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Selbsttätige Umsehalteinrichtung für mehrgängige Kraftfahrzeuggetriebe.
Für mehrgängige mechanische Kraftfahrzeuggetriebe sind selbsttätige Umschalteinrichtungen bekannt, bei denen die Umschaltung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und vom Reglergestänge (Gaspedal) des Motors erfolgt, indem beispielsweise die Spannung der Reglerfeder des Umschaltfliehkraftreglers stetig vom Gaspedal des Motors beeinflusst wird. Durch diese Abhängigkeit der Umschalteinrichtung von der Fahrgeschwindigkeit einerseits und vom Reglergestänge anderseits erreicht man, dass die Umschaltung nicht immer bei der gleichen Fahrgeschwindigkeit sondern je nach den Fahrverhältnissen (Ebene oder Steigung) früher oder später herbeigeführt wird.
In der Ebene ist die verlangte Fahrleistung im allgemeinen verhältnismässig gering, so dass auch beispielsweise die selbsttätige Umschaltung vom Direktgang auf den näehstniederen Gang bei niederer Fahrgeschwindigkeit vor sich gehen wird, als dies infolge der verlangten höheren Leistung bei Steigungen der Fall sein wird.
Die Erfindung besteht in der Anwendung der bei mechanischen Wechselgetrieben bekannten selbsttätigen Umschalteinrichtung auf solche Kraftfahrzeuggetriebe, die einen Föttinger-Drehmoment- wandler aufweisen, wobei der letztere durch den unmittelbar und stetig vom Gasregler beeinflussten Fliehkraftregler zu-und abgeschaltet wird.
Aus dieser Anwendung ergibt sieh zunächst der Vorteil, dass der Antriebsmotor, über den ganzen Fahrbereich betrachtet, in der Ebene und damit insbesondere im Stadtverkehr mit einer weitaus niederen Drehzahl betrieben werden kann, als dies bei reinen gesehwindigkeitsabhängigen Umschalt- einrichtungen der Fall ist. Nun kann an sich auch bei mechanischen Stufengetrieben die Betriebs- drehzahl des Motors bei Verwendung der bekannten Umschalteinrichtung etwas geringer gehalten werden ; denn je länger die selbsttätige Umsehalteinrichtung den Direktgang eingeschaltet hält, um so länger arbeitet der Motor auch bei einem mechanischen Stufengetriebe im niederen Drehzahlbereich.
Allerdings liegen bei mechanischen Getrieben die Motordrehzahlen des Direktganges nur etwa 15-20% niedriger als die Motordrehzahl des auf den Direktgang folgenden niederen Zahnradganges, während beim Direktgang eines Föttinger-Drehmomentwandlers die entsprechenden Motordrehzahlen nahezu 40-50% niedriger anzusetzen sind. Diese ungleich andern Verhältnisse ergeben sich aus der Tatsache, dass die Leistungsaufnahme eines Föttinger-Drehmomentwandlers mit der dritten Potenz der Drehzahlen sich ändert.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht sodann darin, dass durch die Anwendung der bekannten Umschalteinrichtungen auf Getriebe mit Föttinger-Drehmomentwandlern der Wandlerbetrieb auf das unbedingt erforderliche Mass eingeschränkt ist. Infolgedessen bleiben auch die mit dem Wandlerbetrieb verbundenen Übertragungsverluste von etwa 15 bis 20% auf ein Mindestmass begrenzt, so dass der Gesamtwirkungsgrad der Kraftübertragung ein besserer ist.
Ähnliche Vorteile können an sich auch bei solchen bekannten Föttinger-Getrieben erreicht werden, bei denen die Umsehaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung von der Fahrgeschwindigkeit und in Abweichung von der Erfindung nicht unmittelbar vom Reglergestänge des Motors, sondern von einem mit der Primärwelle mittelbar oder unmittelbar verbundenen Geschwindigkeitsregler vorgenommen wird, wobei die von den beiden Geschwindigkeitsreglern angegebenen Regelwerte durch
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Differentialgestänge od. dgl. miteinander verglichen werden. Die Erfindung benötigt demgegenüber nur einen einzigen Geschwindigkeitsregler und erleichtert infolgedessen den Einbau des FöttingerGetriebes in den zur Verfügung stehenden beschränkten Raum des Kraftfahrzeuges.
Weiters ist auch eine bei einer hydraulischen Kraftübertragung vorgesehene Umschaltenrichtung bekannt, bei welcher der Gasregler einen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit arbeitenden Kontakttachometer nur in der "Ein" und "Aus"-Stellung beeinflusst und nicht, wie im Falle der Erfindung, stetig über den ganzen Regelbereich. Dieser Unterschied wirkt sieh dahingehend aus, dass man bei der bekannten Ausführung immer erst auf eine ganz bestimmte Fahrgeschwindigkeit kommen muss, beispielsweise 70 km, bevor das hydraulische Getriebe ausgeschaltet und die Direktkupplung eingeschaltet wird.
Für den Stadtverkehr ist eine solche Betriebsweise unwirtschaftlich, da man im Stadtverkehr praktisch kaum bis 70 km fahren wird und daher praktisch dauernd mit dem verlustreichen hydraulischen Getriebe fahren muss. Nun könnte man zwar durch eine Änderung der Grenzstellung den Umschaltpunkt von beispielsweise 70 km auf 30 ? ; vorverlegen ; doch würde dies bedeuten, dass man z. B. auch schon im Steigen bei 30 A'm auf die Direktkupplung umschaltet, was aber nicht erwünscht ist.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Fahrzeuggetriebe, das aus einem Föttinger-Drehmomentwandler und einer mechanischen Schaltkupplung besteht.
Mit j ! ist die vom Motor angetriebene Welle bezeichnet, während : 2 die getriebene, also die Aus- gangswelle des Getriebes darstellt. 3 ist der Föttinger-Drehmomentwandler und J die mechanische
Sehaltkupplung. Der Drehmomentwandler besteht in üblicher Weise aus einem Pumpenteil 5, einem Turbinenteil 6 und einem Leitapparat 7. Der Pumpenteil 5 befindet sich auf der Eingangswelle 1, während der Turbinenteil 6 auf der Ausgangswelle 2 sitzt. Der Leitapparat 7 ist im vorliegenden Falle durch ein Freilaufgesperre 8 gegen das feststehende Gehäuse 9 abgestützt.
Die mechanische Schaltkupplung -1 besteht aus dem verschiebbaren Kupplungsring 10, welcher mit der Eingangswelle 1 verbunden ist, und der Kupplungsbuchse 11, die auf der Ausgangswelle befestigt ist. Die Verschiebung des Kupplungsrings 10 erfolgt durch ein Gestänge 12, welches am feststehenden Gehäuse 9 des Getriebes schwenkbar gelagert sein kann. Auf dieses Kupplungsgestänge 1 : Z wirkt eine Steuerseheibe 13, die wiederum unter dem Einfluss des auf der Ausgangswelle 2 sitzenden Fliehkraftreglers 14 steht. 15 ist die als Zugfeder ausgebildete Feder dieses Fliehkraftreglers, deren
Spannung mit Hilfe der Muffe 16 und des Hebels 17 verändert werden kann.
Das obere Ende des Hebels 17 steht dabei unter dem Einfluss des Gashebels 18, mittels dessen vom Fahrzeugführer die Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine geregelt wird.
Die Arbeitsweise der gezeigten Getriebeanordnung ist folgende :
In der dargestellten Lage ist die Kupplung -1 ausgeschaltet, so dass die Kraftübertragung über den Drehmomentwandler 3 vor sich geht. Hat jetzt beispielsweise das Fahrzeug nach erfolgtem Anfahren über den Drehmomentwandler 3 eine grössere Fahrgeschwindigkeit erreicht, so wird mit Hilfe des auf die Fahrgeschwindigkeit mittelbar ansprechenden Fliehkraftreglers 14 die Kupplung 4 eingeschaltet. Infolge dieser Einschaltung ist der Pumpenteil 5 mit dem Turbinenteil 6 des Wandlers. 3 nunmehr unmittelbar verbunden, während sich der Leitapparat 7 von seinem festen Widerlager ablöst und frei umläuft. Die Motorleistung wird also unter Ausschaltung der Wandlerverluste auf rein mechanischem Wege übertragen.
Soll das Fahrzeug mit kleinerer Geschwindigkeit weiterfahren, wie es beispielsweise beim Verkehr in der Stadt häufig notwendig ist, so ist hiefür nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Motorleistung erforderlich, u. zw. ohne Steigerung des Drehmomentes. Würde nun die Umschaltung allein von der Fahrgeschwindigkeit, also allein vom Fliehkraftregler 14 aus abhängig gemacht werden, so würde bei verringerter Fahrgeschwindigkeit sogleich eine Umsehaltung des Kupplungsbetriebes auf Wandlerbetrieb vor sieh gehen, trotzdem eine Steigerung des Drehmomentes an sich gar nicht erforderlieh wäre. Damit müsste gleichzeitig der Motor mit etwa 40-50o höherer Drehzahl betrieben werden.
Diese nicht erforderliche und unerwünschte Umschaltung wird nun in der bei mechanischen Getrieben'bekannten Weise dadurch vermieden, dass die Spannung der Reglerfeder 15 infolge der geringen Brennstoffzufuhr verhältnismässig gering gehalten wird. Wenn also der Fahrer sein Fahrzeug auf niedere Geschwindigkeiten bringen will, ohne dass ein erhöhtes Drehmoment verlangt wird, so wird er mit dem Gashebel 18 zurückgehen und dadurch die Brennstoffzufuhr verringern. Mit dem Zurückgehen des Gashebels 18 verringert sich gleichzeitig die Vorspannung der Reglerfeder 15, so dass der Regler erst bei kleinerer Fahrgeschwindigkeit den für die Ausschaltung der Kupplung -1 erforderlichen Ausschlag erreicht.
Das Fahrzeug wird also länger im verlustlosen Kupplungsbetrieb und mit geringer Motordrehzahl laufen, als dies bei Abhängigkeit von nur einer Betriebsgrösse der Fall sein würde.
Verlangt der Führer umgekehrt vom Antriebsmotor ein erhöhtes Drehmoment, also z. B. bei Steigungen, so wird durch entsprechende Betätigung des Gashebels 18 die Vorspannung der Reglerfeder 15 so erhöht. dass schon bei grosser Fahrgeschwindigkeit die Umschaltung von Kupplungs-auf Wandlerbetrieb vorgenommen wird. Es wird also in allen Fällen dafür Sorge getragen, dass der Wandler stets dann u. zw. selbsttätig eingeschaltet wird, wenn ein erhöhtes Drehmoment verlangt wird, während
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umgekehrt so lange im Kupplungsbetrieb gefahren wird, wie das Drehmoment zur Hergabe der Fahr- leistung ausreicht.
Die Erfindung lässt sich in mannigfache Weise ergänzen und anwenden. So kann z. B. die vorgeschlagene Umscha1teinrichtung auch dann benutzt werden, wenn an Stelle einer zusätzlichen mechanischen Kupplung eine zusätzliche hydraulische Kupplung eingeschaltet werden soll. In diesem
Falle würde beispielsweise der Fliehkraftregler die Fülleinrichtung für die hydraulische Kupplung betätigen und gleichzeitig die Ausschaltung des Wandlers herbeiführen. In ähnlicher Weise lässt sich die Umschalteinrichtung dann verwenden, wenn an Stelle einer zusätzlichen mechanischen oder hydrau- lischen Kupplung ein zweiter oder sogar dritter Wandler vorgesehen ist, wobei der eine Wandler beispielsweise als Anfahrwandler und der zweite Wandler als Fahrwandler dient.
Die Erfindung kann gegebenenfalls auch bei elektrischen Kraftübertragungen zur Anwendung kommen, in welchem Falle die Umschalteinrichtung dazu benutzt werden kann, Widerstände der Generatorfelder in dem ge- wünschten Sinne zu verändern.
Ebenso wie durch den Gashebel die Vorspannung der Reglerfeder verändert wird, kann auch eine federnde Kupplung auf der Ausgangsseite des Getriebes die Empfindlichkeit des Regelorgans verstellen bzw. eine Umschaltung irgendeiner die Charakteristik des Getriebes bestimmenden Grösse bewirken. Durch gleichzeitige Anwendung von zwei oder mehreren Geschwindigkeitsreglern lassen sich noch andere Abhängigkeiten in die selbsttätige Umschalteinrichtung hineinbringen. Beispielsweise kann bei Benzinmotoren die Vorzündung zusätzlich beeinflusst werden, wodurch eine Schonung des Motors herbeigeführt wird. Schliesslich ist die Erfindung nicht nur für Fahrzeugantrieb, sondern auch für andere Antriebsanlagen von Bedeutung, in denen ein mehrgängiges hydraulisches oder elektrisches
Getriebe vorgesehen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Umschalteinrichtung für mehrgängige Kraftfahrzeuggetriebe, bestehend aus einem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit arbeitenden Fliehkraftregler, dessen Federspannung in Abhängigkeit von dem Gasregler des Motors unmittelbar und stetig verstellt wird, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei solchen Kraftfahrzeuggetrieben, die einen Föttinger-Drehmomentwandler aufweisen, wobei der letztere durch den unmittelbar und stetig vom Gasregler beeinflussten Flieh- kraftregler zu-und abgeschaltet wird.
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