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Schalt- und Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine Schalt- und Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Reibungshauptkupplung
und einem Wechselgetriebe mit synchronisierten Getrieberädern.
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Es sind bereits Sehalt- und Kupplungsvorrichtungen bekannt, bei denen
durch Längsverschieben oder Schwenken eines Schalthebels nacheinander entkuppelt
und das Wechselgetriebe geschaltet wird. Es ist auch bekannt, den Schalthebel zur
Kupplungsbetätigung mit einem zweiten Handgriffteil zu versehen, der mit dem ersten
Handgriffteil zusammen am Schalthebel schwenkbar gelagert ist, wobei die Hauptkupplung
im Verlauf eines ersten Bewegungsweges ausgerückt und das Wechselgetriebe im Verlauf
des restlichen Bewegungsweges geschaltet wird.
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Diese bekannten Vorrichtungen weisen jedoch im allgemeinen zwischen
dem Schalthebel und der Hauptkupplung eine hydraulische oder elektrische Verbindung
auf und erfordern zwei Bewegungen, nämlich das Zusammendrücken oder Anziehen eines
Handgriffes an dem Schalthebel und anschließend die Be-, wegung des Schalthebels,
oder sie erfordern die Betätigung einer komplizierten Vorrichtung, um nacheinander
das Einwirken auf die Hauptkupplung und das Wechselgetriebe und dann die Rückführung
in die Einkupplungsstellung zu ermöglichen.
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Demgegenüber soll durch die Erfindung eine mechanische Schalt- und
Kupplungsvorrichtung mit einer Reibungshauptkupplung und einem Wechselgetriebe mit
synchronisierten Getrieberädern geschaffen werden, bei der diese Nachteile vermieden
sind und der beim Synchronisieren der Getrieberäder auftretende Widerstand der Synchronisiervorrichtung
als Stützkraft für die allein erforderliche Bewegung des Schalthebels zur Kupplungsbetätigung
ausgenutzt wird.
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Demgemäß bestehen bei einer solchen Schalt- und Kupplungsvorrichtung
die wesentlichen Merkmale der Erfindung darin, daß an dem Schalthebel ein in an
sich bekannter Weise mit einer Entkupplungsvorrichtung verbundener Handgriffteil
derart angelenkt ist, daß die Reibungskupplung durch eine Relativbewegung dieses
Handgriffteiles gegenüber dem Schalthebel ausgerückt wird, wenn der Schalthebel
seinem Verschieben oder Verschwenken einen Widerstand entgegensetzt, der durch die
in an sich bekannter Weise mit Sperrsynchronisierung arbeitende Synchronisiervorrichtung
des Getriebes hervorgerufen wird.
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Bei einer auf diese Weise ausgebildeten Schalt- und Kupplungsvorrichtung
wird mit einfachen Mitteln, ; ohne daß hydraulische oder elektrische übertragungsvorrichtungen
oder komplizierte mechanische Zwischenvorrichtungen angewendet werden müssen, erreicht,
daß zur Betätigung der Hauptkupplung und zum Schalten des Wechselgetriebes nur ein
einziger Vorgang, nämlich die Betätigung des Schalthebels erforderlich ist, wobei
jedoch im Gegensatz zu bekannten Schalt- und Kupplungsvorrichtungen, bei denen die
Hauptkupplung zwangläufig vor dem Schaltvorgang erfolgt, die Ausbildung derart ist,
daß das Entkuppeln nur erfolgt, wenn es notwendig ist, d. h. wenn die in Eingriff
zu bringenden Getrieberäder sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit drehen und
es erforderlich ist, sie zu synchronisieren. Wenn die Geschwindigkeit dieser Getrieberäder
dagegen gleich ist und die Zähne sich gegenüber den entsprechenden Zahnlücken befinden,
so entsteht der zur Kupplungsbetätigung erforderliche Widerstand nicht, so daß in
diesem Fall die Hauptkupplung nicht betätigt wird.
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Zur Verminderung der auf den Handgriffteil des Schalthebels auszuübenden
Kraft kann dabei eine sich bei eingerückter Reibungshauptkupplung in labiler Gleichgewichtslage
befindliche, an sich bekannte Hilfsvorrichtung vorgesehen sein, die zwischen dem
Kupplungshebel und einem festen Widerstand angeordnet ist und ein im Sinne des Entkuppelns
wirkendes Drehmoment liefert. Bei einer solchen bekannten Hilfsfeder im Kupplungsgestänge
ist diese einer Kniehebelanordnung zugeordnet, die sich in der eingerückten Stellung
in nahezu gestreckter Lage befindet.
Ferner kann die Ausbildung
derart sein, daß der Handgrifteil des Schalthebels mit einem zweiten Handgriffteil
zusammen an dem Schalthebel schwenkbar gelagert ist und beide Handgriffteile derart
miteinander verbunden sind, daß die Bewegung des einen Handgriffteiles in dem einen
Schwenksinne eine Bewegung des anderen Handgriffteiles im entgegengesetzten Schwenksinne
hervorruft.
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Es ist an sich eine Schalt- und Kupplungsvorrichtung bekannt, bei
der am oberen Ende des Handschalthebels zwei Handgriffteile an einer gemeinsamen
Achse schwenkbar gelagert sind und an deren Verlängerungen nach unten das Seil bzw.
die Hülle eines Bowdenzuges zum Betätigen der Hauptkupplung abgestützt sind. Zum
Auskuppeln müssen die beiden Handgriffteile gemeinsam umfaßt und voneinander gedrückt
werden. Zu zwangläufig gegensinniger Bewegung sind die beiden Handgriffteile nicht
gekuppelt. Um das Auskuppeln vor dem Gangschalten sicherzustellen, sind die Gangeinschaltstellungen
durch einen Sperrstift am kugeligen Lager des Handschalthebels fixiert. Der Sperrstift
wird durch eine am Kupplungsseil feste Keilbahn beim Auskuppeln ausgerastet, so
daß anschließend das Umschalten möglich ist. Das Zusammenwirken von Kupplungs- und
Gangbetätigung verläuft somit anders als nach der Erfindung.
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Zur allmählichen Rückführung der Kupplungsteile in die Einkupplungsstellung,
die selbsttätig erfolgt, wenn der neue Gang geschaltet ist und der Schalthebel losgelassen
wird, kann vorzugsweise zwischen dem Kupplungshebel und einem festen Widerlager
eine pneumatische Dämpfungsvorrichtung angeordnet sein.
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Derartige mit Drosseln arbeitende Dämpfungsvorrichtungen sind bei
Betätigungsvorrichtungen für Reibungshauptkupplungen bekannt.
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Schließlich sieht die Erfindung für die Bedienung bei geringer Geschwindigkeit
oder zum Halten eine Anordnung vor, bei der die Hauptkupplung durch ein den üblichen
Handbremshebel ersetzendes Hilfsbremspedal betätigt wird, das mit dem Kupplungshebel
in an sich bekannter Weise derart verbunden ist, daß es im ersten Teil seiner Bewegungsbahn
auf die Reibungshauptkupplung einwirkt, ohne die , Bremse zu betätigen, bei weiterer
Bewegung dagegen nur auf die Bremse einwirkt.
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In der Zeichnung sind nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Aus- ; führungsform
mit einem zwei Handgriffteile aufweisenden Schalthebel; Fig. 2 stellt eine Teilansicht
bzw. einen Teilschnitt einer Ausführungsform mit einem nur einen Handgriffteil besitzenden
Schalthebel dar; Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere, mit einer
Dämpfungsvorrichtung versehene Ausführungsform; Fig. 4 zeigt ebenfalls in schematischer
Darstellung eine der Fig. 3 entsprechende Ausführungsform, die mit einem Fußhebel
für eine Hilfsbremse versehen ist.
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Gemäß Fig. 1 ist die Schaltvorrichtung für das Wechselgetriebe mit
einem Schalthebel mit rohrförmigern Gestänge 1 versehen, das in einem festen
Teil des Fahrzeugkastens 2 gleitend geführt ist. Dieses Gestänge ist einerseits
mittels eines Krümmers 3 mit einer in einem Kugelgelenk 5 gelagerten Stange 4 zur
Betätigung der Schaltgabel 6 und andererseits mittels eines Krümmers 7 mit einem
Handgriüteil verbunden. Dieser besteht aus zwei Hebeln 9 und 10, die gewöhnlich
im Winkel zueinander stehen und auf dem Krümmer 7 schwenkbar gelagert sind. Sie
stehen dabei mittels der gezahnten Abschnitte 11 und 12 im Eingriff miteinander.
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Der Hebel 9 ist über eine Stange 13 und ein nach Art eines Bowdenzuges
ausgebildetes Zugkabel 14 mit dem einen Ende eines doppelarmigen Kupplungshebels
15 verbunden, der an der Stelle 16 schwenkbar gelagert und am Ende seines anderen
Armes mit einer Druckscheibe 17 versehen ist. Diese Druck-Scheibe 17 wirkt auf Finger
18 ein, die ihrerseits die bewegliche Reibscheibe 19 der Reibungshauptkupplung entgegen
der Wirkung von Federn 20 bei Druck auf die Finger 18 mittels der Druckscheibe 17
vom Reibschluß lösen.
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Zur Unterstützung der von der Stange 13 auf den Kupplungshebel 15
auszuübenden Zugkraft ist nach Fig. 1 eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, die aus
einer etwa U-förmig gekrümmten Blattfeder 21 bestehen kann, die mit an ihren freien
Enden angebrachten Schneiden 22, 23 unter Spannung zwischen das eine Ende 24 des
Kupplungshebels 15 und ein festes Gegenlager 25 eingesetzt ist, das an dem Gehäuse
26 befestigt ist.
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In Fig. 1 ist vom Wechselgetriebe nur ein Teil mit einem Radsatz und
einer Synchronisierschaltkupplung dargestellt, welche Anordnung sich für die anderen
Gänge wiederholt. Auf den der Reibungshauptkupplung zu gelegenen Teil der Getriebewelle
27 ist ein Zahnrad 28 lose aufgesetzt, das mit einem mit einer Schräge 30 versehenen
Synchronisierritzel 29 fest verbunden ist. Die Synchronisiervorrichtung besteht
aus einer Muffe 31, die auf der Getriebewelle 27 in Nuten 32 gleitfähig gelagert
und mittels der Schaltgabel 6 verschiebbar ist, sowie aus einem auf der Getriebewelle
27 lose gelagerten Kegel 33.
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Die Muffe 31 und der Kegel 33 sind mit zusammenarbeitenden Reibflächen
34 und 35 versehen. Der Kegel 33 trägt ferner einen Finger 36, der mit einer der
Schrägfläche 30 des Synchronisierritzels 29 entsprechenden Schrägfläche 37 versehen
ist. Derartige Ausbildungen sind als sperrsynchronisierte Schaltkupplungen vielfach
bekannt und üblich und für sich nicht Gegenstand der Erfindung. Jedoch ist das Vorhandensein
derartiger Synchronisierschaltkupplungen Voraussetzung für die Funktion der beschriebenen
Schalt- und Kupplungsvorrichtung.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 ist folgende: Wenn der
Fahrer die Übersetzungsstufe ändern will, betätigt er den Handgriffteil, indem er
entweder an dem Hebel 9 im Sinne des Pfeiles T zieht oder auf den Hebel 10 im Sinne
des Pfeiles P drückt. Da die Kupplungsvorrichtung infolge der Federn 20, die die
Reibungshauptkupplung eingekuppelt halten, Widerstand bietet, bewegt sich dabei
die Stange 13 nicht, sondern behält ihre Lage bei, und die an dem Handgriff ausgeübte
Kraft wirkt sich ganz auf das rohrförmige Gestänge 1 aus, das infolgedessen in seinem
Lager verschoben wird. Hierdurch werden zunächst die im Eingriff stehenden Ritzel
des Wechselgetriebes voneinander getrennt. Die weitere Verschiebung bewirkt, daß
die Ritzel des neuen Ganges in Eingriff zu kommen versuchen. Da indessen ihre Relativgeschwindigkeiten
nicht gleich Null sind, erfordert ihr Eingriff eine Zuwachskraft; die Schräge 37
des Fingers 36 legt
sich dabei an die entsprechende Schrägfläche
30 des Synchronisierritzels 29, so daß die Verschiebung des Rohres 1 in seinem Lager
angehalten wird.
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Wird die auf den Handgriff ausgeübte Kraft weiter aufrechterhalten,
z. B. im Sinne des Pfeiles P, so werden die Hebel 9 und 10 einander genähert, und
es wird auf die Stange 13 sowie das Kabel 14 infolge der Übertragung durch die Zahnabschnitte
11 und 12 eine Zugkraft ausgeübt. Hierdurch wird der Kupplungshebel 15 geschwenkt
und rückt über die Teile 17, 18, 19 die Reibungshauptkupplung aus. Dadurch ist die
Getriebewelle 27 vom Motor getrennt, und der Schaltvorgang kann in üblicher Weise
vollzogen werden.
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Wenn der Gang voll eingeschaltet ist, werden die Hebel 9 und 10 freigegeben,
wodurch die Reibungshauptkupplung unter der Wirkung der Kupplungsfedern 20 und gegebenenfalls
einer auf den Kupplungshebel 15 einwirkenden, zusätzlichen Hilfsfeder 40 wieder
eingerückt wird. Alle Teile haben somit wieder ihre Ausgangsstellung erreicht.
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Die Blattfeder 21 wirkt beim Umschalten folgendermaßen: In der eingekuppelten
Stellung liegen die Stützschneiden 22 und 23 senkrecht übereinander in gestreckter
Linie mit dem Lager 16. Sobald diese senkrechte Ausrichtung der Stützlager aufgehoben
wird, können sich die Arme der Blattfeder 21 etwas auseinanderspreizen, so daß sich
die Blattfeder 21 etwas entspannt, aber mit der verbleibenden Spannung über ihren
unteren Arm auf den Kupplungshebel 15 eine Kraft mit dem Hebelarm Z ausübt; das
hierdurch entstehende Drehmoment wirkt auf den Kupplungshebel 15 im Sinne der Entkupplung
ein und bewirkt so, daß die auf die Hebel 9, 10 auszuübende Kraft kleiner gehalten
werden kann. Die Gegenkraft der Blattfeder 21 muß aber in allen Stellungen immer
kleiner als die Kraft der Kupplungsfedern 20 sein, die sich beim Loslassen der Handgriffteile
9, 10 zum Einrücken der Hauptkupplung auswirkt.
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Das übliche Spiel 43 der Kupplungsbetätigung kann mittels eines einstellbaren
Widerlagers 39 im Zusammenhang mit der Feder 40 eingeregelt werden, die als Rückführfeder
dient, wenn die Feder 20 außer Wirkung ist. Ebenso ermöglicht ein Einstellglied
41 die Wahl des genauen Punktes des Entkupplungsweges, an dem die Blattfeder 21
zur Wirkung kommen soll, während die Spannung dieser Blattfeder 21 mittels der Schraube
42 einstellbar ist.
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Die Reibungshauptkupplung kann auch allein ohne Umschalten des Wechselgetriebes
gelöst werden, wenn die Hebel 9, 10 aufeinander zu bewegt werden.
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In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Handgriffteiles zum
Umschalten dargestellt. Hierbei endet das hohle Gestänge 1 in einem Kreuzkopf 55,
in dem um eine Achse 56 ein Schwenkhebel 57 beweglich gelagert ist, durch dessen
Verschwenkung die Hauptkupplung über das Kabel 14 ausgerückt wird. An diesem Schwenkhebel
57 ist ein einziger Handgriffteil 59 mittels der Achse 58 schwenkbar gelagert. Der
Schwenkhebel 57 steht unter der Wirkung einer in den Kreuzkopf 55 eingesetzten Feder
61, die über die Druckhülse 62 auf zugleich einen Anschlag 65 bildenden Ansatz des
Schwenkhebels 57 einwirkt und ihn entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Achse 56 zu
schwenken versucht. Diese Schwenkbewegung des Hebels 57 wird indessen durch die
Anschläge 63 und i 64 begrenzt, von denen der Anschlag 63 an dem Kreuzkopf 55 und
der Anschlag 64 an dem Schwenkhebel 57 angebracht ist. Die Vorrichtung nimmt dabei
die in Fig. 2 dargestellte Ruhestellung ein, bei der die Kupplung eingeschaltet
ist. Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn der zu schaltende Gang eine in der Zeichnung
nach links gerichtete Verstellung des Gestänges 1 erfordert, wird der Handgriff
59 nach rechts gezogen, wobei er infolge der Abstützung durch seine Achse 58 und
durch den Anschlag 64 mit dem Schwenkhebel 57 einen gemeinsamen Hebel bildet. Die
Berührung mit dem Anschlag 63 wird dabei aufgehoben. Da das Gestänge 1, wie vorher
in bezug auf Fig. 1 beschrieben, in diesem Augenblick durch die Synchronisiervorrichtung
blockiert ist, kann sich die Lage der Achse 56 des Schwenkhebels 57 nicht ändern,
so daß dieser um die Achse 56 im Uhrzeigersinn geschwenkt und dadurch über das Entkupplungskabel
14 in Richtung des Pfeiles F die Hauptkupplung gelöst wird.
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Die Bewegung des Schwenkhebels 57 um seine Achse 56 wird durch die
Anschläge 65 und 66 begrenzt.
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In diesem Augenblick wird bei weiterem Ziehen an dem Handgriff 59
der gewählte Gang geschaltet, sobald Gleichlauf erreicht ist. Wird dann der Handgriff
59 losgelassen, so nehmen die Teile der Vorrichtung unter der Wirkung der Kupplungsfedern
20 und der Feder 61 wieder ihre Ausgangsstellung ein.
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Erfordert umgekehrt die Schaltung des gewünschten Ganges Verschieben
des Gestänges 1 nach rechts, so stützt sich bei Druck nach links der Handgriff 59
gegen den Anschlag 63 ab, während die Berührung mit dem Anschlag 64 aufgehoben wird.
Da zunächst der Kreuzkopf 55 und die Achse 56 durch die Gleichlaufvorrichtung im
Wechselgetriebe blockiert sind, wird dabei auf den Schwenkhebel 57 unter Mitnahme
durch seine Achse 58 eine Zugkraft im Sinne des Lösens der Hauptkupplung ausgeübt,
so daß dieselben Vorgänge wie vor eintreten.
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Zur allmählichen Rückführung der Teile in die Einkupplungsstellung
kann die Schaltvorrichtung mit einer diese Bewegung dämpfenden Vorrichtung versehen
sein. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 3 zwischen einem festen Stützlager 45 und einer
Verlängerung 46 des Kupplungshebels 15 ein volumenveränderlicher Luftbehälter 47,
z. B. mit nach Art eines Faltenbalges ausgebildeter Wand, so angeordnet, daß sich
sein Volumen beim Entkuppeln verringert. Er ist mit einem Einwegventil versehen,
dessen Verschlußglied durch eine Kugel 49 gebildet ist, die durch ein Gitter 50
zurückgehalten wird. Bei Verkürzen des Luftbehälters 47 läßt dieses Ventil unter
abgehobener Kugel 49 die Luft frei ausströmen, während es in umgekehrter Richtung
verschlossen ist. Von einer Schraubnadel 51 in einer Öffnung 52 ist außerdem eine
einstellbare Drossel für den Luftaustausch zwischen dem Behälter 47 und der Umgebung
gebildet.
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Beim Entkuppeln setzt diese Dämpfungsvorrichtung keinen Widerstand
der Bewegung des Kupplungshebels 15 entgegen. Wird hingegen der Handgriff 59 losgelassen,
so wird das Volumen des Luftbehälters 47 vergrößert, in den nun bei geschlossenem
Einwegventil (Kugel 49) die Luft nur langsam durch die Drosselvorrichtung 51, 52
einströmen kann. Hierdurch wird das Einkuppeln verzögert. Der seitliche Verlauf
ist wahlweise mittels der Schraubnadel 51 einstellbar.
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Schließlich kann auch die vorbeschriebene Kupplungsvorrichtung mit
einem zusätzlichen Fußbremshebel, welcher den üblichen Handbremshebel ersetzt,
in
der Weise kombiniert werden, daß bei der Betätigung dieses Fußbremshebels immer
die Hauptkupplung gelöst wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist
zu diesem Zweck auf einer Achse 81 ein Hilfsbremspedal 80 schwenkbar gelagert, das
über ein Gestänge 82 die Bremse 83 erst nach einem gewis-. sen Leerlauf 84 betätigt,
der mittels der in das Gestänge eingesetzten Anschlagschraube 85 einstellbar ist.
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Das Hilfsbremspedal 80 ist andererseits durch eine an ihm artgelenkte
Stange 86 mit dem Kupplungshebel 15 durch eine zugleich einen Anschlag bildende
Führung 87 gleitfähig verbunden, in der die Stange 86 geführt ist. Die Stange 86
trägt an ihrem freien Ende eine Anschlagvorrichtung, die aus einem von der Stange
86 axial durchdrungenen zylindrischen Gehäuse 88 und einer in diesem Gehäuse angeordneten
Feder 89 besteht. Die Feder 89 hält den inneren Endbund eines Anschlagrohres 90
in Anlage gegen eine einstellbare Schraubhülse 91. Das andere Ende des Anschlagrohres
90 ist durch eine auf das Ende der Stange 86 aufgeschraubte Schraubmutter 92 festgelegt.
Eine auf den Fußhebel 80 ausgeübte Kraft wird über die Schraubmutter 92, das Anschlagrohr
90, die Feder 89, das Gehäuse 88 und den Anschlag 87 auf den Kupplungshebel 15 übertragen.
Die Anschlagvorrichtung wird zunächst mittels der Schraubhülse 91 derart eingestellt,
daß die Feder 89 eine Spannung hat, welche die zum Entkuppeln notwendige Kraft etwas
übersteigt. Alsdann wird die Schraubmutter 92 so eiregestellt, daß bei der dargestellten
Ruhestellung der Vorrichtung zwischen dem Anschlagende des Gehäuses 88 und dem Anschlag
87 ein kleines Spiel vorhanden ist, so daß das übliche Spiel in der Hauptkupplung
nicht aufgehoben wird. Der Anschlag 87 gleitet dann auf der Stange 86. Dieses Spiel
ist aber sehr klein, damit der Bewegungsweg des Hilfsbremspedals 80 nicht beeinträchtigt
wird.
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Beim Bremsen nimmt das Hilfsbremspedal 80 zunächst die Stange 86 mit,
die den Kupplungshebel 15 so weit verschwenkt und dadurch die Hauptkupplung ausrückt,
bis dieser gegen den Anschlag 93 anschlägt. Beim weiteren Niederdrücken wird durch
die Stange 86 die Feder 89 infolge der Verschiebung des Anschlagrohres 90 in dem
dann festgehaltenen Gehäuse 88 zusammengedrückt. Da nun der Leerlauf 84 überwunden
ist, kann das Bremsgestänge betätigt werden.
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Von den nachfolgenden Ansprüchen sind die Ansprüche 3, 5 und 6 echte
Unteransprüche und haben nur in Verbindung mit Anspruch 1 patentrechtliche Bedeutung.