DE1210687B - Steuereinrichtung fuer eine selbsttaetig elektro-magnetisch ein- und ausrueckbare Anfahrkupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für eine selbsttätig elektromagnetisch ein- und ausrückbare Anfahrkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine selbsttätig elektromagnetisch ein- und ausrückbare Anfahrkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der einer Magnetwicklung über einen monostabilen Multivibrator Stromimpulse. zugeführt werden, den ein von der Brennkraftmaschinendrehzahl abhängiger Impulsgeber über eine Impulsfonnerstufe beaufschlagt, wobei der monostabile Multivibrator einen Eingangstransistor und einen in stets zu diesem entgegengesetzten Betriebszustand befindlichen Ausgangstransistor enthält, dessen Kollektor mit der Basis des Eingangstransistors über einen Rückkopplungskondensator verbunden ist, der die Dauer der vom monostabilen Multivibrator gesteuerten Arbeitsstromimpulse für die Magnetwicklung bestimmt.
• Es sind bereits Steuereinrichtungen dieser Art bekanntgeworden, die beim überschreiten einer Mindestdrehzahl ein mit der Maschinendrehzahl steigendes Moment an der elektromagnetischen Kupplung liefern, welche die zur Momentübertragung erforderliche elektrische Energie impulsförmig zugeführt erhält (deutsche Auslegesehrift 1109 042). Es ist bei derartigen, mit Multivibratoren ausgerüsteten Steuereinrichtungen auch schon bekanntgeworden, die von dem Multivibrator gelieferten elektrischen Impulse in ihrer Dauer abhängig von der Drehzahl zu verändern (französische Patentschrift Nr. 1286 416).
• Eine Reihe von Bauformen elektromagnetischer Kupplungen weist den Nachteil auf, daß der Abrieb der Reibbeläge den Arbeitsluftspalt verkleinert, was eine Änderung der Kupplungscharakteristik zur Folge hat. Mit abnehmendem Luftspalt steigt bei gleichem Erregerstrom das von der Kupplung übertragbare Drehrnoment an.
• Die Verwendung derartiger Kupplungen im Kraftfahrzeug als Anfahr- und Schaltkupplung stößt insofern auf Schwierigkeiten, als insbesondere für den selbsttätig gesteuerten Anfahrvorgang ein ganz be'-stimmter Zusammenhang zwischen der Maschinendrehzahl einerseits und dem von der Kupplung übertragbaren Moment andererseits bestehen muß. Ist das Kupplungsmoment bei einer bestimmten Drehzahl zu groß, so bleibt die Antriebsmaschine beim Anfahren mit durchgetretenem Gaspedal stehen. Dies hat zur Folge, daß innerhalb verhältnismäßig kurzer Intervalle entweder der Arbeitsluftspalt der Kupplung oder die elektronische Anfahrsteuerung nachgestellt werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art eine Vorrichtung zu schaffen, welche den Arbeitsluftspalt der Kupplung auf elektronischem Wege abfühlt und die Stromversorgung der Kupplung derart beeinflußt, daß der Zusammenhang zwischen der Maschinendrehzahl und dem Kupplungsmoment vom Abrieb der Beläge weitgehend unabhängig ist. Die Erfindung geht dabei von der Er--kenntnis aus, daß bei einer im'pulsförmigen Stromversorgung die Zeitfunktion des an- bzw. abklingenden Kupplungsstromes ein Maß für die Induktivität der Magnetwicklung der Kupplung ist. Da die Induktivität ihrerseits vom Arbeitsluftspalt abhängt, besteht ein fester Zusammenhang, zwischen der Zeitkonstante des An- bzw. Abklingvorganges einerseits und dem Luftspalt andererseits.
• Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß der monostabile Multivibrator durch die Induktivität der Magnetwicklung als Steuergröße beeinflußbar ist.
• In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterters Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung nach der Erfindung in einem Schaltbild dargestellt.
• Die Steuervorrichtung besteht aus einem monostabilen, einen Eingangstransistor 17 und einen Ausgangstransistor 22 enthaltenden Multivibrator mit einer Impulsdauer von einigen Millisekunden und einem nachgeschalteten Leistungstransistor 38, welcher den der Magnetwicklung 42 der Kupplung zufließenden Kupplungsstrom schaltet und welcher im labilen Zustand des Multivibrators leitend ist. Der Multivibrator wird von der als Impulsgebe'r dienenden Zündanlage beaufschlagt, wobei er durch die am Zündunterbrecher abgenommenen primärseitigen Zündimpulse jeweils aus seiner stabilen Ruhelage in einen labilen, die Dauer der Kupplungsstromstöße bestimmenden Betriebszustand gesteuert wird. Dadurch besteht im unteren Drehzahlberei'ch der Antriebsmaschine ein linearer Zusammenhang zwischen der Maschinendrehzahl und dem zeitlichen Mittelwert des Kupplungsgtromes. Die Steilheit des Stromanstiege& über der Drehzahl und somit auch die Anfahrcharakteristik wird bestimmt durch die Impulsdauer des monostabilen Multivibrators, die durch die Größe des Rückkopplungskondensators 21 festgelegt ist, der zwischen dem Kollektor des Ausgangstransistors 22 und der Basis des Eingangstransistors 17 im Multivibrator angeordnet ist.
• Der Multivibrator wird über die positive Stromversorgungsleltung + und die gemeinsame Minusleitung gespeist, wobei der Eingangstransistor 17 mit seinem Emitter direkt, der Ausgangstransistor 22 über seinen Emitterwiderstand 24 mit der Plusleitung verbunden ist. Der Eingangstransistor 17 ist -an seiner Basis über einen Ableitwiderstand 16 mit der Plusleitung und über einen in dieser Richtung durchlässigen Gleichrichter 15 und einen Widerstand 14 mit der Minusleitung verbunden. Er befindet sich daher in seiner stabilen Ruhelage in leitendem Zustand und hält dabei den Ausgangstransistor 22 ge--sperrt, der sich stets in einem zum Eingangstransistor 17 entgegengesetzten Leitungszustand befindet, da er mit seiner Basis an den Verbindungspunkt zweier parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors liegenden Widerstände 19 und 20 angeschlossen ist und der Kollektor des Eingangstransistors 17 über einen Widerstand 18 mit der Minusleitung verbunden ist. Im Ruhezustand des Multivibrators -kann der mit seinem Kollektor über einen Widerstand 23 an die Minusleitung angeschlossene Ausgangstransistor 22 keinen Emitterstrom fähren und hält daher auch den mit seiner Basis an den Emitterwiderstand 24 angeschlossenen Verstärkungstransistor 32 und den der Magnetwicklung 42 vor-,geschalteten Leistungstransistor,38 gesperrt, der seinerseits mit seiner Basis an den Emitter und den Emitterwiderstand 34 des Verstärkungstransistors 32 angeschlossen ist.
• Zwischen dein Multivibrator und der durch den Unterbrechernocken 1, den Unterbrecherhebel 2 und ,die Primärwicklung 3 einer Zündspule angedeuteten Zündanlage der nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist eine Impulsfürmerstufe mit einem Vortransistor 11 vorgesehen, dessen Kollektor über einen Widerstand 12 mit der Minusleitung und mit der Basis des Eingangstransistors über einen Koppelkondensator 13 geringer Kapazität verbunden ist, In der Verbindungsleitung vom Unterbrecherhebel 2 zur Basis des Vortransistors 11 liegen ein Kondensator 4, ein Widerstand 5 und em. in Richtungauf die Basis des Vortransistors 11 durchlässiger Gleichrichter 8, wobei an dessen Züleitungselektrode ein zur Plusleitung führender Widerstand 7 und ein zur Minusleitung führender Widerstand 6 angeschlossen sind, -während seine Ableitungselcktrode mit einem den Vortransistor 11 stromleitend haltenden, an die Minusleitung angeschlossenen Widerstand 9 und außerdem mit einem Kondensator Ü verbunden ist, ,der zur Emitter-Basis-Strecke des Vortransistors 11 parallel liegt.
• Beim Öffnen des Unterbrecherkontaktes 2 durch den Unterbrechernocken 1 gelangt ein Spannungsimpuls von der Primärwicklung 3 der Zündspule über die durch die Schaltelemente 4 bis 12 gebildete Impulsformerstufe auf den Eingangstransistor 17, sperrt diesen und bringt dadurch den monoistabilen Multivibrator in den labilen Schaltzustand, in welchern der- Ausgangstransistor 22 leitend ist. Während dieses labilen Zustandes sind auch der Verstärkungstransistor 32 und der ihm nachgeschaltete Leistungstransistor 38 leitend. Der Strom in der Magnetwicklung 42, deren ohmscher Wicklungswiderstand bei 43 angedeutet ist, steigt exponentiell an. Kippt der Multivibrator in den stabilen Zustand zurück, so werden der Versfärkungstransistor 32 und der Leistungstransistor 38 gesperrt und der Kupplungsstrom klingt über die niederohmige Löschdiode 40 ab. , In Reihe zur Magnetwicklung 42 der Kupplung liegt die Wicklung 41 eines Differentialübertragers, auf dessen Kern 39 zwei weitere Wicklungen 31 und 37 angebracht sind. Die Wicklung 37 liegt in Serie zum komplexen Kollektorwiderstand des Verstärkungstransistors 32, der aus der Induktivität 35 und dem Ohmwiderstand 36 besteht. Außerdem ist zwischen die Minusleitung und den Auschlußpunkt der Wicklung 37 eine in Richtung auf den Anschlußpunkt der Wicklung 37 und den Kollektor des Verstärkungstransistors 32 durchlässige Diode 33 geschaltet. Der Widerstandswert des Olunwiderstandes 36 richtet sich nach dem zur Aussteuerung des Leistungstransistors 38 erforderlichen Basistrom. Die Induktivität 35 ist so bemessen, daß die Zeitkonstante des RL-Gliedes 35, 36 denselben Wert aufweist wie die Zeitkonstante der Magnetwicklung (bzw. des RL-Gliedes 42, 43), und zwar bei maximalem Arbeitsluftspalt, d. h" wenn noch kein Abrieb der Beläge vorliegt.
• Das Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen 37 und 41 ist reziprok zum Verhältnis der sie durchfließenden Ströme. Da der Wicklungssinn außerdem verschieden ist, heben sich ihre Durchflutungen gegenseitig auf, solange die Kupplung mit maximalem Luftspalt arbeitet.
• Wird der Arbeitsluftspalt infolge Abriebs verkleine,rt, so vergrößert sich der Induktivitätswert der Magnetwicklung, und die Zeitkonstante des RL-Gliedes 42, 43 wird größer als die des RL-Gliedes 35, 36. Dies hat zur Folge, daß sich die von den Wicklungen 37 und 41 hervorgerufenen Durchflutungen während des Ankling- und Abklingvorganges der Ströme nicht vollständigaufheben, so daß in der Wicklung 31 Spannungsimpulse, in4nzirzt werden. Die Spannungsimpulse werden durch die Diode 30 gleichgerichtet und durch das Siebglied 27, 28 und 29 geglättet. Damit tritt am Kondensator 28 eine negative Steuergleichspannung auf, die mit abnehmendem Arbeitsluftspalt, d. h. mit wachsendem Ab- rieb, ansteigt.
• Die am Kondensator 28 liegende negative Spannung steuert über die Diode 26 die Irapulsdauer des monostabilen Multivibrators. Bei maximalem Arbeitsluftspalt ist die Steuerspannung Null, die Impulsdauer des Multivibrators (bzw. der mittlere Kupplungsstrem bei einer bestimmten Motordrehzahl) erreicht seinen maximalen Wert. Wird der Luftspalt kleiner, so bewirkt die Steuerspannung über die Diode 26 durch Begrenzung des Spannungssprunges am Verbindungspunkt der Schaltelemente 21 und 25 eine Verringerung der Impulsdauer. Damit verringert sich auch der einer bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl zugeordnete mittlere Kupplungsstrom und wirkt dadurch der Eigenschaft der Kupplung entgegen, mit abnehmendem Luftspalt bei gleichem Erregerstrom ein größeres Drehmoment zu übertragen. Durch geeignete Bemessung der Wicklung 31 des Differentialübertragers kann erreicht werden, daß die Steuerspannung am Kondensator 28 mit abnehmendem Luftspalt in einer Weise ansteigt, daß über einen größeren Bereich des Luftspaltes sich die beiden Effekte gegenseitig aufheben, so daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment vom Luftspalt unabhängig ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für eine selbsttätig elektromagnetisch ein- und ausrückbare Anfahrkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der einer Magnetwicklung über einen monostabilen Multivibrator Stromimpulse zugeführt werden, den ein von der Brennkraftmaschinendrehzahl abhängiger Impulsgeber über eine Impulsformerstufe beaufschlagt, wobei der monostabile Multivibrator einen Eingangstransistor und einen in stets zu diesem entgegengesetzten Betriebszustand befindlichen Ausgangstransistor enthält, dessen Kollektor mit der Basis des Eingangstransistors über einen Rückkopplungskondensator verbunden ist, der die Dauer der vom monostabilen Multivibrator gesteuerten Arbeitsstromimpulse für die Magnetwicklung bestimmt, da - durch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (17, 22) durch die Induktivität der Magnetwicklung (42) als Steuergröße beeinflußbar ist.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialübertrager mit mindestens drei Wicklungen (31, 37 und 41) vorgesehen ist, von denen eine (41) mit der Magnetwicklung (42) der Kupplung in Reihe geschaltet ist, während die zweite (37) mit einer der Induktivität der Magnetwicklung (42) angepaßten Induktivität (35) sowie erforderlichenfalls mit einem Ohmwiderstand (36) in Reihe liegend in den Kollektorkreis eines dem auf die Magnetwicklung (42) arbeitenden Leistungstransistors (38) vorgeschalteten Verstärkungstransistors (32) eingeschaltet ist, während die dritte Wicklung mit dem Kollektorkreis des Ausgangstransistors (22) des monostabilen Multivibrators verbunden ist. 3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Wicklung (31) an einem Wicklungsende mit einer zum Emitter des Leistungstransistors (38) und zum Emitter des Ausgangstransistors (22) führenden Stromversorgungsleitung verbunden ist, während vom Verbindungspunkt des Rückkopplungskondensators (21) und eines an den Kollektor des Ausgangstransistors (22) angeschlossenen Widerstandes (25) zu ihrem anderen Wicklungsende zwei in dieser Richtung durchlässige, miteinander in Reihe liegende Dioden (26 und 30) vorgesehen sind, an deren Verbindungsleitung wenigstens ein mit der Stromversorgungsleitung verbundener Kondensator (28 bzw. 29) angeschlossen ist. 4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Dioden (26 und 30) ein Widerstand (27) vorgesehen ist, der an seinen beiden Enden an je einen von zwei mit der Stromversorgungsleitung verbundenen Kondensatoren (28 und 29) angeschlossen ist. 5. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die im Kollektorkreis des Leistungstransistors (38) liegende Reihenschaltung aus der Magnetwicklung (42) und der ersten Wicklung (41) des Differentialübertragers als auch die wenigstens die Induktivität (35) und die zweite Wicklung (37) umfassende andere Reihenschaltung, die im Kollektorkreis des mit seinem Emitter an die Basis des Leistungstransistors (38) angeschlossenen Verstärkungstransistors (32) liegt, durch eine bei jeweils stromleitendem Verstärkungs- und Leistungstransistor (32 und 38) in ihrer Sperrichtung beanspruchte Löschdiode (40 bzw. 33) überbrückt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1109 042; französische Patentschrift Nr. 1286 416.