DE597779C - Vorrichtung zum selbsttaetigen Schalten eines Wechselgetriebes, insbesondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Schalten eines Wechselgetriebes, insbesondere von Kraftfahrzeugen, deren Schaltglied ständig unter dem Einfluß von einem oder mehreren veränderlichen Faktoren, z. B. der Drehzahl einer der Hauptwellen und der Motorbelastung, sowie unter dem Einfluß einer unveränderlichen Hilfskraft (z. B. einer Feder) steht. Der

»ο Zweck der Erfindung besteht darin, die Schalteinrichtung des Wechselgetriebes derart auszugestalten, daß sämtliche Faktoren, die auf das Schaltglied einwirken, beeinflußbar sind, so daß die Tätigkeit des Wechsel· getriebes den verschiedenen Umständen angepaßt werden kann, welche beim Fahren des Fahrzeuges auftreten, sei es, daß dieses auf freier Straße, in einer Stadt mit großem Verkehr oder in gebirgigem Gelände fährt.

ao Gemäß der Erfindung sind in die Getriebe, welche die einzelnen Einflüsse auf das Schaltglied zur Wirkung bringen, veränderliche Ubersetzungsvorrichtungen eingeschaltet, welche gesondert für sich oder gleichzeitig durch den Fahrer oder selbsttätig verstellbar sind.

Es ist an sich eine Getriebeschaltvorrichtung bekannt, die unter dem Einfluß eines Fliehkraftreglers steht, welcher mit einer Feder zusammenarbeitet, deren Spannung durch den Fahrer des Fahrzeuges veränderlich, ist. Der Zweck dieser Feder besteht darin, in gewissen Fällen die Schaltung des Getriebes möglichst rasch durchzuführen. Schon der Zweck dieser bekannten Einrichtung ist also ein wesentlich anderer als der Zweck des Erfindungsgegenstandes. Vor allem ist aber diese zusätzliche Federkraft der bekannten Einrichtung- etwas anderes als die für die Erfindung charakteristische Getriebe-Übersetzung. Durch die gemäß der Erfindung vorgeschlagene veränderliche Getriebeübersetzung lassen sich die das Schaltglied beeinflussenden Faktoren in weiten Grenzen ändern, ohne daß hierzu größere Kräfte oder umständliche Mittel notwendig sind. Würde man die Kräfte selbst abändern wollen, so waren hierzu nicht nur verwickelte Einrichtungen notwendig, sondern es müßten auch sehr erhebliche Kräfte aufgewendet werden. · · .

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. r perspektivisch die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch in Ansicht von der Seite eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

In Fig. ι ist der Schalthebel 14 einer Schalteinrichtung mit einer elektrischen Energiequelle 45¹ verbunden. Der Hebel 14 kann

zwischen zwei Kontakten schwingen, von denen der eine Kontakt 38¹ mit einer elektrischen, nicht dargestellten Verstelleinrichtung in Verbindung· steht, deren Einschaltung bewirkt, daß im Wechselgetriebe eine Schaltung von einer Schaltstufe zu der nächsthöheren Schaltstufe im Sinne steigender Geschwindigkeiten durchgeführt wird. Die Einschaltung des zweiten Kontaktes 38² führt eine Schaltung im Sinne fallender Geschwindigkeiten durch. Der Hebel 14 schaltet in seiner mittleren neutralen Stellung die elektrische Fremdenergie aus, welche durch die Energiequelle 45¹ geliefert wird, und bewirkt dadurch, daß die einmal im Eingriff befindliche Schaltstufe aufrechterhalten bleibt.

Die Welle 15" des Hebels 14 steht unter dem Einfluß verschiedener Kräfte. Diese Kräfte werden ausgeübt:

ao i. durch eine Feder 11, deren Wirkung mittels einer Stange 10 auf die Welle übertragen wird,

2. durch eine Einwirkung der Geschwindigkeit, die von dem Druck der Kühlwasserpumpe des Motors abgeleitet wird und welche sich durch eine Leitung 39¹ in einem Gehäuse 36¹ auswirkt. Das Gehäuse 36¹ ist durch eine biegsame Wand 40 abgeschlossen, die ihrerseits auf eine Stange io¹ wirkt; 3. durch eine zusammengesetzte Einwirkung der Geschwindigkeit und der Belastung, die von dem Unterdruck abgeleitet wird, welcher in der Saugleitung des Motors herrscht und welcher sich durch eine Leitung 31¹ in einem Gehäuse 31 auswirkt, das durch eine biegsame Wand 29 abgeschlossen wird. Die biegsame Wand 29 wirkt ihrerseits auf eine Stange io².

Bezüglich des zusammengesetzten Geschwindigkeitsbelastungseinflusses wird ausgeführt, daß die von der Geschwindigkeit herrührende Komponente die unter 2. erwähnte Geschwindigkeitswirkung verstärkt, und daß in diesem besonderen Fall die von der Belastung herrührendes Komponente in dem gleichen Sinne wirken muß wie die beiden von der Geschwindigkeit herrührenden Wirkungen, um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß die Größe des Unterdruckes umgekehrt proportional der Größe der Belastung ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß man auch noch andere Wirkungen und andere Mittel als die oben angegebenen anwenden kann. Weiterhin könnte man sich auch. allein mit der Geschwindigkeitswirkung odef der Belastungswirkung oder irgendeiner anderen geeigneten Wirkung begnügen, die für sich oder zusammen mit mehrerep Federn, wie z. B. der Feder 11, benutzt wird. Gemäß der Erfindung werden die genannten Wirkungen auf die den Hebel 14 tragende Welle 15° mit Hilfe besonderer Vorrichtungen übertragen, auf die der Fahrer oder selbsttätige Steuereinrichtungen einwirken können, um gesondert oder gleichzeitig im gewünschten Maße die Größe der Wirkungen der einzelnen Einwirkungen regeln zu können. Zur Übertragung der von der Geschwindigkeit abhängigen Einwirkung dient die Stange ι o¹, die an einem Hebel 302 angelenkt ist, der um eine fest gelagerte Achse 303 schwingbar ist. In der Schwingebene dieses Hebels ist auf der Welle 15° ein Daumen 304 befestigt, dessen freies Ende sich ungefähr in der Höhe der Drehachse 303 befindet. Zwisehen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Hebel 302 und 304 befindet sich eine Rolle 305, welche mittels eines Hebels 306 verschoben werden kann. Der Hebel 306 ist um eine fest gelagerte Achse 307 schwingbar. Die Kräfte, welche auf die Hebel 302 und 304 einwirken, haben eine solche Richtung, daß das Rad 305 zwischen den genannten Hebeln stets' festgeklemmt wird. Wenn sich die Rolle 305 auf halbem Verstellwege zwischen der Achse der Welle 15" und der fest gelagerten Achse 303 befindet, so wird die Geschwindigkeitseinwirkung ohne Abänderung auf die Welle I5^a übertragen. Wenn jedoch die Rolle in die Nähe der Welle 15" go gebracht wird, so überträgt sie auf den Daumen 304, gleichgültig, welches der Wert der Geschwindigkeitseinwirkung ist, eine Kraft, die um so geringer ist, je näher die Rolle der Welle 15^a liegt. Wenn sich dagegen die Rolle der Schwingachse 303 nähert, so wird die durch einen Augenblickswert der Geschwindigkeit hervorgerufene Einwirkung durch die Veränderung der Hebelarme, die sich aus der Lagenverschiebung der Rolle ergibt, vergrößert. Man kann also allmählich die Geschwindigkeitswirkung verändern, ohne den Augenblickswert der Geschwindigkeitswirkung zu stören, und zwar können diese Veränderungen zwischen Null und einem beliebig hohen Vergrößerungswert vor sich gehen.

Eine entsprechende ■ Einrichtung ist zur Übertragung der zusammengesetzten Geschwindigkeitsbelastungswirkung vorgesehen. Die Einzelteile dieser letztgenannten Übertragungseinrichtung sind durch die Indexziffer ι gekennzeichnet. So ist z. B. der dem Daumen 304 entsprechende Daumen mit dem Bezugszeichen 304¹ bezeichnet.

Was die Wirkung der Feder 11 anbetrifft, deren Spannung zwischen weiten Grenzen veränderlich sein muß, so ist es zweckmäßig, die Einrichtung, durch welche sich die Federwirkung regeln läßt, zu verdoppeln. Zu diesem Zweck wirkt die Stange 10 auf einen Hebel 302« ein, der auf einer Achse 303" chwenkbar gelagert ist. Der Hebel 302«

wirkt auf ein Rädchen 305° ein. Der Daumen 304², der von der Welle 15^a getragen wird, wirkt auf ein Rädchen 305* ein. Die beiden genannten Rädchen sind mit dem Hebel 306² durch Stangen 308" und 308* gelenkig verbunden und legen sich gegen die Teile 302" und 304² unter der Wirkung eines Schwinghebels 310, der um eine fest gelagerte Achse 311, welche zwischen den genannten Rädchen liegt, schwingbar gelagert ist.

Die drei Hebel 306, 306¹ und 306² können einzeln für sich entweder durch den Fahrer oder selbsttätig,- beispielsweise durch eine Verstelleinrichtung entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung, eingestellt werden. Die Bedienung dieser drei Hebel kann aber auch gleichzeitig vor sich gehen, ohne daß die Änderungsmöglichkeiten der Stellungen dieser Hebel dieselben sind. Denn es ist tatsächlich wesentlich, daß diese Änderungsmöglichkeiten der Art des Fahrzeuges und seinen besonderen Eigenheiten angepaßt werden, derart, daß man für die selbsttätige Steuerung des Getriebes eine ganze Reihe von Änderungsmöglichkeiten zwischen den als notwendig erachteten Grenzfällen erhält.

Zur Verstellung der Hebel 306, 306¹ und 306² in der genannten Art können an diesen Hebeln Rollen vorgesehen werden, die mit Nocken 312, 312¹, 312² in Berührung stehen. Die Nocken können einzeln für sich oder gleichzeitig bewegt werden. Wenn sie gleichzeitig bewegt werden sollen, so können sie auf einer einzigen Welle 313 aufgekeilt sein, welche durch den Fahrer oder selbsttätig verstellt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird der Hebel 14 unmittelbar durch die Feder 11 beeinflußt. Die Feder 11 kann regelbar sein. Die zusammengesetzte Geschwindigkeitsbelastungswirkung, die von dem Unterdruck abhängt, wird durch eine Membran ' 29 ausgeübt, die in einem Gehäuse 31 angeordnet ist. Die Membran 29 ist durch eine Lenkervorrichtung 3x4 mit einem Hebel 95 verbunden, der um die Achse 95¹ schwingbar ist. Der Hebel 95 überträgt die zusammengesetzte Geschwindigkeitsbelastungswirkung mittels eines Rädchens 97" auf den Hebel 14 entgegen der Wirkung der Feder 11.

Die Verschiebung des Rädchens oy^a wird selbsttätig mittels einer Übertragungseinrichtung 97¹ herbeigeführt. Diese Übertragungseinrichtung wird beispielsweise durch eine Membran 29^a verstellt, die in einem Gehäuse 31° angeordnet ist und auf welche einerseits der Unterdruck, der in der Saugleitung des Motors herrscht, und andererseits eine Gegenfeder 42 wirken.

Wenn der Unterdruck stark ist, drückt er die Feder 42 zusammen und bringt das Rädchen 97° in die Nähe des Gelenkpunktes 96 des Hebels 14. Hierdurch wird die Wirkung der Feder 11 begünstigt, zum Nachteil der zusammengesetzten Geschwindigkeitsbelastungswirkung, die durch die Gelenkeinrichtung 314 übertragen wird. Wenn der Unterdruck schwach ist, dehnt sich die Feder 42 aus. Hierdurch wird das Rädchen 97^s in die Nähe der Schwingachse 95¹ des Hebels 95 gebracht, wodurch die entgegengesetzte Wirkung herbeigeführt wird.

Man kann gleichzeitig mit der selbsttätigen Regelung auch eine Regelung vorsehen, die vom Fahrer vorgenommen wird, dadurch, daß er das Gestänge 97¹, das den Hebel 14 (s. Fig. 2) beeinflußt, durch zwei ähnliche, aber voneinander verschiedene Gestänge ersetzt, von denen das eine selbsttätig verstellt wird, während das andere durch den Fahrer verstellbar ist. Man kann auch eine Fernsteuereinrichtung vorsehen, mit deren Hilfe der Fahrer nach Belieben die Spannung der Feder 42 regelt.

Bei der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Ausgleichvorrichtung vorgesehen, der die Aufgabe zufällt, einerseits die Durchführung der Schaltung bei der betreffenden wirklich vorhandenen Geschwindigkeit herbeizuführen und andererseits die Störungen auszugleichen, welche die Geschwindigkeitsveränderung und die Ausführung der Schaltung auf die zur Wirkung gelangenden Einflüsse ausüben können. Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man der Bewegung des Schaltgliedes, in welchem Sinne auch die Bewegung erfolgen mag, einen Widerstand entgegensetzt, welcher bewirkt, daß eine Steigerung der in geeigneter Weise bestimmten Größe der einzelnen Ein-Wirkungen eintritt.

Dieser Widerstand hat auf Seiten der resultierenden Kraft, die auf den Hebel 14 einwirkt, eine zusätzliche Leistung zur Folge, bevor die Resultierende die Schaltung durchführen kann. Diese zusätzliche Leistung verändert je nach dem Richtungssinn der Resultierenden die tatsächlichen Geschwindigkeiten, . bei denen die Schaltung durchgeführt wird, gegenüber der angenommenen Geschwindigkeit, bei der die Veränderung der Lage des Hebels 14 eintreten würde, wenn die Ausgleichvorrichtung nicht vorhanden wäre. Die Wirkung der Ausgleichvorrichtung kann derart bemessen werden, daß die veränderten Geschwindigkeiten diejenigen Werte erreichen oder gar überschreiten, bei denen die Schaltvorgänge tatsächlich stattfinden müssen.

Um dies zu erreichen, kann man eine Hilfskraft anwenden, die durch die Einwirkungen bestimmt sein oder durch sie auch vorweggenommen werden kann und die auf eine Art

von Verriegelung oder eine Bremse einwirkt, deren Wirkung diese Kraft begrenzt. Man kann aber auch die gestörte Einwirkung oder die gestörten Einwirkungen auf den Rest der Verstelleinrichtung durch eine Übertragungseinrichtung einwirken lassen, bei der eine Änderung der Hebelarmlängen den Einfluß der gestörten Einwirkung bzw. der gestörten Einwirkungen vergrößert oder verkleinert,

ίο derart, daß dieser Einfluß nach Eintritt der Störung infolge des neuen Hebelarmes übereinstimmt mit dem Einfluß, der bei dem alten Hebelarm ohne die Störung vorhanden sein würde.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsform einer Ausgleichvorrichtung der zweitgenannten Art. Diese Ausgleichvorrichtung ist zwischen der Federn und der Welle 15° angeordnet. Die Ausgleichvorrichtung wird dadurch gebildet, daß die Stange 10 an einen Hebel angreift, der um eine fest gelagerte Achse 27 schwingbar gelagert ist. Der Hebel 26 trägt zwei Rollen 2S¹ und 25^s, die zu beiden Seiten des Angriffspunktes der Stange 10 angeordnet sind. Die Rollen wirken auf den Hebel 302^s ein und übertragen so die Kraft der Feder 11 auf die Welle 15°. Je nach der Stellung, die der Hebel 302^s einnimmt, ist die Wirkung der Ausgleichvorrichtung eine verschiedene.

Wenn der Hebel 14 und infolgedessen die Welle 15° ihre mittlere Stellung einnehmen, liegen beide Rollen 25¹ und 25² an dem Hebel 302¹¹ an, und die Wirkung der Feder 11 wird auf die Welle i5^a übertragen, als wenn keine Ausgleichvorrichtung vorhanden wäre. Wenn die Einwirkungen, welche die Welle 15° beeinflussen, bestrebt sind, den Hebel 14 in Berührung mit dem Kontakt 38¹ (Anstieg der Geschwindigkeiten) zu bringen, so folgt der Hebel 302° dieser Bewegung, indem er sich im Sinne des eingezeichneten Pfeiles verschiebt. Diese Bewegung ruft auch eine Winkelverschiebung des Hebels 26 hervor, derart, daß die Rolle 25¹ aufhört, mit dem Hebel 302^s in Berührung zu stehen. In diesem Augenblick besitzt die Feder 11 ihren normalen Hebelarm, welcher durch den Auflagerpunkt ihrer Kappe bestimmt wird, während die übrigen Einwirkungen, um der Feder entgegenzuwirken, nur noch einen kleinen Hebelarm haben. Um also die Spannung der Feder zu überwinden, muß die Geschwindigkeitseinwirkung der Motorwelle, welche in Wirklichkeit die Schwingbewegung des Hebels 14 zwecks Schaltung von einer Geschwindigkeitsstufe zu der benachbarten Geschwindigkeitsstufe herbeiführt, größer sein als die Geschwindigkeitswirkung, die der angenommenen Geschwindigkeit entspricht, bei der das Schaltglied zur Wirkung gekommen wäre, wenn der Hebelarm nicht selbsttätig abgeändert worden wäre. Es ist klar, daß die Verschiebung der motorischen Geschwindigkeiten von dem Wert abhängt, der für den kleineren Hebelarm gewählt wird.

Wenn dagegen der Hebel 14 derart verstellt wird, daß er sich gegen den Kontakt 3s² (Herabgehen der Geschwindigkeiten) legt, so verschiebt sich der Hebel 302° entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles, und die Rolle 25^s hört auf, mit dem genannten Hebel in Berührung zu stehen. Die Feder bewahrt ihren Hebelarm, aber die Einwirkungen, die der Feder entgegenwirken, erhalten nunmehr einen größeren Hebelarm. Infolgedessen kann die Geschwindigkeitseinwirkung der Motorwelle, welche die Verschiebung des Hebels 14 bewirkt, kleiner sein als die obengenannte angenommene Geschwindigkeit. Die so erhaltene Verschiebung in den Motorgeschwindigkeiten hängt ebenfalls von dem Wert ab, der für die Vergrößerung des Hebelarmes gewählt ist.

In Fig. 2 ist eine Ausgleichvorrichtung der erstgenannten Gattung dargestellt. Bei dieser Ausgleichvorrichtung dringt ein Daumen 18, der unter der Wirkung einer Feder 35 steht, in eine Ausnehmung ein, die sich an einem Teil 17 befindet, welcher mit einer Stange verbunden ist, die zu dem Gelenkgestänge 314 zwischen der Membran 31 und dem Hebel 14 gehört. An dem Übertragungsgestänge 314 ist ein Winkelhebel 34 angelenkt, gegen den sich der Anschlag 33 der Feder 35 legt. Wenn man von der Wirkung der Feder 35 absieht, erhält man also einen Verrieglungseffekt, dessen Größe proportional der Größe der wirksamen Einflüsse ist. Wenn man wünscht, daß diese Einwirkung bis zu einem bestimmten Grenzwert, welchen sie nicht überschreiten darf, proportional ist, so verwendet man die Feder 35, welche infolge ihrer Zusammendrückung die übertragene Kraft begrenzt.

Wie sich von selbst versteht und wie übrigens auch aus den vorstehenden Darlegungen hervorgeht, beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und -formen. Die Erfindung umfaßt vielmehr zahlreiche Abänderungsmöglichkeiten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum selbsttätigen Schalten eines Wechselgetriebes, insbesondere von Kraftfahrzeugen, deren Schaltglied ständig unter dem Einfluß von einem oder mehreren veränderlichen Faktoren (z. B. der Drehzahl einer der Hauptwellen und der Motorbelastung) sowie von einer unveränderlichen Hilfskraft (z. B. einer

   Feder) steht, dadurch gekennzeichnet, daß in die Getriebe, welche die genannten Faktoren auf das Schaltglied (14) zur Wirkung bringen, veränderliche Übersetzungsvorrichtungen eingeschaltet sind, welche, gesondert für sich oder gleichzeitig, durch den Fahrer oder selbsttätig verstellbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Übersetzungsvorrichtungen von je zwei an ihren entgegengesetzten Enden drehbar gelagerten, in ihrer Ruhelage parallel zueinander verlaufenden Hebeln

   '5 (302, 304) und je einer zwischen den Hebeln verschiebbaren, die Kraftübertragung von dem einen Hebel auf den anderen Hebel bewirkenden Rolle (305) gebildet werden, wobei der eine Hebel mit dem Schaltglied (14) in Verbindung und der andere Hebel unter dem Einfluß eines der zur Wirkung auf das Schaltglied bestimmten Faktoren steht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsrolle (305) durch einen Nokken (312) verstellt wird, der auf einer vom Fahrer oder selbsttätig verstellbaren Welle (313) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Nokken (312), welche die Verschiebung der Übertragungs rollen der durch die verschiedenen Faktoren betätigten Übersetzungsgetriebe bewirken, auf einer gemeinsamen Welle (313) angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Verschiebung der Übertragungsrolle (97°, Fig. 2) ein Hebel (97¹) dient, der durch eine von einem oder mehreren "veränderlichen Faktoren (z. B. von der Drehzahl und der Belastung des Motors) abhängige Kraft verstellt wird, welche beispielsweise durch den Unterdruck, der in der Saugleitung des Motors herrscht und auf eine Membran (29°) in einem Gehäuse (3i^a) wirkt, hervorgerufen wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine Ausgleichvorrichtung mit veränderlichem Hebelarm- vorgesehen ist, um den Übergang von einer Schaltstufe zur anderen zu sichern, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens eines der Getriebe, welche die wirksamen Faktoren auf das Schaltglied (14) übertragen, ein Schwinghebel (26) eingeschaltet ist, der zwei Rollen (25¹, 25^s) trägt, zwischen denen die resultierende Kraft des betreffenden Faktors angreift, und daß sich diese Rollen gegen einen zweiten Hebel (302") legen, welcher um eine feste Achse (303") schwingt und die Wirkung des betreffenden Faktors auf das Schaltglied (14) überträgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen