Einrichtung für Kraftfahrzeuge mit Stufen-oder Atufenlosem Getriebe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtungfür Kraftfahrzeuge mit Stufen oder
stufenlose m Getrieb e. Es geht hier um eine Einrichtung zur kräftemä,ßigen und
damit auch wirtschaftlich vorteilhaften Ausnutzung der Antriebsübertragungselemente
von Kraftfahrzeugen, die von einem Motor über ein Getriebe angetrieben werden. Kraftfahrzeuge,
insbesondere schwere Lastkraftwagen und an-; dere Nut-z-fahrzeuge-benötigen heutzutage
zur Einhaltung eines flüssigen Verkehrsablaufes.sehr starke Motoren, damit in den
oberen Gängen auch auf mäßigen Steigungen die Geschwindigkeitnicht wesentlich absinkt.
Hierdurch sollen ein merkliches-Ab'sinken der Durchschnittsgeschwindigkeiten und
eine Behinderung des übrigen Verkehrsflusaesvermieden werden. Andererseits bringt
die Verwendung-eines hierfür entsprechend starken Motors zunächst den Nachteil,
daß ein Pahrer auch in den unteren Gängen die.Motorleistung' unnötig-voll einsetzt.-Hierduich-entsteht
neben einem hohen Brennstoffverbrauch, I hervorgerufen äurch-häufiges Durchdrehen
der Antrieboräder infolge des in-.den unteren
Gängen sehr großen
Drehmoments, ein hoher Reifenverschleiß und eine hohe Beanspruchung des Getriebes,
der Kardanwellee des Differentials und der Hinterachsen. Die Auslegung der Getriebe
und der Übertragungsorgane auf'das volleDrehmoment-von Motoren dieser erhöhten-Leistungsklasse
erfordert somit unwirtschaftlich große Übertragungsorgane. Aufgabe der Erfindung
ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Gelöst wird die Aufgabe durch Verwendung einer
Vorrichtung zur Begrenzung des Höchstdrehmomentes an der Triebachse des Fahrzeuges
in Abhängigkeit von dem eingeschalteter, Getriebeuntersätzungsverhältnis zwischen
Motor und Triebachse: Nunmehr kann ein überbemes-gener Motor eingebaut werden, der
in den oberen Gängen selbst auf Steigungen höhere Geschwindigkeiten zuläßt. Bei
hoher Hinterachsdrehzahl ist das Drehmoment bei gleicher Motorlelstung dennoch verhältnismäßig
klein, so daß die Getriebe- und Übertragungsorgane der bisher üblichen lastkraftfahrzeuge
völlig ausreichen. Bei einem großen.Getriebeuntersetzungsverhältnis in den unteren
Gängen wird dagegen das Motordrehmoment bei gleicher Kotorleistung auf einen geringeren
Wert begrenzt, so daß die Übertragungsorgane keinen Schaden erleiden können. Als
Regelgröße für'-die'Ird"c'hstarähmomentbegrenzung dient de- - Erfindung die
Getri ebenach einem weite:#en Merkmal ' r schalthebelstellung-. Hat beispielsweise
ein Kraftwagen
ein Fünf,ganggetriebee so- -wird- durch eine geeignete
Ve-rrichtung dafür gesorgt., daß-, wenn beispielsweise., Üer -erste oder zweite
oder -auch dritte Gang eingeschaltet ist-, der Motor nicht seine volle Leistung
entfalten-kann'. Erst-,im vierten und fünften Gang kann.der Motor sein volles Drehmoment
hergeben. Bei einer anderen Ausführungsform dient erfindungsgemäß als Rekelgröße
ein in Abtriebsrichtung hinter dem Schaltgetriebe- angeordneter Drebmomentfühler.
Bei zu stark ansteigendem Drehmome,nt in den Triebwerksteilen bg-vrirkt dieser Drehmomentfühler
eine Drosselung der motorleistung In der Praxis erfolgt die Ausführun 'emäß einemweiteren
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Merkmal der Erfindung derart, daß die Motorleistung umso ,mehr beschränkt
wird, je größer das eingeschaltete Getriebeunternetzungsverhältuls-izt bzw.
je größer das vom Drel-j7 momentfühler festgestellte Drehmoment hinter dem
8ehaltgetriebe ist. Dies erfolgt nach vorgegebenen Regelgesetzent die in der Berechnung
und/oder im Pahrversuch auf Grund der spezifischen Fahrzeugaaten aufgestellt werden.
Des weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen-,- daß die vom Getriebeschalthebel
oder Drehmomentfühler gelieferte-Regelgröße abgestuft auf das leistungsregelorgan
dhi, . den -Verstellhebel des Antrielbsmotors einwirkt, z.B. auf die Regelstange
der Einspritzpumpe oder auf dieDrosselklappe des Vergasers. Beispieisw"eige wird
im erstenGang der Getriebeschalthebel über-ein Gestänge und Anschläge mit der
Einspritzpumpe,
oder der D?roaselkla#pp"e über eine geeignete Vorrichtung, z.B. einen Differentialhebel
verhunden. Diese verha-ndern, daß der Meter seine höcih-ste.-Einap.ritzmeng"e oder
seine größte Füllung hier erhält. Im zweiten Gang wird durch geeignete Anschläge
die Einspritzmenge oder die Püllung größer sein, im dritten Gang wird sie noch grUßer-
sein. Im vierten und fünften Gang entfällt jede Beschränkung. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung kann die Regelung der Motorleistung mittels einer Regelgröße
sowohl bei Stufengetrieben als auch bei stufenlosen Getrieben über das Stellglied
des Drehmomentfühlers oder ein anderes Einstellorgan des Getriebes erfolgen. Im
Falle der Anwendung eines stufenlosen oder automatischen Getriebes erfolgt die.Begrenzung
der Einspritzmenge oder der Füllung über ein Gestänge von demjenigen Stellglied
aus, das die Regelung des automatischen Getriebes vornimmt; also beispielsweise
Einstellung der Gänge oder Einstellung der Leitschaufeln eines Strömungsgetriebes.
Bei einem automatischen Getriebe ist aber auch eine Begrenzung der Einspritzmenge
durch einen Drehmomentfühler sehr vorteilhaft, besonders dann, wenn das Stellglied
des automatischeä"'#etriebes nicht oder nur schwer zugänglich ist. In manchen-Fällen
kann es von Vorteil sein, die konstruktive Anordnung-derart zu treffen, daß-erfindungsgemäß
in den,unte. ren Gängen.nur ein normales bzw. gedrosseltes Drehmoment
zum Einsatz gelangt,'oder daß,in den obersten Gängen in 1#igekehrter Weise
ein erhöhtes Drehmo-ment freigegeben wird
(kurzzeitige- Überleistung)-.
Dies geschieht z.B. in einr facher Weise dadurch,"daß-der GetrIebeschalthebel In
den ob-erst-en.Gängen einen vergrößerten Weg.'der Eins.pritzpumpen-Regelstange freigibt.
Die einfachste Lösung der Aufgabe stellt-eine,Vorrichtung dar, welche vom Getriebeschalthebel
zwangsläufig betätigt wird und-den Vollasitanschlag der Einspritzpumpe in-zwei Stufen
verändert. Auf diese Weise kann mit zwei.verschiedenen Motorleistungen gefahren
werden, z.B. im ersten bis dritten Gang mit einer'normalen Notorleistung,-im vierten
und fünften Gang dagegen mit einer überhöhten Motorleistung In der Zeichnung
sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es'zeigen: Fig.
1 eine schematische Darstellung der Erfindung, wobei'die Getriebeschalthebelstellung
als Regelgröße dient, Fig. 2 eine Draufsidht auf den Sperrmechanismus am Getriebeschalthebel,
Pig. 3 eine schematische Darstellung der Erfindung, wobei jedoch ein DrehmomentfÜhler
als Regelgrößedi ent, und Fig. 4 einp-.ßcheiet-ischg,#Dgrs,tglluxig nach Fig.'
1 jedoch mit der Xi,;vk4p ...g,durch Freigabe des.Drehmomentes in den obersten
Gängen.
In der Darstellung nach Fig. 1 sind mit
1 der Motor mit der-Einspritzpumpe 2-und dem Verstellhebiel-3 für die Pumpenstange
3.a bezeichnet. 4 ist das Getriebe-mit dem Getriebeschalthebel 5j Dieser Schalthebel
wirkt auf einen Sperrmechanismus 6 mit den verschieden langen Anschlägen
6a, 6b,
6c. Der Anschlag 6c ist zugleich mit einem in der-,Zeichnung
schematisch dargestellten, in seiner praktischen Ausführung jedoch nicht näher erläuterten
Umkehrmechanismus ausgerüstet Der Sperrmechanismus 6 ist in der Draufsicht
nach Fig. 2-nochmals und zwar in etwas vergrößertem Maßstab.dargestellt. Mit 12
ist der-Fahrerfußhebel bezeichnet, der über den einen Arm 7c des Differentialhebels
7 mit dem Verstellhebel 3 der Pumpenstang-e 3a in Verbindung steht.
Auf dem anderen rm 7c des Differentialhebels 7 greift#der Sperrmechanismus
6 an. In der Darstellung nach Fig. 3 sind die aus Fig. 1 übernommenen
Bauteile jeweils mit den gleichen Bezügsziffern versehen, jedoch ist hier an Stelle
des mit dem Getriebe-Schalthebel 5 zusammenarbeitenden Sperrmechanismüs hinter
dem Getriebe ein Drehmomentfühler 8 vorgesehen, dessen Stellglied Ba an dem
Arm 7c des Differentialhebels 7 angreift. 9 ist die Kardanwelle und-
10 die Triebachse. Die vorstehend beschriebene Anordnung geht von der Voraussetzung
aus, in den-unteren.Gängen mit ihren großen Untersetzungen die Leistung des Motors
durch den Getriebeschalthabel 15 oder den Drehmomentfühler 8 zu begrenzen,
während-sie in den -oberen Gängen freibleibt,- also Wirkung durch Drosselung
in
den unteren Gäng - en Man kann denselben Effekt aber auch darin erzielen,
wenn man den Motor von vornherein in seiner Leistung durch Begrenzung des Pumpenstangenweges
drosselt und dafür in den oberen Gängen durch d.en-Getriebeschalthebel
5 oder den Drehmomentfühle:r 8 diese.,Begrenzung aufhebt, also Wirkung.-durch
Freigabe in den oberen Gän-g en In Fig. 4 ist eine d-.erartige Anordnung
schematisch dargestellt.'Der -Getrie-beschalthebel 5 greift hier über- den
-
Winkelhebel 11 in den Arm 7c des vorstehend-beschriebenen Differentlalhebels
7 ein (lediglich das HebelwerkIst Uerbesseren Darstellung halber teilweise
um #OO um'geklappt #%rorden). 1. Wirkung-durch Drosselung in
den.unteren Gängen-.-
Wenn gemäß Fig. 1 der GetrIebeschalthebel
5 in dießtellung -des ersten-Ganges gelegt wird, stößt der Getriebeschalthebel
gegen den längst-en'Anschlag 6a des Sperrmecha-nismus 6. Dieser bewegt sich-nun---ln
Pfeilrichtungnachrechts und verschwenkt den Arm 7C des Differehtialhebels
7 entgegen dem Urz eigArsinn um seinen oberen Drehpunkt-. Dabei wird die
1-a mittleren Drehpunkt-7b angelenkt-e :Pumpenstange 3a nach rechts verschoben.
Hierdurch -gleitet- -das Gleltstück 3b ebenfalls nach rechtslund de-r-vorher
auf der linken-Seite befIndliche totez Gang befindet_ s.I.ch nunmehr auf ddr rechten.iSei-te
-des,- rst.e:l,...lhebels 3- f
Ne ü d, !4mp..enstang9 3a.
Sobald
nun der #Iahrer au:U den Ilußhebel 12 tritt und denselben damit entgegen dem Uhrzeigersinn
verschwenkt, so verschwänkt er damit den Differentialhebel 7 ebenfalls entgegen
dem, Uhrzeigersinn. Die am Drehpunkt 7b angelenkte 2umpenstange 3a wird nun
wiederum-nach links verschoben, was aber auf den Verstellhebel 3 zunächst
ohne Wirkung bleibt, und zwar bis der tote Gang wieder nach'links gewandert ist;
dann erst kann der End#-anschlag 3c den Verstellhebel 3 der Pumpenstange
im Gegenuhrzeigersinn in Richtung auf Volleinspritzung verschwenken. Dem
Fahrer geht. somit-ein gewisser Teil des Schwenkweges des Verstellhebels
3 verloren; er kann-nicht mehr die volle Einspritzmenge einstellen und damit
steht ihm nicht mehr die volle Leistung bzw. das volle Drehmoment zur Verfügung,-sond
ern beispielsweise nur noch 60-% des Vollastdrehmomentes. Sobald der Fahrer nun
den Schalthebel auf den zweiten Gang legtg stößt dieser Schalthebel gegen den Anschlag
6e. Dieser Anschlag ist nun so ausgeIgt, daß die Verschiebung-des Sperrmechanismus
6 in Pfeilrichtung nach rechts nicht mehr so gi#oß ist wie beim vorstehend
beschriebenen ersten Gang. Damit wird der Differentialhebel 7 auch nicht
me hr so weit entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wie beim ersten Gang. Der Verstellhebel
3 steht dann -zwischen den beiden Endanschlägen 3c und 3d. Der Fahrer
braucht nun-beim Treten des Fußhebels 12-weniger toten Gang zu überwinden wie beim
ersten Gang; er kann den VerstellhebeL3 um einen größeren Winkel verschwenkenund
damiteine
größere EinspritzmPnge_einstellen..Es steht d.em Fahrer
nun eine größere Leistung,bzw-. ein größeres Drehmoment zur Verfügung, und zwar
c a; öllen Drehmomentes. Im #70- des,-v dritten Gang ist der-Anschlag eb so.bemessQn,
daß der Verschiebeweg des-Sperrmechanismus 6'nach rechts noch geringer wird. Es
werd,en jetzt etwa -80 % des voll-en Dreh-Momentes zur Verfügung-A.tehen.-,
Im viertenund fünften Gang (Fig. 4-)-findet überhaupt keine-.Begrensung-m
, ehr statt.
Hier st'eht das volle
100 %ige Drehmoment. zur raschen Überwindung
von Steigungen und-zum zügigen Überhölen-zur Verfügung-. 2'.
Automatische-
Begr-enzung- d-er Kot-or-l-e-i-st.-unR
-.mittels eines
Drehmomentfühlerse,
Gemäß der Darstellung-nach Fig.
3 erfolgt-die-Nachrechtsverschlebung des
Sperrmechanismus durch daä Stellglied 8a des-Drehmomentfühlers
8. Je niedriger
der eingescha-ltete Gang ist, desto größer ist damit das Drehmomeht,-hinter dem
Getriebe; desto weiter wird aber die Stange
6d des Verstellmechanismus nach
rechts verschoben. Wie vorstehend beschrieben, wird aber dadurch die nötige Einspriizmenge
verkleinert, so daß das von der Maschine abgegebene Drehmoment im gleichen Maß verringert
wird,
. #n_.d.Urleh.-l'reigabe
in den oberen Gängen.
3. Wi r-k#u
| In Frig.' 4 "gYeddh.AÜi#:#iü' Fahicti#iehtu,-ng.;,-.-i-Piech-t,
dem |
| Schalthebel r ebehe - 1-. |
seheng der beim Einlegen das vierten und fünften#Ganges F-nLgegen dem Uhrzeigersi
n rso #.hvieükt, #,wl:rd Dadurch wird
die Stange
6d in pfeilrichtung
nach linke verschwenkt. Der. Differen'tialh,ebel
-7 wird diesmal im'-Uhrzeigersinn
verdreht.-Der Endanschlag 3c--kommt an den-Verstellhebel
3
-der Einspritzpumpe
zur, Anlage. Sobald nun -der'-Fahrer auf den FughAbel 12 tritt, wird der Differ-eutialhebel
7 entgegen dem Uhrzeigersinn um 7C verschwenkt. Da der tote Gang'nunmehr
ausgeschaltet ist,- kann mit- dem Fahrfußhebel
-12 di e volle Einspritzme.ng.#e#
gegeben werden. Damit st eht im vierten und fünften Gang das volle Drehmoment zur
Verfügung
,
Über die-Vorteile der Er:Endun'g gibt die nachstehende
- Aufstellung Aufschluß: Drehmoment des Motors begrenzt Drehmoment dea Motors
voll
| Untersetzung Somit Drehmoment hinter Ge- |
| triebe |
| -------------- |
| begrenzt voll |
| erster Gang 1 : 7 280 |
| zweiter-Gang 1 : 5 200 |
| dritter Gang -1 : 3 ---- 180 |
| vierter Gang 1 : 2 120 |
| fünfter Zang 1 -0 1 ---- 60 |
Die Triebachse ist normal ausgelegt für ein vom Getriebe ankommendes Höchstdrehmoment
von
290 m kp.
wie auä-der-Tabblle e-rs-i.chtli-ch ist, wä-re:die,
normale l'r- iebadhse ohne Dr.ehmomentbegre-a!#,ung iui--e.r-sten und zweiten, Gang
überlaetet, was hohen
Verschleiß und Bruchgdfahr bedeutet. Ohne Begrenzung
Jm'den -iinterun--Gängen- müßte -man-
-j edo-ch dne unwir- tsel-iaftl-i-chu.berb-emessene
Triebacii-se- -i-e'rwende-n,. D1
- eselbe erfindungsgemäß5knordnungakann
aüCh dann benutzt werden-, statt- oder und:--dIe Beauspruchung der-- T-ri-ebteile
zu -v#druli-nderiz..-dann.d.en--A#.-usa-toß-an--.schädlichen-Abg-asi-ühaltsstoffen
von Fa-ll-zu Fall _ZU.,begrenzen.