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Vorrichtung zur Ganggruppenwahl für hrafttahr-
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zeug-Schaltgetriebe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ganggruppenwahl
für Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe mit mindestens zwei nach demselben Schaltschema
schaltbaren Gruppen von Gängen, wobei in einer ersten Gruppe die niedrigen Gänge
1 bis n und in einer zweiten Gruppe die höheren Gänge n + 1 bis 2n zusammengefaßt
sind, und mit einer Einrichtung zum Vorwählen der Ganggruppen, wenn die Eahrsituation
eine Gangumschaltung mit Wechsel der Ganggruppe erfordert, sowie mit einer die Fahrtgeschwindigkeit
überwachenden bensor-Einrichtung, die ein geschwindigkeitsproportionales, elektrisches
Ausgangssignal erzeugt, das bei Überschreiten eines bestimmten Mindestwertes der
Geschwindigkeit eine die Schaltbarkeit der ersten Ganggruppe verhindernde Schaltsicherungsvorrichtung
aktiviert.
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Insbesondere bei mittelschweroen und schweren Kraftfahrzeugen für
den Güter- und Forsonenverkehr ist es erforderlich, daß man den Motor bei allen
Fahrgeschwindigkeiten im jeweils günstigsten Drehzahlbereich betreiben kann, der
in der Regel zwischen einem unteren Grenzwert von größenordnungsmäßig 7o' der henndrehzahl
und der Nenndreh-zahl als oberer Grenze liegt. Hierzu kann es erforderlich sein,
den gesamten Bereich der Fahrtgeschwindigkeit, in dem ein solches Fahrzeug betrieben
wird, auf eine Vielzahl von schaltbaren Gängen zu verteilen, zu welchem Zweck Schaltgetriebe
mit 8 und mehr Gängen im Einsatz sind. Das Untersetzungsverhältnis zweier aufeinanderfolgender
Gänge unterscheidet sich bei solchen Getrieben entsprechend dem optimalen Drehzahlbereich
des Notors um einen annähernd konstanten Faktor k, wobei ein
typischer
Wert dieses Faktors etwa 1,4 ist, d.h. der i-te ist um den Faktor 1,4 stärker untersetzt
als der (i+1)-te Gang. Je enger der für einen wirtschatlichen Betrieb des Fahrzeuges
geeignete Drehzahlbereich des Motors ist, desto kleiner wird dieser Faktor k und
desto größer muß die Zahl der schaltbaren Gänge sein, die den Fahrtgeschwindigkeitsbereich
überdecken. Um nun den Aufbau des teuren mechanischen Schaltgetriebes möglichst
einfach zu halten, bildet man das Getriebe als Schaltgruppengetriebe aus, bei dem
ein nach einem bestimmten Schaltschema schaltbares n-Gang-Getriebe mit einem beispielsweise
zweistufigen Zusatzgetriebe gekoppelt ist, das in seiner einen Schaltstufe die Drehzahl
der Abtriebawelle des n-Ganggetriebes um die (n+1)-te Potenz desjenigen Faktors
k untersetzt, um den sich die Untersetzungsverhältnisse aufeinanderfolgender Gänge
des n-Gang-Getriebes unterscheiden und das in seiner zweiten Schaltstufe die Drehzahl
der Abtriebswelle des n-Gang-Getriebes im Verhältnis 1 1 auf die Abtriebswelle des
Gesamtgotriobes überträgt. Man erreicht dadurch mit Hilfe eines n-Gang-Getriebes
und des " "2-Gang-Zusatzgetriebes" ein in der erforderlichen Weise abgestuftes 2n-Gang-Getriebe
mit zwei nach demselben Schaltschema schaltbaren Gruppen von Gängen, deren Geschwindigkeitsbereiche
sich aneinander anschließen. Bei einem Schaltgruppengetriebe mit insgesamt 8 Gängen
hat man dann in der ersten, untersetzenden Stufe des Zusatzgetriebes eine niedrige
Gruppe von Gängen 1 bis 4 und in der zweiten, direkten Stufe des Zusatzgetriebes
eine zweite Gruppe von schnelleren Gängen 5 bis 8, wobei die Stellung des Gang-Wählhebels
im i-ten Gang der niedrigen Ganggruppe (i - 1 bis n; n - 4) dieselbe ist, wie im
(n+i)-ten Gang (i I 1 bis n) der schnelleren Ganggruppe (Gänge n+1 bis 2n).
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Um ein solches Schaltgruppengetriebe situationsgereicht schalten zu
können, ist eine elektronisch-pneumatisch arbeitende Gruppenwahlvorrichtung vorgesehen,
mit einem von Hand betätigbaren Wählhebel, mit dem bei einem Umschalten aus einem
Gang der einen Gruppe in einen Gang der anderen Gruppe die jeweilige Ganggruppe
vorgewählt werden muß. Hat man solchermaßen die jeweilige Ganggruppe
vorgewählt,
so wird das zweistufige Zusatzgetriebe automatiech umgeschaltet, wenn der Gang-Schalthebel
durch die neutrale Stellung bewegt wird, in der kein Gang des n-Getriebes eingelegt
ist. Um zu verhindern, daß in einem der "schnelleren" Ganggruppe entsprechenden
Geschwindigkeitsbereich, falls versehentlich zuvor die langsame Ganggruppe vorgewählt
worden war, ein Gang aus dieser langsameren Gruppe geschaltet werden kann, was mindestens
zu einem Überdrehen des Motors führen würde, ist eine automatische Gruppensperre
vorgesehen. Diese verhindert solange das Umschalten des Zusatzgetriebes in die niedrigere
Schaltstufe, solange die mittels der Sensoreinrichtung erfaßte Fahrtgeschwindigkeit
höher als ein bestimmter unterer Schwellenwert ist, der einer Pahrtgeschwindigkeit
entspricht, die im fünften Gang etwas unterhalb der Nenndrehzahl des rotors erreicht
wird.
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Zusätzlich ist eine sogenannte Gassensperre vorgesehen, die verhindert,
daß innerhalb einer Gruppe, die beispielsweise nach dem H-Schaltschema geschaltet
wird, aus der Gasse der Gänge 3/4 (7/8) in einen Gang der Gasse 1/2 (5/6) zurückgeschaltet
werden kann, solange die Fahrtgeschwindigkeit noch größer als ein bestimmter untorer
Grenzwert ist, oberhalb dessen ein Zurückschalten in die Gasse 1/2 (5/6) zu einem
Uberdrehen des Motors führen würde.
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Diese Ausbildung und Wirkungsweise der bekannten Vorrichtung zur Ganggruppenwahl
hat trotz der in Verbindung mit dieser vorgesehenen Schalt-Sicherungseinrichtung
zumindest die folgenden Nachteile: Da die Ganggruppen-Vorwahl vom Fahrer vorgenommen
werden muß, ist ei in praktischen Fällen nicht zu vermeiden, daß diese auch einmal
vergessen wird. In einer Reihe von nicht zu seltenden Fahrsituatonen kann dann eine
Beschädigung dos rotors des Getriebes und/ oder der Kpplung uDd/oder eine bedrohliche
Verkehrssituation entstehen.
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£ine solch Situation ist beispielsweise die folgende
Während
einer bergfahrt sinkt im fünften Gang die iuahrtgeschwindigkeit ab und der ihren
will in den vierten Gang zurückschalten, hat aber die Vorwahl der niedrigen Ganggruppe
vergessen.
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Beim Einlegen des vermeintlich vierten Gange wird aber in Wirkt lichkeit
der achte Gaii£ eingelegt Der Motor vermag jetzt erst recht nicht mehr das Fahrzeug
zu ziehen, und die bahrgeschwindigkeit verlangsamt sich sehr rasch. selbst wenn
der Fahrer schnell reagiert und sofort die langsame Gruppe vorwählt und jetzt wirksam
zurückschaltet, dann ist wegen des inzwischen eingetretenen Geschwindigkeitsverlustes
allenfalls noch ein Lurückschalten in den dritten oder zweiten Gang sinnvoll, gf.
sogar ein Zurückschalten in den ersten Gang erforderlich, und man hat praktisch
die Situation des Anfahrens am berg bs ist jetzt die typische Situation eingetreten,
in der sich hinter einem Fahrzeug ein tau bildet und damit eine Verkehrssituation
mit erhöhter Unfallgefahr entstanden. hinzu kommt, dali auch mehr Kraftstoff verbraucht
wird.
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Eine weitere ungünstige Situation bei Unterlassen der Gruppenvorwahl
ist die folgende: lmach dem überfahren einer huppe im vierten Gang bei relativ niedriger
Geschwindigkeit geht es wieder bergab und das Fahrzeug kommt in den Schiebebetrieb.
Der Fahrer will diese Situation ausnutzen, um mit geringstem hraftstoffverbrauch
auf eine höhere Geschwindigkeit zu kommen und dann in den für ihn am bequemsten
schaltbaren Gang der höheren Gruppe, d.h. den siebten Gang hochzuschalten. Er nimmt
den vierten Gang heraus und wartet ein wenig mit dem Linlegen des siebten Ganges.
Das Fahrzeug nimmt etwas Geschwindigkeit auf und noch bevor die Gruppenschaltsperre
wirksam weruen kann, schaltet der Fahrer in den vermeintlich siebten, tatsächlich
jedoch den dritten Gang. Der Motor wird dadurch sehr rasch auf eine Drehzahl beschleunigt,
die deutlich über-der iuenndrehzahl liegen kann. Selbst wenn Motor, Getriebe und
Kupplung der dabei auftretenden belastung standhalten, wird döch der Verschleiß
sehr hoch. Dieselbe ungünstige Situation ergibt sich für
den Fall,
daß der Fahrer die Kuppe noch im fünften Ganu überfahren konnte, zuvor aber, weil
er annahm, in den vierten oder gar dritten Gang zurückschalten zu müssen, die niedrige
Gruppe vorgewählt hat. nachdem die Kuppe überfahren ist, erkennt er, daß die Fahrsituation
ein Hochschalten in den sechsten Gang erlaubt und schaltet,noch bevor die Gruppensperre
wirksam werden kann, in den vermeintlich sechsten Gang. Tatsächlich ist dann aber
der zweite Gang eingelegt mit denselben nachteiligen folgen wie vorstehend erläutert.
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fian erkennt, daß das situationsgerechte Schalten mit einer solchen
Ganggruppen-Vorwahleinrichtung stets die volle Aufmerksamkeit des Fahrers erfordert
und daß Fehler bei der Ganggruppen-Vorwahl, die niemals vollständig vermeidbar sind,
in einer anzahl relativ häufig auftretender realistischer Fahrsituationen zu einem
hohen Elotor-, Getriebe- und/oder Kupplungsverschleiß führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorwahleirnichtung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, da eine ungeeignete Gruppenvorwahl ausgeschlossen
und gleichzeitig auch eine einfachere Bedienung des Schaltgetriebes erreicht ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeuäß dadurch gelöst, daß eine auf das
Ausgangssignal der bensoreinrichtung ansprechende erste Vergleichseinrichtung vorgesehen
ist, die bei Uberschleiten eines ersten, unteren Schwellenwertes der kahrtgeschwindigkeit
ein erstes Wähl-Ausgangssignal erzeugt, sowie eine auf das Ausgan6'ssignal der Sensoreinrichtung
ansprechende zweite Vergleichseinrichtung, die bei Überschreiten eines zweiten höheren
schnellen wertes der Fahrtgeschwindigkeit ein zweites Wähl-Ausgangssignal erzeugt,
und daß eine auf die beiden Ausgangssignale der Vergleichseinrichtungen ansprechende
Wahlschaltung vorgesehen ist, die sowohl beim Einsetzen des ersten Wählausgangssignals
als auch beim Einsetzen des zweiten Wähl-Ausgangssignals ein die Schaltbarkeit der
zweiten Gruppe vermittelndes Wählsignal und
mindestens beim Abfallen
des Ausgangssignals der zweiten Vergleichseinrichtung, wenn der höhere Schwellenwert
der Fahrgeschwindigkeit unterschritten wird, ein die Schaltbarkeit der ersten Gruppe
vermittelndes Wählsignal erzeugt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat aufgrund dieser Xusbildung zumindest
die folgenden vorteilhaften Eigenschaften: Unter Ausnutzung der im Rahmen der Schaltsicherung
ohnehin vorhandenen, die Fahrtgeschwindigkeit überwachenden Sensoreinrichtung wird
mit beiden Vergleichseinrichtungen und der auf deren Wähl-Ausgangssignale ansprechenden
Wählschaltung mit technisch einfach zu realisierenden mitteln eine Automatisierung
der Gruppenvorwahl erreicht und damit wirksam ausgeschlossen, daß Unach-tsamkeiten
beim Schalten der Gänge zu verschleißfördernden Betriebszuständen des Fahrzeugs
führen können. Verkehrssituationen, in denen der Fahrer, um einen Vorwahlfehler
wieder zu korrigieren, seine ganze Aufmerksamkeit dem Schaltvorgang zuwenden muß
und dabei dem Verkehrsgeschehen zwangsläufig weniger Aufmerksamkeit widmen kann,
können nicht mehr eintreten, so daß auch die Verkehrssicheiheit des Fahrzeuges insgesamt
verbessert ist. Auch ein mit dem Aufbau des Getriebes oder der Wirkungsweise der
Vorwahl einrichtung nicht vertrauter Fahrer kann das Getriebe verkehrs- und fahrzeuggerecht
schalten.
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Günstig ist es, wenn man den unteren Schwellenwert der Geschwindigkeit
so wählt, daß dieser Schwellenwert im vierten Gang bzw.
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im n-ten Gang der niedrigen Ganggruppe bei etwa 90 + 5°s der lmenndrehzahl
erreicht wird, und wenn man den höheren Schwellenwert der Geschwindigkeit so wählt,
daß dieser im fünften Gang, bzw. im (n+1)-ten Gang, der der niedrigste Gang der
schnellen Gruppe ist, bei etwa 75 + 5fifo der lsenndrehzahl wählt. Wird dann unmittelbar
nach dem Jberschreiten des unteren Grenzwertes der Geschwindigkeit vom vierten in
den fünften Gang umgeschaltet oder bei Unterschreiten des oberen Schwellenwertes
der Gesdwindigkeit vom fünften in den vierten Gang umgeschaltet, so befindet
man
sich in praktischen Fällen nach dem Umschalten sofort wieder im günstigsten Drehzahlbereich
des rotors. In praktischen fällen wird der obere Schwellenwert der Geschwindigkeit
bezogen auf den unteren Schwellenwert ca. 15 + 3% höher gewählt.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn der untere und der obere Schwellenwert
der Fahrtgeschwindigkeit mit einer Hysterese behaftet sind, derart, daß die Geschwindigkeit,
bei denen das dem oberen Schwellenwert zugeordnete Wähl+Ausgangssignal der zweiten
Vergleichseinrichtung und das dem unteren Schwellenwert zugeordnete Wähl-Auagangssignal
der ersten Vergleichseinrichtung, bei deren Abfall jeweils die niedrige Schaltgruppe
vorgewählt wird, ca.
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4 + Zb niedriger sind als diejenigen Schwellenwerte dieser Geschwindigkeiten,
bei deren Überschreiten die entsprechenden Wähl-Ausgangssignale erzeugt werden.
Die Wähl-schaltung kommt dann nicht ins Schwingen, wenn die Fahrtgeschwindigkeit
unmittelbar nach dem Uberschreiten dieser Schwellenwerte wieder leicht absinken
sollte0 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vor6esehen, daß
die Wählschaltung mindestens beim Ilochschalten in den niedrigsten Gang der zweiten,
schnelleren Ganggruppe ein die Schaltbarkeit mindestens des höchsten Ganges der
niedrigen Gruppe vermittelndes Wählsignal erzeugt. flan hat dann in einer Fahrsituation,
in der beispielsweise vom vierten in den fünften Gang geschaltet worden ist, in
diesem Gang aber der Motor nicht hinreichend zieht, die Möglichkeit, sofort wieder
in den vierten Gang zurückzuschalten, ohne zuvor abwarten zu müssen, bis der niedrige
Schwellenwert der Geschwindigkeit wieder unterschritten ist, was in Anbetracht der
vorerwähnten Hysterese erst deutlich später der Fall wäre.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Wählsclialtung mindestens beim
Zurückschalten in den höchsten Gang der ersten Gruppe ein die Schaltbarkeit der
zweiten Gruppe vermittelndes Wählsignal erzeugt, damit man unmittelbar nach dem
Einlegen des vierten
Ganges beispielsweise wa im Schiebebetrieb
kurzzeitig dessen höhere Bremswirkung auszunutzen, wieder einen Gang der schnelleren
Gruppe wählen kann, sobald die iahrsituation dies erlaubt.
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Insgesamt vorteilhaft ist es auch, wenn die Wåhlschaltung beim Abfall
des ersten Wähl-Ausganbssignales der ersten Vergleichs einrichtung ein ausschließlich
die ochaltbarkeit der ersten Gruppe vermittelndes Wählsignal erzeugt undioder wenn
nach dem Einsetzen des Wähl-Ausganssignals der zweiten Vergleichseinrichtung nur
noch Gänge der schnelleren Ganggruppe schaltbar sind. Dadurch kann zwar nur noch
aus dem vierten Gang in einen Gang der schnelleren Ganggruppe Geschaltet werden,
aber man hat eine in beiden Richtungen wirkende Gruppensperre, die nicht nur verhindert,
daß der Motor beim Zurückschalten in einen unzulåssig hohen Drehzahlbereich gelangt,
sondern auch gewährleistet, daß die Plotordrehzahl nach dem llochschalten in die
schnellere Gruppe nicht auf einen extrem niedrigen und damit ebenfalls ungünstigen
Wert absinkt.
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Sinne bevorzugte Ausführungsform der erfindunsgemäßen Vorrichtung
zur Gruppenvorwahl bestent darin, dad die Sensoreinrichtung ein an sich bekannter
lnduktivgeber ist, der ein Wechselspannungssignal erzeugt, dessen Frequenz der Drehzahl
der Abtriebswelle des Getriebes proportional ist, und daß die erste Vergleichseinrichtung
das erste Wählausgangssignal erzeugt, wenn die Frequenz des lnduktivgeber-Ausgangssignals
einen ersten mit dem unteren Schwellenwert der Fahrtgeschwindigkeit verknüpften,
vorgegebenen Wert überschreitet bzw. erreicht und die zweite Vergleichseinrichtung
das zweite Wähl-kusanessignal erzeugt, wenn die Fre-quenz des Induktivgeber-Husgangssinals
einen zweiten, höheren, mit dem oberen Schwellenwert der Fahrtgeschwindigkeit verknüpften
Wert erreicht bzw. überschreitet, daß die Wählschaltung ein auf das Wählsignal für
die Schaltbarkeit der zweiten Gruppe setzbares und auf das Wahlsignal für die SchaltbarKeit
der ersten Gruppe zurücksetzbares Speicherelement umfaßt, sowie einen ersten Impulsgeber,
der beim Auftreten des Wähl-Ausgangssignals
der ersten Vergleichseinrichtung
einen ersten Setzimpuls zum Setzen des Speichergliedes erzeugt und einen zweiten
Impulsgeber, der beim auftreten des zweiten Wähl-usgangssignals (der zweiten Vergleichseinrichtung)
einen zweiten Setzimpuls erzeugt und einen dritten Impulsgeber, der beim Abfall
des zweiten Wähl-Ausgangssignals einen Hücksetzimpuls zum Xücksetzen des Speichergliedes
auf dessen die Schaltbarkeit der ersten Gruppe vermittelndes Wählsignal erzeugt
Analog können dann diejenigen Einrichtungen der Wählschaltung die es ermöglichen,
daß man nach dem Ilochschalten in den niedrigsten Gang der schnellen Gruppe unmittelbar
wieder in einen vorzugsweise den n-ten Gang der langsamen Gruppe zurückschalten
kann bzw. daß man nach dem Zurückschalten aus einem Gang der schnellen Gruppe in
einen Gang der niedrigen Gruppe wieder in einen Gang der schnellen Gruppe zurückschalten
kann, so ausgebildet sein kann, daß die Wählschaltung einen mittels eines ersten
Getriebeschalters aktivierbaren vierten Impulsgeber umfaßt, der beim Einlegen des
(n+1)-ten Ganges der zweiten Gruppe einen das Speicherelement zurücksetzenden Rücksetzimpuls
erzeugt, bzw. daß ein mittels eines zweiten Getriebeschalters aktivierbarer fünfter
Impulsgeber vorgesehen ist, der beim U-schalten von (n+1)-ten Gang auf den n-ten
Gang, d.h. vom niedrigsten Gang der höheren Gruppe in den höchsten Gang der niedrigen
Gruppe einen das speicherelement zur Abgabe des Wählsignals für die zweite Gruppe
ansteuernden setzimpuls erzeugt.
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In bevorzugter ausgestaltung der Erfindung ist das erste und das
zweite Wähl-Ausgangssignal jeweils die auf den Wählausgang der ersten bzw. der zweiten
VergleichBeinrichtung geschaltete Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie, und die Impulsgeber
sind als RC-Differenzierglieder ausgebildet, die über eine in Durchlaßrichtung gepolte
Diode einen positiven Impuls abgeben, wenn an ihrem Eingang die Plus-Spannung der
Batterie angelegt wird.
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Die Leistung dieser Impulse reicht dann aus, um die Msgnetspulen
von Gleichstromrelais zu erregen, die in geeigneter Beschaltung die Funktion des
Speicherelements vermitteln und den
Signalpfad für das Wählsignal
steuern, das wiederum die dem Erregerstromkreis eines Gruppenwählrelais zugeführte
Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie ist. Der Eingang des ersten Impulsgebers ist
an den Wählausgang der ersten Vergleichseinrichtung angeschlossen und der Eingang
des zweiten Impulsgebers an den Wählausgang der zweiten Vergleichseinrichtung, über
den auch die Magnetspule eises Gleichstromrelais gespeist wird, über dessen Arbeitskontakt,
der bei nicht erregtem Relais geschlossen ist, die Flus-Spannung der izahrzeugbatterie
auch am Eingang des dritten Impulsgebers liegt; dessen Ausgang ist mit der Plus-Anschlußklemme
eines ersten Gleichstromrelais verbunden, dessen Arbeitskontakt bei erregtem Relais
offen ist und im Erregerstromkreis eines zweiten Gleichstromrelais liegt, dessen
Arbeitskontakt schließt, wenn es erregt ist; die Plus-Anschlußklemme der Erregerspule
dieses Relais ist mit den Ausgängen des ersten und des zweiten Impulsgebers verbunden
und sein Arbeitskontakt schliePt, wenn es angezogen ist, einen vom Eingang des ersten
Impulsgebers zum Plus-Anschlußkontakt der flagnetspule des zweiten Gleichstromrelais
führenden Haltestromzweig, über den auch die Erregerspule eines als C)ffnungsschalter
ausgebildeten weiteren Gleichstromrelais gespeist wird, über dessen Arbeitskontakt
das Wählsignal für die Erregerspule des Gruppenwahlrelais geleitet ist. han erhält
einen sehr robusten und betriebssicheren Aufbau der Wählschaltung.
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hltsirecherld wird das sofortige Zurückschalten in den n-ten Gang
der niedrigen Gruppe vermittelnde Rücksetzsignal, wenn zuvor in den (n+1)-ten Gang
hochgeschaltet worden ist, mit Hilfe eines ebenfalls als Differenzierglied ausgebildeten
vierten Impulsgebers erzeugt, dessen Ausgang mit der Plus-Anschlußklemme der Erregerwicklung
des als Löschrelais wirkenden ersten Gleichstromrelais verbunden ist; sein Eingang
ist über den Arbeitskontakt eines als Üffnungsschalter ausgebildeten vierten Gleichstromrelais
mit dem Eingang, des dritten Differenziergliedes verbunden und der Plus-Anschlußkontakt
der Erregerspule des vierten
Gleichstromrelais ist über einen Getriebeschalter,
dessen hontakt nur im ersten und (n+1)-ten Gang unterbrochen ist, an den Wählausgang
der ersten Vergleichseinrichtung anschlieijbar Das Hücksetzsignal wird dann erzeugt,
wenn beim Einlesen des fünften Ganges der Getriebeschalter öffnet und das vierte
Relais abfällt, so daß am vierten Impulsgeber die Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie
anliegt; das ist allerdings nur dann der Fall, wenn das Gleichstromrelais, dessen
Erregerwicklung vom Wählausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung gespeist
ist, abgefallen ist, so daß sein Arbeitskontakt den Plus-Pol der Fahrzeugbatterie
mit dem Eingang des dritten Impulsgebers und damit auch über den Arbeitskontakt
des vierten Gleichstromrelais mit dem Eingang des vierten Impulsgebers verbindet,
d.h. wenn die Fahrtgeschwindigkeit noch unterhalb des oberen chwellenwertes liegt.
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Analog kann dann der fünfte Impulsgeber dadurch realisiert sein, daß
der Ausgang eines Differenziergliedes mit der llus-Anschlußklemme der Erregerwicklung
eines als Schließschalter ausgebildeten fünften Gleichstromrelais verbunden ist,
dessen Arbeitskontakt im erregten Zustand einen zu dem ersten Impulsgeber parallelen
Leitungezweig schließt und daß der Eingang des Differenziergliedes über einen zu
dem Arbeitskontakt eines als Ciffnungsschalter ausgebildeten sechsten Relais und
von diesem Arbeitskontakt über den Arbeitskontakt eines Getriebeschalters, der geschlossen
ist, wenn die niedrige Gruppe geschaltet ist, zur Ausgangsseite des Arbeitskontaktes
des dritten Gleichstromrelais führenden Leitungszweiges an den Plus-Pol der Fahrzeugbatterie
angeschlossen ist, wenn der Arbeitskontakt des sechsten Relais geschlossen ist,
was der Fall ist, wenn ein im Erregerstrom dieses Relais liegender Getriebeschalter
dessen Arbeitskontakt nur im n-ten Gang der ersten Gruppe offen ist, den Stromdurchgang
durch die Erregerspule des sechsten Relais unterbricht.
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Eine Anzeigevorrichtung, die es dem Fahrer ermöglicht, jederzeit den
Schaltzustand des Getriebes festzustellen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung auf einfache Weise dadurch realisiert, daß von einer Mittelanzapfung
des Leitungsabschnitt es zwischen dem Gruppenstcllungsschalter und dem Arbeitskontakt
des dritten Gleichstromrelais eine Plus-Versorgungsspannungsleitung für einen Blinkgeber
ausgeht, dessen Ausgangssignal eine Anzeigelampe speist, und daß zwischen dem Ausgang
des Blinkebers und einer Plittelanzapfung des Leitungszweiges zwischen dem Gruppenstellungsschalter
und dem Arbeitskontakt des sechsten Relais eine bezüglich des Ausgangssignals des
Blinkgebers in Sperrichtung gepolte Diode geschaltet ist.
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Dauerlicht zeigt dann an, daß ein Gang der langsameren Gruppe gewählt
und geschaltet ist, Blinklicht zeigt an, daß die schnelle Gruppe geschaltet, aber
die langsame gewählt ist, und die Anzeigelampe erlischt, wenn ansonsten die schnelle
Gruppe gewählt und/oder geschaltet ist.
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Die vorgeschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Wählschaltung
lassen sich mit relativ wenigen passiven elektronischen Bauelementen und einer begrenzten
Anzahl von elektromechanischen Bauelementen preisgünstig realisieren und eignen
sich daher auch für bchaltgetriebe, die in verhältnismäßig kleinen Stückzahlen produziert
werden.
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Ausführungsformen der Erfindung, die sich unter Einschluß der Vergleichseinrichtungen
für eine besonders preisgünstige Serienfertigung als integrierte chaltkreise, insbesondere
in CMOS-Technik eignen, sind durch die Merkmale der Unteransprüche 13 bis 15 angegeben,
auf deren Wortlaut ausdrücklich Bezug genommen genommen wird.
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Durch die Merkmale der Unteransprüche 16 bis 18 sind Bemessungsregeln
bzw. Bemessungen des oberen und des unteren Schwellenwertes der Geschwindigkeit
angegeben, die sich bs der systematischen Erprobung der erfindungsgemäßen Vorwahleinrichtung
als besonders günstig erwiesen haben.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Eigenschaften der erz in dung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier spezieller Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung Es zeigt: Fi6r. 1 ein Gesamtschaltbild einer erfindungsg.emäßen
Vorrichtung zur automatischen Vorwahl der Ganggruppe eines Acht-Ganggetriebes mit
zwei Ganggruppen, Fig. 2 eine als logische fichaltung ausgebildete usführungsform
einer im Rahmen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 einsetzbaren Wählschaltung und kig.
3 ein Schaubild der Funktion der Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2.
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Ein nicht dargestellter Lastkraftwagen hat ein Acht-Ganggetriebe mit
einer die Gänge 1 bis 4 umfassenden 11langsamen" Ganggruppe und einer die Gänge
5 bis 8 umfassenden "schnellen" Ganggruppe, wobei die Gänge in den beiden Ganggruppen
jeweils nach dem bekannten H-Schaltschema schaltbar sind. Das Getriebe ist so abgestuft,
daß sich die Untersetzungsverhältnisse zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Gängen
um etwa denselben Faktor k unterscheiden. Das Getriebe umfaßt ein Vier-Gangschaltetjiebe
und ein an dieses angeflanschtes, zweistufiges Zusatzgetriebe, dessen Abtriebswelle
die Abtriebswelle des Gesamtgetriebes ist. Wenn die langsame Gruppe geschaltet ist,
d.h. in der ersten Schaltstufe des Zusatzgetriebes, ist die Drehzahl der Abtriebswelle
des Zusatzgetriebes um etwa den Faktor k5 kleiner als die Drehzahl der Abtriebswelle
des Vier-Gangschaltetriebes. In seiner zweiten Sehaltstufe, d h. wenn die schnelle
Ganggruppe geschaltet ist, wird die Drehzahl der Abtriebswelle des Vier-Gangschaltgetriebes
im Verhältnis 1:1 auf die Abtriebswelle des Lusatzgetriebes übertragen Die in den
Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung hat den Zweck, in allen Fahrsituationen automatisch
die für den günstigsten
Betrieb des Fahrzeuges richtige Schaltgruppe
automatisch vorzuwählen und entsprechend eine automatische Umschaltung des Zusatzgetriebes
zu vermitteln.
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hierzu sind im einzelnen die folgenden Einrichtungen vorgesehen: Ein
Induktivgeber 11 überwacht die fahrtgeschwindigkeitsproportionale Drehzahl der abtriebswelle
des Gesamtgetriebes und gibt an seinem Ausgang ein Wechselspannungssignal ab, dessen
Frequenz der Fahrtgeschwindigkeit proportional ist. Das Geschwindigkeits-Ausgangssignal
ist einmal das Vergleichs-Eingangssignal einer ersten Vergleichseinrichtung 12,
die den Plus-Pol der i?ahrzeugbatterie auf ihren Wählausgang 13 schaltet, wenn die
Fahrtgeschwindigkeit gleich oder größer ist als ein unterer Schwellenwert Vu der
Fahrtgeschwindigkeit, der einer Geschwindigkeit entspricht, die im vierten Gang
bei 9 bis 99» der lmenndrehzahl des Motors erreicht wird. Weiter ist das Ausgangssignal
des Induktivgebers 11 auch das Vergleichseinganssignal einer zweiten Vergleichseinrichtung
14, die auf ihren Wählausgang 16 den Plus-Pol der Fahrzeugbatterie schaltet, wenn
die Fahrtgeschwindigkeit gleich oder größer ist als ein oberer Schwellenwert VM,
der einer Geschwindigkeit entspricht, die im fünften Gang bei etwa 75% der bendrehzahl
des Plotors erreicht wird. Der Wähl-Ausgang 13 der ersten Vergleichseinrichtung
12 ist mit dem Eingang 17 eines ersten Impulsgebers 18 verbunden, der an seinem
Ausgang 22 einen positiven Spannungsimpuls abgibt, wenn der Spannungspegel am Wählausgang
13 der ersten Vergleichseinrichtung 12 auf die Batteriespannung ansteht. Der Wählausgang
16 der zweiten Vergleichseinrichtung 14 ist mit dem Eingang 19 eines zweiten Impulsgebers
21 verbunden, der an seinem Ausgang 23 einen positiven Spannungsimpuls abgibt, wenn
der Spannungspegel am Wählausgang 16 der zweiten Vergleichseinrichtung auf die Batteriespannung
ansteigt. Das Elus-Upannungsausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung speist
außerdem die Erregerwicklung eines als üffnungsschalters wirkenden Gleichstromrelais
24, dessen Arbeitskontakt 26, wenn das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung
14 abfällt, schließt und den Eingang 27 eines dritten
Impulsgebers
28 leitend mit dem Plus-Pol der Fahrzeugbatterie verbindet, worauf der dritte Impuisgeber
28 an seinem Ausgang 29 einen positiven Spannungsimpuls abgibt. Über eine in Durchlaßrichtung
gepolte erste Diode 31 speist das Ausgangssignal des dritten Impulsgebers die Erregerwicklung
eines als Offnungsschalter wirkenden ersten Gleichstromrelais 32, dessen Arbeitskontakt
33 im Erregerstromkreis eines zweiten Gleichstromrelais 34 liegt, das als Schließschalter
wirkt. Sein Arbeitskontakt 36 schließt, wenn das zweite Gleichstromrelais erregt
ist, einen vom Wählausgang 13 der ersten Vergleichseinrichtung 12 zur Plus-Anschlußklomme
37 der Erregerwicklung des zweiten Gleichstromrelais führenden Selbsthaltezweig
38. Uber eine zweite bzw.
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dritte Diode 39 bzw. 41 sind die Åusgän6e 22 bzw. 23 des erstere un-d
des zweiten Impulsgebers 18 bzw. 21 mit der Plus-Anschlußklemme 42 der Erregerwicklung
eines dritten Gleichstromrelais 43 verbunden, dessen Erregerwicklung parallel zur
Brregerwicklung des zweiten Gleichstromrelais 34 liegt. Der Arbeitskontakt 44 dieses
wiederum als Offnungsschalter ausgebildeten Gleichstromrelais liegt im Erregorstromkreis
eines als Umschalter wirkenden Gruppenwahirelais 46 in Reihe mit dem Arbeitskontakt
47 eines ebenfalls als Öffnungs-Schalter ausgebildeten Gruppensperrrelais 48, dessen
Erregerspule vom Wählausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung 14 gespeist
ist. Wenn entweder der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 offen
ist, was in dessen erregtem Zustand der Fall ist, oder der Arbeitskontakt 47 des
Gruppensperr-Relais 48 offen ist, d.h. wenn die zweite Vergleichseinrichtung 14
ihr Wähl-Ausgangssignal erzeugt, dann ist der Arbeitskontakt 49 in der in Fig. 1
dargestellten abgefallenen Stellung, in der der Erregorstromkreis eines elektrisch
betätigten Gruppenstialtventils 51 geschlossen und dadurch das Qruppenschaltventil
51 gesperrt ist. In dieser Schaltstellung des Irbeitekontaktes 49 des Gruppenwahlrelais
46 ist der Erregerstroskreie eines zweiten Gruppenschaltventils 52 unterbrochon
und das zweite Gruppenschaltventil 52 ist offen. Bs können dann nur Gänge der zweiten,
schnelleren Schaltgruppe geschaltet werden. Ist andererseits der Erregerstromkreis
des
Gruppenwahlrelais 46 geschlossen, so befindet sich sein Arbeitskontakt
49 in der in E'if;. 1 gestrichelt eingezeichneten Stellung, in der das zweite Gruppenschaltventil
52 erregt und damit geschlossen ist und dafür der Erregerstromkreis des ersten Gruppenschaltventils
51 unterbrochen und dieses Ventil offen ist. Von einem nicht dargestellten Druckluft-Vorratsbehälter
führt über ein elektromagnetisches Hauptventil 53 eine Druckluftleitung 54 mit je
einem Zweig 56 bzw. 57 zu einem der beiden Gruppenumschaltventile 51 bzw. 52. I)as
iiauptventil 53 ist gesperrt, solange ein in seinem Erregerstromkreis liegender
Getriebeschalter 58 offen ist, was der Fall ist, solange ein Gang der langsamen
oder der schnellen Ganggruppe eingelegt ist. Der Getriebeschalter 58 ist nur dann
und solange geschlossen unu damit das Ilauptventil 53 pneumatisch durchgängig, wie
sich der Gangwählhebel in seiner neutralen Stellung befindet, Q.h. also nur während
des Umschaltvorganges. Je nachdem, welches der beiden Gruppenumschaltventile 51
oder 52 pneumatisch durchgni ist, wird dann als nächster Gang entweder ein Gang
der langsamen Ganggruppe oder ein Gang der schnellen Ganggruppe geschaltet. Die
hierfür erforderlichen pneumatischen betätigungsglieder zur Umschaltung des Zusatzgetriebes
sind in der Zeichnung nicht gezeigt, weil an sich bekannt.
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Wenn der dritte oder vierte Gang der langsamen Ganggruppe geschaltet
und weiterhin die langsame Ganggruppe vorgewählt ist, und wenn autçerderh die Fahrtgeschwindigkeit
höher ist als ein bestimmter Schwellenwert, der im dritten Gang bei etwa 75 % der
11enndrehzahl des Rotors erreicht wird, dann ist auf einen Sperrsignalausgang 59
der zweiten Vergleichseinrichtung der Plus-Pol der Fahrzeugbatterie geschaltet und
ein elektromagnetisches Gassensperrventil 61 erregt und damit pneumatisch durchgängig.
Es wird dann eine nicht dargestellte pneumatische Gassensperrvorrichtung aktiviert,
die verhindert, daß aus der 3/4-Gasse des im H-Schaltschema betriebenen Getriebes
in einen Gang der 1/2-Gasse geschaltet werden kann, was zu einem Uberdrehen des
Motors führen konnte. Das Gassensperrsignal fällt wieder ab, wenn die
Fahrtgeschwindigkeit
den genannten Schwellenwert unterschreitet und/oder in die schnelle Ganggruppe hochgeschaltet
wird. Desgleichen liegt am Sperrsignalausgang 59 das Sperrsignal, wenn im siebten
oder achten Gang der schnellen Ganggruppe die Geschwindigkeit größer als ein bestimmter
Schwellenwert ist, der im siebten Gang bei etwa 7550 bis 8O'/o der Nenndrehzahl
des blotors erreicht wird. Zur Umschaltung der zweiten Vergleichseinrichtung 14
auf den jeweils maßgeblichen Schwellenwert ist ein Gleichstromrelais 62 vorgesehen,
dessen Erregerstromkreis über den Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais
43 zum Plus-Pol der Fahrzeugbatterie führt, und dessen Arbeitskontakt 63 einen von
einem Ausgang 64 der zweiten Vergleichseinrichtung 14 zur Fahrzeugmasse führenden
Strompfad unterbricht, wenn der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais
43 schließt. Es ist dann der Schwellenwert für die Gassensperre innerhalb der langsameren
Ganggruppe eingestellt.
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Die insoweit beschriebene Vorrichtung vermittelt bereits eine automatische
Gruppenvorwahl derart, daß bei Jberschreiten des niedrigen Grenzwertes Vu die schnellere
Ganggruppe und bei Unterschreiten des oberen Grenzwertes Vlq die langsamere Ganggruppe
vorgewählt wird. Außerdem wird, wenn die Geschwindigkeit über den oberen Schwellenwert
hinaus angewachsen ist, das Gruppensperr-Relais 48 betätigt und die langsamere Ganggruppe
Ganggruppe gesperrt. Es kommt hinzu, daß, solange der untere Schwellenwert Vu nicht
überschritten ist, die schnelle Ganggruppe nicht geschaltet werden kann. Dies mag
zwar den Schaltgewohnheiten einzelner fahrer widersprechen, hat aber den Vorteil,
daß erst von einer relativ hohen Fahrtgeschwindigkeit an ein Gang der schnelleren
Ganggruppe eingelegt werden kann.
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In realistischen Fahrsituationen kann es nun wichtig sein, daß man,
wenn aus dem vierten Gang der langsamen Ganggruppe in den fünften Gang der schnellen
Ganggruppe geschaltet worden ist, sofort wieder zurückschalten kann. Hierzu ist
einmal ein vierter Impulsgeber 66 vorgesehen, dessen Impuls-Ausgangssignal die
Schaltbarkeit
der langsamen Ganggruppe vermittelt, wenn vom vierten in den fünften Gang hochgeschaltet
worden ist, und ein fünfter Impulsgeber 67, dessen Impuls-Ausgangssignal die Schaltbarkeit
der schnellen Ganggruppe vermittelt, wenn in den vierten Gang der langsamen Gruppe
zurückgeschaltet worden ist. hierzu ist ein viertes Gleichstromrelais 68 vorgesehen,
dessen Arbeitskontakt 69 im abgefallenen Zustand des Relais den Eingang 71 des vierten
Impulsgebers 60 mit dem Eingang 27 des dritten Impulsgebers 28 verbindet. Der Ausgang
72 ist über eine vierte, bezüglich seines Plus-pannungs-Impuls-Ausganssignales in
Durchlaßrichtung gepolte Diode 73 mit der Plus-Anschlußklemme der Brregerwicklung
des ersten Gleichstromrelais 32 verbunden, dessen Arbeitskontakt 33 somit beim Auftreten
eines Ausgangs-Impulses des vierten Impulsgebers den Haltestromkreis 38 des zweiten
bzw.
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dritten Gleichstromrelais 34 bzw. 43 unterbricht. Im Erregerstromkreis
des vierten Gleichstromrelais 68, der vom Wählausgang 13 der ersten Vergleichseinrichtung
12 über seine Erregerwicklung zur Fahrzeugmasse führt, liegt ein Getriebeschalter
74, der nur im ersten und fünften Gang offen ist. Der vierte Impulsgeber 66 erzeugt
also einen die Schaltbarkeit der langsamen Gruppe vermittelnden ochaltimpuls, dann
wenn der fünfte Gang eingelegt wird und auch beim Anfahren im ersten Gang.
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Zwischen den Arbeitskontakten 44 und 47 des dritten Gleichstromrelais
43 und des Gruppensperr-Relais 48 zweigt vom Erregerstromzweig 76 des Gruppenwahlrelais
46 eine Plus-Upannungsleitung 77 ab, die zum Eingang eines Blinkgebers 78 führt,
dessen Ausgangssignal ein pulsierendes Gleichspannungssignal ist, wenn an seinem
Eingang über den Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais und die Plus-Spannungsleitung
77 die Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie anliegt. Ein vor dem Blinkgeber 78 von
der Plus-Spannungsleitung 77 abgehender Leitungszweig 79 führt zu einem Gruppenstellungsschalter
81, von dem aus ein Leitungsabschnitt 82 zum Arbeitskontakt 83 eines als bffnungsschalter
ausgebildeten sechsten Gleichstromrelais 84 führt, in dessen vom Plus-Pol der Fahrzeugbatterie
zur Fahrzeugmasse führenden
Erregerstromzweig 86 ein weiterer Getriebeschalter
87 liegt, der nur im vierten Gang (und allenfalls noch im achten Gang) geöffnet
ist. Vom Arbeitskontakt 83 des sechsten Gleichstromrelais 84 führt ein weiterer
Abschnitt 88 des Plus-L>pannungsletungszweiges 77, 79, 82, 88 zum Eingang 89
des fünften Impulsgebers 67. Sein Ausgang 91 ist über eine fünfte in Durchlaßrichtung
gepolte Diode 92 an die Plus-Anschlußklemme der Brregerwicklung eines fünften Gleichstromrelais
93 angeschlossen, das als Schließschalter wirkt. Beim Auftreten des Plus-Spannungs-Ausgangssignales
des fünften Impulsgebers 67 schließt der Arbeitskontakt 94 einen zum Haltestromzweig
38, der den Arbeitskontakt des zweiten Gleichstromrelais 34 mit umfaßt, parallelen
Leitungszweig 96 (Fig. 1).
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Der Gruppenstellungsschalter 81 ist geschlossen, wenn die langsame
Gruppe geschaltet ist und offen, wenn die schnelle Gruppe geschaltet ist. Zwischen
dem den Gruppenstellungsschalter 81 mit dem Arbeitskontakt 83 des sechsten Gleichstromrelais
84 verbindenden Leitungsabschnittes 82 und dem Ausgang des Blinkgebers bzw. der
Plus-Anschlußklemme einer Gruppenanzeigelampe 97 ist eine bezüglich der an dem Plus-Spannungsleitungszweig
77, 79, 82, 88 anstehenden Plus-Spaunung in Durchlaßrichtung und dementsprechend
bezüglich des Impulsausgangssignals des Blinkgebers 78 in Sperrichtung gepolte Diode
98 geschaltet, die somit einerseits den Eingang 89 des fünften ImpulsCebers 67 gegen
das pulsierende Ausgangssignal des Blinkgebers 78 abblockt und andererseite die
Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie an die Anzeigelampe 97 anlegt, wenn sowohl der
Gruppenstellungsschalter 81 als auch der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais
geschlossen sind.
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Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Brfindung
sind die fünf Impulsgeber 18, 21, 28, 66 und 67 identisch ausgebildet und bestehen
aus einem einfachen RC-DiErenzierglied, bei dem jeweils ein 1,2 kR-Widerstand 99
parallel zu einem 1000>*F-Elektrolyt-iondonsator 101 parallelgeschaltet ist.
Die Impulsdauer der Ausgangsimpulse der Impulsgeber 18,
21, 28
66 und 67 liegt darein in der Größenordnung von einer Sekunde und ihre lmpulshöhe
in der Größenordnung der Batterie spannung.
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Die wrbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. Fig. 1 wird im folgenden
in Verbindung mit der Fig. 3 näher im einzelnen erläutert: In der Fig. 3 ist für
ein Acht-Gang-Getriebe, das in der bereits erläuterten Weise in zwei Ganggruppen
von je vier Vorwärtsgängen nach dem h-chaltscheme 102 schaltbar ist, als Ordinate
die llotordrehzahl und als Abszisse die Drehzahl nA der Abtriebswelle des Gesamtgetriebes
in Umdrehungen pro Minute bzw. die Frequenz f des Ausgangssinals des Induktivgebers
11 in lIz angegeben.
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Die ausgezogene sägezahnförmige kurve 103 zeigt den Zusammenhang zwischen
Motordrehzahl und Fahrtgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Abtriebswelle des acht-Ganggetriebes,
wenn jeweils bei der Nenndrehzahl, die beim gewählten Beispiel 2500 U/min ist, in
den nächsthöheren Gang geschaltet wird. Durch die senkrechte Linie 104 ist die frequenz
fg1 des Induktivgebers 11 markiert, bei der die Gassensperre zwisceii den Gassen
3/4 und 1/2 wirksam wird, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges erhöht.
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Diese Geschwindigkeit entspricht derjenigen, die im dritten Gang bei
etwa 7T0 der benndrehzahl gegeben ist.
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Durch die senkrechte Linie 106 wird diejenige Frequenz fg2 markiert,
bei der die Gassensperre zwischen den Gassen 3/4 und 1/2 wieder aufgehoben wird,
wenn die Fahrtgeschwindigkeit absinkt.
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Diese Frequenz fg2 ist etwa 5% niedriger als die erstgenannte fg1
und entspricht einer Fahrtgeschwindigkeit, die im zweiten Gang bei der Menndrehzahl
des Plotors erreicht wird. Durch die senkrechte Linie 107 ist die Frequenz fVU1
markiert, bei der am Wählausgang 13 der ersten Vergleichseinrichtung das Wähl-Ausgangssignal
auftritt, das bewirkt, daß die schnelle Ganggruppe vorgewählt wird. Die Frequenz
fVU1 des Ausgangssignals des Induktivgebers 11 entspricht einer Fahrtgeschwindigkeit,
die im vierten Gang bei etwa 95% der zenndrehzahl erreicht
wird.
bei der durch die senkrechte Linie 108 markierten Frequenz fVU2, die etwa 5,* niedriger
ist als die Frequenz fVU1, fällt das Wähl-jiusgangssingal der ersten Vergleichseinrichtung
12 wieder ab mit der Folge, daß jetzt nur Gänge der langsamen Gruppe geschaltet
werden können, selbstverständlich nur insoweit, als dies durch die Gassensperre
nicht veIhindert ist.
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Die senkrechte Linie 109 markiert die Frequenz fV1l1, bei der am Ausgang
16 der zweiten Vergleichseinrichtung 14 das Wähl-Ausgangssignal auftritt, wenn aus
einem Gang der langsameren Gruppe in einen Gang der höheren Gruppe geschaltet worden
ist.
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Dieses Wähl-Ausgangssignal tritt bei einer Geschwindigkeit auf, die
im fünften Gang bei etwa 78% der lienndrehzahl erreicht wird.
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Die senkrechte Linie 111 markiert die Frequenz fV , bei der bei sinkender
Fahrtgeschwindigkeit das Wähl-Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung 14
wieder abfällt. Sie ist etwa 3 bis 5% niedriger als die Frequenz fVt Die senkrechte
Linie 112 markiert die Frequenz fG1, bei der bei sich erhöhender Fahrtgeschwindigkeit
die Gassensperre zwischen den Gängen 7/8 und 5/6 wirksam wird. Diese Frequenz des
Ausgangssignals des Induktivgebers 11 entspricht einer Geschwindigkeit, die im siebten
Gang bei etwa ? der zenndrehzahl erreicht wird.
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Schließlich markiert die senlcrechte Linie 113 die frequenz fG2, bei
der bei sinkender Fahrtgeschwindibkeit die Gassensperre zwischen den Gängen 7/8
und 5/6 wieder aufgehoben wird.
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Die Frequenz fG2 ist wiederum etwa 5% niedriger als die brequenz fG1.
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Die die Vorwahl der Ganggruppen und die Gruppensperre betreffinden
Funktionen der erfindunsgemäJSen Vorrichtung werden iin folgenden anhand der Fig.
1 näher erläutert: Es sei die Anfahrsituation im ersten Gang der langsamen Gruppe
gegeben: Die mit den Ausgängen der Impulsgeber 18, 21, 28 und 67 verbundenen Relais
32 34, 43 und 93 sowie das über den Getriebeschalter 74 an den Wählausgang 13 der
ersten Vergleichseinrichtung
12 angeschlossene Relais 68 sind
stromlos und tore Arbeitskontakte 33, 3£, 44 und 69, 94 befinden sich in der in
der Fig. 1 dargestellten Ruhestellung. Das Gruppensperr-Relais ist ebenfalls stromlos,
so daß über den Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 und den Arbeitskontakt
47 des Gruppensperr-Helais 48 die Plus-Spannung der Batterie an der Erregerwicklung
des Gruppenwahlrelais 46 liegt. Dadurch ist der Erregerstromkreis des zweiten Gruppenschaltventils
52 geschlossen und dieses Ventil gesperrt, während das erste Gruppenschaltventil
offen und somit die langsamere Schaltgruppe gewählt ist.
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Da ein Gang der langsamen Schaltgruppe geschaltet ist, ist auch der
Gruppenstellungsschalter 81 geschlossen. Uber den Arbeitskontakt 44 des dritten
Gleichstromrelais 43, die Plus-Spannungsleitung 77, den den Gruppenstellungsschalter
81 enthaltenden Leitungszweig 79 und die Diode 98 liegt die Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie
direkt an der Anzeige-lampe 97, so daß diese Dauerlicht zeigt. Im zweiten und dritten
Gang der langsamen Ganggruppe unterscheidet sich der Schaltungszustand der Vorrichtung
hiervon nur dadurch, daß der mit dem Wählausgang 13 der zweiten Vergleichseinrichtung
12 verbundene Getriebeschalter 74 geschlossen ist, was aber, solange die erste Vergleichseinrichtung
12 kein Wähl-Ausgangssignal erzeugt, ohne EinfluB auf die Schaltung ist. Die Anzeigelampe
97 zeigt weiter Dauerlicht. Es wird jetzt der vierte Gang eingelegt. Dadurch öffnet
der Getriebeschalter 87, wodurch das sechste Relais 84 abfällt und sein Relaiskontakt
83 in die Schließstellung gelangt. Es tritt jetzt zwar am Ausgang desf fünften Impulsgebers
67 ein Spannungsimpuls auf, der aber ohne Wirkung bleibt, solange am Wählausgang
13 der ersten Vergleichseinrichtung 12 noch nicht das Wähl-Ausgangssignal ansteht.
Wenn jetzt die Fahrtgeschwindigkeit ansteigt und der untere Schwellenwert Vu1, dem
die Frequenz fVU1 des Ausgangssignals des Induktivgebers 11 entspricht, überschritten
wird, wobei der Spannungspegel am Wählausgang 13 der ersten Vergleichseinrichtung
12 auf den Wert der Fahrzeugbatteriespannung springt, so tritt am Ausgang des ersten
Impulsgebers 18 ein Plus-Spannungsimpuls auf. Dadurch
schließt
der Arbeitskontakt 36 des ersten Gleichstromrelais 34 den Selbsthaltezweig 38 und
das dritte Gleichstromrelais 43 wird ebenfalls erregt. Sein Arbeitskontakt 44 öffnet,
wodurch das Gruppenwahlrelais 46 abfällt und sein Arbeitskontakt 49 in die in der
Fig. 1 ausgezogen dargestellte Stellung gelangt. Dadurch wird das erste Gruppenschaltventil
51 gesperrt und das zweite Gruppenschaltventil 52 geöffnet. Es ist die schnellere
Ganggruppe gewählt, die langsamere aber noch geschaltet. Die Anzeigelampe 97 erlischt,
weil der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 öffnet, wodurch der
Plus-Spannungsleitungszweig 77 stromlos wird. Würde jetzt die Geschwindigkeit absinken
und bei der niedrigen Frequenz fV u2 das Wähl-Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung
12 abfallen, dann fallen auch wieder das zweite und das dritte Gleichstromrelais
34 und 43 ab, und die Anzeigelampe 27 leuchtet wieder auf.
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Die langsamere Ganggruppe ist wieder gewählt und geschaltet.
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In einer weiteren Fahrsituation werde vom vierten in den fünften Gang
hochgeschaltet. Dadurch ändert sich der Zustand der elektrischen Schaltkreise wie
folgt: Der im Erregerstromkreis des vierten Gleichstromrelais 68 liegende Getriebeschalter
74 öffnet, das helais 68 fällt ab und über seinen Arbeitskontakt 69 und den Arbeitskontakt
26 des noch abgefallenen Relais 24, an dem noch nicht die Wahl-Ausgangssignalspannung
der zweiten Vergleichseinrichtung 14 anliegt, liegt die Plus-Spannung der Fahrzeugbatterie
am Eingang 71 des vierten Impulsgebers 66. Dieser erzeugt beim Anstieg seiner Eingangsspannung
einen Impuls, der das erste Gleichstromrelais erregt. Für die Dauer des Ausgangsimpulses
des vierten Impulsgebers ist der Arbeitskontakt 33 des ersten Gleichstromrelais
32 offen. Dadurch fällt auch das zweite Gleichstromrelais 34 ab und sein Selbsthaltekontakt
36 öffnet. Dadurch fällt auch das dritte Gleichstromrelais 43 ab. bs bleibt abgefallen,
weil der Selbsthaltekontakt 36 des zweiten Gleichstromrelais 34 offenbleibt. Da
der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 wieder geschlossen ist, ist
wieder
die langsamere Ganggruppe vorgewählt, und es kann sofort
wieder in den vierten Gang zurückgeschaltet werden, wenigstens bevor im fünften
Gang der obere Schwellenwert für die Ganggruppenvorwahl überschritten wird. Die
Anzeigelampe zeigt Blinklicht, da der Gruppenstellungsschalter 81 im fünften Gang
offen ist und somit der über die Diode 98 führende Stromversorgungspfad der Anzeigelampe
97 unterbrochen ist.
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In einer nächsten Fahrsituation sei der fünfte Gang geschaltet und
die niedrige Ganggruppe gewählt, was durch Blinklicht der Anzeigelampe 97 angezeigt
ist. Es wird jetzt in den vierten Gang geschaltet. Dabei öffnet der Getriebeschalter
87 und das sechste Gleichstromrelais 84 fällt ab, d.h. über seinen nunmehr geschlossenen
Arbeitskontakt 83und den ebenfalls geschlossenen Gruppenstellungsschalter 81 sowie
den ebenfalls geschlosseiten Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43
gelangt die Plus-Spannung der i'ahrzeugbatterie an den Eingang 89 des fünften Impulsgebers
67. Dieser gibt an seinem Ausgang 91 über die Diode 92 einen irregerimpuls an das
fünfte Gleichstromrelais 93 ab, dessen Arbeitskontakt 94 dadurch für die Dauer dieses
Impulses schliei3t. Wenn der untere Schwellenwert Vu der Fahrtgeschwindigkeit noch
nicht unterschritten ist, d.h. wenn am Wählausgang 13 der ersten Versleichseinrichtung
12 noch das Wähl-Ausgangssignal ansteht, so werden das zweite und das dritte Gleichstromrelais
34 und 43 wieder erregt und dadurch einerseits der Selbsthaltezweig 38, 36 wieder
geschlossen und der Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 ist wieder
offen.
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Es ist jetzt wieder die schnelle Ganggruppe gewählt, d.h. es kann
vom vierten Gang sofort wieder in den fünften Gang zurückgeschaltet werden, falls
die E'ahrsituation dies erfordert. Erst wenn auch die untere Grenzgeschwindigkeit
Vu unterschritten wird, was bei dem Wert fVU2 der l'requenz des Ausganssinals des
Induktivgebers 11 der Fall ist, ist im vierten Gang endgültig die langsame Ganggruppe
vorgewählt, die auch geschaltet ist, was dann wieder durch Dauerlicht der Anzeigelampe
97 ~1gezeigt wird.
Die den weiteren Betriebszuständen des Fahrzeuges
bzw. seines Getriebes entsprechenden Schaltzustände der Relais und der elektromagnetischen
Ventile zu Gruppenwahl- und -umschaltung können anhand der Schaltung der Pig. 1
leicht überblickt werden. Als Vergleichseinrichtungen 12 und 14 eignen sich kommerziell
erhältliche Frequenzechalter, die von der Firma Ginsbury Electronic GmbH unter der
Typenbezeichnung GML FX 101 vertrieben werden.
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Man erkennt, daß die Ganggruppen-Wählvorrichtung und -umschaltvorrichtung
gemäß Fig. 1 in allen Fahrsituationen eine situationsgerechte automatische Vorwahl
der Ganggruppen und sichere Umschaltung des Getriebes ernöglicht und somit durch
Fehlumschaltungen bedingten Verschleiß wirksam vermeidet.
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Die Fig. 2 zeigt eine Wählschaltung, deren Funktion der die Impulsgeber
18, 21, 28, 66 und 67 und die Gleichstromrelais 32, 34, 43, 66 und 93 sowie die
beiden Vergleichseinrichtungen 12 und 14 gemäß Fig. 1 umfassende Wählschaltung völlig
analog ist. Sie ist jedoch nicht aus diskreten elektronischen bauelementen aufgebaut,
sondern in der Art digitaler, logischer Impulsschaltungen in einer beispielsweise
in CMüS Technik integrierbaren Schaltungstechnik ausbeführt. Auch die beiden Vergleichseinrichtungen
114 und 116, deren Funktion und elektronischer Aufbau völlig den Vergleichseinrichtungen
12 und 14 gemäß Fig. 1 entspricht, können in eine solche integrierte schaltung mit
einbezogen sein. Die in derselben Weise den Anschluß an die weiteren Untereinheiten
vermittelnden Bauelemente wie der im Ausgangskreis der ersten Vergleichseinrichtung
114 liegende Getriebeschalter 74, der nur im ersten und fünften Gang geöffnet ist,
der Arbeitskontakt 83 eines nicht dargestellten Gleichstromrelais, des dem sechsten
Gleichstromrelais gemäß Fig. 1 entspricht und der Arbeitskontakt 44 eines Relais
43, deren Funktion dem Arbeitskontakt 44 des dritten Gleichstromrelais 43 gemäß
Fig. 1 entspricht, sind mit denselben BezuG;szeichen bezeichnet, um zu verdeutlichen,
welche Teile der Schaltung gemäß Fig. 1 durch die Schaltung gemäß Fig. 2 vollkommen
ersetzbar
sind. Der Eingang 117 eines ersten Impulsgebers 118 ist
unmittelbar an den Wählausgang 119 der ersten Vergleichseinrichtung 114 angeschlossen.
Sein Ausgang 121 ist mit dem ersten Eingang 122 eines Drei-Eingangs-hICHT-UtuD-Gliedes
123 verbunden. Der Eingang 124 eines zweiten Impulsgebers 126 ist mit dem Wählausgang
127 der zweiten Vergleichseinrichtung 116 verbunden und sein Ausgang 128 mit dem
zweiten Eingang 129 des Drei-Eingangs-AICHT-UbD-Gliedes 123. Der Eingang 131 eines
dritten Impulsgebers 132 ist über einen Inverter 133 ebenfalls mit dem Wählausgang
127 der zweiten Vergleichseinrichtung 116 bzw.
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dem Eingang 124 des zweiten Impulsgebers 126 verbunden. Sein Ausgang
134 ist mit dem ersten Eingang 136 eines Vier-Eingangs-NICHT-UIiD-Gliedes 137 verbunden.
Der Eingang 138 eines vierten Impulsgebers 139 ist über einen Inverter 141 mit dem
Festkontakt 142 des Getriebeschalters 74 verbunden, der nur im ersten und funften
Gang geöffnet ist. Zwischen diesem Festkontakt 142 und der Fahrzeugmasse liegt ein
Ableitwiderstand 143 von 82 kR.
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Der Ausgang 144 des vierten Impulsgebers 139 ist mit dem zweiten Eingang
146 des Vier-Eingangs-ICHT-UND-GlzLes 137 verbunden. Der Eingang 147 eines fünften
Impulsgebers 148 ist mit dem mit dem Arbeitskontakt 83, der nur im vierten und achten
Gang geschlossen ist, zusammenarbeitenden Festkontakt 149 verbunden.
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Zwischen dem Festkontakt 149 und der Fahrzeugmasse liegt ein weiterer
Ableitwiderstand 151 von 82 k Q. Der Ausgang 152 des fünften Impulsgebers 148 ist
mit dem dritten Eingang 153 des Drei-Eingangs-LiICHT-UlxD-Gliedes 123 verbunden.
Der Eingang 154 eines sechsten Impulsgebers 156 ist über einen Inverter 157 mit
dem Eingang 117 des ersten Impulsgebers 118 bzw. dem Wählausgang 119 der ersten
Vergleichseinrichtung 114 verbunden. Der Ausgang 158 des sechsten Impulsgebers 156
ist mit dem dritten Eingang des Vier-Eingangs-hICIIT-UsiD-Gliedes 137 verbunden.
Der Ausgang des Vier-Eingangs-NICHTlUl*V-Gliedes 137 ist über einen Inverter 161
mit dem Rücksetzeingang 162 (fl) eines Speicher-Flip-Flops 163 angeschlossen. Der
Ausgang des Drei-Eingangs-hICHT-UliD-Gliedes 123 ist ebenfalls über einen Inverter
164 an den Setz-Eingang
166 (S) angeschlossen. Das am nicht invertierten
Ausgang 167 (Q) des Speicher-Flip-Flops 163 anstehende L, bzw. H-Ausgangs signal
ist das Eingangssignal einer Treiberstufe 168, die die zuer Erregung des Gleichstromrelais
43 erforderliche Leistung erzeugt. Die einzelnen Impulsgeber 118, 126, 132, 139,
148 und 146 sind identisch ausgebildet. Sie besitzen einen ersten Eingangssignalpfad
169, der von ihrem Eingang direkt zu dem einen Eingang eines Zwei-Eingangs-hICHT-XdD-Gliedes
171 führt und einen zweiten Eingangssignalpfad, der vom Eingang über einen 82 kS?-Widerstand
172 und von diesem über einen Inverter 173 zum anderen Eingang des Zwei-Eingangs-NICHT-UND-Gliedes
171 führt. Zwischen dem Eingang des Inverters 173 und die Fahrzeugmasse ist ein
1bF Kondensator 174 geschaltet, der mit dem Widerstand 172 zusammen ein einfaches
Integrationsglied bildet.
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Am vierten Eingang 176 des Vier-Eingangs-NICHT-UND-Gliedes 137 liegt
das Ausgangssignal eines lntegrationsgliedes 177, an dessen Ausgang die Signalspannung
mit der durch seine SU-Zeitkonstante bestimmte Verzögerung langsam auf den H-Singangssignalpegel
des Vier-Eingangs-NICHT-UND-Gliedes 137 ansteigt, wenn bei der Inbetriebnahme des
Fahrzeuges die Plus-Spannung der Fahrzeusbatterie an den Eingang des Integrationsgliedes
anelegt wird. Die Wirkung dieses Langsamen Anstieges der Ausgang signalspannung
des Integrationsgliedes 177 ist die, daß bei der Inbetriebnahme des Fahrzeuges dem
Rücksetzeingang 162 des Speicher-Flip-Flops 163 ein Rücksetzimpuls zugeführt wird,
der das Ausgangssignal des Speicher-Flip-Flops 163 auf # (Low) setzt, in welchem
Falle die langsamere Ganggruppe gewählt ist. Ware das Integrationsglied 177 nicht
vorhanden, so wäre das Ausgangssignal des Speicher-Flip-Flops 163 bei der Inbetriebnahme
des Fahrzeuges nicht eindeutig definiert und man müßte gGf. mehrfach die Zündung
ein- und ausschalteo, bis sich dann nach Zufallsgesetzen die für das Anfahren geeignete
Ganggruppenwahl ergibt.
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Die anhand des s haltbildes gemäß Fig. 2, auf dessen weitere Einzelheiten
ausdrücklich Bezug genommen wird, unmittelbar ersichtliche Funktion dieser Wählschaltung
ist in groben Zeigen die folgende:
Die erste Vergleichseinrichtung
114 erzeugt am Ausgang 119 ihr Plus-Spannungswählausgangssignal, wenn die Ausgangssignalfrequenz
des die Fahrtgeschwindigkeit überwachenden Induktivgebers 11 größer ist als 380
Elz. Dieses Wähl-Ausgangssignal fällt ab, wenn die Ausgangssignalfrequenz des Inductivgebers
unter den Wert von 360 IIz absinkt. Entsprechend erzeugt die zweite Vergleichseinrichtung
116 ihr Plus-pannungswählausgangssignal, wenn die Ausgangssignalfrequenz des lnduktivgebers
11 größer wird als 440 Hz und dieses Wählausgangssignal fällt wieder auf Null Volt
ab, wenn bei abnehmender Fahrtgeschwindigkeit die Frequenz des Ausgangssignals des
Induktivgebers 11 kleiner wird als 120 iiz.
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Im stationären Zustand, d.h. wenn nicht gerade eines der beiden Wähl-Ausgangs-Signale
einsetzt oder abfällt, ist das Ausgaiigssignal der einzelnen Impulsgeber ein HSi6nal
mit dem für die Schaltung charakteristischen Plus-Spannungspegel. Die beim Überschreiten
bzw. Unterschreiten der genannten Geschwindi6-keits-Schwellenwerte erzeugten Ausgangsimpulse
der lmpulsgeber sind, bezogen auf ihren stationären Ausgangssignalpegel ifiegativ-Spannune,simpulse,
wobei diese Impulse des ersten Impulsgebers 118, des zweiten Impulsgebers 126 und
des fünften Impulsgebers 148, die erzeugt werden, wenn sich die Fahrtgeschwindigkeit
bzw.
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die Ausgangssignalfrequenz des Induktivgebers 11 erhöht, dem Drei-Eingangs-NICHT-UND-'Glied
123 zugeführt sind und wobei die Ausgansimpulse des dritten Impulsgebers 132, des
vierten Impulsgebers 139 und des sechsten Impulsgebers 156, die erzeugt werden,
wenn sich die Fahrtgeschwindigkeit erniedrigt, den dre Eingängen 13E, 146 und 159
des Vier-Eingangs-NICHT-UND-Gliedes 137 zugeführt sind. Dies hat zur Folge, daß
immer dann wenn ein Impuls am Setz-Eingang 166 des Speicher-Flip-Flops 163 auftritt,
dessen Ausgangssignal ein H-Signal wird oder bleibt, durch das die schnelle Ganggruppe
gewählt wird und daß das Ausgangssignal des Speicher-Flip-Flops ein L-Signal wird
oder bleibt, wann immer an einem der Eingänge des Vier-EingangsB HT-UIsD-Gliedes
137 ein L,Ausgangsimpuls der angeschlossenen Impulsgeber
auftritt.
Das Ausgangssignal des sechsten Impulsgebers 156 sorgt dafür, daß die langsamere
Ganggruppe endgültig vorgewählt ist, wenn der niedrigere Schwellenwert der Geschwindigkeit
in einem Gang der schnelleren Schaltgruppe unterschritten wird.
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Es versteht sich, daß die Erfindung, obwohl ausland eines Acht-Ganggetriebes
mit zwei Schaltgruppen beschrieben selbstverständlich auch für andere zwei n-Ganggetriebe
oder auch für Getriebe mit mehr als zwei Ganggruppen, die nach de gleichen schaltschema
geschaltet werden, anwendbar ist.
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Leerseite