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Regelung von Kraftfahrzeugantrieben Die Erfindung betrifft eine weitere
Vervollkommnung der im Patent 82I 769 beschriebenen Regelung von Kraftfahrzeugantrieben
mit Einstellung auf eine bestimmte Sollfahrgeschwindigkeit und selbsttätiger Anpassung
der Istfahrgeschwindigkeit an die Sollfahrgeschwindigkeit durch Änderung der den
Fahrzustand bestimmenden Regelgrößen, insbesondere der Getriebeübersetzung und der
Stellung des Motorleistungsregelgliedes sowie gegebenenfalls der Fahrzeugbremsen.
Die Erfindung besteht in einer auf die Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges
ansprechenden zusätzlichen Regelungsvorrichtung, deren Regelwirkung sich derjenigen
für die Sollfahrgeschwindigkeit derart überlagert, daß ein neuer Gleichgewichtszustand
in der Getrieberegelung durch die zusätzliche Regelvorrichtung erst um so später
eintritt, je größer der Unterschied zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit,
d. h. je größer die Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges ist.
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Im besonderen sieht die Erfindung in der Anwendung auf eine hydraulische,
pneumatische, elektrische oder in ähnlicher Weise durch eine Hilfskraft betätigte
Regelung einen an sich bekannten, die betreffenden Regelgrößen beeinflussenden Regelschieber,
dessen Stellung einerseits durch ein die Sollgeschwindigkeit einstellendes Verstellglied
und andererseits in entgegengesetztem Sinne durch die Istgeschwindigkeit beeinflußt
wird, sowie einen weiteren, mit dem ersten Regelschieber zusammenwirkenden zweiten
Regel-Schieber vor, welcher in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsänderung des
Fahrzeuges verstellt wird,
derart, daß er bei Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeuges dem auf bestimmte Sollgeschwindigkeit eingestellten ersten Schieber
folgt und dadurch auf einen Ausgleich der durch diesen bewirkten Regelung hinwirkt.
Die beiden Regelschieber sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Beschleunigung des Fahrzeuges
jeweils proportional der Differenz von Soll- und Istgeschwindigkeit ist. Es wird
also bei kleinen Geschwindigkeitsänderungen mit verhältnismäßig kleiner Beschleunigung
und bei großen Geschwindigkeitsänderungen mit verhältnismäßig großer Beschleunigung
gefahren. Eine solche Regelung entspricht den Anforderungen an den Fahrbetrieb in
besonders geeigneter Weise, da bei verlangter großer Geschwindigkeitsänderung die
neue Geschwindigkeit verhältnismäßig schnell erreicht werden soll, während bei geringeren
Geschwindigkeitsänderungen ein allmählicher, nicht zu plötzlicher Übergang gewünscht
wird, zumal in diesem Fall die Zeitdauer für den Übergang aus der einen in die andere
Geschwindigkeit nur verhältnismäßig kurz ist. Die Erfindung ermöglicht insbesondere
auch einen stufenlosen Übergang aus dem Beschleunigungszustand in den neuen Beharrungszustand.
Zweckmäßig ist der erste Regelschieber an einen Ausgleichhebel angeschlossen, welcher
des weiteren einerseits in einem Gelenkpunkt an einen die Sollfahrgeschwindigkeit
einstellenden Einstellhebel und andererseits in einem weiteren Gelenkpunkt an einen
auf die Istfahrgeschwindigkeit ansprechenden Regler angelenkt ist.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform im Hauptpatent, bei welcher als
Regelglied ein Steuerschieber verwendet wird, der einerseits zur Regelung auf Sollgeschwindigkeit
vom Fahrer unter Federkraft und andererseits entgegen der Federkraft in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit durch eine Hilfskraft verstellt wird, ergibt sich bei
der erfindungsgemäßen Verwendung eines Ausgleichhebels unter anderem der Vorteil,
daß ein direkter Anschluß des Steuerschiebers an einen auf die Drehzahl ansprechenden
Regler bzw. an eine Ölflüssigkeit nicht erforderlich ist. Der hiervon getrennt vorgesehene
Regler kann, insbesondere wenn es sich um einen mechanischen Regler handelt, in
den meisten Fällen günstiger an das Zwischengestänge bzw. an einen zwischengeschalteten
Ausgleichhebel angeschlossen werden. Auch können besondere, den Steuerschieber belastende
Federn in Fortfall kommen.
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Als Beschleunigungsfühler dient zweckmäßig ein an sich bekanntes,
unter Federwirkung und Dämpfung stehendes Trägheitspendel.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Hierbei zeigt Fig. I ein Schema der Regelanordnung und Fig. 2 ein beispielsweises
Geschwindigkeitsleistungsdiagramm zur Erläuterung der Regelvorgänge.
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In Fig. I sind Teile, welche denen des Hauptpatents wirkungsmäßig
entsprechen, grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Im einzelnen
ist A ein Fußhebel zum kontinuierlichen Einstellen einer Sollfahrgeschwindigkeit,
Al ein durch Federn II2, II3 an den gleichen Hebel l wie der Fußhebel A angeschlossener,
zweckmäßig feststellbarer Handhebel, B die Hauptregelvorrichtung, welche im Gegensatz
zum Hauptpatent aus dem inneren, von dem Hebel A bzw. Al bedienten Regelschieber
b1 (entsprechend dem Regelschieber 4 nach dem Hauptpatent) und dem hierzu konzentrischen,
vom Beschleunigungsfühler M gesteuerten äußeren Rohrschieber b2 besteht, C der Umschaltschieber
mit den in Abweichung vom Hauptpatent von einer Ölpumpe N belieferten Druckseiten
cl und c2, D ein z.B. mit der Hand durch das schematisch angedeutete Regelglied
73 einstellbarer Grenzdrehzahlregler, E der Verstellzylinder für die Drosselklappe
F mit einem Anschlagarm f1, welcher mit einem vom Verstellhebel l mit verstellten
Anschlag f2 zusammenwirkt, G der Verstellzylinder für die insbesondere stufenlose
Getriebeschaltung G0, wobei eine Unterdrucksetzung der Kolbenseite G1 das Getriebe
auf Übersetzung ins Langsamere, eine Unterdrucksetzung der Kolbenseite G3 das Getriebe
auf Übersetzung ins Schnellere regelt, H der Anschluß der Fahrzeugbremsen, J ein
auf die Fahrzeuggeschwindigkeit (Istgeschwindigkeit) ansprechender Regler K ein
auf die Motordrehzahl ansprechender Regler, L eine das Drucköl für die Regelvorrichtung
liefernde Pumpe mit dem den Öldruck bestimmenden Druckregler L1, dessen Federkraft
gegebenenfalls regelbar sein kann, M der bereits erwähnte Beschleunigungsfühler,
welcher in einfachster Weise, z.B. als pendelnd aufgehängte Masse m1, dargestellt
ist, die gegen die Wirkung der Federn m2 und m3 ausschwingen kann, wobei die Schwingung
durch eine hierbei über eine Drossel m4 durch die Leitung m5 verdrängte Flüssigkeit
gedämpft wird, und N die ebenfalls bereits erwähnte Ölpumpe, welche zwischen dem
Primärteil n, und dem Sekundärteil n2 einer in den Antrieb vor dem Getriebe eingeschalteten
Strömungskupplung angeordnet ist.
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Von der Ölpumpe L wird das Drucköl über die Leitung 26 und die Zweigleitungen
27 bis 3o bzw. die mit diesen ständig verbundenen Öffnungen 127 bis 130 im äußeren
Regelschieber b2 zu den Steuerräumen 18, 2o, 22 und 24 des inneren Regelschiebers
b1 gefördert, während die Steuerräume 17, 19, 21, 23 und 25, gegebenenfalls über
die Leitungen 0, unter Außendruck stehen. Der Steuerschieber b1 weist (entsprechend
dem Steuerschieber q. nach dem Hauptpatent) einzelne Steuerkolben 8 bis 15 auf,
welche jedoch im Gegensatz zum Hauptpatent die Leitungen 31 bis 37 nicht direkt,
sondern über Öffnungen 131 bis 137 im äußeren Steuerschieber b2 steuern, welche
in der gezeichneten Ruhelage der Masse na, des Beschleunigungsfühlers M in
der im Hauptpatent beschriebenen Weise zueinander sowie zu den Steuerkolben 8 und
1o bis 15 versetzt sind. Die Leitung 31 führt hierbei zu den Radbremsen H, ferner
in der gezeichneten Lage des Umschaltschiebers C und des
Grenzdrehzahlreglers
D die Leitung 32 über 5I, 83, 79, 85 zur Schnellgangseite G3, die Leitung 33 über
5o, 8I, 78, 84 zur Langsamgangseite G1 des Getriebeschaltzylinders G; eine Leitung
82 zweigt in diesem Fall von der Leitung 32 ab. Ferner führt die Leitung 34 über
53 und 57 zur Schließseite 62, die Leitung 35 über 55 und 58 zur Öffnungsseite 6I
des Kolbens 59 der die Drossel F betätigenden Vorrichtung E.
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Der Grenzdrehzahlregler D steht einerseits unter der Wirkung des auf
die Motordrehzahl ansprechenden Reglers K und andererseits unter der Wirkung der
Feder 69, deren Spannung durch das Verstellglied 73, z.B. mit der Hand, regelbar
ist.
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Infolge der Federn II2, II3 kann der Fußhebel A z. B. im Stadtbetrieb
unabhängig von der Einstellung des Handhebels A1 betätigt, also die Sollfahrgeschwindigkeit
durch den Fuß geregelt werden. Andererseits kann man z. B. bei Fahrten auf der Autobahn
den z. B. am Lenkhandrad angeordneten Handhebel Al auf die gewünschte Sollgeschwindigkeit
einstellen. Der Fußhebel A folgt hierbei unter der Wirkung der Federn 112, 113 zusammen
mit dem Verstellhebel l, sofern er vom Fuß entlastet ist. Gegebenenfalls kann es
jedoch auch zweckmäßig sein, ähnlich wie im Hauptpatent gleichzeitig zwei Fußhebel
vorzusehen, welche auf den Verstellhebel einwirken. Beispielsweise könnte ein rechter
Fußhebel auf höhere, ein linker Fußhebel auf niedrigere Geschwindigkeiten einwirken,
so daß beide Pedale die bisher üblichen Gas- und Bremspedale ersetzen würden. Auch
ist es möglich, die Betätigung der Radbremsen nur dann wirksam werden zu lassen,
wenn der in Richtung auf kleinere Geschwindigkeit zu verstellende Fußhebel betätigt
wird.
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Die Wirkungsweise des Beschleunigungsfühlers M und des von diesem
betätigten Regelschiebers b2 ist im einzelnen folgende: Es wird beispielsweise der
Hebel 1, mit der Hand oder mit dem Fuß, aus der dargestellten mittleren Ruhelage
auf höhere Sollgeschwindigkeit verstellt. Der Hebel schwenkt hierbei um den Punkt
a1 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch der Steuerschieber b1 nach links verschoben
wird. Hierdurch wird zunächst, entsprechend der im Hauptpatent beschriebenen Wirkungsweise,
über die Leitung 33 die Kolbenseite G1 der Getriebeverstelleinrichtung G mit Druck
beliefert, d. h. das Getriebe auf Übersetzung ins Langsamere und damit auf höheres
Drehmoment eingeregelt. Durch die dadurch bewirkte Beschleunigung des Fahrzeuges
in Fahrtrichtung führt die Trägheitsmasse m1 des Beschleunigungsfühlers M eine relative
Bewegung nach links gegen die Wirkung der Feder m2 aus. Der Schieber b2 folgt also
dem Schieber b1 und sucht dadurch die Steuerwirkung desselben rückgängig zu machen,
indem die zuvor durch den Steuerkolben II freigelegte Öffnung I33 wieder vor den
Steuerkolben II tritt und dadurch die Leitung 33 schließt. Dadurch wird erreicht,
daß die den Fahrzustand ändernden Regelglieder bereits vor Erreichen der neuen Sollgeschwindigkeit
nicht mehr weiter verstellt werden, die Beschleunigung also wieder verringert und
die neue Sollgeschwindigkeit von der Istgeschwindigkeit stoßfrei erreicht wird.
Gleichzeitig schlägt der Regler J entsprechend der steigenden Geschwindigkeit weiter
aus, der Hebel l wird um den Drehpunkt a2 nach rechts geschwenkt, der Steuerschieber
b1 demgemäß ebenfalls nach rechts verschoben, bis eine neue Gleichgewichtslage erreicht
ist, die die neue Lage der Schieber b1 und b2 bestimmt. Infolge der hierbei bewirkten
Bewegungsumkehr wird noch vor Erreichen der beabsichtigten Fahrgeschwindigkeit ein
Umsteuervorgang der Verstellglieder eingeleitet, welcher diese bis zur Übereinstimmung
von Ist- und Sollgeschwindigkeit zurückverstellt.
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Da die abregelnde Wirkung des Steuerschiebers b2 um so später, d.h.
erst bei um so größerer Beschleunigung erreicht wird, je stärker der Hebel l verstellt
worden ist, wird auch die auftretende Beschleunigung um so größer sein, je größer
die Differenz zwischen der gerade herrschenden Istgeschwindigkeit und der neu eingestellten
Sollgeschwindigkeit ist.
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In Fig. 2 ist diese Regelung in einem Diagramm schematisch dargestellt,
wobei die Kurve q etwa die Kurve des Fahrwiderstandes auf ebener Straße wiedergebe.
Ist v1 die augenblickliche herrschende Istgeschwindigkeit und wird auf die neue
Sollgeschwindigkeit v2 übergeschaltet, so steigt die Leistung Q zunächst plötzlich
von Q1 auf Q1', um hierauf allmählich auf den neuen Wert Q2 überzugehen. Wird statt
auf v2 auf v3 übergeschaltet, erfolgt eine wesentlich größere Leistungssteigerung
bis zum Punkt Q1'', bevor ein allmählicher Übergang zum Punkt Q3 stattfindet. Die
Leistungssteigerung ist hierbei etwa proportional der Geschwindigkeitsänderung Av3
: Av2.
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Eine entsprechende Regelwirkung tritt ein, wenn von einer höheren
auf eine niedrigere Sollgeschwindigkeit geschaltet wird. In diesem Fall wird der
Schieber b1 nach rechts verstellt, was zunächst bewirkt, daß das Getriebe auf eine
ins Schnellere übersetzende Gangstufe verstellt wird. Ferner wird bei stärkerer
Verstellung des Schiebers b1 über 34, 53, 57 der Kolben 59 nach abwärts verschoben,
die Drosselklappe F also geschlossen und gegebenenfalls die Radbremsen H angezogen.
Mit der dadurch eintretenden Verzögerung des Fahrzeuges wird die Masse ml relativ
nach vorwärts gegen die Feder m3 gedrückt, wodurch der Schieber b2 dem Schieber
b1 nach rechts nachfolgt. Gleichzeitig geht der Regler J auf geringere Drehzahl
zurück und verstellt den Schieber b1 nach links, bis in entsprechender Weise wie
vorher ein neuer Gleichgewichtszustand entsprechend der neuen Sollgeschwindigkeit
erreicht ist.
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Bei der dargestellten Regelungsweise ist im normalen Beharrungszustand
die Motordrossel voll geöffnet. Es wird also normalerweise stets mit Vollgas gefahren.
Sofern jedoch die Linie günstigsten spezifischen Brennstoffverbrauches; wie z. B.
beim Dieselmotor, nicht mit der Vollgaslinie des Motors zusammenfällt, ist es zweckmäßig,
die Anordnung derart zu treffen, daß der Beharrungszustand bei entsprechender Regelstellung
des Motorleistungsregelgliedes erzielt wird. Zweckmäßig wird ferner bei Betrieb
auf der Motor-Vollast-Kurve dafür gesorgt, daß das Getriebe in Richtung des kleineren
Übersetzungsverhältnisses
(also ins Langsamere) sich nicht schneller
verstellt, als der Motor von sich aus an Drehzahl zunimmt, weil sonst in unerwünschter
Weise eine Energieentnahme aus der kinetischen Energie des Fahrzeuges erfolgen würde.