DE1262792B - Einrichtung zur Steuerung mechanischer Stufenwechselgetriebe, insbesondere fuer Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Steuerung mechanischer Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Steuerung mechanischer Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine, unter Verwendung eines Elektromotors als Umschaltgetriebe sowohl für die Getriebeumschaltung von einer Arbeitsstufe in die andere als auch für das Ausrücken der Hauptkupplung vor Getriebeumschaltungen, elektromagnetisch betätigter Schaltgeräte zur Anwahl der Drehrichtung des Elektromotors und eines Sperrklinkenmagneten, durch den eine den Getriebeantrieb in den: Arbeitsstufen sichernde Sperrklinke ausgehoben und der Motorstromkreis geschlossen wird, wobei die Gangumschaltung willkürlich vom Fahrer und/oder selbsttätig auslösbar ist.
• Bei einer bekanntgewordenen Einrichtung dieser Art (französische Patentschrift 1230 071) sind zwei Schütze für die Motordrehrichtung vorgesehen, die - die Schaltung selbsttätig herbeiführen. Diese bekanntgewordene Einrichtung benötigt eine aufwendige elektrische Schaltung, die wartungsbedürftig und nicht immer völlig betriebssicher ist, da sie wegen der Aufwendigkeit einer höheren Störanfälligkeit unterliegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und die Funktion der Anordnung betriebssicher zu gestalten, wobei einfachere und billigere Einzelelemente verwendet werden können.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß jeder Drehrichtung des Elektromotors ein durch entsprechende Steuerkontakte einschaltbares Anwahlrelais zugeordnet ist, durch das ein einziges mit Umschaltkontakten bestücktes Umschaltschütz für die Anwahl der Motordrehrichtung und der Sperrklinkenmagnet gesteuert wird.
• Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Dabei sind die Schaltungselemente und die einzelnen Kontakte im stromlosen Zustand der Anordnung gezeigt. Die Getriebeumschaltung und das Ausrücken der Hauptkupplung erfolgt durch einen Elektromotor M mit den Erregerwicklungen 1 und 2, wobei die Erregerwicklung 1 für das Aufwärtsschalten, die Erregerwicklung 2 für das Abwärtsschalten dient. Zur Steuerung des Elektromotors M dienen die Anwahlrelais R 3 und R 4 mit ihren Schließerkontakten r31, r32, r33 bzw. den Schließerkontakten r41, r42 und dem öffnerkontakt r43. Außerdem sind für die Steuerung des Elektromotors M noch das Umschaltschütz D mit seinen Umschaltkontakten (Schließerkontakte d 12 und d15 und Öffnerkontakt d14) sowie der Sperrklinkenmagnet Mg 1 vorgesehen, der mit einem Klinkenrad K zusammenarbeitet und einen Schließerkontakt S10 steuert. Die willkürliche Beeinflussung der Steuereinrichtung erfolgt über drei Druckknopftasten »AUF« bzw. »AB« und »RÜCK« mit je einem zugeordneten, bei Druck schließenden Steuerkontakt. Durch einen nicht dargestellten, vom Wechselgetriebe betätigten Stellungsgeber werden von der Getriebestellung abhängige Verriegelungskontakte S4, S5, S6 und S7 gesteuert. Dabei arbeitet der Stellungsgeber so, daß der Verriegelungskontakt S4 in allen Arbeitsstufen des Wechselgetriebes mit Ausnahme der höchsten Vorwärtsfahrstufe geschlossen, der Verriegelungskontakt S5 in allen Vonvärtsfahrstufen geschlossen, der Verriegelungskontakt S6 nur in den beiden obersten Vorwärtsfahrstufen geschlossen und der Verriegelungskontakt S7 nur in der Leergangstellung des Wechselgetriebes geschlossen ist. Die Verriegelungskontakte S4, S5 und S6 sind während des Umschaltvorganges geöffnet. Zur Steuerung des Wechselgetriebes sind ferner zwei in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine stehende Öffnerkontakte S8 und S9 vorgesehen, von denen der öffnerkontakt S9 bei überschreiten einer höheren Drehzahl, z. B. 3500 U/min, und der öffnerkontakt S8 schon bei überschreiten einer geringeren Drehzahl, z. B. 1500 U/min, öffnet. Ein weiterer drehzahlabhängiger Kontakt S15 öffnet bei überschreiten einer verhältnismäßig kleinen Drehzahl, die noch unterhalb der beiden anderen Drehzahlen liegt, beispielsweise bei 850 U/min oder bei einer entsprechend geringen Geschwindigkeit, beispielsweise 15 km/h. In Abhängigkeit von der Hauptkupplung steht ein Kupplungskontakt S 11, der bei eingelegter Hauptkupplung geschlossen ist. Durch den Kupplungskontakt S11 wird verhindert, daß bei gelöster Hauptkupplung durch Schließen der Druckknopftaste »AB« das Anwahlrelais R3 unerwünschterweise eingeschaltet wird.
• Weiterhin enthält die Steuereinrichtung zwei abhängig von der Kraftstoffzufuhr betätigte Kontakte S13 und S16, die in Abhängigkeit von bestimmten Gaspedalstellungen geschlossen werden. Außerdem ist noch ein bei der Betätigung der Bremse schließender, das Stoplicht St an Spannung legender, vom Bremspedal gesteuerter Kontakt S18 und ein Anlaßschalter »EIN« vorhanden. Damit bei eingeschaltetem Wechselgetriebe die Brennkraftmaschine nicht gestartet werden kann, wird bei Betätigung des Anlaßschalters »EIN« über die Sperrzelle G4 das Anwahlrelais R 3 erregt und dabei das Wechselgetriebe im Sinne einer Abwärtsschaltung betätigt, ehe durch Schließen des Verriegelungskontaktes S7 in der Leergangstellung das Anlaßhilfsrelais R 2 mit seinen Schließerkontakten r21, r22 Spannung bekommt. Durch das Einschalten des Anlaßhilfsrelais R 2 wird über dessen Schließerkontakt -r21 der nicht näher bezeichnete Magnetschalter im Anlaßstromkreis A erregt. Die Sperrzellen G2, G4 und G5 sollen die verschiedenen Stromkreise gegeneinander verriegeln.
• Ein Zwischengasmagnet Mg 2 steuert den nicht dargestellten Vergaser der Brennkraftmaschine derart, daß unter bestimmten Bedingungen selbsttätig Zwischengas gegeben wird. Der Schließerkontakt S10 des SperrklinkenmagnetenMgl wird durch die Sperrklinke, die während der Getriebeumschaltungen nicht in eine Nut des Klinkenrades K einfallen kann, so lange in der Schließstellung gehalten, bis das Wechselgetriebe die nächste Arbeitsstufe eingeschaltet hat.
• Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist dabei folgende, wobei angenommen wird, daß sich das Wechselgetriebe in der Nullstellung befinden soll: Durch kurze Betätigung der Druckknopftaste »AUF« wird das Anwahlrelais R 4 über den geschlossenen Verriegelungskontakt S4 an Spannung gelegt; es hält sich über seinen nunmehr geschlossenen Schließerkontakt r42 selbst und legt über seinen ebenfalls geschlossenen Schließerkontakt r41 den Sperrklinkenmagneten Mg l an Spannung. Der erregte Sperrklinkenmagnet Mgl schließt seinen SchließerkontaktS10 und legt über diesen den Anker des Elektromotors M über den Öffnerkontakt d14 des Umschaltschützes D samt vorgeschalteter Erregerwicklung 1 an das Netz. Das Anwahlrelais R4 bleibt durch seinen Schließerkontakt r42 so lange an Spannung, als sich das Getriebe noch in der Leergang- bzw. der Ausgangsstufe befindet. Durch Öffnen des öffnerkontaktes r43 im Stromkreis des Umschaltschützes D wird verhindert, daß das Umschaltschütz D bei eventuelle während des Aufschaltens erfolgenden selbsttätigen Abwärtsschaltkommandos erregt wird und über den Schließerkontakt d12 die Erregerwicklung 2 einschaltet. Sobald das Getriebe aus der vorhergehenden Arbeitsstufe gebracht wurde, öffnet der Verriegelungskontakt S4 kurzzeitig, wodurch das Anwahlrelais R 4 und mit ihm der SperrklinkenmagnetMg1 spannungslos werden. Der Schließerkontakt S10 des Sperrklinkenmagneten bleibt jedoch durch die Sperrklinke weiterhin so lange geschlossen, bis das Getriebe in die nächste Arbeitsstufe eingelaufen ist, wonach die Sperrklinke den Kontakt S10 freigibt und dieser den Elektromotor M vom Netz trennt. Diese Freigabe erfolgt nach Abschluß des gesamten Schaltvorganges.
• Soll das Getriebe von Hand abwärtsgeschaltet werden, so ist dies durch Betätigen der Druckknopftaste »AB« nur dann möglich, wenn der drehzahlabhängige Öffnerkontakt S9 und der Kupplungskontakt S11 geschlossen sind. Dies ist nach Obigem jedoch nur dann der Fall, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb einer bestimmten Drehzahl liegt, die Kupplung eingelegt und der Verriegelungskontakt S5 geschlossen ist. Bei Erfüllung dieser Voraussetzungen kann das Anwahlrelais R 3 durch Drücken der Druckknopftaster »AB« erregt werden und seine Schließerkontakte r31 bis r33 schließen. Dabei hält sich das Anwahlrelais R 3 über den Schließerkontakt r32 selbst an Spannung, wogegen der Schließerkontakt r33 dem Sperrklinken magneten Mg1 Spannung zuführt. Über den Schließerkontakt r31. wird ferner das Umschaltschütz D an Spannung angeschlossen. Es spricht somit an und öffnet seinen Öffnerkontakt d14 unter gleichzeitigem Schließen des Kontaktes d12. Somit wird die Erregerwicklung 2 des Elektromotors M eingeschaltet, die bewirkt, daß dieser im umgekehrten Sinne läuft und das Getriebe in der gewünschten Weise abwärtssehaltet.
• Es kann gegebenenfalls wünschenswert sein, das Getriebe selbsttätig von einer höheren Arbeitsstufe in eine niedrige herabzuschalten. Ein solcher Fall ist beispielsweise dann gegeben, wenn in der dritten oder vierten Vorwärtsstufe das Fahrzeug mit sehr kleiner Geschwindigkeit gefahren wird, z. B. beim Ausrollen des Fahrzeuges. In diesem Fall soll der drehzahlabhängige Kontakt S15 geschlossen sein. Zugleich ist auch der Verriegelungskontakt S6 und der Kupplungskontakt S11 geschlossen; so daß das Anwahlrelais R 3 über den Verriegelungskontakt S 5 selbsttätig im Sinne einer Abwärtssehaltung erregt wird.
• Die Abwärtsschaltung des Getriebes kann auch dann wünschenswert sein, wenn bei kleiner Motordrehzahl, d. h. bei geschlossenem drehzahlabhängigem öffnerkontakt S8, und bei hoher Arbeitsstufe, d. h. bei geschlossenem VerriegelungskontaktS6, das Gaspedal stark betätigt und damit der KontaktS13 geschlossen wird. Auch kann es wünschenswert sein, bei Betätigen der Bremse von einer höheren auf eine niedrige Arbeitsstufe herabzuschalten. Hierzu wird der vom Bremspedal gesteuerte Kontakt S18 benutzt; der über die Sperrzelle G2, den bei niedriger Drehzahl geschlossenen drehzahlabhängigen Öffnerkontakt S 8 und den Verriegelungskontakt S 6 sowie den Kupplungskontakt S11 und den Verriegelungskontakt S 5 das Anwahlrelais R 3 an Spannung legt.
• Die Einschaltung des Rückwärtsganges wird durch Betätigen der Druckknopftaste »RÜCK« vorgenommen. Um dabei zu verhindern, daß bei hoher Drehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit versehentlich der Rückwärtsgang eingelegt werden kann, ist die Druckknopftaste »RÜCK« hinter den drehzahlabhängigen Kontakten S9 und S15 in den Erregerstromkreis eingeschleift. Durch Betätigen der Druckknopftaste »RÜCK« wird über die Sperrzelle G5 und den Verriegelungskontakt S 5 das Anwahlrelais 3 an Spannung gelegt. Bei Erreichen der Leergang-Stellung des Getriebes wird dieser Stromkreis durch den dabei öffnenden VerriegelungskontaktS5 unterbrochen. Gleichzeitig wird über die Sperrzelle G5 und den geschlossenen VerriegelungskontaktS7 das Anlaßhilfsrelais R 2 an Spannung gelegt und durch dessen Schließerkontakt r22 ein anderer Stromkreis für das Anwahlrelais R 3 geschlossen. Während des Abwärtsschaltvorganges hält sich das Umschaltschütz D, wie bei jedem Abwärtsschaltvorgang, über seinen Schließerkontaktd15 und die Sperrzelle G3 an Spannung.
• Damit die Brennkraftmaschine bei eingeschaltetem Getriebe nicht angelassen werden kann, ist zwischen der Druckknopftaste »EIN« und dem Anlaßstromkreis A das schon erwähnte Anlaßhilfsrelais R 2 eingefügt. Außerhalb der Leergangstellung des Getriebes ist der Stromkreis des Anlaßhilfsrelais R 2 durch den Verriegelungskontakt S7 unterbrochen. Wenn nun beim Anlassen des Fahrzeuges einer der Vorwärtsgänge eingelegt ist, wird somit bei Betätigen der Druckknopftaste »EIN« vor dem Anlassen das Getriebe zwangläufig in die Leergangstellung abwärtsgeschaltet.
• Die Sperrzelle G2 sperrt den Stromkreis für das Stoplicht St und verhindert ein Aufleuchten desselben bei selbsttätiger Abwärtsschaltung über den von der Kraftstoffzufuhr abhängigen Kontakt S13. Die Sperrzelle G3 verhindert bei allen Abwärtsschaltungen ein Einschalten der Erregerwicklung 1 des Elektromotors M über den selbsthaltenden Schließerkontakt d15, und die Sperrzelle G4 verhindert bei Abwärts- oder Rückwärtsschaltungen nach Erreichen der Leergangstellung ein ungewolltes Einschalten des Anlaßstromkreises A über den Schließerkontakt r21 des Anlaßhilfsrelais R2. Die Sperrzelle G5 verhindert schließlich bei Abwärtsschalten ein überschalten der Leergangstellung durch den Schließerkontakt r22 und außerdem durch den gleichen Kontakt beim Anlassen eine Getriebeumschaltung in den Rückwärtsgang.
• Bedingt durch den Kupplungskontakt S11 wird entsprechend der Kupplungsbetätigung die im Fahrbetrieb vorgenommene Abwärtsschaltung des Getriebes verzögert, wogegen die Abwärtsschaltung des Getriebes in Abhängigkeit von. der Betätigung der Druckknopftaste »EIN« oder »RÜCK« unverzögert erfolgen kann. Durch die Verriegelungskontakte S5 und S7 wird in Verbindung mit dem Steuerkreis der Druckknopftaster »RÜCK« außerdem sichergestellt, daß bei eingelegtem Rückwärtsgang versehentlich kein weiteres Abwärtskornmando an den Elektromotor M gelangen kann, d. h., es wird eine Erregung der Erregerwicklung 2 vermieden.
• Beim Ansprechen des Umschaltschützes D wird der Zwischengasmagnet Mg2 erregt, sobald der von der Kraftstoffzufuhr abhängige Kontakt S16 geschlossen ist. Dieser Kontakt kann außerdem auch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder allein von dieser gesteuert werden. Er ist damit allgemein betriebsabhängig. Sobald der Kontakt S 16 während eines Abwärtsschaltvorganges geschlossen und dadurch der Zwischengasmagnet Mg2 an Spannung gelegt wird, wird der Brennkraftmaschine während des Umschaltvorganges zusätzlich Kraftstoff zugeführt und damit vorübergehend eine erwünschte Drehzahlerhöhung erreicht.
• Für die Gegenstände der Ansprüche 2, 6, 8 bis 10 und 12 bis 14 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches beansprucht.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Steuerung mechanischer Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine, unter Verwendung eines Elektromotors als Umschaltantrieb sowohl für die Getriebeumschaltung von einer Arbeitsstufe in die andere als auch für das Ausrücken der Hauptkupplung vor Getriebeumschaltungen, elektromagnetisch betätigter Schaltgeräte. zur Anwahl der Drehrichtung des Elektromotors und eines Sperrklinkenmagneten, durch den eine den Getriebeantrieb :in den Arbeitsstufen sichernde Sperrklinke ausgehoben und der Motorstromkreis geschlossen wird, wobei die Gangumschaltung willkürlich vom Fahrer und/oder selbsttätig auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehrichtung des Elektromotors (M) ein durch entsprechende Steuerkontakte (AUF, AB) einschaltbares Anwahlrelais (R 3, R 4) zugeordnet ist, durch das ein einziges mit Umschaltkontakten (Schließerkontakte d12, d15, öffnerkontakt d14) bestücktes Umschaltschütz (D) für die Anwahl der Motordrehrichtung und der Sperrklinkenmagnet (Mgl) gesteuert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Sperrklinke (für Klinkenrad K) mit dem zugehörigen Schließerkontakt (S10) derart gekoppelt ist, daß der Kontakt außerhalb der Arbeitsstufen mechanisch in der Schließstellung gehalten wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließerkontakte (d12, d15) des Umschaltschützes (D) dem Motorstromkreis (Erregerwicklung 2, Elektromotor M) für die Abwärtsschaltung des Wechselgetriebes zugeordnet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltschütz (D) nach Erregung bei Abwärtsschaltung durch einen selbsthaltenden Schließerkontakt (d15) auf den Motorstromkreis (2, M) geschaltet wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (1) des Elektromotors (M) für Aufwärtsschaltung gegen, den Erregerkreis des Umschaltschützes (D) durch eine im Selbsthaltekreis des Umschaltschützes liegende Sperrzelle (G3) verriegelt ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Selbsthaltekreis des Umschaltschützes (D) in für sich bekannter Weise unter Zwischenschaltung eines betriebsabhängigen Kontaktes (S16) ein Steuerstromkreis für die Erregung eines Zwischengasmagneten (Mg2) geschaltet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis der Anwahlrelais (R 3, R 4) mechanisch gesteuerte Verriegelungskontakte (S4, S5) derart angeordnet sind, daß eine Einschaltung der Anwahlrelais nur in den Arbeitsstufen des Wechselgetriebes erfolgen kann. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Abwärts-Anwahl-Relais (R3) zugeordnete Verriegelungskontakt (S5) in an sich bekannter Weise nur in den den Vorwärtsgängen zugehörigen Arbeitsstufen geschlossen ist. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerkontakten zur Betätigung des Abwärts-Anwahl-Relais drehzahlabhängig gesteuerte öffnerkontakte (S8, S9, S15) zugeordnet sind, die in an sich bekannter Weise eine Abwärtsschaltung nur bei vorhergehender Unterschreitung vorgegebener Drehzahlen der Brennkraftmaschine zulassen. 10. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der willkürlich zu betätigender Steuerkontakt (AB) für Abwärtsschaltung durch Steuerstromkreise (Kontakte S I5, S13) überbrückbar ist, die in Abhängigkeit bestimmter Betriebszustände, wie das Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeuges - wie an sich bekannt - oder einer Unterdrehzahl bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraftstoffzufuhr geschlossen werden. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkontakt (AB) für AbwärtsschaItung überbrückenden Parallelsteuerstromkreisen ein in den höheren Vorwärtsgängen geschlossener Verriegelungskontakt (S6) angeordnet ist. 12. Einrichtung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in Abhängigkeit von der Kraftstoffzufuhr gesteuerte Kontakt (S13) durch einen vom Bremspedal gesteuerten Kontakt (S18) derart überbrückbar ist, daß in an sich bekannter Weise bei Bremsbetätigung und Unterschreiten einer bestimmten Motordrehzahl eine Abwärtsschaltung erfolgt. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Bremspedal gesteuerte Kontakt (S18) zugleich als Stoplicht (St) schaltet - wie an sich bekannt - und das Aufleuchten des Stoplichtes bei Abwärtsschaltungen über den in Abhängigkeit von der Kraftstoffzufuhr gesteuerten Kontakt (S13) durch eine Sperrzelle (G2) verriegelt ist. 14. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen weiteren Steuerstromkreis, durch den bei Betätigung des Anlaßschalters (EIN) das Abwärts-Anwahl-Relais (R 3) eingeschaltet und damit das Wechselgetriebe in den Leergang zurückgestellt wird, ehe der Stromkreis für ein Anlaßhilfsrelais (R 2) zur Schließung des Anlaßstromkreises (A) geschlossen wird. 15. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis für das Einlegen des Rückwärtsganges über einen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuerten Kontakt (S15), eine willkürlich zu betätigende Druckknopftaste (RÜCK) sowie einen in den Vorwärtsgängen geschlossenen Verriegelungskontakt (S5) zum Abwärts-Anwahl-Relais (R3) geschlossen ist. 16. Einrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis für das Einlegen des Rückwärtsganges in der Leergangstellung des Wechselgetriebes durch einen Schließerkontakt (r22) des Anlaßhilfsrelais (R2) unmittelbar zum Abwärts-Anwahl-Relais (R3) geschlossen wird. 17. Einrichtung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis für das Anlassen der Brennkraftmaschine und das Einschalten des Rückwärtsganges gegeneinander durch Sperrzellen (G4, G5) verriegelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 596 927; deutsche Auslegeschrift Nr. 1080 415; französische Patentschriften Nr. 1188 011, 1230 071; USA.-Patentschrift Nr. 2 927 475. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1130 711, 1133 988.