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Steuervorrichtung für den selbsttätigen Gangwechsel von Kraftfahrzeugwechselgetrieben
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für den selbsttätigen Gangwechsel
von Kraftfahrzeugwechselgetrieben mit einem Generator, dessen Ausgangsspannung der
Drehzahl des Fahrzeugantriebes im wesentlichen proportional ist, mit einer vom Generator
gespeisten Wicklung eines auf einen bestimmten Wert ansprechenden Relais, das seinerseits
einen getrennt erregbaren, den Gangwechsel im Wechselgetriebe durchführenden Schaltelektromagneten
steuert, sowie mit einem in Hintereinanderschaltung mit der Relaiswicklung liegenden
Widerstand, dessen Wert in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals veränderbar
ist. Bezüglich der Drehzahl des Fahrzeugantriebes kann es sich um eine zur Antriebsmaschinendrehzahl
oder zur Fahrgeschwindigkeit proportionale Drehzahl handeln.
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Es sind bereits selbsttätige Schaltvorrichtungen für Wechselgetriebe
von Kraftfahrzeugen bekanntgeworden, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der getriebenen
Welle und von dem jeweiligen Belastungszustand des Fahrzeuges; also beispielsweise
von der einem bestimmten Belastungsgrad entsprechenden Stellung des Gaspedals arbeiten.
Als Meßgröße für die Drehzahl der getriebenen Welle wird die Spannung eines Generators
benutzt, dessen Drehzahl von der Drehzahl der getriebenen Welle abhängt und dessen
Spannung auf eine Schaltvorrichtung, vorzugsweise ein Relais einwirkt, das entweder
unmittelbar oder aber in Verbindung mit weiteren Hilfsmitteln die Umschaltung der
Gänge des Wechselgetriebes bewirkt, wenn die Spannung einen bestimmten Wert überschritten
hat.
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Der jeweilige Belastungsgrad wird bei bekannten Schaltvorrichtungen
dadurch erfaßt, daß entweder mit der Stellung des Gaspedals die Erregung des Generators
verändert wird, der das Schaltrelais mit der Steuerspannung speist, oder daß in
den Stromkreis, in dem das Relais liegt, ein zusätzlicher Widerstand geschaltet
wird, dessen Wert sich beispielsweise infolge Verwendung eines Schleifkontaktes
wiederum in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung verändern kann.
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Ein besonderes Problem bei derartigen Steuervorrichtungen besteht
darin, daß es beim Umschalten von dem einen in den anderen Gang leicht zu sogenannten
Pendelerscheinungen kommen kann. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß, wenn
das Relais seinen Ansprechwert erreicht hat und infolgedessen die Umschaltung des
Wechselgetriebes eingeleitet wird, das maßgebliche Steuerrelais nach Abschluß dieses
Schaltvorganges infolge des während der Umschaltung (und der entsprechenden Antriebsunterbrechung)
eintretenden Geschwindigkeitsabfalles nur noch unter Umständen von einem Strom durchflossen
werden kann, der unter dem Ansprechwert liegt, so daß der eben vollzogene Schaltvorgang
unmittelbar gegebenenfalls anschließend wieder rückgängig gemacht wird.
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Die erwähnten bekannten Schaltvorrichtungen enthalten bereits Mittel
zum Vermeiden dieser Pendelerscheinungen. Bei einer Ausführung sind Zusatzwicklungen
in zur Steuervorrichtung gehörigen Wählschaltern vorgesehen, die jeweils von dem
beim Schalten neugeschlossenen Stromkreis Strom bekommen und so eine Schnappstellung
geben, die die Sicherheit des Scheltens gewährleisten soll. Außerdem sind noch Signallampen
in den Gangkreisen angebracht, die den im Eingriff befindlichen Gang anzeigen und
durch wechselseitiges Aufleuchten ein unvollkommenes Schalten erkennen lassen sollen.
Auf die Flackersignale hin sollte der Fahrer dann entweder den Gashebel zurücknehmen
oder aber stärker durchdrücken und auf diese Weise erreichen, daß es zu einer sicheren
Durchführung des Schaltvorganges käme. Die demnach vorgesehenen Hilfsmittel verursachen
jedoch einen erheblichen Mehraufwand für die Schaltvorrichtung, durch den diese
nicht nur unzuverlässig und außerdem störanfällig, sondern auch kostspielig wird.
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Bei einer weiteren zum Stande der Technik gehörigen Schaltvorrichtung
sind zum Vermeiden des Pendelns zwei Kontaktscheiben vorgesehen, zwischen denen
ein axial bewegliches Mittelstück angeordnet
ist. Jede Kontaktscheibe
weist dabei einzelne Kontaktflächen auf, das Mittelstück dagegen je ein mit den
Kontaktflächen korrespondierendes Kontaktfingersystem; die Kontaktflächen auf den
beiden Kontaktscheiben sind im Verhältnis zueinander um einen bestimmten Winkelwert
versetzt. Je nachdem, ob von einer niedrigen in eine höhere Gangstufe oder umgekehrt
geschaltet wird, kommt das eine Kontaktfingersystem mit den Kontaktflächen der einen
Kontaktplatte oder aber das andere Kontaktfingersystem mit den Kontaktflächen der
zweiten Kontaktplatte in Verbindung. Zur axialen Verschiebung des Mittelstückes
ist dabei eine mit diesem zusammenwirkende, durch einen Elektromotor antreibbare
Spindel vorgesehen, die durch Drehung im einen oder im anderen Sinne eine Axialverschiebung
des Mittelstückes auslöst. Auch eine solche Anordnung zur Verhinderung der Pendelerscheinungen
verteuert die ganze Steuervorrichtung in starkem Maße und erhöht infolge ihres verwickelten
Aufbaus und ihrer komplizierten Arbeitsweise überdies deren Störanfälligkeit.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung
für Kraftfahrzeugwechselgetriebe so auszubliden, daß unter Verwendung nur weniger
billiger und übersichtlich angeordneter, zudem rein elektrischer Hilfsmittel das
Auftreten von Pendelerscheinungen mit Sicherheit vermieden wird.
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Ausgehend von der eingangs erwähnten Steuervorrichtung besteht die
Erfindung darin, daß zur Veränderung des Wertes des Widerstandes ferner ein erster
Schalter und ein zweiter Schalter vorgesehen sind, die hintereinander in einer Zweigleitung
liegen, die bei Schließung des ersten und des zweiten Schalters mindestens einen
Teil des Widerstandes kurzschließt, und von denen der erste in Teillaststellung
des Gaspedals geschlossen, bei Vollaststellung des Gaspedals dagegen geöffnet ist,
während der unter dem Einfluß der Wicklung stehende zweite Schalter vor Erreichen
des Ansprechwertes des Relais geöffnet, bei Erreichen des Ansprechwertes dagegen
geschlossen ist.
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Durch eine solche Anordnung der genannten Schalter wird in der erwünschten
Weise mit einfachen und rein elektrischen Mitteln, die eine Art Selbsthaltung bilden,
ein Pendeln während des Umschaltvorganges vermieden.
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Die Erfindung kann weiter dahin ausgestaltet sein, daß dem Stromkreis,
der den Schaltelektromagneten enthält, ein weiterer Elektromagnet zugeordnet ist,
der seinerseits den Stromkreis des Schaltelektromagneten steuert und von dessen
Stromquelle gespeist ist. Insbesondere kann der unter dem Einfluß der Relaiswicklung
stehende Kontakt, mit dessen Hilfe der Stromkreis des Schaltelektromagneten schließbar
ist, als Umschalter ausgebildet sein, über dessen Ruhekontakt die Wicklung des dem
Schaltelektromagneten zugeordneten Elektromagneten kurzgeschlossen ist. Damit entsteht
der Vorteil, daß der Schließkontakt für den Stromkreis des Schaltelektromagneten
nach erfolgter Schließung sich unter dem Einfluß von Erschütterungen oder sonstigen
Vibrationserscheinungen öffnen kann, ohne daß es zu einer Aberregung des Schaltelektromagneten
kommt. Diese tritt vielmehr erst dann ein, wenn mit Hilfe des Umschalters der zugeordnete
Elektromagnet kurzgeschlossen wird.
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Schließlich besteht die Möglichkeit, den Haltestromkreis für die Relaiswicklung
wahlweise auch durch den Schaltelektromagneten oder den zugeordneten Elektromagneten
zu schalten.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Schaltbildern einiger
Ausführungsbeispiele veranschaulicht; es zeigt F i g. 1 ein dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechendes Schaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 und 3 zwei
Schaltbilder abgewandelter Ausführungsbeispiele.
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Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung dient zur selbsttätigen Steuerung
eines Schnellganges. Der Generator a liefert eine Spannung, die mit zunehmender
Drehzahl größer wird. Sofern es sich um einen Wechselspannungsgenerator handelt,
kann dessen Spannung mittels eines Gleichrichters b gleichgerichtet werden. Die
Generatorspannung speist eine Relaiswicklung c, mit der ein veränderbarer Widerstand
hintereinandergeschaltet ist, der durch einen Schleifkontakt e einstellbar ist.
Der Schleifkontakt e wird durch das Gaspedal oder in Abhängigkeit von dessen Bewegung
betätigt. Die Größe des eingeschalteten Widerstandes wird mit der Bewegung des Gaspedals
zur Vergrößerung der Drosselklappenöffnung größer. Wahlweise kann der Schleifkontakt
e auch durch übliche Vorrichtungen bewegt werden, die von einem Zustand abhängig
sind, der durch die Bewegung des Gaspedals geändert wird, beispielsweise durch eine
Vorrichtung, die von den Druckveränderungen im Luftansaugekrümmer der Antriebsmaschine
abhängig ist. Anstatt den Widerstand d durch einen Schleifkontakt zu verändern,
kann die Veränderung durch einen in Ruhestellung geschlossenen Schalter f
1 oder mehrere Schalter f 1, f 2 in Abzweigleitungen erfolgen, die
mit dem Widerstand verbunden sind, wie in F i g. 2 und 3 gezeigt. Diese Schalter
werden durch das Gaspedal oder in Abhängigkeit von seiner Bewegung betätigt.
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Zusätzlich ist gemäß F i g. 1 bis 3 mit dem Widerstand d eine Zweigleitung
verbunden, durch die mindestens ein Teil des Widerstandes kurzgeschlossen werden
kann. In dieser Zweigleitung befinden sich ein erster, bei Teillaststellung des
Gaspedals geschlossener Schalter g, der bei Bewegung des Gaspedals in die Vollastsstellung
geöffnet wird, und ein zweiter, unter dem Einfluß der Relaiswicklung c stehender
Schalter h, der bei Erreichen des Ansprechwertes des Relais geschlossen wird.
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In einem gesonderten, von einer Batterie oder einer anderen Spannungsquelle
über die Klemme j gespeisten Stromkreis ist der die Gänge schaltende Elektromagnet
i angeordnet. Mit diesem in Hintereinanderschaltung befindet sich ein in Ruhestellung
offener Schalter k, der ebenfalls durch die Relaiswicklung c geschlossen werden
kann.
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Solange die Drehzahl des Generators unterhalb eines bestimmten Wertes
bleibt und der von der Gaspedalstellung abhängige Widerstand d eine entsprechende
Mindestgröße überschreitet, bleiben die Steuervorrichtung und damit der von dieser
gesteuerte Schaltelektromagnet i unwirksam. Wenn sich dagegen entweder die Drehzahl
des Generators erhöht oder das Gaspedal weniger durchgedrückt wird und sich damit
der Wert des Widerstandes d verringert, wächst der durch die Relaiswicklung c fließende
Strom an; erreicht er dabei eine Größe, die über den Ansprechwert des Relais hinausgeht,
so zieht dieses an und schließt den Schalter k; damit wird der Schaltelektromagnet
i
erregt und bewirkt die Einschaltung des Schnellganges, so daß die Ausgangswelle
mit einer höheren Drehzahl läuft als die Eingangswelle. Zu gleicher Zeit schließt
das Relais den Schalter h, so daß ein Teil des Widerstandes d überbrückt wird und
der die Relaiswicklung c durchfließende Strom sprunghaft ansteigt. Wenn dann während
des Schaltvorganges die Generatorspannung etwas fällt, so bleibt trotzdem der Schalter
k zunächst geschlossen, weil der Relaisstrom noch immer weit über dem Ansprechwert
liegt. Erst wenn die Drehzahl des Generators a und infolgedessen auch die Generatorspannung
genügend gefallen ist, sinkt der Relaisstrom trotz der Überbrückung des Widerstandes
unter den Ansprechwert ab, so daß das Relais unwirksam wird. Beide Schalter
h und k öffnen sich dann unter der Wirkung ihrer Federn, und der Schaltelektromagnet
i wird aberregt. Damit wird auch der Schnellgang unwirksam, und die Eingangs- und
Ausgangswellen laufen wieder mit gleicher Drehzahl um.
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Wenn die Drosselklappe mittels des Gaspedals weiter geöffnet wird,
vergrößert sich der Wert des Widerstandes d. Das Wirksamwerden des Relais c,
h, k und damit das Einschalten des Schnellganges kann dann nur erfolgen,
wenn die Spannung des Generators a auf einen Wert angestiegen ist, der höher liegt
als derjenige, der bei weniger durchgedrücktem Gaspedal (kleinerem Widerstand) zum
Ansprechen des Relais ausgereicht hätte.
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Wenn der Fahrer den Schaltelektromagneten i bzw. den Schnellgang abschalten
will, bevor die Antriebsdrehzahl genügend gefallen ist, um den Schalter h wieder
zu öffnen, kann er durch ein kurzzeitiges Durchtreten des Gaspedals in Vollaststellung
den Schalter g öffnen und so den Relaisstrom so weit vermindern, daß er den Ansprechwert
unterschreitet, so daß der Schalter k öffnet.
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Wenn gleich auch schon die beschriebene Anordnung zufriedenstellend
arbeitet, so kann es doch wünschenswert sein, sie so auszubilden, daß der Schalter
k nach seiner ersten Schließung, durch die der Schaltelektromagnet i wirksam geworden
ist, nicht mehr von der Wicklung c geschlossen gehalten werden muß. Gemäß F i g.
2 und 3 ist daher dem Stromkreis mit dem Schaltelektromagneten i ein weiterer Elektromagnet
n zugeordnet, der mit einem Schalter m zusammenwirkt, und statt des Schalters
k
ist ein Umschalter s vorgesehen. Mit dem weiteren Elektromagneten fi ist
ein Strombegrenzungswiderstand o hintereinander geschaltet, ebenso ein Trennschalter
p, der offen ist, wenn die Drosselklappe sich in vollständig geschlossener Stellung
befindet. Strom wird an der Endklemme j über eine Leitung zugeführt, die gemäß F
i g. 2 zwei in Ruhestellung geschlossene Schalter q, r enthält. Durch Öffnung
des Schalters q kann der Schaltelektromagnet i aberregt werden, und
mit dem gleichen Ergebnis wird der Schalter r beim Einlegen des Rückwärtsganges
geöffnet.
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Im Stromkreis, in dem die Wicklung des Elektromagneten n liegt, befindet
sich auch der Umschalter s, der durch das Relais c aus seiner in F i g. 2 dargestellten
Endlage in seine andere Endlage bewegt werden kann, in der er den Stromkreis des
Schaltelektromagneten i schließt. Bei dieser Stellung des i Schalters
s fließt Strom von j zu dem Elektromagneten n, so daß der Schalter
m geschlossen wird. Damit wird ermöglicht, daß einmal Strom zu dem Schaltelektromagneten
i, zum anderen zu dem Elektromagneten n fließt. Die Erregung des Schaltelektromagneten
i bleibt daher auch dann erhalten, wenn der Umschalter s seine eine Endlage verläßt,
weil der Leitungsweg, der diesen Schalter s enthält, durch den Kontakt m überbrückt
ist, der wiederum durch den Elektromagneten n gehalten wird. Somit wird auch erreicht,
daß Unterbrechungen des Umschalters s infolge Erschütterungen oder sonstiger Vibrationserscheinungen
den Stromfluß durch den Schaltelektromagneten i nicht beeinflussen. Zur Aberregung
dieses Schaltelektromagneten i kommt es dagegen erst, wenn der Umschalter in seine
dargestellte Endlage zurückgebracht wird, in der erden Elektromagneten n kurzschließt
und dadurch stromlos macht, den Schalter m freigibt und damit de Stromkreis des
Schaltelektromagneten i unterbricht.
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Parallel zu dem Schaltelektromagneten i kann noch eine Kontrollampe
t angeordnet sein, die dem Fahrer anzeigt, ob der Schaltelektromagnet i wirksam
oder unwirksam ist.
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Der Schalter h braucht nicht unbedingt unter dem Einfluß der Relaiswicklung
c zu stehen. Vielmehr kann er, wenn die Vorrichtung gemäß F i g. 2 ausgebildet ist,
auch durch andere Elektromagneten der Vorrichtung beeinflußt werden. Wie aus F i
g. 3 hervorgeht, kann ,der Schalter h auch dem Elektromagneten n, wie in vollen
Linien dargestellt, oder dem Schaltelektromagneten i zugeordnet sein (gestrichelte
Darstellung).
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Gemäß F i g. 3 ist die Vorrichtung weiterhin insofern abgewandelt,
als statt der beiden Schalter q und r von F i g. 2 nur ein Schalter u vorgesehen
ist, der dazu dient, den Stromeinfluß durch den Schaltelektromagneten i sowohl dann
zu unterbrechen, wenn der Rückwärtsgang eingeschaltet wird, als auch wenn der Schaltelektromagnet
i aus einem anderen Grunde unwirksam gemacht werden soll.
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Gemäß F i g. 2 und 3 kann der Widerstand d auch mit einer Abzweigleitung
versehen sein, die einen in Ruhestellung geschlossenen Schalter enthält. In dem
dargestellten Beispiel sind zwei Abzweigleitungen mit den Schaltern f 1 und f 2
vorgesehen. Jeder Schalter kann in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaspedals betätigt
werden. Der Schalter f 1 wird dabei ungefähr bei einem Drittel, der Schalter f 2
bei etwa zwei Drittel der Drosselklappenöffnung geöffnet.
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Statt der beschriebenen selbsttätigen Steuerung eines Schnellganges
kann die Vorrichtung auch für die Steuerung einer Gangstufe mit Übersetzung ins
Langsame eingesetzt werden; die Ausgangswelle läuft dann bei einer bestimmten Drehzahl
der Antriebsmaschine mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle um, wird jedoch
bei Absinken der Antriebsmaschinendrehzahl unter den vorbestimmten Wert durch die
Vorrichtung selbsttätig so umgeschaltet, daß sie mit niedrigerer Drehzahl angetrieben
wird als die Eingangswelle.
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Weiter kann die Erfindung im Zusammenhang mit einem gewöhnlichen Drei-
oder Vierganggetriebe verwendet werden, bei dem ein automatisches Schalten zwischen
dem höchsten Gang und dem Barunterliegenden Gang erfolgen soll, schließlich kann
sie auch Verwendung finden, wenn die Wechselwirkungen von zwei getrennten und miteinander
verbundenen Geschwindigkeitswechselgetrieben gesteuert werden sollen.