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Regelungseinrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Schaltvorrichtung
von Stufen-Wechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge Beim Hauptpatent handelt
es sich um eine Regelungseinrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Schaltvorrichtung
von Stufenwechselgetrieben unter Verwendung von. Hilfsgliedern, die füllungsabhängig
betätigt werden, und solchen, die in Abhängigkeit von. der Drehzahl des Fahrzeugmotors
stehen, und wobei eine servomotorische Kraft dient.
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Die Zusatzerfindung gründet auf dem Gedanken, bei einer Anlage gemäß
dem Hauptpatent für den Fahrer die Möglichkeit zu schaffen, in besonderen Fällen
des Fahrbetriebs vorübergehend die selbsttätige Steuerung der Getriebeschaltarbeit
außer Wirkung zu bringen, um darauf nach freiem Ermessen das Schalten der Getriebegänge
je nach den auftretenden Bedingungen, wie sie sich zuweilen rasch ändern., so veranlassen
zu können, wie es im Augenblick für gegeben. erscheint.
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Bei der Steuerungsanlage des Hauptpatents wurde zwar daran gedacht,
für besondere Bedarfsfälle das Schalten des Getriebes auch unmittelbar von Hand,
d. h. in vollständiger Abkehr von einer selbsttätigen Steuerung durchführbar zu
machen. Zu diesem Zweck besitzt beim Hauptpatent die Schaltwelle des Servomotors
eine nach Belieben
lösbare Kupplung. Ist diese Kupplung gelöst,
so ist auch eine Trennung vom Servomotor vollzogen. Zum Unterschied hiervon ist
bei der Einrichtung der Zusatzanmeldung lediglich die willkürliche Abtrennung des
R7eglers. beabsichtigt, dessen Wirkung abhängig ist von der Motordrehzahl und von
der Stellung des Gashebels, dagegen soll die Schaltarbeit für den Wechsel der-Getriebegänge
vom Servomotor geleistet werden. Es (ist für den Fahrer wichtig, wie erwähnt, das
Einsetzen dieser Schaltarbeit unter seinen persönlichen Einfluß zu stellen, d. h.,
der Fahrer soll es nach freier Wahl veranlassen können.
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Es ist zwar bei -einem Zäl-mräderwechselgetriebe mit selbsttätiger
Druckmittelschaltung eine vom Fahrer willkürlich zu betätigende Sperrvorrichtung
bekanntgeworden, durch welche die Steuerbewegung eines Druckmittelsteuerkolbens
in, der Weise,- wird, daß das stufenweise Aufwärtsschalten nicht möglich ist. Es
wird durch willkürlichen Eingriff des Fahrers lediglich die Wirkung der gesamten.
automatischen Schalteinrichtungverhindert, nicht aber die Schaltung unter Belassung
der Servomotorwicklung, die im Gegensatz zur bekannten Einrichtung zur gewünschten
Zeit vom willkürlich bewegbaren Schaltglied beherrscht twird, indem man. den Servomotor
in der einen. oder anderen Drehrichtung betätigt und damit das Schalten der Getriebegänge
nach oben. oder unten. sinngemäß zum Gegenstand des Hauptpatents veranlaßt.
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Was die praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens anbelangt,
so ist besondere Einfachheit gegeben, die besonders bei Kraftfahrzeugen mit im Wagenheck
vorhandener, aus Motor und Geschwindigkeitswechselgetrieben. bestehender Antriebseinheit
besteht. Hierbei gelangt eine sogenannbe Fernschaltung zur Anwendung, und es ist
dabei von großem Vorteil, daß für die verhältnismäßig großen Schaltkräfte- umständliche
Übertragungsgestänge vermieden sind. Es ist sehr vorteilhaft, daß zum Abschalten
des Reglers ein Hand-Schalter vorgesehen ist, und es können diesem Handschalter
Kontakte zugeordnet werden, bei deren. Schluß ein Relais Kontakte 'zwischen dem
Regler und dem Servomotor öffnet und zum Servomotor führende Spulen unter Strom
gesetzt werden.
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Im weiteren Ausbau der Erfindung ist noch dafür Sorge getragen, daß
die Schaltzeit für die einzelnen Getriebegänge,, unabhängig vom Schaltwiderstand,
selbsttätig konstant gehalten wird, zu welchem Zweck auf einer der vom Servomotor
zugehörigen Wellen ein Geschwindigkeitsregler angeordnet ist. Außerdem kann erfindungsgemäß
eine willkürlich zu betätigende Vorrichtung zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsreglers
vorgesehen sein, und zwar derart, daß die Schaltzeiten, den jeweiligen Bedürfnissen
entsprechend schneller oder langsamer ablaufen. Vorteilhaft kann, die Wirkung des
Geschwindigkeitsreglers auf einen Höchstwert eingestellt oder aber vollständig abgeschaltet
werden.
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Weitere Möglichkeiten der Durchbildung des dem Servomotor zugeordneten
Gescbwin,digkeitsreglers für die Erreichung vorteilhafter Beeinflussung der eigentlichen.
Schaltarbeit sind an Hand von zeichnerischen Ausführungsbeispielen im Verlauf der
Beschreibung sowie in den. Unteransprüchen behandelt.
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Die Zeichnung gibt folgende Abbildungen: Abb. z zeigt in, einem Schema
die zusätzlichen Mittel, die im Zusammenhang mit dem Reglungs-und Schaltsystem gemäß
Abb. z des Hauptpatents vorgesehen sind; Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform des Geschwindigkeitsreglers;
:Abb. 3 gibt ein Beispiel einer Einrichtung zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsreglers;
Abb, 4 zeigt ein weiteres Beispiel; Abb. 5 zeigt ein Beispiel einer von der Schaltwelle
des Servomotors aus becinflußbaren Steuerungseinrichtung für den Geschwindigkeitsregler;
Abb. 6 zeigt eine Abänderung gegenüber der Einrichturig der Abb. 5 mit einem Geschwindigkeits:
regier, versehen mit Mitteln zur Unterbrechung der Energiezufuhr zum Servomotor.
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Die erfindungsgemäße Einbeziehung eines willkürlich.zu betätigenden,
zum Außerwirkungbringen des in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und von der Stellung
des Gashebels arbeitenden Reglers besteht aus einem Relais 273 -und einem Handschalter
274. Das Relais 273 ist in die Leitungen 75, 76 und i z2 eingefügt und vermittelt
die Bewegung der Kontakte 270, 271 und 272. Die Spu4e283 des. Relais 273
hat einerseits Anschluß an den Pluspol und führt andererseits über die Leitung 282
zu den Kontaktpaaren 28o und 281 des Handschalters 274. Letzterer besitzt den bei
276 schwenkbar gelagerten Handhebel 275, der sich zwischen den Federteilen bewegen
läßt, die zu den Kontaktpaaren 28o und 281 sowie 278 und 279 gehören, um jeweils
zur einen oder zur anderen Seite Kontaktschluß herbeizuführen. Die unbeweglichen
Teile der Kontaktpaare 278 und 279 stehen mit den Leitungen 76 und 112 in, Verbindung,
während ihre federnden Teile an Masse liegen. Wird z. B. der Handhebel 275 nach
oben bewegt, so soll zuerst bei 281 und dann: bei 279 Kontaktschluß zustande kommen.
Schließt man den Kontakt 28r, so@ erhält die Spule 283 Strom, und damit öffnen sich
die Kontakte 270,
271, 272, wodurch die Kontakte 8/z2, 7/I0 und 9/11 wirkungslos
werden, und eine Drehzahländerung des Fahrzeugmotors hat keinen Einfuß mehr auf
die Getriebeschaltung. Der Kontakt 279 des Handschalters 274 übernimmt dieTätigk
eit der Kontakte 9/1I, womit die Spule 30 Strom erhält und die Schaltzunge
32 angezogen wird und die Kontakte 33, 35 zur gegenseitigen. Berührung gelangen..
Der Strom fließt über die Leitung 117, den. Kontakt 61, die Leitung 59 zur Wicklung
51 des Servomotors und zur Wicklung 53 der Magnetbremse 49. Die Bremse wird gelüftet,
und der Servomotor beginnt zu laufen. Der weitere Wirkungsverlauf vollzieht sich
wie in der Beschreibung zum Hauptpatent erläutert. Wird z. B. der Handhebel 275
nach unten bewegt, "so hat dies eine Umkehrung der Steuerrichtung zur Folge, wie
es wieder im Hauptpatent erläutert ist.
Da beim Servomotor die Drehzahl
bei wechselnden Schaltwiderständen starken Schwankungen unterworfen ist und infolgedessen
sich unterschiedliehe Schaltzeiten ergeben, die unter Umständen zu harten Schaltübergängen
führen, sieht die Erfindung für den Servomotor einen Geschwindigkeitsregler vor,
der es ermöglicht, die Schaltzeit konstant zu halten. Ein solcher Regler kann in
Abb. i auf der verlängerten Welle 48 des Servomotors 5o angebracht werden. Für den
Geschwindigkeitsregler sind verschiedenartige Ausbildungen denkbar. Einige Beispiele
lassen die einzelnen Abbildungen erkennen. Die einfachste Ausführungsform zeigt
Abb. 2.
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Es bezeichnet48 die Triebwelle des Servomotors. Mit dieser ist der
Bremsbackenträger 29o fest verbunden. In radialen Nuten 29i sind segmentförmige
Bremsbacken 292 geführt, und letztere werden mit Hilfe von Zugfedern 293 nach innen
gegen Anschlagflächen 294 gezogen. Die Federn 293 sind mit gewisser Vorspannung
zwischen den Bremsbacken 292 und einem auf der Welle 48 festen Teil 295 eingehängt.
In geeignetem Abstand sind die Außenflächen der Bremsbacken von der inneren Ringfläche
296 eines ortsfesten Bremskörpers umgeben.
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Die Wirkung ist so, daß bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl
der Triebwelle 48 die Vorspannung der Federn 293 durch die Fliehkraft der Bremsbacken
292 überwunden wird und durch Anlegen der letzteren gegen die Bremsfläche 296 der
Servomotor so lange gebremst wird, bis die Drehzahl den Sollwert erreicht hat und
sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Fliehkraft und Federkraft einstellt. Wird
der Motor wenig belastet, verstärkt sich die Bremsung, und umgekehrt bei größerer
Belastung nimmt die Bremsung ab.
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Ein weiteres Beispiel der Drehzahleinstellung zeigt Abb. 3. Hierbei
sind Bremsbacken 297 mit kegelig ausgebildeten Bremsflächen verwendet. Sie führen
sich in radialen Nuten 298 des Bremsbackenträgers 299, der auf der Triebwelle 48
fest sitzt. Die Federn 300 sind wie gemäß Abb. 2 unverlagerbar zwischen den
Bremsbacken 297 und einem am Träger 299 festen Mittelteil 301 mit gewisser Vorspannung
eingehängt. Eine den Bremsbacken 297 entsprechend kegelig gestaltete Bremstrommel
302 ist in geeigneter Weise längs verschiebbar angeordnet. Ihre hierzu erforderlichen
Lagerungsmittel sind in der Abbildung nicht dargestellt. Die unverdrehbare Bremstrommel
302
findet ihre Abstützung mit Hilfe einer Druckfeder 303, die an einen
ortsfesten Rahmen einer Magnetspule 304 anliegt. In die Spule paßt der an der Bremstrommel
3o2 befestigte Anker 305. Wird die Bremstrommel 302, vom Elektromagnet
nach links verschoben, so müssen die Bremsbacken 297 einen größeren Weg machen,
um zum Anliegen an die innere Ringfläche der Bremstrommel zu gelangen. Dadurch ist
auch eine größere Spannung der Federn 300 bedingt, und zur Überwindung der
Federkraft ist eine größere Fliehkraft und damit auch höhere Drehzahl erforderlich.
Die Erregung der Spule 304 kann durch einen besonderen Schalter, der z. B. mit dem
Handschalter vereinigt ist, oder mit einem Betätigungshebel des Fahrzeugs verbunden
werden. Die Verkürzung der Schaltzeit wird z. B. dann benötigt, wenn das Fahrzeug
an einem Verkehrshindernis plötzlich halten muß. In diesem Fall betätigt der Fahrer
die Kupplung, und durch einen besonderen Kontakt kann jetzt z. B. die Spule 304
erregt und damit in vorbeschriebener Weise die Schaltzeit verkürzt werden. Diese
Verbindung des Betätigungskontaktes mit der Kupplung hat insbesondere den Vorteil,
daß nur dann schnell zurückgeschaltet werden kann, wenn die Kupplung betätigt wurde
und die Trennung zwischen Motor und Getriebe erfolgt, so daß keine Gefahr der Zerstörung
für das Getriebe besteht.
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Bei Abb. 4 ist wieder eine ortsfeste Bremstrommel mit der inneren
Ringfläche 310 vorhanden, gegen die sich die im Träger 311 radial geführten
Bremsbacken 3i2 anlegen können. Die Federn 313 sind einerseits an den Bremsbacken
befestigt und andererseits an Lenker 314 angeschlossen, die an einem gemeinsamen,
auf der Triebwelle 48 festen Bund 315 schwenkbar angebracht sind. Die Anordnung
ist so, daß die Lenker 314 je eine gewisse Schrägstellung einnehmen. Über die Lenker
greift eine Glocke 316 mit einer Randwulst 317, die längs verschiebbar auf der Triebwelle
48 gelagert ist. Dabei steht die Glocke 316 unter dem Einfluß einer Druckfeder 318,
die sich an einen Bund 319 abstützt, der unverschieblich auf der Triebwelle 48 festsitzt.
In eine Ringnut-der Glocke 316 greift eine Schaltgabel 32o, die mit der in ortsfesten
Lagern längs verschiebbar geführten Stange 321 verbunden ist. Diese Stange wird
durch die Feder 318 mit ihrer Rolle 322 an eine Kurvenscheibe 32.3 der vom Servomotor
führenden Schaltwelle 68 gedrückt. Die Gestaltung der Kurvenscheibe entspricht den
aufeinanderfolgenden Gangstellungen des Wechselgetriebes, derart, daß z. B. mit
der Kurvenstelle I die größte Schaltzeit und mit der Kurvenstelle IV die geringste
Schaltzeit festgelegt ist. Entsprechend den verschiedenen Stellungen der Kurvenscheibe
323 werden mittels der Schaltgabel 320 und der Glocke 316, 317 die Lenker
314 verstellt und damit eine größere oder geringere Spannung der Federn 313 bewirkt.
Wie gemäß Abb. 3 kann auch bei der Ausführung nach Abb.4 die Schaltzeiteinstellung
elektromagnetisch erfolgen. Durch Anordnung mehrerer Elektromagnete hintereinandergereiht
können auch mehr als zwei Stufen erreicht werden.
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Es ist auch denkbar, daß eine zusätzliche, jedoch. willkürliche Beeinflussung
des Geschwindigkeitsreglers des Servomotors möglich wird. Hierfür gibt die Abb.
5 ein Beispiel, das eine Ergänzung der Ausführung nach Abb. ,4 darstellt, insofern,
als die Schaltgabel 320 auf einer längs verschiebbaren Stange 325 sitzt,
an die sich ein Lenker 326 anschließt, der an seinem freien Ende die Rolle 327 trägt,
mit der er sich gegen die Kurvenscheibe 323 legt. An den Lenker 326 greift gelenkig
eine Stange 328, die an, einen um den Zapfen 329 schwingbaren
doppelarmigen
Handhebel 330 anschließt. Die durch Bewegung des Handhebels 330 zu veranlassende
Verlagerung des Lenkers 328 bewirkt die Verlegung des Schaltzeitbereichs; es läßt
sich also willkürlich die Schaltzeit noch zusätzlich verlängern bzw. verkürzen.
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Die Ausbildung gemäß Abb. 6 betrifft eine solche Drehzahlregelung
des Servomotors, bei der nicht die überschüssige Energie dieses Motors abgebremst
wird, sondern es wird bei Vorhandensein überschüssiger Leistung, die sich als Drehzahlerhöhung
bemerkbar macht, der Servomotor abgeschaltet. Dies hat den Vorteil, daß die überschüssige
Energie nicht vernichtet wird. Die Triebwelle 48 besitzt festgekeilt einen beispielsweise
scheibenförmigen Träger 335, an dem mittels Bolzen 336 die Winkelhebel 337 schwingbar
gelagert sind. An einem Arm besitzen die Hebel 337 je ein Fliehgewicht 338, während
die anderen Arme sich bei Ruhelage gegen den Träger 335 legen, und zwar durch die
Wirkung der Reglerfedern 339, die unter bestimmter Vorspannung zwischen den Fliehgewichten
338 und einer auf der Triebwelle 48 mitdrehbar, jedoch längs verschiebbar ruhenden
Muffe 34o angeordnet sind. Gegen das geschlossene Ende dieser Muffe liegt der federnd
bewegliche Teil eines normalerweise geschlossenen Kontaktes 342 an, der z. B. in
die Minusleitung des Servomotors 5o eingesetzt ist. Der so ausgebildete Unterbrecherregler
ist praktisch für hie Verwendung bei großen Wechselgetrieben sehr vorteilhaft, da
bei der relativ großen Schaltleistung sonst zu viel Energie abgebremst werden müßte.
Durch den Unterbrecherregler wird dem Servomotor immer nur so viel Energie zugeführt,
als zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Schaltzeit wirklich notwendig ist. Bei
einer bestimmten Drehzahl der Welle 48 überwindet die Fliehkraft der Gewichte 338
die Vorspannkraft der Federn 339, und der Kontakt 342 wird geöffnet. Danach fällt
die Drehzahl des Motors ab, bis die Kraft der, Federn 339 die Fliehkraft der Gewichte
338 überwindet und der Kontakt 342 sich wieder schließt, so daß der Motor wieder
eingeschaltet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich j e nach Trägheit der angetriebenen
Massen in mehr oder weniger rascher Folge. Soll die geregelte Drehzahl verändert,
d. h. anders eingestellt werden, so bedarf es nur einer längs g@erichteten Verlagerung
des Kontaktes 342 gegenüber der Muffe 34o nach vorn oder hinten, so daß die Schwingbewegung
der Fliehgewichte 338 vergrößert oder verkleinert wird, wie es zum Öffnen des Kontaktes
342 jeweils nötig ist. Diese Kontaktverlagerung läßt sich auf verschiedene Weise
bewirken, und zwar z. B. mit Hilfe eines Hubmagneten oder auch einer Kurvenscheibe.
-Außerdem kann eine von Hand bedienbare Verschiebeeinrichtung vorgesehen sein.
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An Stelle der beschriebenen Geschwindigkeitsregler können in gleicher
Weise auch rein elektrische Drehzahregler verwendet werden, die z. B. von der Drehzahl
oder der Belastung des Servomotors abhängig geschaltete Vorwiderstände aufweisen.
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Bei Ausführung der Regelungseinrichtung mit hydraulischer oder auch
z. B. pneumatischer Servokraft bestehen ähnliche Einstellungsmöglichkeiten wie bei
dem Geschwindigkeitsregler des Servomotors; z. B. durch Schaffung von Drosselstellen,
die mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder sonstwie gesteuert werden können, wozu
beliebige Hilfsmittel in Betracht kommen, wie Mittel zur Änderung des Durchflußquerschnitts,
Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, z. B. Nadel in Drosselbohrung oder Drosselventil,
Schieber oder Blende. Ferner kann eine Veränderung des Fördervolumens der Betriebsmittelpumpe
(Regelpumpe) herbeigeführt werden.