DE1267927B - Hilfskraftschaltvorrichtung fuer ein geometrisch gestuftes Wechselgetriebe - Google Patents

Hilfskraftschaltvorrichtung fuer ein geometrisch gestuftes Wechselgetriebe

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DE1267927B
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relays
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DEP1267A
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Philippe Marie Joseph Grau
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CHEMINS DE FER DEPARTEMENTAUX Cie
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CHEMINS DE FER DEPARTEMENTAUX Cie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2710/00Control devices for speed-change mechanisms, the speed change control is dependent on function parameters of the gearing
    • F16H2710/16Control devices for speed-change mechanisms, the speed change control is dependent on function parameters of the gearing the gearing is not described or not essential
    • F16H2710/22Control devices for speed-change mechanisms, the speed change control is dependent on function parameters of the gearing the gearing is not described or not essential the control being electric

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Description

  • Hilfskraftschaltvorrichtung für ein geometrisch gestuftes Wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfskraftschaltvorrichtung für ein geometrisch gestuftes Wechselgetriebe, das aus mehreren kraftflußmäßig in Reihe angeordneten Gruppengetrieben besteht, wobei die Eingangswelle des ersten Gruppengetriebes von einer drehzahlregelbaren Kraftmaschine angetrieben und die Ausgangswelle des letzten Gruppengetriebes mit einem Drehzahlmesser verbunden ist, der ein analog zur Drehzahl steigendes Signal liefert, das, über umschaltbare Drosselglieder fließend, Relais betätigt, die ihrerseits die Getriebegangstufen umschalten.
  • Bei bekannten Hilfskraftschaltvorrichtungen dieser Art werden unabhängig von der Anzahl der Getriebegangstufen zwei vom Ausgangssignal des Drehzahlmessers gesteuerte Relais oder Transistoren dazu benutzt, den Stellmotor eines Drehschalters, der einen je nach Ausführungsform des Getriebes für die Umschaltung der Getriebegangstufen geeigneten Kontaktsatz aufweist, in der einen oder anderen Laufrichtung zu steuern und hierbei mit jeder Teildrehung in der einen Laufrichtung des Getriebes in einen höheren Gang, in der anderen Laufrichtung in einen niedrigeren Gang zu schalten. Zwischen dem Drehzahlmesser und den Relais bzw. Transistoren sind Widerstände vorgesehen, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Getriebeschaltstellung eingeschaltet werden und hierdurch das an den Relais bzw. Transistoren wirksam werdende Ausgangssignal des Drehzahlmessers entsprechend der Getriebeschaltstellung verändern, so daß jeweils dasselbe Relais bzw. derselbe Transistor wiederholt den Drehschalter auslöst, wenn die Ausgangswelle des Getriebes den gesamten Drehzahlbereich durchläuft.
  • Im übrigen ist es bekannt, in den Ausgangssignalkreis des Drehzahlmessers einen beispielsweise in Abhängigkeit von der Leistung der Kraftmaschine gesteuerten Widerstand zu schalten, um die Drehzahlwerte, bei denen die Umschaltung des Getriebes erfolgt, der Belastung der Kraftmaschine anzupassen.
  • Nachteilig bei Hilfskraftschaltvorrichtungen der beschriebenen Art ist die Verwendung eines Drehschalters, der mit seinem Kontaktsatz und Stellmotor verhältnismäßig aufwendig und störanfällig, darüber hinaus zum schnellen Durchschalten des Getriebes wenig geeignet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftschaltvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß nur mit Relais, also ohne Drehschalter gearbeitet wird und die Anzahl der erforderlichen Relais möglichst klein ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: a) Jeder willkürlich ein- und ausschaltbaren Getriebegangstufe jedes Gruppengetriebes ist ein Relais zugeordnet; b) jedes Relais schaltet bei einer solchen Signalstärke, wie es einer als Schaltgrenze vorgegebenen Drehzahl der drehzahlregelbaren Kraftmaschine unter Berücksichtigung der dem betreffenden Relais zugeordneten Getriebegangstufe entspricht; c) die Relais der zweiten und jeder folgenden Gruppe schalten zugleich mit der Getriebeumschaltung Drosselglieder für die Relais in der jeweils vorausgehenden Relaisgruppe derart um, daß die Signalstärke für diese Relais um einen solchen Betrag verändert wird, wie er dem der vorausgehenden Relaisgruppe zugeordneten Signalbereich entspricht.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die Hilfskraftschaltvorrichtung nach der Erfindung zur Umschaltung der m - n - k ... Gänge eines Getriebes aus m-Getriebegangstufen in der ersten Gruppe, n-Getriebegangstufen in der zweiten Gruppe usw. nur m+n+k+ . . . Relais erfordert, falls alle diese Getriebegangstufen willkürlich umgeschaltet werden sollen. Schalten dagegen Getriebegangstufen selbsttätig ein oder aus, beispielsweise über Freilaufkupplungen, so ist für diese Getriebegangstufen kein Relais erforderlich, und die Gesamtzahl erniedrigt sich entsprechend. Handelt es sich beispielsweise um ein Getriebe aus drei Gruppen mit jeweils drei Gangstufen, von denen jeweils nur zwei willkürlich einschaltbar sind, so können die insgesamt 27 Getriebegänge mit nur sechs Relais geschaltet werden. Im Verhältnis zur Gesamtzahl der Gänge ist daher der Relaisaufwand gering.
  • Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Beispiel näher erläutert.
  • F i g. 1 zeigt schematisch ein geometrisch gestuftes Zahnräderwechselgetriebe; F i g. 2 zeigt die zum Wechselgetriebe nach F i g. 1 gehörende Hilfskraftschaltvorrichtung.
  • Das Wechselgetriebe besteht aus drei kraftflußmäßig in Reihe angeordneten Gruppengetrieben A, B und C mit je drei willkürlich ein- und ausschaltbaren Getriebegangstufen a1, a2 und a3. Die Welle 1 ist die mit einer Kraftmaschine verbundene Eingangswelle des Getriebes. Die Welle 2 ist die Ausgangswelle des Gruppengetriebes A und zugleich die Eingangswelle des Gruppengetriebes B. Entsprechendes gilt für die Welle 3 bezüglich der Gruppengetriebe B und C, für das letztere ist die Welle 4 die Ausgangswelle. Über das Kegelräderpaar 5, 6 treibt die Ausgangswelle 4 einen Drehzahlmesser 7 an, der ein zur Drehzahl proportionales Ausgangssignal (im Ausführungsbeispiel eine elektrische Spannung) liefert, mit dessen Hilfe Relais A, . . . As, B1. . . B3 und C1... es für die Umschaltung der Getriebegangstufen a1... a3, b1... b3 und c1. . . c3 gesteuert werden, wobei jeder Getriebegangstufe ein Relais zugeordnet ist, soweit es sich um willkürlich schaltbare Getriebegangstufen handelt. Getriebegangstufen, die sich selbsttätig (z. B. über Freilaufkupplungen) ein- oder ausschalten, erfordern kein Relais und sind der Einfachheit halber in F i g.1 nicht dargestellt. Jedes Relais schaltet über nicht dargestellte Kontakte ebenfalls nicht dargestellte, den einzelnen Getriebegangstufen zugeordnete Kupplungen zum Ein- und Ausrücken dieser Getriebegangstufen.
  • Die Relais C1 bis Ca sind einerseits mit dem an die Klemme 8 des Drehzahlmessers 7 angeschlossenen Leiter 9 und anderereits mit einem Leiter 10 verbunden, der an die andere Klemme 11 des Drehzahlmessers 7 über ein Potentiometer 12 und einen , Widerstand 14 geführt ist. Das Potentiometer 12 kann durch den Schleifer 13 teilweise kurzgeschlossen sein, während zum überbrücken des Widerstandes 14 ein Schalter 15 vorgesehen ist.
  • Die Relais C, bis C8 können durch Widerstände R'C1 bis R'Cs überbrückt werden, die bei Erregung dieser Relais über entsprechend betätigte Relaiskontakte KC,1. . . KC$ einzeln eingeschaltet werden. Diese Relaiskontakte sind im übrigen in Reihe geschaltet und an ihren Ruhekontakten durch Widerstände RC1. . . RC3 überbrückt, die somit gleichzeitig mit den entsprechenden Widerständen R'C1... R'Cs eingeschaltet werden, über die Relaiskontakte KC1. _ . KC3 bzw. die Widerstände RC1. . . RCs werden die Relais B1. . . B3 gespeist, die zwischen den Leitern 9 und 17 parallel geschaltet sind.
  • Jedem Relais B1. , , B, entsprechen in gleicher Weise Relaiskontakte KBI ... KB, sowie Widerstände R'B1. . . R'Bs, die bei Erregung der Relais B1. . . B3 diesen parallel geschaltet werden. Ebenso sind die Kontakte KB, ... KB, durch Widerstände RB-1 ... RB., überbrückt und speisen die zwischen den Leitern 9 und 19 parallelgeschalteten Relais A1 ... A3.
  • Die Relais der drei Gruppen sind als Spannungsrelais mit gestuft aufeinanderfolgender Ansprechspannung ausgebildet, so daß jedes Relais bei einem bestimmten Signalwert des Drehzahlmessers 7 einschaltet.
  • Für die Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß im Stillstand nicht dargestellte, selbsttätig schaltende Getriebegangstufen in den einzelnen Gruppengetrieben eingeschaltet sind, die den Kraftfluß von der Eingangswelle 1 zur Ausgangswelle 4 vermitteln.
  • Nach dem Anfahren nimmt die Welle 4 eine wachsende Drehzahl an, und die von dem Drehzahlmesser 7 gelieferte Spannung nimmt zu. Bei einem bestimmten Wert dieser Spannung, also einer bestimmten Drehzahl, spricht das Relais A1 an und bewirkt über nicht dargestellte Hilfsmittel das Einrük@ ken der Getriebegangstufe a1, wobei sich die bisher wirksame, nicht dargestellte selbsttätige Getriebegangstufe selbsttätig ausschaltet. Die Ansprechspannung des Relais A1 ist so gewählt, daß die Drehzahl beim Einschalten .des Relais A1 unter Berücksichtigung der in den beiden anderen Gruppengetrieben eingeschalteten Gänge einer Drehzahl der Eingangswelle in der Nähe des oberen für die Drehzahl der antreibenden Kraftmaschine zulässigen Wertes entspricht. Gleiches gilt auch bezüglich der anderen Relais. Wenn daher die Drehzahl der Ausgangswelle 4 von Null an zunimmt, schalten die Relais A1 bis As nacheinander ein, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle bei dem jeweiligen übersetzungsverhältnis des Getriebes einen dem Grenzwert der Kraftmaschine entsprechenden Höchstwert erreicht. Entsprechend werden nacheinander die Getriebe. gangstufen a1 bis a3 eingelegt, wobei die jeweils vorhergehende ausgerückt wird, was beispielsweise über öffnungskontakte der jeweils einschaltenden Relais erfolgen kann. Ist das Gruppengetriebe A in der beschriebenen Weiße durchgeschaltet, so spricht bei weiterer Drehzahlerhöhung das Relais B1 an, wodurch zwar einerseits die Getriebegangstufe bi im Gruppengetriebe B eingerückt wird, andererseits aber auch der Widerstand RB, eingeschaltet wird, so daß alle Relais A1 bis As abfallen und die willkürlich schaltbaren Getriebegangstufen a,1. . . a. ausgeschaltet werden, das Gruppengetriebe A also in den Ausgangszustand gebracht wird. Bei weiterer Zunahme der Drehzahl der Welle 4 werden die Relais A1 bis A3 in der bereits beschriebenen Reihenfolge von neuem erregt, bis das Relais B2 einschaltet, wodurch die Getriebegangstufe b2 in Eingriff kommt und gleichzeitig die Stufe b1 öffnet, sowie der Widerstand RB, eingeschaltet wird, der die Relais A1 bis As erneut zum Abfallen bringt. Der Vorgang wiederholt sich nun in gleicher Weise unter Durchschalten des Gruppengetriebes A biss zum Ansprechen des Relais B8 und Einrücken der ihre zugeordneten Getriebegangstufe b.. Entsprechendes gilt bezüglich des Gruppengetriebes C, wobei nun zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen C,, bis C, jeweils die Gruppengetriebe A und Bin der beschriebenen Weise durchgeschaltet werden.
  • Bei .Ansprechen eines Relais C" (x= 1, 2, 3 . . .j teilt der entsprechende Relaiskontakt IC" durch die geeignet gewählten Werte der Widerstände RC1 bis RCx die den Relais der Gruppen A und B gelieferte Spannung im Verhältnis der Ansprechspannung der Relais C"+1 und C", und gleichzeitige Einschaltung des Widerstandes R'Cx hält zusammen mit den Widerständen der bereits zuvor erregten Relais C1 bis Cx _ i den Gesamtwiderstand des Stromkreises durch Kompensation der in Reihe geschalteten Widerstände RCi bis RCx konstant, so daß sich die Belastung des Drehzahlmessers 7 und damit dessen Spannung an den Leitungen 9 und 10 durch die Umschaltvorgänge nicht ändert.
  • In entsprechender Weise sind die den Relais A1 bis As vorgeschalteten Widerstände RB, bis RB, dimensioniert, die durch die Widerstände R'Bi bis R'Bl, kompensiert werden.
  • Über das Potentiometer 12 oder den Widerstand 14 mit Schalter 15 ist es möglich, die den Ansprechspannungen der Relais zugeordneten Drehzahlwerte im ganzen zu verändern. Diese Glieder können auch in Abhängigkeit von anderen Größen gesteuert werden (z. B. von der Leistung der Kraftmaschine).
  • Das beschriebene Beispiel bildet den Schaltzustand des mechanischen Getriebes mit Hilfe von elektrischen Relais ab. Statt dieser können auch mechanische, pneumatische oder hydraulische Relais verwendet werden. Beispielsweise können bei einer hydraulischen Anlage der Drehzahlmesser durch eine volumetrische Pumpe und die Relais durch Ventile gebildet werden.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Hilfskraftschaltvorrichtung für ein geometrisch gestuftes Wechselgetriebe, das aus mehreren kraftflußmäßig in Reihe angeordneten Gruppengetrieben besteht, wobei die Eingangswelle des ersten Gruppengetriebes von einer drehzahlregelbaren Kraftmaschine angetrieben und die Ausgangswelle des letzten Gruppengetriebes mit einem Drehzahlmesser verbunden ist, der ein analog zur Drehzahl steigendes Signal liefert, das, über umschaltbare Drosselglieder fließend, Relais betätigt, die ihrererseits die Getriebegangstufen umschalten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Jeder willkürlich ein- und ausschaltbaren Getriebegangstufe (a1 ... an, bi ... bp, c1 . . . cq) jedes Gruppengetriebes (A, B, C) ist ein Relais (A1 ... A", Bi ... Bp, C1 ... C.) zugeordnet; b) jedes Relais schaltet bei einer solchen Signalstärke, wie es einer als Schaltgrenze vorgegebenen Drehzahl der drehzahlregelbaren Kraftmaschine unter Berücksichtigung der dem betreffenden Relais zugeordneten Getriebegangstufe entspricht; c) die Relais der zweiten und jeder folgenden Gruppe schalten zugleich mit der Getriebeumschaltung Drosselglieder (RBi ... RBp, RCi ... RCq) für die Relais in der jeweils vorausgehenden Relaisgruppe (A1..., Bi ... ) derart um, daß die Signalstärke für diese Relais um einen solchen Betrag verändert wird, wie er dem der vorausgehenden Relaisgruppe zugeordneten Signalbereich entspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 596 927, 878 602, 942 434; deutsche Auslegeschriften Nr. 1067 313, 1083 669; französische Patentschriften Nr. 823 541, 891229, 902 625, 1166 115, 1255 636, 1272 089.
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