DE733194C

DE733194C - Control device for automatically shifting gearbox

Info

Publication number: DE733194C
Application number: DEV36007D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Gsching
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1939-06-24
Filing date: 1939-06-24
Publication date: 1943-03-20

Description

Steuervorrichtung für selbsttätig schaltende Wechselgetriebe Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für selbsttätig schaltende Wechselgetriebe irgendwelcher Art und bezweckt eine einfache, in Abhängigkeit von der Sekundärdrehzahl erfolgende Umschaltung der Getriebestufen.Control device for automatically shifting change gears The invention relates to a control device for automatically shifting change gears of any Kind and aims at a simple one that takes place as a function of the secondary speed Switching the gear stages.

Die Erfindung geht von der bekannten, bei Wirbelstrombremsen und zur Steuerung von Ventilen, elektrischen Kontakten o. dgl. verwerteten Erkenntnis aus, .daß die in einer zwischen den Polen eines Magneten rotierenden Metallscheibe induzierten Wirbelströme um so größer sind, je größer die Umfangsgeschwindigkeit ist, mit welcher sich die Metallscheibe an den Polen des Magneten vorbeibewegt, und daß in gleicher Weise angenähert proportional mit der Umfangsgeschwindigkeit auch die Kraft zunimmt, die auf den Magneten in der Drehrichtung ausgeübt wird.The invention is based on the known in eddy current brakes and for Control of valves, electrical contacts or the like. Recognized knowledge, .that the induced in a metal disk rotating between the poles of a magnet Eddy currents are the greater, the greater the circumferential speed with which the metal disc moves past the poles of the magnet, and that in the same way Way, the force increases approximately proportionally with the circumferential speed, which is exerted on the magnet in the direction of rotation.

Die Erfindung besteht darin, daß einem der mit der Sekundärzahl umlaufenden Getriebeteile oder einer besonderen, hiermit verbundenen Metallscheibe ein beweglich gelagerter, unter dem Einfluß einer Gegenkraft stehender Magnet zugeordnet ist, der durch die-in dem Getriebeteil bzw. in .der Metallscheibe induzierten Wirbelströme nach Überwindung der Gegenkraft bewegt wird und bei seiner Bewegung mittelbar oder unmittelbar auf elektrischem, hydraulischem oder mechanischem Wege die Umschaltung des Wechselgetriebes bewirkt.The invention consists in that one of the revolving with the secondary number Gear parts or a special metal disk connected therewith a movable stored magnet under the influence of a counterforce is assigned, of the eddy currents induced in the gear part or in the metal disk is moved after overcoming the opposing force and indirectly or during its movement the switchover is carried out directly by electrical, hydraulic or mechanical means of the gearbox causes.

Im Gegensatz zu allen bekannten Steuervorrichtungen, die beispielsweise als Fliehkraftregler ausgebildet sind, kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung äußerst klein gebaut werden, so daß sie auch für kleinste Getriebe verwendbar ist. Außerdem kommt hierbei ein besonderer Antrieb der Steuervorrichtung in Wegfall. Bei Verwendung eines permanenten Magneten wird die Steuervor= richtung äußerst einfach und billig, da hierbei keine Stromzuführung und keine empfindlichen Teile erforderlich sind.In contrast to all known control devices, for example are designed as centrifugal governors, the control device according to the invention be built extremely small, so that it can also be used for the smallest transmission. In addition, a special drive for the control device is no longer required. If a permanent magnet is used, the control advance = direction extremely simple and cheap, as there is no power supply and no sensitive ones Parts are required.

Als Gegenkraft zur einseitigen Belastung des Magneten kann eine Feder dienen, die den Magneten so lange an der Bewegung hindert, bis der Getriebeteil, in dem die Wirbelströme induziert werden, die gewünschte Drehzahl erreicht hat. Die Vorspannung .der Feder ist zur Einstellung der Drehzahl, bei welcher die Umschaltung erfolgen soll, veränderbar. Selbstverständlich könnte der Magnet auch mit einem unter Öldruck stehenden Kolben verbunden und der Öldruck zu dem genannten Zweck einstellbar sein. Die Federspannung bzw. die Größe des Öldruckes kann insb--sondere dann, wenn die Steuervorrichtung bei Fahrzeugantrieben Verwendung findet, in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsmaschine gebracht werden.A spring can be used as a counterforce to the one-sided loading of the magnet serve, which prevents the magnet from moving until the gear part, in which the eddy currents are induced, has reached the desired speed. The preload of the spring is used to set the speed at which the switchover should take place, changeable. Of course, the magnet could also be connected to a piston connected under oil pressure and the oil pressure for the stated purpose be adjustable. The spring tension or the size of the oil pressure can in particular when the control device is used in vehicle drives, depending on brought about by the speed of the prime mover.

Der Magnet kann als permanenter Magnet oder als Elektromagnet ausgebildet sein, wobei im letzteren Falle die Erregung zweckmäßig regelbar ausgebildet ist, so daß durch Änderung der Erregung die Drehzahl, hei welcher die Umschaltung erfolgen soll, eingestellt werden kann.The magnet can be designed as a permanent magnet or as an electromagnet be, in the latter case the excitation is expediently designed to be controllable, so that by changing the excitation the speed at which the switchover takes place should be set.

Das Auslösen der Umschaltung .des Wechselgetriebes kann bei einer hydraulischen Umschaltvorrichtung in der Weise erfolgen,. daß mit dem beweglich gelagerten Magneten ein in einem Steuergehäuse gleitender Steuerstift verbunden ist, der die Druckflüssigkeit zum Steuerkolben steuert. Bei elektrischer Umschaltung werden durch den beweglichen Magneten die erforderlichen Kontakte betätigt, wobei zweckmäßig die elektrischen Kontakte an einem von außen zugänglichen Gehäuseteil angeordnet sind.The triggering of the changeover of the gearbox can be triggered by a hydraulic switching device done in such a way. that with the movable mounted magnets connected to a control pin sliding in a control housing which controls the hydraulic fluid to the control piston. With electrical switching the necessary contacts are actuated by the movable magnet, whereby expediently the electrical contacts on an externally accessible housing part are arranged.

Ein besonders günstigesAnwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Steuerung sind die Flüssigkeitsgetriebe, bei welchen von Wandler auf Kupplungsbetrieb und zurück geschaltet «<erden muß, da hierbei durch einen mit dem beweglichen Magneten verbundenen Steuerstift der Steuerkolben und mit diesem unmittelbar die Getriebeflüssigkeit gesteuert «-erden kann. In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt und noch näher erläutert.A particularly favorable field of application of the control according to the invention are the fluid transmissions, in which from converter to clutch operation and switched back «<has to be earthed, since this is done by a moving magnet connected control pin of the control piston and with this directly the transmission fluid controlled «- can be grounded. In the drawing, the invention is in some exemplary embodiments shown and explained in more detail.

Abb. i zeigt zwei grundsätzliche Anordnungsmöglichkeiten des beweglichen Magneten.Fig. I shows two basic arrangement options for the movable Magnets.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Steuerung und Abb. 3 eines mit elektrischer Steuerung des Wechselgetriebes.Fig. 2 shows an embodiment with hydraulic control and Fig. 3 one with electrical control of the gearbox.

Abb. q. zeit den Verlauf der Wirbelstromschleppkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl. In Abb. i soll der mit io bezeichnete Tei das mit der Sekundärseite verbundene umlaufende Gehäuse eines aus Wandler une Kupplung bestehenden Strömungsgetriebe: darstellen. Der dem Gehäuse zugeordneteMagnet ist mit i i bezeichnet. In einer weiterer Ausführungsform, die in Abb. i gestrichelt dargestellt ist, ist mit dein Gehäuse io eine Scheibe 12 verbunden, die zwischen der Polen N, S des Magneten i i' rotiert. Dic durch die Drehung der Scheibe i2 bzw. des Gehäuses i i in der Scheibe bzw. im Gehäuse induziertenWirbelströme, die durch die Pfeile 13 angedeutet sind, erzeugen bei dem durch den Pfeil 14 dargestellten Kraftlinienfluß eine auf den Magneten tangential in der Drehrichtung gerichtete Kraft, die den Magneten in dieser Richtung zu verschieben sucht.Fig.q. time the course of the eddy current drag force as a function on the speed. In Fig. I, the part marked io should be the part with the secondary side connected rotating housing of a fluid transmission consisting of a converter and a clutch: represent. The magnet associated with the housing is labeled i i. In another Embodiment, which is shown in dashed lines in Fig. I, is with your housing io connected to a disk 12 which rotates between the poles N, S of the magnet i i '. Dic by the rotation of the disk i2 or the housing i i in the disk or im Housing induced eddy currents, which are indicated by the arrows 13, generate in the case of the flux of lines of force shown by the arrow 14, a tangential to the magnet Force directed in the direction of rotation, which moves the magnet in this direction seeks.

In Abb. 2 ist gezeigt, daß der Magnet i i' durch eine als Feder 1 5 ausgebildete Gegenkraft belastet ist, die derWirbelstroinschleppkraft bis zu einem gewissen Betrag das Gleichgewicht hält. Die Feder 15 ist zwischen zwei in dem Gzlläuse gleitend angeordnete Federhülsen 17 und 18 geführt, von denen die untere, 17, mit dem Magneten verbunden ist. Auf die obere Federhülse iS drückt eine -Nocke i9, die über ein Gestänge 2o etwa mit .dem nicht dargestellten Gashebel der Antriebsmaschine in Verbindung steht.In Fig. 2 it is shown that the magnet i i 'by a spring 1 5 trained opposing force is loaded, which the vortex drag force up to a certain amount keeps the balance. The spring 15 is between two in the housing slidably arranged spring sleeves 17 and 18 out, of which the lower, 17, with connected to the magnet. A cam i9 presses on the upper spring sleeve iS, which About a linkage 2o with .dem not shown throttle of the drive machine communicates.

Auf der gegenüberliegenden Seite ist mit dem Magneten ein Steuerstift 21 verbunden, der bei einer Verschiebung des Magneten nach oben in Richtung des Pfeiles 22 aus der Leitung 23 Drucköl in die etwa zu einem Steuerkolben führende Leitung 24 freigibt. Ein in eine Tut 25 des Steuerstiftes eingreifender, als federbelastete Kugel .ausgebildeter Schnapper 26 dient zur Stabilisierung des Umschaltpunktes, wie später an Hand der Nbb. d. noch näher erläutert wird. Bei dem in Abb. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel für eine elektrische Auslösung der Umschaltvorrichtung ist der Magnet i i um die Achse27 schwenkbar angeordnet. Mit dein Magneten ist ein Hebelarm 28 verbunden, an den die Belastungsfeder 15 angreift. Der Hebelarm kann zwischen zwei Kontaktschrauben 30 und 3o' hir und her schwingen, die mit .den die Steuerung betätigenden Hubmagneten in Verbindung stehen. Selbstverständlich könnte auch in diesem Fall der Magnet in gleicher Weise verschiebbar ausgebildet sein, wie dies in Abb. 2 gezeigt ist.On the opposite side, a control pin 21 is connected to the magnet, which upon displacement of the magnet upwards in the direction of arrow 22 releases pressure oil from the line 23 into the line 24 leading approximately to a control piston. A snapper 26, which engages in a sleeve 25 of the control pin and is designed as a spring-loaded ball, serves to stabilize the switchover point, as will be shown later with reference to the Nbb. d. will be explained in more detail. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3 for an electrical triggering of the switching device, the magnet ii is arranged to be pivotable about the axis 27. A lever arm 28, on which the loading spring 15 acts, is connected to your magnet. The lever arm can swing back and forth between two contact screws 30 and 3o 'which are connected to the lifting magnets which actuate the control. Of course, in this case too, the magnet could be designed to be displaceable in the same way, as shown in FIG.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird im folgenden an Hand des Ausführungsbeispieles nach Abb. 2 und der weiteren Abb. 4. näher erläutert.The operation of the control device according to the invention is shown in following on the basis of the embodiment according to Fig. 2 and the further Fig. 4. explained in more detail.

Die Scheibe 12 sei, wie bereits weiter oben erwähnt, mit einem Teil des N'@,echselgetriebes verbunden, das stets mit der Sekundärdrehzahl umläuft. - Bei der Drehung der Scheibe zwischen den Polen N, S des Magneten i i werden in der Seheibe Wirbelströme erzeugt, die nach bekannten Regeln der Elektrotechnik eine auf den Magneten wirkende, in der Drehrichtung verlauf endeKraft hervorrufen. Diese Kraft P wächst; wie aus Abb. q. ersichtlich ist, angenähert proportional mit der Drehzahl n2. Die Federspannung der Belastungsfeder 15 ist in Abb. q. mit F bezeichnet. Sobald die Drehzahl n, erreicht ist, halten sich die Wirbelstromschleppkraft P und die Federspannung F gerade das Gleichgewicht. Zur Umschaltung muß nunmehr die Drehzahl noch so weit ansteigen, daß die Schleppkraft P noch um einender Federspannung des Schnappers 26 plus der Reibung :des Steuerstiftes entsprechenden Betrag f ansteigt. Sobald nunmehr bei steigender Drehzahl der Magnet der auf ihn einwirkenden Kraft nachgibt und den Steuerstift 2i verschiebt, wird die Kugel des federbelasteten Schnappers z6 aus der Nut 25 des Steuerstiftes herausgedrückt, wodurch die Federkraft des Schnappers ausgeschaltet wird, so daß die auf den Magneten einwirkende Schleppkraft nunmehr die Federkraft der Feder 15 um einen gewissen Betrag überwiegt und selbst bei einem geringen Zurückgehen der Sekundärdrehzahl eine Rückschaltung des Getriebes nicht zu befürchten ist. Durch die Verschiebung des Steuerstiftes 2-i wird die Verbindung zwischen den Kanälen a3 und 24 hergestellt und Drucköl zum Steuerkolben der Umschaltvorrichtung freigegeben, die das Wechselgetriebe auf einen höheren Gang umschaltet.The disk 12 is, as already mentioned above, with one part of the N '@, achsel gear, which is always connected to the secondary speed running around. - When the disk rotates between the poles N, S of the magnet i i are in the Seheibe generates eddy currents, which according to known rules of electrical engineering a cause a force acting on the magnet in the direction of rotation. These Force P increases; as in Fig. q. can be seen, approximately proportional to the Speed n2. The spring tension of the loading spring 15 is shown in Fig. Q. denoted by F. As soon as the speed n, is reached, the eddy current drag force P and hold the spring tension F is just about the equilibrium. The speed must now be used to switch over still rise so far that the drag force P still decreases by one of the spring tension of the Snapper 26 plus the friction: the amount f corresponding to the control pin increases. As soon as now with increasing speed of the magnet the force acting on it yields and moves the control pin 2i, the ball of the spring-loaded catch z6 pushed out of the groove 25 of the control pin, whereby the spring force of the snapper is switched off, so that the drag force acting on the magnet now the spring force of the spring 15 predominates by a certain amount and even with one If the secondary speed drops slightly, a downshift of the transmission is not possible is to be feared. By moving the control pin 2-i, the connection produced between the channels a3 and 24 and pressurized oil to the control piston of the switching device released, which shifts the gearbox to a higher gear.

Das Zurückschalten vom höheren auf den niederen Gang erfolgt in gleicher Weise beim Zurückgehen der Sekundärdrehzahl auf einen solchen Wert, bei welchem die Schleppkraft gleich der Federkraft F minus dem Betrag f ist, -da beim Hinaufschalten die Kugel des Schnappers in eine weitere Nut29 des Steuerstiftes eingeschnappt ist und dementsprechend zusammen mit der Reibung des Steuerstiftes der Federkraft F entgegenwirkt.Shifting back from higher to lower gear takes place in the same way Way when decreasing the secondary speed to such a value at which the drag force is equal to the spring force F minus the amount f, because when upshifting the ball of the catch is snapped into another groove29 of the control pin and accordingly, together with the friction of the control pin, the spring force F counteracts.

Die Betrachtung gilt für eine ganz bestimmte Drehzahl der Antriebsmaschine und eine ganz bestimmte dieser Drehzahl entsprechende Vorspannung der Belastungsfeder 15. Bei einer Verminderung oder Vergrößerung der Drehzahl der Antriebsmaschine wird über das Gestänge der Nocke i9 die Vorspannung der Belastungsfeder 15 derart verkleinert oder vergrößert, daß die Urischaltung zum höheren bzw. niederen Gang stets beim günstigsten Betriebspunkt erfolgt.The consideration applies to a very specific speed of the drive machine and a very specific preload of the loading spring corresponding to this speed 15. If the speed of the prime mover is reduced or increased The preload of the loading spring 15 is reduced in this way via the linkage of the cam i9 or increased, that the primary shift to the higher or lower gear is always with the most favorable operating point takes place.

In ähnlicher Weise, wie dies für das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 gezeigt wurde, arbeitet auch die in Abb. 3 gezeigte Ausführungsform. Zur Umschaltung eines aus Wandler und Kupplung bestehenden Strömungsgetriebes wird durch den mit .dem Magneten verbundenen Steuerstift über einen Steuerkolben zweckmäßigerweise dieGetriebeflüssigkeit gesteuert, und zwar in der Weise, .daß vor dem Umschalten auf Kupplungsbetrieb die Förderpumpe für die Betriebsflüssigkeit in den Wandler- und nach dem Umschalten in den Kupplungskreislauf fördert.In a manner similar to that for the exemplary embodiment according to Fig. 2, the embodiment shown in FIG. 3 also works. To switch a fluid transmission consisting of a converter and clutch is supported by the .The control pin connected to the magnet expediently via a control piston the transmission fluid controlled, in such a way, .that before switching on clutch operation the feed pump for the operating fluid in the converter and after switching to the clutch circuit promotes.

Die Umschaltung eines mehr als zweistufigen Getriebes kann in ähnlicher Weise erfolgen, wie es an Hand der Abb. 2 und q. für ein zweistufiges Getriebe gezeigt wurde. Hierzu können entweder für die verschiedenen erforderlichen Schaltungen verschiedene Magnete angeordnet sein, von denen einer zur Umschaltung vom ersten zum zweiten, ein weiterer zur Umschaltung vom zweiten auf den dritten Gang usw. und entsprechend zur Rückschaltung dient. Dabei ist die Federbelastung der einzelnen Magnete bzw. deren Magnetismus verschieden groß zu wählen, und zwar derart, daß die Federbelastung desjenigen Magneten, der den höchsten Gang einzuschalten hat, am größten ist bzw. seine magnetische Kraft am kleinsten.The switching of a more than two-stage gear can be done in a similar way In the manner shown in Fig. 2 and q. shown for a two-stage transmission became. For this purpose, different circuits can either be used for the various required circuits Magnets can be arranged, one of which is used to switch from the first to the second, another to switch from second to third gear, etc. and accordingly is used to switch back. The spring load of the individual magnets or to choose their magnetism of different sizes, in such a way that the spring load of the magnet that has to engage the highest gear is the largest or its magnetic force is the smallest.

In weiterer Ausbildung der Erfindung könnte ein mehr als. zweistufiges Getriebe auch mit einem einzigen Magneten geschaltet werden, indem .dieser mit verschiedenen nacheinander zur Wirkung kommenden Federn belastet wird und der Steuerstift zur Steuerung mehrerer Flüssigkeitsleitungen entsprechend ausgebildet wird. Statt eines Steuerstiftes könnten natürlich auch mehrereSteuerstifte für je eine Steuerung vorgesehen sein.In a further embodiment of the invention, a more than. two-stage Gearboxes can also be switched with a single magnet by using different successively coming into effect springs is loaded and the control pin to Control of multiple fluid lines is designed accordingly. Instead of one Of course, several control pins could also be provided for one control each be.

Außerdem besteht bei Verwendung eines einzigen Elektromagneten mit regelbarer Erregung noch die Möglichkeit, die Erregung zur Vornahme mehrerer Schaltungen stufenweise zu ändern, derart, daß beim Hinaufschalten nach jeder Umschaltung die Erregung selbsttätig verringert wird, so daß jeweils erst beim Erreichen einer bestimmten höheren Drehzahl eine Umschaltung möglich ist.In addition, when using a single electromagnet with controllable excitation still the possibility of the excitation to make several switching operations to change gradually, so that when you switch up after each switch Excitation is automatically reduced, so that in each case only when reaching a certain switching is possible at a higher speed.

Die Anordnung einer besonderen Scheibe hat :gegenüber der Zuordnung des Magneten zu einem der Getriebeteile den Vorteil, daß durch geeignete Wahl des Scheibenmaterials sowie des Scheibendurchmessers und der Scheibenstärke die Größe der Schleppkraft und der Charakter des Kraftverlaufes erheblich geändert werden kann.The arrangement of a particular disc has: opposite the assignment of the magnet to one of the gear parts has the advantage that by suitable choice of the Disc material as well as the disc diameter and the disc thickness the size the drag force and the character of the force curve can be changed significantly can.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for automatically shifting gearboxes, characterized in that one of the gear parts rotating at the secondary speed (io) or a special metal disc (12) connected to it, a movably mounted, under the influence of an opposing force, e.g. B. a spring (15), standing magnet (l i) is assigned by the in the gear part (io) or in the '! metal disk (12) induced eddy currents after overcoming the opposing force (15) is moved and when moving directly or indirectly on electrical, hydraulic or mechanical way causes the changeover of the gearbox.

2. Control device according to claim i, characterized in that for changing the switchover point the counterforce (15) (spring, oil pressure) loading the magnet (ii) on one side as a function of brought by the speed of the prime mover (depending on the throttle lever, for example) is.

3. Control device according to claim i, characterized in that the movable Bearing magnet (i i) as an electromagnet with depending on the speed of the Drive machine is designed adjustable excitation. d .. control device according to Claim i, characterized in that the movably mounted magnet (i i) the control pin (21) is connected to a hydraulic switching device. 5. Control device for more than two-stage, automatically shifting gearboxes according to claims i to q, characterized in that for each gear shift a special magnet (i i) each with a counter load (15) of different sizes and a control pin (21) or control contacts (30, 30 ') or Steuertnecbanismus is arranged. G. Control device for more than two-stage, automatically shifting change gears according to the claims i to d., characterized by a multi-stage spring load and a multi-stage Training the tax pen. 7. Control device for more than two-stage automatic Switching change gears according to claims 1, 2 and q., characterized by the use of an electromagnet with automatically stepwise variable Excitement. B. Control device according to claim i and one or more of the following Claims, characterized by the use in fluid drives, wherein a with the magnet connected control pin directly a control piston for the Transmission fluid actuated.