-
Steuervorrichtung für eine Wechselgetriebe- und Hauptkupplungsanordnung
von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine
Wechselgetriebe- und Hauptkupplungsanordnung von Kraftfahrzeugen mit einem Kupplungsreiais
für die Hauptkupplung und einem mit einem Verriegelungsorgan sowie einer von der
Gaspedalstellung abhängigen bzw. gesondert betätigbaren Rückschaltvorrichtung versehenen
Schnellganggetriebe und drei Steuerstromkreisen, von denen der erste das Verriegelungsorgan
steuert und die Arbeitskontakte eines Relais enthält, dessen Wicklung im zweiten
Steuerstromkreis liegt, der ein Kontaktpaar eines zur Rückschaltvorrichtung gehörenden
Umschalters enthält, dessen weiteres Kontaktpaar im dritten, mit einem vom Verriegelungsorgan
gesteuerten Unterbrecherschalter versehenen Steuerstromkreis liegt.
-
Die bekannten, mit einem Verriegelungsorgan umschaltbaren Schnellganggetriebe
sind zweigängige Umlaufrädergetriebe, bei denen durch das Verriegelungsorgan formschlüssig
ein Reaktionsteil festgehalten werden kann, wodurch der Schnellgang hergestellt
wird. Für den direkten Gang des Schnellganggetriebes wird das Verriegelungorgan
außer Eingriff gebracht, und eine Einwegkupplung stellt dafür eine unmittelbare
Verbindung zwischen Eingang und Aus# gang des Schnellganggetriebes her, wobei die
Rädersätze reaktionslos frei umlaufen können. Durch eine getrennt betätigbare Blockiervorrichtung
ist im allgemeinen das Planetenrädergetriebe in sich sperrbar, um für jede Drehmomentrichtung
den direkten Gang festzuhalten. Das Verriegelungsorgan wird meist durch einen Elektromagneten
in Eingriff, durch eine Feder außer Eingriff gebracht. Letzteres ist infolge der
Formschlußkupplung nur bei Entlastung der Eingriffsflanken möglich. Bei einer bekannten
Schnellganggetriebe-Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art mit drei Steuerstromkreisen
wird zur Entlastung der Eingriffsflanken des Verriegelungsorgans beim Zurückschalten
kurzzeitig die Zündung der Antriebsmaschine unterbrochen.
-
Bei der daraus resultierenden Umkehrung des Drehmomentdurchflusses
im Schnellganggetriebe kann die Feder in Wirkung treten. Dies hat verschiedene Nachteile.
Im Schnellganggetriebe geht der Drehmomentfluß nur ganz kurzzeitig auf Null zurück,
so daß unter Umständen diese Zeitspanne nicht ausreicht, um das Verriegelungsorgan
außer Eingriff zu bringen. Die unverbrannten Gase können im Auspuffsystem, insbesondere
nach Wiedereinsetzen der Zündung, zur Explosion kommen und damit zu starken Geräuschen
führen. Für eine flüssige Umschaltung in den Direktgang aus dem Schnellgang sollte
an sich während des Umschaltens die Motordrehzahl erhöht werden und insbesondere
nachher sofort das volle Motordrehmoment zur Verfügung stehen. Die Zündungsunterbrechung
ergibt jedoch das Gegenteil. Die Synchronisierung ist daher mangelhaft. Die bekannten
Steuervorrichtungen der eingangs erwähnten Art können zwar auf Steuerrelais für
die selbsttätig aus- und einrückbare übliche, vorgeschaltete Hauptkupplung versehen
sein. Die Schnellganggetriebeumschakung beeinflußt aber diese Hauptkupplung nicht.
-
Ferner ist eine Antriebsanordnung, bestehend aus einer elektromagrietisch
steuerbaren Hauptkupplung, einem Wechselgetriebe und einem nachgeschalteten Schnellganggetriebe,
oder Umlaufräderbauart bekannt. Durch die elektromagnetische Steuervorrichtung für
das Schnellganggetriebe wird bei dessen Umschalten zur Drehmomentunterbrechung die
Hauptkupplung ausgerückt. Im einzelnen weicht jedoch die elektrische Steuervorrichtung
für das Schnellganggetriebe erheblich von der eingangs eWähnten bekannten Ausbildung
mit drei Steuerstromkreisen ab und kann daher keine unmittelbare Anregung zu deren
Weiterbildung geben.
-
Wenn ein mit einem Schnellganggetriebe versehenes Kraftfahrzeug im
Schnellgang mit einer Fahrgeschwindigkeit sich vorwärts bewegt, die höher als ein
vorbestimmter Wert ist, und eine besondere rasche Beschleunigung des Fahrzeugs gewünscht
wird, ist es zweckmäßig und üblich, daß der Fahrer
nach Belieben
auf den direkten Gang des Schnellganggetriebes schalten kann. Es sind zu diesem
Zweck bereits Mittel bekannt, die ein Betätigungsorgan aufweisen, das vom Fahrer
nach Belieben gleichzeitig mit dem Niederdrücken der, Gashebels bedient werden kann.
Dieses Organ kann mit dem Hub des Gashebels so gekuppelt sein, daß es bei einer
fühlbaren Vergrößerung dieses Hubes wirksam wird. Eine derartige Rückschaltvorrichtung
wird gewöhnlich als »Kick-down-Vorrichtung« bezeichnet. Es ist aber auch denkbar,
daß keine Verbindung zwischen den Betätigungsorganen und dem Gashebel besteht. so
daß der Fahrer die Bedienung des Betätigungsorgans mit dem Niederdrücken des Gashebels
koordiniert. Es ergibt sich eine »Kick-down«-ähiiliche Bedienungsweise, da beim
Zurückschalten Gas gegeben wird. Wenn auch im nachfolgenden nur der Ausdruck »Kick-down«
auftritt, so ist hiermit analog ebenso die vom Gashebel getrennte Betätigung zu
verstehen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildune, der eingangs
erwähnten, bekannten Einrichtuna mit drei Steuerstromkreisen eine Steuervorrichtuna
zu schaffen, bei der das Rückschalten aus dem Schnellgang wesentlich stoßfreier
vollzogen werden kann, als es bisher möglich war.
-
Die Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung des im ersten Absatz
beschriebenen Typs dadurch gelöst, daß der dritte Steuerstromkreis die Wicklung
des Kupplungsrelais enthält.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß bei geschlossenem
drittem Steuerstromkreis durch das Kupplungsrelais der Steuerstromkreis der Hauptkupplung
unterbrochen ist. Weiterhin kann der Umschalter als Wechselschalter ausgebildet
sein und bei Betätigung der Rückschaltvorrichtung über das Kontaktpaar den dritten
Steuerstromkreis schließen. Auch ist es möglich, daß der im dritten Steuerstromkreis
liegende Unterbrecherschalter unmittelbar vom Verriegelungsorgan bei ausgeschaltetem
Schnellgang geöffnet ist.
-
Da es sich bei den eben genannten zweckmäßigen Weiterbildungsmerkmalen
der Erfindung um an sich bekannte Merkmale handelt, wird für die diese Merkmale
enthaltenden Ansprüche 2 bis 4 nur Schutz im Rahmen echter Unteransprüche im Zusammenhang
mit den Merk-malen des Anspruches 1 beansprucht.
-
Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise in Verbindung mit den
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung
eines Schnellganggetriebes, F ig. 2 ein Schaltbild, das eine bekannte Steuerung
dieses Schnellganggetriebes darstellt, wie sie im ersten Absatz der Beschreibung
als Ausgangspunkt der Erfindung angegeben ist, F i g. 3 ein elektrisches
Schaltbild, welches die Steuerung des Schnellgang triebes gemäß der Erfinege dung
zeigt.
-
In F i g. 1 ist mit 10 die Abtriebswelle eines nicht
dargestellten Kraftfahrzeugwechselgetriebes und mit 11 eine Welle bezeichnet,
die beispielsweise über einen Kardanantrieb od. dgl. mit dem Hinterachsdifferentialgetriebe
verbunden ist. Zwischen den Wellen 10 und 11 ist ein als Planetenrädergetriebe
ausgeführtes Zusatzgetriebe nach Art der bekannten, sogenannten 5>Schnellgang,-etriebe«
angeordnet. Dessen Planetenrad#räger 12 ist mit der Abtriebswelle 10 des
Wechselgetriebes drehfest verbunden und trägt Planetenräder 13, die einerseits
mit einem mit der Welle 11 fest verbundenen und mit der Abtriebswelle
10 durch einen Freilauf 15 gekuppelten Hohlrad 14 und andererseits
mit einem Sonnenrad 16
im Eingriff stehen. Letzteres ist mit einem Sperrad
19
drehfest verbunden. in das zwischen zwei benachbarten Zähnen oder Einkerbungen
ein Verriegelungsorgan 20 eingreifen kann.
-
Das Verriegelungsorgan 20 ist in seiner Längsrichtung verschiebbar
Lind gibt in seiner angehobenen Stellung das Sonnenrad 16 frei, so daß das
Drehmoment über den Freilauf 1.5 von der Abtriebswelle 10 auf die
Welle 11 übertraGen wird. Damit ist der direkte Gang eingeschaltet. In der
unteren Stellung des Verriegelungsorgans, 20 ist das Sonnenrad 16
blockiert.
Das Planetenrädergetriebe ist wirksam und treibt unter überholen des Freilaufs
15 die Welle 11
im Schnellgang an. Diese Ausführung des Zusatzgetriebes
ist bekannt.
-
Ein bekanntes Steuersystern für das Verriegelungsorgan 20 ist im Schaltbild
nach F i g. 22 dargestellt. Das Verriegelungsorgan 20 ist mit einem Tauchkern
21 fest verbunden, der innerhalb zweier konzentrischer Solenoide 22 und
23 #,leitfähig ist. Das innere dient als Haltesolenoid 22, das äußere als
Eingriffssolenoid 23. Der Tauchkern 21 ist seinerseits mit einem Finger 24,
der einen Bund 25 trägt, fest verbunden. Auf den Bund 25 wirkt von
unten eine Rückstellfeder 26, die das Bestreben hat. den Tauchkern 21 mit
dem Verriegelungsorgan 20 aus der Einelriffsstellung für den Scbnell-ang anzuheben.
-
t' C
Das eine Ende des Haltesolenoids 22 ist, wie bei
53 gezeigt, ständig an Masse gelegt, während das eine Ende des Eingriffssolenoids
23 über eine Leitung 54 an Masse liegt. in der sich ein Schalter55 befindet.
Dieser wird durch den Bund 25 geschlossen, wenn sich das Verriegelungsorgan
20 in seiner oberen Stellung befindet, und geöffnet, wenn das Verriegelungsorgan
20 im Eingriff ist.
-
Die anderen Enden 27 der beiden Solenoide 22 und
23 sind miteinander vereinigt und über eine Leitung 28 mit dem einen
Kontakt eines Relais 29 verbunden, dessen anderer Kontakt über eine Leitung
30 mit der Batterie 31 des Fahrzeugs verbunden ist, die selbst wieder
bei 32 an Masse liegt. Die Wicklung des Relais 29 ist mit ihrem einen
Ende über eine Leitung 33 mit einer Leitung 34 verbunden, die einerseits
über einen Hauptzündschalter 35 an die Leitung 30 angeschlossen ist
und andererseits mit einer Klemme der Primärwicklung der Zündspule 36.
Die
andere Klemme der Primärwicklung der Zündspule 36 ist über eine Leitung
37 mit dem Hebel des Zündungsunterbrechers 38 der bei Brennkraftmaschinen
üblichen Bauart verbunden, dessen Amboßkontakt bei 39 an Masse gelegt ist.
-
Das andere Ende der Wicklung des Relais29 ist über eine Leitung 40
zu einem Kontakt 41 eines Umschalters 45 mit zwei Kontaktpaaren 41, 42 und 43, 44
geführt.
-
Der bewegliche Finger 46 des Umschalters 45 wird durch den Gashebel
betätiat. Dieser ist so angeordriet, daß er über seinen normalen Hub hinaus bei
Ausübung einer größeren Kraft als die, welche während des normalen Hubes
erforderlich ist, geringfügig weiter eingedrückt werden kann. Dieser zusätzliche
Hub ist allgemein unter der Bezeichnung »Kickdown« bekannt. Befindet sich der Gashebel
innerhalb der Grenzen seines normalen Hubs, so nimmt der
Finger
46 eine Stellung ein, in der die Kontakte 41 und 42 des einen Kontaktpaares miteinander
verbunden und die Kontakte 43 und 44 des anderen Kontaktpaares voneinander getrennt
sind. In der Kick-down-Stellung sind die Kontakte 41 und 42 voneinander getrennt
und die Kontakte 43 und 44 miteinander verbunden.
-
Der dem Kontakt 41 zugeordnete Kontakt 42 liegt an Masse über eine
Leitung 47 mit zwei hintereinander angeordneten Unterbrecherschaltern, von denen
der eine Schalter 48 bei Vorwärtsfahrt geschlossen und bei Rückwärtsfahrt geöffnet
ist, während der andere Unterbrecherschalter 49 durch einen Fliehkraftregler
50 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Welle 11 so betätigt wird,
daß er geschlossen bzw. geöffnet ist, je nachdem die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs höher oder geringer als ein bestimmter Wert, beispielsweise 40 km/h ist.
-
Der Kontakt 43 des Umschalters 45 liegt über eine Leitung
51 mit einem Unterbrecherschalter 52 an Masse. Der Unterbrecherschalter
52 ist in Abhängigkeit von der Stellung der beweglichen Teile 20, 21, 24
des Schaltelementes für den Schnellgang so betätigbar, daß er geöffnet ist, wenn
sich das Verriegelungsorgan 20 in seiner oberen Nichteingriffsstellung befindet,
und geschlossen, wenn sich das Verriegelungsorgan 20 in seiner unteren Eingriffsstellung
befindet.
-
Das vorstehend beschriebene bekannte elektrische Steuersystem ist
in identischer Form bei dem in F i g. 3 dargestellten, mit den nämlichen
Bezugszeichen versehenen Ausführungsbeispiel verwendet.
-
Bei der beschriebenen und in F i g. 2 dargestellten bekannten
Ausführungsform ist der dem Kontakt 43 zugeordnete Kontakt 44 über eine Leitung
56 mit dem Hebel des Zündungsunterbrechers 38 verbunden.
-
Die Wirkungsweise der bekannten Einrichtung, die sich weitgehend mit
der Wirkungsweise der Erfindung deckt, ist folgende: Wenn bei normalem Betrieb,
d. h. ohne Kick-down, mit geschlossenem Kontaktpaar 41, 42 und geöffnetem
Kontaktpaar 43, 44 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als der angegebene
Wert von beispielsweise 40 km/h, so ist die Wicklung des Relais 29 stronilos,
und Solenoide 22 und 23 sind nicht erregt. Das Verriegelungsorgan 20 befindet
sich in seiner oberen Stellung, und das Fahrzeug fährt im direkten Gang des Zusatzgetriebes.
übersteigt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 40 km/h, so schließt sich der Schalter
49, wodurch die Wicklung des Relais 29 und die Solenoide 22 und
23 erregt werden. Hierdurch wird der Schnellgang eingeschaltet. Nach dessen
Einrücken wird der Schalter 55 geöffnet, so daß nur das Haltesolenoid 22
erregt bleibt.
-
Will der Fahrer wieder auf den direkten Gang zurückschalten, um ein
hohes Beschleunigungsvermögen zur Verfügung zu haben, drückt er den Gashebel in
die Kick-down-Stellung. Hierdurch werden die Wickng des Relais 29 und die
Solenoide 22 und 23 mittels des Umschalters 45 stromlos. Das Verriegelungsorgan
20 kann daher durch die Feder 26 angehoben werden, wenn das zwischen dem
Finger 20 und dem Sperrad 19 wirksame Drehmoment aufgehoben wird. Insofern
deckt sich auch die Wirkungsweise des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels
der Erfindung mit der bekannten Einrichtung.
-
Bei letzterer wird das Drehmoment dadurch aufgehoben, daß der Zündstrom
unterbrochen wird, da der Hebel des Zündungsunterbrechers 38 über die Leitungen
56, 51 in der Kick-down-Stellung ständig an Masse liegt. Der Antriebsmotor
des Fahrzeugs kann daher kein Drehmoment liefern. Eine Umkehrung des Drehmomentflusses
durch das Zusatzgetriebe ist die Folge, so daß bei Durchgang des Drehmomentes durch
den Wert Null das Sonnenrad 16 entriegelt werden kann und das Zusatzgetriebe
in den direkten Gang übergeht.
-
Nach seiner Aufwärtsbewegung öffnet das Verriegelungsorgan 20 den
Unterbrecherschalter 52, wodurch die Masseverbindung des Hebels des Zündungsunterbrechers
38 unterbrochen und der Zündstromkreis wieder geschlossen wird.
-
Die vorangehend beschriebene bekannte Steuerung weist jedoch wesentliche
Nachteile auf. In erster Linie bildet die Unterbrechung des Zündstroms eine Maßnahme,
die wegen des Verhaltens des Motors wenig empfehlenswert ist und zu einer
' Periode mit starken Geräuschen von größerer oder geringerer Dauer
füh-
ren kann (z. B. Nachzündungen im Auspuffsystem).
-
Außerdem hat eine Unterbrechung des Zündstroms ein Absinken der Motordrehzahl
zur Folge, was für die Drebzahlangleichung der Antriebsmaschine an den Abtrieb von
Nachteil ist, da an sich das übersetzungsverhältnis auf den Zustand des direkten
Ganges zurückgeführt wird. Hierzu müßte die Antriebsdrehzahl erhöht werden. Ferner
treten manchmal Verklemmungen des Verriegelungsorgans 20 ein, wenn die Umkehrung
des Drehmoments bei 20, 19
schneller vor sich geht als die Rückstellung durch
die Feder 26. Dies kann eine unbegrenzte Verlängerung der Unterbrechung des
Zündstroms zur Folge haben, was eine Gefahr darstellt, die um so größer ist, als
in dem Augenblick, in dem eine Verlängerung dieser Unterbrechung stattfindet, vom
Fahrer eine rasche Beschleunigung gewünscht wird.
-
Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die in F i
g. 3 dargestellte Ausführungsform, auf die sich die nachfolgende Beschreibung
bezieht, zeigt eine beispielsweise Anwendung der Erfindung auf eine Schnellgangschaltung
durch eine Kick-down-Bewegung von der in F i g. 2 dargestellten ArL Wie sich
aus F i g. 3 ergibt, ist die Leitung 56 der F i g. 2 bei der
erfindungsgemäßen Ausführungsforin weggelassen und durch Mittel zur Verbindung mit
der elektrisch gesteuerten Hauptkupplung des Fahrzeugs ersetzt. Zu diesen Mitteln
gehört eine Leitung 60, welche den Kontakt 44 des Umschalters 45 mit der
Leitung 33
verbindet. In der Leitung 60 ist die Wicklung
61 eines Kupplungsrelais 62 angeordnet, dessen beide feste Kontakte
mit 63 und 64 bezeichnet sind.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hauptkupplung elektrisch
gesteuert, wobei ihre Anpreßkraft um so schwächer ist, je weniger Strom die
Wicklung der Hauptkupplung erhält, und die Speisung der Kupplungswicklung durch
die Lichtmaschine und/oder durch andere progressiv wirkende Organe erfolgt. Der
Kontakt 63 des Relais ist über eine Leitung 65 mit dem einen Ende
der Wicklung 66 der Hauptkupplung verbunden, deren anderes Ende bei
67 an Masse liegt, während der Kontakt 64 über eine Leitung 68 und
geeignete Regelorgane mit der Lichtmaschine verbunden ist. Ferner ist ein Schalter
69
vorgesehen, der durch den Getriebeschalthebel so betätigt wird, daß er
geschlossen oder geöffnet ist, je
nachdem der Schalthebel betätigt wird oder
nicht, und der einen bei 70 an Masse liegenden Kontakt besitzt, während der
andere Kontakt des Schalters bei 71 mit
der Leitung
60 verbunden ist. Die in diesem Absatz erwähnten Einrichtungen sind für Kupplungssteuerungen
bekannt.
-
Ohne Kick-down ist die Wirkungsweise dieser Schaltanordnuna ähnlich
wie die der vorangehend beschriebenen.
-
Wenn jedoch der Fahrer eine Kick-down-Bewe-Olung ausführt"werden die
Kontakte 43 und 44 miteinander verbunden, so daß die Wicklung 61 erregt wird
und die Kontakte 63 und 64 voneinander getrennt werden. Dies hat ein sofortiges
Ausrücken der Hauptkupplung zur Folge, so daß das Drehmoment in der Kraftübertragung
völlig aufgehoben wird. Dadurch muß vom Verriegelungsorgan 20 kein Reaktionsmoment
mehr aufgenommen werden, und seine Flanken sind entlastet.
-
Das Verriegelungsorgan 20 kann daher leicht und ohne Betriebsstörung
durch die Feder 26 zurückgeführt werden, deren Kraft sogar schwächer vorere
, sehen werden kann als bei der Ausführung nach Fig. 22. Hierdurch wird auch
die Verwendung von Solenoiden ermöglicht, die weniger stark sind und daher weniger
Strom verbrauchen.
-
Das Verriegelungsorgan 20 öffnet bei seiner Bewegung nach oben den
Unterbrecherschalter 52, wodurch die Wicklung 61 stromlos wird. Hierdurch
werden die Kontakte 63 und 64 von neuem miteinander verbunden, so daß die
Hauptkupplung eingerückt wird. Hierbei ist zu erwähnen, daß die der Wicklung
66 der Hauptkupplung eigene Zeitkonstante dazu beiträgt, den übergang zwischen
dem Schnellgang und dem direkten Gang zu mildern. Die Anordnung gemäß der Erfindung
hat jedoch außerdem die bemerkenswerte Eigenschaft, daß sie eine fühlbare Bescbleunigung
der Motordrehzahl gewährleistet, wenn die Antriebsmaschine von der Kraftübertragung
abgekuppelt wird. Diese Beschleunigung, welche vor einer Herabsetzung des übersetzungsverhältnisses
stattfindet, ist für die Synchronisation günstig. Aus dem Vorangehenden ergibt sich
noch, daß durch die völlige Aufhebung des Drehmomentes zwischen 19
und 20
jede Gefahr einer Verklemmung des Verriegelungsorgans 20 beseitigt und jede Unterbrechung
des Zündstroms vermieden wird.
-
Abwandlungen in Einzelheiten sind möglich. Zum Beispiel kann der Fliehkraftregler
auch von der Drehzahl der Eingangswelle oder der Zwischenwelle des Wechselgetriebes
statt der Abtriebswelle desselben in Wirkung treten.
-
Das vollständige Eindrücken des Gashebels über seinen normalen Anschlag
hinaus für die Kick-down-Bewegung kann durch einen sehr raschen Druck auf den Gashebel
an einer beliebigen Stelle seines Hubs und die Betätigung eines Kontakts ersetzt
werden. C
Letzteres ist bei Schnellgang-Zusatzgetrieben an sich ebenfalls
bekannt.