NL8200642A

NL8200642A - Stelsel voor het verhinderen van de oververhitting van een koppeling voor een verbrandingsmotor.

Info

Publication number: NL8200642A
Application number: NL8200642A
Authority: NL
Original assignee: Fuji Heavy Ind Ltd
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE3206073A1; GB2094923B; FR2500095A1; US4502579A; DE3206073C2; GB2094923A; FR2500095B1; JPH0122494B2; JPS57137724A

Description

« t * -1- /

Stelsel voor het verhinderen van de oververhitting van een koppeling voor een verbrandingsmotor.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel om de oververhitting van een koppeling voor een verbrandingsmotor te verhinderen.

Een koppeling zoals wrijvingskoppelingen en elektro-5 magnetische koppelingen slipt tussen slippende oppervlakken wanneer de snelheid van de krukas van de motor verschilt van de snelheid van een aangedreven as. De slip wekt warmte op om de temperatuur van de koppeling te verhogen. Bij de normale koppelingswerking is de hoeveelheid warmte verwaarloosbaar maar 10 wanneer het slippen doorgaat gedurende een aanzienlijke tijd zal het koppelelement vernietigd worden.

Bij het beschrijven van de oververhitting van de koppeling bijvoorbeeld van de elektromagnetische koppeling voor een voertuig is de elektromagnetische koppeling zo ingericht 15 dat het koppelmoment geregeld wordt afhankelijk van de motor-snelheid om een soepel aanzetten van het voertuig mogelijk te maken zelfs bij het aanzetten op een steile heuvel waarbij de koppeling slipt met een motörsnelheid waarbij een koppelmoment geleverd wordt dat geschikt is voor het aanzetten. Wanneer een 20 dergelijke slippende toestand echter gedurende een lange tijd doorgaat zal de koppeling oververhit worden waardoor de verstoring van de koppelwerking veroorzaakt wordt.

Het doel van de uitvinding is een stelsel dat de oververhitting van een koppeling kan voorkomen door het detecteren 25 van de warmtehoeveelheid opgewekt in de koppeling en door het regelen van de koppelingsingrijpingskarakteristieken afhankelijk 8200642 ( * -2- van de gedetecteerde warmtehoeveelheid.

Volgens de uitvinding wordt een stelsel geleverd om het oververhitten van een koppeling voor een verbrandingsmotor die aangebracht is op een voertuig te voorkomen en 5 welke een aandrijforgaan heeft bevestigd op een krukas van de verbrandingsmotor, een aangedreven orgaan grenzend aan het aandrijforgaan, een overbrenging bevestigd op het aangedreven orgaan met een meertrapswisselwielenbak, en een versnellings-hefboom voor het bedienen van de overbrenging die een eerste 10 ketenorgaan bevat voor het leveren van een uitgangssignaal in verhouding tot het aantal omwentelingen van het aandrijforgaan; een tweede ketenorgaan voor het leveren van een uitgangssignaal in verhouding tot het aantal omwentelingen van het aangedreven orgaan; een berekeningsketen die een vermenigvuldiger bevat 15 aangepast om het verschil tussen de béide uitgangssignalen van de eerste en tweede ketenorganen te vermenigvuldigen met het uitgangssignaal van het eerste ketenorgaan, een integrator voor het integreren van de uitgang van de vermenigvuldiger en een vergelijker voor het leveren van een uitgang wanneer de 20 uitgang van de integrator een voorafbepaalde waarde over schrijdt; en middelen voor het veranderen van de koppelings-ingrijpingskarakteristiek afhankelijk van de uitgang van de vergelijker.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening worden 25 toegelicht.

Fig. 1 is een doorsnede van een elektromagnetische koppeling die gebruikt wordt in een stelsel volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een doorsnede volgens de lijn Z-Z uit 30 fig. 1.

Fig. 3 is een blokschema dat een keten toont voor het detecteren van de hoeveelheid warmte opgewekt in de koppeling.

Fig. U is een keten die een voorbeeld toont van het stelsel volgens de uitvinding.

35 In fig. 1 en 2 die een koppeling met elektromagne tisch poeder toont waarop de uitvinding toegepast wordt is een 8200642 » · -3- koppeling 1 met elektromagnetische poeder aangebracht tussen een verbrandingsmotor (niet getoond) en een overbrenging 2 met vier snelheden die verbonden is met een eindreductie-inrichting 3.

5 De elektromagnetische poederkoppeling 1 is aange bracht in een koppelingshuis b. De elektromagnetische poederkoppeling bevat een aandrijfplaat 6 verbonden met het einde van een krukas 5 van de verbrandingsmotor, een ringvormig aandri j forgaan 8 bevestigd aan de aandrijfplaat 6, een veldspoel 7 10 aangebracht in het aandrijforgaan 8 en een aangedreven orgaan 10 door middel van een spie bevestigd op een ingangsas 9 van de overbrenging 2 waarbij een spleet 11 overgelaten wordt ten opzichte van het aandrijforgaan 8. Magnetisch poeder P is in een poederkamer 12 aangebracht waarbij de spleet 11 gevuld 15 kan worden met het poeder. Een kap 13 is bevestigd op het aandri jforgaan 8. De kap 13 heeft een cilindervormig deel dat coaxiaal is met de ingangsas 9 waarop sleepringen 1^ stevig aangebracht zijn. De sleepringen 1¾ zijn met de spoel 7 verbonden door middel van leidingen X. De borstels l6 die tegen de 20 sleepringen 1U drukken worden in een houder 17 ondersteund en zijn door middel van leidingen Y verbonden met een hierna te beschrijven regelorganen.

In een dergelijke constructie draaien de aandrijfplaat 6 en het aandrijforgaan 8 tezamen met de krukas 5 en het 25 magnetische poeder afgedicht in de poederkamer 12 wordt aangetrokken tegen het binnenoppervlak van het aandrijforgaan 8 door middel van de centrifugale kracht. Wanneer de veldspoel 7 bekrachtigd wordt door de stroom die toegevoerd wordt via de leidingen Y, de borstels 16, de sleepringen 1¾ en de leidingen 30 X, wordt het aandrijforgaan 8 bekrachtigd om een magnetische flux te leveren die heengaat door het aangedreven orgaan 10 zoals aangegeven door de pijlen in fig. 1. Het poeder wordt dus verzameld in de spleet 11 zodat het uitgangsvermogen van de krukas 5 overgedragen wordt aan de ingangsas 9 via de koppeling.

35 In de overbrenging 2 zijn snelheidsaandrijftandwielen 18-21 van de eerste tot de vierde versnelling integraal beves- 8 2 0 0 8 4 2 -u- tigd op de ingangsas 9· De aandrijf tandwielen 18-21 zijn respectievelijk in ingrijping met aangedreven tandwielen 23-26. De aangedreven tandwielen 23-26 zijn draaibaar bevestigd op de uitgangsas 22 evenwijdig aan de ingangsas 9· Ieder van de 5 aangedreven tandwielen 23 en 2k kan ingrijpen in de uitgangsas 22 door het bedienen van een synchromesh mechanisme 27 en ieder van de aangedreven tandwielen 25 en 26 kan ingrijpen in de uitgangsas 22 door middel van een synchromesh mechanisme 28 op bekende wijze. Verder is een tandwiel 29 voor het achteruit 10 aandrijven bevestigd op de ingangsas 9* Door dus de ver- snellingshefboom (niet getoond) van de overbrenging te bedienen wordt het aangedreven tandwiel 23 integraal gekoppeld met de uitgangsas 22 door het synchromesh mechanisme 27 en wordt de eerste snelheid op de uitgangsas 22 verkregen. Op dezelfde 15 wijze kunnen de tweede, derde en vierde snelheden respectievelijk verkregen worden door bedienen van de versnellingshefboom.

Aan een einde van de uitgangsas 22 is bovendien een uitgangstandwiel 30 aangebracht dat in ingrijping is met een ringvormig tandwiel 32 in een differentiaal 31 van de eind-20 reductie-inrichting 3. De uitgang van de uitgangsas 22 van de overbrenging 2 wordt dus overgedragen aan zijtandwielen 36 via een huis 33, een centerstuk 3U en rondsels 35 en verder aan aandrijfwielen via wielassen 37. Volgens de uitvinding is een magnetisch bediende snelheidsaftaster 39 op de binnenwand van 25 het koppelingshuis U bevestigd op een plaats grenzend aan het aandrijftandwiel 21. De snelheidsaftaster 39 is zo dat wanneer het magnetische veld veranderd wordt door een tand van het tandwiel 21 er een uitgangspuls geleverd wordt.

In fig. 3 die een stelsel toont voor het detecteren 30 van de hoeveelheid warmte opgewekt in de koppeling worden ontstekingspulsen U0 voor de motor aangelegd aan een D/A (digitaal-analoog) omzetter Ui, De uitgang van de D/A omzetter Ui is verbonden met een omkeerinrichting k2 en met een van de ingangen van een vermenigvuldiger UU. De uitgang van de omkeer-35 inrichting k2 is verbonden met een van de ingangen van een optel-inrichting U-3. De uitgang van de magnetisch bediende snelheids- 8200642 -5- aftaster 39 is verbonden met een D/A omzetter 45 waarvan de uitgang op zijn beurt verbonden is met de andere ingang van de optelinrichting 43 via een weerstand 46. De uitgang van de optelinrichting is verbonden met de andere ingang van de ver-5 menigvuldiger 44. De uitgang van de vermenigvuldiger 44 is verbonden met een ingang van een integrator 47. De uitgang van de integrator 47 is verbonden met êén ingang van een vergelijker 48. De vergelijker 48 wordt voorzien van een referentiespanning vanuit een referentiespanningsgenerator 50 aan de andere 10 ingang. De uitgang van de vergelijker 48 is verbonden met een spoel van een relais 49 aangebracht voor het regelen van de ingrijpingskarakteristiek van de koppeling. Een versnellings-schakelaar 51 is werkzaam in ingrijping met een versnellings-pedaal van het voertuig en ingericht om gesloten te zijn wanneer 15 het versnellingspedaal ingedrukt is. De versnellingsschakelaar 51 is verbonden met een aanzetingang van de integrator 47.

In fig. 4 zijn een transistor 52 van het PNP soort en een transistor 53 van het NPN soort in serie verbonden met tegenoverliggende einden van de veldspoel 7. Een emitter van 20 de transistor 52 is verbonden met een elektrische bron terwijl een emitter van de transistor 53 geaard is. Een omschakelketen 54 die een diode en een weerstand bevat is verbonden met beide einden b, £ van de spoel 7. Een weerstand 55 voor een omgekeerde stroom is verbonden met de elektrische bron en de collector 25 van de transistor 53, en een weerstand 56 voor een omgekeerde stroom is verbonden tussen de collector van de transistor 52 en aarde. Bases van de transistors 52, 53 zijn respectievelijk verbonden met weerstanden 57, 58. De weerstand 57 is verbonden met een uitgang van een NIET-EN poort 65 via een buffer-30 inrichting 59 en de weerstand 58 is verbonden met een uitgang van een NOCH poort 60. Een van de ingangen van de NOCH poort 60 is verbonden met de uitgang van de NIET-EN poort 65. Anderzijds wordt een koppelingsregelsignaal aangelegd aan de andere ingang van de NOCH poort 60. De ingang 6l ligt op een 35 laag niveau tijdens de werking van de versnellingshefboom.

Verder bevat de uitvinding een voertuigsnelheids- 8200642 * · -6- schakelaar 62 die instaat wanneer de voertuigsnelheid groter is dan een vooruitbepaalde snelheid , en een versnellingshefboom-schakelaar 63 die, aangebracht op de versnellingshefboom in is tijdens de werking van de versnellingshefboom. Een einde van 5 iedere schakelaar 51, 62 en 63 is geaard. Het andere einde van de versnellingsschakelaar 51 is verbonden met de positieve spanningsbron via een weerstand 66 en met een van de ingangen van een NIET-EN poort 6b. Het andere einde van de voertuig-schakelaar 62 is verbonden met de positieve spanningsbron via 10 een weerstand 6? en met de andere ingang van de NIET-EN poort 6b. De uitgang van de NIET-EN poort 6b is verbonden met één van de ingangen van de NIET-EN poort 65. Het andere einde van de versnellingshefboomschakelaar 63 is verbonden met de positieve spanningsbron via een weerstand 68 en met de andere ingang 15 van de NIET-EN poort 65. Een rechtstreekse verbindings- schakelaar 69 is parallel verbonden met de voertuig snelheids-schakelaar 62. De schakelaar 69 kan bediend worden door het relais b9.

De werking van de uitvoering volgens de uitvinding 20 zal hierna toegelicht worden.

Wanneer het aantal omwentelingen van de krukas 5 verschillend is van die van de ingangsas 9 slipt de koppeling hetgeen resulteert in het opwekken van warmte. De warmtehoeveelheid Q tijdens het slippen kan voorgesteld worden als: 25 rt Q 1 (ω· - ω0) Tc dt (1) J o waarbij t^ de tijdsduur is van het slippen, de hoeksnelheid is van.de krukas 5, CO de hoeksnelheid is van de ingangsas 9, 30 0

Tc het koppelxngsraoment is.

De koppelingsmomentkarakteristiek kan voorgesteld worden als

Tc * f (tO±) (2)

De vergelijking (1) wordt dan als volgt: 35 Q = P1 (*λ - ω0).ί( (3)

Jo 8200642 • i -7-

Wanneer de vergelijking (2) bij benadering voorgesteld is als:

Tc = dan wordt de vergelijking (3) 5 /*, Q = 1 cu.ico. -u?0)dt (U) J o Q’ =J. 'coifco. *coQ)dt (5) 10 De warmtehoeveelheid die opgewekt wordt in de koppeling kan dus gedetecteerd worden door elektrisch de vergelijking (5) te berekenen door voor en te substitueren uit gedetecteerde hoeksnelheden van de krukas 5 en de ingangsas 9·

De keten uit fig. 3 werkt om de vergelijking (5) 15 als volgt te berekenen. De ontstekingspulsen U0 hebben een herhalingsfrequentie die in verhouding is met de motorsnelheid, namelijk de snelheid van de krukas 5. De D/A omzetter Ut zet de ontstekingspulsen om in een gelijkspanning als een hoeksnelheids-signaaluK. Anderzijds levert de snelheidsaftaster 39 pulsen 20 met een herhalingsfrequentie in verhouding tot de snelheid van de ingangsas 9. De pulsen worden omgezet door de D/A omzetter U5 in gelijkstroom die heengevoerd wordt door'de weerstand U6 om een hoeksnelheidssignaal COQ te leveren. De keten is zo ingericht dat signalen uX en coq in spanning gelijk zijn wanneer 25 de snelheden van de krukas 5 en de ingangsas gelijk zijn. Het signaal co ^ wordt omgekeerd in het signaal - cu^ door de omkeer-inrichting U2. Beide signalen en u)0 worden opgeteld door de opteller U3 om het signaal ( - CO) te leveren. De ver menigvuldiger hk werkt om ( CO ^ - cOQ) te vermenigvuldigen met 30 het signaal ux uit de D/A omzetter U1 om uk(cO^ -u^) te leveren. De uitgang cO ^ (OX - cOq) wordt aangelegd aan de integrator kj en geïntegreerd wanneer de versnellingsschakelaar 51 gesloten is door het indrukken van het versnellingspedaal.

De integrator U7 levert dus een uitgangssignaal 35 Jbu). -ωα)« = o.’ 8200642 -8-

Het signaal Q' wordt in verhouding tot de warmtehoeveelheid opgewekt door slippen in de koppeling. Het signaal Q' wordt naar de vérgelijker b8 gezonden voor het vergelijken met een referentiespanning Y* van de referentiespannings-5 generator 50. Wanneer de warmtehoeveelheid klein is dat wil zeggen Q' < X , levert de vergelijker geen uitgang. Wanneer de warmtehoeveelheid een vooruitbepaalde waarde bereikt of overschrijdt, dat wil zeggen Q* = X levert de vergelijker U8 een uitgang die de spoel van het relais k9 bekrachtigt. De 10 directe verbindingsschakelaar 69 wordt daarbij dus gesloten om de koppelingskarakteristiek te veranderen om de koppeling zonder slippen te verbinden zoals hierna beschreven zal worden.

Met betrekking tot fig. b, wanneer de voertuigsnelheid groter is dan de ingestelde snelheid en het 15 versnellingspedaal ingedrukt is en de versnellingshefboom niet bediend wordt zijn de versnellingsschakelaar 51 en de voertuig-snelheidsschakelaar 62 in en is de versnellingshefboom-schakelaar 63 uitgeschakeld. De NIET-EN poort 6b levert een uitgang met hoog niveau. Daarom liggen beide ingangen van de 20 NIET-EN poort 65 op hoger niveaus zodat de NIET-EN poort 65 een signaal levert met laag niveau. Het signaal met laag niveau schakelt de transistors 52 en 53 in om een geschatte koppelingsstroom door te laten in de volgorde a-*b->c->d om de spoel 7 te bekrachtigen. De koppelingsstroom die door de 25 spoel 7 loopt wordt geregeld door een koppelingsregelsignaal aangelegd aan de ingang van de NOCH poort 61.

Wanneer de versnellingsschakelaar 51 of de snelheids-schakelaar 62 uitgeschakeld is of de versnellingshefboomschake-laar 63 ingeschakeld is wordt de NIET-EN poort 65 met een 30 signaal van laag niveau aangelegd en treedt een uitgang met een hoog niveau op aan de uitgang. Daarom worden de transistors 52 en 53 uitgeschakeld zodat een elektrische stroom loopt in de volgorde van a-*c>4b--£e. De omgekeerde stroom loopt dus door de spoel 7 hetgeen resulteert in het ontkoppelen van de koppeling. 35 Wanneer de koppeling oververhit is door slippen ge durende een aanzienlijke tijd en de schakelaar 69 gesloten is 3200642

V

v -9- wordt een signaal van laag niveau aangelegd aan de NIET-EN poort 6^. De NIET-EN poort 6k levert dus een uitgang van hoog niveau zonder te letten op het in of uit zijn van de ver-snellingsschakelaar 51. Daarom levert de NIET-EN poort 65 een 5 uitgang met laag niveau zodat de transistors 52 en 53 ingeschakeld worden. De geschatte koppelingsstroom loopt dus in de volgorde a-h-c-d- om de koppeling geheel te verbinden waarbij het slippen van de koppeling verboden wordt. Als gevolg stopt de machine bij een zware belasting bij het aanzetten op een 10 steile helling om het oververhitten van de koppeling te voorkomen.

Uit het voorgaande zal het duidelijk zijn dat de uitvinding een stelsel levert dat de warmtehoeveelheid detecteert opgewekt in de koppeling door het slippen tussen 15 in elkaar grijpende elementen en de koppelingsingrijpings- karakteristiek regelt afhankelijk van de gedetecteerde warmtehoeveelheid om de oververhitting van de koppeling te voorkomen.

8200642

Claims

1. Stelsel voor het voorkomen van de oververhitting van een koppeling voor een verbrandingsmotor aangebracht in een voertuig met een aandrijforgaan bevestigd aan een krukas van de 5 verbrandingsmotor, een aangedreven orgaan grenzend aan het aandrijforgaan, een overbrenging bevestigd aan het aangedreven orgaan en bestaande uit een meertrapsversnellingsbak en een versnellingshefboom voor het bedienen van de overbrenging, met het kenmerk, dat het stelsel een eerste keten bevat voor het 10 leveren van een eerste uitgangssignaal in verhouding tot de snelheden van het aandrijforgaan, een tweede keten voor het leveren van een tweede uitgangssignaal in verhouding tot de omwentelingssnelheden van het aangedreven orgaan, een berekenings-keten voor het berekenen van een aftrekwaarde van het eerste 15 uitgangssignaal en het tweede uitgangssignaal een integrator voor het integreren van de uitgang van de berekeningsketen en een vergelijker voor het leveren van een uitgang wanneer de uitgang van de integrator een vooruitbepaalde waarde overschrijft en een koppelingsregelorgaan om de koppelings-20 ingrijpingskarakteristiek te veranderen afhankelijk van de uitgang van de vergelijker.

2. Stelsel voor het voorkomen van een oververhitting van de koppeling voor een verbrandingsmotor bevestigd in een voertuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 25 stelsel een koppelingsstroom-regelketen bevat voor het regelen van het koppelingsregelorgaan.

3. Stelsel voor het voorkomen van de oververhitting van de koppeling van een verbrandingsmotor bevestigd in een voertuig volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de koppelings- 30 stroomregelketen zo ingericht is dat hij een geschatte koppelingsstroom doorlaat afhankelijk van de uitgang van de vergelijker. k. Stelsel voor het voorkomen van de oververhitting van de koppeling van een verbrandingsmotor bevestigd in een 35 voertuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de berekenings- 8200642 V -11- keten eerste en tweede D/A omzetinrichtingen bevat verbonden met de eerste keten en de tweede keten respectievelijk, een omkeerorgaan om uitgangssignalen van de eerste D/A omzetter om te keren, een optelinrichting om bet uitgangssignaal van de 5 omkeerinrichting en de tweede keten op te tellen, en een vermenigvuldiger voor het vermenigvuldigen van de uitgangssignalen van de eerste D/A omzetter en de optelinrichting.

5. Stelsel in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 8200642