DE604730C - Selbsttaetig wirkende Regel- oder Messvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
29. OKTOBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 604730 KLASSE 47 h GRUPPE

Gaston Fleischel in Bleneau, Yonne, Frankreich Selbsttätig wirkende Regel- oder Meßvorrichtung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. September 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig wirkende Regel- oder Meßvorrichtung, die durch ihre Verstellung zwei Kräfte, von denen mindestens die eine der zu messenden oder zu regelnden Größe entspricht, ständig ausbalanciert, indem die wirksamen Hebelarme entsprechend den Kräfteänderungen selbsttätig variiert werden.

Es ist für selbsttätig wirkende Regel- oder

to Meßvorrichtungen der genannten Art schon die Verwendung zweier Hebel mit entgegengesetzt angeordneten Gelenkachsen vorgeschlagen worden, zwischen denen in verschiedener Entfernung von den Gelenkachsen Übertragungs-

punkte angeordnet sind, die bei einer Änderung der auf die Hebel wirkenden Kräfte durch deren Schwenkbewegung nacheinander selbsttätig zur Wirkung kommen. Bei der in Rede stehenden Einrichtung werden die Übertragungspunkte zwischen den Hebeln durch zwei von diesen unabhängige Einstellschieber gebildet, die von oben und unten bzw. von rechts und links zwischen die Hebel ragen. Bei dieser Anordnung ist es unmöglich, mehr als zwei Übertragungs-

s5 punkte vorzusehen.

Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß die beiden um entgegengesetzt angeordnete Achsen drehbaren Hebel der Meß- oder Regelvorrichtung über ein mehr als zwei Ecken aufweisendes oder gekrümmtes Profil, das mit einem der beiden Hebel verbunden ist, aufeinander einwirken. Dies hat den großen Vorteil, daß die Zahl der Übertragungspunkte zwischen den beiden Hebern und daher die Zahl der selbsttätig veränderlichen Übersetzungsverhältnisse zwischen den Hebern beliebig groß gewählt werden kann. Bei einem kurvenförmigen Profil ist die Zahl der Übersetzungsverhältnisse unendlich groß.

Im letzteren Fall tritt bei der geringsten Änderung der variablen Kraft bzw. der variablen Kräfte eine Schwingbewegung des Systems ein. Je größer die Änderung der Kraft ist, um so größer ist auch die Schwingbewegung. Wenn jedoch das Profil, mit dem sich der eine Hebel gegen den anderen legt, die Form eines Vielecks besitzt, so tritt die Schwingbewegung des Systems immer erst dann ein, wenn die Veränderung der variablen Kraft bzw. der variablen Kräfte eine gewisse Größe erreicht hat. Die letztgenannte Wirkungsweise ist besonders vorteilhaft dann, wenn die in Rede stehende Regelvorrichtung zur Schaltung des Wechselgetriebes eines Kraftfahrzeuges benutzt wird und unter der Wirkung von Kräften steht, die von der Tourenzahl eines der bewegten Teile des Kraftwagens abhängen.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei Getrieben zur Übertragung von Bewegungen, die beispielsweise zur Steuerung von Ventilen dienen, die Verwendung zweier Wälzhebel mit entgegen-

gesetzt angeordneten Drehpunkten bekannt ist, jedoch sind hier die Wirkungen wesentlich verschieden von den Wirkungen, die bei einer Regel- oder Meßvorrichtung erzielt werden, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar stellen die Fig. χ bis 4 vier verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dar.

Das Übersetzungsgetriebe besteht aus zwei Hebeln α und δ. Der Hebel α ist um die Achse a¹ und der Hebel δ um die Achse δ¹ drehbar. Auf den Hebel α wirkt beispielsweise eine Kraft A ein, während die auf den Hebel δ wirkende Kraft durch eine Feder δ² erzeugt wird. Die von der Feder δ² ausgeübte Kraft ist konstant. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 hat das Profil des einen Hebels δ die Form einer gekrümmten Kurve, so daß unendlich viel Übertragungspunkte g¹, g², g³ usw. in den Abständen x¹, x², x^z usw. von der Schwingungsachse a¹ entstehen. Das Profil des Hebels δ ist der Grenzfall eines Vielecks mit unendlich viel Ecken. Die Einrichtung gemäß Fig. 1 ändert ihre Lage progressiv bei jeder Änderung der Kraft .4.* An dem Hebel δ ist eine Stange δ³ befestigt, welche das durch die Lagenänderungen des Hebelsystems a, b betätigte Steuerglied darstellt. Die Stange δ³ bewirkt entweder unmittelbar die Reglung des zu steuernden Organs oder sie steuert beispielsweise einen Servomotor, der seinerseits den eigentlichen Steuervorgang durchführt.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 2, 3 dienen zur Übertragung der Kräfte vieleckige Profile, welche Ecken g¹, g²> g³> g* aufweisen. und auf den Hebel δ angeordnet sind bzw. mit ihm aus einem Stück bestehen. An die Stelle des vieleckigen Profils können auch mehrere spitz zulaufende Teile c¹, c², c³, c* treten, die auf dem Hebel δ in verschiedenen Abständen von seinem Drehpunkt δ¹ angebracht sind. Die Spitzen der 4-5 Teile c¹, c², c³, e⁴ fallen mit den Ecken g¹, g², g³, g⁴ des vorstehend genannten Profils zusammen, wenn eine gleichwertige Wirkung erzielt werden soll. Die Form des Profils bzw. die Höhe der spitz zulaufenden Teile ist derart bemessen, daß die Hebel α und δ um ihre Achsen schwingen können. Je nach der Neigung der Hebel a, b kommt der eine oder andere der Übertragungspunkte g¹, g², g³, g⁴ zur Wirkung. Das Übersetzungsverhältnis des aus den beiden Hebeln α und δ bestehenden Übersetzungsgetriebes ist abhängig von dem jeweils wirkenden Übertragungspunkt und daher auch abhängig von der Neigung der beiden Hebel. Die Größe des Übersetzungsverhältnisses, welches die einzelnen Übertragungspunkte herbeiführen, ist abhängig von dem Abstand x¹, x², x^s, x*, welchen die Übertragungspunkte g¹, g², g³, g⁴ von der Achse a¹ haben. Diese verschiedenen Übertragungsverhältnisse seien mit k\ k^z, k³, k^l bezeichnet.

Da die durch die Feder b² ausgeübte Kraft bei dem Ausführungsbeispiel als konstant angenommen ist, ändert sich die Neigung der Hebel lediglich infolge einer Änderung der Kraft A. Wegen des vieleckigen Profils des Hebels δ geht die Änderung des Übersetzungsverhältnisses sprungweise vor sich, nachdem die Kraft A sich um einen gewissen Mindestwert geändert hat. Änderungen der Kraft .4, die unterhalb dieses Mindestwertes bleiben, führen keine Änderung des Übersetzungsverhältnisses herbei.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung der Einrichtung gemäß Fig. 2. Gemäß Fig. 3 wirkt die Kraft δ² nicht unmittelbar auf den Hebel δ ein, sondern die Kraft δ² wirkt auf einen Hebel i, der um eine Achse i¹ schwenkbar ist. Die Achse i¹ liegt der Schwenkachse δ¹ des Hebels δ entgegengesetzt. Die Übertragung der Kraft von dem Hebel i auf den Hebel δ erf olgt mittels einer Rolle /, die durch eine Stange in ihrer Lage veränderlich ist. Je nach der Einstellung der Rolle j ist das Übersetzungsverhältnis, mit welchem die Kraft der Feder δ² auf den Hebel b übertragen wird, verschieden. Das von der Rolle j abhängige Übersetzungsverhältnis, mit welchem die Kraft der Feder δ² auf den Hebel δ übertragen wird, sei mit M bezeichnet. Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Hebeln a und b sei entsprechend den obigen Darlegungen mit k¹, k², k^s, k^l bezeichnet. Mit Hilfe des gesamten Mechanismus können also Umwandlungsverhältnisse M-k¹, M-k², M'k^s, M-k⁴· usw. erzielt werden, welche mitikf je nach der Stellung der Rollen / veränderlich sind. Diese Werte bleiben jedoch unter sich proportional wie diejenigen von k¹, k², k³, &⁴ usw., welche den Ecken des vieleckigen Profils des Hebels δ entsprechen.

Fig 4 zeigt eine weiterhin abgeänderte Ausführungsform des Übersetzungsgetriebes, und zwar sind gemäß Fig. 4 die Übertragungspunkte c¹, c², c³, c⁴ zwischen den Hebeln α und δ nicht sämtlich fest, sondern die Punkte c³ und c^4> sind entweder gemeinsam oder einzeln von Hand selbsttätig verschiebbar. Zu dem Zweck sind die Punkte c³, c⁴ gemäß Fig. 4 auf einem Schlitten angeordnet. Im übrigen entspricht die Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung eignen sich insbesondere für xlen Fall, daß auf der Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges oder auf irgendeiner sonstigen von dem Motor angetriebenen Welle eine Einrichtung angeordnet wird, welche entweder dem Fahrzeugführer die Getriebe-

schaltstufe, welche er verwenden soll, anzeigt oder automatisch die Einschaltung dieser Schaltstufe unter Vermittlung eines geeigneten Servomotors bewirkt, welcher die im allgemeinen von dem Fahrzeugführer zur Einschaltung der in Frage kommenden Schaltstufe ausgeführten Tätigkeiten herbeiführt.

.Man bestimmt die untere und obere Grenzgeschwindigkeit ν und F, bei denen der Motor

ίο normal arbeitet, ferner die unteren Grenzgeschwindigkeiten υ¹, v^z, v³ usw. der Kardanwelle oder der entsprechenden Welle, die bei den Schaltstufen i, 2,3 usw. und der unteren Grenzgeschwindigkeit ν des Motors vorhanden sind, sowie weiterhin die oberen Grenzgeschwindigkeiten F¹, F², F³ usw. derselben Welle bei den Schaltstufen 1,2,3 usw. und der oberen GrenzgeschwindigkeitF des Motors. In diesem Falle hat

man die Beziehungen ψτ — w ⁼ w ^usw· — ~ψ·

Weiter bestimmt man die den Geschwindigkeiten v¹, v², v³ entsprechendenZentrifugalkräfte f¹, f², f³ und die den Geschwindigkeiten F¹, F², F³ entsprechenden Zentrifugalkräfte F¹, F², F³. Diese Kräfte stehen ebenfalls in einem solchen

fl fi fs

Verhältnis zueinander, daß ^- = ~- = —- ist.

Schließlich bestimmt man die Ecken des vieleckigen Hebels derart, daß der Hebel die Kräfte B der Gegenfeder δ² in den drei Verhältnissen k\ k², IJ so umformt, daß k¹· f^l = B, k* · f² = JS und k³ · Z"³ = B ist.

Jedesmal, wenn die Zentrifugalkraft des Regulators durch die Werte f¹, f², f^s hindurchgeht, findet eine Schwingbewegung des vieleckigen Hebels δ statt, und zwar jedesmal wenn der Motor mit der Geschwindigkeit ν rotiert. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird diese Schwingbewegung zur In- und Außerbetriebssetzung eines Signals oder eines Servomotors benutzt. Zu diesem Zweck trägt der Hebel« an seinem freien Ende einen elektrischen Kontakt a³, welcher mit Kontaktstücken h¹, h^z, h³ usw. in Berührung kommen kann, wobei die Kontaktstücke h¹, h² usw. mit einer oder mehreren verschiedenen Signalvorrichtungen verbunden sind. Jedesmal, wenn der Hebel« in stabiler Weise auf einer Seite des Vielecks ruht, steht der Kontakt a³ mit keinem der Kontaktstücke h¹, h² usw. in Berührung. Wenn dagegen eine Wmkelverschiebung des Systems stattfindet und der Hebel « eine Seite des vieleckigen Hebels δ verläßt, um sich auf eine angrenzende Seite des Vielecks zu legen, kommt der Kontakt «^s für einen Augenblick mit einem der Kontaktstücke in Berührung. Dadurch wird das Signal betätigt, welches anzeigt, daß das Getriebe geschaltet werden muß, oder es wird ein Servomotor in Gang gesetzt, welcher seinerseits die Getriebeschaltung nach den Angaben der Vorrichtung ändert.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet im wesentlichen ebenso wie der in Fig. 2 dargestellte Gegenstand; jedoch besitzt die Einrichtung gemäß Fig. 3 die Be-Sonderheit, daß der Fahrzeugführer durch Verschiebung der Rolle / die Getriebeschaltung derart regeln kann, daß sie bei jedem Wert der Zentrifugalkraft zwischen f¹, f², f³ und F¹, F²,F³ stattfindet. Er schaltet also mit anderen Worten das Getriebe stets in der Abstufung der Schaltstufen des Getriebes, aber bei Motorengeschwindigkeiten, welche zwischen f¹ und JF¹ variieren können. Ferner ist bei dieser Ausführungsform die Tätigkeit der Vorrichtung etwas abgeändert, indem die elektrischen Kontakte hergestellt werden, während der Hebel α stabil auf irgendeiner Seite des vieleckigen Hebels δ liegt. Das Signal zeigt also andauernd die eingeschaltene Getriebeschaltstufe an, oder der Servomotor arbeitet kontinuierlich, um diese Schaltstufe bis zu dem Augenblick, in welchem der Hebel α auf das benachbarte Kontaktstück übergeht, in Eingriff zu halten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbsttätig wirkende Regel- oder Meßvorrichtung, welche zwei Hebel mit entgegengesetzt angeordneten Gelenkachsen und zwischen den Achsen der Hebel in verschiedener Entfernung von den Gelenkachsen befindliche Übertragungspunkte umfaßt, die bei einer Änderung der auf die Meß- oder Regelvorrichtung wirkenden Kräfte durch eine Schwenkbewegung' der Hebel nacheinander selbsttätig zur Wirkung kommen, bis die wirkenden Kräfte gegeneinander ausbalanciert sind, dadurch ge- loo kennzeichnet, daß die beiden Hebel (a, b) über ein mehr als zwei Ecken aufweisendes oder gekrümmtes, mit einem der beiden Hebel verbundenes Profil aufeinander einwirken.

2. Regel- oder Meßvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den einen Hebel (δ) einwirkende Kraft auf diesen mittels eines dritten Hebels (i) übertragen wird, dessen Gelenkachse entgegengesetzt derjenigen des betreffenden Hebels (δ) angeordnet ist, und der mit letzterem durch ein von außen her von Hand oder selbsttätig einstellbares Verbindungsorgan, beispielsweise eine Rolle (j), in Berührung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen