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Es ist ein Fliehkraftregler zur Gangwechselsteuerung eines zweigängigen
Getriebes für Kraftfahrzeuge mit Hilfe eines über den Fliehkraftregler an eine Druckmittelquelle
angeschlossenen Druckmittel-Servomotors bekannt, wobei der Fliehkraftregler aus
einem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit rotierenden Teil und einem feststehenden
Teil besteht, von denen der drehbare Teil eine unter dem Einfluß der Fliehkraft
in Richtung seiner Drehachse wirksame Schubvorrichtung und der feststehende Teil
eine zu dieser Drehachse koaxiale Bohrung mit einem in ihr zwischen zwei axialen
Stellungen verschiebbaren Schieber aufweist, der in seiner einen Stellung das Unterdrucksetzen
des Druckmittel-Servomotors für das Einrücken des einen übersetzungsverhältnisses
ermöglicht und in seiner anderen Stellung zum Einrücken des anderen übersetzungsverhältnisses
die Zuführung von Druckmittel zum Druckmittel-Servomotor unter Entlastung desselben
unterbricht und der beim Betrieb an seinem einen Ende unter der Wirkung der Schubkraft
der Schubvorrichtung des drehbaren Reglerteiles steht.
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Es ist weiterhin bei einem anderen Fliehkraftregler zur Gangwechselsteuerung
bekannt, eine entgegengesetzt zur Druckrichtung der Schubvorrichtung auf den Schieber
wirkende Gegendruckvorrichtung vorzusehen, deren Druck durch eine in dem feststehenden
Teil des Reglers angeordnete Steuervorrichtung in Abhängigkeit von der Belastung
der Antriebsmaschine einstellbar ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vereinigung der vorstehend angeführten
Merkmale dieser beiden bekannten Fliehkraftregler.
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Beim erstgenannten bekannten, nur abhängig von der Drehzahl, aber
nicht von der Belastung der Antriebsmaschine arbeitenden Fliehkraftregler drücken
die Fliehgewichte gegen mechanische Federn. Durch kniehebelartig auf den Federteller
wirkende Fliehgewichtsanlenkungen wird erreicht, daß der Umschaltpunkt bei steigender
Drehzahl wesentlich höher liegt als bei fallender Drehzahl, wodurch ein Schaltpendeln
vermieden wird. Diese Stabilisierung ist nicht anwendbar, wenn der Fliehkraftregler
mit einer die mechanischen Federn ersetzenden, von der Belastung der Antriebsmaschine
abhängigen Gegendruckvorrichtung arbeiten soll.
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Beim zweitgenannten bekannten Fliehkraftregler fehlt eine Einrichtung
zum Stabilisieren der Umschaltpunkte, so daß dieser Fliehkraftregler zum Schaltpendeln
neigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den durch die Vereinigung der eingangs
angeführten Merkmale entstehenden Fliehkraftregler bei einfacher Gestaltung der
Gegendruckvorrichtung so auszubilden, daß jegliches Schaltpendeln beim Gangwechsel
des Getriebes ohne Verwendung von der Fliehkraft entgegenwirkenden Federn vermieden
wird.
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Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß- die Gegendruckvorrichtung
einen am von der Schubvorrichtung abliegenden Ende des Schiebers in der den Schieber
aufnehmenden Bohrung vorgesehenen Hohlraum aufweist, in den Druckmittel zugeführt
wird, dessen Druck in Abhängigkeit von der Motorbelastung selbsttätig auf zwei verschiedene,
jeweils der einen oder der anderen Stellung des Schiebers entsprechende Werte einstellbar
ist, wobei die in dem feststehenden Teil des Fliehkraftreglers angeordnete Steuervorrichtung
zwei Ventile aufweist, deren Ventilverschlußkörper auf ihren Sitzen durch zwei verschieden
starke Federn gehalten sind, die sich gegen ein durch eine dritte Feder belastetes
Stützglied abstützen, und die dritte Feder derart mit einem in Abhängigkeit von
der Belastung der Antriebsmaschine beweglichen Steuerglied verbunden ist, daß sie
bei steigender Belastung der Antriebsmaschine einen erhöhten Druck, bei abnehmender
Belastung einen geringeren Druck auf das Stützglied ausübt, wobei ferner die Ventile
mit zwei in der den Schieber aufnehmenden Bohrung angeordneten Ringnuten derart
verbunden sind, daß sie beim Verschieben des Schiebers aus seiner einen Stellung
in die andere Stellung wechselweise mit dem Hohlraum am Ende dieses Schiebers in
Verbindung kommen.
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Vorzugsweise ist hierbei die dritte Feder in an sich bekannter Weise
im Inneren einer an das Ansaugrohr der Antriebsmaschine angeschlossenen Unterdruckkapsel
zwischen deren beweglichem, auf das Stützglied wirkendem Teil und einem festen Widerlager
angeordnet.
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Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Fliehkraftregler .ist
an dem der Schubvorrichtung abgewendeten Ende des Schiebers für die Gegendruckvorrichtung
ein Hohlraum geschaffen, der ständig mit Druckmittel, z. B. Drucköl, gefüllt ist
und dessen Volumen je nach der Stellung des Schiebers verschieden ist. Der Öldruck
in diesem Raum wird dabei durch die die Unterdruckkapsel enthaltende Steuervorrichtung
und deren Ventile selbsttätig und ständig auf einen Wert eingeregelt, der eine Funktion
der Belastung der Antriebsmaschine darstellt und für eine maximale Belastung der
Antriebsmaschine am größten und umgekehrt für eine minimale Belastung der Antriebsmaschine
am kleinsten ist. Auf diese Weise kann für einen verhältnismäßig hohen Öldruck in
dem Raum von veränderlichem Volumen, d. h. bei einer verhältnismäßig hohen Belastung
der Antriebsmaschine, die Druck-bzw. Schubkraft, die erforderlich ist, um den Öldruck
zu überwinden und den Schieber entgegen diesem Öldruck zu verschieben, nur bei einer
verhältnismäßig großen Geschwindigkeit des Fahrzeuges erreicht werden. Wenn dagegen
die Belastung der Antriebsmaschine geringer wird, so nimmt der in dem Raum veränderlichen
Volumens herrschende Öldruck ab, und die Druck- bzw. Schubkraft, die notwendig ist,
um den Schieber zu verschieben, kann bei einer geringeren Geschwindigkeit des Fahrzeuges
als vorher erzeugt werden. Weiterhin wird, wenn der im Volumen veränderliche Raum
beim Verschieben des Schiebers durch die Schubvorrichtung des Fliehkraftreglers
sein kleinstes Volumen einnimmt, der Öldruck in diesem Raum selbsttätig im Verhältnis
zu dem Druck herabgesetzt, der in diesem Raum vor der Verschiebung des Schiebers
geherrscht hat, gleichgültig wie die Belastung der Antriebsmaschine im Augenblick
der Verschiebung ist. Diese Druckherabsetzung ermöglicht, jedes Schaltpendeln in
dem zweigängigen Getriebe zu vermeiden; denn die Rückführung des Schiebers kann
nur erfolgen, wenn z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges herabgesetzt oder die
Belastung der Antriebsmaschine gesteigert wird oder beide Bedingungen kombiniert
werden.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel
dargestellten Ausführungsform näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt
einen Axialschnitt durch diese Ausführungsform.
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Der dargestellte Fliehkraftregler weist einen drehbaren Teil
A und einen feststehenden Teil B auf.
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Der drehbare Teil A besitzt ein kreisförmiges Gehäuse 10 mit flacher
Rückwand 11, dessen radial nach außen umgebogener Rand einen Ringflansch 12 bildet.
Das Gehäuse 10 ist durch eine biegsame, ringförmige Membran 13 abgeschlossen, in
deren Mitte eine Schubvorrichtung 14 angeordnet ist, die axial zu dem Gehäuse 10
verschiebbar ist. Die Schubvorrichtung 14 ist mit einer bearbeiteten Kugel 15 versehen,
die in einem Käfig bzw. einer Tasche gehalten ist, die durch die auseinandergespreizten
Innenränder 16, 17 von zwei Ringscheiben 18 und 19 gehalten ist, die miteinander
durch Bolzen 20 verbunden sind. Die Bolzen 20 dienen zugleich dazu, zwischen den
Ringscheiben 18 und 19 den Innenrand der Membran 13 einzuspannen, deren Außenrand
dicht schließend an dem Flansch 12 mittels eines Klemmringes 21 befestigt ist. Ein
Druckmittel-Sammelglied 22 für die Schubvorrichtung 14 ist an der Scheibe 19 mittels
der Bolzen 20 befestigt.
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Der drehbare Teil A des Fliehkraftreglers wird z. B. durch die Antriebswelle
des Fahrzeuges angetrieben. Nach der Zeichnung ist das Gehäuse 10 am Ende einer
Welle 30 gleichachsig mit dieser angeordnet und durch Klammern 23 mit einem Zahnrad
31 verbunden, das bei 32 auf die Welle 30 aufgekeilt ist.
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Der feststehende Teil B des Fliehkraftreglers besteht aus einem Gehäuse
40 mit einer zur Drehachse des drehbaren Teiles koaxialen Querbohrung 41, in der
ein Schieber L verschiebbar ist, der in der Achse des drehbaren Teiles A und der
Welle 30 angeordnet ist. Das Schiebergehäuse 40 weist ferner eine zu der Querbohrung
41 parallele Bohrung 42 auf, in der ein von Hand zu betätigender Steuerschieber
M verschiebbar ist, der mit einer Umfangsnut 36 versehen ist und an einer Stange
37 sitzt, die durch eine Verschlußschraube 38 hindurchgeführt ist. Die Verschlußschraube
38 schließt das eine Ende der Bohrung 42 ab, deren anderes Ende durch eine Verschlußschraube
39 verschlossen ist. Außerdem ist das Gehäuse 40 mit einem Anschluß S zur Verbindung
mit einem nicht dargestellten Druckmittel-Servomotor versehen.
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Der Schieber L weist eine axiale Bohrung 43 auf, in deren dem umlaufenden
Teil A zugekehrten Ende ein bearbeiteter Stöpsel 44 eingeschraubt ist, der sich
gegen die bearbeitete Kugel 15 abstützt und mit einer eine Düse darstellenden
kalibrierten Bohrung 45 versehen ist, die einerseits mit der Bohrung 43 des Schiebers
und andererseits mit dem Inneren des Sammelgliedes 22 Verbindung hat. Außerdem ist
in die Bohrung 43 von deren anderem Ende her eine mit Außengewinde versehene Düse
46 mit kalibrierter Axialbohrung 47 derart eingesetzt, daß sie zwischen zwei Umfangsnuten
48 und 49 der zylindrischen Schieberoberfläche liegt, die mit der Bohrung 43 über
Durchlässe 50 und 51 verbunden sind. Der Schieber L ist außerdem an seiner Oberfläche
mit einer dritten Umfangsnut 52 versehen, die zwischen den Umfangsnuten 48 und 49
liegt und dazu dient, entweder bei der dargestellten Stellung des Schiebers L eine
Ringnut 53 der Bohrung 41 mit einer ebenfalls in der Bohrung 41 angeordneten Ringnut
54 zu verbinden ,oder bei der anderen Betriebsstellung des Schiebers L die Ringnut
54 mit einer Ringnut 55 der Bohrung 41 in Verbindung zu bringen.
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Die Ringnut 53 steht über eine Leitung 56 mit einer mit Gewinde versehenen
Anschlußbohrung E in Verbindung, an die eine nicht dargestellte Druckölquelle angeschlossen
ist. Die Ringnut 54 ist unmittelbar mit einer Ringnut 57 verbunden, die in der den
Schieber M aufnehmenden Bohrung 42 angeordnet ist, und die Ringnut 55 steht mit
einer Entleerungsleitung 58 in Verbindung. In der Bohrung 41 sind ferner eine mit
einem Ventil Q mit Kugelverschluß 60 verbundene Ringnut 59 sowie eine mit einem
Ventil R mit Kugelverschluß 62 verbundene Ringnut 61 angeordnet. An ihrem dem umlaufenden
Teil A abgekehrten Ende ist die Bohrung 41 durch eine Verschlußschraube 63 mit inneren
Anschlagverlängerungen 64 verschlossen, gegen die sich der Schieber L in seiner
anderen Betriebsstellung anlegt. Die Anschlagverlängerungen 64 bilden außerdem bei
jeder Stellung des Schiebers L einen Hohlraum 65 am Ende des Schiebers L.
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Außer der Ringnut 57 sind in der Bohrung 42 des Schiebers M eine Ringnut
66, die mit einer Entleerungsleitung 67 verbunden ist, sowie eine Ringnut 68 angeordnet,
die entweder bei der dargestellten Stellung des Schiebers M mit der Ringnut 57 oder
in der anderen Betriebsstellung des Schiebers mit der Ringnut 66 in Verbindung steht
und die über einen Kanal 69 mit einer mit Gewinde versehenen Anschlußbohrung
S verbunden ist.
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Damit die Verschiebungen des Schiebers M nicht gehindert werden, sind
zwei Entlüftungsleitungen 70, 71 in dem Gehäuse 40 angeordnet, die von der Bohrung
42 neben den Verschlußschrauben 38 und 39 ausgehen.
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Die Kugeln 60 und 62 der Ventile Q und R werden auf ihren Sitzen durch
zwei verschieden starke Federn 80 und 81 gehalten, die sich gegen ein Stützglied
82 in Form einer waagerechten Platte abstützen, die in einer Bohrung 83 verschiebbar
ist, die über einen Schlitz 84 mit der Außenluft in Verbindung steht. Die Bewegungen
des Stützgliedes 82 werden durch eine Unterdruckkapsel 85 gesteuert, die in das
Innengewinde 86 einer Kappe 87 eingeschraubt :ist, die ihrerseits in die Öffnung
der Bohrung 83 eingeschraubt ist. Die Kapsel 85 ist durch eine bewegliche Membran
90, die auf das Stützglied 82 einwirkt, in zwei Kammern 88 und 89 unterteilt. Auf
die Oberseite der Membran 90 wirkt eine in der Unterdruckkapsel angeordnete Feder
91 ein, die sich gegen den Boden der Kammer 88 abstützt und die Membran 90 gegen
einen Durchlaß 92 im Boden der Kammer 89 andrückt, die über diesen Durchlaß mit
dem Inneren der Bohrung 83 verbunden ist. Die Bewegungen der Membran 90 werden auf
das Stützglied 82 durch einen Schaft 93, der an der Membran befestigt und durch
den Durchlaß 92 frei hindurchgeführt ist, sowie eine an der Platte 82 befestigte
Schraube 94 übertragen, die in eine Gewindebohrung des Schaftes 93 eingeschraubt
ist. Die Kammer 88 der Unterdruckkapsel ist mit dem Ansaugrohr der Antriebsmaschine
durch eine nicht dargestellte Leitung verbunden, die an eine Verbindungsmuffe 95
der Kammer 88 angeschlossen ist.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung der Schieber L und
M hat Drucköl aus der nicht dargestellten Druckölquelle freien Zutritt zu dem Druckmittel-Servomotor.
Es tritt durch den Anschluß E
ein, strömt durch die Leitung 56 in
die Ringnut 53 und von da über die Ringnut 52 des Schiebers L zur Ringnut 54, dann
von dieser über die Ringnut 57 und die Umfangsnut 36 des Schiebers M zur Ringnut
68, von der es über die Auslaßbohrung S zu dem Druckmittel-Servomotor gelangt und
diesen unter Druck setzt. Wenn der Druckmittel-Servomotor unter Druck steht, so
ist die übersetzung ins Langsame eingerückt. Um das Einrücken des höheren übersetzungsverhältnisses,
d. h. des direkten Ganges, zu bewirken, muß der Schieber L gegen die Anschläge 64
verschoben werden.
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Bei jeder Stellung des Schiebers L wird ständig in die Bohrung 43
des Schiebers über die Umfangsnut 48 und die Durchlässe 50 eine bestimmte
Menge Drucköl zugeführt. Ein Teil dieses Drucköles dient dazu, den Raum zwischen
dem Schieber L und der Verschiußschraube 63 über die kalibrierte Bohrung 47 der
Düse 46 unter Druck zu setzen. Das Volumen dieses Raumes ist je nach der Stellung
des Schiebers L verschieden. Wenn der Schieber L mit den Anschlägen 64 in Berührung
kommt, so entspricht dieses Volumen dem Volumen des Hohlraumes 65. Der Öldruck,
der in diesem Raum von veränderlichem Volumen herrscht, wird, wie noch erläutert
wird, automatisch und ständig durch die Steuervorrichtung, die bei der dargestellten
Ausführungsform im wesentlichen durch die Unterdruckkapsel 85 und die Regelventile
Q und R gebildet ist, auf einen Wert eingeregelt, der eine Funktion der Belastung
der Antriebsmaschine darstellt. Dieser Druck ist für eine maximale Belastung der
Antriebsmaschine am größten und umgekehrt für eine minimale Belastung der Antriebsmaschine
am kleinsten.
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Der übrige Teil des in die Bohrung 43 zugeführten Öles wird dem Inneren
des kreisförmigen Gehäuses 10 des drehbaren Teiles A des Reglers zugeleitet. Dieses
Öl gelangt dabei durch die kalibrierte Bohrung bzw. die Düse 45 des Stöpsels 44
in das kreisförmige Sammelglied 22 und aus dieser über die auf einer Kreislinie
angeordneten Durchlaßöffnungen 24, welche in den Scheiben 18 und 19 am Umfang des
Sammelgliedes 22 angeordnet sind, durch diese Scheiben hindurch in das kreisförmige
Gehäuse 10.
Die Scheiben 18 und 19 sind außerdem außerhalb des Sammelgliedes
22 mit einer zweiten kreisförmig angeordneten Reihe von Auslaßöffnungen 25 versehen,
die dazu dienen, die Lage des inneren Spiegels des in dem kreisförmigen Gehäuse
10 rotierenden Öles zu bestimmen.
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Wenn der drehbare Teil A des Fliehkraftreglers durch die Welle 30
gedreht wird, so wird das Öl in dem Gehäuse 10 durch die Zentrifugalkraft über den
gesamten Umfang des Gehäuses ausgebreitet und übt auf die Membran 13 eine seitliche
Druckkraft aus, die mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeuges größer wird. Diese
Druckkraft wird auf die Schubvorrichtung 14 übertragen, deren Kugel 15 auf den Stöpsel
44 des Schiebers L einwirkt. Die durch die Schubvorrichtung 14 ausgeübte Druck-
bzw. Schubkraft wirkt dem in dem Raum am anderen Ende des Schiebers L herrschenden
Öldruck entgegen. Auf diese Weise kann für einen verhältnismäßig hohen Öldruck in
dem Raum von veränderlichem Volumen, d. h. bei einer verhältnismäßig hohen Belastung
der i Antriebsmaschine, die Druck- bzw. Schubkraft, die erforderlich ist, um den
Öldruck zu überwinden und den Schieber L nach rechts zu verschieben, nur bei einer
verhältnismäßig großen Geschwindigkeit des Fahrzeuges erreicht werden. Wenn dagegen
die Belastung der Antriebsmaschine geringer wird, so nimmt der in dem Raum veränderlichen
Volumens herrschende Öldruck ab, und die Druck- bzw. Schubkraft, die notwendig ist,
um den Schieber L nach rechts zu verschieben, kann bei einer geringeren Geschwindigkeit
des Fahrzeuges als vorher erzeugt werden.
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Wenn der Schieber L in Berührung mit den Anschlägen 64 kommt, so wird
die Verbindung zwischen der Ringnut 53 und der benachbarten Ringnut 54 unterbrochen,
während die Ringnut 52 die Ringnut 54 mit der Ringnut 55 verbindet. Die Zuführung
von Drucköl zu dem Druckmittel-Servomotor wird daher unterbrochen, und das Öl tritt
über die Leitung 58 aus, wodurch das höhere übersetzungsverhältnis des Getriebes
eingerückt wird. Außerdem verschließt der Schieber L die mit dem Ventil R verbundene
Ringnut 61, und die Ringnut 49 wird in Deckung mit der Ringnut 59 gebracht, die
mit dem bisher untätigen Ventil Q in Verbindung steht. Der am rechten Ende des Schiebers
L liegende Raum, dessen Volumen nunmehr auf den Hohlraum 65 herabgemindert ist,
steht dann mit dem Ventil Q über den hinter der Düse 46 liegenden Teil der Bohrung
43 über die Umfangsnuten 49 und 59 und die Durchlässe 51 in Verbindung.
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Die auf die Kugel 60 des Ventils Q wirkende Feder 80 ist schwächer
als die Feder 81, die auf die Kugel 62 des Ventils R wirkt. Wenn der Schieber L
mit den Anschlägen 64 in Berührung kommt, wird daher der Öldruck in dem Raum veränderlichen
Volumens automatisch im Verhältnis zu dem Druck herabgesetzt, der in diesem Raum
vor der Verschiebung des Schiebers geherrscht hat, gleichgültig, wie die Belastung
der Antriebsmaschine - im Augenblick der Verschiebung ist. Diese Druckherabsetzung
ermöglicht, jedes Schaltpendeln in dem zweigängigen Getriebe zu vermeiden; denn
die Rückführung des Schiebers L in die in der Zeichnung dargestellte Stellung kann
nur erfolgen, wenn z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges herabgesetzt oder die
Belastung der Antriebsmaschine gesteigert wird oder beide Bedingungen kombiniert
werden.
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Außerdem sind die Ringnuten 59 und 61 in der Bohrung 41 so angeordnet,
daß der Schieber L bei seiner Verschiebung in dem einen oder anderen Sinne eine
freie Endstellung einnimmt, Obwohl an den Kugeln 60 und 62 der Ventile Q und R eine
konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird, werden die Kräfte, die durch die
Federn 80'
und 81 auf die Kugeln 60 und 62 ausgeübt werden,
inAbhängigkeit von der Belastung der Antriebsmaschine geändert. Wenn diese Belastung
maximal ist, wird die Membran 90 der Kapsel 85 durch die Feder 91 gegen die
Öffnung des Durchlasses 92 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückgeschoben,
wodurch die Federn 80 und 81 über das Stützglied 82, die an der Membran 90 mittels
der Schraube 94 und des Schaftes 93 starr befestigt ist, mit dem Größtmaß zusammengedrückt
werden. Wenn die Belastung der Antriebsmaschine verringert wird, stellt sich in
der Kammer 88 Unterdruck ein, wodurch die Membran 90 entgegen der Wirkung der Feder
91 angehoben wird. Die Federn 80 und 81 werden daher entspannt, und der Öldruck
in dem Raum veränderlicher Größe am Ende des Schiebers L
wird herabgesetzt.
Auf diese Weise erfolgen die Verschiebungen des Schiebers L nach rechts und nach
links im Bereich von schwächeren Umdrehungen des drehbaren Teiles A, ohne jedesmal
die Wirkung der Verschiebung zu ändern, welche die beiden Federn 80 und
81 ermöglichen.
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Die Wirkungsweise des Fliehkraftreglers ist bei Offenstellung des
von Hand zu betätigenden Schiebers M beschrieben worden; bei Verschlußstellung des
durch den Schieber M gebildeten Ventils, also bei einer Stellung, in welcher der
Schieber M die Ringnut 57 abschließt und die Nuten 66 und 68 miteinander verbindet,
werden der Druckmittel-Servomotor und demgemäß auch das Getriebe durch die Verschiebungen
des Schiebers L nicht beeinflußt. Das Getriebe wird dabei unabhängig von der Geschwindigkeit
des Fahrzeuges und der Belastung der Antriebsmaschine das höhere übersetzungsverhältnis
haben, weil der Druckmittel-Servomotor über die Öffnung 67 entlastet ist.