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Hydraulische Schalt-und Steuervorrichtung zum selbsttätigen Übersetzungswechsel
in mechanischen Wechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge 1
Die Erfindung
betrifft eine hydraulische Schalt- und Steuervorrichtung zum selbsttätigen Übersetzungswechsel
in mechanischen Wechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, in Abhängigkeit
von der Abtriebsdrehzahl bzw. der Fahrgeschwindigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Schaltvorrichtung so zu
gestalten, daß sie an Wechselgetriebe der üblichen Standgetriebebauart mit Schaltung
der Gänge durch einen Schaltfinger angebaut werden kann, wobei die Hauptkupplung
beim Anfahren und beim Umschalten der Gänge selbsttätig betätigbar ist sowie Druckänderungen
im Schaltkreislauf den Steuerkreislauf nicht beeinflussen.
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Die Erfindung besteht in der Kombination folgender Merkmale: a) Zum
Steuern des Übersetzungswechsels und zum Schalten des Wechselgetriebes sind in an
sich bekannter Weise zwei voneinander unabhängige, völlig getrennte Druckflüssigkeitskreisläufe
vorgesehen.
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b) In an sich bekannter Weise ist der Druckflüssigkeitskreislauf zum
Steuern des übersetzungswechsels von einer von der Abtriebswelle des Wechselgetriebes
angetriebenen Steuerpumpe gespeist und enthält einen auf den fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Druck ansprechenden, federbelasteten Gangwählschieber, wobei der fahrgeschwindigkeitsabhängige
Druck mittels einer eine Drossel aufweisenden Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter
erzeugt wird.
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c) Der in an sich bekannter Weise die Hilfskraft für das Schalten
der Gänge und die Kupplungsbetätigung liefernde Druckflüssigkeitskreislauf wird
von einer in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angetriebenen Hilfskraftpumpe gespeist.
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d) In an sich bekannter Weise ist in dem die Hilfskraft liefernden
Druckflüssigkeitskreislauf ein durch den Flüssigkeitsdruck betätigbares Steuerorgan
angeordnet, das jeweils beim Beendigen eines Schaltvorganges den Druck durch Freigabe
eines Rücklaufs zum Vorratsbehälter entlastet.
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Es ist bereits ein Getriebe mit zwei voneinander unabhängigen, völlig
getrennten Druckmittelkreisläufen bekannt. Bei diesem Getriebe wird der Druckflüssigkeitskreislauf
zum Steuern des Übersetzungswechsels von einer Pumpe gespeist, die mit der Abtriebswelle
des Getriebes gekuppelt ist. Diese Pumpe erzeugt mittels einer eine Drossel enthaltenden
Rücklaufleitung einen fahrgeschwindigkeitsabhängigen, auf einen federbelasteten
Steuerkolben wirkenden Druck, wodurch Steuerventile zum Schalten des selbsttätig
vorgewählten Ganges betätigbar sind, wenn die Leistungsregelung des Fahrzeugantriebsmotors
auf Null gestellt wird. Eine vollkommen selbsttätige Schaltung der Gänge ist nicht
möglich.
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Bei einer anderen bekannten Schaltvorrichtung ist für beide Kreisläufe
eine Pumpe verwendet, deren Drehzahl von der Fahrgeschwindigkeit abhängt. Der von
der Fahrgeschwindigkeit abhängige Steuerdruck wird ebenfalls durch eine auf verschiedene
Werte einstellbare Drossel in einer Rückführleitung gewonnen. In einer zusätzlichen
Rückführleitung ist eine weitere, durch ein Gestänge mit dem Gaspedal verbundene
Verstelldrossel angeordnet, wodurch der Steuerdruck auch abhängig von der Leistungsregelung
des Antriebsmotors ist. Da der Schaltdruck bei dieser selbsttätig arbeitenden Schaltvorrichtung
ebenfalls aus dem Steuerkreislauf entnommen wird, können sich Schaltdruck und Steuerdruck
gegenseitig im ungünstigen Sinne beeinflussen. Eine Hauptkupplung wird von dieser
Schaltvorrichtung nicht betätigt.
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Bekannt ist auch bereits eine Steuervorrichtung für das Druckmittel
einer Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, bei der nach dem Ablauf eines durch
eine Bewegung des Bedienungshebels ausgelösten Schaltvorganges das die Schaltmittelzufuhr
zu der Schaltvorrichtung steuernde Glied in einer geschlossenen Stellung gehalten
wird. Bei dieser Konstruktion handelt es sich jedoch nicht um eine automatische
Schaltvorrichtung, sondern es wird die Schaltmittelzufuhr nur bei Verstellung eines
Bedienungshebels eingeleitet.
Die Hauptkupplung wird während des
-Gangwechsels selbsttätig durch den Schaltdruck ausgerückt.
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Durch diese bekannten Einrichtungen werden lediglich Teile der der
Erfindung gestellten Aufgabe gelöst. Die Gesamtkombination der Erfindungsmerkmale
kann den bekannten Einrichtungen nicht entnommen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem von
der Abtriebswelle abhängigen Druckflüssigkeitskreislauf eine vom Gaspedal gesteuerte
Drossel angeordnet, durch deren Offnen der Flüssigkeitsdruck verminderbar ist. Eine
derartige Druckminderung in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals zum Verlegen
der Schaltpunkte abhängig von der Leistungsanforderung ist -an sich bereits bekannt.
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Zweckmäßig steuert der Gangwählschieber den Zufluß der Druckflüssigkeit
des Hilfskraftkreislaufs zu jeweils einem einer Reihe von Zylindern eines Verteilerblocks,
von denen jeder einen Schaltkolben enthält, der den Hilfskraftkreislauf öffnet oder
schließt, wobei jedes Schließen eines Schaltkolbens das beim Gangschalten nötige
Ausrücken der Hauptkupplung bewirkt. Die Anordnung mehrerer pneumatischer Schaltventile
nebeneinander in einem gemeinsamen Block, die die Hilfskraft für zwei Servoeinrichtungen
zum Wählen der Schaltgasse und zum Schalten des Getriebes steuern, ist bereits bekannt.
Bei dieser Bauweise erfolgt die Gangwahl jedoch durch Handbetätigung eines besonderen
Vorwählstellgliedes.
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In einer weiteren Ausführungsform enthält der Verteilerblock ein Netz
von Kanälen, welche von den Zylinderndes Blocks ausgehen und einerseits die Druckflüssigkeit
axial verschiebbaren Druckkolben, die den einen Teil der Schaltfingerbewegung bewirken,
und andererseits dem Kolben eines Schaltservomotors zum Drehen des Schaltfingerträgers
um die Achse der axial verschiebbaren Druckkolben zuführen. Das auf den Schaltfinger
wirkende Schaltorgan kann (dabei einen im Getriebegehäuse drehbar gelagerten Zylinder
enthalten, in dem die Druckkolben gleiten. Einrichtungen dieser Art für die Verstellung
des Schaltfingers sind bereits bekannt. Es handelt sich hier jedoch um Konstruktionen,
bei denen der folgende Gang jeweils von Hand mittels eines gesonderten Stellgliedes
vorgewählt werden muß.
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In oder Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine teilweise schematische Anordnungsskizze der Vorrichtung am
Motor-Getriebeblock des Fahrzeugs, Fig. 2 schematisch die beiden Druckflüssigkeitskreisläufe
und den Horizontalschnitt durch die Gangwähleinrichtung mit dem mit ihr verbundenen
Verteilerblock, Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-HI von Fig. 1, Fig. 4 den
Schnitt entlang der Linie IV-IV- von Fig. 6 mit dem SChaltservomotor, Fig. 5 den
Vertikalschnitt gemäß Linie V-V von Fig. 2, Fig. 6 den Schnitt längs der Linien
VI-VI von Fig: 2 und 4, Fig. 7 den Schnitt durch den Verteilerblock entlang der
Linie VII-VII von Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt durch das Bedienungsorgan für die
Kupplungssteuerung - und für die automatische Bremsung, Fig. 9 und 10 Teilschnitte
gemäß der Linie IX-IX von Fig. 8, Fig. 10ä, 11 und 12 Schnitte durch verschiedene
Drosselventile vordem Kupplungservomotor und Fig. 13 das Bedienungsgestänge für
die abhängig vom Gaspedal betätigte Drossel.
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In der Zeichnung sind die Leitungen durch einfache, unterbrochene
Linien dargestellt.
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Nach Fig. 1 wird durch die Schalt- und Steuervorrichtung, die auf
dem aus dem Fahrzeugantriebsmotor M, der Kupplung K und dem Getriebe P bestehenden
Motor-Getriebeblock angeordnet ist, ein Schaltfinger 120 zum Einrücken der Gänge
durch einen Schaltservomotor E mittels eines Kolbens 110 betätigt. Außerdem sind
nach Fig. 3 zum Einstellen der Schaltgasse durch den Schaltfinger 120 unter Federdruck
stehende Druckkolben 121 und 122 vorgesehen, die in einem Zylinder 123 unter
der Einwirkung eines Drukkes, der durch Bohrungen 124 oder 125 in den Zylinder 123
eintreten kann, gleiten können. Der Zylinder 123. ist in Lagern 126, die im Schaltgehäuse
vorgesehen sind, drehbar und kann durch einen Mitnehmer 127 vom Kolben 110 des Schaltservomotors
E gedreht werden. Der Mitnehmer 127 gleitet hierzu in einem Schlitz 128 eines fest
mit dem Zylinder 123 verbundenen Hebelarmes 129.
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Die Einstell- und Schaltbewegungen des Schaltfingers sind durch einen
automatischen Schaltgeber S (Fig.2) gesteuert. Dieser unterliegt einem von der Fahrgeschwindigkeit
abhängigen Druck, welcher von einer Steuerpumpe P1 erzeugt wird, die von der getriebenen
Welle, z. B. von der Ausgangswelle des Getriebes, angetrieben wird. Der Schaltgeber
S ist mit dem Schaltservomotor E und mit einem Verteilerblock D zusammengebaut,
der mit Hilfe später beschriebener Einrichtungen die den Gangwechsel betätigende
Druckflüssigkeit den betreffenden Organen zuführt. Die Druckflüssigkeit zum Schalten
der Gänge und zum Einstellen der Schaltgasse wird von einer getrennten, vom Motor
betriebenen Hilfskraftpumpe P2 geliefert. Semit sind zwei voneinander unabhängige,
völlig getrennte Druckflüssigkeitskreisläufe zum Steuern des Gangwechsels und Schalten
des Wechselgetriebes sowie zum Auskuppeln vorhanden.
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Nach Fi@g.2 besteht der Schaltgeber-S aus einem Zylinder 46, in Odem
ein Gangwählschieber 20 gleiten kann. An seinem einen Ende wird dem Zylinder 46
durch eine Bohrung 27 Druckflüssigkeit zugeführt, die durch eine Leitung 29 von
der Steuerpumpe P, kommt. Auf der nämlichen Seite des Zylinders 46 führt eine an
eine Bohrung 28 angeschlossene Leitung 30 zu einem Vorratsbehälter R zurück, der
unter Atmosphärendruck steht; in die Leitung 30 ist eine Drossel 31 eingeschaltet,
die als verstellbarer Durchgangshahn ausgeführt sein kann. Wenn die Drossel 31 auf
einen passenden Wert eingestellt worden ist, wie es später erläutert wird, ist der
Druck, der an dem einen Ende des Zylinders 46 herrscht und auf den Gangwählerschieber
20 wirkt, in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Steuerpumpe Pi veränderlich
und steigt mit wachsender Fahrgeschwindigkeit an.
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Der durch eine Feder 37 entgegen dem Flüssigkeitsdruck belasteteGangwählschieber20
des Schaltgebers S enthält eine Axialbohrung 34, die an dem der Feder 37 zugewandten
Ende z. B. durch einen Schraubbolzen 33 verschlossen und durch Öffnungen mit einer
ringförmigen Nut 35 verbunden ist, die im Führungsteil 36 des Gangwählschiebers
20 angebracht ist. Die Nut 35 gibt nacheinander Bohrungen 21, 22, 23 und 24 frei,
die sich in der Wand des Zylinders 46 befinden und deren jede einem -der Gänge des
Getriebes zugeordnet ist; wenn der Gangwählschieber 20 unter der Einwirkung des
anwachsenden Druckes von links nach rechts wandert. Die Axialbohrung 34 des Gangwählschiebers
20
enthält ein Rückschlagventil mit einer unter dem Druck einer Feder 39 stehenden
Kugel 38.
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Um zu verhindern, daß nach hem Einschalten des 4. Ganges der Druck
außergewöhnlich hoch ansteigen kann, ist in der Wand des Zylinders 46 eine Entlastungsbohrung
41 vorgesehen, die offen ist, wenn der Gangwählschieber 20 bis zum rechten Anschlag
gedrückt worden und ,daher sein Führungsstück 42 an der Entlastungsbohrung 41 vorbeigegangen
ist. Die Entlastungsbohrung 41 ist über eine Leitung 40 unmittelbar mit dem Vorratsbehälter
R verbunden. Andererseits enthält der Zylinder 46 in seinem rechten Deckel eine
Entlastungsbohrung 43, die über eine Leitung 44 gleichfalls zum Vorratsbehälter
R führt.
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Die Wand des Zylinders 46 enthält ferner eine Öffnung 25, die mit
der Leerlaufstellung übereinstimmt, sowie eine Einkerbung 26, die von der Bohrung
25 ausgeht und mit der Rückwärtsgangstellung übereinstimmt.
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Der in Fig. 2 dargestellte Verteilerblock D enthält eine Reihe von
nebeneinanderliegenden Zylindern, deren obere Enden den Bohrungen 21 bis 25 bzw.
der Einkerbung 26 des Zylinders 46 des Schaltgebers S gegenüberliegen, wobei jeder
dieser Zylinder je einen Schaltkolben 1 bzw. 2 bzw. 3 bzw. 4 bzw. 5 bzw. 6 enthält,
die unter Federdruck stehen. Jeder dieser Kolben hat eine ringförmige Nut 47 im
oberen Teil und eine breitere ringförmige Nut 48 im unteren Teil. Die Nut 47 liegt
in der oberen Stellung jedes Schaltkolbens auf der Höhe von Bohrungen 80 und 83
des Verteilerblockes D, wobei über die Nuten 47 jedes Schaltkolbens eine freie Verbindung
zwischen diesen beiden Bohrungen besteht, von denen die erste Bohrung 80 über eine
Leitung 176 mit später beschriebenen Teilen der Schaltvorrichtung verbunden ist
und die zweite Bohrung 83 über eine Leitung zum Vorratsbehälter R führt, während
sie in der unteren Stellung der Schaltkolben in der Höhe der Bohrungen 81 sowie
861 bis 86s des Verteilerblockes D liegen, die zu den Betätigungsorganen für den
Gangwechsel führen (Fig. 5 und 7). Die Nuten 48 befinden sich, wenn die Schaltkolben
1 bis 6 in ihrer oberen Stellung in der Ruhelage sind, gegenüber einer Eingangsbohrung
82, die über eine Leitung 87 von der Hilfskraftpumpe P2 speisbar ist. Die Gesamtheit
dieser Nuten 48 und der Verbindungsbohrungen 94 zwischen den Zylindern sowie einer
Ausgangsbohrung 84 auf der Höhe der Eingangsbohrung 82 bildet eine Teilstrecke eines
Flüssigkeitskreislaufes, der im folgenden »Hauptkreislauf« 94d genannt wird, zudem
die Leitung 87 gehört, in die ein Kupplungssteuerventil 88 eingeschaltet ist, das
das selbsttätige Aus- und Einrücken der Kupplung K beim Gangwechsel bewirkt. Diese
Funktion wird später beschrieben.
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Die Bohrung 80 des Verteilerblockes D ist über eine Leitung 178 mit
einer Eingangsbohrung 168 des Kupplungssteuerventils 88 verbunden.
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Das Kupplungssteuerventi188 enthält einen unter dem Druck einer Feder
90 stehenden Wechselkolben 89. Es besitzt eine Zulaufbohrung 91, die an den vorderen
Teil der Leitung 87 angeschlossen ist, und zwei Ausgangsbohrungen 92 und 93. Die
Ausgangsbohrung 92 ist über den hinteren Teil der Leitung 87 mit der Bohrung 82
im Verteilerblock D verbunden. Die Ausgangsbohrung 93 führt über eine Leitung 95,
welche im folgenden »Nebenkreislauf« 95 genannt wird, zu einer Einrichtung, die
das Auskuppeln bei stillstehendem Fahrzeug sowie das Bremsen ermöglicht, wie weiter
unten beschrieben.
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Die Kupplung K wird durch einen Kupplungsservomotor 10 ausgerückt,
welcher in üblicher Art ausgeführt ist, wenn dem Kupplungsservomotor 10 durch eine
Leitung 12, die zwischen der Hilfskraftpumpe P2 und dem Kupplungssteuerventil 88
von der Leitung 87 abzweigt, Druck zugeführt wird. Eine Leitung 11, die vom Kupplungsservomotor
10 zur Bohrung 81 des Verteilerblockes D führt, ist geschlossen, solange die Kupplung
nicht voll ausgerückt ist; der Kolben des Kupplungsservomotors 10 steht unter dem
Druck der kräftigen Kupplungsfedern, die die Kupplung wieder zum Eingriff bringen,
wenn der Flüssigkeitsdruck nachgelassen hat.
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Die vom Verteilerblock D ausgehenden Bohrungen 861 bis 86s führen
in eine in Fig. 7 dargestellte Platte, in der mehrere Kugelventile enthalten sind,
die unter Federdruck stehen. Die als Deckel des Verteilerblokkes D ausgebildete
Platte enthält vertikale Bohrungen 1 a bis 6a, die hie Fortsetzung der Bohrungen
861 bis 86s bilden.
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Von der dem Schaltkolben 1 für den 1. Gang zugeordneten Bohrung 1
a führen ein Kanal 131, in welchem eine unter Federdruck stehende Kugel
132 liegt, und ein Kanal 133 weg, der über eine Bohrung 134 in eine Leitung
165 mündet. Die Leitung 165 ist mit der Bohrung 124 des Zylinders 123 (Fig. 3) verbunden.
Zwischen den Kanälen 133 und 134 ist ein aus einer unter Federdruck stehenden Kugel
135 bestehendes Ventil angeordnet. Die Bohrung 131 ist über eine Leitung
155 mit einer Bohrung 117 des Schaltservomotors E verbunden, durch die der Zulauf
beim Schalten des 1. und des 3. Ganges erfolgt.
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Die Bohrung 2a steht einerseits über ein Kugelventil 80 mit einem
Kanal 156 in Verbindung, der an der Bohrung 4a vorbei zu einer Öffnung 157 und von
dort über eine Leitung 158 zu einer Bohrung 116 des Schaltservomotors E führt, durch
die der Zulauf zum Schalten ,des 2., des 4. und des Rückwärtsganges erfolgt. Andererseits
hat die Bohrung 2a über ein Kugelventil 181 Anschluß an den Kanal 134. Die Bohrung
3a ist wieder mit der Bohrung 131 und mit der Leitung 155 verbunden. Die Bohrung
4a ist direkt mit der Bohrung 157 verbunden. Die Bohrung 5 a, die der Leerlauf stellung
zugeordnet ist, ist über einen Kanal 159 mit der Bohrung 160 verbunden, die einerseits
über eineLeitung 161 eine Verbindung mit einer Eingangsbohrung 115 des Schaltservomotors
E und andererseits über eine Leitung 162 mit der Vorrichtung zum Auskuppeln beim
Stillstand des Fahrzeugs und zum Bremsen (Fig.8) hat. Die dem Rückwärtsgang zugeordnete
Bohrung 6a stellt einerseits eine Verbindung mit einem Kanal 163 her, welcher durch
eine Leitung 164 mit der Bohrung 125 des Zylinders 123 (Fig. 3) verbunden ist. Andererseits
ist sie über ein Kugelventil 166 mit der Bohrung 157 verbunden.
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Der Kolben 110 des in Einzelheiten in Fig. 4 dargestellten Schaltservomotors
E weist einen nicht durchgehenden axialen Kanal 110a auf, der durch eine Querabzweigung
Druckflüssigkeit, die durch die Eingangsbohrung 115 über die Leitung 161 zugeleitet
wird, aufnehmen kann. Der Kolben 110 kann in seinem Zylinder unter der Einwirkung
eines Druckes, der seinen Endräumen 104 durch die Bohrung 116 über die Leitung 158
entsprechend dem 2., dem 4. und dem Rückwärtsgang bzw. durch die Bohrung 117 über
die Leitung 155 entsprechend dem 1. und dem 3. Gang zuleitbar ist, hin- und hergleiten.
Der Kolben 110 trägt den Mitnehmer 127, dessen Bewegung die Drehbewegung des Zylinders
123 (Fig. 1 und 3) verursacht. Der Mitnehmer 127 trägt einen nicht dargestellten,
in einer Führung gleitenden Führungsstift parallel zur Achse
des
Kolbens 110, um ein Drehen des Kolbens 110 zu vermeiden. Der Schaltservomotor
enthält außerdem einen parallel zum Zylinder für den Kolben 110 verlaufenden
Kanal 106, in den die Bohrungen 107 einmünden. Diese stehen offen, wenn der Kolben
110 in einer seiner Endstellungen steht. Der Kanal 106 mündet in eine
Bohrung 112, von der eine zur Bohrung 168 im Kopf des Kupplungssteuerventils 88
führende Leitung 167 ausgeht.
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Der Schaltservomotor E enthält weiterhin Kolbenventile 108, die den
Zufluß aus den Bohrungen 116 und 117 sowie den Abfluß der Druckflüssigkeit
in die Zylinderräume 104 sicherstellen, und zwei Kanäle 101, die über Kugelventile
103 ebenfalls mit den Bohrungen 116 und 117 verbunden sind. Mit den
Kanälen 101
arbeiten zwei Ringnuten 113 im Kolben 110 zusammen, die über Querbohrungen
102 an den Axialkanal 110a angeschlossen sind. Jeweils eine der beiden Ringnuten
113 gibt den Zulauf zu einem der beiden Kanäle 101 frei, wenn der Kolben
110 sich aus seiner Mittellage entfernt. Dadurch wird die Eingangsöffnung
115 mit einer der Bohrungen 116 oder 117 verbunden.
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Endlich besitzt der Schaltservomotor E in seiner Zylinderwand für
den Kolben 110 noch eine zum Kanal 106 führende Bohrung
100, gegenüber der in der Mittelstellung die eine- Ringnut 105,des Kolbens
110 liegt, welche diese Öffnung mit dem Axialkan_al des Kolbens 110 verbindet.
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Die Einrichtung; die zum Auskuppeln bei stillstehendem Fahrzeug -
wenn z. B.,der Motor im Leerlauf dreht - zum Bremsen dient, ist in Fig. 8 dargestellt.
Sie enthält zwei Steuerkolben 54 und 59, von denen der letztere über ein Gestänge
56 mit dem Gaspedal verbunden ist. Die Rückholfeder dieses Gaspedals, welche im
entgegengesetzten Sinne wie der Pfeil f arbeitet, ist nicht dargestellt.
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Zwischen den beiden Zylindern, welche die Steuerkolben 544 und
59 enthalten, ist eine parallel zu den Zylindern laufende Bohrung
51 vorgesehen, die auf halber Höhe durch eine unter Federdruck 58 stehende
Kugel 52 unterbrochen wird. Der obere Teil dieser Bohrung stellt mittels
Querbohrungen 96 und 97 eine Verbindung zwischen den beiden Zylindern her, während
der untere Teil die Zylinder über Bohrungen 98 und 99 miteinander verbindet. Die
Einrichtung weist in der Zylinder-,vand für den Steuerkolben 59 zwei Auslaßbohrungen
57a und 57b, von denen die Leitungen 151 und 152 zum
Vorratsbehälter R führen, und weiterhin eine Bohrung 60 auf, von der eine Leitung
153 zum Bremssystem, schematisch dargestellt in T, führt.
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Es entstehen zwei vom Steuerkolben 54 gesteuerte Kreisläufe 140 und
141, um in gewissen Fällen ein Auskuppeln zu ermöglichen, sowie ein dritter, vom
Steuerkolben 59 gesteuerter Kreislauf 142 zur Bremsbetätigung über das Gaspedal.
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Außerdem enthält die obere Abdeckplatte des Zylinders für den Koben
54 einen Regelblock 172 für den Eimaß und Auslaß (Fig. 8 und 9). Dieser Regelblock
hat eine Einlaßbohrung 173, durch die er über eine Leitung 170"die@von den Balirungen
1 a und 6a kommt (Fig. 5), gespeist wird, sowie eine Auslaßbohrung 143, von der
eine Leitung zum Vorratsbehälter R führt. Die Bohrung 143- ist durch einen Kolben
144, der durch eine Feder 145 unter Druck steht, verschlossen, wenn auf die Kolbenoberfläche
der Flüssigkeitsdruck bei eingeschaltetem 1. bzw. Rückwärtsgang einwirkt.
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Die andere Abdeckplatte des gleichen Zylinders enthält einen Regelblock
174, der dem in der oberen Abdeckplatte analog ist und eine -Einlaßbohrung
175, die ihren Zufluß über die von den Bohrungen 2a und 5a kommende Leitung
171 erhält, sowie eine Auslaßöffnung 176 aufweist.
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Schließlich können in den Steuerkolben 54 und 59
oder
in deren Kolbenstangen Arretierungsvorrichtungen für bevorzugte Stellungen vorgesehen
werden, wie die Kugelschnapper 149 und 150 zeigen.
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Die Gangschalteinrichtung arbeitet in folgender Weise: 1. Ingangsetzen
des Motors Nimmt man zunächst an, daß der Fahrer die Maschine abgestellt hat, ohne
vorher einen Hebel, der das Getriebe in Leerlaufstellung schaltet, zu ziehen. Das
Getriebe steht im 1. Gang. In diesem Falle sind alle Schaltkolben 1 bis
6 des Verteilerblockes D in Ruhestellung, wie es Fig. 2 zeigt. Der Wechselkolben
89 des Kupplungssteuerventils 88 befindet sich dann in seiner obersten Stellung,
so daß der Hauptkreislauf F.-87-94a offen ist. Der Kolben 110 des Schaltservomotors
E befindet sich in der äußersten rechten Position.
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Bei nicht durchgetretenem Gaspedal (Fig. 8) ist dabei die Öffnung
57 b durch den Steuerkolben 59 verdeckt. Der Steuerkolben 54 ist in seiner untersten
Lage geblieben, wobei er (wie es im folgenden beschrieben wird) den 1. Gang eingerückt
hat; er verschließt dabei den Schlitz 96. Infolgedessen steigt der Druck im Raum
51 bis zu einem Wert un, bei dem die Kugel 52 angehoben wird. Währenddessen ist
unter dem Einfluß -des Druckes in den Leitungen 94, 87 und 12 das Auskuppeln erfolgt.
Die Kupplung bleibt also, solange kein anderes Manöver ausgeführt wird, so lange
ausgerückt, wie der Motor im Leerlauf dreht.
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Wenn man in diesem Moment an dem Hebel für die Null-Stellung (Schaltkolben
5) zieht, wird folgende Verbindung hergestellt: Leitung 12 - Kupplungsservomotor
10 - Leitung 11 - Bohrung 81 - Bohrung 5 a -Leitung 161 - Bohrungen 115 - 110a -
102 - 101 -Ventil 103 von rechts - Zylinderraum 104 (der Druck verschiebt das Kolbenventil
108 nach links), wodurch der Kolben 110 des Schaltservomotors E nach links
bis zur Mittelstellung verschoben und der Schaltfinger 120 in Null-Stellung gebracht
wird. In diesem Moment ist die Ringmut 105 gegenüber der Bohrung
100 angekommen, und der Druck pflanzt sich über die Öffnung 112 und die Leitung
167 zum Kupplungssteuerventil 88 fort, dessen Kolben nach unten geht und den Hauptkreislauf
87-94a (Fig. 2) schließt. Aber zu gleicher Zeit hat der Druck, der durch die Bohrung
5 a, die Bohrung 160 und die Leitung 171 in die Bohrung 175 übertragen wurde,
das Wiederansteigen des Steuerkolbens 54 in seine obere Stellung verursacht, wodurch
der Kreislauf 140-151 zum Behälter hin geöffnet wird. Der Druck fällt, aber der
Schaltfinger 120 verbleibt in seiner Null-Stellung.
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Wenn man nun mit dem Fahrzeug vorwärts fahren will, zieht man an dem
Hebel des Schaltkolbens 1
(Fig.2). Hierdurch werden die Schlitze des Hauptkreislaufes
87-94a geschlossen, wodurch der Druck in den Leitungen 87 und 12 ansteigt und das
Auskuppeln erfolgt. Zu gleicher Zeit entsteht in der Leitung 11 ein Druck,.
ider sich (da die Einkerbung 47 in diesem Moment in der Höhe des Einlasses 81 steht)
bis zur Bohrung 1 a (Fig. 7) und von dort über die Leitung 165 in die Bohrung
124 (Fig. 3) und über die Leitung 155 zur Bohrung 117 (Fig. 4) fortpflanzt;
dadurch wird der Schaltfinger 120 seitwärts verschoben und gleichzeitig gedreht,.
wodurch .er den 1. Gang. einschaltet. Bei dieser Bewegung ist der Kolben
110 des
Schaltservomotors E (Fig. 4) nach rechts verschoben
worden; dadurch ist,der Druck durch die Bohrungen 107 und 112 über die Leitung 167
zum Kupplungssteuerventil 88 weitergeleitet worden, so daß der Kolben 89 herabgedrückt
wird. Dadurch wird der Hauptkreislauf 87-94a geschlossen, aber der Nebenkreislauf
95 geöffnet, so daß,der Druck im Kupplungsservomotor 10 über die Leitung 12 erhalten
bleibt. Dadurch bleibt die Kupplung ausgerückt.
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Andererseits läßt der gleichzeitig in die Bohrung 170 (Fig.8) geleitete
Druck den Steuerkolben 54 herabgleiten, der dadurch die Bohrung 96 verschließt und,die
Bohrung 98 freigibt.
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Der vom Gaspedal betätigte Steuerkolben 59 befindet sich in der in
Fig. 8 dargestellten Lage und gibt infolgedessen die Kreisläufe 140 und 142 frei,
verschließt aber die Bohrung 57, so daß der Kreislauf 141 geschlossen ist und der
nötige Druck herrscht, um auf dem Weg über ras Kugelventil 52 auszukuppeln. Sobald
man hierauf den Schalterzug gelöst hat, steht die Einkerbung 47 von neuem gegenüber
den Bohrungen 80 und 83, der Druck in der Leitung 178 fällt, und der Kolben 89 steigt
wieder.
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Der Motor dreht weiter im Leerlauf, ausgekuppelt, der 1. Gang ist
eingeschaltet, das Fahrzeug bleibt jedoch stehen. 2. Anfahren mit dem Fahrzeug Das
Anfahren erfolgt durch Betätigen des Gaspedals.
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Der Motor dreht schneller, so daß der Druck im Nebenkreislauf 95 ansteigt.
Der Steuerkolben 54 ist in seiner unteren Lage, der Druck steigt im Raum 51 an,
aber die Feder 58 hält die Kugel 52 auf ihrem Sitz fest, so daß (der Motor zunächst
noch ausgekuppelt ist. Wenn das Gaspedal weit genug heruntergedrückt wird, so daß
der Steuerkolben 59 die Bohrung 57b freizugeben beginnt, welche über die Leitung
152 eine Verbindung mit dem Vorratsbehälter R herstellt, fällt der Druck, und -die
Kupplung wird unter der Wirkung ihrer Federn eingerückt.
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Der Kolben 89 ist in seiner obersten Lage, und in der Leitung 87 wird
von neuem ein Druck erzeugt. Die eingerückte Kupplung läßt das Fahrzeug im 1. Gang,
der jetzt eingeschaltet ist, anfahren, und die Steuerpumpe P1 beginnt durch Drehen
ihrer Antriebswelle zu arbeiten. 3. Automatische Gangschaltung Wenn man nun weiter
beschleunigt, steigt der Druck in der Leitung 29 an, da die Drossel 31 den freien
Abfluß in den Vorratgbehälter R verhindert. Infolge dieser Druckzunahme beginnt
der Gangwählschieber 20 des Schaltgebers S trotz der entgegenwirkenden Feder 37
von links nach rechts zu wandern. Wenn 'die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausreichend
ist, erreicht die Nut 35 die Bohrung 22, die dem 2. Gang zugeordnet ist. Die unter
Druck stehende Flüssigkeit, welche durch die Innenbohrung 34 des Gangwählschiebers
20 hindurchgeht, lüftet die Kugel 38 trotz der Feder 39 an und geht dann durch die
Nut 35 und die Bohrung 22. Der Schaltkolben 2 wird unter Zusammendrücken seiner
Rückholfeder zurückgestoßen und unterbricht den Hauptkreislauf 87-94a. Dadurch steigt,der
Druck in den Leitungen 87 und 12, und der Kolben des Kupplungsservomotors 10 wird
verschoben, wodurch vor dem Einschalten des 2. Ganges ausgekuppelt wird.
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Der Schaltkolben 2 hat die Einkerbung 47 mit der Bohrung 2 a (Fig.
7) verbunden, und diese nimmt die unter Druck vom Kupplungsserv omotor 10 über die
Leitung 11 ankommende Flüssigkeit auf. Der Druck öffnet die Kugelventile 180 und
181, so daß er sich gleichzeitig über die Leitungen 165 und 158 auf die Bohrungen
124 (Fig. 3) und 116 (Fig. 4) fortpflanzen kann, wodurch die beiden Bewegungen (Seitenverschiebung
und Drehbewegung) hervorgebracht werden, die den gewünschten Schaltvorgang durchführen.
Der Druck, der sich über die Öffnung 116. fortpflanzt, verschiebt das Kolbenventil
108 und den Kolben 110' nach links, bis die Öffnung 107 auf der rechten Seite
freigegeben wird. Dadurch wird der Druck über die Leitung 167 und die Bohrung 168
in das Kupplungssteuerventil 88 weitergeleitet und der Wechselkolben 89 in diesem
Zylinder nach unten gedrückt, so daß der Hauptkreislauf 87-94a auch am Kupplungssteuerventil
88 geschlossen und der Nebenkreislauf 93-95 geöffnet wird. Dieser Nebenkreislauf
95 ist frei, weil das Gaspedal durchgetreten ist und der Steuerkolben 54 in seiner
obersten Stellung steht, wodurch der Druck über :die Bohrung 175 weitergeleitet
wird. Dadurch ist der Kreislauf 140, 151 zum Vorratsbehälter R freigegeben, der
Druck in den Leitungen 87 und 12 fällt, und der Motor wird wieder eingekuppelt.
Wenn man die Geschwindigkeit des Fahrzeugs weiter erhöht, indem man den Druck auf
dem Gaspedal beibehält, wird in der gleichen Weise in den 3. und anschließend in
den 4. Gang selbsttätig geschaltet; genauso verläuft das Zurückschalten, wenn die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs nachläßt.
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4. Bremsen Mit der Einrichtung wird gebremst, wenn das Gaspedal losgelassen
wird.
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Bei niedergedrücktem Gaspedal ist die Bohrung 60 (Fig. 8) dadurch
geschlossen"daß die Kolbenstange 56 in der Richtung des Pfeiles f (Fig. 8) verschoben
ist. Wird die Kolbenstange 56 entgegengesetzt durch Verminderung des Druckes auf
das Gaspedal bewegt, so wird die Öffnung 60 freigegeben, und der Steuerkolben 50
beginnt die Bohrung 57a zu schließen. Es tritt der Moment ein, wo diese Öffnung
57a durch den Steuerkolben 50 so weit geschlossen ist, daß der Druck in den Durchgängen
140-142 anwächst und das Bremsen durch die Einrichtung beginnt.
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5. Rückwärtsgang Um rückwärts fahren zu können, genügt es, an der
Zugstange des Schaltkolbens 6 zu ziehen. Es treten im wesentlichen die gleichen
Bewegungen wie die oben zum Einschalten (des 1. Ganges beschriebenen ein. In diesem
Falle strömt die durch die Öffnung 81 unter Druck eintretende Flüssigkeit durch
die Bohrung 6a, von wo aus der Druck über die Leitung 164 zur Bohrung 125 (Fig.
3) und durch die Bohrung 157 über die Leitung 158 zur Bohrung 116 (Fig. 4) weitergeleitet
wird.
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Bei der beschriebenen Schalt- und Steuervorrichtung kommt man mit
den Schaltstellungen Vorwärts, Leergang und Rückwärts aus, wobei die verschiedenen
Gänge sowie das Bremsen von der Fahrgeschwindigkeit und vom Betätigen des Gaspedals
ausgelöst werden. Daraus ergibt sich eine sehr einfache Fahrweise.
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Soll (die Bremsanlage unabhängig vom Gaspedal gehalten werden, so
ist lediglich,die Bohrung 60 zu verschließen. Der übrige Teil der Anlage bleibt
unverändert.
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Eine andere Ausführung der Schalt- und Steuervorrichtung ergibt sich
durch Anwendung einer Fliehkraftkupplung üblicher Art, welche nur die Anfahrkupplungseinrichtung
ersetzt.
Da die Fliehkraftkupplung ein bekannter Mechanismus ist, wurde sie in der Zeichnung
nicht extra dargestellt. Diese Fliehkraftkupplung sichert automatisch das Auskuppeln
bei niedrigeren Motorgeschwindigkeiten ab einer vorher festgelegten Drehzahl, z.
B. 500 U/min.
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Bei dieser Ausführung ist die in Fig. 8 abgebildete Einrichtung nicht
mehr nötig und kann fortgelassen werden, es sei denn, d'aß das Bremsen mittels de
Gaspedals beibehalten werden soll. Im letzteren Falle könnte die Einrichtung nach
Fig. 8 vereinfacht werden. Die Gesamtheit der anderen Organe jedoch bleibt ohne
Abänderung, wie oben beschrieben, bestehen. Die Ausgangsöffnungen 84 des Verteilerblockes
D sowie 93 des Zylinders 88 sind,dabei direkt an den Vorratsbehälter R angeschlossen.
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Wird eine Vorrichtung derart aufgebaut, so ist ihre Arbeitsweise wie
folgt: Wenn die Vorrichtung in Null-Stellung steht, folgt die Flüssigkeit, da alle
Kolben 1 bis 6 sich in der in Fig. 2 dargestellten Position befinden und der Motor
im Leerlauf dreht, dem Durchgang 87, 84, 94 und kehrt zum Vorratsbehälter R zurück,
ohne unter Druck gestanden zu haben. Die Fliehkraftkupplung ist ausgekuppelt.
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Wenn man den Hebel für .den Vorwärtsgang zieht (Schaltkolben 1), wird
dieser Kreislauf 82-84-94 unterbrochen, der Druck steigt in der Leitung 12 :an,
und die Kupplung bleibt weiterhin in ausgerücktem Zustand. Wenn man weiterhin durch
Druck auf das Gaspedal die Drehzahl des Motors über die festgelegte Grenze hinaus
erhöht, tritt die Fliehkraftkupplung in Tätigkeit, und das Fahrzeug fährt an.
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Wenn -die Geschwindigkeit des Motors weiterwächst und den entsprechenden
Wert erreicht, der zum Übergang vom 1. in den 2. Gang nötig ist, vollzieht sich
der automatische Übergang vom einen in den anderen dieser Gänge in :der oben beschriebenen
Art, ohne daß das Vorhandensein der Fliehkraftkupplung die Arbeitsweise irgendwie
verändert.
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Bei der Ausführung der Schalt- und Steuervorrichtung in der eben beschriebenen
Art mit einer Fliehkraftkupplung kann ein Stoß auftreten, wenn der Förderdruck der
durch den Motor angetriebenen Pumpe plötzlich nachläßt.
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Um den Stoß zu vermeiden, schaltet man am Eingang der Leitung 12 in
Aden Kupplungsservomotor 10 oder in diese Leitung ein automatisches Ventil od. @dgl.
ein, welches sich in Richtung zum Kupplungsservomotor 10 weit öffnet und einen direkten
Durchgang für den Rückfluß der Flüssigkeit hat.
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In der in den Fig. 10a bis 12 :dargestellten Ausführung enthält dieses
automatische Ventil einerseits Führungen, um sich längs seiner Achse bewegen zu
können, und andererseits eine dauernd offene Durchbohrung, um, wenn das Ventil geschlossen
ist, einen Rücklauf der Flüssigkeit zu ermöglichen. Im Beispiel der Fig. 10a geht
der konische Teil 187 dieses Ventils in einen zylindrischen Teil über, der als Kolben
in dem Zylinder 186 spielt und in welchem Längsnuten 182 für den Durchgang der Flüssigkeit
zum Kupplungsservomotor 10 sowie eine Längsbohrung 183 für den Rückfluß der Flüssigkeit
vorgesehen sind, wenn das Ventil geschlossen ist.
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Im Beispiel der Fig. 11 ist der Aufbau der gleiche, mit .dem einzigen
Unterschied, daß sich zwischen dem konischen Teil und dem Führungskolben ein zylindrisches
Stück 184 befindet.
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Bei diesem Aufbau öffnet sich das Ventil, wenn die Leitung 12 unter
Druck steht, indem es die Feder 188 zusammenpreßt, und die Flüssigkeit strömt schnell
zum Kupplungsservomotor durch die großen Längsnuten 182: Wenn in der Leitung 12
der Druck plötzlich nachläßt, schließt sich ebenso plötzlich unter dem Druck der
Feder 188 das Ventil, aber "die Flüssigkeit kann langsam durch !die kleine, stets
-offen stehende Bohrung 183 zurückfließen.
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Das beschriebene automatische Ventil kann durch jedes andere in gleicher
Art wirksame Ventil ersetzt werden.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde der-Einfachheit halber
angenommen, daß die Drossel 31 (Fig. 2) auf einen konstanten Wert eingestellt ist.
Dieses Drossel 31 ist jedoch vorzugsweise regulierbar auszuführen, sei es durch
den Fahrer von Hand, sei es automatisch, insbesondere durch Abhängigkeit der Drosselung
von der Motorregelung, z. B. durch eine Verbindung zwischen dem Gaspedal und einem
Bedienungshebel dieser Drossel.
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In dem in Fig. 13 dargestellten Beispiel enthält die Leitung 29, 30,
die von der Steuerpumpe P1 zum Schaltgeber S und zum Vorratsbehälter
R führt; ebenso wie nach Fig. 2 eine Drossel 31. Diese besteht hier aus dem
Hahn 232, dessen Küken mit einem Betätigungshebel 233 verbunden ist. Dieser
Hebel kann zwischen zwei äußersten Stellungen, welche durch die Anschlagschrauben
234 und 235 eingestellt werden können, spielen. Das äußere Ende des Hebels 233 ist
mit ,dem Gaspedal 236 über ein bewegliches Gestänge verbunden, während das Gaspedal
selbst mit der Drosselklappe 241 des Vergasers über das übliche Gestänge 240, 242
oder auf irgendeine andere Art und Weise verbunden ist.
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Bei einer derartigen Ausführung bewirkt jedes Durchtreten des Gaspedals
236 eine Erhöhung der Drehzahl des Motors und ein weiteres Öffnen des Hahnes 232,
was zur Folge hat, daß die Schaltpunkte der einzelnen Gänge in höhere Drehzahlen
der getriebenen Welle verlegt sind. Dies ermöglicht dem Fahrer, die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs sehr schnell zu erhöhen, indem er das Gaspedal 236 voll durchtritt,
ohne daß zunächst hochgeschaltet wird.
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Durch entsprechende Wahl der Position der Stellschrauben 234 und 235
sowie durch Verändern der Länge des Gestänges 237, welches zu diesem Zweck vorteilhaft
auf dem Hebel 233 durch eine regulierbare Druckfeder 243 festgehalten wird, sowie
durch die Anfangsstellung und die Form des Hahnkükens können die Bedingungen beeinflußt
werden, unter denen der Fahrer ein mehr oder weniger schnelles Schalten mittels
der in Fig. 1 bis 12 dargestellten Anlage erreichen kann. ' Die nämliche Wirkung
kann auch durch Heranziehen des Unterdrucks in der Ansaugleitung erreicht werden.
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Um ein plötzliches Anrucken während des Schalteis zu vermeiden, das
eventuell von einem Hochdrehen des heißen Motors herrühren kann; wenn das Gaspedal
236 niedergedrückt bleibt und die automatische Auskupplung ein Lösen der Verbindung
bewirkt hat, kann man ein nachgiebiges Element 250 auf dem Gestänge, welches das
Gaspedal 236 und die Drosselklappe 241 verbindet, vorsehen. Ein Kolben 251, dessen
Kolbenstange 252 mit der Betätigung der Drosselklappe 241 verbunden ist, kann über
die Leitungen 12 und 12a einen Druck aus dem Zylinder des Kupplungsservomotors 10
erhalten, da der Zylinder 253 des Kolbens 251 über die Leitung 12 mit dem Zylinder
des Kupplungsservomotors 10 in Verbindung steht. Auf diese Art und Weise bewirkt
die unter Druck stehende
Flüssigkeit sowohl das Auskuppeln als auch
ein zumindest teilweises Schließen der Drosselklappe 241, wodurch das augenblickliche
Hochdrehen des Motors verhindert ist.
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Wird als Kupplung zwischen dem Antriebsmotor 5 und dem Wechselgetriebe
an Stelle der üblichen Reibungskupplung eine Magnetpulverkupplung verwendet, so
kann der Kupplungsserv omotor 10, der auch durch eine einfache Druckkapsel ersetzt
werden kann, einen Reglerschalter für das Schaltelement der io Magnetpulverkupplung
betätigen.
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Die Ansprüche 3, 5, 6, 7, 9, 10 und 11 sind echte Unteransprüche und
gelten nur in Verbindung mit Anspruch 1.