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Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung bzw. Anzeige des jeweils den besten wirtschaftlichen Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einer Brennkraftmaschine ge- kuppelten Getriebes.
Die augenblickliche Leistung eines Brennkraftmotors wird durch die drei Grössen : Drehzahl des Motors, Füllungsgrad und Vorzündungseinstellung bestimmt. Da es möglich ist, jeder Stellung des Brennstoffregelorgans des Motors und damit jedem Füllungsgrad eine ganz bestimmte günstigste Vorzündung eindeutig zuzuteilen, verringert sich die Anzahl der für die Leistung massgebenden Grössen auf die Drehzahl und den Füllungsgrad.
Es sind nun Vorrichtungen bekannt, die den Zweck haben, die selbsttätige Einstellung bzw.
Anzeige des jeweils den besten Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einem Brennkraftmotor gekuppelten Getriebes in dem Sinne vorzunehmen, dass der Antriebsmotor den für die jeweilige Leistung günstigsten Betriebszustand annehmen muss bzw. auf diesen Betriebszustand gebracht werden kann oder dass zumindest die Linie, des besten Wirkungsgrades möglichst genau eingehalten wird, wenn infolge der Grobstufigkeit des Getriebes eine genaue Anpassung nicht möglich ist. Mit andern Worten, durch eine solche Vorrichtung soll selbsttätig zu jeder Drehzahl der angetriebenen Welle und zu jedem Füllungsgrad die Auswahl jenes Übersetzungsverhältnisses selbsttätig bewirkt oder angezeigt werden, welches bei den gegebenen vorgenannten Grössen gemäss der Motorcharakteristik den besten Wirkungsgrad ergibt.
Da diese bekannte Regeleinrichtung zu jeder Drosselklappenstellung nur eine bestimmte Motordrehzahl zulässt, sind jene Teile der Regelcharakteristik, in denen bei unveränderlich bleibender Stellung der Drosselklappe (allgemeiner : des Brennstoffregelorgans) verschiedene Drehzahlen des Motors eingestellt werden sollen, nicht erfassbar. Die Erfindung betrifft nun eine solche Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung bzw. Anzeige des jeweils den besten wirtschaftlichen Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einer Brennkraftmaschine gekuppelten Getriebes, bei dem die Einstell-bzw.
Anzeigemittel für das Übersetzungsverhältnis sowohl von der Drehzahl der angetriebenen Welle (Ausgangswelle) als auch einem willkürlich einstellbaren Regelorgan (Hebel) in Abhängigkeit
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den ganzen Regelbereich des Motors auf jenen Wert eingestellt wird, bzw. jenen Wert angezeigt wird, der dem gemäss der Motorcharakteristik, der jeweiligen Drehzahl der Ausgangswelle und der eingestellten Leistung zugeordneten wirtschaftlichsten Wert entspricht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung ist bei jedem Getriebe unmittelbar anwendbar, dessen Gängeschaltung elektrisch ausgelöst und durchgeführt wird, sowie bei jedem eigentlich elektrischen Getriebe. Gestattet das Getriebe nur eine Schaltung von Hand, so dient die Vorrichtung nach der Erfindung zur selbsttätigen Anzeige des jeweils den besten Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, welches dann auf Grund dieser Anzeige von Hand eingestellt werden kann.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Kurvenbildes und zweier sehe, matiseher Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. 1 zeigt im Kurvenbild die Abhängigkeit der indizierten Leistung eines Breunkraftmo1ors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl für verschiedene Füllungsgrade.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung oder Anzeige des wirtschaftlichsten Übersetzungsverhältnisses.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer ändern Vorrichtung zur selbsttätigen Anzeige des wirtschaftlichsten Übersetzungsverhältnisses.
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bild die Punkte gleicher Effektivleistung des Motors. (stets bei günstigst eingestellter Vorzündung), so erhält man Kurven wie a-a, b-b, c-c, d-d usw. Die tiefsten Punkte 1, 2, 3,4 dieser Kurven ergeben die günstigsten Betriebsverhältnisse (Drehzahl n 1, Füllungsgrad f), um die zu dieser Kurve gehörige Effektivleistung zu erhalten. Wenn daher bei verschiedenen Effektivleistungen stets der beste Wir-
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grad t und die Drehzahl n 1 jeweils nach der gestrichelten Linie 1-2-3-4-A eingestellt werden. Das kann durch richtige Wahl des Übersetzungsverhältnisses erreicht werden.
Dieses richtige Übersetzungverhältnis wird erfindungsgemäss beispielsweise durch nachstehend beschriebene Einrichtung selbsttätig eingestellt bzw. angezeigt.
In Fig. 2 stellt 11 einen Fliehkraftregler dar, dessen Drehzahl gleich oder proportional der Drehzahl K der angetriebenen Welle ist. Der Regler 11 verschiebt den Kontakt 12 mit zunehmender Drehzahl nach links, wobei er über eine Kontaktbahn 22-22 auf der Kontaktplatte 13 gleitet. Die Kontaktplatte 13 wird in Abhängigkeit von der Stellung des Regelorgans des Brennkraftmotors, nämlich des Gashebels 27, bewegt. Sie ist in gegenseitig voneinander isolierte Felder 14, 15, 16, 17, 18 und 19 geteilt, wobei Feld 14 dem ersten Gang, Feld 15 dem zweiten Gang usw. entspricht. Vom Stromsammler 20 ist jeweils ein Stromkreis über den Kontakt 12, das von diesem Kontakt gerade berührte Kontaktfeld über die Leitung 21, das zu diesem Feld gehörige Auslöserelais 26 und über Erde oder Masse geschlossen.
Das Relais 26 löst den hier als unwesentlich nicht weiter beschriebenen Schaltmechanismus zur Durchschaltung des zugehörigen Ganges aus oder zeigt optisch den Gang an, der von Hand aus zu schalten ist. Bei elektrischen Getrieben kann durch die Kontaktbahnen14-19 direkt die erforderliche Erregung zur Erreichung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses eingestellt werden.
Solange die Stellung des Gashebels 27 unverändert beibehalten wird, ändert sieh auch die Lage der Kontaktplatte 13 nicht. Es wird somit der Kontakt 12 bei Änderung der Drehzahl Ms der angetriebenen Welle längs der Linie 22-22 gleiten. Die Kontaktbahnen 14, 15 usw. sind nun längs dieser Linie 22-22 so verteilt, dass die dazugehörigen Übersetzungsverhältnisse ü sich umgekehrt proportional zu den Drehzahlen ne der angetriebenen Welle ändern, so dass also das Produkt M. ü stets gleich einer konstanten Grösse ist.
Diese Konstante ist gleich der Drehzahl n1 der treibenden Welle, denn M. ü= I1z. Mi/Mz=Mi. Das heisst, wenn das Übersetzungsverhältnis tatsächlich nach dieser Angabe eingestellt wird, so bleibt die Antriebszahl n1 konstant, wenn gleichzeitig auch der Füllungsgrad t, d. h. die Stellung des Hebels 27 konstant gehalten wird.
Dabei ist angenommen, dass die Übersetzungsstufen ganz eng aufeinanderfolgen ; sind die vorhandenen Gänge eines Getriebes grobstufig, so schwankt der Wert der Antriebsdrehzahl in einem gewissen Bereich um den bei Getrieben mit stetiger Übersetzungsänderung erhaltenen konstanten Wert n1. Eine Änderung der Last bewirkt somit nur eine Änderung der Drehzahl Ma der angetriebenen Welle und des Übersetzungsverhältnisses zwischen treibender und angetriebener Welle. Die Drehzahl der treibenden Welle, der Füllungsgrad und somit die Effektivleistung des Antriebsmotors bleiben dabei konstant.
Die Verhältnisse auf der Linie 22-22 sollen beispielsweise dem Punkte 1 der Fig. 1 entsprechen.
Will man nun eine Effektivleistung haben, die der Kurve b-b in Fig. 1 entspricht, so gibt Punkt 2 die wirtschaftlichsten Verhältnisse für Erreichung dieser Leistung, d. h. es muss gegenüber dem Punkt 1 sowohl der Fiûlungsgrad t als auch die Drehzahl n1 entsprechend erhöht werden. Der erforderliche Füllungsgrad wird durch weiteres Herunterdrücken des Hebels 27 erreicht. Dadurch wird aber gleichzeitig die Kontaktplatte 13 heruntergeschoben, so dass jetzt die Linie 23-23 vom Kontakt 12 (Fig. 2)
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Kontaktbahnen ermitteln.
Von Punkt 2 bis Punkt 3 der Fig. 1 erhält man die wirtschaftlichsten Verhältnisse, wenn nur mehr der Füllungsgrad vergrössert wird, die Drehzahl nl aber konstant gehalten wird. Bei Punkt 3 erhält der Motor bereits volle Füllung. Die Kontaktplatte ist dann so weit heruntergeschoben, dass der Kontakt 12 längs der Linie 24-24 gleitet.
Da sich die Drehzahl n1 hier nicht mehr geändert hat, ist die Verteilung der Kontaktbahnen längs der Linie 24-24 gleich wie längs der Linie 2 : 3-23,
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Von Punkt 3 bis Punkt Adel'Fig. 1 wird die Effektivleistung des Brennkrafünotors nur mehr dadurch verändert, dass die Drehzahl n1 erhöht wird, während der Füllungsgrad f unverändert auf dem Höchstwert bleibt, weil bei weiterem Herunterdrücken des Gashebeis 27 die Stellung der Vergaserklappe 29 etwa infolge eines (nicht gezeichneten) Anschlages nicht mehr verändert werden kann. Die weitere Bewegung des Hebels 27 werde in der Richtung zum Vergaser beispielsweise durch eine Feder 30 aufgenommen.
Hingegen verschiebt sich die Kontaktplatte 13 weiter nach unten. Es entspricht beispielsweise die Kontaktbahn 25-25. (Fig. 2) dem Punkte 4 in Fig. 1. Die Verteilung der Kontaktbahnen wird auch hier wieder wie früher so ermittelt, dass das Produkt n2. fi konstant bleibt, wobei die neue Konstante durch die in Punkt 4 erforderliche Drehzahl n1 gegeben ist. So werden auch alle übrige Punkte bis A festgelegt.
Durch die Möglichkeit, die Regelung auch auf das Kurvenstück 3, 4, A auszudehnen, unterscheidet sich die Einrichtung nach der Erfindung vom Bekannten.
Erfolgt die Schaltung des Getriebes wie vorstehend angegeben, so entspi 'ht jed (r Stellung des Gashebels 27 (bei genügend feinstufig schaltbaren Getrieben) eine bestimmte Drehzahl Mi und ein
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von der Einstellung des Regelorgans 27 in feste Abhängigkeit gebracht ist, ist damit selbsttätig der jeweils günstigste Betriebszustand erzielt.
Wird bei einem Getriebe das Übersetzungsverhältnis durch eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art selbsttätig gesteuert, so kann zweckmässig noch eine Einrichtung (nicht gezeichnet) vorgesehen werden, die die Verbindung zwischen Rcgelorgan 27 und Vergaserklappe 29 willkürlich zu unterbrechen und wiederherzustellen gestattet. Ist diese Verbindung unterbrochen, so bewirkt ein Niederdrücken des Hebels 27 nur ein Verschieben der Kontaktplatte 13 nach unten, während die Vergaserldappe 29 in der Leerlaufstellung bleibt. Die Verschiebung der Platte 13 nach unten führt eine Vergrösserung
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einfacher Weise auch eine Abbremsung der angetriebenen Welle durch den Motor unter blosser Betätigung des Hebels 27. Mit diesem Hebel wird also z.
B. bei einem Kraftfahrzeug die gesamte Leisiungs-und Geschwindigkeitsregelung einschliesslich der Abbremsung beherrscht.
Es ist für die Erfindung nicht wesentlich, dass die Einstellung bzw. Anzeige des richtigen Übersetzungsverhältnisses elektrisch erfolgt. In Fig. 3 ist eine Vorrichtung schematisch dargestellt, die das wirtschaftlichste Übersetzungsverhältnis rein mechanisch anzeigt, um danach die Einstellung von Hand zu gestatten. Hiebei ist eine Walze 31 angeordnet, die in Abhängigkeit von der Stellung des Regelorgans 27 verdreht wird und mit deren Oberfläche ein Tastorgan 32, z. B. ein Arm, mit einer Rolle zusammenwirkt, das drehbar an der Stange 33 sitzt. Das Tastorgan wird in der Achsrichtung der Walze vom Fliehkraftregler 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl n2 der angetriebenen Welle verstellt und durch eine Feder 34 an die Walze angedrückt.
Mit dem Tastorgan 32 starr gekuppelt ist ein Zeiger 35, der vor einer Skala 36 spielt, die an der Stange 33 festsitzt.
Je nach Ausschlag des Reglers 11 bzw. Stellung des Regelorgans 27 liegt die Rolle 32 an verschiedenen Stellen der Walzenoberfläche an. Die Oberfläche der Walze 31 ist nun so gestaltet, dass der Aussehlagwinkel des Tastorgans 32 bzw. des Zeigers 35 gegenüber einer Normalstellung dem für jede Drehzahl n2 und jedem Füllungsgrad t nach der Motorcharakteristik (Fig. 1) ermittelten günstigsten Wert des Übersetzungsverhältnisses proportional ist oder eine andere skalenmässig darstellbare Funktion desselben darstellt. Damit ist dieser wirtsehaftlichste Wert des Übersetzungsverhältnisses auf der Skala 36 unmittelbar ablesbar und das Getriebe kann danach von Hand eingestellt werden.
Ein Getriebe, das nach dieser Erfindung gesteuert wird, wirkt als vollkommenes Freilaufgetriebe, da die Drehzahl n1 des Antriebsmotors auf Leerlauf drehzahl zurückgeht, wenn das Regelorgan 27 in seine Leerlaufstellung zurückgebracht wird, während die Drehzahl der angetriebenen Welle dadurch nicht beeinflusst wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung bzw. Anzeige des jeweils den besten wirtschaftlichen Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einer Brennkraftmaschine gekuppelten Getriebes, bei dem die Einstell- bzw. Anzeigemittel für das Übersetzungsverhältnis sowohl von der Drehzahl der angetriebenen Welle (Ausgangswelle) als auch von einem willkürlich einstellbaren Regelorgan (Hebel) in Abhängigkeit gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Regelorgan als Leistungsregelorgan des Motors in der Weise auf das Übersetzungsverhältnis und die Stellung des Brennstoffregelorgans (Drosselklappe) einwirkt, dass zumindest in einem Teile des gesamten Regelbereiches das Übersetzungsverhältnis bei unverändert bleibender Stellung des Brennstoffregelorgans geändert wird,
so dass das Übersetzungsverhältnis über den ganzen Regelbereich des Motors auf jenen Wert eingestellt wird bzw. jener Wert angezeigt wird, der dem gemäss der Motorcharakteristik (Fig. 1), der jeweiligen Drehzahl (n2) der Ausgangswelle und der eingestellten Leistung zugeordneten wirtschaftlichsten Wert entspricht.