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Vorrichtung zum automatischen Schalten des Zahnräderwechselgetriebes von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Schalten des Zahnräderwechsel- getriebes von Kraftfahrzeugen. Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass sie wesentliche Umänderungen am Wechselgetriebe erfordern, die ihren Einbau besonders in Serienwagen sehr erschweren.
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung kann dagegen in jedes Kraftfahrzeug mit normalem Wechselgetriebe ohne jede Umänderung des letzteren eingebaut werden.
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mittels eines Zentrifugaltourenregulators in Abhängigkeit von der Motordrehzahl stufenweise und automatisch einstellbar ist und dadurch einen für alle Schaltgabel des Getriebes gemeinsamen Mitnehmer mit der Schaltgabel des entsprechenden Getriebeganges in Eingriff bringt, und ferner aus einem den Mitnehmer bei jeder neuen Einstellung des Schaltkörpers verschiebenden Triebwerk. Dieses Triebwerk wird durch eine vom Motor ständig angetriebene Hilfskupplung betätigt, ist für gewöhnlich gesperrt und wird bei jeder stufenweisen Einstellung des Schaltkörpers durch ein Steuerorgan und ein von diesem betätigtes Sperrwerk ausgelöst.
Es bewirkt nur eine jeweils hin-oder hergehende Bewegung des Mitnehmers der Getriebegänge und sperrt sich nach jeder solchen Bewegung selbsttätig. Auf dem halben Weg jeder Hin-oder Herbewegung des Mitnehmers wird derselbe durch den Übergang von einer auf die nächste Stufe am Schaltkörper gleichzeitig in die entsprechende Schaltgabel des Getriebes geschwenkt.
In die Verbindung vom Zentrifugalregulator zum Steuerorgan für den Stufenschaltkörper ist ein schwenkbares Übertragungsstück eingeschaltet, dessen Schwingachse mittels des Gashebels des Motors zwangläufig so verstellbar ist, dass sie das Abhängigkeitsverhältnis der Einstellung des Steuerorgans von den Steuerbewegungen des Regulators ändert und die Herbeiführung einer gewünschten grösseren Fahrgeschwindigkeit vor dem Zeitpunkt der automatischen Schaltung ermöglicht. Zum Anlassen und Abstellen der Vorrichtung und des Motors sowie zur Einstellung auf Rückwärtsfahrt hat die Vorrichtung ein besonderes Anlassorgan, das in der Weise wirkt, dass es den Schaltkörper auf die erste Geschwindigkeits- stufe einstellt und gleichzeitig das Sperrwerk der Hilfskupplung auslöst.
Die Hilfskupplung, die durch ein Zahnrad-Pleuelstangengetriebe mit dem Schaltwerk der Vorrichtung in Verbindung steht, kommt dadurch in Tätigkeit, schaltet den ersten Getriebegang ein und darauf die Motorkupplung, so dass der Wagen mit der ersten Geschwindigkeit anfährt. Die weiteren Schaltungen der Getriebegänge bewirkt die Vorrichtung automatisch in Abhängigkeit von der durch die Strassenverhältnisse ansteigenden oder abfallenden Umdrehungszahl des Motors.
Auf der Zeichnung ist die Vorrichtung in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Gesamteinrichtung in einem Aufriss, Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab einen Teil der Fig. 1, u. zw. das Zahnrad-Pleuelstangengetriebe, welches mittels der Hilfskupplung den Mitnehmer für die Schaltgabel verschiebt, im Grundriss und bei einer andern Einstellung des Mitnehmers, die Fig. 3 und 6 bzw. 4 und 7 bzw. 5 und 8 zeigen in je einer Seitenansicht und einem Grundriss die stufenweisen Einstellungen des Schaltkörpers und des Mitnehmers und die entsprechenden Schaltstellungen des Wechselgetriebes, die Fig. 9-12 zeigen Einzelheiten des zum Ein-und Ausschalten der Hilfskupplung
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dienenden Sperrwerks, Fig. 13 zeigt die verstellbare Anordnung des schwingenden Übertragungsgliedes zwischen dem Regulator und dem Steuerorgan des Schaltkörper, Fig. 14 ist ein Diagramm der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 13.
In Fig. 1 bezeichnet 16 einen vom Motor mittels einer Welle 15 ständig angetriebenen Zentrifugalregulator, 10 und 12 eine an sich bekannte Hilfskupplung, deren eine ortsfest gelagerte Kupplungshälfte 12 von der Regulatorwelle 15 mittels Zahnrädern 14 ständig angetrieben wird, während die verschiebbare Kupplungshälfte 10 durch ein für gewöhnlich gesperrtes Hebelsperrwerk 9, 8, 7,5 entgegen der Wirkung einer Feder 11 in der Auslösestellung festgehalten wird, bei welcher die Kupplungshälften ausser Eingriff sind. 4 ist eine Steuerscheibe, die am Umfang einige mit dem Sperrwerk 5,7, 8, 9 zusammenwirkende Nocken 6 hat, welche bei der Drehung der Scheibe das Sperrwerk auslösen und dadurch die Hilfskupplung 10, 12 unter der Wirkung der Feder 11 einrücken lassen.
51 und 52 ist ein von der Regulatorhülse 49 mittels eines zweiarmigen Schwinghebels 50 betätigtes Pleuelstangengetriebe, dessen Pleuelstange ? an die Steuerscheibe 4 angelenkt ist, so dass letztere vom Regulator 16 in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl des Motors verdreht wird. 3 ist eine Schaltscheibe, die mit der Steuerscheibe 4 durch eine auf den Drehbereich beider Scheiben sich erstreckende Verzahnung in Eingriff steht und durch einen Handhebel1 verstelltwerden kann, so dass dadurch die Steuerscheibe 4 auch mittels des Handhebels 1 und umgekehrt die Sehaltseheibe 3 mittels des Hebels 50, des Pleuelstangengetriebes 51, 52 und der Steuerscheibe 4 auch durch den Regulator 16 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verstellt werden kann.
Der Handhebel 1 bildet das Anlassorgan der Vorrichtung. 29 ist ein stufenförmiger Schaltkörper, der die Form eines Zylindersektors hat und um seine Scheitellinie schwenkbar gelagert ist. Der Sehaltkörper 29
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und Gestänge 52, 51, 50 mit dem Regulator verbunden, so dass seine Einstellungen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl erfolgen. 25 ist der einerseits mit diesem Schaltkörper 29, anderseits mit den Schaltgabel 30, 31, 32 des Wechselgetriebes zusammenwirkende zweiarmige Mitnehmer für die Getriebegänge. Er sitzt schwenkbar, aber unverschiebbar auf einer Schubstange 24 und wird durch eine Feder 25' (Fig. 5) gegen den Umfang des Schaltkörpers 29 gedrückt, während sein anderes Ende kugelförmig gestaltet ist und im Bereich der Schaltgabeln30, 31, 32 des Getriebes spielt.
Der Umfang des Schaltkörpers ist quer zur Drehachse abgestuft, u. zw. sind drei solche Umfangsstufen 0, 1 und 11 vorgesehen.
Die einzelnen Stufen sind Zylinderflächen. Die Stufe 0 ist die niedrigste und liegt auf der rechtsseitigen Hälfte des Schaltkörpers. In der Längsmitte des Schaltkörpers geht diese Stufe 0 mittels einer kurzen Keilfläche in die nächsthöhere Stufe 1 über, die auf der linksseitigen Hälfte des Schaltkörpers liegt. Diese Stufe 1 geht in gleicher Weise in der Längsmitte des Schaltkörpers durch eine Keilfläche auf die nächsthöhere Stufe 11 über, die auf der rechtsseitigen Hälfte des Schaltkörper oberhalb der Stufe 0 liegt. Eine weitere Stufe 111 liegt wieder auf der linksseitigen Hälfte des Schaltkörpers oberhalb der Stufe 1, hat aber die gleiche Höhe wie die Stufe 11 und bildet demnach mit dieser eine gemeinsame Zylinderfläche.
Die Schubstange 24, welche den Mitnehmer 25 trägt, ist ein Teil des an die Hilfskupplung 12, 10 angeschlossenen Pleuelstangentriebwerks 17, 18, 22, 23, 24. Dabei ist 17 ein Kegelrad an der Welle der Hilfskupplung, 18 ist ein mit dem Kegelrad 17 in Eingriff stehendes Kegelrad, 22 ein Kurbelzapfen am Kegelrad 18 und 23 eine Kurbelstange, an welche sich die Schubstange 24 anschliesst.
Die weitere Ausbildung der Vorrichtung dient dazu, bei jeder stufenweisen Schaltung des Schaltkörpers 29 die Hilfskupplung 12, 10 in Gang zu setzen und ihren Umlauf so zu begrenzen, dass jeweils nur ein Hin-oder Herschieben der den Mitnehmer 25 tragenden Schubstange 24 erfolgt. Diese Einrichtung wird im nachfolgenden im Zusammenhang mit der Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben.
Dreht man den Hebel 1, der lose auf der Achse der Scheibe 3 sitzt, nach links in die Vorwärtsstellung V (Fig. 1), so nimmt er mittels eines Anschlages 2 die Schaltscheibe 3 mit, und diese verstellt auch die Steuerscheibe 4. Der durch eine Feder 5"an die Steuerscheibe 4 gedrückte kurze Arm der Sperrklinke 5 wird von einem der Nocken, 6 der Steuerscheibe weggedrückt und die Sperrnase 5'des langen Armes der Sperrklinke gibt den zweiarmigen Hebel 7 frei. Dieser Hebel 7 ist durch die Zugstange 8 und den zweiarmigen Habel 9 mit der verschiebbaren Hälfte 10 der Hilfskupplung verbunden, welche nach Freigabe des Hebels 7 durch die Wirkung der Feder 11 mit der unverschiebbaren Hälfte 12 gekuppelt wird.
Die eingerückte Hilfskupplung dreht nun durch das mit der Welle der Kupplungshälfte 10 verbundene Kegelrad 17 das Kegelrad 18 sowie die auf dessen Welle 19 sitzenden Räder 20 und 21, von denen 21 ein Zahnrad ist. An das Kegelrad 18 ist mittels des Kurbelzapfens 22 die Pleuelstange 23 angelenkt, die nun die Schubstange 24 und den auf ihr sitzenden Mitnehmer 25 längs des Schaltkörpers 29 von der einen in die andere Endstellung verschiebt.
In den Fig. 1, 5 und 8 ist die Ausgangs-oder Leerlaufstellung O"dargestellt. Der Mitnehmer 25 liegt gegen die niedrigste Stufe 0 des Schaltkörpers 29 an und greift in die Leerlaufgabel 32, die hiebei in der rechtsseitigen Endstellung liegt. Beim Stellen des Hebels 1 in die Vorwärtsstellung"V"wird mittels der Scheibe 3 und des Gestänges 35, 36, 34 der Schaltkörper 29 ein wenig nach unten geschwenkt und unmittelbar darauf die Klinke 5 ausgelöst, so dass die Hilfskupplung in Gang gesetzt ist und die Schubstange 24 mit dem Mitnehmer 25 nach links verschoben wird. Die Breite der Stufenfläche 0 (Fig. 2)
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Wechselgetriebe ungehemmt vor sich gehen kann.
Während des zweiten Viertels der Umdrehung des Zahnrades 21 macht das Zahnrad 38 wieder eine halbe Umdrehung und schiebt die Zugstange 40 zurück. Das freie Ende dieser Stange hat einen Schlitz 40', in welchem sich der Zapfen 37'des Pedals 37 während der Rückbewegung der Stange 40 frei bewegen kann, so dass die Rückbewegung des Motorkupplungspedals 37 durch einen Ölbremszylinder 41 gebremst und ein allmähliches Wiedereinschalten der Motorkupplung bewirkt wird.
Da die Verschiebung des Mitnehmers 25 durch eine halbe Umdrehung der Welle 19 des Kegelrades 18 erfolgt, und da ferner auf dem halben Wege dieser Verschiebung zuerst die Ausrückung des einen Ganges und auf der zweiten Hälfte der Verschiebung die Einrückung des andern Ganges erfolgt, so ist ersichtlich, dass die Ausrückung und Einrückung der Motorkupplung durch das Zahnrad 38 während der Ausrückung bzw. Einrückung des Ganges durch den Mitnehmer 25 erfolgt. Der durch die Motorwelle angetriebene Regulator 16 bleibt bei der Schaltung immer in Umdrehung und sorgt in beschriebener Weise für das Einschalten des zweiten und dritten Ganges, sobald die gewählte, ursprüngliche Stellung des Gaspedals 48 (Fig. 1) bei den vorkommenden Strassenverhältnissen eine Erhöhung der Umdrehungszahl des Motors verursacht.
Dann zieht die Hülse 49 des Regulators den unteren Arm des Schwinghebels 50 nach links, während der andere Arm die Stangen 51 und 52 nach rechts verschiebt, so dass die Steuerscheibe 4 um einen Nocken 6 verdreht wird. Dadurch muss immer die Sperrklinke 5 den Sperrhebel 7 wieder auslösen und die Hilfskupplung 10, 12 einschalten, und gleichzeitig verstellt die Schaltscheibe 3 den Schaltkörper 29 um einen Winkel, welcher die nächste Schaltstufe gegenüber dem anliegenden Mitnehmer 25 einstellt.
Der Regulator 16 und die Armlängen des Übertragungshebels 50 sind so gewählt, dass das Einschalten der nächsten Geschwindigkeitsstufe nur dann erfolgt, wenn die Umdrehungszahl des Motors sich z. B. um mehr als 20% ändert. Beträgt z. B. die günstigste Umdrehungszahl des Motors 3000 pro Minute und es fährt bei dieser Umdrehungszahl der Wagen mit der dritten Geschwindigkeit, d. i. mit direkter Motorkupplung auf ebener Bahn und begegnet einer Steigung, welche die Umdrehungszahl des Motors auf 2400 herunterdrückt, so schaltet die Vorrichtung auf die zweite Geschwindigkeitsstufe.
Der Motor erreicht sodann wieder die ursprüngliche Umdrehungszahl von 3000. Um diese 20% igue Aufund Abwärtssehaltung von der kleinsten Gasstellung bis zur Vollgasstellung des Gashebels zu sichern, d. h. von der Stellung des Gashebels unabhängig zu machen, ist der Drehzapfen 53 des Übertragungshebels 50 verstellbar gelagert, u. zw. z. B. in der Weise, dass er an einer verdrehbaren Scheibe 54 (Fig. 13) angeordnet ist und durch das Gaspedal 48 von der Stellung 53 bis zur Stellung 53'durch Verdrehen der Scheibe 54 verschoben werden kann. Die Scheibe 54 ist mit dem Gaspedal 48 durch eine Kurbel 55 und eine Stange 56 und eventuell noch durch einen selbstsperrenden Schneckentrieb (Fig. 1) verbunden und verdreht sich beim Niederdrücken des Pedals so, dass der Zapfen 53 in die punktierte Lage 53' (Fig. 13) wandert.
Dadurch wird die Lage des Hebels 50 so verändert, dass er jetzt nicht mehr bei der ursprünglich
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Umdrehungszahl, die der veränderten Gashebelstellung entspricht. Durch diese verstellbare Lagerung des Drehzapfens 53 des Schwenkhebels 50 wird somit erreicht, dass bei der jeweiligen Stellung des Gashebels 48 die Vorrichtung nur dann auf eine grössere oder geringere Geschwindigkeitsstufe umschaltet, wenn sich die der jeweiligen Pedalstellung entsprechende Umdrehungszahl deshalb um 20% erhöht oder vermindert, weil die Geschwindigkeit des Wagens infolge Talfahrt zunimmt oder infolge Bergfahrt abnimmt, nicht aber, wenn mehr oder weniger Gas gegeben wird.
Fig. 14 ist ein Diagramm der verschiedenen Stellungen des Schwenkhebels 50 bei Leerlauf O"und bei den Geschwindigkeiten I, II, III, denen die Umdrehungszahlen no, , , n3 entsprechen. Wenn z. B. der Wagen mit der zweiten Geschwindigkeit"II"bergauf fährt und der Führer auf das Gaspedal tritt, um den Wagen zu beschleunigen, so kommt der verstellbare Zapfen 53 in die Stellung 53'. Der Wagen fährt also rascher, ohne dass eine Umschaltung stattfindet, und die Umschaltung der Geschwindigkeit am Ende der Steigung von der zweiten auf die dritte Stufe erfolgt nicht mehr bei der für diese Umschaltung bestimmten Umdrehungs- zahl n2, sondern bei der durch das niedergedrückte Gaspedal erhöhten Umdrehungszahl n'2, wodurch die beabsichtigte Beschleunigung des Wagens erreicht ist.
Die Bedienung der Vorrichtung durch den Handhebel 7 (Fig. 1) beschränkt sich auf das Anlassen vorwärts und rückwärts sowie auf das Anhalten des Wagens. Beim plötzlichen Anhalten wird der Hebel in die neutrale Mittelstellung gebracht, wodurch die Vorrichtung sofort auf Lehrlauf zurückstellt.
Die Einzelheiten der Vorrichtung können auch anders ausgebildet sein, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinflussen.
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