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Elektrische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Schalten eines Geschwindigkeitswechselgetriebes
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuervorrichtung zum
selbsttätigen Schalten eines Geschwindigkeitswechselgetriebes für Kraftfahrzeuge,
bei der ein derMotordrehzahl des Fahrzeuges proportionaler Strom aus den von der
Zündmaschine gelieferten Spannungsimpulsen erzeugt wird, und bei der ein auf den
erzeugten Strom ansprechendes Relais zur Steuerung eines Elektromagneten für die
Getriebeschaltung vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche bekannten Steuervorrichtungen
weiter zu vervollkommnen und insbesondere betriebssicherer zu gestalten.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Dioden-Treiberstufe,
durch die der zur Motordrehzahl proportionale Strom fließen kann, und durch einen
Transistorverstärker gelöst, der zwischen die Dioden-Treiberstufe und ein Relais
geschaltet ist sowie einen Vorspannungswiderstand, der mit der Dioden-Treiberstufe
und dem Stromkreis derBatterie verbunden ist, um Schwankungen der Batteriespannung
unwirksam zu machen.
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Bei einer solchen Ausbildung der Steuervorrichtung ist der einwandfreie
Betrieb schon bei der kleinsten Strommenge aus dem Zündkreis gewährleistet und im
übrigen von Spannungsschwankungen der Batterie unbeeinflußt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen
Zündmaschine und Dioden-Treiberstufe ein Filterkreis geschaltet, der eine Begrenzerdiode
enthält. Ein solcher Filterkreis dient in Verbindung mit der Begrenzerdiode dazu,
bei jedem Zündimpuls eine gleiche Strommenge zu liefern. Infolgedessen ist der Integralwert
der von dem Zündkreis entnommenen Strommenge proportional der Frequenz der Zündimpulse
und damit der Drehzahl des Motors, so daß eine von der Motordrehzahl abhängige Spannung
und ein von der Motordrehzahl abhängiger Strom gewährleistet ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Steuervorrichtung
mit einem abhängig von der Motorbelastung steuerbaren Potentiometer versehen ist,
ist der Vorspannungswiderstand mit einem Punkt des Potentiometers verbunden, während
die Wirkung des Vorspannungswiderstandes durch Schalter veränderlich ist, die mit
anderen Punkten des Potentiometers verbunden sind, wobei die Schalter durch die
Getriebeschaltung oder den Druck in der Ansaugleitung des Antriebsmotors steuerbar
sind.
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Es ist durch eine zum Stand der Technik gehörende, selbsttätige Schaltvorrichtung
für Wechselgetriebe zwar bereits bekannt, ein Potentiometer in Abhängigkeit von
der Motorbelastung zu steuern; statt einer Verstärkerstufe zugeordnet zu sein, liegt
dieses Potentiometer jedoch bereits vor dem Erzeuger des drehzahlabhängigen Steuerstromes,
der als Gleichstromgenerator ausgebildet ist, wodurch es elektrisch völlig anders
wirkt und mit der Erfindung nichts zu tun hat.
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Ferner sind Transistoren als Verstärkerelemente an sich bekannt. Die
Erfindung ist jedoch in der bebestimmten, oben angegebenen Anordnung des Transistors
im Gesamtschaltbild zu sehen, nicht in der Verwendung des Transistors als Verstärkerelement
für sich.
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Die Zeichnung zeigt in ihren Fig. 1 und 2 zwei bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Schnellganggetriebes.
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Fig. 1 stellt dabei das Grundschaltbild mit Treiberstufe, Transistor
und Vorspannungswiderstand dar, Fig. 2 eine erweiterte Anordnung.
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In Fig. 1 ist die Primärwicklung der Zündspule des Antriebsmotors
mit i bezeichnet. Sie liegt in einem Stromkreis, der von der Fahrzeugbatterie gespeist
wird, und zwar ist das eine Ende des Kreises mit dem negativen und das andere Ende
mit dem positiven, seinerseits geerdeten Batteriepol verbunden. Der
übliche,
vom Antriebsmotor getriebene Unterbrecher, der den intermittierenden Stromfluß durch
die Primärwicklung i erzeugt, ist mit b bezeichnet; der Unterbrecherkontakt
ist durch den üblichen Funkenlöschkondensator c überbrückt. Der Filter- und Begrenzernreis,
der parallel zur Primärwicklung i liegt, besteht aus der Induktivität h und der
Diode d 1. Durch diesen Kreis werden die Spannungsimpulse an der Primärwicklung
i in Impulse von im wesentlich r echteckiger Form umgewandelt. Die raschen Schwingungen,
die das öffnen des Unterbrecherkontaktes gewöhntlich zur Folge hat, werden von der
Induktivität h und einem Glättungskondensator c 1, der in dem erwähnten Dioden-Treiberkreis
liegt, ausgesiebt, und die Spitze der verbleibenden Impulsform wird durch die Diode
d 1 abgeschnitten. Der Filterkreis mit der Diode d 1 dient also dazu, eine gleiche
Strommenge für jeden Zündimpuls zu liefern. Infolgedessen ist die von dem Zündkreis
entnommene Strommenge in ihrem Integralwert proportional der Frequenz der Zündimpulse
und damit der Drehzahl des Antriebsmotors, so daß tatsächlich eine von der Motordrehzahl
abhängige Spannung bzw. Strom entsteht.
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Der Filter- und Begrenzerkreis wird durch einen Handschalter 4 eingeschaltet,
den der Fahrer öffnen kann, wenn er die selbsttätige Getriebeschaltung auszuschalten
wünscht. DerFilter- undBegrenzungskreis dient dazu, die Stromimpulse an die Dioden-Treiberstufe
zu liefern. Diese besteht aus dem schon erwähnten Kondensator e1, dessen eine Belegung
an die positive Klemme der Diode d 1 gelegt ist, während seine andere Belegung an
die Verbindung der positiven Klemme einer Diode d 2 mit der negativen Klemme einer
Diode d 3 geführt ist. Die Dioden d 2
und d 3 sind parallel geschaltet,
und mit der Diode d 3 liegt ein Kondensator c 2 in Reihe.
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Die elektrische Einrichtung weist weiter einen Transistorverstärker
t auf, in dessen Kollektorkreis ein Relais cr liegt, während die Basis an die Dioden-Treiberstufe
zwischen deren Schaltelementen d3, c2 . angeschlossen ist. An diesem Punkt liegt
auch das eine Ende eines Vorspannungswiderstandes r 1, dessen anderes Ende an die
negative Seite des Systems geführt ist. Zweck dieses Vorsprungswiderstandes r 1
ist, einen Vorstrom zu erzeugen, welcher dem von der Treiberstufe zum Transistor
t fließenden, der Motordrehzahl proportionalen Strom entgegen gerichtet ist. Der
Verstärker arbeitet mit einer kleinen Differenz zwischen den Strömen der Treiberstufe
und des Vorspannungswiderstandes r1. DerVorteil dieser ; Gegeneinanderschaltung
von Treiberstrom und Strom durch den Vorspannungswiderstand r1 liegt darin, daß
beide Ströme gleichermaßen durch Schwankungen der Batteriespannung beeinflußt werden.
Solche Schwankungen beeinflussen daher den Arbeitspunkt ; der Anordnung nicht.
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Das Relais cr steuert einen Schalter sr 1, über den der Batteriestrom
durch eine Magnetspule s (oder eine elektromagnetische Kupplung) fließt, welche
das Schnellgangzahniad in Eingriff bringt.
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Die Anordnung ist so gewählt, daß der Schalter sr1 geschlossen ist,
solange der Antriebsmotor steht. Wird dieser angelassen und der Schalter 4 geschlossen,
so wird der Basis des Transistors t eine negative Vorspannung zugeführt, so daß
der Transistor t leitend wird. Die dadurch bewirkte Erregung des Relais cr# öffnet
den Schalter sr 1, so daß die Magnetspule s nicht arbeitet. Mit zunehmender Drehzahl
wächst auch der Strom der Dioden-Treiberstufe, und, da dieser Strom dem Strom durch
den Vorspannungswiderstand r 1 entgegengerichtet ist, nimmt die Basisvorspannung
des Transistors t ab. Bei einer vorgegebenen Drehzahl ist der Strom durch den Transistor
s und das Relais cr so weit abgesunken, daß der Schalter sr 1 unter der Wirkung
einer Feder geschlossen wird und die Magnetspule .s in Tätigkeit setzt, die ihrerseits
den Schnellgang einrückt. Bei abnehmender Drehzahl sinkt entsprechend auch der Strom
der Treiberstufe, bis schließlich das Relais cr wieder erregt wird und den Schnellgang
wieder ausrückt.
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Bisher wurde ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Einige weitere Ausgestaltungen sind in Fig. 2 veranschaulicht. Da das Relais Cl'
auf kleine Spannungsänderungen ansprechen und daher notwendigerweise empfindlich
sein muß, ist es in erster Linie wünschenswert, ein robusteres Relais zur Betätigung
des Schalters sr 1 verwenden zu können. Zu diesem Zweck wird die Einrichtung
mit einem zweiten Relais crl ausgestattet, das vom Batteriestrom erregt wird. Solche
verstärkende Relaisketten sind für sich bekannt. Das Relais cr 1 betätigt
sowohl den Kontakt sr 1 als auch den Haltekontakt sr 3. Sobald das Relais
cr erregt wird, legt es den beweglichen Schaltarm des Kontaktes sr2 um (gestrichelte
Linie in Fig.2) und macht dadurch das Relais cr 1 unwirksam. Wenn aber (wie
zuvor beschrieben) das Relais cr bei einer bestimmten Drehzahl abfällt, kehrt der
Schaltarm unter der Wirkung einer Feder wieder in seine mit einer vollen Linie dargestellten
Lage zurück. Aus der Batterie kann nun Strom über einen Schalter 3, einen Widerstand
r3, das Relais cr 1 und einen Schalter 5 fließen und das Relais erregen, das über
den Kontakt sr 1 die Magnetspule s in Tätigkeit setzt. Gleichzeitig schließt
das Relais cr 1 auch den Haltekontakt sr 3, der das Relais auch für
den Fall hält, daß der Kontakt sr-2 geöffnet wird.
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Weiter ist es wünschenswert, daß die der Transistorbasis aufgedrückte
Spannung in Abhängigkeit von einer Reihe von Betriebszuständen geändert werden kann,
die vom Gaspedal oder der Abnahme des Druckes in der Ansaugleitung des Antriebsmotors
beeinflußt werden. Zu diesem Zweck sind zusätzliche Schalter 6 und 7 vorgesehen
und angeordnet, wie Fig. 2 zeigt, und zwar liegen sie an Abgriffen f und g eines
Potentiometers e.
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Der Schalter 6 ist normalerweise geschlossen, kann aber vom Gaspedal
geöffnet werden. Im Schaltkreis dieses Schalters liegt der Kontakt sr
4, der folgende Aufgabe hat: Nachdem der Kontakt sr 1 geschlossen
und dementsprechend der Schnellgang eingerückt wurde, sinkt die Motordrehzahl vorübergehend
ab. Infolgedessen kann der Strom durch das Relais cr sinken, so daß der Kontakt
sr 1 wieder öffnet, was unerwünscht ist. Durch das Schließen des Kontaktes sr
4 wird das aber verhindert, weil er den zwischen Abgriff f und Erde gelegenen
Teil des Potentiometers e kurzschließt, wodurch die Vorspannung für den Transistor
t derart geändert wird, daß der Strom durch das Relais crNull oder genügend niedrig
bleibt.
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Weiter ist vorgesehen, daß der Schalter 6 beim Durchtreten des Gaspedals,
wenn die Luftklappe ganz offen ist, betätigt wird. Der Fahrer kann also die Schnellgangeinstellung
durch öffnen des Schalters 6 verlassen, wenn der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl
läuft.
Der Schalter 3 ist normalerweise geöffnet und wird vom Getriebeschalthebel
in einer auswählbaren Stellung betätigt, in der die selbsttätige, drehzahlabhängige
Schaltung des Schnellganges gewünscht wird.
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Der Schalter 5 ist beim normalen Betrieb des Antriebsmotors durch
den Druck in der Luftansaugleitung geschlossen, andernfalls ist er offen und vom
Gaspedal her betätigbar. Er ist insbesondere offen, solange der Antriebsmotor bei
nur wenig geöffneter Drosselklappe läuft, und verhindert, daß bei diesem Betriebszustand
der Schnellgang eingelegt oder ausgerückt werden kann.
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Der Schalter 7 ist nur geöffnet, wenn die Drosselklappe nahezu
ganz geöffnet ist. Damit soll verhindert werden, daß der Schnellgang eingelegt werden
kann, wenn der Antriebsmotor stark belastet ist und bevor eine ausreichend hohe
Drehzahl erreicht ist.
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Der Kontakt sr 5 ist bei erregtem Relais er
1 ge-
schlossen. Damit soll sichergestellt werden, daß die Motordrehzahl,
bei der der Gangwechsel vor sich geht, abfällt, falls der Schalter 6 oder 7 offen
ist.
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Die Erfindung erlaubt in wirksamer, einfacher und zuverlässiger Weise,
ein beispielsweise als Schnellganggetriebe ausgebildetes Wechselgetriebe durch schwache
Stromimpulse zu schalten, die aus dem Zündkreis abgeleitet werden, ohne daß die
Zündanlage dadurch in ihrer normalen Arbeit beeinträchtigt werden würde.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde vorausgesetzt, daß die
positive Klemme des Systems geerdet ist. Falls gewünscht, kann jedoch auch die negative
Klemme geerdet sein; in diesem Falle muß lediglich die Begrenzerdiode umgepolt werden.
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Die Erfindung kann in ganz ähnlicher Weise auch zurSchaltung eines
Untersetzungsgetriebes verwendet werden, etwa dazu, ein herkömmliches Wechselgetriebe
von einem Gang in einen anderen umzuschalten. Für die selbsttätige Steuerung eines
Wechselgetriebes mit mehr als zwei Gängen müssen dabei zwei oder mehr Dioden-Treiberstufen
und Transistoren und eine entsprechende Anzahl Relais vorgesehen werden.