DE596927C

DE596927C - Selbsttaetige Schaltvorrichtung fuer Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE596927C
Application number: DEH133881D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH HILDEBRAND DR ING
Current assignee: FRIEDRICH HILDEBRAND DR ING
Priority date: 1932-11-06
Filing date: 1932-11-06
Publication date: 1934-05-14

Description

Es sind selbsttätig wirkende Schaltvorrichtungen für Mehrgangbetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, bekannt, bei denen der gewünschte Gang durch einen Gangwähler eingestellt und darauf durch Bedienen einer Vorrichtung, sei es einer Kupplung oder der Verstelleinrichtung zur Regelung der Energiezufuhr, z. B. des Gashebels, der Schaltvorgang eingeleitet wird.

Die Erfindung behandelt eine Schaltvorrichtung, bei der auch das Gangwählen selbsttätig erfolgt, so daß zur Bedienung der Maschine nur eine Verstelleinrichtung nötig ist, nämlich die für die Energiezufuhr zum Motor.

Man hat schon vorgeschlagen, die Wahl des Ganges von der Stellung dieser Verstelleinrichtung allein abhängig zu machen.

Man hat ferner versucht, die Gangwahl von der Geschwindigkeit des Motors abhängig zu machen.

Schließlich sind Anordnungen bekanntgeworden, die die selbsttätige Gangwahl in gleichzeitiger Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Wagens und der Energiezufuhr bringen, so daß jeder Kombination von Geschwindigkeit und Energiezufuhr eine bestimmte Übersetzung vom Motor zur getriebenen Welle entspricht.

Diese letztere Anordnung ist die beste, da sie allein allen Verhältnissen Rechnung trägt.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art werden die Gänge direkt durch die Muffenbewegung eines Fliehkraftreglers geschaltet, der mit der getriebenen Welle gekuppelt ist und dessen Stellkraft durch die Stellung des Gashebels geändert wird. Diese Anordnungen leiden unter der mangelhaften Charakteristik des Fliehkraftreglers. Außerdem erschweren die Reibungswiderstände im Getriebe und die geringen Hübe der Reglermuffe das genaue Schalten entsprechend einer bestimmten gewünschten Abhängigkeit.

Gegenstand der Erfindung ist es, eine Anordnung zu treffen, die das Schalten auch der schwersten Getriebe genau nach einer bestimmten Abhängigkeit von der Drehzahl der getriebenen Welle und der Stellung des die Energiezufuhr regelnden Hebels (Gashebels) gestattet.

Zu diesem Zweck wird zur Überwachung der Schaltung ein elektrischer Generator benutzt, dessen Klemmenspannung von der Fahrgeschwindigkeit und der Erregung abhängig ist, die ihrerseits mit der Stellung des Gashebels geändert wird. Die Spannung des Generators wird zur Steuerung der Getriebegänge benutzt.

Abb. ι zeigt die Abhängigkeit der Gangwahl von der Fahrgeschwindigkeit und Energiezufuhr, die für einen bestimmten Fall, z. B. ein Kraftfahrzeug mit einemDreiganggetriebe, wünschenswert erscheint.

Abb. 2 zeigt die Schaltanordnung einer selbsttätigen Gangwahlvorrichtung nach der Erfindung.

In Abb. ι ist als Abszisse die Stellung des Gashebels aufgetragen, als Ordinate die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Jeder Gang hat einen bestimmten Bereich, dessen Grenzen der Art des Fahrzeugs entsprechen. Das Schalten soll eintreten, wenn durch Verändern der Gashebelstellung oder der Geschwindigkeit eine der Grenzlinien zwischen den Gängen überschritten wird.

Die Wahl der Grenzkurven zwischen den Gängen in Abb. 1 ist durch folgende Überlegung bestimmt. Je größer die gewünschte Beschleu-

nigung ist, um so größer ist die Energiezufuhr, d. h. z. B. die öffnung der Drosselklappe durch den Gashebel. Um eine größere Beschleunigung zu erzielen, bleibt man auch langer in den niedrigen Gängen und nutzt so das Beschleunigungsvermögen der Gänge besser aus. Dabei sind die Geschwindigkeitsgrenzen der niedrigeren Gänge bei großer öffnung der Drosselklappe höher als bei kleiner Öffnung. Die Geschwindigkeitsbereiche wachsen mit steigender Energiezuführung. Will man nur langsam beschleunigen, so öffnet man die Drosselklappe nur wenig. Nach geringer Geschwindigkeitserhöhung wird der zweite und weiter der dritte Gang eingeschaltet. Will man nun aus irgendeinem Grunde den Wagen plötzlich stark beschleunigen, so tritt man das Gaspedal durch und gelangt dadurch in die Zone des zweiten Ganges. Dieser schaltet sich selbsttätig ein, und der Wagen bekommt dadurch eine starke Beschleunigung. Ebenso kann man bei erster starker Beschleunigung durch Zurücknahme des Gaspedals diese mäßigen, wobei dann der höhere Gang eingeschaltet wird. Muß man beim Beginn einer Steigung stark Gas geben, so gelangt man in die Zone des niedrigen Ganges, so daß sich dieser einschaltet. So kann man durch richtige Wahl der Grenzkurven für jede Fahrzeugart allen Betriebsverhältnissen gerecht werden. Es kann auch erwünscht sein, den Motor bei Talfahrt zum Bremsen heranzuziehen und dafür einen niedrigeren Gang einzuschalten. Zu diesem Zweck kann man auch das Bremspedal mit der Schaltvorrichtung kuppeln, so daß beim Treten der Bremse die Schaltbereiche nach den niedrigeren Gängen zu verschoben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der in Abb. 1 dargestellten Schaltfolge entsprechend der Erfindung ist in Abb. 2 gezeigt. Sie benutzt zur Koppelung der Geschwindigkeit mit der Gashebelstellung einen elektrischen Generator, dessen Feldwiderstand durch die Stellung des Gaspedals geändert wird. Die so von Geschwindigkeit und Stellung der Drosselklappe abhängige Klemmenspannung bestimmt durch ihre Höhe den Gang, der im Getriebe in Eingriff ist.

Anstatt des in der Abb. 2 dargestellten fremderregten Generators kann man auch beliebige andere Generatorenschaltungen wählen, bei denen man die Leistung entsprechend ändern kann.

In Abb. 2 ist 1 der Gashebel, 2 der Bremshebel, die beide in gleichem Sinne auf einen Kontakt 3 wirken, dessen Verschiebung die Größe eines Widerstandes 4 ändert. Dadurch wird der Strom in der Erregerwicklung 5 des Generators 6 entsprechend der Stellung des Gashebels und damit die Klemmenspannung des Generators geändert. Diese hängt außerdem von der Drehzahl des Ankers ab, der mit der getriebenen Welle gekoppelt ist, so daß die Generatorleistung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit steigt. Die Klemmenspannung des Generators 6 erzeugt einen Strom, der durch die Schaltmagnete 9 und 10 der Gangwahlschalter 7 und 8 fließt. Bei einem bestimmten geringeren Strom schaltet der Gangwahlschalter 7, bei einem größeren der Schalter 8. Die Gangwahlschalter überwachen'*'die Stromzuführung von" der Batterie 11 zu den Anschlußklemmen 12, 13, 14 der Gangwahlschalter des ersten, zweiten und dritten Ganges. Die eigentliche Gangschaltung kann in bekannter Weise elektrisch, pneumatisch oder durch eine sonstige Hilfskraft erfolgen und ist in Abb. 2 nicht näher angedeutet. Im vorliegenden Fall muß die Gangschaltung so wirken, daß, wenn" ein Gangschalter Strom bekommt, er den Gang einschaltet und ihn ausschaltet, wenn der Strom unterbrochen wird. Die Gangwahlschalter 7 und 8 sind als Doppelschalter ausgebildet und schalten außer den Gangschaltkreisen noch einen Kreis, der zur Überwachung der Energiezufuhr zum Motor und zum Getriebe während des Schaltvorganges selbst dient. Dieser Kreis führt in dem gewählten Beispiel zu einer Spule 15, die durch Anziehen eines Kernes eine Drosselklappe in der Ansaugleitung des Motors verstellt und so die Energiezufuhr abschließt. An diesen Kreis können noch andere Mittel zur Unterbrechung der Energiezufuhr, z. B. eine Kupplung 41, angeschlossen werden. Nach Vollendung des Schaltvorganges kann der Kreis durch die Bewegung im Getriebe selbst, z. B. durch heraustretende Stoßstangen 42,43 und 44, unterbrochen werden. Schließlich müssen noch unvollkommen durchgeführte Schaltvorgänge verhindert werden, die z. B. dadurch entstehen können, daß man beim Schalten vom niedrigeren auf den höheren Gang durch Absinken der Geschwindigkeit infolge der Unterbrechung der Energiezufuhr wieder in den Bereich der niedrigeren Gänge zurückfällt und so möglicherweise ein ständiges Hinundherschalten verursacht. Zu diesem Zweck sind z. B. Zusatzwicklungen 19 bis 22 in den Wahlschaltern vorgesehen, die jeweils von dem beim Schalten neugeschlossenen Stromkreis Strom bekommen und so eine Schnappstellung geben, die die Sicherheit des Schaltens gewährleistet. Außerdem kann man noch Signallampen 32, 33, 34 110. in den Gangkreisen anbringen, die den in Eingriff befindlichen Gang anzeigen und die durch wechselseitiges Aufleuchten ein unvollkommenes Schalten anzeigen wurden. Durch Zurücknehmen des Gashebels oder durch stärkeres Gasgeben kann man dann den Schaltvorgang mit Sicherheit durchführen.
Der Schaltvorgang ist folgender: Bei ganz geringer Geschwindigkeit des Wagens in einer bestimmten Stellung des Gashebels und damit des Erregerwiderstandes ist die im Generator 6 erzeugte Klemmenspannung so

klein, daß die Schaltmagnete 9 und 10 nicht die Kraft haben, die Schalter gegen die Spannung der Federn 45 und 46 umzuschalten. Es geht dann Strom von der Batterie zum Schalter 8 über Kontakt 26, Spule 2,¹Z₁ Schalter 7, Kontakt 25, Spule 21 zum Gangschalter 12 und leitet die Einschaltung des ersten Ganges ein. Gleichzeitig fließt Strom von der Batterie zum Schalter 8, Kontakt 30, Schalter 7, Kontakt 29, Unterbrecherschalter 16 zur Spule 15. Durch Anziehung des Kerns wird die Drosselklappe geschlossen und die Gaszufuhr abgesperrt. Am Ende des Schaltvorganges tritt ein Stößel 42 aus dem Getriebe und unterbricht den Schalter 16. Die Spule' 15 bekommt keinen Strom mehr, die Drosselklappe öffnet sich wieder, die Kupplung wird eingerückt, und der Schaltvorgang ist beendet. Wächst nun die Geschwindigkeit des Wagens, so steigt die Spannung des Generators und der Strom in den Spulen 9 und 10, bis schließlich der Schalter 7 gegen die Spannung der Feder 45 und die Kraft der Spule 21 angezogen wird und umschaltet. Dadurch wird der Strom zum ersten Gangschalter über Kontakt 25 unterbrochen. Der erste Gang wird ausgeschaltet. Dafür wird eine Verbindung von 7 über Kontakt 23, Spule 19 zur Klemme des zweiten Gangschalters 13 hergestellt. Gleichzeitig über Kontakt 27, Unterbrecher 17 zur Drosselklappenspule 15 wird so die Gaszufuhr unterbrochen, bis der Gang eingeschaltet ist, worauf dann durch Unterbrecher 17 der Drosselklappenkreis wieder stromlos gemacht wird. Beim Umschalten des Schalters 7 ist die Spule 21 stromlos geworden, während die Spule 19 Strom bekommen hat. Dadurch wird der Schalter 7 fest in seiner neuen Stellung gehalten und fällt nicht wieder ab, wenn durch Unterbrechung der Energiezufuhr während des Schalt-Vorganges die Geschwindigkeit zeitweilig etwas sinkt. Wird bei weiterwachsender Geschwindigkeit die Schaltspannung des Schalters 8 erreicht, so schaltet dieser um, unterbricht den Strom über 26 nach 13 und gibt Strom über 24 nach 14 zum Gangschalter des dritten Ganges. Gleichzeitig gibt er auch Strom über Kontakt 28, Unterbrecher 18 zur Spule 15 und Kupplung 41. Die Schaltvorgänge sind sonst die gleichen, wie vorher beschrieben. Entsprechend erfolgen die Schaltungen bei sinkender Geschwindigkeit. Gleichermaßen kann man durch Veränderung der Gashebelstellung den Erregerstrom und so die Klemmenspannung verändern und dadurch entsprechend Abb. 1 durch Übergang von einem Gangbereich zum anderen die Schaltung herbeiführen. Durch Kupplung der Bremse mit der Gangwahl, so daß Bremspedal 2 und Gaspedal 1 in gleichem Sinne auf die Erregung des Generators 6 wirken, kann man noch erreichen, daß bei der Bremsung ein niedrigerer Gang eingeschaltet wird. Schließlich kann man noch eine Anordnung treffen, die es gestattet, die selbsttätige Gangwahl durch den Schalter 47 außer Betrieb zu setzen, so daß man dann die Gänge mit dem Handschalter 48 einstellen kann.

Es gibt noch eine große Anzahl von anderen Möglichkeiten der Lösung der gegebenen Aufgabe.

Auch die in Abb. 1 dargestellte Form der Abhängigkeit der Gangbereiche kann verändert werden, ohne dadurch aus dem Rahmen des Erfindungsgegenstandes zu fallen.

Vollkommen sinngemäß kann der der Erfindung zugrunde gelegte Gedanke auch auf Getriebe mit stetig veränderlichem Übersetzungsverhältnis angewandt werden. Leerlauf und Rückwärtsgänge können in die Schaltung über den Gashebel mit einbezogen werden, z. B. in der Weise, daß der Leerlaufgang eingeschaltet ist, wenn das Gaspedal sich in seiner Ruhelage befindet. Ferner kann man das Einschalten des Leerlaufs von dem Sinken der Drehzahl des Motors auf einen bestimmten Betrag abhängig machen. Der Rückwärtsgang kann durch eine Rückwärtsbewegung oder Seitenbewegung geschaltet werden. -Ebenso können Leerlauf und Rückwärtsgang durch besondere Handwähler eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der getriebenen Welle und von der jeweiligen Stellung des die Energiezufuhr zum Motor regelnden Gliedes arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten der Übersetzungen des Getriebes die Spannung eines Generators (6) dient, dessen Drehzahl der getriebenen Welle proportional ist und dessen Erregung (5) durch die Stel-. lung des die Energiezufuhr regelnden Gliedes (1) geändert wird.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Generators (6) als Steuerstrom für Relais (7, 8, 9, 10) dient, die das Schalten der Gänge bewirken.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangwahl auch durch die Bremse derart beeinflußt wird, daß der Bremsfußhebel (2) in gleichem Sinne auf die Erregung des Generators (6) einwirkt wie der Gasfuß- 115' hebel (1).

Hierzu r Blatt Zeichnungen