DE946207C - Schaltvorrichtung fuer ein in Abhaengigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls in Abhaengigkeit vom Drehmoment schaltendes Wechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Schaltvorrichtung fuer ein in Abhaengigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls in Abhaengigkeit vom Drehmoment schaltendes Wechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

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DE946207C
DE946207C DEP36538A DEP0036538A DE946207C DE 946207 C DE946207 C DE 946207C DE P36538 A DEP36538 A DE P36538A DE P0036538 A DEP0036538 A DE P0036538A DE 946207 C DE946207 C DE 946207C
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switching
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gear
contact
torque
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DEP36538A
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Inventor
Dipl-Ing Friedrich Nallinger
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/10Controlling shift hysteresis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Description

  • Schaltvorrichtung für ein in Abhängigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Drehmoment schaltendes Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die selbsttätig oder halbselbsttätig (d. h. mit Vorwählung) schaltenden Wechselgetriebe haben grundsätzlich den Nachteil, daß sie sich nicht in genügender Weise den individuellen Gegebenheiten des Betriebes anpassen können. Dies gilt insbesondere für den Betrieb von Kraftfahrzeugen, welcher häufig ständig wechselnden Bedingungen, vor allem im Großstadtverkehr oder im Gebirge, unterworfen ist. Das selbsttätige Schalten des Getriebes lediglich in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit oder von der Drehzahl und vom Drehmoment führt hierbei unter Umständen zu einem dauernden Wechsel des Schaltens oder Vorwählens, der unzweckmäßig, unnötig oder sogar verkehrgefährdend sein kann.
  • So ist es z. B. in gebirgigem Gelände, etwa beim Bergauffahren auf einer kurvenreichen Paßstraße, erwünscht, daß der Wagen, selbst wenn er einen Leistungsüberschuß aufweist, nicht entsprechend den im Augenblick gegebenen Befehlsdaten (Drehzahl Drehmoment) in den nächstfolgenden Gang (z. B. Schnellgang) überschaltet. Ist beispielsweise die mit Vorwählung arbeitende Schaltung von Geschwindigkeit und Drehmoment abhängig, so kann folgendes geschehen: Auf einem verhältnismäßig gut befahrbaren geraden Zwischenstück steigert der Fahrer die Wagengeschwindigkeit, um bei Insichtkommen einer scharfen, sehr oft gefährlichen Kurve das Gas wieder wegzunehmen. Hat nun das in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Drehmoment schaltende Getriebe vorgewählt, so würde im Augenblick der Gaswegnahme der nächsthöhere Gang bzw. der Schnellgang eingeschaltet werden, da die Wagengeschwindigkeit in diesem Augenblick noch relativ hoch ist und der Fahrer entsprechend der Gaswegnahme ein kleines Drehmoment anfordert. Eine solche Schaltung ist indessen sehr unerwünscht, da schon im nächsten Augenblick der Wagen vor der Kurve abgebremst werden muß, um langsam in die Kurve zu gehen, und kurz danach durch Vollgasgeben ein hohes Drehmoment zur Beschleunigung des Wagens angefordert wird. Der Wagen würde infolgedessen, statt wie erwünscht im niederen Gang, im höheren Gang (z. B. Schnellgang) durch die Kurve fahren, um nach der Kurve wieder auf den niederen Gang zurückzuschalten. Es wird infolgedessen ein dauerndes unnötiges Hinundherschalten verursacht, was neben anderen Unzuträglichkeiten den Fahrer unsicher macht, insbesondere, wenn er eine scharfe Kurve mit z. B. nach einer Seite steil abfallendem Abhang im Schnellgang durchfahren soll.
  • Ähnliche Unzuträglichkeiten ergeben sich bei den vorerwähnten automatischen Getrieben, z. B. im Stadtverkehr, in welchem freie, schnell zu durchfahrende Strecken mit plötzlich auftretenden Hindernissen oder Kurven wechseln, die nur mit Verzögerung passiert werden können.
  • Ein anderer typischer Fall für die Unzweckmäßigkeit der sofort ansprechenden Automatik des Getriebes ist folgender: Soll z. B. im Großstadtverkehr der Wagen ein anderes Fahrzeug mit Beschleunigung überholen, um dieses noch vor dem Herannahen eines aus entgegengesetzter Fahrtrichtung kommenden dritten Fahrzeuges (etwa einer schienengebundenen Straßenbahn) zu passieren, so könnte sich infolge der Automatik des Getriebes eine unangenehme verkehrsgefährdende Lage ergeben, wenn - entsprechend der zunehmenden Geschwindigkeit - gerade im Vorfahren der höhere Gang sich einschaltet und somit, ohne daß der Fahrer darauf gefaßt ist, die Beschleunigung des Wagens im kritischen Augenblick nachläßt. Die Folge könnte sein, daß das Überholen des vorfahrenden Fahrzeuges nicht mehr gelingt und der Wagen von dem entgegenkommenden Fahrzeug eingeklemmt wird.
  • Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung oder mindestens Verringerung dieser Nachteile eines in Abhängigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Drehmoment bzw. von der Stellung des Leistungsregelgliedes der Maschine schaltenden Wechselgetriebes und besteht im wesentlichen darin, daß mit dem Erreichen einer bestimmten, die Schaltgrenze bildenden Umschaltdrehzahl die in Abhängigkeit von einem Drehzahlregler erfolgende Einleitung des Umschaltens auf den anderen Gang durch eine der Schaltvorrichtung vorgeschaltete, von den motorischen Bedingungen unabhängig, rein zeitlich arbeitende Verzögerungsvorrichtung bei unverändert eingeschaltetem bisherigem Gang während einer bestimmten Zeitdauer verzögert, also zunächst verhindert wird und erst nach Ablauf der Verzögerungsdauer das Umschalten von dem bisherigen Gang auf den neuen Gang beginnt.
  • Eine solche Verzögerung ist vor allem für das Schalten vom zweithöchsten (z. B. direkten) Gang in den höchsten Gang (z. B. Schnellgang) von Wichtigkeit, kann aber auch beim Aufwärtsschalten in andere Gänge bzw. bei jedem Aufwärtsschalten des Getriebes vorgesehen werden. Die Verzögerung kann je nach Wagengröße, Beschleunigungswert 'des Wagens usw. verschieden groß sein und zweckmäßig sich über eine Zeitdauer in der Größenordnung von 2 bis 2o Sekunden erstrecken. Eine solche Zeitverzögerung wird in der Regel genügen, um ein häufiges und unnötiges Hinaufschalten mit kurz darauffolgendem Wiederzurückschalten zu vermeiden.
  • Die Anwendung einer Verzögerungseinrichtung im Zusammenhang mit der Schaltung von Übersetzungsgetrieben ist an sich nicht neu. Es ist eine Anordnung bekannt, bei der die Übersetzung eines stufenlosen Getriebes in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung verändert wird und bei der eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Auswirkung eines raschen Gaswegnehmens auf die Getriebeübersetzung zeitlich verzögert. Im Gegensatz hierzu befaßt sich die Erfindung mit einer Verzögerungseinrichtung bei einem Getriebe, das in direkter Abhängigkeit von der Drehzahl schaltet.
  • Bei Anwendung der Erfindung würde sich beispielsweise das Bergauffahren in einer kurvenreichen Paßstraße wie folgt gestalten: Der Fahrer fährt auf einem verhältnismäßig geraden und übersichtlichen Zwischenstück schneller als zuvor und überschreitet kurz vor Erreichen der nächsten scharfen Kurve- oder des nächsten steilen Straßenstückes - diejenige Geschwindigkeit (Drehzahl), bei der das Getriebe an sich auf den nächsthöheren Gang, z. B. auf den Schnellgang, schalten würde. Eine Zeitverzögerung, je nach der Eigenschaft des Wagens zwischen 2 und 2o Sekunden eingestellt, genügt jedoch, die Schaltung auf den nächsthöheren bzw. Schnellgang hinauszuzögern, bis die Wagengeschwindigkeit wegen der scharfen Kurve' bzw. wegen des steilen Straßenstückes wieder um so viel kleiner geworden ist, daß von der Automatik des Getriebes aus ohnehin wieder ein Rückschalten in den niederen Gang eingesetzt hätte. Der Wagen bleibt daher in dem vom Fahrer gewünschten niederen Gang und kann infolgedessen noch in der Kurve oder unmittelbar nach dem Verlassen derselben durch neue Drehmomentanforderung, d. h. durch Gasgeben, beschleunigt werden, ahne daß zuvor ein nochmaliger Gangwechsel erforderlich ist.
  • Da aus Gründen der Sicherheit das Zurückschalten in einen- niederen Gang nach Möglichkeit immer sofort stattfinden soll, wird die Verzögerung zweckmäßig nur beim Aufwärtsschalten vorgesehen, während das Abwärtsschalten unmittelbar beim Eintritt der Schaltbedingungen erfolgt. Vorzugsweise wird das Getriebe ferner derart eingerichtet, daß beim Niedertreten des Gaspedals über die Vollaststellung (bzw. die normale Volllaststellung) hinaus in jedem Fall - unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit - der niedere Gang eingeschaltet, also insbesondere vom Schnellgang auf den nächstniederen (z. B. direkten) Gang übergeschaltet wird.
  • Es ist bereits bekannt, Schaltpendelungen bei selbsttätigen Getrieben dadurch nach Möglichkeit zu verhindern, daß die Kennlinien für Auf- und Abwärtsschaltungen derart verschoben werden, daß das Abwärtsschalten bei einer niedrigeren Drehzahl als das Aufwärtsschalten erfolgt, jedoch in diesem Fall stets unmittelbar nach Erreichen der Schaltgrenze, so daß bei starker Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeuges das Umschalten sofort stattfindet.
  • Demgegenüber findet bei der Erfindung auch in diesem Fall das Umschalten nicht sofort statt, sondern erst nach einer gewissen Zeit, nachdem bereits die Schaltbedingungen eingetreten sind. Gegebenenfalls können auch neben der rein zeitlich arbeitenden Verzögerungsvorrichtung die Schaltgrenzen für das Aufwärts- und Abwärtsschalten nach Art dieser an sich bekannten Hysteresiswirkung für das Auf- und Abwärtsschalten auseinanderliegen, so daß das selbsttätige Abwärtsschalten bei einer niedrigeren Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit erfolgt als das entsprechende Aufwärtsschalten.
  • In der Zeichnung ist ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltung in Anwendung auf eine elektrisch erfolgende Betätigung schematisch dargestellt.
  • Auf der Antriebswelle I, welche z. B. die Abtriebswelle des Wechselgetriebes eines Kraftfahrzeuges sein kann, ist eine Reibscheibe 2 befestigt, auf der ein Reibrad 3 abrollt. Das Reibrad ist auf einer Welle 4 undrehbar, aber längs verschieblich gelagert, wobei die Verschiebung in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels 5 (bzw. eines entsprechenden Beschleunigungs- oder Regelgliedes für den Motor) über ein Gestänge 6 erfolgt. In der Leerlaufstellung L des Gashebels befindet sich das Reibrad 3 in einer oberen Stellung und wird damit von der Reibscheibe 2 mit hoher Übersetzung angetrieben, während es in der Vollaststellung V entsprechend seiner unteren Stellung auf einem inneren Durchmesser der Reibscheibe 2 abläuft und demnach eine verhältnismäßig geringere Drehzahl besitzt. Gegebenenfalls kann - zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines federnden Druckpunktes - eine weitere Betätigungsmöglichkeit des Gashebels 5 über die Vollaststellung V hinaus vorgesehen. sein, wodurch z. B. eine weitere relative Verlangsamung der Welle 4 bewirkt werden könnte.
  • Auf der Welle 4 ist des weiteren ein Fliehkraftregler 7 beliebiger Art, z. B. mit den Fliehgewichten 8, fest angeordnet. Beim Ausschlagen seiner Fliehgewichte wird durch den Regler eine Muffe 9 mit einem Kontakt Io verstellt, welcher entweder (unterhalb einer gewissen Drehzahl) mit einem Kontakt II oder (oberhalb dieser Drehzahl) mit einem Kontakt I2 in Berührung steht.
  • Des weiteren ist auf der Antriebswelle I eine Fliehkrafteinrichtung I3 beliebiger Art angeordnet, welche in der Zeichnung schematisch durch ein Fliehgewicht I4 dargestellt ist, dessen Federbelastung durch eine Verschraubung 15 - gegebenenfalls auch vom Fahrersitz aus - geregelt werden kann. Das mit der Masse elektrisch verbundene Fliehgewicht 14 trägt einen Kontakt 16, der mit einem Kontakt I7, z. B. auf der Welle I, in Berührung kommt, sobald die Drehzahl der Welle I bzw. die Fahrgeschwindigkeit des Wagens unter eine bestimmte Mindestgrenze (z. B. 45 bis 50 km/Std.) herabsinkt.
  • Zur Schaltung zweier Gänge, z. B. eines direkten Ganges III und eines Schnellganges IV, ist ferner eine Schaltstange 18 vorgesehen, welche mittels einer Schaltgabel I9 diese Gänge unmittelbar oder mittelbar, z. B. durch Vorwählen des Ganges, schaltet. Die Schaltstange ist z. B. mit einem Bund 2o versehen, welcher bei Verschiebung der Schaltstange I8 nach links die Feder 2I, bei Verschieben der Schaltstange 18 nach rechts die Feder 22 spannt. In der Mittelstellung der Schaltstange legt sich jede der beiden Federn 21 und 22 - zweckmäßig unter einer gewissen Vorspannung - gegen einen mittleren Anschlag 23 des Federgehäuses. Die Schaltstange ist ferner mit zwei Rasten 24 und 25 versehen, in welche eine Rastkugel 26 unter Federwirkung, die durch eine Verschraubung 27 geregelt werden kann, beim Einschalten des 3. bzw. 4. Ganges einrastet. Eine mittlere neutrale Stellung wird gegebenenfalls durch den Anschlag 23 bestimmt.
  • Die Schaltstange I8 ist mit einem Solenoidkern 28 gekuppelt, welcher die Schaltstange 18 bei Erregung der Spule 29 (wie gezeichnet) nach links verstellt, also den direkten Gang III einrückt, während eine Erregung der Spule 3o eine Verstellung der Schaltstange 18 nach rechts und damit das Einschalten des Schnellganges IV herbeiführt.
  • Der Strom wird durch eine elektrische Stromquelle 3,1 geliefert, die z. B. über die Masse m- des Wagens mit der Reglermuffe 9 in Leitungsverbindung steht. Von hier wird der Strom, wie bereits angedeutet, durch den Kontakt io entweder auf den Kontakt i i oder den Kontakt 12 weitergeleitet. Vom Kontakt ii führt der Stromkreis über eine Leitung 32, eine Solenoidspule 33 und eine Leitung 34 zur Solenoidspule 29 und von dort über eine Leitung 35 und einen z. B. willkürlich vom Fahrer zu betätigenden Schalter 26 zur Stromquelle 31 zurück.
  • Durch das Zusammenwirken der Kontakte io und 12 wird dagegen ein Stromkreis geschlossen, welcher über eine Leitung 37, einen Schalter 38, eine Leitung 39 zu einer Solenoidspule-4o und von dort zum Drehpunkt 41 eines Schalters 42 führt. In der gezeichneten Stellung des Schalters 42 steht die Drehachse 41 des Schalters über den Schalterarm und den Gleitkontakt 43 mit einer Kontaktplatte 44 in leitender Verbindung, von der der Strom weiterhin über eine Leitung 45 zur Solenoidspule 29 weitergeleitet wird. Wird dagegen der Schalter 42 in Pfeilrichtung in die Stellung 42' umgeschaltet, so gelangt der Kontakt 43 mit einem Kontakt 46 in Berührung, von dem aus eine Leitung 47 zur Solenoidspule 30 führt, die ihrerseits über eine Leitung 48 mit dem Schalter 36 bzw. der Stromquelle 3I verbunden ist.
  • Zur Betätigung des Schalters 42 ist eine Zeitverzögerungseinrichtung vorgesehen, welche an sich in beliebiger Art ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann hierfür ein Ölkatarakt, eine Luftbremse, eine hydraulisch-dynamische Bremse, eine Schwungmassenbremse, eine Zeituhr beliebiger Art od. dgl. verwendet werden. Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel einen Ölkatarakt, welcher aus einem Zylinder 49 besteht, in dem ein Kolben 5o unter der Wirkung einer Feder 5I nach rechts und des Solenoidkernes 52 nach links verstellt wird. Die beiden Seiten des Kolbens 50 stehen einerseits durch Bohrungen 53, 54 im Kolben 5o und andererseits durch eine Umlaufleitung 55 miteinander in Verbindung. Zwischen den Bohrungen 53 und 54 ist ein Rückschlagventil 56 angeordnet, welches sich bei einer Verschiebung des Kolbens 5o nach links öffnet und dadurch diesem Verschieben einen nur geringen Widerstand entgegensetzt; beim Verschieben des Kolbens nach rechts wird dagegen die Bohrung 53 durch das Ventil 56 geschlossen, so daß die im Zylinder 49 befindliche Flüssigkeit (z. B. Öl) nur über die Leitung 55 nach der linken Kolbenseite gelangen kann. Die Leitung 55 ist hierbei als Drosselleitung ausgebildet, indem sie entweder selbst entsprechend eng ausgebildet ist oder eine besondere Drosselstelle 57 enthält, die gegebenenfalls verstellbar ausgebildet sein bzw. in einem verstellbaren Gliede 58 angeordnet sein kann. Die Verstellung kann hierbei gegebenenfalls durch ein Gestänge 59 vom Fahrersitz aus vorgenommen werden.
  • Der Schaft 6o des Kolbens 5o besitzt eine Schaltnut 6I, in welche der Hebel 42 eingreift, um je nach der Verstellung des Kolbens 5o aus der einen in die andere Endlage verschwenkt zu werden. Ferner ist am Kolbenschaft 6o eine Nase 62 angebracht, hinter die eine einseitig abgeschrägte Klinke 63 greift, welche durch eine Feder 64 aufwärts gedrückt wird und durch den Solenoidkern 65 bei Erregung der Spule 4o nach abwärts gezogen werden kann.
  • Des weiteren ist der Schalthebel 38 mit einem Solenoidkern 66 verbunden, der bei Unterstromsetzung der Spule 67 den Hebel 38 in die Schaltstellung 38' umlegt und dadurch die Leitung 37 mit einer Zweigleitung 68 der Leitung 32 verbindet. Die Solenoidspule 67 steht hierbei einerseits durch die Leitung 69 mit dem Kontakt I7 und andererseits durch die Leitung 70 mit dem Schalter 36 bzw. der Stromquelle 3I in Verbindung. Ferner kann eine die Verzögerungseinrichtung umgehende Leitung 7I vorgesehen sein, welche z. B. durch einen von Hand od. dgl. betätigten Schalter 72 an Stelle des Leitungsabschnittes 39 bis 47 in den Stromkreis eingeschaltet werden kann.
  • Das Aufwärtsschalten des Getriebes geschieht in folgender Weise: Es werde angenommen, die Einrichtung befinde sich im dargestellten Zustande, d. h. die Welle I laufe mit mittlerer Drehzahl um, während das Gaspedal 5 sich in Leerlaufstellung L bzw. einer niederen Teillaststellung befindet. Das Reibrad 3 wird entsprechend seiner oberen Stellung mit relativ großer Übersetzung (jedoch entsprechend der Drehzahl der Welle I ebenfalls mit mittlerer Drehzahl), angetrieben. Die Reglergewichte 8 befinden sich hierbei noch in einer solchen Stellung, daß der Kontakt Io mit dem Kontakt II in Berührung steht. Infolgedessen wird der Strom (vorausgesetzt, daß der Schalter 36 geschlossen ist) über die Leitung 32 zur Solenoidspule 33 und von dort über die Leitung 34 zur Spule 39 geleitet. Der Kolben 5o wird daher unter der Zugwirkung des Solenoidkernes 52 seine gezeichnete linke Endstellung unter Spannung der Feder 5I einnehmen, wobei die Klinke 63 den Kolben in dieser Endstellung festhält. Durch die Unterstromsetzung der Spule 29 wird ferner der Solenoidkern 28 und damit die Schaltstange I8 nach links bewegt, was einer Einschaltung des direkten, 3. Ganges entspricht, wobei die Feder 2I durch den Bund 2o gespannt wird, während die Feder 22 sich gegen den Anschlag 23 abstützt. Die Kugel 26 ist in die Rast 24 der Schaltstange eingerastet.
  • Erhöht sich nunmehr die Drehzahl der Welle I (z. B. auf eine Drehzahl entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit von über 45 bis 5o km/Std.) und damit bei gleichbleibender Stellung des Gashebels 5 die Drehzahl der Welle 4, so schlagen die Fliehgewichte 8 weiter nach außen aus, wodurch der Kontakt Io vom Kontakt II gelöst und mit dem Kontakt I2 in Berührung gebracht wird. Der Strom fließt nunmehr vom Kontakt I2 über die Leitung 37, den Schalthebel 38 und die Leitung 39 zur Solenoidspule 40 und von dort über 41, 42, 43, 44, 45 zur Solenoidspule 29. Da somit die Spule 29 unter Strom bleibt, wird zunächst keine Schaltbewegung der Schaltstange 18 bewirkt. Durch die Unterstromsetzung der Spule 4o wird jedoch der Solenoidkern 65 angezogen und damit die Klinke 63 aus ihrer Verzahnung mit der Nase 62 herausgezogen. Da die Spule 33 nicht mehr unter Strom steht, kann die Feder 51 auf den Kolben 5o zu wirken beginnen und diesen aus seiner linken Endstellung nach rechts zu bewegen suchen. Hierbei schließt sich jedoch das Ventil 56, so daß die Flüssigkeit von der rechten Kolbenseite nur über die Drosselstelle 57 auf die linke Kolbenseite verdrängt werden kann. Die Verdrängung wird daher je nach der Stellung "des Drosselventils 58 mehr oder weniger schnell erfolgen. Beispielsweise kann eine Drosselung in einem solchen Bereich vorgesehen sein, daß das Verdrängen der Flüssigkeit von rechts nach links eine Zeitdauer zwischen 2 und 2o Sekunden beansprucht. Durch die Verstellung des Kolbens 5o wird der Schalter 42 nach 42' umgelegt, wobei er kurz vor Erreichen seiner Endstellung die Kontaktplatte 44 verläßt und mit dem Kontakt 46 in Berührung gelangt. Der über die Leitung 39 und die Spule 40 nach der Drehachse 41 des Schalters zugeführte Strom wird infolgedessen nunmehr über die Leitung 47 zur Spule 30 und von dort über die Leitung 48 zum Schalter 36 bzw. zur Stromquelle 3I zurückgeleitet. Es wird also durch die Umschaltung die Spule 29 außer Strom und die Spule 3o unter Strom gesetzt. Der Solenoidkern 28 wird nach rechts verschoben, was einer Verstellung der Schaltstange I8 ebenfalls nach rechts bis in seine rechte Endstellung entspricht. Die Feder 2I wird hierbei bis zu ihrem Anschlag in der Mittelstellung der Schaltstange entspannt, während über diese Mittelstellung hinaus die Feder 22 ihrerseits gespannt wird. Die Kugel 26 greift in dieser Endstellung in die Raste 25 ein. Hierdurch ist der Schnellgang eingeschaltet.
  • Bei vorzeitiger Unterbrechung des Aufwärtsschaltvorganges ergibt sich folgende Wirkungsweise: Angenommen, durch die Belieferung der Spule 40 mit Strom sei der Kolben 50 in Bewegung gesetzt und damit gewissermaßen das Kommando zur Schaltung des Schnellganges gegeben worden. Es sei jedoch der Kolben 5o noch nicht in seine Endstellung gelangt, der Kontakt 43 also noch in Verbindung mit dem Kontakt 44. In der Zwischenzeit habe sich der Wagen, z. B. infolge Fahrt durch eine Kurve, verlangsamt, die Drehzahl der Welle I bzw. der Welle 4 sei gesunken, so daß der Kontakt Io wieder mit dem Kontakt II in Berührung gebracht wird. In diesem Augenblick wird die Spule 33 wieder unter Strom gesetzt, während die Spule 4o außer Strom gesetzt wird. Die Spule 29 bleibt unter Strom. Der Solenoidkern 52 zieht den Kolben 5o nach links, wobei sich das Venti1 56 öffnet, so daß der Kolben fast augenblicklich wieder seine linke Endstellung einnimmt. Die Klinke 63 wird hierbei durch die Abschrägung der Nase 62 zurückgedrückt, so daß sie nach dem Vorbeigang der Nase den Kolben verriegeln kann. Damit ist der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt. Während des gesamten Vorganges blieb der dritte Gang eingerückt.
  • Bisher wurde angenommen, daß das Gaspedal (bzw. das entsprechende Regelglied) seine Stellung unverändert beibehalte. Die Schaltung ist jedoch nicht nur von der Drehzahl der Welle I, sondern auch von der Stellung des Gaspedals abhängig. Befindet sich das Gaspedal 5 in der Stellung L (Leerlauf oder niedrige Teillast), so wird das Reibrad 3 mit hoher Übersetzung von der Reibscheibe angetrieben; die Welle 4 wird demgemäß schon bei verhältnismäßig geringer Drehzahl der Welle I, d. h. geringer Fahrgeschwindigkeit, mit hoher Drehzahl umlaufen, der Regler 7 also die Umschaltung vom Kontakt II auf den Kontakt I2 schon bei geringen Fahrgeschwindigkeiten vornehmen. Beispielsweise werde diese Umschaltung in der Stellung L des Gaspedals bei einer Fahrgeschwindigkeit von 45 bis 50 km/Std. stattfinden und damit das Kommando für die Überschaltung vom 3. (direkten) Gang auf den 4. Gang (Schnellgang) geben. Wird das Gaspedal niedergetreten, so verschiebt sich das Reibrad 3 nach unten, die Übersetzung zwischen 2 und 3 wird geringer, und die Welle I muß eine höhere Drehzahl annehmen, um den Regler zum Ansprechen zu bringen. Je mehr also das Gaspedal niedergetreten wird, um so höher liegt diejenige Fahrgeschwindigkeit des Wagens, bei welcher das Umschalten vom 3. auf den 4. Gang bzw. das Kommandogeben hierfür vor sich geht. In der Vollaststellung V des Pedals betrage diese Fahrgeschwindigkeit beispielsweise 7o bis 8o km/Std.
  • Diese selbsttätige Schaltung mit »gleitender Skala« hat des weiteren zur Folge, daß bei gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit oder Drehzahl der Welle I ein Rückschalten der Gänge eingeleitet wird, wenn der höhere Gang eingeschaltet ist und das Gaspedal aus der Stellung L in die Stellung V bzw. über eine der betreffenden Fahrgeschwindigkeit zugeordnete Zwischenstellung übergeschaltet wird.
  • Das Abwärtsschalten vollzieht sich in der nachfolgend beschriebenen Weise: Der Schnellgang (4. Gang) sei eingerückt. Das Gaspedal 5 befinde sich in einer Teillaststellung zwischen L und V bzw. in Vollaststellung V. Die Welle I läuft mit einer Drehzahl um, welche einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb von etwa 45 bis 5o km/Std. entspricht. Die Fliehgewichte 8 sind ausgeschlagen, die Kontakte Io und I2 miteinander in Berührung. Der Strom fließt über Spule 4o, Kontakt 46 und Spule 3o. Der Kolben 5o befindet sich in der rechten Endstellung, desgleichen die Schaltstange 18. Sinkt nunmehr die Drehzahl der Welle I, so wird zu einem bestimmten Zeitpunkt der Regler 7 die Kontakte Io und I2 wieder trennen und zugleich die Kontakte Io und II in Verbindung bringen. Bei reibungsfreiem bzw. hysteresisfreiem Arbeiten des Reglers und gleichbleibender Stellung des Gaspedals würde dieses bei der gleichen Fahrgeschwindigkeit eintreten, bei welcher das Aufwärtsschalten aus dem 3. in den 4. Gang erfolgte, beispielsweise für Vollaststellung V bei 7o bis 8o km/Std. Infolge der dem Verstellen des Reglers entgegenwirkenden Reibung wird das Rückwärtsschalten jedoch erst bei einer mehr oder weniger niederen Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit als das Aufwärtsschalten (d. h. mit Hysteresiswirkung) eintreten. Ein solches verspätetes Rückschalten ist indessen auch erwünscht, damit beim Fahren in der Nähe der für das Schalten maßgebenden Grenzgeschwindigkeit ein ständiges Hinundherschalten zwischen den Gängen - wenn auch mit Verzögerung des .Aufwärtsschaltens - vermieden wird. Um die Hysteresiswirkung zu verstärken, kann z. B. im Regler bzw. in den vom Regler zu verstellenden Teilen ein absichtlicher Reibungsschluß od, dgl: vorgesehen sein. Beispielsweise können in den Gelenken der Fliehgewichte unter Federdruck stehende Reibscheiben angeordnet, oder es kann die Muffe 9 mit Rasten einer Rasteinrichtung (etwa ähnlich den Teilen 25, 26, 27) versehen werden, welche einrastet, wenn der Kontakt Io mit dem Kontakt I2 in Berührung gebracht worden ist und welche einem Trennen dieser Kontakte einen bestimmten, gegebenenfalls regelbaren Widerstand entgegensetzt. Erfolgte das Aufwärtsschalten bei 7ö bis 8o km/Std., so kann das Abwärtsschalten (bei gleicher Stellung des Gaspedals, z. B. in Stellung V) beispielsweise bei 6o bis 7o km/Std. oder noch geringeren Fahrgeschwindigkeiten erfolgen. Durch Schalten auf Kontakt II werden die Spulen 33 und 29 unter Strom gesetzt und dadurch der Kolben 5o und die Schaltstange I8 nach links, III, verstellt, was ohne Verzögerung geschieht.
  • Um ein Einschalten des niederen Ganges auch dann vornehmen zu können, wenn die Fahrgeschwindigkeit so hoch ist, daß auch bei Vollast der niedere Gang sich nicht automatisch einschaltet, kann z. B. das Gaspedal über die Vollaststellung V hinaus niedergetreten werden. Die Drehzahl des Reglers kann dadurch so weit herabgesetzt werden, daß auf jeden Fall in den niederen Gang übergeschaltet wird. Statt dessen kann aber auch durch das Übertreten des Gaspedals eine unmittelbare Schaltung des niederen Ganges veranlaßt werden, beispielsweise dadurch, daß die Spule 67 unter Strom gesetzt bzw. der Schalter 38 in die Stellung 38' oder ein ähnlicher Schalter umgeschaltet wird.
  • Im übrigen geschieht das Abwärtsschalten entsprechend dem Aufwärtsschalten ebenfalls mit »gleitender Skala«. Je mehr das Gaspedal niedergetreten ist, um so höher wird die Grenzgeschwindigkeit sein, bei welcher die Umschaltung von dem höheren in .den niederen Gang (insbesondere vom Schnellgang in den direkten Gang) erfolgt.
  • Damit nun bei zurückgenommenem oder auf geringe Teillast eingestelltem Gaspedal die Fahrgeschwindigkeit, bei welcher die Umschaltung auf den niederen Gang stattfindet, nicht zu tief liegt (z. B. unterhalb 45 km/Std.) und dadurch der Wagen »steif« wird, ist der Zusatzregler I3, I4 vorgesehen, welcher unabhängig von der Stellung des Gaspedals arbeitet. Die das Fliehgewicht 14 belastende Feder sei beispielsweise derart eingestellt, daß bei einer Drehzahl der Welle I, welche einer Fahrgeschwindigkeit von 45 km/Std. entspricht, der Kontakt I6 gerade auf den Kontakt I7 stößt und damit einen Stromkreis über die Spüle 67 schließt. Der Solenoidkern 66 wird angezogen und der Schalter 38 in die Stellung 38' übergeschaltet. Das hat zur Folge, daß der durch den Kontakt I2 abgenommene Strom statt über die Spulen 4o und 3o nunmehr über die Spulen 33 und 29 geleitet wird, die Wirkung also die gleiche ist, als ob der Regler in diesem Augenblick den Kontakt Io von I2 auf II übergeschaltet habe. Es wird demnach unabhängig davon, welche Stellung auch das Gaspedal 5 einnimmt, in jedem Falle bei Unterschreitung der vorherbestimmten Fahrgeschwindigkeit (z. B. 45 km/Std.) der niedere Gang eingeschaltet. Um, z. B. auf der Landstraße, die Verzögerung des Schaltvorganges ausschalten zu können, kann ferner eine die Verzögerungseinrichtung umgehende Leitung 71 vorgesehen sein, welche z. B. von Hand vom Armaturenbrett aus oder in anderer geeigneter Weise durch einen Schalter 72 in den Stromkreis eingeschaltet werden kann. Beim Umschalten des Schalters 72 in die Stellung 72' fließt der Strom, sobald der Fliehkraftregler auf den Kontakt I2 umgeschaltet hat, über die Leitungen 37 und 7I unmittelbar zur Spule 30, so daß der Leitungsabschnitt zur Betätigung der Verzögerungseinrichtung (39 bis 47) stromlos bleibt und der 4. oder Schnellgang unmittelbar eingeschaltet (bzw. vorgewählt) wird.
  • Statt eine Abhängigkeit der Schaltung von der Stellung des Gaspedals bzw. eines entsprechenden Regelgliedes für den Motor vorzusehen, kann die Schaltung auch in Abhängigkeit von einer anderen Größe erfolgen, welche sich als Funktion des Motordrehmoments ändert. Am zweckmäßigsten wäre hierbei ein Drehmomentanzeiger, welcher unmittelbar auf das Drehmoment des Motors bzw. auf das an der Antriebswelle des Wagens herrschende Drehmoment anspricht, beispielsweise' eine in die Antriebswelle des Kraftfahrzeuges eingeschaltete, das Drehmoment selbst übertragende Vorrichtung. Statt dessen kann jedoch auch beispielsweise der Unterdruck des Motors oder dergleichen benutzt werden.
  • Statt eine Drehzahlregelung der Reglerwelle 4 vorzunehmen, kann das Gaspedal bzw. der entsprechend vorgesehene Drehmomentanzeiger auch auf eine Einrichtung wirken, welche zwischen Regler und Schaltglied zwischengeschaltet ist, so daß der Regler mit konstanter Übersetzung umlaufen kann, seine Regelwirkung jedoch je nach Drehmoment bzw. Drehmomentanforderung verstärkt oder abgeschwächt wird und dadurch den eigentlichen Schaltvorgang bei niederer oder höherer Drehzahl des Reglers eintreten läßt.
  • Es kann ferner die Automatik der Schaltung auch so ausgebildet sein, daß nur das Aufwärtsschalten aus einem niederen in einen höheren Gang »mit gleitender Skala« also in Abhängigkeit von Drehmoment bzw. Drehmomentanforderung, erfolgt, das Abwärtsschalten dagegen jeweils nur bei einer gleichbleibenden oder im wesentlichen gleichbleibenden Fahrgeschwindigkeit (z. B. bei 45 bis 5o km/Std.) stattfindet.
  • Statt elektrisch kann die Schaltung auch mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder auch in beliebig anderer Weise, z. B. unter Verwendung kombinierter Schaltmittel oder Schaltweisen, erfolgen. Statt einer automatischen Schaltung nur zwischen dem zweithöchsten und höchsten Gang bzw. zwischen dem direkten und dem Schnellgang, kann auch eine automatische Schaltung für mehrere oder sämtliche Gangwechsel vorgesehen sein. Die Einrichtung zur Ausführung der übrigen Gangwechsel kann hierbei derjenigen für den Gangwechsel zwischen den beiden oberen Gängen entsprechen. Gegebenenfalls können auch die einzelnen Einrichtungen, wie z. B. der Regler, gleichzeitig mehrere oder alle Gangwechsel bewirken bzw. vermitteln, indem ein stufenweises Inwirkungtreten dieser Einrichtungen ermöglicht ist.
  • Beim Einschalten niederer Gänge wird es unter Umständen erforderlich sein, die Schaltstange 18 in eine mittlere neutrale Stellung zu bringen. Das geschieht beispielsweise durch Öffnen des Schalters 36 oder durch Unterbrechung des Stromkreises in sonstiger Weise. Die Spulen 29 und 30 werden hierdurch stromlos und die Schaltstange 18 kann sich unter der Wirkung der Federn 2I, 22 in ihre mittlere neutrale Lage einstellen, in welcher sich der Bund 2o innerhalb des Anschlages 23 befindet.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Schaltvorrichtung für ein in Abhängigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Drehmoment bzw. von der Stellung des Leistungsregelgliedes der Maschine schaltendes Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Erreichen einer bestimmten, die Schaltgrenze bildenden Umschaltdrehzahl das in Abhängigkeit von einem Drehzahlregler erfolgende Einleiten des Umschaltens auf den anderen (insbesondere höheren) Gang durch eine der Schaltvorrichtung vorgeschaltete, von den motorischen Bedingungen unabhängige, rein zeitlich arbeitende Verzögerungsvorrichtung bei unverändert eingeschaltetem bisherigem Gang während einer bestimmten Zeitdauer verzögert, also zunächst verhindert wird und erst nach Ablauf der Verzögerungsdauer das Umschalten von dem bisherigen Gang auf den neuen Gang beginnt.
  2. 2. Wechselgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Drehzahlregler, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Drehmomentregler, wechselweise zwei Schaltkreise gesteuert werden, von denen der eine zur Schaltung des einen Ganges dient, während der andere wechselweise diesen gleichen Gang oder den anderen Gang über einen von der Verzögerungsvorrichtung geschalteten Wechselschalter schaltet, derart, daß beim Eintritt der Schaltbedingungen der zweite Schaltkreis eingeschaltet wird, dieser jedoch zunächst noch den bisherigen Gang eingeschaltet hält und nur die Verzögerungsvorrichtung, z. B. einen unter Federwirkung stehenden hydraulisch verzögerten Kolben (bzw. eine Luftbremse, eine hydraulisch-dynamische Bremse, eine Schwungmassenbremse, eine Zeituhr od. dgl.) in Tätigkeit setzt und dadurch nach Ablauf einer bestimmten Zeit durch Umschalten des Wechselschalters den zweiten Schaltkreis auf den neuen Gang umschaltet.
  3. 3. Wechselgetriebe nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der rein zeitlich arbeitenden Verzögerungsvorrichtung in an sich bekannter Weise eine solche Anordnung vorgesehen ist, daß die Schaltgrenzen für das Aufwärts- und Abwärtsschalten auseinanderliegen, indem das selbsttätige Abwärtsschalten bei einer niedrigeren Drehzahl oder Fahrgeschwindigkeit erfolgt als das entsprechende Aufwärtsschalten (Hysteresis).
  4. 4. Wechselgetriebe nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch welche die Verzögerung des Schaltvorganges aufgehoben werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 732 541, 714 6I9, 647 7II, 724 279, 665 17 1, 704 746, 7o6 555, 712 I3I, 725 372, 713 932; USA.-Patentschriften Nr. 2 071 785, I 983 745, 1 922 634, 1 828 6o6, 1 917 501; britische Patentschrift Nr. 457 269; französische Patentschriften Nr. 797839, 412 287; ATZ 1947, S.65 bis 72, 1939, S.464, 509, 511; VDI-Zeitschrift, 1934, S. 309 ff.; »Das Auto«, 1949, Heft I9, S. Io/II; Packard Serviceman's Training Book, S. 7, 14, 2i, 24; Prospekt der Kreisgetriebe G. m. b. H., »Das Kreisgetriebe«; 1942, Oldsmobile Hydra-Matic-Drive Service Manual, General Motors Products of Canada, S. 3 und i7.
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