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Mechanische Regeleinrichtung für selbsttätig wirkende
Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Regeleinrichtung für selbsttätig wirkende Wechsel- getriebe von Kraftfahrzeugen mit mindestens drei Gängen, in welche ein von der Fahrzeuggeschwindig- keit abhängiger Geschwindigkeitswert mit Hilfe eines Fliehkraftreglers und ein Wert der Belastung durch eine entgegengesetzt dem Fliehkraftregler wirkende, von einer Beschleunigungseinrichtung beeinflusste
Feder eingeführt werden. Die Wahl der Gang-oder Übersetzungsstufe wird durch die Verstellung eines beweglichen Teiles gesteuert, der unter der Gegeneinanderwirkung der Fliehgewichte und der Feder steht.
Eine solche Vorrichtung eignet sich für die Steuerung der Wahl zwischen zwei Gängen bei ein und derselben Stellung des die Motorleistung regelnden Organs und folglich bei ein und derselben Lage des Festpunktes der Gegendruckfeder, da die Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeuges, bei denen der Übergang von einem Gang zum andern oder umgekehrt erfolgen soll, einander ziemlich nahe liegen.
Diese Bedingung ist nicht gegeben, wenn die Regeleinrichtung die Wahl statt zwischen zwei Gängen mindestens zwischen drei Gängen bewirken soll. In diesem Falle sind nämlich bei ein und derselben Stellung des die Motorleistung regelnden Organs die Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeuges und folglich die Drehzahlen des Fliehkraftreglers. bei denen der Übergang vom ersten auf den zweiten Gang und der Übergang vom zweiten auf den dritten Gang geschaltet werden soll, sehr verschieden, z. B. in dem Verhält- nis l : 2.
Wenn der Fliehkraftregler keine besonderen Vorkehrungen aufweist, ändert sich der Schub, den er ausübt, im wesentlichen wie das Quadrat seiner Drehzahl, während die Kennlinie der Gegendruckfeder linear verläuft, was die Festlegung einer zufriedenstellenden Gesetzmässigkeit für die Wirkungsweise erschwert.
Die Erfindung ermöglicht das selbsttätige Schalten eines Wechselgetriebes mit mindestens drei Gängen dadurch, dass die beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte der Feder und des Reglers an zwei verschiedenen Punkten eines im Schwebezustand gehaltenen Steuerhebels angreifen, wobei durch eine schwenkbare Verbindung dieses Steuerhebels mit mindestens zwei, in an sich bekannter Weise die Schaltung von Gängen des Wechselgetriebes steuernden Umschalteinrichtungen, vorzugsweise aus beweglichen Kontaktarmen mit zugeordneten Kontakten bestehend, die Gangschaltung erfolgt.
Zwei Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemässe Regeleinrichtung sind nachstehend im Rahmen einer drei-oder viergängigen Wechselgetriebeschaltung näher beschrieben. In der Zeichnung stellen dar : Fig. 1 eine Regeleinrichtung, die sich für die selbsttätige Wahl zwischen drei Gängen eignet und Fig. 2 schematisch in schaubildlicher Ansicht eine Regeleinrichtung für die selbsttätige Wahl zwischen vier Gängen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung trägt die Welle l, deren Drehzahl der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges verhältnisgleich ist, an einem Träger 2 angelenkte Fliehgewichte 3, die über Hebel 4 an einem in bezug auf die Welle l längsverschieblichen Teil 5 angreifen. Der letztere wirkt seinerseits-gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kugel 6 oder eines Anschlages für die Herabsetzung
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der Reibung - auf einen Teil 7 ein, der lediglich längsverschieblich z. B. in der Bohrung eines zum Ge- häuse gehörenden Teiles 8 geführt ist.
Der Teil 7 ist bei 26 an einem Hebel 27 angelenkt, gegen den bei 28 eine Feder 9 einwirkt, deren
Ende 10 in Abhängigkeit von der Stellung des die Motorleistung regelnden Organs verstellbar ist. Bei der dargestellten Vorrichtung gehört der Punkt 10 zu einem Hebel 11, der bei 12 kippbar gelagert ist und an dem bei 13 eine Stange 14 angelenkt ist, die beispielsweise mit dem Gashebel des Fahrzeuges derart ver- bunden ist, dass sich die Stange, wie die Pfeile in Fig. 1 andeuten, abwärts im Sinne des Öffnens und aufwärts im Sinne des Schliessens des Gashebels bewegen kann.
Der Hebel 27 ist zwischen zwei Umschalteinrichtungen mit je zwei Schaltstellungen kippbar gelagert und dazu bestimmt, die Wahl von drei Kombinationen eines Wechselgetriebes zu steuern. Im gewählten Beispiel ist die Steuerung elektrisch, d. h. das Einschalten der Wicklung eines entsprechenden Organs stellt im Wechselgetriebe die entsprechende Gang- oder Übersetzungsstufe her.
Die beiden Punkte 29 und 30 des Hebels 27 sind durch die Lenker 21 und 31 mit den mittleren Lamellen 15 bzw. 22 der Umschalteinrichtungen verbunden. Die nicht zum Rahmen der Erfindung gehörigen (und nicht weiter dargestellten) Organe können beispielsweise in bekannter Weise aus Bremsen oder Kupplungen bestehen. Die letzteren, können elektromagnetisch sein und den Speisestrom mit oder ohne Vermittlung eines Relais benutzen. Sie können auch durch den Druck eines Strömungsmittels betätigt werden ; in diesem Falle gehört die Wicklung zu einem Elektroventil, das den Druckmitteleinlass oder - auslass für die betrachtete Bremse oder Kupplung steuert.
Jeder für diesen Schaltvorgang benutzte Umschalter kann von üblicher Bauart sein, bei der ein an einer mittleren Federlamelle sitzender Doppelkontakt an den einen oder den andern zweier fester Kontakte angelegt werden kann, wobei alle Vorkehrungen getroffen sind, um den einwandfreien Übergang von einer Stellung in die andere zu gewährleisten. Bei hydraulischen Steuerungen können die Umschalter auch direkt entsprechende Flüssigkeitswege freigeben bzw. sperren.
Der erste Umschalter 15-16-17 schaltet den Übergang zwischen den Gängen I und n, der zweite 22- 23-24 den Übergang zwischen den Gängen H und IIL Der Kontakt 17 des ersten Umschalters ist durch einen Leiter 25 mit der mittleren Lamelle 22 des zweiten Umschalters elektrisch verbunden. Die Kontakte 16, 23 und 24 sind mit den jeweiligen Schaltorganen der Gänge L n und ni leitend verbunden ; der Kontakt 15 ist an den positiven Pol der Batterie angeschlossen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : In der Ruhestellung sowie bei kleinen Drehzahlen der Welle 1 ist infolge der relativen Stellung der Angriffspunkte 26 und 28 des von den Fliehgewichten und der Feder auf den Hebel-27 ausgeübten Druckes die vom Lenker 31 übertragene Kraft, mit der die Lamelle 22 am Kontakt 23 anliegt, grösser als die vom Lenker 21 übertragene Kraft, mit der die Lamelle 15 am Kontakt 16 anliegt. Während also unter diesen Bedingungen die Lamellen an den Kontakten 16 und 23 anliegen, befindet sich der Kontakt 16 unter Spannung und das Wechselgetriebe im Gang, I.
Sobald am Gelenk 26 der Aufwärtsschub der Fliehgewichte. abzüglich der in dem Verhältnis der He-
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Mindestkraftfolglich den Gang I des Wechselgetriebes ausschaltet und die Spannung an den Kontakt 17 anlegt. Über den Leitungsdraht 25 wird die in diesem Augenblick am Kontakt 23 anliegende Lamelle 22 ihrerseits un-
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und das Einrücken dieses Ganges bewirkt.
Bei weiterer Zunahme der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und folglich der Drehzahl der Welle 1 wird der vom- Teil 7 auf den Gelenkpunkt 26 übertragene Schub der Fliehgewichte, vermindert um den
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schwingt um den neuen von seinem Gelenk 29 gebildeten Festpunkt und betätigt den Umschalter 22-23- 24, der seine mittlere Lamelle 22 (die durch die Aufrechterhaltung der Berührung zwischen der Lamelle 15 und dem Kontakt 17 immer noch unter der Spannung der Batterie steht) vom Kontakt 23 auf den Kontakt 24 verlegt, wodurch die Speisung des Arbeits- oder Schaltorgans des Ganges n unterbrochen und die des Arbeitsorgans des Ganges III des Wechselgetriebes eingeschaltet wird.
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Die Übergänge vom Gang ni zum Gang II und vom Gang n zum Gang I erfolgen nach dem umge- kehrten Vorgang wie zuvor beschrieben.
Wenn die Übergänge oder Umschaltungen zwischen dem Gang II und dem Gang III bei ein und der- selben Stellung des die Motorleistung regelnden Organs und somit des Hebels 11 beispielsweise zweimal schneller als die Umschaltungen zwischen dem Gang I und dem Gang H erfolgen, ist festzustellen, dass die aus dem Schub der Fliehgewichte auf das Gelenk 26 resultierenden Kräfte im wesentlichen viermal grösser im ersten als im zweiten Falle sein werden. Es ist leicht, die entsprechenden Längen der Hebel- arme zwischen den Punkten 30, 38,26 und 29 des Hebels 27 so zu bestimmen, dass die Härte oder Steif- heit der Feder 9 (auf das Gelenk 26 bezogen) sowohl im Falle des Umschaltens zwischen n und m als auch im Falle des Umschaltens zwischen I und II der Kraftleistung der Fliehgewichte verhältnisgleich ge- macht wird.
In einer andern Ausführungsart der erfindungsgemässen Vorrichtung, die die selbsttätige Wahl zwi- schen vier Gängen gestatten soll (Fig. 2), sind die gleichen Organe wie in der vorigen Ausführung mit denselben Bezugsziffern versehen.
Bei dieser Anwendung der Erfindung wirkt das freie Ende des unter der Wirkung des Fliehkraftreglers stehenden Teiles 7 über ein Kugelgelenk 26 mit einem Schaltglied zusammen, das aus einer Platte 32 besteht. Diese Platte ist zwecks besserer Übersichtlichkeit des Schemas in Gestalt eines Dreieckes darge- stellt, könnte aber auch jede beliebige andere Gestalt annehmen. An der Platte 32 ist ein Kugelgelenk
28 angeordnet, das als Anlenkpunkt der Feder 9 dient. während das andere Ende dieser Feder wie im vorigen Falle der auf das Steuergestänge des Gashebels ausgeübten Wirkung (s. Pfeile) ausgesetzt ist.
An drei Punkten der Platte 32, die in dem Schema mit den drei Scheitelpunkten des Dreieckes 29,
30 und 33 zusammenfallen, sind mittels Kugelzapfen Lenker 21, 31 und 34 angelenkt, die je die Mittellamelle eines Doppelkontaktumschalters von der bereits erwähnten Bauart betätigen.
Die drei Umschalter steuern : der erste 15-16-17 den Übergang zwischen Gang lund Gang n, der zweite 22-23-24 den Übergang zwischen Gang n und Gang III, der dritte 35-36-37 den Übergang zwischen Gang III und Gang IV.
Die elektrischen Verbindungen sind, wie im Schema dargestellt, hergestellt : die mittlere Lamelle 15 ist mit dem positiven Pol der Batterie verbunden, der feste Kontakt 16 steht mit der Wicklung des Arbeits- oder Schaltorgans in Verbindung, das die Gang- oder Übersetzungsstufe I des Wechselgetriebes herstellt. Der feste Kontakt 17 ist über einen Leiter 25 mit der Mittellamelle 22 des zweiten Umschalters elektrisch verbunden ; der feste Kontakt 23 ist mit dem Arbeitsorgan der Gangstufe n verbunden ; der feste Kontakt 24 ist über einen Leiter 38 mit der mittleren Lamelle 35 des dritten Umschalters verbunden ; der feste Kontakt 36 ist mit dem Arbeits- oder Schaltorgan der Gangstufe ni verbunden ; der feste Kontakt 37 ist mit dem Arbeits- oder Schaltorgan der Gangstufe IV verbunden.
Diese Bauteile können durch Hilfsfedem ergänzt sein, von denen nur einige dargestellt worden sind, um das Schema deutlicher zu machen. So kann die Stabilität der mittleren Lamelle jedes Umschalters in bekannter Weise durch eine zwischen dem Ende der beweglichen Lamelle und einem Festpunkt angeordnete Druckfeder 39 gesichert und geregelt werden. Zwischen bestimmten Punkten der Platte 32 und festen Punkten des Gehäuses können ferner Ausgleichsfedern 40 angeordnet sein.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Im Ruhezustand sowie bei kleinen Drehzahlen der Welle 1 presst der von der Platte 32 und den drei Lenkern 21,31 und 34 übertragene Schub der Feder 9 die beweglichen Lamellen der drei Umschalter auf ihren unteren Kontakt. Unter diesen Verhältnissen ist der Kontakt 16 an den positiven Pol der Batterie angeschlossen, wodurch das Wechselgetriebe auf Gang I geschaltet ist.
Die Lage der Drehzapfen 26 und 28 in der Ebene der Platte 32 und innerhalb des von den Dreh-oder Kugelzapfen 29-30 und 33 gebildeten Dreieckes ist derart gewählt, dass, sobald der Aufwärtsschub (in Fig. 2) der Fliehgewichte am Gelenk 26 einen vorbestimmten Wert erreicht, die Platte 32 zunächst um die von den Kugelzapfen 30 und 33 definierte Achse kippt, dabei den Kugelzapfen 29 anhebt und auf diese Weise die Lamelle 15 vom Kontakt 16 auf den Kontakt 17 umlegt. Der Kontakt 17 ist alsdann stromführend und über den Leiter 25 ist auch die Lamelle 22 unter Spannung gesetzt. Da diese Lamelle dann am Kontakt 23 anliegt, rückt der Gang II ein.
Wenn der auf den Kugelzpafen 26 ausgeübte Aufwärtsschub der Fliehgewichte noch weiter zunimmt, kippt die Platte 32 infolge der Anordnung der Kugelzapfen 26 und 28 in der Ebene dieser Platte sodann um die von den Kugelzapfen 29 und 33 bestimmte Achse. Der Kugelzapfen 30 hebt sich und bewirkt über den Lenker 31 den Übergang der mittleren Lamelle 22 vom festen Kontakt 23 zum festen Kontakt 24.
Der letztere befindet sich dann unter Spannung und setzt über den Leiter 38 auch die Lamelle 35 unter
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Spannung, welche in diesem Augenblick auf dem festen Kontakt 36 aufliegt, wodurch das Wechselge- triebe auf Gang m übergeht.
Bei weiterer Zunahme des Schubes am Kugelzapfen 26 kann die Platte 32 noch um die durch die
Kugelzapfen 29 und 30 bestimmte Achse kippen und der sich dabei aufwärts bewegende Kugelzapfen 33 bewirkt sodann über den Lenker 34 das Umlegen der mittleren Lamelle 35 vom festen Kontakt 36 auf den festen Kontakt 37, wodurch das Wechselgetriebe auf Gang IV übergeht.
Durch eine Verlangsamung des Fahrzeuges. oder durch eine Steigerung des Schuhes der Feder 9 als
Folge einer grösseren Lüftung des Gasventils wird der umgekehrte Vorgang ausgelöst, wobei das Wech- selgetriebe jedesmal von einem Gang auf den nächstniedrigeren Gang übergeht.
Die Regelfaktoren, die es gestatten, optimale Drehzahl-und Belastungsverhältnisse für die verschie- denen Gangwechsel zu definieren, sind wie bei der vorigen Ausführungsart die Kennlinien des Fliehkraft- reglers sowie die Steifheit oder Härte der Feder 9 und die Armlängen des Hebels 11. Durch eine im Be- reich fachmännischen Könnens liegende geeignete Wahl der räumlichen Verteilung der Kugelgelenke 26 und 28 und der Kennlinien der Federn 39 und 40 od. dgl. lassen sich ferner die Umschaltpunkte einzeln ändern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mechanische Regeleinrichtung für selbsttätig wirkende Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit mindestens drei Gängen, in welche ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger Geschwindigkeitswert mit Hilfe eines Fliehkraftreglers und ein Wert der Belastung durch eine entgegengesetzt dem Fliehkraftregler wirkende, von einer Beschleunigungseinrichtung beeinflusste Feder eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte der Feder (9) und des Reglers (1 - 5) an zwei verschiedenen Punkten (26, 28) eines in Schwebezustand gehaltenen Steuerhebels (27) angreifen, wobei durch eine schwenkbare Verbindung dieses Steuerhebels mit mindestens zwei in an sich bekannter Weise die Schaltung von Gängen des Wechselgetriebes steuernden Umschalteeinrichtungen,
vorzugsweise aus beweglichen Kontaktarmen mit zugeordneten Kontakten (15-17. 22-24) bestehend. die Gangschaltung erfolgt.