-
Steuervorrichtung zum Umschalten von Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Umschalten von Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben
mit einem von der Antriebsmaschine abhängigen Schaltgeber, der entweder den Stromkreis
für das Aufwärts- oder das Abwärtsschalten herstellt, und einer auf die Getriebeschaltglieder
wirkenden Schaltsteuerwelle, die durch ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk
betätigt wird, dem je ein Elektromagnet und je ein Selbstunterbrecherkontakt
für das Aufwärts- und das Abwärtsschalten zugeordnet ist, wobei ferner mit dem Gangumschalten
eine Haupttrennkupplung betätigt werden kann.
-
Bei einer den Gegenstand eines älteren Patents bildenden Schaltvorrichtung
mit Schrittschaltantrieb wird der Gangwechsel einschließlich des Aus- und Einkupplungsvorganges
durch eine einzige Ankerbewegung entweder des Elektromagnets für das Aufwärts- oder
das Abwärtsschalten veranlaßt, der über einen die Klinken für das Klinkenrad des
Schrittschaltwerks tragenden Schalthebel das gleichzeitig als Kulissenscheibe für
die mechanischen Schaltmittel des Wechselgetriebes ausgebildete Klinkenrad
je
nach Schaltrichtung in der einen oder anderen Richtung dreht. Mit diesem
Schalthebel ist ein Schnappschalter mit zwei Kontaktpaaren fest verbunden, durch
den beim maximalen Schalthebelausschlag, also nach Beendigung der Umschaltung um
eine Gangstufe, der Stromkreis des erregten Schaltmagneten ausgeschaltet wird. Dieser
Schnappschalter wirkt somit als Selbstunterbrecherkontakt nach vollzogener Ankerbewegung.
Für die Betätigung der Haupttrennkupplung während des Gangschaltens werden Steuersignale
von den Schaltstromkreisen abgezweigt, die auf eine von der Kulissenscheibe getrennte
Betätigungsvorrichtung für die Haupttrennkupplung wirken. Schwierigkeiten bringt
hierbei insbesondere die hohe, bekanntermaßen schlagartig wirkende Anzugsgeschwindigkeit
eines Elektromagneten mit sich, insbesondere, wenn die Haupttrennkupplung ebenfalls
unmittelbar vom Schrittschaltwerk aus betätigt werden soll und der Schaltweg um
die weiteren Wege für das Ein- und Auskuppeln verlängert werden muß. Die volle Ansprechzeit
eines Elektromagneten setzt sich aus der elektrischen Verzögerung (die bei derartigen
Einrichtungen keine Rolle spielt) und der mechanischen Verzögerung zusammen. Die
mechanische Verzögerung ist die Zeitspanne vom Beginn bis zur Beendigung der Ankerbewegung
(Ankerumschlagzeit). Sie ist vom Ankerweg, der Masse des Ankers und den wirksamen
Gegenkräften abhängig und praktisch sehr gering (einige Millisekunden). Wenn aber
die Schaltbewegung des Magnetankers innerhalb weniger Millisekunden wirksam wird,
werden die Synchronisierungskupplungen unabhängig von der Drehzahl und dem Getriebesprung
sofort und ruckartig betätigt. Da die einzelnen Schaltglieder des Wechselgetriebes
als Hemmwerk wirken, wird dadurch zwar nicht sogleich eine formschlüssige Verbindung
zwischen Antriebsmaschine und'Abtriebswelle hergestellt, und es sind für den zeitlichen
Schaltablauf nicht nur die dynamischen Eigenschaften des Elektromagneten maßgeblich,
sondern dieser ist auch eine in der Synchronisierzwischenstellung statisch wirkende
Kraftquelle. Bei einem einzigen Schalthub muß aber Kraft und Weg jeweils auf das
betreffende Maximum abgestellt werden. Dadurch werden aber die Synchronisierungseinrichtungen
bis zum Gleichlauf der zu verbindenden Wellen stark belastet und unterliegen einem
großen Verschleiß. Außerdem ist für die Spulen der Elektromagnete eine erhebliche
Leistungsaufnahme erforderlich, die eine sehr große Strombelastung zur Folge hat.
Andere ähnliche Einrichtungen haben infolge eines einzigen Schalthubes des Schrittschaltwerks
den gleichen Mangel und sind darüber hinaus umständlich im Aufbau und sehr aufwendig,
wodurch die Betriebssicherheit leidet. Alle derartigen Schalteinrichtungen haben
auch den Nachteil, daß beim Abwärtssehalten die Schaltbewegungen nicht auf dem ganzen
Arbeitswege langsamer ausgeführt werden können als beim Aufwärtsschalten.
-
Es ist darüber hinaus eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der der
Schrittschaltantrieb nur zur Steuerung eines Schaltelektromotors verwendet wird.
Hierbei werden zwar die vorstehend aufgezeigten Unzulänglichkeiten vermieden, weil
die Schaltkraft für das Wechselgetriebe nicht vom Schrittschaltwerk geliefert wird,
jedoch hat diese Anordnung neben der Vergrößerung durch den Schaltelektromotor den
Nachteil, daß der Motoranker bei Stromunterbrechung
nach Beendigung
des Schaltvorganges infolge seines Restdrehrnoments an sich nicht sogleich stehenbleibt.
Um sicherzustellen, daß die Drehwinkelveränderung bei jeder Getriebestufe und bei
jeder Umschaltung immer die gleizhe ist, sind eine Bremsvorrichtung für den Anker
des Elektroniotors oder eine überlaufvorrichtung für die AnkehwIle, z. B. ein Totgangweg,
notwendig, unter Umständen verbunden mit einer federnden Rastvorrichtung# für die
Schaltsteuerwelle bei erreichter Eilischältst#Ilung des Getriebeganges. Derartige
Vorkehrungen sind zwar im Zusammenhang mit der letzterwähnten bekannten Vorrichtung
nicht erwähnt, aber aus ähnlichen Schaltvorrichtungen mit einem Schaltelektromotor
bekannt. Sie komplizieren in nachteiliger Weise die Schaltvorrichtung.
-
Es ist ferner eine von einem Fliehkraftschaltgeber gesteuerte Getrieb#schaltvorrichtung
bekannt, die ein vom Schaltgeber einschaltbares Elektroschaltwerk enthält. Während
des Umschaltens wird der Schaltgeber von der Schaltvorrichtung elektrisch getrennt.
Die Kontaktgabe für das Schaltwerk bis zur vollzogenen Gangumschaltung übernimmt
eine eigene Nockenkontakteinrichtung, die zeitlich begrenzt von einem eigenen Elektromotor
angetrieben wird und für diese Zeitdauer den Schaltgeber unwirksam macht. Diese
Einrichtung soll das Schaltpendeln vermeiden. über den Aufbau des Schaltwerkes ist
nichts ausgesagt, diese bekannte Einrichtung kann daher auch keine Anregung für
die Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten bei einem mit Elektrornagneten arbeitenden
Schrittschaltwerk geben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend
geschilderten Nachteile der bekannten Einrichtungen bzw. des älteren Vorschlages
eine elektrische Steuervorrichtung zum Umschalten von Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben
zu schaffen, die nur die Elektromagnete des Schrittschaltwerks als Servokraftquelle
benötigt, die durch das schlagartige Anziehen derselben verursachten schädlichen
Auswirkungen beseitigt und es ermöglicht, daß die zeitlich verschieden ablaufenden
Schaltbewegungen an der Gangschaltung und insbesondere an der Haupttrennkupplung
ruckfrei und zeitgerecht durchgeführt werden.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß unter wiederholter
Speisung des betreffenden Schaltelektromagneten mittels der Selbstunterbrecherkontakte
das Schrittschaltwerk für jede Getriebeumschaltung um eine Getriebestufe mehr als
einen Schaltschritt ausführt und daß ferner die Stromkreise der Schaltelektromagnete
parallel zu den über die Schaltsteuerkontakte des Schaltgebers füh-
renden
elektrischen Schaltsteuerkreisen über zwei weitere elektrische Speisekreise schließbar
sind, welch letztere eine von der Stellung und Bewegung der Schaltsteuerwelle abhängige
Speisekontaktvorrichtung derart enthalten, daß die weiteren elektrischen Speisekreise
für die Schaltelektromagnete in den Stellungen der Schaltsteuerwelle für einen eingerückten
Gang offen, hingegen in den Zwischenstellungen der Schaltsteuerwelle während der
Umschaltung um eine Getriebestufe geschlossen sind, so daß die Speisekontaktvorrichtung
die Umschaltbewegung begrenzt. 1
Die Aufteilung der gesamten Schaltaufgabe
(Auskuppeln - bisherigen Gang ausschalten - neuen Gang einlegen
- Einkuppeln) in mehrere Einzelschritte bringt Vorteile insbesondere bei
längeren Schaltwegen hinsichtlich des Verkleinerns der Elektromagnete und ihrer
Strombelastung, die bei kurzen Ankerwegen und bei den notwendigen großen ch- y 4i#b
#II. . - --zi sein m-ußte--z-urffäl':eie-ri-ri Vor
und nach, dem- Gangumschalten
noch ein weiterei, Betätigungsweg für die Haupttrennkupplung vorgesehen werden muß.
Es ist eine sehr genaue Einstellung der Schaltzeiten auf die wirklichen Bedürfnisse
möglich, da die Zahl der für eine Umschaltung erforderlichen Schaltschritte
je nach Getriebesprung durch die Kontakteinteilung auf der Speisekontaktvorrichtung
und durch das Übersetzungsverhältnis von den Klinkenrädern des Schrittschaltwerks
auf die Schaltsteuerwelle bestimmt werden kann, so daß ein flüssiger übergang von
einer Getriebestufe auf die andere gewährleistet ist. Dadurch wird erfindungsgemäß
eine große Schaltsicherheit erzielt, so daß unter den im Kraftfahrzeugbetrieb auftretenden
Bedingungen die Schaltglieder auch nach einer sehr großen Anzahl von Schaltbetätigungen
noch einwandfrei arbeiten und verhältnismäßig störungsunempfindlich sind. Außerdem
besteht hierbei die Möglichkeit, den beiden Antriebseinheiten für das Aufwärts-
und Abwärtsschalten Kontaktunterbrechungsvorrichtungen zuzuordnen, die solche Schaltfunktionen
übernehmen können, welche nur für eine Schaltrichtung benötigt werden, so daß Relais
hierfür nicht erforderlich sind.
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Ab b. 1 ein Prinzipschaltbild, Ab b. 2 eine Weiterbildung
eines Teils der Schalteinrichtung und A b b. 3 ein Ausführungsbeispiel für
die Betätigung der Haupttrennkupplung.
-
Die Steuerungsanlage besteht aus einem Steuerantrieb, einem Regler
und einer Speisekontaktvorrichtung (Kontrollvorrichtung): der Regler gibt den Anstoß
für eine Schaltbewegung, während die Kontrollvorrichtung ihren Umfang begrenzt.
Außerdem sind zusätzliche Kontrollkontakte für besondere Aufgaben vorhanden. Der
Steuerantrieb wirkt auf eine Schaltsteuerwelle, von der die Schaltbewegungen durch
Kurven- oder Nockenscheiben, Schaltwalzen oder Steuerschieber auf die Haupttrennkupplung
und die Schaltelemente des Wechselgetriebes übertragen werden. Die Drehrichtung
der Schaltsteuerwelle bestimmt, ob ein kleineres oder ein größeres Übersetzungsverhältnis
eingeschaltet wird. Das Umschalten auf einen höheren Gang wird nachstehend als Aufwärts-
bzw. Vorwärtsschalten und das Umschalten auf einen niedrigeren Gang als Abwärts-bzw.
Zurückschalten bezeichnet.
-
Bei der automatischen Steuerung wird der Zeitpunkt der Umschaltung
auf einen anderen Gang nicht durch den Fahrer, sondern durch die Drehzahl der Antriebsmaschine
bestimmt. Die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges wirkt hierbei auf einen Regler,
z. B. auf einen Fliehkraftregler, der durch zwei elektrische Kontakte rv und rz
die entsprechenden Schaltbewegungen einer Schrittschaltvorrichtung auslöst (s.
Ab b. 1). Es besteht auch die Möglichkeit, die Schaltkontakte durch einen
Regler zu steuern, der in Abhängigkeit von der Verdichtung arbeitet. Die Reglerkontakte
können auf den günstigsten Arbeitsbereich der Antriebsmaschine eingestellt werden,
so daß das übersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes
stets der
Antriebsmaschinendrehzahl angepaßt wird.
-
Die Reglerkontakte sind im Stromkreis des Steuerantriebs unmittelbar
angeordnet. Für die Auslösung der Schaltbewegungen wird in dem dargestellten Schaltungsbeispiel
(Ab b. 1) ein Fliehkraftregler verwendet. Sobald die obere Grenze der günstigsten
Drehzahl erreicht ist, schließt der Fliehkraftregler den rv-Kontakt. Dadurch wird
der elektrische Steuerantrieb veranlaßt, auf einen höheren Gang umzuschalten (Vorwärtssehalten).
Wenn -dagegen die Antriebsmaschine eine bestimmte Drehzahl unterschreitet, wird
durch den Regler der rz-Kontakt geschlossen, der das Umschalten auf einen niedrigeren
Gang auslöst (Zurückschalten).
-
Der Regler kann die Schaltbewegungen auslösen, aber nicht ihren Umfang
steuern, so daß eine besondere Kontrollvorrichtung diese Aufgabe übernehmen muß.
Hierzu muß in den Stromkreis des Steueratitriebs eine Vorrichtung eingeschaltet
werden, die die Kontaktgabe bis zur Beendigung des Schaltvorgangs übernimmt, wenn
der Reglerkontakt sich vorzeitig wieder öffnen sollte. Der Stromkreis des Steuerantriebs
muß von der Kontrollvorrichtung unterbrochen werden, sobald der Gang eingeschaltet
ist. Ein neuer Schaltvorgang darf erst durch den Regler wieder ausgelöst werden.
-
Eine für die gestellte Aufgabe geeignete Kontrollvorrichtung muß im
Prinzip aus zwei Teilen bestehen: dem Kontaktgeber und dem Abtastkontakt (Kontrollkontakt).
Einer der beiden Teile muß vom Steuerantrieb in dem Umfange bewegt werden, wie die
Schaltbewegung fortschreitet. Auf dem Kontakt-Ceber wird für jeden Gang ein Kontaktstreifen
angeordnet, dessen Länge der Strecke entspricht, die bei einer Unischaltung um eine
Gangstufe vom Kontaktgeber oder Abtastkontakt zurückgelegt werden muß.
-
Ein einfaches Ausführungsbeispiel für eine Kontrollvorrichtung kann
aus einer Kontaktscheibe mit je einem Kontaktstreifen für jeden Vorwärtsgang
und einem Schleifkontakt bestehen; nachstehend werden diese als elektrische Steuerscheibe
Es und AbtastkontaktA bezeichnet. Der Abtastkontakt befindet sich in Ruhestellung
auf einer isolierten Stelle zwischen den Kontaktstreifen, Nachdem der Steuerantrieb
durch den Regler eingeschaltet worden ist, wird über die Steuerwelle auch die elektrische
Steuerscheibe Es aus ihrer Ruhelage bewegt, während der Abtastkontakt
A feststeht. Er kommt dadurch in den Bereich eines Kontaktstreifens und übernimmt
die Kontaktgabe, so daß eine Unterbrechung des Reglerstromkreises ohne Einfluß auf
die Durchführung der Umschaltung bleibt. Wenn der Abtastkontakt A
wieder eine
isolierte Stelle der elektrischen Steuerscheibe erreicht, wird der Stromkreis des
Steuerantriebs unterbrochen, so daß die Schaltbewegung aufhört.
-
Die elektrische Steuerscheibe Es kann auch durch einen Kontaktgeber
ersetzt werden, der eine andere Form hat, z. B. durch eine Steuerwalze oder durch
eine Steuerschiene. Sie müssen ähnlich wie die vorher beschriebene elektrische Steuerscheibe
mit einem Kontaktsystem ausgerüstet sein, das über einen Abtastkontakt die Arbeitsweise
des Steuerantriebs kontrolliert. Weiterhin ist es möglich, daß auf dem Kontaktgeber
Steuernocken für die einzelnen Gänge angeordnet werden. Die Steuernocken ersetzen
die Kontaktstreifen bei den vorher beschriebenen Einrichtungen (s. A b b.
2). Der Abtastkontakt wird hierbei je nach Anordnung der Nocken durch diese
geöffnet oder geschlossen. - -
Die für die Kontrollvorrichtung verwendeten
Bau' teile sind einzeln in der einen oder anderen Form bereits bei bekannten Vorrichtungen
ähnlicher Art beschrieben worden. Der Vorteil bei dem vorstehend angegebenen Verfahren
zur Auslösung und Kontrolle der Schaltvorgänge besteht in der Vereinfachung der
Schaltanordnung, insbesondere auch in bezug auf das Zusammenwirken mit dem Regler.
Es ist hierbei#.angestrebt worden, mit einem Minimum an Schaltmitteln und beweglichen
Teilen auszukommen, um die Betriebssicherheit zu erhöhen.
-
Bei den Kontakten mit besonderen Aufgaben han.# delt es sich um Kontakte,
die nur unter bestimmten Bedingungen in Tätigkeit treten und ebenfalls den ordnungsgemäßen
Ablauf der Schaltvorgänge steuern. Sie werden teils willkürlich vom Fahrer mit Hilfe
besonderer Tasten, teils zusammen mit der Betätigung anderer Bedienungsvorrichtungen
(Gaspedal usw). des Kraftfahrzeugs ein- bzw. ausgeschaltet, teils in Abhängigkeit
vom Steuerantrieb betätigt. -
In Ab b. 1 ist das Schaltbild der Steuervorrichtung
für ein Wechselgetriebe mit drei Vorwärtsgängen dargestellt.
-
Die Schaltvorgänge werden durch den erwähnten Fliehkraftregler ausgelöst
(symbolisch dargestellt). Um dem Fahrzeugführer einen Einfluß auf die Auslösung
von Schaltvorgängen zu geben, kann durch einen mit dem Gaspedal verbundenen Unterbrecherkontakt,
der nachstehend als G-Kontakt bezeichnet ist, die Stromzufuhr für den Reglerstromkreis
gesteuert werden. Ein Schaltvorgang wird nur dann ausgelöst, wenn der Regler eine
Umschaltung für erforderlich anzeigt und das Gaspedal vorübergehend losgelassen
wird, so daß der G-Kontakt geschlossen ist. Bei einer merkbaren über- oder Unterdrehzahl
des Fahrzeugmotors wird das kurzzeitige Loslassen des Gaspedals zu einer Reflexbewegung,
so daß das Führen des Fahrzeugs dadurch nicht wesentlich schwieriger wird oder einen
größeren Aufwand an Denkarbeit verlangt. In diesem Fall kann von einer Schaltvorrichtung
mit selbsttätiger Vorwahl der Gangstufe gesprochen werden, da die erforderliche
Getriebestufe durch den Regler vorgewählt und erst auf Veranlassung des Fahrers
eingeschaltet wird.
-
Bei der dargestellten Schaltanordnung werden für die Kontrolle der
Schaltvorgänge zwei elektrische Steuerscheiben Es 1 (zum Vorwärtsschalten)
und Es 2
(zum Zurückschalten) verwendet, die in der Lage sein müssen, sich
unabhängig voneinander zu bewegen, damit die Stromkreise für das Vorwärts- und Zurückschalten
getrennt bleiben. Aus diesem Grunde werden die Antriebszahnräder des Schrittschaltwerks
über ein kleines Planetenrädergetriebe mit der Schaltsteuerwelle verbunden. Sie
können auch mit einer Freilaufeinrichtung versehen sein, die entgegengesetzt zur
Antriebsrichtung des damit verbundenen Antriebssatzes wirkt, oder es müssen besondere
Relais vorhanden sein, die die Speisekontaktvorrichtung getrennt mit der jeweiligen
Antriebsvorrichtung für das Aufwärts- oder Abwärtsschalten verbinden. Die elektrische
Steuerscheibe Es 1 ist mit dem verzahnten Klinkenrad a 1 für
das Vorwärtsschalten und die elektrische Steuerscheibe Es 2 mit dem verzahnten Klinkenrad
a2 für das Zurückschalten gekoppelt. Durch ein größeres übersetzungsverhältnis für
das
Klinkenrad a2 wird erreicht, daß das Zurückschalten bei sämtlichen
Gängen langsamer erfolgt als das Vorwärtsschalten, obwohl die Umlaufgeschwindigkeit
des Steuerantriebs unverändert bleibt. Die elektrischen Steuerscheiben bestehen
hierbei aus einem für den elektrischen Strom leitfähigen Material (Metall); es sind
daher keine Kontaktstreifen, sondem Isolationsstreifen erforderlich. Bei Wechselgetrieben
mit mehr als drei Gängen brauchen die Kontaktstellen auf der Kontrollvorrichtung
nur anders verteilt zu werden.
-
Beim Aufwärts- bzw. Vorwärtsschalten wird durch den Regler der rv-Kontakt
betätigt, wenn die obere Grenze der günstigsten Antriebsmaschinendrehzahl erreicht
ist. Nachdem durch Loslassen des Gaspedals auch der G-Kontakt geschlossen worden
ist, wird der Steuerantrieb eingeschaltet. Nach Ab b. 1 kommt beim Vorwärtsschalten
der Kraftmagnet Kl unter Strom. Dadurch zieht er den Anker an, der über eine Stoßklinke
das Klinkenrad a 1 in Pfeilrichtung einen Schritt, der kleiner ist als der
für eine Umschaltung um eine Gangstufe notwendige Weg, weiterdreht. Der Stromkreis
des Kraftmagneten K 1 wird infolgedessen durch einen Selbstunterbrecherkontakt
ul, der mit der Stoßklinke bzw. mit dem Anker verbunden ist, aufgetrennt, so daß
der Anker abfällt und in seine Ruhelage zurückkehrt. Dadurch schließt der Selbstunterbrecherkontakt
ul wieder und bewirkt eine Wiederholung der Ankerbewegung. Sodann wird der Stromkreis
von Kl wieder unterbrochen usw. Dieser Wechsel wiederholt sich so lange, wie beim
Schließen des Selbstunterbrecherkontakts ul Spannung anliegt. Durch die Schaltbewegungen
des Stoßklinkenantriebs wird das verzahnte Klinkenrad al gedreht, das gleichzeitig
die elektrische Steuerscheibe Esl bewegt, die die Kontaktgabe für den Steuerantrieb
übernimmt, wenn der Reglerkontakt rv vorzeitig öffnet. Die Kontaktgabe erfolgt dann
über den Abtastkontakt A 1 und die elektrische Steuerscheibe Esl, die den
Umfang der Schaltbewegung abgrenzt. Sobald der Abtastkontakt A 1 keinen Kontakt
mehr findet, wird der Steuerantrieb stromlos und bleibt stehen. Die elektrische
Steuerscheibe Es 2 bewegt sich nicht, da sie mit dem verzahnten Klinkenrad a2 gekoppelt
ist (andernfalls würde der Kraftmagnet K2 unter Strom kommen und den Antrieb blockieren).
-
Durch eine Kontaktunterbrechungsvorrichtung, die mit der gemeinsamen
Schaltsteuerwelle für beide Antriebseinheiten verbunden ist und auf einen Unterbrechungskontakt
thl im Reglerstromkreis wirkt, kann sichergestellt werden, daß der Regler abgeschaltet
bleibt, solange ein Schaltvorgang im Gange ist. Dadurch soll verhindert werden,
daß der Regler während eines Umschaltvorganges einen gegensätzlichen Schaltbefehl
geben kann. Wird z. B. beim Vorwärtsschalten kurz nach Auslösung des Umschaltvorganges
wegen eines unerwarteten Hindernisses stark abgebremst, so daß die Antriebsmaschinendrehzahl
absinkt und der Regler den rz-Kontakt schließt, so könnten, da in diesem Falle nicht
gleichzeitig das Gaspedal betätigt werden wird und daher der G-Kontakt noch geschlossen
ist, beide Antriebsrichtungen des Steuerantriebs eingeschaltet werden, so daß die
Steuerungsanlage sich selbst blockieren würde. Beim Zurückschalten können ebenfalls
unerwünschte Rückwirkungen auf den Regler auftreten, weil die Antriebsmaschine während
der Umschaltung auf einen anderen Gang durch das Auskuppeln kurzzeitig im Leerlauf
arbeitet. Wenn dabei außerdem das Gaspedal betätigt wird, würde also die Drehzahl
steigen und der rv-Kontakt geschlossen werden, obwohl das Umschalten auf den niedrigeren
Gang noch nicht beendet ist.
-
Beim Schaltungsbeispiel nach Ab b. 1 hat also die mit der Schaltsteuerwelle
verbundene Unterbrechungsvorrichtung den thl-Kontakt aufgetrennt, so daß die Kontaktgabe
für den Steuerantrieb jetzt ausschließlich über den AbtastkontaktAl und die elektrische
SteuerscheibeEsl erfolgt. Sobald der Abtastkontakt die isolierte Stelle auf der
Steuerscheibe erreicht, wird der Steuerantrieb stromlos und bleibt stehen. Gleichzeitig
wird auch der th 1-Kontakt wieder eingeschaltet, so daß der Schaltvorgang beendet
und die Anlage für die nächste Umschaltung frei ist. Das Umschalten auf den nächsthöheren
Gang erfolgt in der gleichen Weise.
-
Sobald die Antriebsmaschinendrehzahl die untere Grenze erreicht hat,
wird durch den Regler der rz-Kontakt und der Kraftmagnet K2 des Steuerantriebs eingeschaltet.
In diesem Falle wird beim Loslassen des Gaspedals ein Zurückschaltvorgang ausgelöst.
Der Kraftmagnet K2 dreht das verzahnte Klinkenrad a2 und damit auch die elektrische
Steuerscheibe Es2. Nachdem der thl-Kontakt geöffnet worden ist, übernimmt die elektrische
Steuerscheibe Es 2 die Kontaktgabe. Sobald der Abtastkontakt A 2 auf
der elektrischen SteuerscheibeEs2 keinen Kontakt mehr findet, bleibt der Schrittschaltantrieb
stehen. Nachdem der thl-Kontakt in seine Ruhelage zurückgegangen ist, kann die Anlage
erforderlichenfalls den nächsten Schaltvorgang ausführen.
-
Das Weiterschalten, nachdem der höchste bzw. der niedrigste Gang erreicht
ist, wird von den Kontakten uv und uz verhindert, die z. B. durch Nocken an der
gemeinsamen Schaltsteuerwelle betätigt werden können. Nach dem Umschalten auf den
höchsten Gang wird der uv-Kontakt unterbrochen und der Stromkreis für das Vorwärtsschalten
aufgetrennt. Bei einer weiteren Beschleunigung des Motors kann die Anlage daher
nicht vorwärtsschalten, wenn der Reglerkontakt rv und der G-Kontakt erneut geschlossen
werden. Der Stromkreis für das Zurückschalten ist jedoch mit dem Reglerstromkreis
verbunden, so daß auf einen niedrigeren Gang zurückgeschaltet werden kann, wenn
jetzt der rz-Kontakt betätigt werden sollte; desgleichen wird im ersten Gang durch
den uz-Kontakt der Stromkreis für das Zurückschalten unterbrochen (s.
A b b. 1).
-
Die Kontakte uv und uz können auch durch andere Schaltglieder des
Wechselgetriebes betätigt werden, z. B. durch die Steuerscheibe, die Steuerhebel
für den höchsten und den niedrigsten Gang usw.
-
Es muß sichergestellt sein, daß während der Stellung des Wechselgetriebes
auf Rückwärtsfahren von der selbsttätig arbeitenden Steuerungsanlage kein Vorwärtsgang
eingeschaltet werden kann. Außerdern soll die Steuerungsanlage bei Beschleunigung
der Antriebsmaschine im Leerlauf nicht umschalten. Diese Schaltbedingungen werden
durch den Einbau des Unterbrecherkontakts RL erfüllt, der durch die Einstellvorrichtung
für das Wechselgetriebe (Hebel usw.) betätigt werden kann. Durch den RL-Kontakt
wird der Stromkreis des elektrischen Steuerantriebs dann so lange unterbrochen,
bis das Wechselgetriebe wieder auf Vorwärtsfahren eingestellt worden ist.
Der
RL-Kontakt muß durch einen weiteren Kontakt, der von der Stellung der selbsttätigen
Steuerungsanlage abhängig ist, überbrückt werden, damit diese nicht stillgesetzt
werden kann, solange noch ein Vorwärtsgang eingeschaltet ist.
-
Um bei Bergfahrten die Bremswirkung der Antriebsmaschine ausnutzen
zu können, ist ebenfalls ein besonderer Unterbrecherkontakt erforderlich, der nachstehend
als X-Kontakt bezeichnet wird. Zum Bergabfahren wird das Fahrzeug und damit die
Antriebsmaschine abgebremst, bis die selbsttätig arbeitende Steuerungsvorrichtung
z. B. auf den ersten Gang zurückgeschaltet hat. Dann drückt der Fahrer den X-Kontakt.
Trotz der Beschleunigung des Fahrzeugs und gegebenenfalls der Antriebsmaschine durch
das Gefälle kann die Steuervorrichtung keinen höheren Gang einschalten, weil der
Stromkreis des Steuerantriebs durch den X-Kontakt unterbrochen ist. Mit dem X-Kontakt
kann eine besondere, z. A farbig gekennzeichnete Signallampe verbunden sein,
die so lange aufleuchtet, wie der X-Kontakt unterbrochen ist.
-
Die Einschaltung der einzelnen Gänge erfolgt bei der beschriebenen
Anlage nicht wahlweise, sondern in einer bestimmten Reihenfolge, d. h., bei
einem plötzlichen Abbremsen im 3. Gang wird erst der 2. und dann erst der
unterste Gang eingeschaltet; es wird also nicht in jedem Fall sogleich auf den Gang
umgeschaltet, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Diese Schaltweise ist
bei der beschriebenen Steuervorrichtung für das Wechselgetriebe ohne Nachteil, weil
die Schaltgeschwindigkeit bedeutend höher sein kann als bei der Ausführung der Umschaltung
von Hand. Der Fahrer wird auch nicht mit der zusätzlichen Schaltarbeit belastet.
Sie hat aber den Vorteil, daß lediglich eine gleichförmige Drehbewegung zu steuern
ist und die Anforderungen an die Schaltungstechnik infolgedessen verhältnismäßig
einfach sind.
-
Das Schaltungsbeispiel nach Ab b. 1 zeigt nur einige Möglichkeiten
für den Aufbau einer selbsttätig arbeitenden Steuervorrichtung nach der Erfindung.
Bei Verwendung der bekannten schalttechnischen Mittel der elektrischen Steuerungstechnik
können alle im Einzelfall gewünschten Schaltbedingungen ohne erheblichen Aufwand
erfüllt werden.
-
In Ab b. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kontrollvorrichtung
dargestellt, die an Stelle der Kontaktstreifen auf den Steuerscheiben mit Steuernocken
ausgerüstet ist. Der Abtastkontakt besteht in diesem Fäll aus zwei Kontaktfedern,
die durch die Nocken gesteuert werden. Die Steuerbefehle der Nocken werden auf eine
der Kontaktfedern als Kontaktbewegung übertragen, so daß der Abtastkontakt dadurch
geschlossen oder geöffnet wird, je nachdem ob es sich um einen Arbeits- oder
Ruhekontakt handelt. Sobald der Abtastkontakt geöffnet ist, wird der zwangläufige
Schaltvorgang abgebrochen. Die Form des Kontaktgebers ist auch in diesem Fall nicht
an eine Scheibe gebunden, sondern kann beliebige geometrische Formen annehmen; auf
dem Kontaktgeber müssen lediglich Unebenheiten in der Art angeordnet sein, daß der
Abtastkontakt entsprechend der Aufgabenstellung gesteuert werden kann. Der Kontaktgeber
kann außerdem mit der vom Steuerantrieb bewegten Schaltwalze usw. zu einer Einheit
zusammen- i gefaßt werden.
-
Es ist auch möglich, in dem dargestellten Schaltungsbeispiel nach
Abb. 2 nur mit einer Steuerscheibe auszukommen. Hierbei würde an sich über den AbtastkontaktA
sowohl der Stromkreis für das Vorwärtsschalten als auch der Stromkreis für das Zurückschalten
geschlossen, so daß beim Anlaufen der Steuerscheibe beide Antriebsrichtungen eingeschaltet
werden und der Steuerantrieb somit blockiert werden würde. Um diesen Schwierigkeiten
zu begegnen, wird beim Vorwärtsschalten durch eine Unterbrechungsvorrichtung ein
Richtungsschalter v 5 betätigt,-der die Verbindung zwischen dem Stromkreis
für das Zurückschalten und der Steuerscheibe unterbricht; umgekehrt wird beim Zurückschalten
durch einen weiteren Richtungsschalterz5 die Verbindung zwischen dem Stromkreis
für das Vorwärtsschalten und der Steuerscheibe aufgetrennt.
-
Der G-Kontakt kann auch so angeordnet werden, daß er nur das Vorwärtsschalten
beeinflussen kann, so daß das Zurückschalten hiervon nicht berührt wird, z. B. indem
die Kontakte in den Stromkreis des i-v-Kontakts eingebaut werden. Das Zurückschalten
kann dann auch bei getretenem Gaspedal ausgeführt werden, so daß hierbei eine Wirkung
auftritt, die dem Zwischengasgeben entspricht.
-
Um bei Störungen der selbsttätig arbeitenden Steuervorrichtung weiterfahren
zu können, kann auf der Steuerwelle fest oder abnehmbar ein zusätzlicher Handschalthebel
(Notschaltvorrichtung) angeordnet werden, durch den die Schaltsteuerwelle von Hand
bewegt werden kann. Es können auch Auslösekontakte, die durch den Fahrer über Tasten
od. ä. betätigt werden, im Stromkreis des Steuerantriebs eingebaut werden,
so daß bei einem Versagen des Fliehkraftreglers oder einer Verschmutzung der Reglerkontakte
die Auslösung von Schaltvorgängen weiterhin möglich ist.
-
Die Drehbewegungen des Steuerantriebs und der Steuerwelle können durch
Kurven- oder Nockenscheiben, Schaltwalzen oder Steuerschieber in Schaltbewegungen
umgewandelt werden. Dabei können die Nocken auch unmittelbar auf der Schaltsteuerwelle
angeordnet werden, so daß eine Nockenscheibe im eigentlichen Sinne nicht mehr vorhanden
ist. Die Kurvenscheibe, die Schaltwalze oder die Steuerwelle müssen lediglich Unebenheiten
zweckentsprechender Form aufweisen, die die gewünschten Schaltbewegungen auslösen
können.
-
Die Schaltbewegungen können über ein Gestänge, über Hebel, durch Bowdenzüge
oder durch ein Druckmittel auf die Hauptkupplung und Gangschaltung übertragen werden.
-
In Abb. 3 ist die Schaltanordnung mit Druckmittelübertragung
für die Hauptkupplung dargestellt. Nach Abb. 3 wirken die Nocken einer Nockenscheibe
Ns 2 auf einen Steuerzylinder St 5, der über einen SchaltzylinderS5
die Bewegung der Hauptkupplung steuert. Hierbei wird durch die Nocken ein Steuerkolben
P 1 in den Steuerzylinder St 5 gepreßt und dort ein Überdruck
erzeugt, der sich über die Verbindungsleitung auf den Schaltzylinder S5 fortpflanzt,
so daß durch den Schaltkolben P 2 eine Bewegung an der Hauptkupplung ausgelöst wird.
In dem in Ab b. 3 angegebenen Fall hat der Nocken no3 die Hauptkupplung gerade
ausgerückt. Sobald die Nockenscheibe Ns2 in Pfeilrichtung weitergedreht wird, kommt
die Hauptkupplung wieder in Eingriff. Nachdem der durch den Nocken no
3 erzeugte Druck aufhört, geht der Steuerkolben P 1 im Steuerzylinder
St 5 durch Federkraft in seine Ausgangsstellun
'
- zurück, so daß der überdruck im Schaltzylinder S 5 aufgehoben
wird und der Schaltkolben P 2 ebenfalls durch Federkraft die Hauptkupplung wieder
einschaltet. Die Nockenscheibe Ns2 für die Hauptkupplung muß entsprechend der Zahl
der zu schaltenden Gänge mehrere Nocken haben; in dem angegebenen Beispiel hat sie
einen Nocken weniger, als Gänge zu schalten sind, weil der 1. Gang durch
den Fahrtrichtungshebel (Vorwahlhebel) betätigt wird. Es ist je-
doch nur
ein Steuerzylinder und ein Schaltzylinder erforderlich.
-
Die zur übertragung der Schaltbewegungen dienende Flüssigkeit kann
auch unter Fremddruck stehen. Hierbei werden dann anstatt eines Steuerzylinders
Steuerventile verwendet.
-
Die beschriebene Steuervorrichtung gestattet eine selbsttätige Einschaltung
bzw. Umschaltung für alle Vorwärtsgänge. Lediglich der Rückwärtsgang muß durch den
Fahrer selbst ein- und ausgeschaltet werden. Die Einstellung der Vorwärts- bzw.
Rückwärtsfahrtrichtung sowie des Leerlaufs kann durch einen Hebel, durch Tasten
oder Knöpfe erfolgen.
-
Mit der Einstell- oder Vorwahleinrichtung kann auch eine Anzeige der
Einstellstufe (vorwärts oder rückwärts) und der Gänge verbunden werden. Durch einzelne
Schaltglieder des Wechselgetriebes oder der Steuervorrichtung (z. B. durch den Handschalthebel
und die Steuerscheibe) können elektrische Kontakte geschlossen werden, die mit entsprechend
gekennzeichneten Signallampen verbunden sind.
-
Sobald die Antriebsmaschine im Leerlauf gestartet worden ist, wird
die Hauptkupplung in üblicher Weise z. B. mittels eines Pedals ausgerückt und der
Handschalthebel (oder die Drucktasteneinstellvorrichtung usw.) auf Vorwärtsfahren
eingestellt. Danach wird die Hauptkupplung wieder in Eingriff gebracht, und der
Wagen fährt im 1. Gang an. Die Betätigung der einzelnen Gänge und derHauptkupplung
erfolgt während der Vorwärtsfahrt, wie beschrieben, selbsttätig. Bei vorübergehendem
Halten (z. B. an Kreuzungen) wird das Kupplungspedal getreten, bis weitergefahren
werden kann. Die Bedienung des Handschalthebels (oder der Drucktasten usw.) ist
lediglich zu Beginn und nach Beendigung einer Fahrt sowie zum Rückwärtsfahren erforderlich.
-
Bei Verwendung einer Kupplungsautomatik (Fliehkrafthauptkupplung mit
elektromagnetisch gesteuerter Schaltkupplung, Magnetpulverkupplung, hydrodynamischer
Drehmomentwandler usw., wie sie in zahlreichen Ausführungen bekannt und nicht Ge-
j
genstand der Erfindung ist) ist das Kupplungspedal überflüssig. In diesem
Fall kann das Wechselgetriebe als vollautomatisch angesehen werden, da beim Vorwärtsfahren
keine Schaltbewegungen mehr von Hand ausgeführt zu werden brauchen.
-
MitHilfeeinerelektrischenAnzeigevorrichtungkann der Fahrer jederzeit
erkennen, welcher Gang eingeschaltet ist und ob die Anlage einwandfrei arbeitet.