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Vorrichtung zur Vermeidung oder Verminderung von Schaltstößen beim
Umschalten von mehrstufigen Schaltgetrieben, insbesondere bei elektrisch ferngesteuerten
Reibkupplungsgetrieben für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Vermeidung oder Verminderung von Schaltstößen beim Umschalten von mehrstufigen
Schaltgetrieben, insbesondere bei elektrisch ferngesteuerten Reibkupplungsgetrieben
für Kraftfahrzeuge mit dauernd im Eingriff stehenden, durch eine Schaltwelle über
Reibkupplungen kuppelbaren Zahnräderpaaren, sowie einer Schalteinrichtung für eine
in Abhängigkeit von der Drehung der Schaltwelle in der zweiten Hälfte des Schaltvorganges
bewirkte Verlangsamung der Drehzahl des umsteuerbaren Schaltmotors mittels eines
in den Erregerstromkreis des Schaltmotors einschaltbaren Widerstandes.
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Grundsätzlich kommt es bei den elektrisch ferngesteuerten Reibkupplungsgetrieben
für Kraftfahrzeuge darauf an, daß beim Umschalten auf die nächste Schaltstufe eine
möglichst kurze Schaltdauer durch Anwendung einer hohen Schaltgeschwindigkeit gewährleistet
wird, wobei jedoch gleichzeitig ein sanftes Einschalten der gewünschten Schaltstufe
durch Herabsetzen der Schaltgeschwindigkeit noch vor dem vollständigen Ineinandergreifen
der Reibkupplungselemente erforderlich ist. Durch die kurze Schaltdauer soll bei
Personenkraftwagen, insbesondere Omnibussen, die Fahrsicherheit bei Berg- und Talfahrten
erhöht, durch das sanfte Einschalten der nächsten Schaltstufe dagegen Schäden an
den Reibkupplungselementen und Zahnrädern vermieden und die von den Fahrgästen als
störend empfundenen, durch die Schaltstöße hervorgerufenen Erschütterungen
praktisch
verhindert werden. Die zuerst genannte Forderung kann verhältnismäßig leicht durch
eine entsprechend vorbestimmte Drehzahl des Schaltmotors erfüllt werden, während
der zuletzt genannten Forderung bisher durch besondere Vorrichtungen mit den eingangs
erwähnten Merkmalen Rechnung getragen worden ist. Bei einer dieser bekannten Vorrichtungen
wird jedoch der Widerstand lediglich beim Übergang von der neutralen Stellung (Leerlaufstellung)
des Schaltgetriebes zur ersten Schaltstufe für die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt
in den Stromkreis des Schaltmotors eingeschaltet, um dessen Drehzahl von vornherein
zu mindern und dadurch Schaltstöße lediglich beim Anfahren zu vermeiden. Bei dieser
bekannten Schaltanordnung ist jedoch nicht vor-, gesehen, diesen Widerstand auch
beim Schalten der übrigen Schaltstufen einzuschalten. Eine solche Maßnahme vermag
auch nur die Schaltdauer zu verlängern, ohne die Schaltstöße wirksam zu verhindern,
weil der Widerstand während des gesamten Schaltvorganges eingeschaltet und dadurch
lediglich die Drehzahl des Schaltmotors vermindert ist. Durch die Verlangsamung
der Schaltgeschwindigkeit wird die Fahrsicherheit beeinträchtigt, zumal wenn ein
schnelles Umschalten auf die nächstniedrige Schaltstufe, beispielsweise bei Talfahrten,
erforderlich wird. .
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Nach einem älteren Vorschlag ist die Schaltung zwar so ausgebildet,
daß der Widerstand kurz vor dem Einkuppeln der gewünschten Schaltstufe in den Erregerstromkreis
des Schaltmotors eingeschaltet wird. Hierbei erfolgt jedoch die Einschaltung dieses
Widerstandes parallel zum Anker und in Reihe zu der jeweils eingeschalteten Erregerwicklung,
wodurch das Drehmoment des Schaltmotors vermindert wird. Bei großen Belastungen,
die beispielsweise bei kalter Witterung durch das dickflüssige Schmieröl hervorgerufen
werden können, besteht dabei die Gefahr, daß der Schaltmotor während des Schaltvorganges
zum Stillstand kommt. Auch läßt sich bei der Schaltung nach dem älteren Vorschlag
eine kurze Schaltdauer durch Überbrücken des Widerstandes ermöglichen. Dieser Vorteil
kann jedoch nur durch eine abnormale, eine zusätzliche Aufmerksamkeit erfordernde
Schalthandhabung erzielt werden, so daß die Gefahr besteht, daß die Aufmerksamkeit
des Fahrers von der Fahrbahn abgelenkt wird.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung
zum Vermeiden und Vermindern von Schaltstößen beim Umschalten mehrstufiger Schaltgetriebe
mit den eingangs erwähnten Merkmalen so weiterzubilden, daß bei kleinstem Aufwand
und im Bedarfsfall bei kürzester Schaltdauer ohne abnormale Schalthandhabung bei
stets vollem Drehmoment des Schaltmotors ein praktisch stoß- und erschütterungsfreies
Umschalten der Schaltstufen möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß sowohl in dem Erregerstromkreis für den Vorwärtslauf als auch in dem für den
Rückwärtslauf je ein die Stromquelle anschaltendes, gleich ausgebildetes Schaltschütz
angeordnet ist, die beide elektrisch so miteinander verbunden sind, daß beim Einstellen
einer Schaltstufe der Widerstand in dem zunächst nicht eingeschalteten Erregerstromkreis
liegt, der mittels eines in Abhängigkeit vom Bewegungsablauf der Schaltwelle gesteuerten,
beliebig abschaltbaren Hilfsschützes derart schließbar ist, daß dieser Erregerstromkreis
zusammen mit dem eingeschalteten Erregerstromkreis das Motorfeld verstärkt. Zum
beliebigen Abschalten des Hilfsschützes ist ein vom Kupplungsfußhebel schaltbarer
Ruhestromschalter vorgesehen. Hierbei ist insbesondere bei Vorrichtungen mit einem
auf der Schaltwelle angeordneten Schaltstern, dessen der Stufenzahl des Getriebes
entsprechende Anzahl von Schaltarmen Schaltkontakte zugeordnet sind, die in Abhängigkeit
vom zeitlichen Ablauf des Schaltvorganges einen Stromkreis schließen, um eine die
Drehzahl des Schaltmotors herabmindernde Einrichtung einzuschalten, dadurch eine
vorteilhafte Ausbildung möglich, daß das freie Ende des der ersten Schaltstufe zugeordneten
Schaltarmes mittels eines Schleifkontaktes mit der Masse leitend verbunden ist,
derart, daß bei einem Auftreffen auf den Schalter auch bei geöffnetem Ruhestromschalter
des Kupplungsfußhebels der Erregerstromkreis des Hilfsschützes geschlossen wird.
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Die Vorteile dieser Ausbildung bestehen darin, daß durch die Einschaltung
des Widerstandes in den nicht erregten Erregerstromkreis des Schaltmotors der Erregerstrom
durch die Gegenlaufwicklung im entgegengesetzten Strömungssinn der anderen Erregerwicklung
hindurchfließt, wodurch eine wesentliche Verstärkung des Motorfeldes erhalten wird,
die ein großes Drehmoment des Schaltmotors hervorruft, damit er insbesondere während
des verlangsamten Ablaufes des Schaltvorganges bei großen Belastungen nicht zum
Stillstand kommen kann. Ferner besteht durch die Anordnung des Fußschalters im Erregerstromkreis
des Hilfsschützes die Möglichkeit, beim Umschalten der Schaltstufe die zwangläufige
Einschaltung des Widerstandes, abgesehen von der ersten Schaltstufe, bei der eine
Beschleunigung des Schaltvorganges nicht wünschenswert ist, beliebig zu verhindern,
um im Notfall die volle Drehzahl des Schaltmotors zu erhalten. Auch ist, die beanspruchte
Vorrichtung im Aufbau einfach und übersichtlich, enthält nur handelsübliche Schaltelemente,
wie Schütze, Schalter od. dgl., wodurch ein sicherer, störungsfreier und wirtschaftlicher
Betrieb gewährleistet ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt.
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Bei einem ferngesteuerten Reibkupplungsgetriebe wird die Schaltwelle
r bekanntlich über ein Vorgelege a durch einen Elektromotor 3 angetrieben. Dieser
wird durch einen, über ein Vorgelege q. an die Schaltwelle r angeschlossenen, aus
zwei gegenseitig isolierten Kontaktscheibenhälften 5, 6 bestehenden Stromverteiler
gesteuert, wobei die eine Kontaktscheibenhälfte 5 den Stromkreis
der
Feldwicklung 7 für den Vorwärtslauf und die andere Kontaktscheibenhälfte 6 die Feldwicklung
8 für den Rückwärtslauf schließt. Zur Stromzuführung zum Stromverteiler ist an dessen
Umfang eine der möglichen Schaltstufen I bis V, R entsprechende Anzahl Kontaktanordnungen
g vorgesehen, von denen die der gewünschten Schaltstufe entsprechende Kontaktanordnung
durch einen Kontaktarm Io mit' dem Pluspol der in der Zeichnung nicht dargestellten
Stromquelle verbunden wird, wobei der Stromkreis nach Vollzug des Schaltvorganges
durch die zwischen den Kontaktscheibenhälften 5, 6 vorhandene isolierte Trennfuge
II wieder unterbrochen wird, in die der stromführende Kontakt g einfällt. Erfindungsgemäß
wird nun zwischen den beiden Kontaktscheibenhälften 5, 6 und den Feldwicklungen
7, 8 für den Vorwärts- und Rückwärtslauf des Elektromotors 3, und zwar für jede
Feldwicklung ein Schaltschütz 12, 13 angeordnet, von denen jedes mit der zugeordneten,
am Pluspol der Stromquelle liegenden Kontaktscheibenhälfte 5, 6 und mit der mit
dem Minuspol verbundenen Fahrzeugmasse elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausschaltung
des Stellstromes für den Elektromotor 3 erfolgt mithin durch das für den Vorwärts-
oder Rückwärtslauf entsprechend zugeordnete Schaltschütz 12, 13, wobei die Erregerwicklung
I4, 15 einen Anker anzieht, der gleichzeitig drei Kontaktpaare betätigt. Ein Kontaktpaar
16 schließt den Stellstromkreis des Elektromotors 3, während das zweite Kontaktpaar
17 die Schließung eines weiteren Stromkreises vorbereitet, in dem ein Hilfsschütz
18 vorgesehen ist. Das dritte Kontaktpaar I9 wird geöffnet, wodurch jeweils die
nicht erregte Feldwicklung 7 bzw. 8 des Elektromotors 3 über die im Ausschaltzustand
geschlossenen Kontakte I9 des anderen Schaltschützes 12 bzw. 13 sowie über einen
Ohmschen Widerstand 2o an die Masse angeschlossen ist. Das Hilfsschütz 18 betätigt
zwei Kontaktpaare 21, 22, von denen ein Kontaktpaar 21 zum Schließen des Stromkreises
dient, in dem der Widerstand 2o für die Feldwicklungen 7, 8 des Elektromotors 3
vorgesehen ist, während das zweite Kontaktpaar 22 einen Selbsthaltestromkreis schließt,
durch den das Hilfsschütz 18 in der Anzugsstellung gehalten wird. Wenn beispielsweise
der Kontaktarm Io auf die Kontaktanordnung R geschwenkt wird, so erhält die den
Rückwärtslauf des Elektromotors 3 auslösende Kontaktscheibenhälfte 6 Strom, und
das zugeordnete Schaltschütz 13 zieht an. Die Feldwicklung 8 für den Rückwärtslauf
des Elektromotors 3 wird erregt und gleichzeitig die Einschaltung des Hilfsschützes
18 vorbereitet sowie das dritte Kontaktpaar I9 geöffnet, so daß der Stromkreis der
Feldwicklung 7, welche den Vorwärtslauf des Elektromotors 3 bewirkt, über das dritte
geschlossene Kontaktpaar I9 des zweiten Schaltschützes 12 sowie über den Ohmschen
Widerstand 2o an Masse liegt, sobald das Hilfsschütz I8 ebenfalls angezogen hat.
Dadurch wird bei angezogenem Hilfsschütz 18 die Erregung des Elektromotors 3 verstärkt
sowie die Ankerstromstärke vermindert und eine besonders wirksame Drehzahlverminderung
des Elektromotors 3, somit auch der Schaltwelle I erreicht. Die Erregung des Hilfsschützes
18 durch Schließen des Stromkreises seiner Erregerwicklung 23 erfolgt durch einen
Schalter 24 bzw. ein Kontaktpaar, die von einem auf der Schaltwelle I angeordneten
Schaltstern 25 mit einer der Stufenzahl des Reibkupplungsgetriebes entsprechenden
Anzahl gegen die Schaltwelle isolierter Schaltarme 26, bzw. von einer gleichartig
wirkenden Nockenscheibe bei der Drehung der Schaltwelle I geschlossen werden. Die
Schaltarme 26 bzw. Nocken sind so ausgebildet, daß der Schalter 24 bzw. das Kontaktpaar
auf etwa halbem, zwischen zwei benachbarten Schaltstufen bestehendem Schaltweg geschlossen
wird. Nach dem Einschalten des Hilfsschützes 18 hält sich dieses selbst durch den
an diesem vorgesehenen Haltestromkreis so lange, bis es durch das Abschalten des
Schaltschützes 12, 13 infolge Unterbrechens des Steuerstromes oder beim Betätigen
des Kupplungsfußhebels 27 zum Abfallen gebracht wird.
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An Stelle des zur Verlangsamung der Schaltgeschwindigkeit in die Stromkreise
der Feldwicklungen 7, 8 geschalteten Ohmschen Widerstandes 2o kann beispielsweise
auch ein solcher verwendet werden, der parallel an die Ankerklemmen 28 angeschlossen
wird. Hierzu ist es nur erforderlich, die einerseits an die Masse und andererseits
an die Kontakte I9 der Hauptschütze 12, 13 angeschalteten Enden des Stromkreises,
in welchem der Ohmsche Widerstand 2o vorgesehen ist, an die Ankerklemmen 28 anzuschließen.
Hierbei werden die Kontakte I9 der Schaltschütze 12, 13, sowie die Verbindungsleitungen
zu den Kontakten 16 nicht mehr benötigt. In diesem Falle ist jedoch der Ohmsche
Widerstand wesentlich größer zu bemessen, um die gleiche Wirkung zu erzielen.
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Durch eine derart ausgebildete Schaltanordnung wird der Schaltvorgang
in zwei Schaltwege unterteilt, von denen der erste von der Schaltwelle I zurückgelegte
Schaltweg schnell durchfahren wird. Dieser entspricht dem Ausrückweg der Reibkupplung.
Die schnelle Zurücklegung des Ausrückweges trägt wesentlich dazu bei, daß die Reibelemente,
z. B. die Lamellen, nicht lange aneinanderreiben und dadurch erwärmt werden. Dagegen
wird der an den Ausrückweg anschließende Teil des Schaltweges, während dem die kraftschlüssige
Verbindung zwischen treibender und getriebener Welle hergestellt wird, mit geringerer
Geschwindigkeit zurückgelegt, so daß ein sanftes und stoßfreies Kuppeln der treibenden
mit der getriebenen Welle erzielt wird, ohne daß hierbei der Schaltvorgang wesentlich
verlängert wird. Ein schnelles Durchschalten des Reibkupplnngsgetriebes beim Zurückschalten
oder in Notfällen wird durch Abschalten des in die Stromkreise der Feldwicklungen
7, 8 des Elektromotors 3 liegenden Ohmschen Widerstandes 2o durch Unterbrechung
des Einschaltstromkreises des Hilfsschützes 18 mittels eines mit dem Kupplungsfußhebel
27 verbundenen Ruhestromschalters
29 ermöglicht. Diese Betätigung
des Kupplungsfußhebels 27 ist für den Fahrer eine gewohnte sinnfällige Bewegung.
Außerdem werden durch diese Anordnung zusätzliche Bedienungsglieder für den Schalter
29 vermieden.
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Des weiteren ist in der Schaltanordnung eine Schaltvorrichtung vorgesehen,
die die Verlangsamung der Schaltgeschwindigkeit beim Schalten aus dem Leerlauf in
die erste Schaltstufe auch bei betätigtem Kupplungsfußhebel 27 bewirkt, um der Gewohnheit
des Fahrers, den Kupplungsfußhebel beim Anfahren zu bedienen, Rechnung zu tragen.
Zu diesem Zweck ist der der ersten Schaltstufe zugeordnete Schaltarm 3o an seinem
Ende mit einem Schleifkontakt 31 versehen, der mit der an die Masse angeschlossenen
Schaltwelle i in leitender Verbindung steht. Beim Einschwenken des Schaltarmes
30 in die der ersten Schaltstufe entsprechende Stellung wird auch beim Betätigen
des Kupplungsfußhebels 27 und somit bei geöffnetem Ruhestromschalter 29 der Einschaltstromkreis
des Hilfsschützes I8 über dem Schaltarm 3o an Masse geschlossen, wodurch die Verlangsamungsschaltung
bei zu schnell vorgenommener Kupplung zur Wirkung kommt.