DE4439139A1 - Automatikgetriebe mit Nutzung von Zentrifugalkraft - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Automatikgetriebe, welches in Automobilen sowie in schwerem Gerät eingesetzt werden kann, wobei das Getriebe die Zen­ trifugalkraft nutzt.

Normalerweise wird in schwerem Gerät ein Halbautomatikge­ triebe eingesetzt. Diese Art von Halbautomatikgetrieben sind für die Fahrer jedoch unbequem, da die Gänge manuell einge­ legt werden müssen, abhängig von der Beschleunigung und der Verzögerung des Fahrzeuges.

Weiterhin wird in schwerem Gerät ein Zweiganggetriebesystem eingesetzt, welches einen ersten Gang (niedrige Geschwindig­ keit) und einen zweiten Gang (hohe Geschwindigkeit) besitzt. Das Übersetzungsverhältnis vom ersten zum zweiten Gang liegt bei ungefähr 6,876 : 1,80. Das maximale Geschwindigkeitsver­ hältnis liegt daher bei 9 km/h : 33,4 km/h. Aufgrund dieser Tatsache treten unangenehme Effekte wie zum Beispiel Schläge auf, wenn die Gänge gewechselt werden.

Um solche Schläge während des Schaltens zu vermeiden und ins­ besondere um einen Überschlag der Fahrzeugkarosserie aufgrund einer abrupten Verzögerung, welche durch das Übersetzungsver­ hältnis beim Schalten aus dem hohen Gang in den niedrigen Gang auftritt, zu vermeiden, sowie die erwartete Lebensdauer des Getriebes zu sichern, ist es notwendig, einen Fliehkraft­ regler einzusetzen. Dieser Fliehkraftregler verbietet ein Schalten, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Moment des Herunterschaltens aus dem zweiten in den ersten Gang nicht im maximalen Geschwindigkeitsbereich (9 km/h) des ersten Ganges befindet.

Der Einsatz eines solchen Fliehkraftreglers würde jedoch aus­ gesprochen komplizierte hydraulische Schaltkreise notwendig machen.

Um die oben genannten Nachteile der halbautomatischen Ge­ triebe zu vermeiden, nimmt inzwischen der Einsatz von vollau­ tomatischen Getrieben in schwerem Gerät zu. Das vollautomati­ sche Getriebe schaltet automatisch in den zweiten Gang, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, welche im ersten Gang er­ reicht wird, nach und nach beschleunigt wird, um in den maxi­ malen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich des ersten Ganges zu gelangen. Ebenso schalten vollautomatische Getriebe automa­ tisch in den ersten Gang herunter, wenn die derzeitige Fahr­ zeuggeschwindigkeit im zweiten Gang nach und nach reduziert wird, um wiederum den maximalen Fahrzeuggeschwindigkeitsbe­ reich des ersten Ganges zu erreichen. Aufgrund dessen muß sich der Fahrer während des Fahrens nicht mehr um das Einle­ gen der Gänge kümmern.

Diese Arten der konventionellen Automatikgetriebe schliefen jedoch notwendigerweise eine Anzahl von teuren Einrichtungen, zum Beispiel Geschwindigkeitssensoren ein, die die derzeitige Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich aufnehmen, eine elek­ tronische Kontrolleinheit (im folgenden als "ECU" bezeichnet) zum Vergleich der Geschwindigkeitswertausgabe von dem Ge­ schwindigkeitssensor mit einem vorbestimmten Schaltgeschwin­ digkeitswert, um ein Schaltkontrollkommando zu erzeugen, und eine Ventileinheit, welche eine Spule besitzt, deren Be­ triebsversatz präzise durch die ECU kontrolliert wird. Es ist daher wenig wirtschaftlich, ein konventionelles Automatikge­ triebe in schwerem Gerät einzusetzen, bei dem sich das Schal­ ten normalerweise auf zwei Gänge beschränkt. Weiterhin wird schweres Gerät im Gegensatz zum Automobil im allgemeinen in einer sehr schlechten Arbeitsumgebung eingesetzt, so daß die oben genannten elektronischen Einrichtungen leicht beschädigt werden können, wodurch es zu ernsthaften Problemen bezüglich der Haltbarkeit und der Zuverlässigkeit der Maschine kommen kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Au­ tomatikgetriebe vorzusehen, dessen Haltbarkeit und Zuverläs­ sigkeit durch eine einfache mechanische Struktur gesichert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsformen aus den Unteransprüchen ergeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält ein automatisches Getriebe, welches die Zentrifugal­ kraft nutzt und in dem eines einer Mehrzahl von Getrieberä­ dern selektiv verbunden ist, um die Rotationsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle zu ändern, indem Ölstromkanäle entspre­ chend der Bewegung einer Spule in einer Ventileinheit gewählt werden, eine Feder, um die Spule elastisch in Verbindung mit der Ventileinheit vorzuspannen sowie Verbindungseinrichtun­ gen, die zusammen mit der Abtriebswelle rotieren, um die Zen­ trifugalkraft, welche in Abhängigkeit von der Rotationsge­ schwindigkeit der Abtriebswelle wirkt, in eine Linearbewegung umzuformen, um die Spule gegen die Spannung der Feder gemäß der linearen Bewegung zu bewegen.

Im folgenden werden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen Eigen­ schaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen werden für gleiche Elemente jeweils ent­ sprechende Symbole oder Bezugszeichen verwendet. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines automatischen Getriebes ge­ mäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Betriebsdiagramm, welches darstellt, wie das Au­ tomatikgetriebe der vorliegenden Erfindung aus dem ersten in den zweiten Gang schaltet; und

Fig. 3 ein Betriebsdiagramm, welches darstellt, wie das Au­ tomatikgetriebe der vorliegenden Erfindung aus dem zweiten in den ersten Gang herunterschaltet.

Die Fig. 1 zeigt eine Abtriebswelle 2, welche drehbar in ei­ nem Gehäuse 1 gelagert ist, sowie eine Ventileinheit 3, wel­ che zusammen mit der Abtriebswelle 2 rotiert und an einem Ende der Abtriebswelle 2 angebracht ist. Ein Anschluß 4 für den ersten Gang, welcher unter Druck stehendes Öl an die Kupplung des ersten Ganges (nicht gezeigt) zum Schalten des ersten Ganges leitet und ein Anschluß 5 für den zweiten Gang, welcher unter Druck stehendes Öl an eine Kupplung des zweiten Ganges (nicht gezeigt) zum Schalten des zweiten Ganges lei­ tet, sind jeweils an der Ventileinheit 3 ausgeführt. Eine Spule 6 ist beweglich innerhalb der Ventileinheit 3 angeord­ net und die Anschlüsse 4 für den ersten Gang und 5 für den zweiten Gang werden abhängig von der Bewegung der Spule 6 ge­ öffnet oder geschlossen, wodurch die Gänge geschaltet werden.

Die Spule 6 wird durch eine Feder 7, welche innerhalb der Ventileinheit 3 angeordnet ist, elastisch vorgespannt. Ein Gestänge 8 ist mit einem äußeren Ende der Spule 6 verbunden. Das Gestänge 8 besteht aus einem ersten Gestänge 9 dessen ei­ nes Ende mit dem äußeren Ende der Spule 6 verbunden ist und zweiten Gestängeteilen 12 und 12′, deren jeweils eines Ende schwenkbar durch ein Gelenk 10 mit dem anderen Ende des Ge­ stängeteiles 9 verbunden ist, wobei die anderen Enden mit Ge­ wichten 11 und 11′ verbunden sind. Weiterhin sind zusätzliche Gestängeteile 15 und 15′ vorgesehen, deren jeweils eines Ende schwenkbar mit ungefähr der Mitte in Längsrichtung der zwei­ ten Gestängeteile 12 und 12′ verbunden ist, wobei die anderen Enden schwenkbar mit vorbestimmten Enden 14 und 14′ der Ab­ triebswelle 2 jeweils verbunden sind.

Wenn die Abtriebswelle 2 nicht rotiert, wird die Spule 6 durch die Spannung der Feder 7 zur rechten Seite bewegt, wo­ bei die Spule 6 in dieser Position den Anschluß 4 des ersten Ganges der beiden Anschlüsse 4 und 5 (siehe Fig. 2) öffnet.

Unter diesen Bedingungen ist die Abtriebswelle 2 mit dem er­ sten Gang verbunden, so daß sie im ersten Gang rotiert und das Gestänge 8 zusammen mit der Abtriebswelle 2 rotiert. Wird die Welle beschleunigt, vergrößert sich aufgrund der Zentri­ fugalkraft nach und nach der Winkel zwischen den zweiten Ge­ stängeteilen 12 und 12′, die sich um das Gelenk 10 drehen. Das erste Gestängeteil 9 bewegt sich daher nach links (ge­ strichelte Linie in Fig. 2). Die Bewegungskraft des ersten Gestängeteiles 9 bewegt die Spule 6 ebenfalls nach links ge­ gen die Spannung der Feder 7. Erhöht sich die Rotationsge­ schwindigkeit der Abtriebswelle 2 bis zu einem maximalen Ge­ schwindigkeitsbereich des ersten Ganges, öffnet die Spule 6 den Anschluß 5 des zweiten Ganges, so daß das Getriebe in diesem Moment in den zweiten Gang heraufschaltet, wobei der Anschluß 4 des ersten Ganges geschlossen ist (siehe Fig. 3). Wird die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Ganges redu­ ziert, nimmt auch die Zentrifugalkraft, welche auf das Ge­ stänge 8 wirkt, ab, so daß die Spule 6 und das erste Gestän­ geteil 9 nach und nach durch die elastische Kraft der Feder 7 nach rechts bewegt werden. Als Resultat dessen nimmt der Win­ kel zwischen den zweiten Gestängeteilen 12 und 12′, welche sich um das Gelenk 10 bewegen, nach und nach ab (gestrichelte Linie in Fig. 3). Nach einer Weile, wenn sich die Rotations­ geschwindigkeit der Abtriebswelle 2 soweit reduziert, daß sie den maximalen Geschwindigkeitsbereich des ersten Ganges er­ reicht, bewegt sich die Spule 6 weiter nach rechts, so daß der Anschluß 4 des ersten Ganges geöffnet und der Anschluß 5 des zweiten Ganges geschlossen wird, wodurch das Getriebe in den ersten Gang zurückschaltet.

Das automatische Getriebe gemäß dieser Ausführung ist also unter Ausnutzung einer einfachen mechanischen Struktur in der Lage, automatisch eine zuverlässige Schaltoperation aus­ zuführen, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt.

Offensichtlicherweise kann die Form der Spule und die Anzahl der Anschlüsse geändert werden, um die vorliegende Erfindung an ein Getriebe für ein Automobil mit einem Mehrganggetriebe anzupassen, und beschränkt sich nicht auf die hier beispiel­ haft beschriebene Ausführung.

Wie dargelegt wurde, kann das automatische Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung die Haltbarkeit und den zuverlässigen Betrieb des Getriebes durch eine sehr einfache mechanische Struktur sicherstellen.

Claims (3)

1. Automatisches Getriebe, welches die Zentrifugalkraft nutzt, bei dem eines einer Vielzahl von Getriebegängen selektiv verbunden ist, um die Rotationsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle durch Auswahl einer Ölleitung, ab­ hängig von der Bewegung einer Spule in einer Ventilein­ heit, zu ändern, gekennzeichnet durch
eine Feder, um die Spule im Zusammenhang mit der Venti­ leinheit elastisch vorzuspannen; und
Gestängeeinrichtungen, die zusammen mit der Abtriebs­ welle rotieren, um die Zentrifugalkraft, die von der Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle abhängig ist, in eine Linearbewegung zu transformieren, um die Spule gegen die Federspannung und gemäß der linearen Bewegungsrichtung zu bewegen.

2. Automatikgetriebe, welches die Zentrifugalkraft nutzt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit an einem Ende der Abtriebswelle ange­ bracht ist, so daß sie mit der Abtriebswelle rotiert.

3. Automatikgetriebe, welches die Zentrifugalkraft nutzt, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gestängeeinrichtung (8) ein erstes Gestängeteil (9) umfaßt, dessen eines Ende mit dem äußeren Ende der Spule verbunden ist;
daß mindestens zwei Gestängeteile (12, 12′) vorgesehen sind, deren eines Ende schwenkbar mit dem anderen Ende des ersten Gestängeteiles (9) verbunden ist und deren anderes Ende mit einem Gewicht (11, 11′) versehen ist, welches angeformt ist; und
daß zwei zusätzliche Gestängeteile (15, 15′) vorgesehen sind, deren jeweils eines Ende schwenkbar in ungefähr mittlerer Position entlang einer Längsrichtung der zweiten Gestängeteile verbunden ist und deren jeweils anderes Ende schwenkbar mit vorbestimmten Enden der Abtriebswelle verbunden ist.