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Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des jeweils den besten Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einer Brennkraftmaschine gekuppelten Übersetzungsgetriebes.
Den Gegenstand der Erfindung bilden Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des jeweils den besten Wirkungsgrad ergebenden Übersetzungsverhältnisses eines mit einem Brennkraftmotor gekuppelten Übersetzungsgetriebes nach Patent Nr. 160427. Es hat sich gezeigt, dass sich die Einrichtungen einfacher und zweckmässiger gestalten lassen, wenn die Einstellmittel für das Übersetzungsverhältnis einerseits von der Drehzahl der angetriebenen Welle und anderseits von der der Leistung des Antriebsmotors durch seine Charakteristik zugeordneten Drehzahl der treibenden Welle abhängig bewegt werden, weil dadurch sich eine leicht graphisch darstellbare und konstruktiv nachbildbare Funktion (lineare Funktion) der bestimmenden Grössen ergibt.
Besonders vorteilhaft ist es, die Bewegung der Einstellmittel entsprechend den Logarithmen der Drehzahl der angetriebenen bzw. der treibenden Welle zu bewirken.
In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 3 beispielsweise eine Einzelheit (Kontaktplatte) in drei Entwicklungsformen, Fig. 4 zeigt eine beispielsweise Gesamtanlage und Fig. 5 eine Motorcharakteristik.
Aus Fig. 2 des Stammpatentes geht hervor, dass dessen Kontaktfelder ganz unregelmässige Figuren darstellen. Wenn man die Anordnung so trifft, dass die Verschiebung des Kontaktes proportional der Drehzahl der angetriebenen Welle und die Verschiebung der Kontaktplatte proportional der Drehzahl der treibenden Welle n1 erfolgt (das ist ja möglich, da jeder Stellung des Gashebels eine durch die Motorcharakteristik genau bestimmte Antriebsleistung und Antriebsdrehzahl n1 entspricht), so lösen sich die unregelmässig geformten Kontaktfelder in Streifen auf, die gegen den Ursprung konvergieren.
Um dies klarzumachen, sei ein Übersetzungsgetriebe angenommen, das nur die Übersetzungsverhältnisse n1/n1 = M ='/, Va, jf, 2, 3 aufweist. In diesem Falle ergibt sich ein Kontaktfeld gemäss Fig. 1, worin die voll gezeichneten Linien 41 die Isolierstreifen und die strichpunktierten Linien 42 die Mittellinien der den vorgenannten Übersetzungsverhältnissen zugeordneten Kontaktfelder bedeuten.
Die Linien 42 sind nichts anderes als die graphische Darstellung der Funktion ? ! = =M. ns in einem System mit den Achsen Mi und , worin sie zum Ursprung 0 konvergierende Gerade darstellt. In diesem Falle ist die Verschiebung des (hier nicht gezeichneten) Kontaktes bzw. der Kontaktplatte im Sinne der Fig. 2 des Hauptpatentes in beiden Achsrichtungen proportional zu der Drehzahl n1 bzw. Ks.
Wählt man dagegen diese Verschiebungen nicht den Drehzahlen selbst, sondern deren Logarithmen proportional, so erhält man eine Kontaktplatte nach Fig. 2, da die Beziehung nunmehr durch die Gleichung
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gegeben ist, die in einem Koordinatensystem mit logarithmischer Teilung durch gegen die beiden Achsen um 450 geneigte, zueinander parallele Gerade 43 dargestellt ist, falls der Massstab für log na gleich gewählt wird ; bei ungleichem Massstab ändert sich nur der Neigungswinkel. (Die Isolierstreifen sind in Fig. 2 weggelassen.) Um entsprechende Verhältnisse zu bekommen, müsste daher die Kontaktplatte nach Fig. 2 in der Vertikalrichtung in Abhängigkeit von log Mi und der (nicht gezeichnete) Kontakt horizontal in Abhängigkeit von log verschoben werden.
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Durch die Tatsache, dass die Geraden 43 parallel laufen, ergibt sich jedoch eine weitere Ver- einfachungsmöglichkeit, indem an Stelle der Bewegung in den beiden Achsrichtungen die Projektion dieser Bewegungen auf eine zu den Linien 43 senkrecht stehende Gerade verwendet wird. Die sich dabei ergebende Kontaktplatte 44 zeigt Fig. 3, in der wieder die Linien 43 als Mittellinien von Kontaktfeldern erscheinen, die durch Isolierstreifen 46 voneinander getrennt sind.
Diese Kontaktplatte 44 besitzt also lauter rechteckige, durch die Linien 43 als Mittellinien gekennzeichnete Kontaktfelder 49 und wird von einem Gestänge 47 in Abhängigkeit vom Werte log n1 hin-und herbewegt, während der Kontakt 12 an einem Gestänge 48 sitzt, das in Abhängigkeit vom Werte log n2 hin-und herbewegt wird, so dass sich die beiden Bewegungen gegenseitig summieren und aufheben können. Es ist klar, dass durch weitgehende Unterteilung in schmale Felder eine feinstufige Regelung des Übersetzungsverhältnisses, soweit dies eben das Übersetzungsgetriebe zulässt, einstellbar ist.
Man hat es daher z. B. bei elektrischen Getrieben durch eine konstruktiv ganz einfache Anordnung in der Hand, das Übersetzungsverhältnis beliebig feinstufig abzuändern, indem man jeder Lamelle die dem entsprechenden Übersetzungsverhältnis entsprechende Erregung zuordnet.
Die Fig. 4 zeigt eine solche Anlage zur Steuerung des Übersetzungsgetriebes in Abhängigkeit von der Drehzahl der angetriebenen Welle einerseits und von der durch das Leistungsregelorgan des Antriebsmotors eingestellten Leistung anderseits. Dabei ist eine Kontaktplatte 44'ähnlich jener nach Fig. 3 verwendet, und demzufolge mass die Steuerung der Platte 44'und des Schleifkontaktes 12 in Abhängigkeit vom Wert log n1 bzw. log n, erfolgen. Die hiezu dienlichen Vorrichtungen seien vorerst beschrieben.
Der Gashebel 51 verschiebt zunächst das Gestänge 52 zum Vergaser des Antriebsmotors 80.
Der durch den Ansatz 53 verlängerte Gashebel 51 trägt an seinem Ende einen Zapfen 54. Die geforderte Charakteristik des Antriebsmotors sei durch Fig. 5 gegeben, in der die Kurve 1, 2,3, 4,5, 6 die erforderliche Regelkurve nach bestem Wirkungsgrad darstellt. Die Stellung des Zapfens 54 nimmt bei den diesen Punkten 1-6 entsprechenden Füllungen die Stellung 1-6 der Fig. 4 an, indem sich der Zapfen 54 in dem Schlitze 55 der Kulisse 56 verschiebt. Dabei dreht sich die Kulisse 56 um ihren Lagerpunkt, und die Stange 47, die durch Verschiebung des auf ihr angebrachten Zapfens 59 in dem Schlitz 60 der Kulisse 56 bewegt wird und den Kontaktstreifen 44'trägt, führt eine Längsverschiebung aus.
Der Führungsschlitz 55 in der Kulisse 56 ist so bemessen, dass diese Längsverschiebung dem Werte log Hi proportional ist, wie es für die richtige Betätigung der Kontaktplatte 44 vorausgesetzt war.
Auf ähnliche Weise kann auch die Bewegung der Stange 48 von einer mit der Drehzahl 1102 angetriebenen Welle 61 in Abhängigkeit vom Wert log w, angetriebenen Welle 61 unter Vermittlung eines Fliehkraftreglers (vgl. Regler 11 in Fig. 2 des Stammpatentes) erreicht werden. Erfindungsgemäss kann jedoch auch unter Umgehung aller mechanischen Getriebe von der angetriebenen Welle aus auf hydrau- lischem Wege eine Stange oder ein anderes Organ nach irgendeiner beliebigen Funktion, insbesondere auch nach einer logarithmischen Funktion der Wellendrehzahl bewegt werden, wie nachstehend beschrieben.
Auf der mit der Geschwindigkeit rl2 umlaufenden Welle 61 ist ein Exzenter 62 aufgekeilt, so dass die am Exzenterring 63 sitzende Pleuelstange 64 und der Pumpenkolben 65 bei jeder Umdrehung der Welle einen Hub ausführt. Durch die Wirkung der beiden Rückschlagventile 66 und 66'wird aus dem Pumpensumpf 67 fortdauernd Flüssigkeit in den Pumpenzylinder 68 und über die Leitung 69 in einen zweiten Zylinder 71 gefördert. In diesem ist ein gegen die Wirkung der Feder 72 längsverschiebbarer Kolben 73 angeordnet, der die Stange 48 mit dem Kontakt 12 trägt. Längs der Zylinderwand sind Bohrungen 75 verschiedener Grösse und Anordnung angebracht, deren Durchtrittsöffnungen in irgendeiner Weise, z. B. durch kleine Schrauben (nicht dargestellt), verändert werden kann.
Die durch den Pumpenkolben 65 in diesen Zylinder gepresste Flüssigkeit wird nun den Kolben 73 so weit nach rechts verschieben, bis gerade die bei der vorhandenen Drehzahl, geförderte Flüssigkeitsmenge durch die von dem Pumpenkolben freigegebenen Öffnungen in den Pumpensumpf 67 zurückströmen kann. Durch entsprechende Wahl und Einstellung der freien Austrittsöffnungen 75 gelingt es so, dem Kontakt 12 die erforderliche, in Abhängigkeit vom Werte log n2 erfolgende Bewegung zu erteilen.
Um die richtige Funktion dieser Einrichtung jederzeit überprüfen zu können, kann weiters erfindungsgemäss in dem Raum zwischen den beiden Pumpenventile 66 und 66'eine Umgehungsleitung 77 mit einer verstellbaren Drossel 78 abgezweigt sein, durch die ein gewisser Teil der von der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge in den Pumpensumpf 67 zurückgefördert wird. Da die Verschiebung der Kolbenstange 48 ein ganz bestimmtes Mass für die Grösse der Drehzahl 1102 und damit bei Fahrzeugen auch ein Mass für die Fahrgeschwindigkeit ist, kann man die Verschiebung des Kolbens 73
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eines vereinigen, bei dem sich die beiden Zeiger stets genau decken müssen, solange alles in Ordnung ist.
Wenn aber beispielsweise durch Ausarbeiten des Pumpenkolbens oder durch Verändern der Zähigkeit der Flüssigkeit bei grösseren Temperaturunterschieden die Einstellung des Kontaktes 12 nicht mehr genau erfolgt, so werden sich die Zeiger nicht mehr decken. Man braucht dann aber nur die Drossel 78 so zu verstellen, bis sich die Zeiger wieder decken.'Die Regelanordnung ist dann wieder in Ordnung.
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Im Zusammenbau der vorstehend beschriebenen Getriebe mit der Gesamtanlage nach Fig. 4 ergibt sich folgendes Bild.
Der Antriebsmotor, z. B. Verbrennungskraftmotor 80, treibt über die mit der Drehzahl Mi laufende Welle 81 ein elektrisches Übersetzungsgetriebe 82 jener Art an, das aus einem Motorgenerator besteht und so wirkt, dass die Änderung des Übersetzungsverhältnisses vom untersynchronen Lauf über den Gleichlauf zum übersynchronen Lauf der angetriebenen Welle 61 ausschliesslich durch Änderung der Felderregung des Motorteiles von einem positiven Mindestwert über Null zu einem negativen Wert erfolgt. Ein solches Getriebe ist in dem österr. Patent Nr. 143 924 beschrieben. Diese Veränderung der Erregung wird durch die Kontaktplatte 44'bzw. den Kontakt 12 bewirkt.
Die einzelnen Kontaktfelder der Platte 44'sind durch Widerstände 85 überbrückt. Nur das Feld 86, das der Erregung Null entspricht, hat keine leitende Verbindung. Die Endkontakte sind über die Leitungen 87 und 87'mit den Schleifringen 88 und 88'des elektrischen Getriebes verbunden. Ferner gehen von diesen Schleifringen Leitungen 89 und 89'zu Kontaktbahnen 90 und 90', auf denen eine auf der Stange 48 sitzende Bürste 91 schleift, die über die Leitung 92 mit dem einen Pol 93 der Batterie 96 verbunden ist. Der Pol 93'ist wieder mit Schleifbahnen 94 und 94'verbunden, auf denen die auf der Stange 48 sitzenden Bürsten 95 und 95'schleifen.
Hieraus ergibt sich folgende Wirkungsweise :
Solange der Kontakt 12 auf den Feldern rechts vom Null-Kontakt 86 der Kontaktplatte 44' steht, ist der Stromkreis auf dem Wege 93', 94', 95', 12 eventuell SJ, 87', 88', Erregerwicklung des Motorteiles des Getriebes, 88, 89', 91, 92,93 geschlossen. Bei einer Relativbewegung des Kontaktes 12 auf der Kontaktplatte 44 nach links wird der Strom durch Zuschaltung von Widerständen 86 immer geringer, bei Anlangen am Kontakt 86 wird er gleich Null und bei Überschreiten dieses Kontaktes nach links kehrt sich die Stromrichtung um, da jetzt der Stromkreis auf dem Wege 93', 94, 95, 12 eventuell 85, 87, 88, Erregerwicklung 88', 89, 90, 91, 92,93 geschlossen ist.
Der erstgenannte Stromkreis entspricht dem untersynchronen und der zweitgenannte dem übersynchronen Lauf der angetriebenen Welle (H. Mit einer solchen Vorrichtung, deren Einzelelemente natürlich weitestgehend verändert werden können, und einem elektrischen Übersetzungsgetriebe der erwähnten Art kann man also durch blosse Betätigung der Leistungsregelvorrichtul1g (Gaspedal) unter Anpassung an den jeweiligen Fahrwiderstand das Übersetzungsverhältnis jeweils so ändern, dass der Motor immer mit dem besten Wirkungsgrad läuft.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des Übersetzungsverhältnisses nach Patent Nr. 160 427, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel für das Übersetzungsverhältnis einerseits von der Drehzahl (n2) der angetriebenen Welle und anderseits von der der Leistung des Antriebsmotors durch seine Charakteristik zugeordneten Drehzahl (ni) der treibenden Welle abhängig bewegt sind, wodurch sich eine graphisch leicht darstellbare Funktion (lineare Funktion) der bestimmenden Grössen ergibt (Fig. 1).