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Getriebe zur Kraftübertragung von einer treibenden auf eine getriebene
Welle Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Kraftübertragung von einer treibenden
auf eine getriebene Welle mit einem durch Druckflüssigkeit einschaltbaren hydraulischen
Drehmomentwandler, einer diesen überbrückenden, durch Druckflüssigkeit betätigbaren
Reibungskupplung, einem Hauptsteuerventil für die Verteilung von Druckflüssigkeit
alternativ zum Drehmomentwandler oder zur Reibungskupplung sowie zwei Regelvorrichtungen,
von denen die eine als eine von der getriebenen Welle angetriebene Zentrifugalregelvorrichtung
und die andere als ein vom Drehzahlverhältnis zwischen der getriebenen Welle und
der treibenden Welle beeinflußter Drehzahlverhältnisregler ausgebildet ist. Die
Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Drehzahlbereich
der getriebenen Welle durch das Zusammenwirken der Zentrifugalregelvorrichtung und
des Drehzahlverhältnisreglers in drei Drehzahlbereiche unterteilt wird, wobei die
Zentrifugalregelvorrichtung in dem niedrigsten Drehzahlbereich ständig den Drehmomentwandler
eingeschaltet hält und im höchsten Drehzahlbereich unter ständiger Ausschaltung
des Drehmomentwandlers ständig den Direktantrieb über die Reibungskupplung eingeschaltet
hält, während in dem dazwischenliegenden mittleren Drehzahlbereich der Drehzahlverhältnisregler
durch entsprechende Einwirkung auf das Hauptsteuerventil selbsttätig vom Wandlerbetrieb
auf
den Direktantrieb umschaltet, wenn ein vorausbestimmtes Drehzahlverhältnis
zwischen der getriebenen und der treibenden Welle überschritten wird.
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Es sind bereits Regelvorrichtungen für Getriebe mit hydraulischen
Drehmomentwandlern und diese überbrückenden mechanischen oder hydraulischen Kupplungen
bekannt, durch welche die Umschaltung von Wandlerbetrieb auf Direktantrieb in Abhängigkeit
vom Drehzahl- oder Drehmomentverhältnis zwischen getriebener und treibender Welle
selbsttätig vorgenommen wird. Bei diesen Getrieben besteht die Möglichkeit der Umschaltung
im gesamten Drehzahlbereich der getriebenen Welle. Dies hat den Nachteil, daß die
Umschaltung auf Direktantrieb auch schon im Bereich geringer Drehzahlen der getriebenen
Welle, z. B. beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit niedriger Motordrehzahl, erfolgen
kann, wodurch die Gefahr einer Motorüberlastung besteht, oder in umgekehrter Weise
eine Rückschaltung auf Wandlerbetrieb auch noch im Bereich hoher Drehzahlen auftreten
kann, wobei eine Drehmomentwandlung nicht mehr wirksam ist.
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Um diese Nachteile auszuschalten, ist beim Gegenstand der Erfindung
dem Drehzahlverhältnisregler eine an sich bekannte Zentrifugalregelvorrichtung zugeordnet,
die den Drehzahlverhältnisregler mit Bezug auf das Hauptsteuerventil in einem unteren
und einem oberen Drehzahlbereich unwirksam macht, wobei im unteren Drehzahlbereich
nur der hydraulische Antrieb und im oberen Drehzahlbereich nur der Direktantrieb
eingeschaltet ist. Die Rückschaltung von Direktantrieb auf hydraulischen Antrieb
erfolgt nicht durch den Drehzahlverhältnisregler, sondern durch andere Schaltmittel,
und zwar durch den Zentrifugalregler selbsttätig bei Wiedereintritt in den unteren
Drehzahlbereich und im mittleren Drehzahlbereich nach einem besonderen Merkmal der
Erfindung durch gewollte Betätigung der Umschalteinrichtung von Fuß oder Hand.
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Es ist weiterhin eine Steuerung für ein hydraulisches Getriebe bekannt,
das aus einem hydraulischen Drehmomentwandler und einer diesen überbrückenden hydraulischen
Kupplung sowie zwei Zentrifugalreglern besteht. Bei dieser Steuerung wirken die
beiden Zentrifugalregler in der Weise zusammen, daß der erste die Drehzahldifferenz
zwischen der treibenden und der getriebenen Welle überwacht und nach Unterschreiten
einer vorausbestimmten Differenzdrehzahl von Wandlerbetrieb auf Direktantrieb umschaltet,
und umgekehrt, während der zweite, nur von der getriebenen Welle angetriebene Zentrifugalregler
die Umschaltung nur in einem oberen Drehzahlbereich zuläßt.
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Diese Steuerung setzt die Verwendung einer Flüssigkeitskupplung voraus,
deren Schlupf sich der Drehzahldifferenz der Wellen bei der Umschaltun- auf Direktantrieb
anpassen kann. Demgegenüber stellt das erfindungsgemäße Getriebe, das nur einen
hydraulischen Drehmomentwandler und statt der Flüssigkeitskupplung eine gewöhnliche
mechanische Reibungskupplung aufweist, eine wesentliche Vereinfachung des hydraulischen
Teils des Getriebes dar.
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Das erfindungsgemäße Getriebe besitzt gegenüber der vorbekannten Steuerung
außerdem den Vorteil, daß der in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis zwischen getriebener
und treibender Welle arbeitende Drehzahlverhältnisregler gestattet, die Umschaltung
innerhalb des mittleren Drehzahlbereichs stets bei dem gleichen, einem bestimmten
Drehzahlverhältnis zugeordneten Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers unabhängig vom
Absolutwert der Drehzahl der getriebenen Welle selbsttätig vorzunehmen, wodurch
sprunghafte Änderungen im Drehmoment der getriebenen Welle und damit z. B. der Zugkraft
eines Kraftfahrzeuges vermieden werden. Dies wird an folgendem Beispiel erläutert:
In den Beispielen bedeutet
Der Vergleich der Beispiele i und 2 läßt erkennen, daß eine Umschaltung in Abhängigkeit
von der Drehzahldifferenz bei den verschiedensten Wirkungsgraden erfolgen und daher
zu erheblichen Sprüngen im Drehmoment der getriebenen Welle führen kann, während
eine Umschaltung in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis (Beispiele i und 3) stets
beim gleichen Wirkungsgrad vorgenommen wird und dadurch bei jeder Drehzahl der getriebenen
Welle einen weichen Übergang vom Wandlerbetrieb zum Direktantrieb gewährleistet.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus zwei in den Zeichnungen
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt Fig. i ein Getriebe mit
einem ausschließlich hydraulisch arbeitenden Steuersystem, Fig. 2 ein Getriebe mit
einem zum Teil hy draulisch, zum Teil elektrisch arbeitenden Steuersystem, Fig.3
ein Diagramm zur Darstellung der verschiedenen durch die Steuersysteme nach Fig.i
und 2 erzielbaren Antriebszustände als Funktion der Drosselklappenöffnung und der
relativen Drehzahl der getriebenen Welle bzw. der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Das erfindungsgemäße Getriebe, das beispielsweise von einem Verbrennungsmotor
getrieben wird, umfaßt einen hydraulischen Drehmomentwandler 1o mit einer Bremse
12, die am Reaktionsteil 14 des Wandlers angreift, und eine diesen überbrückende,
durch Druckflüssigkeit betätigbare Reibungskupplung z6.
Zur Betätigung
der Bremse 12 und der Kupplung I6 wird zweckmäßig ein automatisches Steuersystem
benutzt, das mit einer Druckflüssigkeit arbeitet. Das in Fig. I gezeigte Steuersystem
enthält folgende Hauptteile: I. ein Hauptsteuerventil 18 zur Steuerung des Übergangs
vom hydraulischen zum direkten Antrieb, und umgekehrt, 2. einen Drelizahlverhältnisregler
2o, dessen Wirken vom Verhältnis der Drehzahlen der getriebenen und der treibenden
Welle des Getriebes abhängig ist, 3. einen von der Drehzahl der getriebenen Welle
abhängigen Zentrifugalregler 22, 4. ein durch die Drosselklappe des Antriebsmotors
gesteuertes Überwachungsventil 24, 5. ein Bremssteuerventil 26 zur Einschaltung
des Drehmomentwandlers als hydraulische Bremse bei Direktantrieb, 6. ein Verzögerungsventil
28.
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Zur Betätigung des Steuersystems wird diesem Druckflüssigkeit durch
eine Zahnradpumpe 3o zugeführt, die vom Pumpenteil des Drehmomentwandlers über ein
Zahnrad 32 am Wandlergehäuse, ein Zwischenzahnrad 34 und ein mit den Pumpenzahnrädern
drehfest verbundenes Zahnrad 36 angetrieben wird. Der Pumpeneinlauf ist mit 38 bezeichnet.
Die Pumpe liefert Druckflüssigkeit unter Druck durch den Kanal 40 nach dem Verhältnisregler
20 und über die Leitung 42 nach dem Hauptsteuerventil 18 und dem Überwachungsventil
24.
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Der Drehzahlverhältnisregler 2o enthält einen spindelförmigen Ventilkörper
44, der mit dem Zahnrad 36 drehfest, jedoch axial frei beweglich verbunden ist.
Die Ventilspindel 44 ist mit einer Ringnut 46 zur Verteilung der von der Pumpe durch
den Kanal 4o geförderten Druckflüssigkeit versehen. Die Bewegung der Ventilspindel
44 nach der dem treibenden Zahnrad 36 entgegengesetzten Seite wird durch eine Anschlagscheibe
48 begrenzt. Ferner ist ein Zahnrad 5o drehbar und axial unverschiebbar am Ventilgehäuse
52 des Drehzahlverhältnisreglers 2o angeordnet, das mit einer Drehzahl, die der
Drehzahl der vom Wandler angetriebenen Welle proportional ist, angetrieben wird.
An einer der Stirnflächen des Zahnrades 5o ist ein schalenförmiges Federwiderlager
5.4 angesetzt, das eine konzentrisch zur Zahnradachse angeordnete Mitnehmerscheibe
56 in sich aufnimmt, deren eine Seite gegen die angrenzende Stirnseite des Zahnrades
5o anliegt. Die Mitnehmerscheibe 56 wird mittels einer kreisförmigen Druckscheibe
58 unter dem Druck einer sich gegen das Federwiderlager 54 abstützenden Feder 6o
in Reibungskontakt mit dem Zahnrad 50 gehalten. Die Mitnehmer-Scheibe 56 besitzt
einen Nabenteil 62, der in die Ventilspindel 44 mittels eines Schraubengewindes
64 eingreift. Die Anschlagscheibe 48 für die Ventilspindel 44 ist in einer ringförmigen
Ausnehmung 65 im Nabenteil62 axial begrenzt beweglich angeordnet. Wie aus der Figur
ersichtlich, rotiert die Ventilspindel 44 mit einer Drehzahl, die der der treibenden
Welle proportional ist, während das Zahnrad 5o mit einer Drehzahl rotiert, die der
getriebenen Welle proportional ist. Infolge des Reibungskontaktes zwischen dem Zahnrad
5o und der Mitnehmerscheibe 56 hat diese das Bestreben, mit der gleichen Drehzahl
wie das Zahnrad 50 zu rotieren. Es leuchtet ferner ein, daß bei einer höheren
Drehzahl der Mitnehmerscheibe 56 als der des Zahnrades 36 das Schraubengewinde 64
das Bestreben haben wird, die Ventilspindel 48 axial bis zum Anschlag der Scheibe
48 gegen das axiale Ende der ringförmigen Ausnehmung 65 zu verschieben, während
bei geringerer Drehzahl der Mitnehmerscheibe 56 als der des Zahnrades 36 eine umgekehrte
Wirkung des Schraubengewindes 64 gegenüber der Ventilspindel 44 eintreten wird,
d. h. die Spindel 44 axial in die andere Endlage verschoben wird. Die Auswirkung
der Verschiebung der Ventilspindel 44 auf das Steuersystem wird später beschrieben.
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Mit dem Verhältnisregler 20 ist ein von der Drehzahl der getriebenen
Welle abhängiger Zentrifugalregler 22 verbunden, der am Zahnrad 5o angebracht ist
und mit diesem rotiert. Dieser Zentrifugalregler weist Fliehgewichte 66 auf, die
sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen bewegen und mittels Hebel
68 auf einen Kragen 70 wirken, durch den ein Hülsenventil 72, das zwischen
der Ventilspindel 44 und dem Ventilgehäuse 52 gleitbar gelagert ist, axial nach
rechts mit Bezug auf Fig. i bewegt wird. Der radial nach außen gerichteten Wirkung
der Fliehgewichte 66 ist die Wirkung einer Feder 74 entgegengerichtet, die das Hülsenventil
72 mit Bezug auf Fig. i nach links zu drücken versucht. Die Fliehgewichte 66 bewegen
sich infolge der Zentrifugalkraft zwischen drei verschiedenen Stellungen 76, 78
und 8o. In der Stellung 76 wird der Auswärtsbewegung der Fliehgewichte unter dem
Einfluß der Zentrifugalkraft nur durch die Feder 74 Widerstand entgegengesetzt,
der so lange andauert, bis die Gewichte die Stellung 78 erreicht haben. In dieser
Lage kommen die Gewichte mit Blattfedern 82 in Kontakt, die an dem Zahnrad 5o angebracht
sind und einen zusätzlichen Widerstand gegen eine weitere Bewegung der Fliehgewichte
nach auswärts bewirken. Aus der Lage 78 bewegen sich die Gewichte nach auswärts
bis zur Stellung 8o entgegen dem gemeinsamen Widerstand der Federn 74. und 82. Bei
Erreichen der Stellung 8o wird eine weitere Bewegung der Gewichte nach auswärts
durch die festen Anschläge 84. am Zahnrad 5o verhindert. Die Beeinflussung des Steuersystems
durch den Zentrifugalregler wird später erläutert.
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Das Hauptsteuerventil 18 enthält einen Steuerschieber 86. der mittels
eines Servomotors 88 axial beweglich ist. Dieser weist einen Kolben 9o auf, der
an dem Steuerschieber 86 angebracht ist und unter dein Druck zweier entgegengesetzt
wirkender, vorgespannter Federn 92 und 94 in Mittelstellung als Normallage gehalten
wird. In dieser
Mittelstellung gemäß Fig. i ist das Hauptsteuerventil
i8 in der Lage H für hydraulischen Antrieb durch das Getriebe eingestellt. Bei direktem
Antrieb befindet sich der Steuerschieber 86 oberhalb der dargestellten Lage mit
dem Bund 96 in der gestrichelten Stellung D. Die neutrale Stellung des Hauptsteuerventils
liegt unterhalb der in Fig. i gezeigten; der Bund 96 befindet sich dann in der Stellung
N.
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Das durch die Drosselklappe des Antriebsmotors gesteuerte Überwachungsventil
24 dient der Betätigung des Hauptsteuerventils 18 und ist zwischen den Drehzahlverhältnisregler
2o und den Servomotor 88 eingeschaltet. Das Überwachungsventil 24 enthält einen
Steuerschieber 98, der in eine in Fig. i gezeigte Mittellage durch einander entgegengesetzt
wirkende Federn I00 und 102 gehalten ist. Der Steuerschieber 98 ist mit der Betätigungseinrichtung
für die Drosselklappe des Antriebsmotors, die im vorliegenden Beispiel als ein übliches
Gaspedal 104 dargestellt ist, mittels eines Winkelarmes I06 und eines Lenkarmes
I08 verbunden. Der Lenkarm I08 enthält ein Langloch II0, in welches das Gaspedal
mit einer Rolle 112 am freien Ende eines Armes eingreift und darin einen beschränkten
Totgang besitzt. Das Gaspedal wird in die Leerlauflage durch eine Drosselklappenfeder
114 gedrückt, die so bemessen ist, daß sie den Widerstand der auf den Steuerschieber
98 wirkenden Feder I00 überwinden kann. Die in Fig. i voll ausgezogen dargestellte
Lage des Pedals 104 kann der Leerlaufstellung der Drosselklappe bei Einschaltung
eines Mechanismus für Totgang entsprechen oder eine teilweise offene Lage der Drosselklappe
bezeichnen. Die Feder i i4 muß deshalb stärker als die Feder I00 sein, weil dann,
wenn das Pedal sich in der voll ausgezogen dargestellten Lage befindet, der gesamte,
vom Langloch II0 zugelassene Totgang beseitigt ist, so daß bei Bewegung des Pedals
mittels der Feder 114 in die Leerlauflage eine Abwärtsbewegung des Überwachungsventils
24 gegen den Widerstand der Feder I00 vorgenommen wird, die gegenüber der Neutral-
oder Mittelstellung gemäß der Figur etwas zusammengepreßt werden muß.
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Die gestrichelt dargestellte Lage 116 des Gaspedals entspricht der
voll geöffneten Drosselklappe. In-diese Lage kann das Pedal durch Zusammenpressen
der Feder 114 bewegt werden. Eine Zusatzfeder i18 wird durch einen Anschlag I20
gehalten und bewirkt eine zusätzliche Federkraft bei einer weiteren Bewegung des
Pedals aus der normalen Lage 116 bei voll geöffneter Drosselklappe in die gestrichelt
eingezeichnete Lage 122. Die Bewegung des Pedals in die Lage 116 bewirkt mittels
eines Winkelhebels 124 und einer Stange 126 das Öffnen der mit dem Hebelarm
130 verbundenen Motordrosselklappe 128. Zwischen dem Winkelhebel 124 und
der Stange 126 befindet sich eine federbelastete Totgangsverbindung 132. Bei normaler
Lage 116 des Pedals und voll geöffneter Drosselklappe legt sich das drosselklappenseitige
Ende der Stange i 16 gegen einen Anschlag 134 an, so daß mit einer weiteren Bewegung
des Pedals aus der Lage I 16 in die völlig herabgedrückte Lage I22 die Totgangsverbindung
132 zusammengedrückt wird und dadurch diese Bewegung elastisch zuläßt.
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Zur Herbeiführung einer hydraulischen Zusatzbremsung zu der normalen
Motorbremsung mit Hilfe des Drehmomentwandlers wird die Bremse 12 für den Reaktionsteil
14 mit Hilfe des Bremssteuerventils 26 betätigt. Zu diesem Zwecke ist in dem Bremszylinder
136 der Bremse 12 ein Kolben angeordnet, der auf eine Stange 138 zur Bewegung
der Bremsschuhe in Eingriffslage wirkt. Wie aus Fig. i hervorgeht, wird die Bremse
12 durch Zuführung von Druckflüssigkeit in den Bremszylinder 136 eingeschaltet,
wodurch die Stange 138 nach aufwärts bewegt wird. Die Bremse wird freigegeben, indem
die Druckflüssigkeit aus dem Bremszylinder 136 herausgelassen wird.
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Das Bremssteuerventil 26 bildet einen Teil der Steuerungseinrichtungen
für die Abbremsung des Reaktionsteils 14. Es enthält einen Steuerschieber I40, der
in einem Gehäuse gleitbar angeordnet ist und mit seinem einen Ende an einen Arm
eines Winkelhebels angreift, dessen anderer Arm mit einem Bremspedal 422 zur Betätigung
der Radbremsen eines das Getriebe enthaltenden Kraftwagens verbunden ist. Das Bremspedal
142 wird nach der Betätigung durch eine gewöhnliche Feder in seine unwirksame Stellung
zurückgedrückt. Bei der Betätigung des Bremspedals wird der Steuerschieber 140 aus
der in Fig. i gezeigten Stellung durch die Feder 144 nach links gedrückt.
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Aus Gründen, die später erläutert werden, ist es vorteilhaft, mit
dem Bremssteuerventi126 ein Verzögerungsventil 28 zu verbinden. Dieses Verzögerungsventil
enthält einen spindelförmigen Ventilkörper 146 mit einem Kolben 148, der sich in
Abhängigkeit der in die Ventilkammer I50 eingeströmten Druckflüssigkeit bewegt.
Eine Feder i52 versucht den Ventilkörper 146 nach rechts mit Bezug auf die Fig.
i zu drücken.
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Der Steuerschieber 86 des Hauptsteuerventils i8 ist mit fünf in Abständen
voneinander angeordneten, Steuerbunden 154, 156, 158, 16o, 162 versehen, zwischen
denen sich die Ringnuten 164, 166, 168 und 170 erstrecken, durch welche die
Strömung der Druckflüssigkeit durch die einzelnen Leitungen, die in das Ventilgehäuse
einmünden, gesteuert wird. Das Hauptsteuerventil arbeitet in den Stellungen für
hydraulischen oder direkten Antrieb oder in der neutralen Stellung wie folgt: In
der in Fig. i dargestellten Stellung des Steuerschiebers 86 für hydraulischen Antrieb
wird die von der Pumpe durch die Leitung 42 mit ihren Abzweigleitungen nach dem
Hauptsteuerventil i8 geleitete Druckflüssigkeit über die Ventilnut 164, die Leitung
172 und den Kanal 174 im getriebenen Teil des Wandlers nach der Arbeitskammer desselben
geleitet. Dabei strömt die Druckflüssigkeit auch in die Kammer ein, die die Scheiben
der Kupplung 16 für direkten Antrieb enthält, so daß die Kupplungsscheiben voneinander
getrennt werden und die Kupplung ausgeschaltet wird, wobei der Druck der
Flüssigkeit
ausreichend ist, den Kuppeldruck der Feder 176 zu überwinden. Vor dem Eintritt in
die Betätigungskammer der Kupplung wird ein Teil der Druckflüssigkeit abgezweigt
und fließt über eine Verbindungsleitung 178, welche einen Druckabfall bewirkende
Drosselorgane enthält, in den Kanal I80 in dem getriebenen Teil des Wandlers und
weiter durch eine Leitung 182 in den Teil des Hauptsteuerventils 18, der von der
Ringnut 166 gesteuert wird, von wo die Druckflüssigkeit durch den Entlastungskanal
184 zum Ölsumpf gelangt. Die Druckflüssigkeit fließt weiterhin bei verhältnismäßig
niedrigem Druck durch die Leitung 186 nach der Kammer I50 des Verzögerungsventils
28. Dort vermag sie infolge des niedrigen Druckes jedoch nicht den Widerstand der
Feder 152 zu überwinden, so daß das Zeitventil in der in Fig. I gezeigten Lage verbleibt.
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Die Druckflüssigkeit gelangt ferner durch die Speiseleitung 42 nach
der Ringnut 168 im Hauptsteuerventil 18 und von dort durch die Leitung 188 nach
dem Bremszylinder 136 der Reaktionsteilbremse 12. Da sich das Verzögerungsventil
28 ebenso wie das Bremssteuerventil 26 in der dargestellten Lage befinden, wird
der Druck im Bremszylinder 136 beibehalten, da die Ablaufleitung 192, mit der die
Leitung I90 über das Bremssteuer-Ventil 26 in Verbindung steht, durch das Zeitventil
geschlossen ist. In dieser Stellung für hydraulischen Antrieb hat somit die Arbeitskammer
des Drehmomentwandlers praktisch den vollen Flüssigkeitsdruck, die Kupplung 16 ist
entkuppelt und der Reaktionsteil gegen Rotation durch die Reaktionsteilbremse festgehalten,
so daß der für den hydraulischen Antrieb erforderliche Zustand gegeben ist.
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Wenn das Hauptsteuerventil 18 nun in die Stellung D für direkten Antrieb
umgeschaltet wird, strömt Druckflüssigkeit unter hohem Druck aus der Speiseleitung
42 über die Ringnut 166 in die Leitung 182 und durch den Kanal I80 nach dem Betätigungsorgan
der Reibungskupplung 16 für direkten Antrieb und betätigt diese. Gleichzeitig wird
die Leitung 172 über die Ringnut 170 im Hauptsteuerventil 18 mit der Ablaufleitung
193, die durch ein federbelastetes Ventil 195 abgeschlossen ist, in Verbindung gebracht,
wodurch der Druck in der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers auf einen vorbestimmten
Minimaldruck gesenkt wird. Dieser Minimaldruck wird auch beim Nachströmen von Flüssigkeit
aus dem unter Hochdruck stehenden Kanal I80 über die Drosselorgane in der Verbindungsleitung
178 beibehalten. Dadurch wird der Reaktionsteil entlastet, so daß er zusammen mit
dem Pumpenteil und dem Turbinenteil frei rotieren kann und dadurch der von ihm verursachte
hydraulische Widerstand während des direkten Antriebes beseitigt ist. Wenn sich
das Hauptsteuerventil 18 in die Stellung D für direkten Antrieb bewegt, bewegt sich
auch der Steuerbund 16o in eine Lage, in der er die Leitung 188, die zum Reaktionsteilbremszylinder
136 führt, verschließt. Dadurch wird bei der Umschaltung der Druck im Bremszylinder
136 aufrechterhalten und der Reaktionsteil nicht unmittelbar freigegeben, wenn die
Kupplung für direkten Antrieb betätigt wird. Die Druckflüssigkeit braucht erhebliche
Zeit, um auf. vollen Druck zu kommen, nachdem sie in die Druckkammer der Kupplung
für direkten Antrieb eingeströmt ist. Bis dieser Druck einen Wert erreicht hat,
der den Eingriff der Kupplung für direkten Antrieb herbeiführt, verbleibt das Verzögerungsventil
28 in der in der Figur dargestellten Lage, wodurch ein Abströmen der Druckflüssigkeit
aus dem Bremszylinder 136 verhindert wird. Wenn der Druck jedoch hinreichend angestiegen
ist, um die Kupplung 16 einschalten zu können, überwindet er den Widerstand der
Feder 152, so daß der Ventilkörper 186 des Verzögerungsventils 28 nach links bewegt
wird und der Bremszylinder über die Leitungen I90 und 192 entleert wird. Durch diese
Verzögerung wird erreicht, daß der Reaktionsteil des hydraulischen Wandlers als
Kraftübertragungsmittel so lange weiterarbeitet, bis die Kupplung für direkten Antrieb
voll eingegriffen hat, so daß während des Wechsels von einer Antriebsart zur anderen
die Kraftschlüssigkeit des Getriebes von der treibenden Welle zur getriebenen Welle
nicht unterbrochen wird.
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Wenn das Hauptsteuerventil 18 in die neutrale Stellung N bewegt wird,
wird der Bremszylinder 136 infolge der Verbindung der Leitung 188 mit der Ablaufleitung
184 über die Ringnut 166 im Hauptsteuerventil entleert. Gleichzeitig wird ein Zweig
der Zuführleitung 42 durch den Steuerbund 158 geschlossen und der andere Zweig mit
der Leitung 172 über die Ringnut 164 in Verbindung gebracht, so daß die Druckflüssigkeit
in die hydraulische Arbeitskammer einströmt und die Kupplung 16 für direkten Antrieb
ausgekuppelt wird.
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Aus zahlreichen Gründen ist es erwünscht, daß die Reaktionsteilbremse
12 in der neutralen Stellung des Hauptsteuerventils 18 entlastet wird. In der neutralen
Stellung wird zwar der Bremszylinder 136, wie oben angegeben, durch die Leitungen
188 und 184 entleert, die Leitungen 194 und I90 ermöglichen jedoch über das Bremssteuerventi1
26, wenn das Bremspedal 142 herabgedrückt wird und sich dadurch der Steuerschieber
I40 nach links bewegt, eine Verbindung für die Druckflüssigkeit zwischen dem Hauptsteuerventil
18 und dem Bremszylinder 136, so daß die Druckflüssigkeit in die Bremskammer 136
strömen könnte. Dies wird jedoch in der neutralen Stellung des Hauptsteuerventils
dadurch verhindert, daß der Eingang der Zufuhrleitung 194 durch den Steuerbund 16o
des Hauptsteuerventils verschlossen ist. Unabhängig von der Lage des Bremspedals
142 und des vom Bremspedal gesteuerten Bremssteuerventils 26 ist es daher unmöglich,
die Reaktionsteilbremse in der neutralen Stellung des Hauptsteuerventils zu betätigen.
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In der Stellung des Hauptsteuerventils 18 für hydraulischen Antrieb
ist die Ablaufleitung igo durch das Verzögerungsventil 28, wie oben angegeben, geschlossen
und die Verbindung zwischen den Leitungen igo und 194 normalerweise durch
den
Steuerkolben I40 des Bremssteuerventils unterbrochen. Dadurch wird im Bremszylinder
136 der Druck der durch die Leitung 188 eingeströmten Flüssigkeit beibehalten, so
daß der Reaktionsteil als notwendige Bedingung für den hydraulischen Antrieb gegen
Rotation festgehalten ist. Wenn bei hydraulischem Antrieb das Bremspedal 142 herabgedrückt
wird, so daß sich das Bremssteuerventil 26 nach links bewegt und die Leitungen I90
und 194 miteinander verbunden werden, hat dies keine Wirkung. Der Reaktionsteilbremszylinder
wird unter Druck gehalten, das Ende der mit dem Bremssteuerventil 26 in Verbindung
stehenden Leitung 194 in der Stellung des Hauptsteuerventils für hydraulischen Antrieb
mit der Ringnut I70 verbunden ist, die in dieser Stellung eine geschlossene Kammer
zwischen den Steuerbunden 16o und 162 bildet, d. h., ein Herabdrücken des Bremspedals
142 und des mit diesem verbundenen Bremssteuerventils 26 wirkt sich nicht auf die
Reaktionsteilbremse aus.
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Wenn das Hauptsteuerventil 18 auf direkten Antrieb D eingestellt ist,
ist die Zufuhrleitung 188 zum Bremszylinder 136 durch den Steuerbund 16o verschlossen,
und der Bremszylinder 136 wird, wie oben angegeben, durch die Leitungen I90 und
192 entleert, wobei sich das Verzögerungsventil 28 links gegenüber der in der Zeichnung
gezeigten Stellung befindet. Wird das Bremspedal 14a in dieser Stellung herabgedrückt,
so daß sich der Steuerschieber I40 des Bremssteuerventils 26 nach links bewegen
kann, so werden die Leitungen I90 und 194 miteinander verbunden und die Verbindung
der Leitung I90 zur Ablaufleitung 192 unterbrochen. Da die Leitung 194 in der Stellung
D des Hauptsteuerventils i8 mit der Druckflüssigkeitsquelle durch die Leitung 42
und die Ringnut 170 verbunden ist, wird die Reaktionsteilbremse 12 betätigt und
der gewünschte hydraulische Bremseffekt zusätzlich zu der über die Kupplung von
dem Motor auf die Kraftwagenräder übertragenen Motorbremsung herbeigeführt.
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Es ist vorteilhaft, das Gestänge, das das Bremspedal mit den Räderbremsen
(oder einem Bremszylinder bei hydraulischen Bremsen) verbindet, derart auszuführen,
daß beim Herabdrücken des Bremspedals zunächst nur die hydraulische Bremse ohne
Betätigung der Radbremsen eingeschaltet wird und das endgültige Radbremsen erst
durch weiteres Herabdrücken des Bremspedals über die Stellung, in der der Steuerschieber
140 seine linke Endlage erreicht hat, hinaus erfolgt.
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Im folgenden wird die automatische Umschaltung des Hauptsteuerventils
18 zwischen den Stellungen für hydraulischen Antrieb H und direkten Antrieb D und
die Überwachung der automatischen Umschaltung durch den Kraftwagenführer beschrieben.
Es wird angenommen, daß die Rotationsrichtung des Getriebes eine Drehung der Ventilspindel
44 des Drehzahlverhältnisreglers 2o durch das Zahnrad 36 im Uhrzeigersinn bei Betrachtung
von links mit Bezug auf Fig. i bewirkt und daß weiterhin die z. B. mit den Rädern
eines Kraftfahrzeuges verbundene Abtriebswelle stillsteht und der Fahrtrichtungshebel
einer nicht dargestellten, an sich bekannten Umkehrvorrichtung für die Fahrtrichtung
in die Stellung für Vorwärtsfahrt gebracht ist. Mit der Abtriebswelle steht auch
das Zahnrad 5o still, das den Zentrifugalregler 22 trägt, und die Fliehgewichte
66 befinden sich in ihrer inneren Stellung 76. In diesem Zustand ist auch die Mitnehmerscheibe
56 in gleitender Reibung mit dem Zahnrad 5o verbunden, wodurch das Zahnrad 5o versucht,
die Mitnehmerscheibe gegen Drehung festzuhalten. Dadurch wird das Schraubengewinde
64 wirksam und bringt die rotierende Ventilspindel 44 in die rechte Endlage mit
Bezug auf Fig. i, wo diese durch die Bewegungsbegrenzung der Anschlagscheibe 48
in der Ausnehmung 65 die Mitnehmerscheibe 56 veranlaßt, mit ihr zu rotieren. Wird
weiterhin angenommen, daß sich das Gaspedal I04 in der in Fig. i voll ausgezogen
dargestellten Lage befindet, so ergibt sich folgendes: Die Druckflüssigkeit im Kanal
4o wird durch die Ventilspindel 44 aufgehalten, so daß sie die untere Druckkammer
des Servomotors 88 über die Leitungen 196 und 198 nicht erreichen kann. Die untere
Druckkammer wird vielmehr durch die Leitung 198, die Steuernut Zoo in dem von der
Drosselklappe betätigten Überwachungsventil 24, die Leitung 196, die Öffnungen 2o2
und 2o4 im Hülsenventil 72 und die Ablaufleitung 2o6 entleert. Ebenso wird die obere
Druckkammer des Servomotors 88 durch den Kanal 2O8 und die Ablaufleitung 210, die
über die Ringnut 212 des Steuerschiebers 98 im Überwachungsventil 24 in Verbindung
miteinander stehen, entleert. Dadurch stellt der Servomotor 88 den Steuerschieber
86 des Hauptsteuerventils i8 in die Stellung H für hydraulischen Antrieb, wobei
der Steuerschieber 86 diese Stellung dadurch einnehmen kann, daß der manuell betätigte
Fahrtrichtungshebel vom Kraftwagenführer von Leerlauf auf Vorwärtsfahrt umgeschaltet
worden ist. Der Kraftwagen kann dann mit auf hydraulischen Antrieb eingestelltem
Getriebe angefahren werden.
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Vor einer weiteren Untersuchung des Steuerungsablaufs beim Anfahren
des Kraftwagens ist es zweckmäßig, die Stellung der Steuerorgane für den Fall zu
untersuchen, daß das Gaspedal I04 sich in völlig zurückgezogener Leerlaufstellung,
wie in Fig. i gestrichelt dargestellt, befindet. In dieser Stellung wird der Steuerschieber
98 des Überwachungsventils 24 abwärts in eine solche Lage gebracht, daß der Ablaufkanal
210 für die obere Kammer der Servoeinrichtung geschlossen und der Kanal 2o8 mit
der Zufuhrleitung 42 verbunden ist. Dadurch wird die Verbindung zwischen den Leitungen
198 und 196 jedoch nicht unterbrochen, so daß die untere Druckkammer des Servomotors
88 druckfrei bleibt. Unter diesen Umständen wird der Steuerschieber 86 des Hauptsteuerventils
18 durch den Servomotor abwärts in die neutrale Lage N bewegt, wodurch, wie oben
erwähnt, die Reaktionsteilbremse gelöst und nur ein sehr kleiner Betrag an Drehmoment
auf die getriebene Welle übertragen wird. Dies hat den Vorteil, daß der manuell
betätigte
Fahrtrichtungshebel von der Leerlaufstellung wegen des nur sehr kleinen, durch den
Wandler übertragenen Drehmomentes mühelos auf die gewünschte Fahrtrichtung eingestellt
werden kann. Gleichzeitig wird dadurch praktisch jede Neigung des Kraftwagens zum
»Kriechen« beseitigt, selbst wenn der Motor auf eine erhöhte Leerlaufgeschwindigkeit
eingestellt ist.
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Ist der manuell betätigte Fahrtrichtungsheber auf Vorwärtsfahrt eingestellt
und wird das Gaspedal I04 zum Anfahren des Fahrzeuges herabgedrückt, so führt die
erste Bewegung des Gaspedals von der in Fig. I gestrichelt dargestellten Leerlauflage
in die voll ausgezogen dargestellte Lage dazu, daß das Hauptsteuerventil 18 von
der neutralen Stellung N in die Stellung für hydraulischen Antrieb H umgeschaltet
wird. Bei weiterem Herabdrücken des Pedals und gleichzeitiger Beschleunigung des
Fahrzeuges bewegen sich die Fliehgewichte 66 des Zentrifugalreglers 22 zunächst
allein gegen die Wirkung der Feder 74 radial nach auswärts. Dies trifft bei einem
üblichen Personenkraftwagen etwa bis zu einer Geschwindigkeit von 15 bis 25 km/h,
z. B. 20 km/h, zu, bei deren Überschreitung die Fliehgewichte durch die Blattfedern
82 erhöhten Widerstand vorfinden und dadurch zunächst an einer Weiterbewegung radial
nach außen gehindert werden.
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Bei einer solchen Geschwindigkeit im Gebiet des hydraulischen Antriebs
wird die Drehzahl des Zahnrades 5o des Drehzahlverhältnisreglers 20 noch erheblich
unter der Drehzahl des mit der treibenden Welle verbundenen Zahnrades 36 und damit
der Drehzahl der Ventilspindel 44 liegen. Folglich dreht sich auch die Mitnehmerscheibe
56 schneller als das Zahnrad 50 und hält die Ventilspindel 44 in der rechten Grenzlage
fest. Inzwischen ist das Hülsenventil 72 durch die Bewegung der Fliehgewichte 66
in die Lage 78 etwas nach rechts von der in Fig. I dargestellten Lage verschoben
worden. Diese begrenzte Verschiebung des Hülsenventils reicht noch nicht aus, um
die Verbindung zwischen den Öffnungen 202 und 20 mit den zugehörigen Leitungen 196
und 2o6 zu unterbrechen, so daß der untere Zylinder des Servomotors 88 entleert
bleibt und der Steuerschieber 86 des Hauptsteuerventils noch nicht in die Stellung
D für direkten Antrieb bewegt werden kann. Dabei ist zu beachten, daß ein Herabdrücken
des Gaspedals in die gestrichelt eingezeichnete Lage 116 infolge der Langlochverbindung
II0 im Ventilgestänge das Überwachungsventi1 24 nicht aus seiner durch die Federn
I00 und I02 bewirkten Mittelstellung verschieben kann.
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Bei weiterer Beschleunigung des Fahrzeuges, d.h. einem Ansteigen des
Drehzahlverhältnisses der getriebenen und der treibenden Welle, sinkt das Verhältnis
der Drehmomentvervielfachung progressiv, bis bei einem bestimmten Drehzahlverhältnis
das abgegebene Drehmoment an der getriebenen Welle gleich dem vom Getriebe aufgenommenen
Drehmoment ist. Bei weiterer Steigerung des Drehzahlverhältnisses über das als »Umschaltpunkt«
bezeichnete Drehzahlverhältnis bei gleichen Drehmomenten wird das abgebene Drehmoment
geringer als das zugeführte. Dieser Zustand soll jedoch vermieden werden, da dann
der hydraulische Antrieb einen geringeren Wirkungsgrad als ein direkter Antrieb
besäße und dadurch eine übermäßige Erwärmung des Getriebes auftreten würde. Um dies
zu verhindern, soll der Umschaltpunkt etwa bei einem Drehzahlverhältnis n2 : n1
= 0,7 liegen.
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Mit Erreichen dieses Punktes soll das Getriebe automatisch und damit
unabhängig vom Willen des Kraftwagenführers und unabhängig von der absoluten Drehzahl
der getriebenen Welle, die proportional der Geschwindigkeit des Kraftwagens ist,
auf direkten Antrieb umgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Zahnrad 36 und dem treibenden Teil des Drehmomentwandlers gegenüber
dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 5o und dem angetriebenen Teil des
Wandlers derart gewählt, daß bei einem Drehzahlverhältnis zwischen getriebener und
treibender Welle von z. B. 0,7 die Drehzahl des Zahnrades 5o die gleiche ist wie
die des Zahnrades 36. Mit der Überschreitung dieses Umschaltpunktes überschneiden
sich die Drehzahlen der in gleicher Richtung rotierenden Zahnräder 50 und
36, so daß oberhalb des Überschneidungspunktes das Zahnrad 5o schneller als das
Zahnrad 36 rotiert. Dadurch wird die Mitnehmerscheibe 56 infolge der von dem nunmehr
relativ zu ihr in umgekehrter Richtung rotierenden Zahnrad 5o auf sie ausgeübten
Reibungskräfte festgehalten, so daß sich die rotierende Ventilspindel 44 durch die
Wirkung des Schraubengewindes 64 axial nach links mit Bezug auf Fig. I bewegt, bis
die Anschlagscheibe 48 am linken Ende der Ausnehmung 65 anschlägt.
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In dieser Stellung sind, da sich das Hülsenventil 72 noch in einer
Lage entsprechend der Mittelstellung 78 der Fliehgewichte befindet, der Ablaufkanal
2o6 durch die Ventilspindel 4..4 verschlossen und die Leitung 196, die- mit der
unteren Druckkammer des Servomotors 88 über das Überwachungsventil 24 und die Leitung
198 in Verbindung steht, über den Kanal 40, die Ventilöffnungen 214 und 202 im Hülsenventil
72 und die. Ringnut 46 in der Ventilspindel 44 mit der Zahnradpumpe 30 verbunden.
Da die obere Kammer des Servomotors 88 über die Kanäle 208 und 2io druckentlastet
ist, wird der Kolben 9o des Servomotors 88 nach aufwärts gedrückt und stellt den
Steuerschieber 86 des Hauptsteuerventils von hydraulischem Antrieb auf direkten
Antrieb> um.
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Wie oben bereits erwähnt, verhindert der Zentrifugalregler eine Umschaltung
des Hauptsteuerventils 18 in die Stellung für direkten Antrieb bei jeder Geschwindigkeit,
die unterhalb der obenerwähnten Grenze von z. B. 2o km/h liegt, so daß in diesem
Geschwindigkeitsbereich nur hydraulischer Antrieb oder Neutralstellung je nach der
Lage der Drosselklappe bzw. des Gaspedals eingestellt werden kann. In ähnlicher
Weise ist ein oberes Geschwindigkeitsgebiet vorhanden, dessen untere Grenze z. B.
ioo km/h betragen kann und in welchem
das Getriebe unabhängig vom
Willen des Kraftwagenführers in der Stellung für direkten Antrieb verbleibt. Dieser
obere Geschwindigkeitsbereich wird gleichfalls durch den Zentrifugalregler in folgender
Weise herbeigeführt: Wie oben beschrieben, wird, wenn die Fliehgewichte 66 an der
oberen Grenze des unteren Geschwindigkeitsbereichs mit den Blattfedern 82 in Berührung
kommen, eine weitere Bewegung der Fliehgewichte radial nach auswärts infolge der
erheblich kräftigeren Ausbildung der Blattfedern 82 zunächst verhindert. Mit dem
weiteren Ansteigen der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit wächst jedoch die von den Gewichten
66 entwickelte Zentrifugalkraft ständig weiter an, bis bei einer vorbestimmten Kraftwagengeschwindigkeit,
z. B. I00 km/h, die Zentrifugalkraft eine solche Größe erreicht hat, daß sie die
Kräfte der Feder 74 und 82 überwindet und dadurch zu einer weiteren Bewegung der
Fliehgewichte radial nach auswärts führt. Mit dieser Geschwindigkeit beginnt der
obere Geschwindigkeitsbereich. Von Beginn der Weiterbewegung der Fliehgewichte ab
erhöht der wachsende Radius der Fliehgewichte die Zentrifugalkraft in einem größeren
Maße, als die Gegenkraft der Federn 74 und 82 anwächst, so daß sich die Fliehgewichte
praktisch unabhängig von einer weiteren Geschwindigkeitssteigerung von der Lage
78 in die Lage 8o bewegen. In dieser äußeren Grenzlage 8o verbleiben die Fliehgewichte
so lange, bis die Geschwindigkeit auf einen vorbestimmten, unter z. B. I00 km/h
liegenden Wert abgefallen ist, woraufhin sie sich unmittelbar in die Lage 78 oder
eine Lage zwischen 78 und 76 zurückbewegen, letzteres wenn die Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges bis zu einem Wert innerhalb des unteren Geschwindigkeitsbereichs
abgefallen ist.
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Wenn sich die Fliehgewichte in der äußeren Grenzlage 8o befinden,
die sie stets dem Beispiel entsprechend bei I00 km/h oder mehr einnehmen, hat das
Hülsenventil 72 seine äußerste rechte Lage eingenommen und hat eine Verbindung zwischen
der Druckflüssigkeitszufuhrleitung 40 und der unteren Kammer des Servomotors 88
über die Öffnungen 214 und 2o2 im Hülsenventil, die Ringnut 46 der Ventilspindel
44, die Leitung 196, die Ringnut Zoo im Steuerschieber des Überwachungsventils 24
und die Leitung 198 hergestellt. Auf diese Weise wird der Druck der Flüssigkeit
in der unteren Kammer des Servomotors aufrechterhalten und das Hauptsteuerventil
in der Stellung D für direkten Antrieb unabhängig von der axialen Lage der Ventilspindel
44 gehalten.
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Die Bewegung der Ventilhülse 72 in die äußerste rechte Stellung verbindet
gleichzeitig die Zufuhrleitung 40 mit einer zum Überwachungsventil 24 führenden
Leitung 216 über eine Ausnehmung 218 im Hülsenventil 72, deren Verbindung mit einem
Ablaufkanal, mit dem die Ausnehmung 218 in der mittleren und linken Stellung des
Hülsenventils in Verbindung steht, gleichzeitig unterbrochen wird. Dies hat folgenden
Grund: Aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, daß der Verhältnisregler 2o
und der mit ihm verbundene Zentrifugalregler 22 zwei Geschwindigkeitsbereiche dem
Einfluß des Kraftwagenführers entziehen, nämlich einen Bereich geringer Geschwindigkeit,
in dem stets der hydraulische Antrieb eingeschaltet ist, und einen Bereich hoher
Geschwindigkeit, in dem stets der direkte Antrieb eingeschaltet ist. Zwischen diesen
beiden Geschwindigkeitsbereichen befindet sich ein Gebiet mit einer unteren Grenze
von 2o km/h und einer oberen Grenze von I00 km/h entsprechend den oben gemachten
Annahmen. In diesem Bereich erfolgt der Fahrzeugantrieb wahlweise entweder hydraulisch
oder direkt, jedoch unter Kontrolle des Kraftfahrzeugführers, so daß dieser das
Getriebe jederzeit von direktem auf hydraulischen Antrieb zurückstellen kann, um
z. B. zur Überwindung von Steigungen oder zum Überholen eines anderen Fahrzeuges
eine größere Beschleunigungskraft zu erreichen. Dies wird durch Heruntertreten des
Gaspedals in die Lage i22 erzielt. Mit dem Heruntertreten wird die Motordrosselklappe
zunächst vollständig geöffnet, da das Pedal die Stellung 116 passieren muß, um die
Stellung 122 zu erreichen. Die Bewegung des Pedals in die letztgenannte Stellung
beseitigt den toten Gang in dem Langloch iio und bewirkt ein Anheben des Steuerschiebers
98 im Überwachungsventil 24 aus der in der Figur dargestellten Lage nach oben in
die Überwachungslage. Dadurch wird die Verbindung zwischen den Leitungen 196 und
198 über die Ringnut Zoo unterbrochen und eine Verbindung zwischen den Leitungen
198 und 216 hergestellt, so daß die Zufuhr von Druckflüssigkeit zur unteren Druckkammer
des Servomotors 88 unterbrochen wird und diese Kammer über die Leitungen 198. 216
und 22o entleert wird. Die letztgenannten Leitungen stehen in dem angenommenen Geschwindigkeitsbereich
miteinander in Verbindung, da die Fliehgewichte eine Stellung eingenommen haben,
die nicht weiter außerhalb als die Lage 78 ist, und sich daher das Hülsenventil
7:2 in der Mittellage oder links von dieser befindet, so daß die Leitung
216 über die Leitung 220 entleert wird.
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Wenn angenommen die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit im oberen Geschwindigkeitsbereich
liegt und der Fahrzeugführer durch Niederdrücken des Gaspedals zum hydraulischen
Antrieb zurückkehren will, so wird dies dadurch verhindert, daß, obwohl die Bewegung
des Überwachungsventils 24 in die obere Lage die Zufuhr von Druckflüssigkeit durch
die Leitung 166 nach der unteren Kammer des Servomotors 88 verhindert, diese Kammer
nicht entleert werden kann. Da in dem oberen Geschwindigkeitsbereich das Hülsenventil
72 die rechte Lage eingenommen hat, ist v ielinehr die Verbindung zwischen der Leitung
216, die bei der angenommenen Überwachungslage über das Überwachungsv entil 24 finit
der Leitung 198 in Verbindung steht, und der Ablaufleitung 22o durch das Hülsenventil
72 unterbrochen, und der Druck in der unteren Kammer des Servomotors 88 wird dadurch
beibehalten, daß der Kanal 4o über die Ausnehmung 218 im Hülsenventil mit der Leitung
216 in Verbindung
steht. Folglich führt im oberen Geschwindigkeitsbereich
eine Bewegung des Überwachungsventils 24 nach oben in die Überwachungslage zu keiner
Druckentlastung in der unteren Kammer des Servomotors, und das Hauptsteuerventil
18 verbleibt in der Stellung für direkten Antrieb. Es wird darauf hingewiesen, daß
die Rückkehr zum hydraulischen Antrieb im oberen Geschwindigkeitsbereich unabhängig
von der axialen Stellung der Ventilspindel 44 des Drehzahlverhältnisreglers 2o in
jedem Falle verhindert wird.
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Ist angenommen der Kraftwagen vom Stillstand auf eine mittlere Geschwindigkeit,
z. B. 40 km/h, beschleunigt worden und dabei der hydraulische Antrieb beibehalten
worden, so daß das die Umschaltung auslösende Drehzahlverhältnis noch nicht erreicht
worden ist, und der Fahrzeugführer wünscht einen Übergang zu direktem Antrieb, so
kann dies auf einfache Weise durch zeitweises Entlasten des Gaspedals vom Fußdruck
geschehen. Dadurch wird die Motorgeschwindigkeit herabgesetzt, so daß das zur Umschaltung
erforderliche Drehzahlverhältnis zwischen der getriebenen und der treibenden Welle
bei der vorhandenen Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird und die Ventilspindel
44 des Drehzahlverhältnisreglers 2o aus ihrer rechten Lage für hydraulischen Antrieb
in ihre linke Lage durch die Umkehr der relativen Drehrichtung zwischen den Zahnrädern
36 und 5o bewegt wird. Durch die Verschiebung der Ventilspindel 44 wird die Druckflüssigkeitszufuhrleitung
40 mit der Leitung 196 verbunden, so daß die Druckflüssigkeit über die Ringnut 200
des Überwachungsventils 24 und die Leitung 198 zur unteren Kammer des Servomotors
88 gelangen kann und das Hauptsteuerventil in die Stellung für direkten Antrieb
umstellt.
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Wird dabei das Gaspedal vollständig vom Fußdruck entlastet, so daß
es die in Fig. I gestrichelt dargestellte Lage einnimmt, so tritt eine etwas veränderte
Wirkung ein, wobei jedoch ebenfalls eine Umschaltung auf direkten Antrieb erreicht
wird. Durch die Bewegung des Gaspedals in die Leerlauflage zieht diese den Steuerschieber
98 des Überwachungsventils 24 nach unten, und es kann Druckflüssigkeit in die untere
Kammer des Servomotors 88 über die Leitungen 196 und 198 einströmen, während die
obere Kammer nicht mehr über die Leitungen 208 und 210 entleert wird, da diese bei
der Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 98 im Überwachungsventil 24 gesperrt worden
sind. Die Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 98 verbindet jedoch die Leitung 208
mit der Druckzufuhrleitung 42, so daß die Druckflüssigkeit sowohl in die obere als
auch in die untere Kammer des Servomotors 98 einströmt. Die Drücke sind somit in
den Kammern gleich groß, doch ist die wirksame Fläche auf der Unterseite des Kolbens
9o im Servomotor größer als auf der Oberseite, da letztere um die Fläche des untersten
Steuerbundes 162 am Steuerschieber 86 vermindert ist. Die Feder 92 ist so bemessen,
daß die Differenz der Druckkräfte auf den beiden Kolbenseiten zum Zusammenpressen
der Feder ausreicht und dadurch das Hauptsteuerventil 18 in die Stellung D für direkten
Antrieb bewegt wird. Sobald das Gaspedal aus der Leerlaufstellung wieder herabgedrückt
wird, wird die obere Kammer des Servomotors 88 wieder von der Druckflüssigkeitsquelle
getrennt und über die Ablaufleitung 2I0 entleert. Der Kraftfahrzeugführer kann daher
im mittleren Geschwindigkeitsbereich wahlweise von hydraulischem Antrieb auf direkten
Antrieb oder umgekehrt durch Zurückziehen des Fußes am Gaspedal oder durch Herabtreten
des Pedals in die unterste Lage übergehen.
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In Fig. I sind zur Erläuterung des Steuersystems die einzelnen Ventile
getrennt voneinander eingezeichnet und durch äußere Leitungen miteinander verbunden.
Selbstverständlich können sämtliche Ventile einschließlich des Servomotors zur Betätigung
des Hauptsteuerventils und dem Bremszylinder für die Reaktionsteilbremse auch in
einem einzigen Gehäuse untergebracht sein, das als Einheit im Gehäuse des Getriebes
angeordnet ist. In diesem Falle kann die richtige Einstellung zwischen den zusammenwirkenden
Teilen verhältnismäßig leicht vorgenommen und beibehalten werden. Eine solche Konstruktion
vereinfacht die Wartung, Überholung und den Austausch des Steuersystems wesentlich,
da sie als Ganzes aus dem Gehäuse für die betreffende Arbeit herausgenommen werden
kann, ohne dabei andere Teile des Getriebes aus ihrer Lage bringen zu müssen.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform nach Fig. I wird das Steuersystem
ausschließlich durch Druckflüssigkeit betätigt. Manchmal kann es aber auch erwünscht
sein, einen Teil des Steuersystems elektrisch zu betätigen, um mechanische Gestänge
zwischen weit voneinander liegenden Teilen, z. B. dein Hauptsteuerventil und dein
vom Kraftfahrzeugführer bedienten Gaspedal und Bremspedal, zu vermeiden. Das in
Fig.2 gezeigte System arbeitet zum Teil hydraulisch, zum Teil elektrisch. Gegenüber
Fig. i sind gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Steuerschieber 86 des Hauptsteuerventils 18 ist in der Ausführung
nach Fig. 2 mit einem kolbenartigen Anker 222 versehen, auf den gegeneinandergerichtete
Federn 92 und 9,4 wirken. Oberhalb und unterhalb des Ankers 222 sind Betätigungsspulen
224 und 226 angeordnet, von denen die erste bei Stromdurchfluß den Steuerschieber
86 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung für hydraulischen Antrieb in die Stellung
für direkten Antrieb umstellt und die zweite Betätigungsspule den Steuerschieber
in die neutrale Stellung bringt. Die Spule 224 liegt in einem Kreis 228 zwischen
dem Plus- und dein Minuspol einer Spannungsquelle in Serie mit einem Kontaktpaar
230. In ähnlicher Weise liegt die Spule 226 in einem Kreis 232 zwischen den
Polen der gleichen Spannungsquelle in Serie mit einem ersten Kontaktpaar 23q., dein
ein zweites Kontaktpaar 236 und ein drittes Kontaktpaar 238 in Serie vorgeschaltet
sind. Zwischen den Kontaktpaaren 238 und 236 zweigt von dein Kreis 232 eine Leitung
24o ab, welche über zwei in Serie liegende
Kontaktpaare 242 und
244 in den Kreis 228 zwischen dem Kontaktpaar 230 und der Spule 224 einmündet, so
daß die Leitung 24o mit den in Serie liegenden Kontaktpaaren 238, 242 und 244 einen
zweiten Kreis für die Betätigung der Spule 224 bildet.
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Das Bremssteuerventil 26 ist mit einem Anker 246 versehen, auf den
eine Betätigungsspule 248 wirkt, die in einem Kreis 250 mit einem Kontaktpaar
252 in Serie zwischen den Polen der obengenannten oder auch einer anderen Spannungsquelle
liegt.
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Die einzelnen durch den Drehzahlverhältnisregler 2o und den angeschlossenen
Zentrifugalregler 22 gesteuerten Kontaktpaare werden in folgender Weise betätigt:
Die Spindel 44 des Drehzahlverhältnisreglers 2o ist mit einem Nockenteil 254 versehen,
der so angeordnet ist, daß bei Rechtsstellung der Spindel mit Bezug auf Fig. 2 (hydraulischer
Antrieb) die Kontakte 242 geöffnet und bei Linksstellung der Spindel durch den Nocken
mittels der Stange 256 geschlossen sind. Die durch die Fliehgewichte 66 gesteuerte
Hülse 72 ist mit einem Nockenteil 258 versehen, der so angeordnet ist, daß die Kontakte
244 bei Lage der Fliehgewichte in der in Fig. 2 gezeigten Stellung 78 durch den
Nocken 258 und die Betätigungsstange 26o geschlossen werden, während die Kontakte
23o und 234 offen sind. Bei Bewegung der Hülse 72 nach rechts in eine der äußeren
Stellung der Fliehgewichte entsprechenden Lage werden die Kontakte 23o durch den
Nocken 258 und die Betätigungsstange 262 geschlossen, während die Kontakte 234 und
244 geöffnet sind. Eine Bewegung der Hülse 72 nach links in eine der inneren Stellung
76 der Gewichte entsprechenden Lage schließt die Kontakte 230 und 244 mittels der
Betätigungsstange 264, während die Kontakte 23o und 244 geöffnet sind.
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Die Steuerung der Kontakte durch das Gaspedal ist so ausgebildet,
daß die Kontakte 236 bei Leerlaufstellung des Gaspedals durch einen Winkelhebel
266 geschlossen sind, der vom Kopf der Mitnehmerstange 268 betätigbar ist. Die Kontakte
238 sind normalerweise geschlossen und werden nur durch völliges Herabdrücken des
Gaspedals in die Lage 122 durch den Kopf der Mitnehmerstange 268 geöffnet. Die Kontakte
252 im Bremssteuerkreis 25o sind offen, wenn das Bremspedal völlig entlastet ist,
und geschlossen, sobald das Bremssteuerpedal etwas aus der Entlastungsstellung herabgedrückt
wird.
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Die Funktionen des Hauptsteuerventils 18, des Bremssteuerventils 26
und des Verzögerungsventils 28 in ihren verschiedenen Stellungen sind die gleichen
wie bei der Ausführungsform nach Fig. I. Die verschiedenen elektrischen Kreise steuern
die Ventile wie folgt: ' Gemäß Fig.2 befinden sich die Ventile in der Stellung für
hydraulischen Antrieb, wobei der Fahrtrichtungswähler auf Vorwärtsfahrt eingestellt
sein soll. In dieser Lage sind beide das Hauptsteuerventil betätigenden Spulen 224
und 226 spannungslos, da beide Kreise 228 und 232 durch die geöffneten Kontakte
230 und 234 unterbrochen sind. Die Spule 224 wird auch über den zweiten Kreis 24o
nicht erregt, da die Kontakte 242 geöffnet sind. Steigt die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit
bis in den oberen Geschwindigkeitsbereich an, in dem der direkte Antrieb automatisch
eingeschaltet werden soll, so bewegt sich die Hülse 72 durch das Auswandern der
Fliehgewichte in die Lage 8o nach rechts, schließt die Kontakte 23o und erregt die
Spule 224 im Kreis 228, so daß das Hauptsteuerventil i c9 in die Stellung für direkten
Antrieb gebracht wird.
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Da bei der Beschleunigung des Fahrzeuges spätestens mit dem Eintritt
in den oberen Geschwindigkeitsbereich auch die Spindel 44 durch Überschreiten des
»Umschaltpunktes« in die Stellung nach links gebracht wird, werden auch die Kontakte
242 geschlossen und außer dem Kreis 228 auch der Kreis 24o geschlossen, der als
Überwachungskreis arbeitet. Wenn der Kraftfahrzeugführer in dieser Stellung versucht,
durch Niederdrücken des Gaspedals in die tiefste Stellung auf hydraulischen Antrieb
überzugehen und die Kontakte 238 im Kreis 240 zu öffnen, bleibt dies wirkungslos,
da die Spule 224 durch den Kreis 228 erregt bleibt. Wenn die Kraftwagengeschwindigkeit
jedoch bei direktem Antrieb noch im mittleren Geschwindigkeitsbereich liegt und
damit außer dem Kontakt 242, der durch die Spindel 44 geschlossen ist, das Kontaktpaar
244 durch die Hülse 72 infolge der Mittelstellung 78 der Fliehgewichte geschlossen
ist, wird der direkte Antrieb nur durch den Kreis 24o aufrechterhalten, da der Kreis
228 durch das geöffnete Kontaktpaar 230 unterbrochen ist. Ein Niederdrücken des
Gaspedals in die untere Lage zur Herbeiführung des hydraulischen Antriebs ist jetzt
erfolgreich, da das Öffnen der Kontakte 238 den Kreis 24o, der allein das Hauptsteuerventil
18 in der Stellung für direkten Antrieb hält, unterbricht. Wenn umgekehrt der Kraftfahrzeugführer
im mittleren Geschwindigkeitsbereich einen Übergang von hydraulischem auf direkten
Antrieb wünscht, wozu, wie oben beschrieben, das Gaspedal völlig entlastet werden
muß, um die Geschwindigkeit des Motors zu erniedrigen und die Drehzahlen der treibenden
und der getriebenen Welle einander anzugleichen, werden die Ventilspindel 44 des
Drehzahlverhältnisreglers nach links umgestellt und die Kontakte 242 geschlossen.
In dieser Lage sind auch die Kontakte 244 durch die Hülse 72 geschlossen, und die
Spule 224 wird zur Umschaltung auf direkten Antrieb über den Kreis 24o erregt.
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Im unteren Geschwindigkeitsbereich wird der hydraulische Antrieb dadurch
erzielt, daß sich die Hülse 72 in ihrer linken Stellung befindet, so daß die beiden
Kontakte 230 und 244 offen sind und die Spule 224 über keinen der Kreise
228 und 24o erregt werden kann.
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Wenn sich das Gaspedal in der Leerlauflage befindet und das Fahrzeug
entweder stillsteht oder sich nur mit sehr geringer Geschwindigkeit bewegt, wird
das Hauptsteuerventil 18 durch das Schließen
der Kontakte 236 im
Kreis 232 in die neutrale Stellung gebracht. Das Schließen dieses Kreises ist dadurch
möglich, daß sich die Hülse 72 in der angenommenen Lage in der linken Stellung befindet
und die Kontakte 234 im Kreis 232 geschlossen sind. Andererseits bewirkt eine Entlastung
des Gaspedals bis zur Leerlaufstellung bei mittlerer oder hoher Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeuges keine Verschiebung des Hauptsteuerventils I8 in die neutrale
Stellung, da die Kontakte 34 dann geöffnet sind.
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß das kombiniert hydraulisch-elektrische
Steuersystem die gleiche Aufgabe erfüllt wie das rein hydraulisch arbeitende System
gemäß Fig. I und dadurch die gleichen Vorteile bietet.
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Zur Verdeutlichung der mit den Steuersystemen nach Fig. I und 2 erzielbaren
Umsteuerungen ist in Fig. 3 die Drosselklappenöffnung bzw. die Brennstoffzufuhr,
von der die Drehzahl und das Drehmoment des Motors abhängen, als Funktion der relativen
Drehzahl der getriebenen Welle bzw. der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit in einem
Diagramm dargestellt. In diesem Diagramm stellt die Fläche a den Bereich dar, in
dem hydraulischer Antrieb vorliegt, und die Fläche b den Bereich, in dem das Hauptsteuerventil
in die neutrale Stellung umgeschaltet ist. Die Fläche c stellt den Bereich dar,
in dem sowohl hydraulischer als auch direkter Antrieb nach Wunsch des Kraftfahrzeugführers
eingestellt werden kann. Im Bereich der Fläche d liegt ausschließlich Direktantrieb
vor, wobei jedoch ein Übergang auf hydraulischen Antrieb durch Niederdrücken des
Gaspedals in die unterste Lage und Wiederloslassen bis zu einer Stellung im Bereich
der Fläche c möglich ist. Im Bereich der Fläche e, in dem ebenfalls ausschließlich
direkter Antrieb gegeben ist, kann hingegen keine Umschaltung auf hydraulischen
Antrieb vorgenommen werden. Die Flächen a und b sind durch die Linie f voneinander
getrennt, die der Umstellung des Hauptsteuerventils 18 von der neutralen Stellung
in die Stellung für hydraulischen Antrieb oder umgekehrt entspricht. Die Trennungslinie
g zwischen den Flächen a und c bzw. d entspricht dem Übergang der Fliehgewichte
im Zentrifugalregler von der Stellung 76 zur Stellung 78 bzw. umgekehrt. Die Trennungslinie
h zwischen den Flächen d und e wird überschritten, wenn sich die Fliehgewichte
66 des Zentrifugalreglers aus der Mittelstellung 78 in die äußere Grenzstellung
8o bewegen bzw. umgekehrt. Die Flächen c und d werden durch die Linie
i
getrennt. Beim Überschreiten der Linie in Richtung von der Fläche c zur
Fläche d erfolgt die Umstellung des Hauptsteuerventils selbsttätig von hydraulischem
Antrieb auf Direktantrieb; beim Überschreiten der Trennungslinie i in umgekehrter
Richtung wird hingegen der direkte Antrieb im Bereich der Fläche c so lange beibehalten,
bis entweder der Kraftfahrzeugführer das Gaspedal bis in die unterste Stellung hinabdrückt
und dadurch, wie oben beschrieben, die Umschaltung auf hydraulischen Antrieb ermöglicht
oder die Geschwindigkeit des Fahrzeuges so weit absinkt, daß die Trennungslinie
g vom Bereich c zum Bereich a überschritten wird, wodurch der hydraulische Antrieb
selbsttätig wieder eingeschaltet wird.
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Für die Merkmale der Ansprüche 2 bis 9 wird nur in Verbindung mit
dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs I Schutz begehrt.