DE1505469B2

DE1505469B2 - Steuereinrichtung zum betrieb einer elektromagnetischen kraftfahrzeugkupplung. zusatz zu: 1223937

Info

Publication number: DE1505469B2
Application number: DE19651505469
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Scholl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-10-02
Filing date: 1965-10-02
Publication date: 1973-09-06
Also published as: GB1165755A; DE1505469C3; DE1505469A1; SE322135B; US3402793A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach Hauptpatent 1223 937 zum Betrieb einer elektromagnetischen Kraftfahrzeugkupplung, bei welcher der Magnetwicklung der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in einer zu den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchronen Folgefrequenz Arbeitsstromimpulse über einen im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden Leistungstransistor zugeführt werden, der von

L-incm gegcnphasig arbeitenden Vorlransistor gesteu-LTt wird, welchem seihst ein im gleichen Takt zwischen stromlcitcndem und gesperrtem Zustand hin- und herkippender, an seinem Kollektor über einen Arbeilswiderstand mit einer ersten Beiriebsstromleitung verbundener Steuertransistor vorgeschaltet ist, wobei zwischen der Verbindung Arbeitswiderstand-KoUcklor des Steuertransistors einerseits und der Basis des Vortransistor;· andererseits die Reihenschaltung aus einem ersten, mit der;· Kollektor verbundenen Kondensator und einem ersten Gleichrichter gelegt ist und von der Basis des Vortransbiors zu der mit dem Arbeitswidersland verbundenen IJe ι ric hssl rom Ic i lunge in Widerstund führt, wahrend zwischen dieser Basis und der zweiten, entgegengesetztes Potential führenden ^V5 Betriebsslromleitung ein zweiter Kondensator und zwischen der mit dem ersten Kondensator verbundenen Anschlußelektrode des ersten Gleichrichters und der zweiten Betriebsstromleitung ein zweiter Gleichrichter vorgesehen ist, der in bezug auf seine Durch- laßrichtung mit dem ersten Gleichrichter in Reihe liegt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 157 489 ist bereits eine Steuereinrichtung zum Betrieb einer elektromagnetischen Kraftfahrzeugkupplung bekannt, bei welcher der Magnetwicklung der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in einer zu den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchronen Folgefrequenz Arbeitsstromimpulse über einen im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden Leistungstransistor zugeführt werden, der Bestandteil eines monostabilen Kippgerätes ist, das im Takt der Brennkraftmaschinendrehzahl durch Auslöseimpulse aus seiner stabilen Sperrlage in seine für die Dauer der Impulse maßgebende instabile Kipplage gebracht wird.

Ferner ist im Hauptpatent 1 223 937 eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden. Bei dieser Steuereinrichtung wird die Dauer f, der der Magnetwicklung zugeführten Spannungsirrpulse unabhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeuges auf einem konstanten Wert gehalten. Dies hat zur Folge, daß der zeitliche Mittelwert I_K des welligen Kupplungsstroms (im folgenden auch kurz Kupplungsstro»,: genannt) allein von der Motordrehzahi η abhängig ist und mit dieser bis zu einer Grenzdiehzahl ansteigt, oberhalb welcher er seinen dort erreichten Höchstwert, bei dem der Leistungstransistor ständig eingeschaltet bleibt, beibehält.

Demgegenüber hat die Erfahrung gezeigt, daß der für ein gutes Fahrverhalten erforderliche Kupplungsstrom l_K, bei dem das zugehörige Kupplungsmoment stets etwas über dem vom Motor abgegebenen Moment liegt, außer von der Motordrehzahl noch von mindestens einer weiteren, den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bestimmenden Kenngröße, beispielsweise von der Drosselklappenstellung a, abhängig ist.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß der in der Magnetwicklung der Kupplung erzev«te wellige Kupplungsstrom l_K in &· jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ein Kupplungsmoment liefert, das etwas über dem vom Motor abgegebenen Mome.it liegt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem Arbeitswiderstand ein unmittelbar an die erste Betriebsstromleitung angeschlossener Vorwiderstand in Reihe liegt, daß ein Hilfstransistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Verbin dungspunkt dieser beiden Widerstände einerseits und der zweiten Betriebsstromleitung andererseits liegt und daß die Basis des Hilfstransistors mit dem Abgriff eines mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelten Potentiometers verbunden ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1107 521 ist zwar bereits eine Steuereinrichtung zum Betrieb einer elektromagnetischen Kraftfahrzeugkupplung bekannt, bei der zur Steuerung des Kupplungsstromes die Eingabe der Drosselklappenstellung ebenfalls mit Hilfe eines mit der Drosselklappe gekuppelten Potentiometers erfolgt. Bei dieser Steuereinrichtung handelt es sich aber nicht um eine Transistorschaltung, die der Magnelwicklung der Kupplung Spannungsimpuise über einen im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden Leistungstransistor zuführt, ^ie Steuerung des Kupplungsstroms in Abhängigkeit -on der Drosselklappenstellung geschieht dabei deshalb auch nicht durch Veränderung der Dauer der von einem Leistungstransistor gelieferten Spannungsimpulse. Vielmehr wird d< rt zur Speisung der Magnetwicklung ein besonderer, vom Kraftfahrzeugmotor angetriebener Generator mit veränderbarer Fremderregung verwendet, in dessen Erregerstromkreis das mit der Drosselklappe gekuppelte Potentiometer liegt.

Ferner ist aus der französischen Patentschrift 1 323 553 eine Steuereinrichtung für das Ein- und Ausrücken einer elektromagnetisch betätigbaren Kraftfahrzeugkupplung mit einem mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zur Magnetwicklung der Kupplung in Reihe liegenden Leistungstransistor und einem diesem vorgeschalteten, gegenphasig arbeitenden Vortransistor bekannt, wobei zu»· Veränderung des Kupplungsstroms in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung eine Impedanz durch das Gaspedal ein- und ausschaltbar ist. Die Veränderung des Kupplungsstroms in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung geschieht aber hier nicht durch Beeinflussung des Schaltzustandes des Leistungstransistors mit Hilfe der Impedanz. Vielmehr ist die Impedanz in einem Parallelstromkreis enthalten, mit dessen Hilfe zusätzlich zu dem durch den Leistungstransistor fließenden Strom die Magnetwicklung der Kupplung mit Strom versorgt werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der ^folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 eine vierzylindrige Vier'akt-Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Kupplung in schematisrtier Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die elektromagnetische Kupplung nach Fig. 1, teilweise abgebrochen,

F i g. 3 ein Schaubild für den Kupplungsstrom I_K in Abhängigkeit von der Motordrehzahl η und der Drosselklappenstellung a,

Fig. 4 ein Schaubild für die Dauer t, der der Magnetwicklunp zugeführten Spannungsimpulse,

Fig. 5 ein Schaltbild eines elektrischen Impulsgebers gemäß der Erfindung,

Fig. 6 den Verlauf der Kollektor-Emitter-Spannung U_CE des dem Multivibrator nachgeschalteten Steuertransistors nach Fig. 5 für Vollgas in Abhängigkeit von der Zeit t für Motordrehzahlen η < 1800 U/min.

Fig. 7 den Verlauf der Kollektor-Emitter-Spannung U_CE des dem Multivibrator nachgeschalteten Steuertransistors nach Fig. 5 für Leerlauf in Abhän-

gigkeit von der Zelt t für Motordrehzahlen η < 1800

Nach Fig. 1 arbeitet die zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs bestimmte Brennkraftmaschine 10 mit einer Hochspannungszündärtlage zusammen, deren Verteiler bei 11 angedeutet ist. An die Brennkraftmaschine 10 ist das Gehäuse 12 einer elektromagnetischen Kupplung angeflanscht, die durch einen bei 13 angedeuteten, in F i g. 5 näher dargestellten elektrischen Impulsgeber gesteuert wird. An das Gehäuse 12 der elektromagnetischen Kupphjng ist ein übliches Getriebe 15 angeflanscht, dessen Gänge durch einen Schalthebel 16/46 wahlweise eingeruckt werden können

Fg. 2 zeigt die im Gehäuse 12 untergebrachte etomapetßche Kupplung im Schnitt, teilweise

h nl Smh lVSlf Ahfnh^Ant"^e^^We"^{e de},^{r Ku}PP-lung ,st mit 23, die Abtriebsweite der Kupplung mit

24 bezeichnet. Das als Schwungrad ausgebildete Joch 21 der Kupplung ist durch Schrauben 14 an der Antriebswelle 23 befestigt. Das Joch 21 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei der Querschnitt des Jochs die Form eines liegenden U zeigt. Das Joch sind und von denen eine in Fig. 2 bei 44 dargestellt!! ist. Über diese Anschlußelektroden ist die Magnet«⁶ wicklung 35 an den elektrischen Impulsgeber 13 angeschlossen. Die Schleifbürste 33 ist außerdem mit

S einer geeigneten Masse, beispielsweise der Haupt* masse des Kraftfahrzeugs, verbunden. ·'-*■

Der Impulsgeber 13 liefert die zur Momentübertragung erforderliche elektrische Leistung in Form von etwa rechteckförmigen Spannungsimpulsen, von de-

ίο nen einer in Fig. 1 bei 41 angedeutet ist. Die aus Ohmwiderstand und Induktivität der Kupplungswicklung 35 resultierende Zeitkonstante ist so groß, daß selbst bei niedrigster Motordrehzahl π eine ausreichende Glättung des Kupplungsstroms erfolgt.

•5 Zur Erzeugung der Spannungsimpulse 41 ist die Eingangsseite des elektrischen Inipulsgebers 13 mit dem Verteiler 11 der Hochspannungszündanlage durch ein Kabel 42 verbunden, über das dem Impulsgeber 13 bei jedem Zündvorgang ein kurzer, bei 43

*o angedeuteter Steuerimpuls zugeführt wird.

Aufbau der Schaltung

F i g. $ zeigt die gesamte Schaltung des elektrischen ^nnilltl"'^k'" 13. Der Impulsgeber 13 wird aus der

äskss äs

Nabe einer Reibscheibe 27 bezeichnet, die mit Hilfe einer Keilnutenverbindung auf der Abtriebswelle 24 gieitbar ist. Die Nabe 26 ist elastisch mit der Reibscheibe 27gekuppelt. Bei eingerückter Kupplung wird die Reibscheibe 27 zwischen zwei Platten» und» eingeklemmt, die neben dem aus dem Joch 21 und dem Anker 25 bestehenden Aggregat angeordnet sind und deren Durchmesser annähernd gleich dem des Jochs und des Ankers ist. Die dem Anker 25 benachbarte Platte 28 ist starr mit dem Joch 21 verbunden. während die Platte 29 starr mit dem Anker 25 verbunden ist. Ein eine Schulter 36 aufweisender leitender Ring 30, der sich gleichachsig um und im Abstand von der Welle 24 erstreckt, ist auf der aus leitendem Material bestehenden Platte 29 befestigt und auf diese Weise mit dieser elektrisch verbunden. Der Ring 30 trägt zwei Schleifringe 31 und 32. Der Schleifring Ti besteht aus einer auf das Ende des Ringes 30 aufgcschraubten Mutter, »t also mit dem Ring »elektrisch leitend verbunden. Der Schleifring 32 besteht aus ei nem eine Schulter 37 aufweisenden Ring, der um den Ring 30 unter Zwischenschaltung einer Isolierhükc 38 angeordnet «t, die ihn außerdem vom Schleifring 31 trennt. An seiner Schulter 37 ist der Schleif ring 32 über eine Isolierscheibe 39 auch gegen die Platte 29 elektrisch isoliert. Vom Schleifring 32 führt eine nicht dargestellte Stromzuführungsleitung zu einem der beiden Wicklungsenden der Spuk 35, weh rend das andere Wicklungsende dieser Spule mit dem Joch 21 durch ebenfalls nicht dargestellte Mittel elekirisch verbunden ist.

Die Zuführung des Kupplungsstromes erfolgt über zwei Schleifbürsten 33,34, die mit je einem der beiden Schleifringe 31, 32 zusammenarbeiten. Die Schleifbürsten 35,34 sind über ihre Andruckmhiei mit aufien am Gehäuse 12 sitzenden AnschhiBelektroden verbunden, die in F i g. 1 summarisch bei 40 angedeutet ^Fnde

Zündspule der ...-...,,,„,„„ einzelnen nicht näher dargest der Primärwicklung 51 ist an aen im ucnäuse des ver-

tellers 11 untergebrachten Unterbrecherann 52 angeschlossen Der Unterbrecherarm 52 arbeitet mit -^: ncm feststehenden, an die Minusleitung scMossenen Kontakt 67 zusammen und einem ebenfalls im Verteilergehäuse untergebrachten

vierhockrigen Nocken S4 bei jeder Umdrehung der Maschinenwclle zweimal von dem feststehenden Ko,,tak» 67 abgehoben, Der Unterbrecherarm 52 ist außerdem durch die Reihenschaltung eines Widcrs andes 56. eines Kondensators 57 und eines Wider-

« Standes 58 an die Minusleitung 55 angeschlossen. Von Oc. VcrhiiHlunpslciiung zwischen dem Kondensator 57 UTKl dem Widerstand 58 führt eine in dieser Richtung durchlange DuxJe 59 _ZUr Basis eines Transistors »Λ «ler zusammen mit dem Transistor 71 eincn MuIh-

vibrator 85 bildet.

«ι ^DH^l*li^aMS.^{dCN Trdns}«»nrs 63 ist über eincn Widerstand 60 an d,e MinuMeitung 55 und über einen Kon densntor 61 _an den Kollektor des Transistors 71 ange-

S₁ Γη H?^Sm ^- ^{EmiUcr de}* Τ""*««ογ* 63 liegt direkt S^d""^u*"««ng 53. Der Kollektor des Transistors 63 st über einen Widerstand 62 an die Minusleili.ng Γη ϊ?κ ^{Γ C}T^{en Widcr}*«and « und einen zu diesem £ Reihe gesehaltcten Kondensator 65 an die Basis

6. iLL ,"ι' "o⁷¹ -"8^"·*»«.". Die Basis des Tran- £ M V? ^au*L^{rdem ü}»*r einen Widerstand 69 mit ti^A ^g ^{S3 Und über eincn} Widersta,Hl 68 um! AtTm^. i"T^m "Le ^Cihc ««^^»«eten Schal·« 66 m»t m^i£r I "IS ^vcrbu"den. Der Schalter 66 wird

% hän^LT ^* " ««dwibendeii Weise in Ab-Emhw JLT *^{Γ Fahr}Sc«rhwindi_gkcit betäligl. Der £ηΓβ%^Ϊ!£?°" »»fegtdiriktandernuslei-Z7 Sdil. A'" *** ^Tra™fe««" ^l ist über einen Widerstand 70 an die Minusleitun. 55 anee-

schlossen.

Die von dem Multivibrator 85 erzeugten Schaltimpulse werden am Kollektor des Transistors 63 abgenommen und der Basis eines Steuertransistors 75 zugeführt, die zu diesem Zweck über einen Widerstand 72 an den_:Kollektof des Transistors 63 und über einen Widerstand 73 an die Plusleitung S3 angeschlossen ist, während der Emitter des Steuertransistors 75 direkt an der Plusleitung 53 liegt.

Das Potential am Kollektor des Steuertransistors 75 ist über einen Schaltungsteil 114 in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung α veränderbar. Der Schaltungsteil 114 enthält einen npn-Transistor 80. Der Kollektor des Steuertransistors 75 ist über einen Widerstand 74 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 79 mit der Minusleitung 55 verbunden. Die Verbindungsleitung 116 der Widerstände 74, 79 ist mit dem Emitter des Transistors 80 direkt und mit der Plusleitung 53 über einen Widerstand 77 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 78 verbunden. Von der Verbindungsleitung der Widerstände 77,78 führt eine in dieser Richtung durchlässige Diode 76 zum Kollektor des Steuertransistors 75. Der Kollektor des npn-Transistors 80 liegt direkt an der Plusleitung 53. Von der Basis des npn-Transistufs 80 führt ein Widerstand 84 zum Abgriff eines Potentiometers 88. der mit der Drosselklappe mechanisch gekoppelt ist. Das Drosselklappenpotentiometer 88 ist mit seinem einen Wicklungsende über einen Widerstand 87 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Mit seinem anderen Wicklungsende liegt das Drosselklappenpotentiometer 88 an der Ausgangsleitung 125 einer Stabilisierungsvorrichtung 117, die eine auf 4 Volt stabilisierte Spannung liefert, wenn sie mit einer Kraftfahrzeugbatterie 50 verbunden ist, deren Spannung zwischen 5 und 8,5 Volt beträgt. An die Ausgangsleitung 125 ist außerdem ein Widerstand 81 angeschlossen, der zusammen mit einem zu ihm in Reihe geschalteten, mit seiner anderen Elektrode an der Plusleitung 53 liegenden Widerstand 82 einen Spannungsteiler bildet, von dessen Abgriff 126 eine in dieser Richtung durchlässige Diode 83 zur Basis des npn-Transistors 80 führt.

Die Stabilisierungsvorrichtung 117 umfaßt zwei Transistoren 118, 119, vier Widerstände 120, 121, 122,123 und eine Diode 124. Ihr Aufbau ist folgender: Von der Phtskihtng S3 zur Minusleitung SS führen die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 118 über den Kollektorwiderstand 120 und parallel hierzu im gleichen Durchlaufungssinn die Reihenschaltung aus der in dieser Richtung durchlässigen Diode 124, dem Wideband 122, dem Widerstand 121 und der Emitter-Kollektor-Strecke de* Transistors 119. Die Verbindungsleitung der Widerstände 121,122 ist dabei einerseits an die Basis des Transistors 118, andererseits über den Widerstand 123 an den Kollektor des Transistors 119 angeschlossen, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 118 verbunden ist. Die Ausgangsspannung der Stabilisierungsvorrichtung 117 wird zwischen der Plusleitung S3 und der Ausgangsleitung 125 abgenommen, die an den Emitter des Transistors 119 angeschlossen ist.

An den Schaltungsteil 114 schließt sich rechts ein Schaltungsteil 111 an, der zwei Kondensatoren 89 und 93, drei Dioden 91, 92, 98 und dr.i Widerstände 90, 97,99 umfaSi. Der Aufbau dieses Schaltungstcib SlS ist folgender: Zwischen dem Kollektor des Steuertransistors 75 und der Basis des Vortransistors 101 ist die Reihenschaltung aus dem mit dem Kollektor des Steuertransistors 75 verbundenen Kondensator 89, einer Verbindungsileitung 115, der in dieser Richtung durchlässigen Diode 92, einer Verbindungsleitung 95 und der in dieser Richtung gesperrten Diode 98 vorgesehen. Die Verbindungsleitung 95 ist einerseits über den Widerstand 97 an die Minusleitung 55 und andererseits über den Kondensator 93 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Die Basis des Vortransistors 101 ist über den Widerstand 99 an die Plusleitung 53 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 115 ist mit der Minusleitung 55 über den Widerstand 90 <<nd mit der Plusleitung 53 über die Diode 91 verbunden, die in bezug auf ihre Durchlaßrichtung mit der

»5 Diode 92 in Reihe liegt.

Die Basis des Vortransistors 101 ist an die Minusleitung 55 außerdem über einen Widerstand 96 und einen zu diesem in Reihe geschalteten Schalter 94 angeschlossen, der bei Gangwechsel beim Anfassen des

ao Schaltknopfes 46 geschlossen wird. Der Emitter des Vortransistors 101 liegt direkt an der Plusleitung 53, der Kollektor des Vortransistors 101 ist über einen Widerstand 100 an die Minusleitung 55 angeschlossen. Der Kollektor des Vortransistors 101 ist außer-

⁹S dem mit der Basis des Transistors 103 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 102 an die Minusleitung 55 und dessen Emitter über einen Widerstand 104 an die Plusleitung S3 angeschlossen ist. Mit dem Emitter des Transistors 103 ist außerdem die Basis des Transistors 106 verbunden, dessen Kollektor wiederum über einen Widerstand 105 an die Minusleitung 55 und dessen Emitter über einen Widerstand 107 an die Plusleitung 53 angeschlossen ist. Mit dem Emitter des Transistors 106 ist außerdem die Basis des Leistungstransistors 110 verbunden. Der Emitter des Leistungstransistors 110 liegt direkt an der Plusleitung 53. Vom Kollektor des Leistungstransistors 110 zur Minusleitung 55 führt einerseits die Kupplungswicklung 35, andererseits eine in dieser Richtung gesperrte Diode 108. Außerdem ist der Kollektor des Leistungstransistors 110 über einen Widerstand 109 mit der Basis des Vortransistors 101 verbunden.

Wirkungsweise der Schaltung

Sooft der Unterbrecherann 52 den über die Primärwkrkhing Sl flieSenden Zündstrom f unterbricht, gelangt ein positiver Spannnguls Ober den Vorwiderstand 56, das Differenztcrglied 57, 58 und die

So vorgespannte Diode 59 auf die Basis des Transistors 63 des Multivibrators 85. Der Multivibrator 85 ist trotz des Kondensators 65, dessen Funktion später erläutert wird, von der monostabilen Art, solange der Kontakt 66 geöffnet ist; im Ruhezustand ist der Tran-

SS sistor 63 k itend und der Transistor 71 gesperrt. Durch den positiven Spannungsimpuls kippt der monostabil? Multivibrator 85 in den labilen Schahzustand und verbleibt in diesem für eine Dauer von etwa 2 ms, welche durch den Widerstand 60 und den Kondensator 61 bestimmt wird. Während dieser Zeit wird der Steuertransistor 75, welcher im Ruhezustand gesperrt war, leitend.

Für die weiteren Bctra *itungen ist das Potential am Kollektor des Stcuertraieistors 75 vor de-n Leitrndwerden wesentlich. Dieses Potential wird bestimm: durch die Stellung des mit der Drosselklappe mechanisch gekoppelten Potentiet 88 und die Begrcnzcrschaltung 81,82, 83,84. Das Potential am

3C9 536 146

ίο

Abgriff des Potentiometers 88, bezogen auf den Plus- Die Impulsdauer r„ d. h. die Dauer, während wel-

pol 53 der Stromversorgung, ändert sich zwischen eher der Vortransistor 101 gesperrt und die Transisto-— 1,5 V (T verlauf) und -4 V (Vollgas) etwa linear ren 103, 106 und 110 leitend sind, hängt einmal ab

von der Zeitkonstanten, welche die Kapazität 93 mit

dem Widerstand 97 bildet. Sie hängt zum anderen ab von der Höhe des Spannungssprunges am Kondensat tor 93, und zwar ist diese Abhängigkeit etwa linear. Da der Spannungssprung am Kondensator 93 seiner-

mit der Diosselklappenstellung α.

Die Basis des in Kollektorschaltung betriebenen npn-Transistors 80, welcher allein der Impedanzwandlung dient, weist im Bereich von Leerlauf bis Halbgas dasselbe Potential wie der Abgriff des Potentiometers 88 auf. Zwischen Halbgas und Vollgas wird

seits von der Drosselklappenstellung α abhängt, ist

die Diode 83, deren Anode mit dem verhältnismäßig »o damit der vom Kennfeld her geforderte Zusammenniederohmigen Spannungsteiler 81, 82 verbunden ist, hang zwischen der Drosselklappenstellung α und der leitend, so daß die Potentialänderung an der Basis des
Transistors 80 geringer wird. Auf diese Weise wird

die Potentialänderung an der Basis des Transistors 80

Impulsdauer f, (Fig. 4) bzw. dem Kuoplungsstrom I_K (Fig. 3) hergestellt.

Die bisherigen Betrachtungein bezogen sich auf

ll h

zwischen Leerlauf und Vollgas der nichtlinearen Cha- »5 Motordrehzahlen η < 1800 u7min. Es soll nunmehr

g
rakteristik des Kennfeldes (Fig. 3) angepaßt.

Der Transistor 80 weist an seinem Emitter praktisch dasselbe Potential wie an seiner Basis auf. Durch den niederohmigen Spannungsteiler 77,78 wird dieses Potential auf etwa 70 % heruntergeteilt. Das am Abgriff des Spannungsteilers 77,78 auftretende Potential liegt praktisch auch am Kollektor des Steuertransistors 75, da der Ohmwert des Widerstandes 74 wesentlich höher als der des Widerstandes 77 ist.

1 U/

gezeigt werden, wie die Abhängigkeit der tmputsdauer f, von der Drehzahl η bewirkt wird.

Nach F i g. 4 muß die Impulsdauer t, oberhalb einer Drehzahl η von etwa 1800 U/min abfallen. Dieser Abfall wird dadurch bewirkt, daß die Aufladung des Kondensators 89 über die Widerstände 74, 79 mit einer großen Zeitkonstanten (etwa 10 ms) erfolgt. Zur näheren Erläuterungist in Fig. 6der Verlauf der KoI-lektor-Emitter-Spannung U_ct des Steuertransistors 75 fü Vll üb d Zi dll D e

Damit wurde gezeigt, daß das Potential am Kollek- »5 75 für Vollgas über der Zeit t dargestellt. Der ge-

lor des gesperrten Steuertransistors 75 wie auch das zeichnete Verlauf gilt für Motordrehzahlen /i < 1800 ■ «· ι . . r·-:.- j i/ ι i^„ so ;» „;..u<i;».. ti ~;..

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arer Weise von der Drosselklappenstellung ti ab- Zum Zeitpunkt ι = 0 wird der monostabile Multi-

hängt. Wird nun der Steuertransistor 75 leitend, so vibrator 85 angestoßen. Dadurch springt das Potential tritt an seinem Kollektor ein Spannungssprung in po- 3° am Kollektor des Steuertransistors 75 von — 2,1 V sitiver Richtung auf, welcher bei Vollgas etwa 2.1 V auf etwa - 0,1 V. Während der Verweilzeit des mound bei Leerlauf etwa 1,1 V hoch ist. nostabilen Multivibrators 85 im labilen Schaltzustand Der Zustand des Schaltungsteiles rechts vom Kon- wird der Kondensator 89 über den Widerstand 90 entdensator 89 vor dem Potentialsprung ist folgender: laden. Zur Zeit / = 2 ms kippt der Multivibrator 85 Die rechte Seite des Kondensators 89 befindet sich 35 zurück, der Steuertransistor 75 w '.rd dadurch gesperrt, praktisch auf dem Potential 0 V, ebenso die mit der Sein Kollcktorpotential verschiebt sich nun exponcn-Diode 92 verbundene Seite des Kondensators 93. Der tiell in negativer Richtung mit einer Zeitkonstanten, Vortransistor 101 ist leitend, die ihm nachgeschalteten welche durch die Kapazität 89 und den Widerstand Transistoren 103 und 106, welche nur der Stromver- 74 gebildet wird. Asymptote dieser Exponentialfunkstärkung dienen, sowie der Leistungstransistor 110 40 tion ist das Emitterpotential des Transistors 80 (v.elsind gesperrt. Außerdem ist für das Verständnis der ches etwa - 3 V beträgt), da die Diode 76 zunächst

gesperrt ist. Zum Zeitpunkt t= 15 ms wird diese iedoch leitend und verhindert einen weiteren Anstieg in negativer Richtung. Der zu erwartende Knick in der Zeitfunktion wird durch das nichtideale Verhalten der Diode 76 abgerundet.

Liegt die Motordrehzahl η unterhalb 1800 U/mm, was nach der Skala in Fig.4 einer Periodendauer T > 17 ms entspricht, so erfolgt das erneute Anstoß«."" des monostahilcn Multivibrators 85 erst zu einem Zeitpunkt 1 > 17 ms, bei welchem sich der Kondema tor 89 bereits auf seine maximale Spannung aufgeladen hat. Die Impulsdauer ^ weist daher für η < 1800 U/min ihren maximalen Wert auf. Liegt die Motor-Durcl. die Aufladung des Kondensators 93 wird die 55 drehzahl dagegen oberhalb 1800 U/min, was einer Diode 98 und damit auch der Vortransistor 101 ge- Periodendauer T < 17 ms entspricht, so erfolgt das ersperrt : die Transistoren 103,106 und 110 werden da- neute Anstoßen des Multivibrators 85 zu einem ZcH-durch leitend, und in der Kupplungswitklung 3 S be- punkt f< 17 im, bei welchem der Kondensator 89 ginnt der Strom anzusteigen. seine maximale Spannung noch nicht erreicht hat. Die

Unmittelbar nach dem Potentialsprung am Kollek- 60 Höhe des Spannungssprunges wvd daher mit zunehtor des Steuertransistors 75 beginnen sich die Kon- mender Drehzahl kleiner, und entsprechend nimmt densatoren 89 und 93 über die Widerstände 90 bzw. auch die Impulsdauer I₁ ab (im Bereich zwischen 1800 97 zu entladen. Da die Entladezeitkonstante des Kon- und 4000 U/min um etwa 50%). densators 89 wesentlich kleiner ist (etwa 2 ms) ab Dasselbe Zeitverhalten zeigt die Kollektor-Emit-

die des Kondensators 93 (etwa 15 ms), wird die Diode 65 ter-Spannung de«s Steuertransistors 7S in Leerlauf-

im folgenden beschriebenen Vorgänge wichtig zu wissen, daß die Kapazität des Kondensators 89 drei- bis zehnmal so groß wie die des Kondensators 93 ist und daß außerdem der Schalter 94 geöffnet ist.

Beim Leitendwerden des Steuertransistors 75 wird durch den bereits erwähnten positiven Potentialsprung an dessen Kollektor die rechte Seite des Kondensators 89 um den Betrag des Spannungssprunges über das Bezugspotential hinaus ins Positive gedruckt. Gleichzeitig wird über die Diode 92 der Kondensator 93 mit kleiner Zeitkonstante aufgeladen, unter den obengemachten Voraussetzungen praktisch auf das Potential der rechten Seite des Kondensators 89.

92 kurze Zeit nach dem Potentialsprung gesperrt und die beiden Kondensatoren 89 und 93 entladen sich völlig unabhängig voneinander.

stellung der Drosselklappe. Wie Fig. 7 zeigt, ist der Potentialverlauf lediglich, entsprechend dem niedrigeren Potential am Emitter des Transistors 80, etwa

11 12

im Maßstab 1:2 verkleinert. Durch diese Eigenschaft möglich ist, die Kupplungswirklung 35 aus einer ständer Schaltung wird die im Kennfeld (Fig. 3 bzw. 4) lisierten Spannungsquclle zu betreiben, würde diese geforderte Ähnlichkeit der Kurven realisiert. Genauigkeit durch die erheblichen Spannungs-

Während eines Gangwechsels muß das von der Schwankungen der im Fahrzeug verfügbaren Span-Kupplung übertragbare Moment zu Null werden. 5 nungsquetle SO in Frage gestellt werden. Diese Dazu muß der Kupplungsstrom unterbrochen werden. Schwierigkeit ist aber in der vorliegenden Steuerung Dies wird in der Schaltung dadurch erreicht, daß der dadurch beseitigt, daß die Spannung der Betriebs-Vortransistor 101 über den Widerstand 96 und den stromleitung 125 für das Drosselklappenpotentiome-Schalter 94 für die Dauer des Gangwechsels - unab- ter 88 auf - 4 V stabilisiert ist.
hängig vom Zustand der übrigen Schaltung - leitend i° Bei der geringen hier auftretenden Belastung wird gemacht wird, wodurch die Transistoren 103,106 und dies mit Hilfe der verhältnismäßig einfach aufgebau- 111 gesperrt werden. ten Stabilisierungsvorrichtung 117 erreicht. Der

Der durch die Transistoren 63 und 71 gebildete Transistor 119 der Stabilisierungsvorrichtung 117 Multivibrator 85 wurde bei dem bisher beschriebenen stellt einen veränderbaren Widerstand für den aus der Verhalten der Schaltung als monostabil betrachtet. *S Betriebsstromleitung 125 der Minusleitung 55 zuflie-Bei der monostabilen Funktion dieses Multivibrators ßenden Betriebsstrom dar und bestimmt daher die dient der Kondensator 65 lediglich dazu, durch seinen Höhe der zwischen der Plusleitung 53 und der BeLadestrom während der Dauer des labilen Schaltzu- triebsstromieitung 125 herrschenden Spannung. Standes den Transistor 71 im leitenden Zustand zu Diese wird mit Hilfe der Reihenschaltung aus der halten. Wird jedoch der Schalter 66 geschlossen, so a° Diode 124 und den Widerständen 121, 122 konstant zeigt der Multivibrator 85 astabiles Verhalten und der gehalten, da an den Verbindungspunkt der WiderKondensator 65 bildet mit dem Widerstand 68 eines stände 121, 122 die Basis des Transistors 118 angeder beiden zeitbestimmenden Glieder. Die Perioden- schlossen ist. Außer dieser Rückwärtsregelung ist dauer des frei schwingenden Multivibrators 85 beträgt noch eine Vorwärtsregelung mit Hilfe des Widerstanetwa 24 ms, was einer Motordrehzahl von etwa 1250 «5 des 123 vorgesehen, welche auf die Höhe der von der U/min entspricht. Kraftfahrzeugbatterie 50 angebotenen Spannung an-

Der Schalter 66 wird mechanisch oder dckiiunisch sprich·, und der, Transistor 118 um so stärker in sein in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit stromleitendes Gebiet und demzufolge den Transistor betätigt und ist oberhalb einer Geschwindigkeit von 119 um so stärker in sein Sperrgebiet steuert, je höher 15 bis 20 km/h geschlossen. Bei geschlossenem Schal- 3° die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 is*. Demter 66 schwingt der Multivibrator 85 astabil, solange entsprechend wird der Durchlaßwiderstand des Trandie Motordrehzahl kleiner als etwa 1250 U/min ist. sistors 119 stark erniedrigt, wenn die Spannung der Es ergeben sich dadurch die in Fig. 3 gestrichelt ein- Kraftfahrzeu^batterie 50 in der Nähe des unteren gezeichneten horizontalen Kennlinien. Überschreitet Grenzwertes von 5 V liegt.

die Motordrehzahl jedoch die »Drehzahl« des astabi- 35 Durch diese Stabilisierung wird erreicht, daß der len Multivibrators, so wird dieser durch die Trigger- Spannungssprung, durch welchen der Kondensator 93 impulse in seiner »Drehzahl« mitgezogen und zeigt aufgeladen wird, von der Spannung der Kraftfahrmonostabiles Verhalten auch bei geschlossenem zeugbatterie 50 nicht abhängt. Dagegen hängt die Schalter. Entladefunktion dieses Kondensators 93 von der

Durch dieses Verhalten des Impulsgebers 13 wird 40 Spannung der Kraftfahrzeugbatterie 50 ab, da der einmal verhindert, daß die Kupplung beim Fahren mit Entladewiderstand 97 mit deren Minuspol 55 verbunklciner Motordrehzahl π in einem hohen Gang zum den ist, was bewirkt, daß die Impulsdauer r, mit wach-Schleifen kommt. Zum anderen ist es - wie bereits sender Spannung der Kraftfahrzeughalter- .TO kleiner erwähnt - dadurch möglich, den Motor an einer Ge- wird. Die Abnahme der Impulsdauer /₍ erfolgt in der fällstrecke oder durch Anschleppen des Fahrzeugs 45 Weise, daß das Produkt aus Spannung der Kraftfahrohne Anlasser in Gang zu setzen. zeugbatterie 50 und Impulsdauer t, innerhalb des in-

WIe am den Kennlinien in Fig. 3 ersichtlich ist, teressierenden Spannungsbereiches weitgehend konist es zur Erzielung eines guten Fahrverhaltens erfor- stant bleibt. Dies hat zur Folge, daß auch dei dertich, de» Kupplungsstrom verhältnismäßig genau Kupplungsstrom l_K von der Spannung der Kraftfahr zu dosieren. Da es aus wirtschaftlichen Gründen nicht $0 zeugbatterie 50 weitgehend unabhängig fet.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung nach Hauptpatent

1 223 937 zum Betrieb einer elektromagnetischen Kraftfahrzeugkupplung, bei welcher der Magnetwicklung der Kupplung aus einer Gleichstromquelle in einer zu den Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors synchroner-. Folgefrequenz Arbeitsstromimpulse über einen im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden Lcislungstransistor zugeführt werden, der von einem gegenphasig arbeitenden Vortransistor gesteuert wird, welchem selbst ein im gleichen Takt zwischen stromleitendem und gesperrtem Zustand hin- und herkippender, an sei- '5 nem Kollektor über einen Arbeitswider¹ land mit einer erste ι Bctriebsstromleitung verbundener Steuertransistor vorgeschaltet ist, wobei zwischen der Verbindung Arbeitswiderstand-Kollektor des Steuertransistors einerseits und der Basis des Vortransistors andererseits die Reihenschaltung aus einem ersten, mit dem Kollektor verbundenen Kondensator und einem ersien Gleichrichter gelegt ist und von der Basis des Vortransistors zu der mit dem Arbeitswiders-tand verbundenen Betriebsstromieitung ein Widerstand führt, während zwischen dirser Basis und der zweiten, entgegengesetztes Potential führenden Betriebsstromleitung ein zweiter Kondensator und zwischen der mit dem ersten Kondensator verbundenen Anschlußelektrode des ersten Gleichrichters und der zweiten Betriebsstromleitung ein zweiter Gleichrichter vorgesehen ist, der in bezug auf seine Durchlaßrichtung mit dem ersten Gleichrichter in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Arbeitswiderstand (74) ein unmittelbar an die erste Betriebsstromleitung (55) angeschlossener Vorwiderstand (79) in Reihe liegt, daß ein Hilfstransistor (80) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände einerseits und der zweiten Betriebsstromleitung (53) andererseits liegt und daß die Basis des Hilfstransistors (80) mit dem Abgriff eines mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelten Potentiometers (88) verbunden ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Hilfstransistors (80) ein erster Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten (77) so und zweiten Spannungsteilerwiderstand (78), vorgesehen ist und daß vom Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände zum Kollektor des Steuertransistors (75) ein dritter Gleichrichter (76) führt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Drosselklappe gekuppelte Potentiometer (88) an einen stabilisierten Teil der zwischen den beiden Betriebsstromleitungen (53 und 55) wirksamen Spannung, insbesondere der Fahrzeugbatterie (50), angeschlossen ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Potentiometer (88) an den stabilisierten Teil der Spannung noch ein weiterer Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Spannungsteilerwiderstand (81) und einem vierten Spannungsteilerwiderstand (82), angeschlossen ist, daß vom Verbindungspunkt

(126) dieser beiden Widerstände zur Basis des Hilfstransistors (80) eine Diode (83) führt und in der Verbindungsleilung von dieser Basivzum Abgriff des Drosselklappenpotentiometers (88) ein zusätzlicher Widerstand (84) angeordnet ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4 mit einer Stabilisierungsvorrichtung zur Erzeuming des stabilisierten Teils der zwischen den beiden Betriebsstromleitungen wirksamen Spannun«, dadurch nekennzeichnet, daß die Stabiüsierungs'vorriehuinj (117) einen ersten Transistor (118) und einen mit seiner Basis an den Kollektor des ersten angeschlossenen zweiten Transistor (119), vier Widerstünde (120, 121, 122, 123) und eine Diode (124) umfaßt, wobei die zweite, Pluspoiential führende Betriebsstromleilung (53) mit der ersten, Minuspotential führenden Betriebsstromleitung (55) erstens durch die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (118) und aus einem (120) der Widerstände und zweitens - parallel hierzu im gleichen Durchlaufungssinn - durch die Reihenschaltung aus der Diode (124), aus zwei (122 und 121) der Widerstände und aus der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (119) verbunden ist, wobei die Basis des ersten Transistors (118) an den Veibindungspunkt des zweiten (121) und dritten (122) der Widerstände angeschlossen ist und der vierte (123) der Widerstände von diesem Verbindungspunkt zur ersten Betriebsstromle.-tung (55) führt und wobei ferner die stabilisierte Teilspannung zwischen der zweiten Betriebsstromleitung (53) und dem Emitter des zweiten Transistors (119) abgegriffen ist.

6. Steuereinrichtung ni^h Anspruch 1, bei der der im Ein-Aus-Betrieb arbeitende Leitungstransistor von einem monostabilen Multivibrator gesteuert wird, welcher einen treibenden Transistor und einen getriebenen Transistor enthält, wobei die Basis des treibenden Transistors über einen ersten Kondensator mit dem Kollektor des getriebenen Transistors verbunden ist und von derselben Basis zu der ersten Betriebsslromleitung ein erster Widerstand führt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des getriebenen Transistors (71) und dem Kollektor des treibenden Transistors (63) ein zweiter Kondensator (65) und zwischen derselben Basis und der ersten Betriebsstromleitung (55) die Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand (68) und aus einem in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigten Schalter (66) vorgesehen ist, welcher bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten geschlossen und bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten geöffnet ist.