ist. Wenn der Schalthebelschalter 52 zeitweilig während der Nullstellung ausgeschaltet wird, verringert sich deshalb das Ausgangssignal des NAND-Gate 55 auf einen niedrigen Pegel, was bewirkt, daß die Transistoren 40 und 41 eingeschaltet werden. Die Kupplung wird somit eingerückt, um Zwischengas geben zu können.

Das Zwischenkuppeln ist in Fig. 5 (rechts) gezeigt. Wenn der Schalthebelschalter 52 am Punkt D eingeschaltet wird, fließt ein umgekehrter Kupplungsstrom durch die Spule 7. Der umgekehrte Kupplungsstrom hält so lange an, wie der Schalthebelschalter 52 eingeschaltet ist.

Wenn der Schalthebelschalter 52 am Punkt J ausgeschaltet wird, während der Nullstellungsschalter 50 eingeschaltet ist, fließt der normale Kupplungsstrom, wie bei E gezeigt ist, zum Zwischenkuppeln so lange, wie der Schalthebelschalter 52 ausgeschaltet ist. Wenn sowohl der Nullstellungsschalter 50 als auch der Schalthebelschalter 52 am Ende der Betätigung des Schalthebels ausgeschaltet werden, fließt der Nennstrom Im, wie durch F gezeigt ist, so daß die Elektromagnetpulverkupplung 1 eingerückt wird.

  • III Gaspedal 73 wird während der Nullstellung des Schalthebels niedergedrückt


Da der Kupplungshalteschalter 51 wegen des Niederdrückens des Gaspedals 73 eingeschaltet ist, wird dem NAND-Gate 54 ein Signal niedrigen Pegels zugeführt. Das Ausgangssignal des NAND-Gate 54 ist somit auf einem hohen Pegel unabhängig davon, ob der Nullstellungsschalter 50 ein- oder ausgeschaltet ist. Da der Schalthebel nicht betätigt wird, ist der Schalthebelschalter 52 ausgeschaltet und somit wird dem NAND-Gate 55 ein Signal hohen Pegels zugeführt. Das Ausgangssignal des NAND-Gate 55 befindet sich somit auf niedrigem Pegel. Das Signal niedrigen Pegels von dem NAND-Gate 55 wird dem Transistor 40 über den Trennverstärker 47 zugeführt und schaltet diesen ein. Da beide Eingänge des NOR-Gate 48 auf niedrigem Pegel sind, ist dessen Ausgang auf hohem Pegel, was bewirkt, daß der Transistor 41 eingeschaltet wird. Der elektrische Strom wird somit veranlaßt, in der Folge abcd durch die Spule 7 zu fließen, während bei losgelassenem Gaspedal am Ausgang des NAND-Gates 54 in der Nullstellung des Schalthebels ein niedriger Pegel und damit am Ausgang des NAND-Gates 55 ein hoher Pegel liegt, so daß der elektrische Strom in der Folge acbe fließt.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges mit einem an der Kurbelwelle (5) des Verbrennungsmotors befestigten Antriebsteil (8), mit einer an dem Antriebsteil angebrachten Magnetisierungsspule (7), mit einem dem Antriebsteil benachbarten getriebenen Teil (10), mit einem an dem getriebenen Teil befestigten Getriebe (2) mit mehrstufigem Gangwechsel, mit einem die Magnetisierungsspule enthaltenden elektrischen Kreis (40 bis 49), der den durch die Magnetisierungsspule fließenden Strom entweder zum Einrücken der Kupplung in einer Richtung fließen lassen oder zum Ausrücken und Entmagnetisieren der Kupplung durch einen Schalthebelbetätigungsschalter (52) gesteuert, umkehren kann, der während der Betätigung des Schalthebels des Getriebes eingeschaltet ist, und mit einem vom Gaspedal betätigten Schalter (51), der eingeschaltet wird, wenn das Gaspedal des Fahrzeuges niedergedrückt wird, gekennzeichnet durch einen Schalthebelnullstellungsschalter (50), der in der Nullstellung des Schalthebels eingeschaltet wird, und durch einen, den elektrischen Kreis (40 bis 49) ansteuernden logischen Kreis (54, 55), dem Eingangssignale vom Schalthebelnullstellungsschalter (50), dem Schalthebelbetätigungsschalter (52) und dem vom Gaspedal (73) betätigten Schalter (51) zugeführt werden, wobei der logische Kreis so ausgebildet ist,

    1. - daß immer dann, wenn der Schalthebelbetätigungsschalter (52) beim Anfassen des Schalthebels geschlossen wird, die Kupplung ausgerückt und entmagnetisiert wird, und
    2. - daß zum Zwischengasgeben beim Schaltvorgang die Kupplung nur dann eingerückt wird, wenn der Schalthebelnullstellungsschalter (50) und der vom Gaspedal betätigte Schalter (51) geschlossen sind, aber der Schalthebelbetätigungsschalter (52) geöffnet ist.


  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schalter (50 bis 52) mit jeweils einem Widerstand (56 bis 58) in Reihe zwischen einem positiven Pegel (+V) und Masse geschaltet sind, und daß der Schalthebelnullstellungsschalter (50) mit seinem Verbindungspunkt zum Widerstand (56) auf einem Eingang eines Inverters (53) liegt, dessen Ausgang auf einem ersten Eingang eines ersten NAND-Gates (54) liegt, dessen zweiter Eingang auf dem Verbindungspunkt des vom Gaspedal betätigten Schalters (51) und dem dazugehörigen Widerstand (57) liegt und dessen Ausgang auf einem ersten Eingang eines zweiten NAND-Gates (55) liegt, dessen zweiter Eingang auf dem Verbindungspunkt des Schalthebelbetätigungsschalters (52) mit dem dazugehörigen Widerstand (58) liegt, wobei der Ausgang des zweiten NAND-Gates (55) den Ausgang des logischen Kreises bildet.






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