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Antriebsanlage für Fahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und einem
Stufengetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanlage für Fahrzeuge
mit einer Brennkraftmaschine und einem Stufengetriebe, bei der die Schaltung von
einer Stufe niedrigeren auf eine Stufe höheren Verhältnisses zwischen Sekundärdrehzahl
und Primärdrehzahl am Stufengetriebe beim Sinken des Drehmoments der Brennkraftmaschine
auf einen vorausbestimmten Wert und die Schaltung von einer Stufe höheren auf eine
Stufe niedrigeren Drehzahlverhältnisses beim Sinken der Drehzahl der Brennkraftmaschine
auf einen vorausbestimmten Wert ausgelöst wird. Die Erfindung ist gekennzeichnet
durch einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Drehzahlregler, welcher eine
Stufenwechseleinrichtung so beeinflußt, daß die Schaltung auf eine Stufe höheren
Drehzahlverhältnisses innerhalb des Bereiches, in welchem die Brennstoffmenge geregelt
wird, und die Schaltung auf eine Stufe niedrigeren Drehzahlverhältnisses außerhalb
des Brennstoffregelbereiches ausgelöst wird.
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Der Drehzahlregler kann außer der Stufen-Wechseleinrichtung auch die
Brennstoffeinstellvorrichtung der Brennkraftmaschine beeinflussen, Mittels einer
Blockiervorrichtung kann die Stufenwechseleinrichtung blockiert werden, solange
sie vom Drehzahlregler nicht beeinflußt wird. Für die Einstellung der Solldrehzahl,
der Höchstmenge des Brennstoffes, der Drehzahl und des Drehmoments, bei welchen
der Drehzahlregler die Wechseleinrichtung beeinflußt, kann eine Vorrichtung vorgesehen
sein, durch die alle Größen gleichzeitig eingestellt werden. Im Gestänge, durch
welches der Drehzahlregler die Stufenwechseleinrichtung beeinflußt,
kann
eine einseitig wirkende Verzögerungsbremse eingebaut werden, um ein zu rasches Ablaufen
der Schaltimpulse zu verhüten.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der auf der Zeichnung vereinfacht
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. i veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel,
bei welchem die Schaltimpulse mindestens teilweise elektrisch übertragen werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 werden die Schaltimpulse im wesentlichen auf
hydraulischem Weg übertragen.
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Die in Fig. i gezeigte Antriebsanlage besitzt eine Brennkraftmaschine
A, welche über ein Stufengetriebe B die nicht gezeichneten Triebräder eines Fahrzeugs
antreibt. Eine Wechseleinrichtung D wird von einer Regeleinrichtung C beeinflußt.
Sie steuert selbständig das Stufengetriebe B in der Weise, daß jeweils die der eingestellten
Geschwindigkeit und der augenblicklichen Belastung entsprechende Geschwindigkeitsstufe
des Getriebes zur Wirkung kommt. Zu diesem Zweck besitzt die Wechseleinrichtung
D außer einer Auslöseeinrichtung Dt eine Programmschalteeinrichtung D2, welche von
der Regeleinrichtung C mittels der Auslöseeinrichtung Dl beeinflußt, die Schaltimpulse
zum `Vechsel der Übertragung durch eine Stufe auf die Übertragung durch eine andere
Stufe selbständig in programmäßiger Reihenfolge auslöst.
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Die Brennkraftmaschine A besitzt eine Flüssigkeitskupplung 2 zur Übertragung
der Leistung. Die Flüssigkeitskupplung hat den Zweck, die Übertragung von Schwingungen
und Stößen zu dämpfen.
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Die Antriebsleitung wird mittels des Stufengetriebes B und einem nicht
gezeichneten Wendegetriebe auf die Triebräder übertragen. Das Stufengetriebe umfaßt
eine Reibungskupplung 3, die Stufengetriebe 4, eine Freilaufkupplung 5 und die zum
Wendegetriebe führende Antriebwelle 6. Jeder einzelne Stufentrieb I bis IV kann
einzeln durch die Kupplungen 7 bzw. 8 ein- oder ausgeschaltet werden. Die Naben
der Kupplungen 7 und 8 sind auf der Sekundärwelle verschiebbar aufgekeilt. In der
Mittellage der Kupplungen zwischen den benachbarten lose auf der Sekundärwelle sitzenden
Zahnrädern entsteht keine Kraftübertragung von den Zahnrädern auf die Sekundärwelle.
Wird aber eine der Kupplungen gegen ein Zahnrad einer der Triebe I bis IV verschoben,
so gelangen zunächst kegelige Reibflächen miteinander in Berührung, bis die Sekundärwelle
und das Zahnrad miteinander synchronisiert sind. Darauf wird eine verzahnte Kupplungsmuffe
unter Überwindung des Drucks einer nicht gezeichneten Feder auf eine entsprechende
Hilfsverzahnung des Zahnrades aufgeschoben, wodurch eine feste Verbindung zwischen
dem Zahnrad und der Sekundärwelle hergestellt ist.
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Die Programmschalteinrichtung D2 besitzt im wesentlichen die Servomotoren
9, 12 und 15, 18, ferner den Servomotor 87 zur Steuerung der Reibungskupplung 3
und die Steuerventile 76, 78, 8o. 82 und 84. Mit dem Servomotor 9, 12 ist ein Verriegelttngsorgan
9' und mit dem Servomotor 15, 18 ein Verriegelungsorgan 15' gekuppelt. Dies.. Verriegelungsorgane
sind als Schalter ausgebildet und in die Schaltleitungen 77, 79, 81, 83 der Steuerventile
76, 78, 80, 82 und 84 eingesetzt. Außerdem ist in die Schaltleitungen dieser Ventile
noch der Verriegelungsschalter 85 eingesetzt, welcher mit dem Servomotor 87 gekuppelt
ist.
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Die Auslösevorrichtung D1 besitzt einen Servomotor 62, der mittels
der Steuerventile 56 bis 59 gesteuert den Stufenschalter 89 in die den Betriebsverhältnissen
entsprechende Stufenstellung bringt. Durch eine Blockiervorrichtung 151, 157, 164
werden der Servomotor und der Stufenschalter in der jeweils gewünschten Stufenstellung
blockiert.
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Die Regeleinrichtung C besitzt einen Fliehkraftregler 21, welcher
die durch die Brennstoffpumpen 34 geförderte Brennstoffmenge einstellt und gleichzeitig
auch zur Beeinflussung der Auslöseeinrichtung Dl dient. Mit Hilfe des Hebels 27
kann die vom Brennstoffregler eingehaltene Drehzahl und der Höchstwert der der Brennkraftmaschine
zugeführten Brennstoffmenge nach Bedarf eingestellt werden. Durch Verstellen dieses
Hebels wird einerseits die Spannung der Muff enfeder 25 eingestellt und anderseits
die Lage festgelegt, bis zu welcher der Regler 21 das Gestänge 33 nach rechts verschieben
kann. Dadurch wird die Höchstmenge der der Brennkraftmaschine zuführbaren Brennstofmenge
eingestellt bzw. jeder eingestellten Drehzahl eine bestimmte Höchtsbrennstoffmenge
zugeordnet.
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In der Leerlaufstellung LL des Hebels 27 gelangt der Hilfshebel 28
am festen Anschlag 30 zur Auflage. Durch diesen Anschlag wird dann die Höchstbrennstoffmenge
auf einen Wert festgelegt, bei dem das störungsfreie Anlaufen der Maschine gesichert
ist. Die Hülsenfeder 25 besitzt in dieser Stellung des Hebels 27 die geringste Spannung.
Der Regler 21 stellt also die niedrigste Drehzahl für die Brennkraftrnaschine ein.
Das Ventil 88
wird nach links gedrückt, und der Kolben 86 ist somit auf seiner
linken Seite mit Druckluft belastet, so daß er in seine äußerste Stellung rechts
läuft und die Kupplung 3 löst. Selbst wenn das Ventil 84 Druckluft gegen die rechte
Seite des Kolbens 86 zutreten lassen würde, würde dieser bei dem dabei einzustellenden
Gleichgewicht der Druckluft zu beiden Seiten des Kolbens 86 durch die Feder 87"
dennoch
in seine äußerste Lage rechts gebracht. Ist in dieser Stellung der Regeleinrichtung
C die Brennkraftmaschine durch einen nicht gezeichneten Anlaßmotor in Betrieb gesetzt
worden, so läuft sie mit niedrigster Drehzahl im Leerlauf weiter. Die Fliehgewichte
22 des Reglers 21 sind weit ausgelenkt, und die Muffe 23 steht in äußerster Lage
rechts.
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Außerdem wirkt der Regler 21 über ein Gestänge 65 bis 69 und vermittels
eines Hebels 52 auf die Steuerventile 56 bis 59 der Auslöseeinrichtung Dl. Bei der
äußersten Stellung rechts der Muffe 23 befindet sich die Stange 68 in äußerster
Lage links. Da aber auch die Muffe 26 ganz rechts sich befindet, nimmt der Gelenkpunkt
67 eine mittlere Stellung ein. Der Hebel 27 hat in der Stellung
LI
die Stange 45 mit dem Anschlag 44 nach rechts verschoben. hierdurch wird mittels
des 1-Icbels 48 und der Stange 5o der Gelenkpunkt 49 des Hebels 52 nach links und
der Mitnehmer 53 nach rechts verschoben. Über das Organ 55 und das Federglied 57
wird das Ventil 59 geöffnet. Es gelangt nun Druckmittel Tiber die Leitung 61 in
die rechte Seite des Zylinders 62, so daß der Kolben 63 nach links verschoben wird.
Das durch den Kolben der linken Seite des Zylinders 62 verdrängte Arbeitsmittel
strömt dann Tiber die Leitung 6o ab. Der Kolben 63 gelangt hierbei in die äußerste
Lage links und verbleibt alsdann in dieser Lage. Die Kontaktfinger ioo bis
103 des Stufenschalters 89 berühren damit die Kontaktbelege 73 und
74 in der Stufenstellung 1. Von der positiven Steuerstroinquelle fließt dann ein
Strom über die Kontaktfinger rot und 103 und die Leitung 77 zum elektropneumatischen
Steuerventil 76 und von hier zum Kontaktfinger 107 des Verriegelungsschalters
85. Der Kontaktfinger i i i verbindet die Schalter mit dem negativen Pol der Steuerstromquelle.
Das Solenoid bringt nun (las Steuerventi176 in gegen die Zuflußseite geöffnete Stellung.
Es kann damit Druckmittel in den Servomotorzylinder 9 gelangen, und der Kolben io
wird der Feder ii entgegen nach links verschoben. Dadurch wird die Getriebestufe
1 des Stufengetriebes h eingeschaltet und die Kontakte 112 bis 115 des mit den Kolben
io und 13 verbundenen Verriegelungsschalters 9' geschlossen. Es entsteht nun auch
ein Leitungsschluß zwischen der Leitung 77, dem Kontaktfinger 115, dem Belag 116,
dein Kontaktfinger 114 und dem Solenoid des Steuerventils 84. Das Ventil 84 stellt
eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und dein rechten Raum des Servomotorzylinders
87 her, so daß der Kolben 86 zu beiden Seiten durch den gleichen Arbeitsmitteldruck
belastet ist. Durch die Wirkung der Feder 87a verbleibt der Kolben 86 in seiner
äußersten Lage rechts, so daß die Kupplung 3 vorerst ausgeschaltet bleibt.
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Bewegt man den Hebel 27 um ein geringes Maß nach rechts, so hebt er
sich zunächst vom Ventil 88 und vom Anschlag 44 der Stange 45 ab. Es entsteht nun
eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum zur linken Seite des Kolbens 86 und dem
Ablauf. Der Arbeitsmitteldruck zur rechten Seite des Kolbens drückt denselben nun
nach links, so lange, bis die Reibungsbeläge der Kupplung 3 miteinander zur festen
Auflage gelangen und die Leistung der Brennkraftmaschine nunmehr über die bereits
eingeschaltete erste Stufe des Stufengetriebes auf die Triebräder übertragen wird.
Die hierbei an den Triebrädern ausgeübte Zugkraft ist durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine,
die Charakteristik der Flüssigkeitskupplung 2 und das Übersetzungsverhältnis der
Getriebestufe i bestimmt.
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Nach Abheben des Hebels 27 vom Anschlag 4.4 wird das Gestänge 45 durch
die Feder 42 nach links verschoben, bis es am Anschlag 47 zur Auflage gelangt. Dadurch
wird der Gelenkpunkt des Hebels 48 nach links und der Gelenkpunkt 46 nach rechts
verschoben. In dieser Stellung nimmt der Gelenkpunkt 49 des Hebels 52 eine Stellung
ein, bei der der Mifnehnier 53 eine mittlere Lage einnimmt, in welcher die Ventile
58 und 59 geschlossen sind.
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Beim weiteren Verschieben des Hebels 27 nach rechts wird die Spannung
der Hülsenfeder 25 erhöht. Die Fliehgewichte 22 des Reglers 21 werden gegen ihre
Drehachse hin bewegt. Die Muffe 23 bewegt sich dabei nach links und das Gestänge
33 nach rechts, so daß der Brennkraftmaschine eine vergrößerte Brennstoffmenge zugeführt
wird. Die Höchstmenge an Brennstoff, welche der Breiinkraftmaschine zugeführt werden
kann, ist durch den Anschlag 32 bestimmt, sobald das Gestänge 33 auf (lern Hebel
28 zum Aufliegen kommt. Die Feder 29 muß selbstverständlich so stark sein, daß sie
nicht unter der Wirkung der Hülsenfeder 25 den Hilfshebel 28 von seinem Anschlag
am liebe]25 oder vom Anschlag 3o abzuheben vermag.
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Wird der Hebel 27 nur um ein geringes Maß nach rechts verschoben,
so wird auch die Federbelastungsstange 93 nur wenig nach links verschoben. Weil
dann auch die bluffe 23 unter der Einwirkung der erhöhten Hülsenl)elastung sich
nach links verschiebt und das Hülsengehäuse 92 durch die in demselben befindliche
Feder gemeinsam mit der Stange 93 verschoben wird, führt das Gestänge 66, 68, 69
ungefähr eine parallelogrammartige Verschiebung aus. Da der Hebel 68 in der
Mitte an einem festen Punkt angelenkt ist, bleibt auch das Gelenk 67 des Hebels
66 nahezu unbewegt. Damit bleiben auch die Stange 65 und der Hebel 52 in
ihrer bisherigen Lage. Die Steuerorgane der Auslösevorrichtung Dl, der Servomotor
62 und der Stufenschalter 89 verbleiben nach wie vor in ihrer ersten Stufenstellung
I.
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Bei weiterer Verschiebung des Hebels 27 nach rechts wird die Drehzahl
der Brennkraftinaschine erhöht. Die Fliehgewichte 22 des Reglers 2i entfernen sich
von ihrer Drehachse und die Muffe 23 beginnt sich nach rechts zu verschieben. Damit
wird die Stange 68 nach links verschoben, so daß auch die Stange 65 nach links nachkommt
und über den Hebel 52 und den Mitnehnler 53 das Ventil 59 gegen die Druckmittelquelle
geschlossen wird. Aus dem Zylinderraum zur rechten Seite des Kolbens 63 kann nun
Druckmittel entweichen. Auf der anderen Seite des Kolbens 63 ist aber noch kein
Druckmittel zugeführt worden, so daß der Kolben vorerst in seiner ursprünglichen
Stellung noch stehenbleibt.
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Bei ganz niedrigen Drehzahlen überträgt die Flüssigkeitskupplung selbst
bei sehr großem oder gar vollständigem Schlupf nur ein ganz unbedeutendes Drehmoment.
Bei weiterer Verschiebung des Hebels 27 nach rechts wird die Drehzahl weiter erhöht
und gleichzeitig auch das Drehmoment vergrößert. Erreicht die Drehzahl einen bestimmten
Wert, so hat eine weitere Verschiebung des Hebels 27 in Richtung nach rechts vorerst
keine Wirkung mehr, weil dann die Flüssigkeitskupplung das ganze Drehmonnent der
Brennkraftmaschine überträgt und zur Beschleunigung der Brennkr aftiiiaschine
kein
Überschuß mehr übrigbleibt. Erst nachdem sich auch das Fahrzeug beschleunigt hat,
kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei Verminderung des Schlupfes der Flüssigkeitskupplung
weiter steigen, bis sie den Wert erreicht, welcher der gewählten Stellung des Hebels
27 entspricht. Ist dabei der vom Fahrzeug zu überwindende Fahrwiderstand kleiner
als die an den Triebrädern entwickelte Zugkraft, so wächst die Drehzahl der Brennkraftinaschine.
Die Gewichte des Fliehkraftreglers 21 entfernen sich von ihrer Drehachse und beginnen
dadurch die Brennstoffmenge zu vermindern. Gleichzeitig wird vermittels -des Hebels
69 die Stange 68 nach links verschoben. Hierbei wird der Hebel 66
um seinen
Drehpunkt 26 im Hülsenzylinder 92 nach links geschwenkt. Dieser Linksbewegung kommt
auch die Stange 65 nach, wodurch über den Hebel 52 durch Vermittlung des Mitnehmers
53 nun das Ventil 58 gegen die Druckmittelzufuhr geöffnet wird. Es kann nun Druckmittel
durch die Leitung 6o in den Zylinderraum zur linken Seite des Kolbens 63 eintreten.
Der Kolben 63 bewegt sich dann nach rechts, vorausgesetzt, daß die Blockiervorrichtung
i 5o bis 164 eine solche Bewegung freigibt.
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Sobald in die Leitung 6o Druckmittel einströmt, wird das Doppelrückschlagventil
i5o nach rechts geschoben. Das Druckmittel kann dann über das elektrisch gesteuerte
Ventil 151 zum Zylinder 152 strömen. Das Ventil 151 steht in dieser Stellung, sobald
die Reibungsbeläge der Kupplung 3 sich berühren und die Kontaktfinger 122 und 123
durch den Schalter 85 miteinander verbunden sind. Der Kolben 153 wird hierbei nach
rechts gedrückt. Die Klinke 155 dreht das Schaltkreuz 156 um eine Vierteldrehung
nach rechts, worauf die das Kreuz 156 tragende Welle durch eine Schnappeinrichtung
157 in dieser Lage gehalten bleibt. Die beiden unrunden Scheiben 158 und 159 machen
diese Vierteldrehung mit. Der Blockierfinger 161, welcher vorerst durch die Scheibe
159 in die Ausnehmung I gedrückt wurde, hebt sich nun unter dem Einfluß der Feder
163 an und verläßt dabei die Ausnehmung 1 in der Blockierscheibe 164. Gleichzeitig
wird der Blockierfinger 16o nach unten gedrückt. Da er aber nicht über einer Ausnehmung
der Blockierscheibe steht, liegt er vorerst auf ihrem oberen flachen Teil auf. In
dieser Lage der Blockierfinger ist der Kolben 63 nunmehr für eine Bewegung nach
rechts freigegeben. Sobald er die Stufenstellung 1I erreicht hat, schnappt der Blockierfinger
16o in die Ausnehmung 1I ein und verhindert dadurch eine weitere Verschiebung des
Kolbens 63 nach rechts.
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Kurz nach Verlassen der Stellung I des Stufenschalters 89 gelangt
der Kontaktfinger 104 mit dem Belag 73 in Berührung. Unmittelbar vor Erreichen der
Stellung II gelangt der Kontaktfinger 103 außer Berührung mit dem Belag 73.
Die Stromzuführung zu den Solenoiden der Ventile 76 und 84 wird dadurch unterbrochen.
Die Stufenkupplung I und die Reibungskupplung 3 werden gelöst. Da hierbei der Schalter
85 die Kontaktfinger 107 bis i i i miteinander verbindet, entsteht ein Stromkreis
von der Leitung 79, deren Kontaktfinger 104 soeben auf dem Belag 73 aufgelaufen
ist, über das Solenoid der Ventile 78 und die Kontaktfinger io8 bis i i i zur negativen
Steuerstromquelle. Dadurch wird Druckmittel in den Zylinder 12 geführt und der Kolben
13 nach rechts gedrückt. Die Stufenkupplung 1I wird hierbei eingeschaltet. Durch
die gleichzeitig entstehende Verbindung der Kontaktfinger 118 bis 121 erhält nun
auch das Solenoid des Ventils 84 Strom aus der Leitung 79 über den Schaltkontakt
i 16 und die Kontaktfinger i 18 und i i9. Die Reibungsbeläge der Kupplung 3 werden
dadurch wieder gegeneinandergepreßt.
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Entsprechend der höheren übersetzung der Stufe 1I ist die Primärwelle
des Getriebes bei ausgeschalteter Reibungskupplung 3 auf eine niedrigere Drehzahl
gebracht worden. Beim Einschalten der Kupplung 3 wird auch zunächst die Drehzahl
der Brennkraftmaschine in gleicher Weise vermindert. Die Gewichte des Fliehkraftreglers
21 nähern sich nun wieder ihrer Drehachse. Die Muffe 23 wird nach links und die
Stangen 68 und 65 nach rechts bewegt. Dabei wird der Mitnehmer 53 ebenfalls nach
rechts verschoben. Das Ventil 58 wird gegen die Druckmittelzufuhr geschlossen, und
der Kolben 63 steht nunmehr still, da dem Zylinder 62 von keiner Seite mehr Druckmittel
zugeführt wird und außerdem der Blockierfinger 16o in die Ausnahme 2 eingefallen
ist.
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Die selbsttätige Umschaltung von der ersten auf die zweite Getriebestufe
ist damit beendet. Wenn der Hebel 27 nicht weiter nach rechts bewegt wird und der
Fahrwiderstand immer noch geringer als die Zugkraft ist, welche bei Verwendung der
zweiten Getriebestufe auftritt, kann auf gleiche Art ein Wechsel von der Stufe 1I
auf die Stufe III sich abspielen. Dieser Schaltvorgang wird dann ausgelöst, wenn
der Fliehkraftregler 21 den Mitnehmer 53 so weit wieder nach links gebracht hat,
daß das Ventil 58 die Zufuhr von Arbeitsmittel in den Zylinderraum zur linken Seite
des Kolbens 63 freigibt.
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Die beiden Finger 16o und 161 der Blockiereinrichtung 15o bis 164
lösen sich gleichzeitig ab. Hierdurch wird erreicht, daß die Blockierscheibe 164
sich nur von einer Stufe auf die benachbarte bewegen kann. Die Blockierung wirkt
bei Aufwärts- wie bei Abwärtsschatten gleich, da das Doppelrückschlagventil 15o
den Schaltimpuls sowohl aus der Leitung 6o als auch aus der Leitung 61 in gleicher
Weise auf den Kolben 153 im Zylinder 152 überträgt. Sobald der Druck in der Leitung
6o oder 61 verschwindet, wird der Kolben 153 durch die Feder 154 nach links gedrückt.
Dabei geht die Klinke 155 über das Schaltkreuz 156 weg, ohne letzteres zu bewegen.
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Bei Fahrt unter Last wird der Umschaltimpuls nach jeder Schaltung
verschwinden. Wenn der Freilauf 5 entkuppelt ist, d. h. wenn die Abtriebwelle 6
schneller dreht als die Sekundärwelle des Stufengetriebes, könnte es vorkommen,
daß der Schaltimpuls nach beendigter Stufenschaltung nicht
verschwindet.
weil die Beschleunigung der Getriel)esel<uiid<ir\\-elle allein nicht genügt,
um die Stellung des l"eglers 21 von der Leerlaufstellung so weit zu entfernen, daß
sich der Mitnehmer 53 vom Organ 54 abhebt. Um auch in diesem Betriebsfall das Weiterschalten
der Sttifenschaltvorrichtung mit Sicherheit zu bewirken, muß der auf die Blockiervorrichtung
ausgeübte Blockierimpuls durch be-
sondere Vorrichtungen unterbrochen werden.
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Beim Umschalten auf eine Stufe mit größerem Verhältnis der Sekundär-
zur Primärdrehzahl wird die Stromzufuhr zum Solenoid des Blockierventils 151 mittels
des Schalters 85 unterbrochen. In ausgeschalteter Stellung der Reibungskupplung
3 entfernt sich der Schalter 85 von den Kontaktfingern 122 und 123. Dadurch wird
der Zylinder 152 mit dem Ablauf verbunden und der Kolben 153 mittels der Feder 15I
nach links l#ewegt. Durch die Blockiereinrichtung 15o bis 104 kann so nach jeder
vollzogenen Schaltung die nächste gleich wieder freigegeben werden. Ein Umvirksamwerden
der Blockiereinrichtung beim normalen Schalten infolge des Ventils 151 kann nicht
entstehen, weil nach dem Einschalten der Kupplung 3 der noch vorhandene Schaltimpuls
verschwindet.
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Sollte das nach dein Offnen der Ventile 58 oder 59 aus dein Zylinder
62 abströmende Druckmittel den Kolben 153 jeweils noch ein kleines Stück nach reechts
oder links bewegen können, so könnte für die Klinke 155 noch ein passend bemessener
toter Weg vor dem Auftreffen auf das Schaltkreuz 156 vorgesehen werden. Es wäre
auch möglich, in den Leitungen 6o und 61 unmittelbar vor dein Zylinder 62 Drosselstellen
einzubauen, so daß beim Abströmen des Druckmittels im Raum des Doppelrückschlagventils
15o und in der zum Ventil 151 führenden Leitung kein Überdruck gegenüber dein Ablauf
mehr bestehenbleiben kann.
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Das Rückwärtsschalten von einer Getriebestufe auf diejenige mit dem
nächst niedrigeren Drehzahlverhältnis wird ebenfalls durch den Regler 21 selbsttätig
ausgelöst. Diese Schaltung wird aber erst ausgelöst, nachdem der Regler in eine
Stellung gelangt ist, die außerhalb des Brenrlstoffregelbereichs liegt. Wenn der
Fahrwiderstand die Zugkraft übersteigt, welche durch die Antriebsanlage entwickelt
werden kann, vermindert sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine, sobald der Regler
21 die durch den Anschlag 32 gegebene Höchstmenge für den Brennstoff eingestellt
hat. Von hier ab gelangt der Regler 21 außerhalb des Brennstoffregelbereichs. Die
Fliehgewichte 22 des Reglers 21 nähern sich beim weiteren Sinken der Drehzahl ihrer
Drehachse. Die Hülse 23 wird dabei nach links verschoben, so daß sie mittels des
Hebels 24 die Federhülse 17o der Feder 171 entgegen nach rechts verschiebt, ohne
das Gestänge 33 und damit die Brennstoffpumpe 34 weiter zu verstellen. Dagegen vermag
der Hebel 69
die Stangen 68 und 65 nach rechts zu bewegen. Über den Hebel
52 wird vermittels des Mitnehmers 53 das Ventil 59 gegen die Druckmittelquelle
geöffnet. Es kann nun Druckmittel durch die Leitung 61 in den Zylinderraum zur rechten
Seite des Kolbens 63 eintreten. Verschiebt sich hierbei der Kolben 63 nach links,
so wird (las von ihm im Zylinderraum zur linken Seite verdrängte Arbeitsmittel durch
die Leitung 6o in den Ablauf geführt. Gleichzeitig wird durch (las in der Leitung
61 befindliche Druckmittel das Doppelrückschlagventil 15o nach links verschoben.
Es kann nun über das Ventil 151, das ja bei eingeschalteter Kupplung 3 in geöffneter
Stellung gehalten ist, in den Zylinder 152 gelangen und damit die Blockiervorrichtung
für die nunmehr ausgel<iste Stufenschaltung in Bereitschaft stellen. Der Kolben
63 kann sich nun in die nächste Stufenstellung nach links bewegen. Hat er sich in
der in der Zeichnung dargestellten Stufenstellung II befunden, so wird nach kurzer
Bewegung nach links der Kontaktfinger 103 auf den Belag 73 auflaufen, wodurch
die Leitung 77 unter Spannung gelangt. Bei der weiteren Bewegung des Kolbens 63
nach links verläßt kurz vor Errei:,hen der Stufenstellung I der Kontakt 1o4 den
Belag 73, wodurch die Reibungsbeläge der Hauptkupplung 3 voneinander abgehoben werden
und auch die Kupplung 7 vom Sekundärzahnrad der Kupplungsstufe 1I gelöst wird. Sobald
die Kupplung 3 entkuppelt ist, kann die Kupplung 7 mit dem Sekundärrad der Kupplungsstufe
I gekuppelt «erden.
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Die Blockierung des Stufenschalters 89 durch die Blockiervorrichtung
15o bis 164 erfolgt gleich wie beim Aufwärtsschalten. Nur wenn der Hebel
27
nach links bis in die Leerlaufstellung IL gebracht wird und die Freilaufkupplung
5 entkuppelt ist, kommt noch ein besonderer Stromkreis zur Wirkung. Da die Reibungskupplung
3 dann ausgeschaltet ist, fehlt der Impuls auf das Steuerventil 151 des Kolbens
153. Um nun auch bei ausgeschalteter Reibungskupplung 3 für den Unterdruck und für
die Entblockung einen Impuls zu erzeugen, wird das Solenoid des Ventils 151 auch
über den Kontakt am Ventil 88 und den Belag 74 des Stufenschalters mit Strom versehen.
Dieser Stromkreis wird in den Zwischenstellungen zwischen zwei Stufen unterbrochen.
Es ist so möglich, daß bei Leerlaufstellung und entkuppelter Freilaufkupplung die
Stufenschaltvorrichtung das Getriebe se11)-ständig bis in die erste Stufe zurückschalten
kann. Die Umschaltung von einer Stufe auf die nächst höhere oder die nächst tiefere
erfolgt nicht für alle Drehzahlen bei der gleichen Stellung des Reglers 21, weil
die Hülse 26 mittels des Hebels 27 nach Maßgabe der eingestellten Drehzahl verschoben
wird. Die Zuordnung der Drehzahlen, bei denen eine Schaltung erfolgt, zu den jeweils
durch den Hebel 27 eingestellten Solldrehzahlen, wird ferner auch durch die
Charakteristik der Hülsenfeder 25, der Formgebung und Lagerung der Reglergewichte
22 und der Charakteristik der Feder 171 bestimmt. Es können z. B. an Stelle einer
einzigen Feder deren mehrere verwendet werden, so daß keine gerade Federcharakteristik,
sondern eine geeignete gebogene entsteht. Bei der in Fig. 1 dargestellten Regelvorrichtung
erfolgt die Umschaltung auf eine Stufe mit größerem Verhältnis von Sekundär- zur
Primärdrehzahl ]in Fall einer höher eingestellten
Solldrehzahl bei
größerer Brennstoffmenge und somit bei höherer Zugkraft. Auch die Umschaltung auf
eine Stufe mit geringerem Verhältnis von der Sekundärdrehzahl zur Primärdrehzahl
erfolgt bei höheren Drehzahlen, je höher die Solldrehzahl durch den Hebel 27 eingestellt
ist.
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Durch die Vergrößerungsbremse 9o bis 92 wird die Erteilung falscher
Impulse durch den Mitnehmer 53 verhindert, wenn der Hebel 27 rasch aus seiner Leerlaufstellung
LL in die Stellung io für die höchste Solldrehzahl eingestellt wird. Bei dieser
Schaltung wird mittels der Stange 93 die Hülsenfeder 25 rasch auf ihre höchste Spannung
gebracht. Die Federhülse 92 vermag dieser Bewegung aber nur langsam zu folgen. Die
in ihr befindliche Feder wird zusammengedrückt, und die Hülse kann der Linksverschiebung
nur nach Maßgabe der Bewegung des Bremskolbens 9i im Bremszylinder 9o unter langsamer
Entspannung der Feder 93 nachfolgen. Der Kolben 9i besitzt ein nicht gezeichnetes
Ventil, welches durch einen Überdruck auf der rechten Seite des Kolbens gegenüber
der linken Seite selbsttätig geöffnet und durch einen Überdruck auf der linken Seite
des Kolbens gegenüber der rechten Seite aber sofort geschlossen wird. Außerdem ist
im Kolben 9i eine kleine nicht gezeichnete Drosselöffnung vorhanden. Bei einer Bewegung
nach links kann der Flüssigkeitsinhalt zur linken Seite nur durch die Drosselöffnung
auf die rechte Seite des Kolbens gelangen. Umgekehrt gelangt bei einer Bewegung
nach rechts der Flüssigkeitsinhalt zur rechten Seite des Kolbens durch den viel
größeren Querschnitt des nunmehr geöffneten Ventils nach links. Es ergibt sich somit,
daß die Bewegung des Kolbens 9i nach links durch die Drosselöffnung nur gebremst,
die Bewegung nach rechts aber infolge des geöffneten Ventils ungebremst ablaufen
kann. Bei einer raschen Bewegung des Hebels 27 nach der Stellung io wird also der
Hebel 66 daran verhindert, dieser Bewegung ebenso rasch nachzukommen. Dadurch
können zu rasch aufeinanderfolgende Schaltimpulse verhindert werden.
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Mittels des Winkelhebels 70, 71 kann an einer Skala 72 festgestellt
werden, welche Getriebestufe von der selbsttätig wirkenden Schaltvorrichtung jeweils
zur Leistungsübertragung eingeschaltet ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist der bei Fig. i mit Druckluft
arbeitende Servomotor 62 durch einen mit Druckflüssigkeit arbeitenden Servomotor
ersetzt. Sein Kolben 63 beeinflußt die Stufenventile 76 bis 82 und das Kupplungsventil
84 nicht mittels elektrischer Beeinflussung, sondern unmittelbar auf mechanischem
Weg. Alle übrigen Teile der Anlage nach Fig. 2 sind gleich wie bei der Anlage nach
Fig. i und demzufolge auch mit gleichen Ziffern bezeichnet.
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Die Übertragungseinrichtung 4i bis 49, 5i, 52, 65 bis 67 von der Regeleinrichtung
auf die Auslöseeinrichtung ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 konstruktiv etwas
anders ausgeführt als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i, wirkt aber genau gleich
wie bei diesem. Das eine Ende des Hebels 52 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
2 an die Verschiebungsstange eines Schiebers 25o aasgelenkt, der von einem Hilfsschieber
251 umgeben ist. Dem Schiebergehäuse wird eine Druckflüssigkeit, z. B. Drucköl,
als Arbeitsmittel zugeführt. Nach Maßgabe der Stellung der beiden Schieber 25o und
251 kann durch die Leitungen 6o und 61 dem einen oder anderen Zylinderraum zu beiden
Seiten des Kolbens 63 Druckmittel zugeleitet und entsprechend auf der gegenüberliegenden
Seite Arbeitsmittel abgeführt werden. Der Kolben 63 stellt die Lage der Nockenstange
273 ein, welche mit ihren Nocken 275/I bis 275/IV die Ventile 76, 78, 8o und 82
und mit den Nocken 274/I bis 274/IV das Steuerventil 84 nach Bedarf einstellt. Wird
der Schieber 25o nach rechts bewegt, z. B. wenn der Hebel 27 sich in der Leerlauf
stellung LL befindet, so strömt einerseits Druckmittel durch die Öffnung 259 und
die Leitung 61 in den Zylinderraum rechts des Kolbens 63. Dieser wird dadurch in
die äußerste Lage links gebracht. Gleichzeitig strömt auch Druckmittel durch die
Öffnung 253 und die Leitung 254 in den Ringzylinderraum unter der Schulter 256 des
Hilfsschiebers 251. Der Hilfsschieber gelangt dann entgegen der Feder 257 in seine
äußerste Stellung links. Die Drosselöffnung 255 läßt aus dem Ringzylinder Druckmittel
ablaufen, jedoch in geringerer Menge, als durch die Leitung 254 zugeführt wird.
Erst bei Unterbrechung der Zuführung von Druckmittel durch die Leitung 254 kann
aus dem Ringzylinderraum das Arbeitsmittel unter Wirkung der Feder 257 verdrängt
und dadurch der Hilfsschieber 251 wieder in seine äußerste Lage rechts gebracht
werden. Der Hilfsschieber hat die Wirkung, daß eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle
und der Leitung 61 auch dann noch aufrechterhalten bleibt, wenn der Hauptschieber
25o nach einer Bewegung nach rechts wieder in seine Mittellage zurückgeführt worden
ist. Erst bei weiterer Bewegung nach links aus der Mittellage gegen die linksseitige
Endstellung wird die Öffnung 254 vom Schieber 250 verschlossen, so daß die
Feder 273 den Hilfsschieber 251 in die äußerste Lage rechts zurückbringen kann.
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In der Leerlaufstellung LL des Hebels 27 ist der Schieber
250 gegen die Endlage rechts verschoben. Dadurch wird Druckmittel in den
Zylinderraum zur rechten Seite des Kolbens 63 geleitet und der Kolben in seine linke
Endstellung gebracht. In dieser Endstellung verbleibt der Kolben, auch wenn der
Hebel 27 aus der Leerlaufstellung entfernt wird und der Schieber 250 wieder
in seine Mittellage zurückgelangt, weil vorerst durch die Öffnung 252 und die Leitung
240 immer noch Druckmittel unter die Schulter 256 des Hilfsschiebers 251 gelangen
kann. Erst wenn nach Beschleunigung des Fahrzeuges sich auch die Brennkraftmaschine
entsprechend beschleunigen kann und die Fliehgewichte 22 des Reglers 21 sich von
ihrer Drehachse entfernen, wird der Schieber 25o aus seiner Mittellage gegen die
Endlage links so weit verschoben, daß die Zufuhröffnung 252 verschlossen
wird.
Durch die Drosselö fnung 255 kann nun aus dem Ringzylinderraum unter der Schulter
256 Arbeitsmittel abströmen. Der Hilfsschieber 251 bewegt sich nach rechts, und
der Hauptschieber 25o kann nunmehr die Öffnung 258 des Hilfsschiebers freilegen,
so daß durch die Leitung 6o Druckmittel in den Zylinderraum zur Linken des Schiebers
63 strömen kann. Der Kolben 63 bewegt sich dann nach rechts. Bei dieser Bewegung
des Kolbens 63 nach rechts wird der Wechsel von der Geschwindigkeitsstufe 1 mit
dem niedrigeren Drehzahlverhältnis auf die Stufe 1I mit dein höheren Drehzahlverhältnis
eingeleitet. Zunächst läuft die Stange 285 des Ventils 8.I von der ersten Nocke
27,I/1 ab. Das Druckmittel im Zylinderraum des Servomotors 87 zur rechten Seite
des Kolbens 86 -kann dann ausströmen und die Feder 87a drückt den Kolben 86 nach
rechts, um dadurch die Reibbeläge der Reibungskupplung 3 voneinander abzuheben.
Bei weiterer Verschiebung des Kolbens 63 und der Nockenstange 273 nach rechts läuft
auch die Stange 277 des Stufenventils 76 von der Nocke 275/I ab. Damit kann das
Druckmittel aus dem Zylinderraum des Servomotors g zur rechten Seite des Kolbens
io abströmen. Die Feder i i drückt den Kolben io nach rechts, bis die Kupplung 7o
in nicht eingerückter Mittellage sich befindet. Bei weiterer Verschiebung der Nockenstange
273 nach rechts läuft die Stange 279 des Stufenventils 78 auf die Nocke 275/I1 auf.
Das Ventil 78 läßt dann Druckmittel in den Zylinderraum des Servomotors 12
zur linken Seite des Kolbens 13 einströmen. Dadurch werden die Kolben 13 und
10 nach rechts verschoben und die Kupplung 7 stellt eine Verbindung des Sekundärrads
der Stufe 1I mit der Sekundärwelle des Stufengetriebes her. Die Nockenstange 273
läuft noch weiter nach rechts, so daß die Stange 285 des Ventils 84 auf die Nocke
27I/11 aufläuft. Hierdurch werden die Reibbeläge der Kupplung III wieder in Eingriff
gebracht, so daß die Leistung der Brennkraftmaschine nun über die zweite Stufe II
des Stufengetriebes ß auf die Triebachsen des Fahrzeugs übertragen wird. Entsprechend
dein größeren Drehzahlverhältnis der Stufe 1I ist die Drehzahl der Primärwelle vor
Wiedereinschaltung der Reibungskupplung 3 vermindert worden, Beim Einschalten der
Kupplung 3 wird somit auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine vermindert. Die Fliehgewichte
22 des Reglers 21 nähern sich wieder i ihrer Drehachse. Dadurch wird der Schieber
250 wieder gegen seine Mittellage geführt und die Öffnungen 258 und 259 verschlossen.
Der Kolben 63 gelangt zum Stillstand. Die Leistung wird nun durch die Stufe n übertragen.
Wird der Schieber 25o entweder durch Verschiebung des Hebels 27
weiter nach
rechts oder durch Beschleunigung des Fahrzeugs und der Brennkraftmaschine wieder
aus dieser Mittellage nach links verschoben, so ergibt sich eine weitere Schaltung
von der zweiten in die dritte Stufe oder später von der dritten in die vierte Stufe.
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Vermindert sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine in einer Weise,
daß das Gestänge 33 auf dem Hilfshebel 28 mit dem Anschlag 32 zur Auflage gelangt
und die Federhülse 17o der Feder 171 entgegen nach rechts verschoben wird, so gelangt
der Fliehkraftregler 21 außerhalb seines Brennstoff -regelbereiches. Der Schieber
250 wird dann so weit nach rechts verschoben, daß Druckmittel in den Zylinderraum
zur rechten Seite des Kolbens 63 gelangen kann und der Kolben nach links bewegt
wird. Gleichzeitig enststeht auch eine Verbindung über die Öffnung 253 mit dem Ringzylinderraum
unter der Schulter 256, so daß der Hilfsschieber 251 in seine Endlage links verschoben
wird. Wenn der Kolben 63 beim Auslösen dieser Schaltbewegung z. B. in der in Fig.
2 dargestellten Stellung war, in welcher die Leistungsübertragung über die Getriebestufe
1I erfolgte, wird nun durch die Linksbewegung des Kolbens 63 auf Übertragung durch
die Stufe I gewechselt. Zunächst wird die Stange 285 von der Nocke 274/1I abgleiten,
wodurch die Kupplung 3 ausgeschaltet wird. Hierdurch wird die Brennkraftmaschine
entlastet, so daß sich ihre Drehzahl beschleunigt. Die Gewichte 22 des Flielikraftreglers
21 entfernen sich von ihrer Drehachse. Dadurch wird der Schieber 250 wieder
nach links bewegt. Ein Verschließen der Öffnungen 259 und 258 wird aber infolge
der Verschiebung des Hilfsschiebers 251 auch in der Mittellage des Schiebers 25o
noch verhindert. Der Kolben 63 kann sich also weiter nach links bewegen. Hierbei
läuft die Stange 277 des Stufenventils 76 auf die Nocke 275/1 auf und kuppelt damit
das Sekundärrad der Stufe 1 vermittels der Kupplung 7 mit der Sekundärwelle. Anschließend
läuft die Stange 285 des Ventils 84 auf die Nocke 274/I auf, wodurch die Kupplung
3 wieder eingeschaltet wird und die Leistungsübertragung über die Stufe I erfolgt.
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Beim Zurückgehen des Schiebers 5o aus der Stellung rechts gegen die
Mittellage hat er zuerst die Öffnung 252 geschlossen. Der Kolben 63 läuft dann immer
noch weiter, aber weil nun Druckmittel durch die Drosselöffnung 255 aus dem Ringzylinderraum
austreten kann, drückt die Feder 257 den Hilfsschieber 251 langsam gegen die Endstellung
rechts. Dabei werden die Öffnungen 259 und 258 geschlossen und der Kolben 53 kommt
zum Stillstand. Durch geeignete Einstellung der Drosselöffnung 255 wird die Laufzeit
des Hilfsschiebers 251 so eingestellt, daß der Servomotorkolben 63 in' richtigen
Zeitpunkt stillsteht, wenn ein ganzer Schaltvorgang vollständig abgelaufen ist und
bevor ein nächster Schaltvorgang sich weiter einstellen würde. Der Hul> des Hilfsschiebers
251 ist so festgelegt, daß der Schieber 25o die Öffnungen 259 und 258 nicht
schließen kann, solange der Hilfsschieber in der linken Endstellung sich befindet.
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Als Arbeitsmittel für die Servomotoren können flüssige oder gasförmige
Druckmittel verwendet werden z. B. Drucköl, Druckluft oder Druckgas. Wird Druckluft
verwendet, so können die Ablauföffnungen der Steuerorgane die abzuführende Luft
unmittelbar in die Atmosphäre ausblasen. Es wäre auch möglich, daß die Stufenl;_ihplungen
7 und 8 allein zum Einkuppeln und Auskuppeln des Fahrzeugs
genügen.
Die Hauptkupplung 3 kann dann erspart werden. Es läßt sich auch in bestimmten Fällen
die Freilaufkupplung 5 ersparen. Werden Reibungskupplungen und Stufenkupplungen
gemeinsam verwendet, so können diese entweder nacheinander oder unter Umständen
auch gemeinsam durch die selbsttätige Schaltvorrichtung beeinflußt werden. Für die
Regler, die Federglieder und die Verzögerungsbremsen müssen geeignete Federcharakteristiken
gewählt werden. Wenn gerade (proportional) verlaufende Charakteristiken nicht genügen,
so können durch geeignete Hebelübertragungen oder durch Verwendung mehrerer Federn
auch anders verlaufende Charakteristiken erreicht werden.