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Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Schaltvorrichtung für
ein elektrisch schaltbares Getriebe für Kraftfahrzeuge o. dgl. Gegenstand der Erfindung
ist eine elektrische Einrichtung, durch die die Gänge eines Kraftfahrzeuggetriebes
in Abhängigkeit von der Motordrehzahl selbsttätig geschaltet werden. Erfolgt die
Schaltung dieser Getriebe von Hand, so liegt die Gangwahl ganz im Ermessen des Fahrers,
dessen Aufmerksamkeit jedoch zum größten Teil von der Beobachtung des Verkehrs in
Anspruch genommen wird. Unter diesen Umständen ist nicht immer die Gewähr gegeben,
daß die Gangwahl so getroffen wird, wie sie mit Rücksicht auf die jeweils vorliegenden
Fahrwiderstände erforderlich ist. Zudem erfordert die Schaltung einen erheblichen
physischen Aufwand, von dem der Fahrer entlastet werden sollte, falls das möglich
ist.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß das
Schaltglied eines elektrisch schaltharen Getriebes durch ein Paar wechselweise einrückbarer
Räder o. dgl. :bewegbar ist, die auf elektromagnetischem Wege durch in Abhängigkeit
von der jeweiligen Motordrehzahl geschlossene Kontakte bei Erreichen einer bestimmten
höchsten Drehzahl und bei Erreichen einer bestimmten niedrigsten Motordrehzahl wechselweise
mit dem Schaltgliedantrieh kuppelbar sind und die einander entgegengesetzten, die
Wahl eines .neuen Getriebeganges bewirkenden Verstellbewegungen des Schaltgliedes
verursachen.
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Bei Regeleinrichtungen mit Servokraft besteht der Nachteil, daß die
vom Regler beeinflußte Servoeinrichtung vom gleichen Organ angetrieben wird wie
der Regler selbst. Dadurch ist die Servoeinrichtung bzw. die Gesahwindigkeit,mit
der die ,dadurch ausgelösten Schaltmaßnahmen erfolgen, abhängig von der Drehzahl
des den Regler antreibenden Organs. Im unteren Schaltdrehzahlbereich erfolgen
deswegen
die Bewegungen des Servomotors langsamer als in den oberen Schaltdrehzahlbereichen.
Es wird jedoch angestrebt, die Bewegungen des Servomotors bei allen Betriebszuständen
möglichst mit konstanter Geschwindigkeit durchzuführen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung, durch
die das Schalten ,der Gänge bei den verschiedenen Betriebszuständen mit gleicher
oder annähernd gleicher Geschwindigkeit erfolgt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß zwischen dem wechselweise einrückbaren Wendegetriebe und :dem Getriebeschaltglied
ein Rädergetriebe vorgesehen ist, durch das die Drehbewegung des Wendegetriebes
je nach Drehrichtung mit veränderter Übersetzung auf das Getriebeschaltglied übertragen
wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. 1 Fig. i ist eine schematische Darstellung der einen Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt eine gleiche Darstellung der zweiten Ausführungsform.
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Nach der Ausführungsform gemäß Fig. i wird durch die Verstellkraft
eines Fliehpendels i, das mit der Motordrehzahl Tiber eine Welle 2 angetrieben wird,
eine Kontaktscheibe 4 in verschiedene Lagen gebracht. Die Kontaktscheibe 4 kommt
dabei nacheinander mit ortsfesten Kontaktstücken 5, 6 und 7 in Berührung.
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Auf der Antriebswelle 2 sitzt ein Kegelrad 8, das mit einem Kegelrad
9 im Eingriff steht. Auf der Welle 1 o dieses Rades 9 sitzt längs verschiebbar,
aber nicht gegenüber der `Drelle vierdrehbar, das Kupplungsglied i i, das durch
einen um ein Gelenk 12 schwenkbaren Anker 13 nach rechts oder links verstellt und
entsprechend mit einem linksseitigen Kupplungsteil i-1 oder einem rechtsseitigen
Kupphingstei1 15 gekuppelt werden kann. Mit den Kupplungsteilen 14, 15 sind Kegelräder
16,, 17 fest verbunden, die mit einem Sonnenrad 18 auf einer Welle i9 in Eingriff
-stehen. Der Anker 13 liegt im Wirkungsbereich zweier Elektromagnete A und Z und
wird bei Erregung einer dieser h'lagnete entweder nach rechts oder links bewegt.
Durch die Welle i9 wird :der Schaltarm 20 eines Schaltwerkes S beeinflußt. Dieser
Schaltarm 20 wird also entsprechend der Lage des Ankers 13 mit waclisendein Drehsinn
durch eine an sich bekannte Sprungschaltung derart gedreht, daß durch das Spannwerk
der Sprungschaltung der Schaltaren nur sprunghaft von einer Schaltlage in die andere
bewegt werden kann. Der Schaltaren 20 ist mit drei Kontaktfedern 21, 22, 25 versehen,
die miteinander in leitender Verbindung stehen. Die Kontaktfeder 21 gleitet auf
einer Kontaktbahn 23, während die Feder 22 sich über eine Kontaktreelle 24 (I-VI)
bewegt. Die dritte Kontaktfeder 25 gleitet auf einer weiteren Kontaktreihe 26 (1-V1).
Der Schaltarm 20 weist eine Steuerkante 27 auf, durch die ein Kontakt 28 beeinflußt
wird.
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Vom Kontaktstück 7 führt eine Leitung 28 zum Magnet A. Das andere
Ende der Magnetwicklung ist über die Leitung29:mit dem Pluspol der Batterie verbunden.
Das Kontaktstück 5 steht Tiber eine Leitung 30 mit dem einen Ende der Wicklung
des Magnets Z in Verbindung, während dessen anderes Wicklungsende ebenfalls am Pluspol
der Batterie liegt. Vom Kontaktstück 6 führt eine Leitung 31 zur Kontaktfeder 32
des Kontaktes 28. Das linke Ende der Spule Z steht auf3erdem noch über eine Leitung
33 mit der Feder 34 des Kontaktes 28 in Verbindung.
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Von der Kontaktbahn 23 und den den einzelnen Getriebegängen (I bis
V1) zugeordneten Kontakten der Reihen 24 und 26 führen Leitungen zum elektrisch
geschalteten Fahrzeuggetriebe. Diese Leitungen sowie das Getriebe und seine elektrische
Schaltung sind für den Gegenstand der Erfindung ohne Bedeutung und für die Erklärung
seiner Wirkungsweise nicht erforderlich. Sie sind auch nicht Gegenstand der Erfindung.
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Es sei davon ausgegangen, daß sich bei einem gewissen Betriebszustand,
z. B. einer Motordrehzähl von 320o U/min die Scheibe 4 in Berührung mit dem Kontaktstück
7 befinde. Dadurch entsteht ein StromfluB vom Pluspol der Batterie über Leitung
29, Wicklung des Magnets A, Leitung 28, Kontakt 7 zu der an Klasse angeschlossenen
Scheibe 4. Dadurch wird aber der Anker 13 vom Magnet A angezogen und das Kupplungsglied
i i in das Kupplungsteil 15 eingerückt. Über die Räder 17, 18 und die Welle i9 wird
der Schaltaren 20 im Sinne des Pfeiles A in Richtung nach den höheren Gängen versc'hwenkt.
Beim Schalten auf den nächst höheren Gang tritt als unmittelbare Folge eine Drehzahlminderung
des 1\Iotors ein. Daher verläßt die Kontaktscheibe 4 den Gegenkontakt 7 wieder,
und der Magnet A wird stromlos. Er läßt seinen Anker 13 los, und der Schaltarm 20
bleibt in der erreichten Lage stehen. Der eingeschaltete Gang bleibt so 'lange in
Betrieb, wie durch die sich ändernden Fahrwiderstände keine größeren Dre'hzahlsc'hwankungen
des Motors verursacht werden. Steigt jedoch die Drehzahl infolge günstiger Fahrbedingungen
erneut auf den Wert 3200, so erfolgt eine weitere Fortschaltung des Schaltarmes
2o auf den nächst höheren Gang. (Durch nichtdargestellte Grenzkontakte wird dafür
gesorgt, .daß der Schaltarm in seinen Endlagen vom Servoantrieb keine weiteren Scbaltimpulse
mehr erhält.) Wächst anderseits der Fahrwiderstand derart, daß die Drehzahl, z.
73. bis auf den Wert 1880 fällt, dann entsteht ein Stromfluß vorn Pluspol der Batterie
über l.eittitlg 20, 'Magnet Z, Leitung 30 zu den Kontakten 5, 4. Der Anker wird
vom Magnet Z nach links umgelegt und verursacht dabei über die Räder 16, i8 und
die Welle i9 eine Drehung :des Schaltarmes 20 icn Sinne des Pfeiles Z in Richtung
auf die den niederen Gängen (11I, 1I, I) zugeordneten Kontakte der Reihen 24 und
26.
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Ändert sich also bei irgendeinem Betriebszustand infolge Anwachsens
oder Nachlassens der Fahrwiderstände die Motordrehzahl so stark, daß die Grenzdrehzahlkontakte
5, 7 erreicht werden. so wird der Schaltarm 2o aus seiner jeweiligen Schaltstellung
heraus in eine andere Schaltlage bewegt. Dabei
wird selbsttätig
jeweils der Gang gewählt, der es dem Motor mit einer im Intervall 188o bis
3200 U/min liegenden Drehzahl ermöglicht, das Fahrzeug, unter allerdings
geänderter Geschwindigkeit, weiter voranzutreiben.
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Befindet sich der Schaltarm 20 in der Stellung für den IV., V. oder
VI. Gang, so ist der Kontakt 28 geschlossen. Bei einer Drehzahlminderung entsteht
jetzt schon bei 2370 U/min beim Berühren des Kontaktes 6 durch die Scheibe
2 ein Stromfluß vom Pluspol der Batterie über Leitung 29, Magnet Z, Leitung 33e
Kontaktfeder 3:4, Feder 32, Leitung 31, Kontakt 6, Scheibe 4 nach minus. Daraus
folgt eine Bewegung des Schaltarmes im Sinne des Pfeiles Z in Richtung auf die niedrigen
Gänge. Im Bereich der Gänge IV, V, VI ist also das Drehzahlintervall, in dem die
Gangschaltung erfolgt, klein (320o minus 2370 U/min) und ermöglicht damit eine feinere
Anpassung an .die Getriebesprünge.
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Bei der Ausführungsform ;gemäß Fig. 2 wird durch die Verstellkraft
des Fliehpendels i eine Kontaktscheibe 4 abwechselnd mit den Kontakten 5 und 7 in
Berührung gebracht. Dadurch werden abwechselnd die Magnete A und Z erregt, wie dies
zu dem Ausführungsbeispiel in Fig.9 näher dargelegt ist. Von diesem Magnet wird
der Anker 13 entweder nach rechts oder nach links gezogen,, der dabei das Kupplungsglied
i i, das auf der Welle io verschiebbar, aber nicht verdrehbar angebracht ist, entweder
mit dem Kegelrad 16 oder 17 in Eingriff bringt. Dadurch wird das Sonnenrad 18 in
verschiedenem Drebsinn mitgenommen. Die Welle io wird über die Kegelräder 8, 9 von
der Reglerwelle 2 angetrieben.
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Die Drehung des Kegelrades 18 wird über die Welle i9 auf ein Rad 35
übertragen. Im Eingriff mit dem Rad 35 stehen zwei Räder 36 und 37, die auf Pföstchen
38, 39 eines Steges o. dgl. 40 gelagert sind. Der Steg 40 wiederum ist im Mittelpunkt
des Rades 35 schwenkbar gelagert. Fest mit dem Rad 36 verbunden ist ein Rad 41.
Beim Schwenken des Steges 40 in seine durch einen Schlitz 42 bedingte Grenzlagen
kommt entweder das Rad 41 oder das Rad 37 in Eingriff mit dem Rad 43, das auf einer
Welle 44 fest angebracht ist. Über die Welle 44 wird die Drehung des Rades auf den
Schaltarm 20 so übertragen, daß bei Linksdrehung des Kegelrades 18 der Schaltarm
20 in Richtung des Pfeiles A bewegt wird, während bei entgegengesetzter Drehung
des Kegelrades die Bewegung des Schaltarmes 20 in entgegengesetzter Richtung (Pfeil
Z) erfolgt.
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Zwischen Rad 35 und Steg 4o ist eine nicht dargestellte Feder wirksam,
durch die der Steg 40 immer in dem Sinne mitgenommen wird, in dem sich das Rad 35
dreht. Dadurch wird je nach dem Drehsinn des Rades 35 entweder Rad 41 oder Rad 37
mit dem Rad 43 in Einsgriff gebracht. Die Übersetzung von Rad 35 nach Rad 43 ist
dabei so gewählt daß der Antrieb des Rades 43 über die Räder 35, 37 schneller erfolgt
als über die Räder 35, 36, 41 ; z. B. erfolgt die Übersetzung 35, 37 ins Langsame
im Verhältnis von i : 2, über die Räder 35, 36, 41 ebenfalls ins Langsame, aber
im Verhältnis i : 6.
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Es sei angenommen, der Motor habe bei einem gewissen Betriebszustand
die Drehzahl n 3ooo erreicht. Dann berührt die Scheibe 4 des Reglers i den Kontakt
7. Es wird der Magnet A erregt und idadurch der Anker 13 nach rechts umgelegt. Über
,das Kupplungsglied i i wird das Kegelrad 17 und damit das Rad 18 entgegen dem Uhrzeigersinn
angetrieben. Durch diese Bewegung wird der Steg 40 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht und ,dabei das Rad 41 mit dem Rad 43 in Eingriff gebradht. Das Schaltwerk
wird jetfit über die große Untersetzung angetrieben. Das hat zur Folge, daß ,die
Schaltungen im Bereich hoher Drehzahlen so erfolgen können, wie es mit Rücksicht
auf den jeweiligen Betriebszustand erforderlich ist.
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Fällt die Motordrehzahl auf den Wert n = 1000, dann berührt die Scheibe
4 den unteren Kontakt 5. Magnet Z wird erregt und legt den Anker 13 und das Kupplungsglied
i i nach links um. Dadurch werden die Kegelräder 16, 18 mitgenommen, und zwar droht
sich nun :das Kegelrad 18 im Uhrzeigersinn. Dieselbe Drehung führt unter Einfluß
der Feder- . kupplung zwischen Rad 35 und Stegplatte 4o auch der Steg 4o aus. Es
'kommt nunmehr Rad 37 mit Rad 43 in Eingriff und die Drehung der Welle 44 erfolgt
jetzt im Uhrzeigersinn. Das hat eine Drehung des Armes 20 in Richtung des Pfeiles
Z zur Folge. Da der Antrieb über die Räder 35, 37 mit im Verhältnis der Antriebsdrehzahlen
verkleinerter Untersetzung erfolgt, wird der Schaltarm mit der gleichen Geschwindigkeit
wie im ersten Falle bewegt. Die Schaltgeschwindigkeit des Armes 20 ist somit für
beide durch die Kontaktstellungen 5 und 7 gegebenen Drehzahlen des Motors die gleiche.
Das ergibt den großen Vorteil, daß beim Abwärtssehalten der Gänge bei einer Steigung
ein a11 zu rasches Abfallen der Motordrehzahl durch ein nicht rechtzeitiges Abwärtsschalten
in den nächst niederen Gang vermieden wird.