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Steuereinrichtung für ein stufenlos verstellbares Übersetzungsgetriebe
in Verbindung mit einem gashebelregulierten Verbrennungsmotor, insbesondere für
Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein stufenlos
verstellbares übersetzungsgetriebe in Verbindun" mit einem gashebelregulierten Verbrennungsmotor,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei vom Gashebel zusammen mit der Kraftstoffregulierung
die Reglerfeder eines motorseitig angetriebenen Fliehkraftreglers, der somit als
Federregler aufgebaut ist, vorspannbar ist, dessen Flieligewichte und Reglerfeder
gemeinsam und einander entgegenwirkend einen Steuerschieber für Drucköl verstellen,
durch das eine hydraulische Verstelleinrichtung für das Übersetzungsgetriebe betätigt
wird. Die Erfindung ist bei mechanischen und bei hydraulischen Übersetzungsgetrieben
anwendbar.
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Derartige Steuereinrichtungen sind für hydrostatisehe übersetzungsgetriebe
im Kraftfahrzeugbau bereits bekannt. Dabei besteht die hydraulische Verstelleinrichtung
aus einem Verstellzylinder mit einem Verstellkolben, der über einen VersteHmechanismus
mit dem Stellteil des hydrostatischen übersetzungsgetriebes verbunden ist. Bei einer
solchen Anordnuno, ist einer bestimmten Stellung des Gashebels, d. h. einer
bestimmten Gasdrosselklappenstellung, jeweils eine bestimmte Motordrehzahl zugeordnet.
Wenn sich der Gashebel in seiner Vollgasstellung befindet, läuft der Motor mit seiner
maximal möglichen Drehzahl. Dabei ist es gleichgültig, bei welchem Betriebszustand,
d. h. bei welcher Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, der Gashebel in
Vollgasstellung steht. Letzteres gilt auch für eine weitere bekannte Vorrichtung
zum selbsttätigen Steuern von Kraftfahrzeugwechselgetrieben mit stufenloser oder
abgestufter Verstellung des übersetzungsverhältnisses, wobei der Gashebel unmittelbar
auf die Drosselklappe einwirkt, während das Gashebelbetätigungsgestänge außerdem
über das eine Eingangsglied eines Differentialantriebes mittelbar auf eine Servoeinrichtung
zum selbsttätigen Einstellen des Verstellhebels für das Wechselgetriebe einwirken
kann. Das zweite Eingangsglied des Differentialantriebes ist von einem Fliehkraftregler
beeinflußt, dessen Drehzahl entweder von der Motordrehzahl oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit
abhängt. Diese bekannte Vorrichtung hat lediglich zur Aufgabe, in Abhängigkeit von
der Motorbelastung und entweder der Fahrgeschwindigkeit oder der Vergasereinstellung
das ceeicyneteste übersetzungsverhältnis einzustellen. Eine Änderuno, des übersetzungsverhältnisses
in gemeinsamer Abhängigkeit von den Drehzahlen der treibenden und der getriebenen
Welle ist nicht vorgesehen. Es ist jedoch nur bei größeren Fahrgeschwindigkeiten
erwünscht, daß der Verbrennungsmotor seine maximale Drehzahl erreichen kann. Bei
kleineren Fahrgeschwindigkeiten, insbesondere im Stadtverkehr und beim Anfahren,
wird es wegen der lauten Motorgeräusche als sehr nachteilig empfunden, wenn auch
hierbei der Verbrennungsmotor mit seiner maximalen Drehzahl betrieben werden kann.
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Ferner ist eine Steuereinrichtung, insbesondere für stufenlose Getriebe,
bekannt, bei der abhängig von der eingestellten Soll-Fahrgeschwindigkeit die Motordrehzahl
nach oben hin begrenzt wird, und zwar derart, daß mit abnehmender Soll-Fahrgeschwindigkeit
auch die zugelassene Motordrehzahl sinkt. Bei dieser Einrichtung wird die tatsächliche
Fahrgeschwindigkeit an die eingestellte Soll-Fahrgeschwindigkeit angeglichen und
nur bei der höchsten Fahrgeschwindigkeit, also bei maximaler Abtriebsdrehzahl, die
maximale Motordrehzahl erreicht, während bei darunterliegenden Fahrgeschwindigkeiten
die zugelassene Motordrehzahl unter der Höchstdrehzahl liegt. Die bekannte Einrichtung
weist jedoch, abgesehen von der verhältnismäßig komplizierten Gestaltung, den Nachteil
auf, daß trotz der vorgesehenen Maßnahmen bei durchgedrücktem Bedienungshebel die
Drehzahl des Motors auch bei kleiner Ist-Geschwindigkeit die maximale Drehzahl erreichen
kann, die erst bei Zurücknahme dieses Soll-Geschwindigkeitshebels auf die der tatsächlichen
Ist-Geschwindigkeit entsprechende Stellung wieder einen angepaßten Wert annimmt.
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Bei einer weiteren bekannten Regelvorrichtung für stufenlos verstellbare
übersetzungsgetriebe in Kraftfahrzeugen sind zur Änderung des übersetzungsverhältnisses
zwei
Fliehkraftregler vorgesehen, der eine, proportional zur Getriebeabtriebsdrehzahl
und damit proportional zur Fahrgeschwindigkeit angetriebene Fliehkraftregler, dessen
Soll-Drehzahl durch einen Bedienungshebel zur Vorwahl der gewünschten Fahrgeschwindigkeit
einstellbar ist, steuert über einen Steuerschieber sowohl die hydrauliche Verstellung
des übersetzungsverhältnisses als auch die Einstellung des Brennstoffmengenverstellgliedes
des Fahrzeugmotors. Der andere, proportional zur Drehzahl des Fahrzeugmotors angetriebene
Fliehkraftregler kann über einen zweiten Steuerschieber bei überschreitung einer
bestimmten Motorhöchstdrehzahl das übersetzungsverhältnis des Getriebes verkleinern.
Diese Regeldrehzahl kann durch willkürliche Veränderung der Vorspannung der Reglerfeder
in gewissen Grenzen beliebig eingestellt werden. Durch Verringerung der Regeldrehzahl
kann man verhindern, daß der Motor, beispielsweise im Stadtverkehr, bei jeder Erhöhung
der Soll-Fahrgeschwindigkeit am ersten Fliehkraftregler über die Ist-Fahrgeschwindigkeit
auf seine volle Drehzahl kommt. Der erste, fahrgeschwindigkeitsabhängige Fliehkraftregler
hat bei dieser Anlage keinen Einfluß auf die von dem Fahrzeugmotor erreichbare Höchstdrehzahl.
Die Einstellung des zweiten Fliehkraftreglers auf eine niedrigere Höchstdrehzahl
bleibt aber dem Gedächtnis und dem guten Willen des Fahrers überlassen. Auch erfordert
die willkürliche Einstellung der Motorhöchstdrehzahl ein besonderes Bedienungselement,
was im Hinblick auf die allgemein angestrebte Vereinfachung der Bedienung von Kraftfahrzeugen
durchaus unerwünscht ist.
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Gegenstand eines älteren Patentes ist schließlich eine in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl und von der Gashebelstellung sowie von der Fahrgeschwindigkeit
arbeitende hydraulische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Verstellen eines stufenlos
einstellbaren hydrostatischen Übersetzungsgetriebes für Kraftfahrzeuge. Hierbei
wird von je einem proportional zur Motordrehzahl bzw. zur Abtriebsdrehzahl
umlaufenden Fliehkraftregler je ein drehzahlabhängiger Steuerdruck und weiterhin
vom Gashebel ein von dessen Stellung abhängiger Steuerdruck erzeugt. Ein Verstellschieber
unterliegt den von der Motordrehzahl bzw. von der Gashebelstellung abhängigen Drücken
und steuert seinerseits je nach den Betriebsbedingungen den Druckölzulauf zur Verstelleinheit
für das hydrostatische übersetzungsgetriebe. Der von der Gashebelstellung abhängige
Steuerdruck ist zum Verstellschieber über einen Begrenzungsschieber geführt, der
dem von der Abtriebsdrehzahl abhängigen Steuerdruck unterliegt und bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten
mit Rücksicht auf die Geräuschentwicklung auch bei Vollgasstellung die Motordrehzahl
auf einen Wert unter der Maximaldrehzahl begrenzt. Bei dieser Einrichtung sind zahlreiche
Steuerventile und hydraulische, Verbindungen notwendig, wodurch ein großer Fertigungsaufwand
bedingt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile
der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und eine einfach aufgebaute Steuervorrichtung
zu schaffen, bei der hohe Motordrehzahlen verbunden mit starken Motorgeräuschen
bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten vermieden werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß zusätzlich auf den Steuerschieber
wirkende, abtriebsseitig angetriebene Fliehgewichte vorgesehen sind, die den Fliehgewichten
des motorseitig angetriebenen Fliehkraftreglers entgegenwirken. Hierdurch wird der
Steuerschieber so geregelt, daß z. B. selbst bei gleicher Gashebelstellung,
d. h. gleicher Vorspannung der Reglerfeder, allein durch die mit abnehmender
Fahrzeuggeschwindigkeit abnehmende Fliehkraftwirkung der abtriebsseitig angetriebenen
Fliehgewichte auf den Steuerschieber eine Verstellung der Getriebeübersetzung im
Sinne einer Erniedrigung der Motordrehzahl mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
bewirkt wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Flichgewichte des motorseitig
angetriebenen Fliehkraftreglers und die ihnen entgegenwirkende Reglerfeder derart
dimensioniert, daß bei wirkungslosen abtriebsseitig angetriebenen Fliehgewichten,
d. h. bei kleinen Abtriebsdrehzahlen bzw. bei stehender Abtriebswelle und
bei Vollgasstellung des Gashebels die Verstelleinrichtung des übersetzungsgetriebes
und damit das übersetzungsgetriebe durch den Steuerschieber in eine Stellung gebracht
ist, bei der die eingeregelte Motordrehzahl unter der maximal einstellbaren Motordrehzahl
liegt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Fliehgewichte des
abtriebsseitig angetriebenen Fliehkraftreglers derart dimensioniert, daß bei maximal
vorgesehener Abtriebsdrehzahl und bei Vollgasstellung des Gashebels die Verstelleinrichtung
des Übersetzungsgetriebes und damit das übersetzungsgetriebe durch den Steuerschieber
in eine Stellung gebracht ist, bei der die eingeregelte Motordrehzahl der maximal
einstellbaren Motordrehzahl entspricht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das nachfolgend näher beschrieben ist. Es zeigt Fig. 1 eine schematische
Darstellung der Gesamtanordnung, wobei die Steuereinrichtung im Längsschnitt gezeichnet
ist, und Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Motordrehzahl von
der Abtriebsdrehzahl.
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In Fig. 1 ist mit 1 das stufenlos verstellbare übersetzungsgetriebe
bezeichnet, das z. B. als hydrostatisches Übersetzungsgetriebe ausgebildet sein
kann. Mit 2 ist die motorseitige Antriebswelle, mit 3 die Abtriebswelle bezeichnet.
Das übersetzungsgetriebe 1
ist über einen Verstellhebel 4 von einem Verstellkolben
5 aus einstellbar, der sich im Verstellzylinder 6
der Verstelleinrichtung
befindet. Zwei Druckölkanäle 7 und 8 sind an den Verstellzylinder
6 angeschlossen, und zwar je eine Druckölleitung auf jeder Seite des
Verstellkolbens 5.
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Die im Ansaugstutzen 9 des Verbrennungsmotors befindliche Gasdrosselklappe
10 liegt mit einer am Drosselklappenbetätigungshebel 11 angebrachten
Rolle 12 an einer Kurvenscheibe 13 an. Die Kurvenscheibe 13 ist über
ein Gestänge 14 vom Gashebel 15 verstellbar. Der Gashebel 15 ist schwenkbar
gelagert, als Winkelhebel ausgebildet und drückt gegen einen axial verschieblichen
übertragungsbolzen 16.
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Die Einrichtung zum Steuern der Verstelleinrichtung für das übersetzungsgetriebe
1 besteht im wesentlichen aus einem Steuerschieber 17, der in einer
Steuerbilchse 18 längsverschiebbar gelagert ist. Am Steuerschieber
17 sind Steuerkolben und in der Steuerbüchse 18 eine Ringnut mit radialen
Bohrungen 19 für den Eintritt sowie Ringnuten mit radialen Bohrungen 20 und
21 für den Austritt des Drucköls angebracht, das von einer Zahnradpumpe 22
je nach Stellung des Steuerschiebers 17 über die an die Ringnuten
mit den radialen Bohrungen 20 und 21 angeschlossenen Druckölkanäle
7
und 8 auf die eine oder die andere Seite des Verstellkolbens 5 im
Verstellzylinder 6 geleitet wird. Die Steuerbüchse 18 ist um ihre
Längsachse drehbar in einem Gehäuse gelagert, das in Fig. 1 nicht näher bezeichnet
und durch Schraffur angedeutet ist. Die Steuerbüchse 18 ist über ein Zahnrad
23 motorseitig angetrieben. Am einen Ende der Steuerbüchse 18 sind
an einem Flansch als Winkelhebel ausgebildete Fliehgewichte 24 schwenkbar derart
angeordnet, daß die 2 winkligen Ansätze der Fliehgewichte 24 unter der Wirkung von
auf die Fliehgewichte 24 wirkenden Fliehkräften auf den Außenring eines Kugellagers
25 drücken, das mit seinem Innenring auf dem einen Ende des Stuerschiebers
17 sitzt. Der Steuerschieber 17 und der übertragungsbolzen
16 sind hintereinander koaxial angeordnet, so daß axiale Bewegungen des übertragungsbolzens
16 über eine zwischen den übertragungsbolzen 16 und den Steuerschieber
17 eingeschaltete Reglerfeder 26 auf letzteren übertragen werden.
Dabei ist die Reglerfeder 26 gegen den Innenring des Kugellagers 25 abgestützt.
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Den Steuerschieber 17 umschließt neben der Steuerbüchse
18 eine Büchse 27, die wie die Steuerbüchse 18
drehbar in einem
Gehäuse gelagert ist. Auf der Büchse 27 befindet sich ein Zahnrad
28, das abtriebsseitig angetrieben ist, z. B. über die Abtriebswelle
3 des übersetzungsgetriebes 1. Am einen Ende der Büchse
27
sind wie bei der Steuerbüchse 18 Fliehgewichte 29
angeordnet,
die unter der Wirkung von Fliehkräften mit ihren abgewinkelten Enden gegen den Außenring
eines Kugellagers 30 drücken, das wie das Kugellager 25 auf dem Steuerschieber
17 sitzt, und zwar an dessen anderem Ende. Die Fliehgewichte 24 und
29 sind so angeordnet, daß sie unter der Wirkung von Fliehkräften in einander
entgegengesetztem Sinne auf den Steuerschieber 17 wirken.
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In der beschriebenen Anordnung wird durch den Gashebel 15 sowohl
die Gasdrosselklappe 10 als auch mittelbar das Übersetzungsgetriebe
1 verstellt. Dabei hängt die Verstellung des übersetzungsgetriebes
1
außer von der Betätigung des Gashebels 15 und der Motordrehzahl auch
noch von der Abtriebsdrehzahl ab, die über das Zahnrad 28 in die Steuereinrichtung
eingeleitet wird.
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Die Reglerfeder 26 ist so eingestellt bzw. dimensioniert, daß
die Motordrehzahl z. B. bei sehr langsam fahrendem oder stehendem Fahrzeug und bei
Vollgas - wie aus Fig. 2 ersichtlich - unterhalb der maximalen Motordrehzahl
liegt, die in Fig. 2 mit 100 0/() angegeben ist. Mit zunehmender Abtriebsdrehzahl
(Fahrgeschwindig,keit) nimmt die Wirkung der abtriebsseitig angetriebenen Fliehgewichte
29 mit der Fahrgeschwindigkeit im Quadrat zu, so daß zur Erhaltung des Gleichgewichtes
am Steuerschieber 17 sich die motorseitig angetriebenen Fliehgewichte 24
im gleichen Maße schneller drehen müssen, wodurch eine Drehzahlcharakteristik zustande
kommt, wie sie in Fig. 2 für die Vollgasstellung und in einer weiteren Kurve für
eine bestimmte Teillasteinstellung in Ab-
hängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit
dargestellt ist.
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Hierdurch ergibt sich selbst bei Vollgasstellung des Gashebels nur
bei der maximalen Fahrgeschwindigkeit die maximale Motordrehzahl. Bei kleineren
Fahrgeschwindigkeiten läuft der Motor mit geringeren Drehzahlen, und zwar auch dann,
wenn der Gashebel in Vollgasstellung ist.
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Die gegenseitige Anpassung der einzelnen Reglerelemente aneinander
kann für jeden praktischen Fall durch entsprechende Dimensionierung der motorseitig
und der abtriebsseitig angetriebenen Fliehgewichte wie auch durch entsprechende
Wahl der Übersetzung der Fliehkraftreglerantriebe erfolgen. Hierbei wird die Empfindlichkeit
der motorseitig angetriebenen Fliehgewichte für sich allein in keiner Weise gestört.
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