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Steuervorrichtung zum selbsttätigen Verstellen eines stufenlosen Keilriemengetriebes
für Motorfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum selbsttätigen
Verstellen eines stufenlosen Keilriemengetriebes für Motorfahrzeuge mit einem Vergasermotor,
wobei die Riemenscheiben axial gegeneinander bewegbare Scheibenhälften aufweisen
und mindestens eine der Riemenscheiben mit einem ihre bewegbare Scheibenhälfte verstellenden
Vakuumservomotor versehen ist, der sich über eine vom Gaspedal des Fahrzeuges gesteuerte
Verschlußvorrichtung mit dem Saugrohr des Motors verbinden läßt.
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Steuervorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Bei ihnen ist
an einer verstellbaren Scheibenhälfte einer sekundären Riemenscheibe eines stufenlosen
Keilriemengetriebes ein Vakuumservomotor angeordnet, und zwischen dem Servomotor
und dem Saugrohr des Motors befindet sich eine Verschlußvorrichtung, die derart
durch das Gaspedal gesteuert wird, daß bei freigegebenem Gaspedal das im Saugrohr
herrschende Vakuum mit dem Servomotor verbunden und die verstellbare Scheibenhälfte
in Richtung der unverstellbaren Hälfte gedrückt wird, während bei niedergedrücktem
Gaspedal der Servomotor von dem im Saugrohr herrschenden Vakuum abgeschaltet und
mit der Außenluft verbunden wird. Infolge dieser Anordnung wird der Servomotor während
der Fahrt nicht von dem im Saugrohr herrschenden Vakuum beeinflußt, und es muß daher
eine Vorkehrung getroffen werden, um das Keilriemengetriebe in Abhängigkeit vom
Fahrwiderstand (Drehmoment) steuern zu können. Zu diesem Zweck sind bei der bekannten
Vorrichtung an der verstellbaren Scheibenhälfte Rollen angeordnet, die mit an der
sekundären Welle befestigten Auflaufnocken zusammenwirken. Diese Rollen und diese
Auflaufnocken erbringen Komplikationen.
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Ferner ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die ein vom Gaspedal
gesteuertes Ventil aufweist und zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes durch
ein Schrittschaltwerk dient, also eine Vorrichtung, die nicht als Steuervorrichtung
für ein stufenloses Keilriemengetriebe wirkt. Durch diese Einrichtung wird eine
Steuerung in Abhängigkeit von der Größe des im Saugrohr herrschenden Vakuums nicht
erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Komplikationen bei der
bekannten Steuervorrichtung mit Auflaufnocken und Rollen an der verstellbaren Scheibenhälfte
zu vermeiden und eine in Abhängigkeit vom Fahrwiderstand arbeitende Steuervorrichtung
zu schaffen, bei der das Übersetzungsverhältnis durch den Vakuumservomotor bei allen
Fahrzuständen im Zusammenhang mit der Belastung des Motors geregelt wird, also sowohl
während des Fahrens auf ebener Straße als auch bei Talfahrt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Verschlußvorrichtung beim Herabdrücken
des Gaspedals den Vakuumservomotor mit dem Saugrohr des Motors und beim Freigeben
des Gaspedals mit der Außenluft verbindet, wobei der Vakuumservomotor in Abhängigkeit
von der Stellung der Verschlußvorrichtung in der einen oder in der entgegengesetzten
Richtung auf die verschiebbare Scheibenhälfte der Riemenscheibe einwirkt. Der Einfachheit
halber wurde der Ausdruck Gaspedal gewählt, da ein solches normalerweise verwendet
wird. Es kann jedoch auch eine andere Bedienungsvorrichtung der Gaszufuhr mit derselben
Funktion verwendet werden, z. B. eine Bedienungsvorrichtung mit einem Handhebel
oder einem drehbaren Handgriff.
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Bei einer praktischen Ausführungsform kann die Verschlußvorrichtung
als Ventil ausgebildet sein, das unmittelbar am Gaspedal angeordnet ist und einen
Ventilteller enthält, auf den beim Bedienen des Gaspedals ein Druck ausgeübt wird.
Solange der Fuß einen Druck auf das Gaspedal ausübt, ist das Ventil in der Verbindungsleitung
zwischen dem Saugrohr des Motors und dem mit der verstellbaren primären Scheibenhälfte
verbundenen Vakuumservomotor geöffnet. Eine besonders praktische Ausführung eines
Gaspedals wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Hebelarm des Gaspedals
durch Rohre gebildet
ist, die schwenkbar an dem Fahrzeug angeordnet
sind und das Ventil mit dem Vakuumservomotor und mit dem Saugrohr verbinden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 die gesamte Steuervorrichtung und Fig.2 einen Schnitt durch
das Ventil in größerem Maßstab.
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Auf einer drehbar in einem Gehäuse 2 gelagerten Welle 1 ist eine Riemenscheibe
3 angeordnet, die aus einer axial nicht verstellbaren Scheibenhälfte 4 und einer
axial verschiebbaren Scheibenhälfte 5 besteht. In der keilförmigen Öffnung dieser
Riemenscheibe läuft ein Riemen 6 mit keilförmigem Querschnitt. Dieser Riemen verbindet
die Riemenscheibe 3 mit einer zweiten, in der Zeichnung nicht dargestellten Riemenscheibe.
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Auf der Welle 1 ist ein Teil 7 befestigt, das einige, beispielsweise
drei Augen trägt. An jedem Auge 8 ist ein Fliehgewicht 9 um eine Achse 10 schwenkbar
angeordnet. Jedes Fliehgewicht umfaßt einen Sektor 11, der mit einer gekrümmten
Druckfläche 12 versehen ist. Diese Druckfläche ruht auf einer Fläche 13 der Scheibenhälfte
5, so daß die Scheibenhälfte 5 in Richtung auf die starre Scheibenhälfte 4 verstellt
wird und sich dabei auf der Welle 1 verschiebt, wenn das Fliehgewicht 9 beim Rotieren
der Welle 1 durch die Fliehkraft nach außen geschwenkt wird. Der Teil 7 trägt ferner
einige, beispielsweise drei Widerlager 14. Zwischen den Widerlagern 14 und der Scheibenhälfte
5 sind Federn 15 angeordnet, die die Scheibenhälfte 5 in Richtung der Scheibenhälfte
4 drücken. Die bisher beschriebene Einrichtung ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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An der Welle 1 ist ein in einem Zylinder 17 gleitender abgedichteter
Kolben 16 befestigt. Der Zylinder 17 ist fest mit der Scheibenhälfte 5 verbunden.
Der Kolben 16 und der Zylinder 17 bilden einen Vakuumservomotor. Im Boden 18 des
Zylinders 17 befindet sich ein Nippel 19, um den sich der Zylinder 17 drehen kann.
Der Nippel 19 ist gegen den Boden 18 abgedichtet.
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Der Nippel 19 ist über eine biegsame Leitung 20, eine starre Leitung
21 und eine biegsame Leitung 22 mit einem Rohr 23 verbunden, das mit dem
Gaspedal einstückig ausgebildet ist. Das Gaspedal umfaßt ferner ein Ventil 24 und
ein zweites Rohr 25, das den Hebelarm des Gaspedals bildet. Zu diesem Zweck ist
das Rohr 25 in einem Schwenkstück 26 angeordnet, das um eine von einem Fahrzeugteil
28 getragene Achse 27 schwingt.
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Das Saugrohr des Motors ist mit 29 bezeichnet. In diesem Saugrohr
befindet sich eine Drosselklappe 30,
von der ein Arm 31 über eine Stange 32
mit einem Arm 33 des Gaspedals verbunden ist. Das Rohr 25 des Gaspedals steht über
eine biegsame Leitung 34 mit dem Teil des Saugrohres in Verbindung, der zwischen
dem :Motor und der Drosselklappe 30 liegt.
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Fig.2 zeigt das Ventil 24 im Schnitt. Das Ventil umfaßt eine mit dem
Rohr 23 verbundene Kammer 35 und eine mit dem Rohr 25 verbundene Kammer 36. Ein
von einer Feder 38 gegen seinen Sitz gedrückter Ventilteller 37 verschließt die
Verbindung zwischen den Kammern 35 und 36: @ In dieser Stellung der Klappe 37 ist
das Rohr 23 durch Öffnungen 35a mit der Außenluft verbunden. Ein Bedienungsorgan
39, das beim Herabdrücken des Gaspedals durch den Fuß gegen die Kraft einer Blattfeder
40 eingedrückt wird, legt sich mit einem mit ihm verbundenen Bolzen 41 gegen
den Ventilteller 37, senkt diesen gegen die Kraft der Feder 38 mit herab und drückt
ihn dadurch gegen einen Sitz 42. Dabei wird die Verbindung zwischen den Kammern
35 und 36 geöffnet und die Zufuhr der Außenluft zum Vakuumservomotor unterbrochen.
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Die Steuervorrichtung wirkt folgendermaßen: Während der Fahrt mit
konstanter Geschwindigkeit bei Teillast herrscht im Ansaugrohr 29 Vakuum. Das Gaspedal
23, 25 ist teilweise herabgedrückt, wodurch das Bedienungsorgan 39 gegen die Kraft
der Feder 40 abgesenkt ist. In dieser Stellung ist über das Ventil 24 die Verbindung
zum Saugrohr geöffnet, so daß das Vakuum des Saugrohres 29 über die Leitung 34,
die Rohre 25 und 23, die Leitungen 22,21 und 20 und den Nippel 19 der Kammer 43
des Zylinders 17 des Vakuumservomotors mitgeteilt wird. Dadurch wird die Scheibenhälfte
5 etwas nach links gedrückt; die Untersetzung ist niedriger, und bei derselben Fahrgeschwindigkeit
kann die Drehzahl des Motors geringer bleiben, als wenn der Vakuumservomotor nicht
vorhanden wäre. Durch die niedrigere Drehzahl ergibt sich ein wirtschaftlicherer
Betrieb des Fahrzeuges, weniger Geräusch und weniger Verschleiß des Motors. Durch
den Vakuumservomotor, der die Untersetzungsregelung unterstützt, werden alle Vorteile
eines sogenannten Schnellganges von Motorfahrzeugen mit normalem Wechselgetriebe
erreicht. Der typische Nachteil des bekannten Schnellganges, nämlich daß weniger
Leistungsreserve beim Beschleunigen oder bei zunehmendem Rollwiderstand verfügbar
ist, tritt aber bei der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung nicht auf, bei der
die Untersetzungsregelung durch den Vakuumservomotor unterstützt wird. Falls aus
dem geschilderten Zustand heraus mehr Gas zur Beschleunigung gegeben wird, bleibt
das Ventil 24 geöffnet. Da das Vakuum im Saugrohr 29 dabei geringer wird oder gegebenenfalls
nahezu gänzlich ausfällt, füllt sich die Kammer 43 auf, und die Scheibenhälfte 5
wird nach rechts versetzt, so daß eine größere Untersetzung erzielt und damit erreicht
wird, daß für schnelles Beschleunigen mehr Drehmoment zur Verfügung steht.
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Wird das Gaspedal 23,25 plötzlich freigegeben, beispielsweise
um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges schnell herabzusetzen, so entsteht im Saugrohr
29 ein großes Vakuum. Würde die Verbindung zwischen dem Saugrohr 29 und der Kammer
43 des Zylinders 17 aufrechterhalten bleiben, so würde der Zylinder 17 nach links
gezogen und somit auch die Scheibenhälfte 5 nach links verschoben. Dadurch würde
eine niedrige Untersetzung eingestellt, was in diesem Falle nicht erwünscht ist,
weil die Fahrgeschwindigkeit dann weniger durch die Bremswirkung des Motors beeinflußt
würde und das Fahrzeug mit dieser niedrigen Untersetzung nach Stillstand weniger
schnell angefahren werden könnte. Aus diesem Grunde ist das Ventil 24 so mit dem
Gaspedal 23, 25 verbunden, daß beim Freigeben des Gaspedals, also beim Aufheben
des Druckes auf das Bedienungsorgan 39, der Ventilteller 37 durch die Kraft der
Feder 38 gegen seinen Sitz gedrückt wird. Die Kammer 43 des Zylinders 17 wird hierbei
durch die Öffnungen 35a über das Rohr 23 und die Leitungen 22, 2:1 und 20 mit der
Außenluft verbunden, so daß die Kammer 43 unter atmosphärischem Druck steht und
auf die Scheibenhälfte 5 kein Druck ausgeübt wird, wodurch diese Scheibenhälfte
in der äußersten Stellung rechts gehalten wird. Der Riemen 6 läuft daher nahe der
Achse der Riemenscheibe 3, und der Motor kann eine kräftige Bremswirkung ausüben.
Bei freigegebenem Gaspedal kann der Vakuumservomotor mit der Außenluft in Ver-
Bindung
gebracht werden; er kann jedoch auch durch eine von Hand oder mit dem Fuß bedienbare
Verschlußvorrichtung in eine Richtung bewegt werden, die der Bewegungsrichtung bei
herabgedrücktem Gaspedal entgegengesetzt ist. Diese Verschlußvorrichtung kann grundsätzlich
in der gleichen Weise wie das in Fig.2 dargestellte Ventil wirken und dabei so angeschlossen
sein, daß die Kammer 36 in direkter Verbindung mit der Leitung 34 von Fi-g. 1 steht.
Die Kammer 35 kann dabei beispielsweise über die Welle 1 in direkter Verbindung
mit dem links vom Kolben 16 gelegenen Teil des Vakuumzylinders 17 stehen, wobei
jedoch die an der Unterseite des Zylinders 17 sichtbare öffnung in der Zylinderwand
verschlossen sein müßte.
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An Stelle des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann die Vorrichtung
auch mit einer Anzahl koaxialer Riemenscheiben ausgeführt sein.