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Vom Wechselgetriebe getrennte Schalt-und Schaltsperrvorrichtung für
Kraftfahrzeuge mit Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine
vom Wechselgetriebe getrennte Schalt- und Schaltsperrvorrichtung für Kraftfahrzeuge
mit Zahnräderwechselgetriebe und Handschaltung über eine dreh- und verschiebbare
Schaltwelle im getriebeäußeren Schaltgestänge und mit Fußkupplung, wobei die Schaltwelle
mit einem in der Schaltrichtung der Gangstufen schwenkbaren bogenförmigen Sperrmittel
mit Nocken in Wirkverbindung steht und der Fußkupplungshebel einen mit den Nocken
zusammenarbeitenden Sperrstab trägt, wobei Sperrstab und Nocken verschiedene korrespondierende
Flächen derart aufweisen, daß bei eingerückter Kupplung die Gangschaltung gesperrt,
in einem Teilbereich des Gangschaltens die ausgerückte Kupplung gegen Einrücken
gesperrt und bei nicht vollständig in die einem eingeschalteten Gang entsprechende
Endstellung gebrachten Gangschalthebel dieser über den Sperrstab am Fußkupplungshebel
bei dessen Nachlassen in die Endstellung gebracht wird.
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Es ist bereits eine Schalt- und Kupplungssperrverrichtung obiger Art
bekannt, bei der bei nicht vollständig vollzogenem Ganawechsel jeder Gang im Zusammenwirken
des Sperrstabes und der Nocken (wobei diese Nocken zum größten Teil als Kupplungssperrsegmente
und ferner zum geringsten Teil durch besonders im Grund leicht keilförmige Einkerbungen
der Ausschnitte zwischen den Nocken und/oder mit kleinen Abrundunaen als Gangeinstellbahnen
ausgebildet sind) mit Hilfe der Pedalrückzugfeder restlich eingestellt wird, jedoch
nur unter Verzicht auf das erforderliche Kupplungsausrücklagerspiel. Denn die Ausschnitte
sind in ihrem Grund geschlossen und das restliche Gangfertigschalten, wenn notwendig,
kann nur bei Bewegung des Sperrstabes bis in den Grund des Ausschnittes erfolgen.
Es handelt sich hierbei nur um geringe Restbewegungen des Gangschaltens. Auch unter
der theoretischen Annahme, daß man den Sperrstab und die Einkerbungen des Sperrmittels
dieser bekannten Vorrichtung zueinander derart einzustellen versuchte, daß "enügend
Pedalspiel (bzw. Kupplungsausrücklager spiel) erreicht würde, so kann das erforderliche
Spiel trotzdem nicht erreicht werden, weil Synchronisier-und Schaltkupplungen im
eingeschalteten Zustand getriebeinnerlich in axialer Schaltrichtung massiv anstehen
und dadurch eine weitere Bewegung der Schaltmittel und Kupplungsorgane in Richtung
Einkuppeln nicht möglich ist. Vielmehr tritt durch die Spannung der Pedalrückholfeder
zwischen den Schaltgabeln und deren Führung eine derartig große Reibung auf, daß
diese heiß laufen und fressen.
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Diese grundsätzlichen Nachteile ergeben sich im wesentlichen deshalb,
weil die Tätigkeit des Sperrstabes als Schaltmittel nicht vor dem Ansprechen der
Kupplung enden und der Sperrstab durch die leicht keilförmigen Einkerbungen, die
außerdem auch als Sperrflächen dienen sollen, nicht hindurchtreten kann, wodurch
mangels erforderlichen Spiels am Kupplungsausrücklager dieses zweifellos sehr bald
ausglüht, die Kupplungsreibscheiben durchschleifen, was ein Anfressen und Ausglühen
der Kupplungsdruckplatte, Schwungscheibe und Kupplungsfedem zur Folge hat. Es kommt
dabei auch noch der Nachteil hinzu, daß das Restschalten durch die Pedalrückzugfeder
erst etwa mit dem Ansprechen der Kupplung beginnt, wobei die Pedalrückzugfeder sehr
stark sein müßte, um einerseits das Restschalten zu bewirken (falls dies bei den
heutigen niedrigen seitlichen Schaltverzahnungen mit Einspurabschrägungen überhaupt
möglich wäre), und andererseits die Funktion der Schaltsperre sicherzustellen. Dabei
müßte die erhöhte Federspannung beim Auskuppeln mit zusätzlicher Fußkraft überwunden
werden; ferner haftet dieser Sperrvorrichtung der Nachteil an, daß mit Beginn des
Ausrückens des Kupplungspedals die Gangsperre teilgelöst wird, obwohl eine einwandfreie
Gangsperre erst mit dem Lösen der Reibscheiben der Motorkupplung freigegeben werden
darf. Dies ergibt sich dadurch, daß die zueinander leicht keilförmigen Einstellbahnen
zugleich Sperrflächen sein sollen und im übrigen bei dieser Vorrichtung auch am
Sperrstab weder Schaltbahnen noch einwandfreie Schaltsperrflächen vorhanden sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser
bekannten Vorrichtung zu vermeiden und eine Schalt- und Schaltsperrvorrichtung zu
schaffen, bei der die Sperrmittel auf das erforderliche
Kupplungsausrücklagerspiel
einflußlos sind und nicht nur restliches Einstellen einer unvollkommen einge,rückten
Schaltverzahnung durch die Pedalrückzugfeder möglich ist, sondern das gesamte Einrücken
eines im H-Schema voreingesteRten Ganges ausschließlich unter dem Kupplungsfederdruck
erfolgen kann, bevor die Kupplung anspricht, ohne daß das Sperrmittel der Kupplung
im Sperrmittel der Schaltung infolge Abnutzung der Kupplungsbeläge in absehbarerer
Zeit aufsitzt. Dadurch soll auch erreicht werden, daß unvollständiges Schalten,
insbesondere bei den nachgiebigen Fernschaltgestängen, mit erheblich höherer Sicherheit
zu Ende geführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die sich parallel
zur Schwenkachse des bogenförmigen Sperrmittels auf den Kupplungsfußhebel zu erstreckendenNocken,
als Schaltnocken ausgebildet, ein trapezförmiges Profil mit einer Kupplungsspcrrfläche
in einer Radialebene zur Sperrmittelachse aufweisen und die Seitenflächen (Nockenschaltbahnen)
des Trapezprofils mit einem Winkel in die parallel zur Sperrmittelachse gerichteten
Schaltsp--rrflächen der Nocken übergehen, daß ferner der zur Schwenkachse des Kupplungsfußhebels
konzentrisch gekrümmte Sperrstab einen dachförmigen Kopf mit einer Kupplungssperrkante
und von dieser abfallende Sperrstababschaltbahnen und Schaltsperrflächen besitzt,
die mit den Sperrflächen und Schaltbahnen des bogenförmigen Sperrmittels zusammenarbeiten,
wobei beim Loslassen des Kupplungsfußhebels der Sperrstabkopf in jeder Stellung
des Sperrmittels an den Nocken über die Nockenebene hinaus frei vorbeitreten kann,
und durch das Zusammenwirken der Sperrstab- und Nockenschaltbahnen unter dem Kupplungsfederdruck
jeder im Schaltschema voreingestellte Gang einschaltbar ist, ehe die Kupplung wieder
anspricht.
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Charakteristisch für die Erfindung ist demnach, daß am Sperrbügel
Schaltnocken angeordnet sind, bei welchen die Gangeinschaltbahnen auf möglichst
großem Schaltweg entsprechend dem Kupplungsfeder-und Schaltweg der getriebeinneren
Synchronisier- und Schaltkupplungswege ausgelegt sind. Die Schaltnocken sind ungleichschenkelig
trapezförmig gearbeitet und mit entsprechend bemessenen Schaltbahnen und Schaltsperrflächen
versehen. Durch diese wird im Zusammenwirken mit dem Sperrstab, der ebenfalls mit
Schaltsperrflächen versehen ist, im Bereich des Kupplungspedalausrückweges bis zum
Trennen der Reibscheiben die Schaltung gesperrt. Durch den Schalthebel wird der
vorhergehende Gang ausgerückt, der Sperrbügel über die Leergangstellung geringfügig
hinweggeschwenkt und die Kupplung dadurch gesperrt, daß die Sperrkante des Sperrstabkopfes
gegen eine kleine Fläche des Sperrbügels ansteht. Beim gegenseitigen Ansprechen
der Schaltbahnen im Einrückweg des Kupplungspedals bis vor dem Ansprechen der Reibscheiben
wird jeder Gang durch den Druck der Kupplungsfedern ganz eingeschaltet und auch
vor dem Ansprechen der Reibscheiben schon wieder gesperrt, wobei durch das mögliche
Vorbeitreten des Sperrstabes an den Schaltnocken die Schalt- und Sperrzeiten genau
steuerbar sind, keine Schaltspannungen verbleiben und das Kupplungsausrücklagerspiel
durch die Vorrichtung nicht beeinflußbar ist.
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Zur Verlängerung der getriebeinneren Schaltmittelwege und zur Verkürzung
des Vorschalthebelweges und zur Verkleinerung des erforderlichen Spiels in den Schaltmitteln
sind vorteilhaft die Gangeinschaltbahnen möglichst weit bis zu den anderen Bahnen
im Trapez hingezogen.
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Zweckmäßigerweise ist in an sich bekannter Weise das bogenförmige
Spe=ittel unmittelbar auf der Schaltwelle unverschieblich befestigt.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das bogenförmige
Sperrmittel am Lenkrohr frei schwenkbar, aber axial unverschieblich und mit der
Schaltstange oder einem anderen Schaltorgan verbunden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 die Gesamtansicht einer ersten Form im Schrägbild, mit an
der Schaltwelle befestigtem Sperrbügel, Fig. 2 den Einkuppelsperrzustand, Fig.
3 den Einspur- und Schaltzustand, Fig. 4 eine zweite Form mit einer beweglichen
Verbindung zu einer Schaltstange, einem Kugel- oder Knüppelschalthebel, wobei der
Sperrbügel auf dem Lenkrohr gelagert ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 enthält das getriebeäußere
Schaltgestänge eine dreh- und verschiebbare Schaltwelle 2, die in üblicher Weise
etwa parallel zur Lenksäule 3 angeordnet ist und vom nicht dargestellten
Handschalthebel entsprechend dessen Bewegungen im Schaltschema zum Einschalten der
Gänge aus der Leerlaufstellung drehbar und zum Wählen des zu betätigenden Schaltelementes
(Schaltkupplung oder Schieberad im nicht dargestellten Wechselgetriebe) axial verschiebbar
ist. Ein Kupplungsfußhebel 12 ist in üblicher Weise um eine horizontal liegende,
die Schaltwelle 2 etwa rechtwinkelig kreuzende Achse 13 schwenkbar. An der
Schaltwelle 2 ist ein gebogener Sperrbügel 4 befestigt. Dieser liegt in einer zur
Schaltwelle 2 rechtwinkligen Ebene und greift um das Lenkrohr 3 herum. Der
Sperrbügel 4 wird mit der Schaltwelle 2 verschoben und geschwenkt. Am Sperrbügel
4 befinden sich an seinem zur Schaltwelle 2 konzentrischen Endteil zwei etwa radial
nach außen ragende Schaltnocken 5, 5,
deren Nockenprofil sich parallel
zur Schaltwelle erstreckt, und drei Segmentaussparungen 6 zwischen den Schaltnocken,
abgegrenzt durch zur Schaltwellenachse parallele Sperrflächen 7 und Schwenkbereichsanschläge
8 (Fig. 2). Die äußeren, nach unten schräg dem weiter unten näher beschriebenen
Sperrstab 14 entgegenstehenden Nockenflächen 9 sind Schaltbahnen und dienen
zum restlosen Einschalten der Gänge, die mittleren schrägen Nockenflächen
10 zurn Einspuren in den Leergang (Fig. 3). Die Flächen
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an der Stirnseite der Nocken 5 und 5' sind Einkuppelsperrflächen.
Das Schaltnockenprofil sitzt daher trapezförmig über den Schaltsperrflächen. Während
die äußeren zwei Segmentaussparungen 6 unter Berücksichtigung der bekannt
möglichen axialen Verschieblichkeit der Schaltwelle 2 (je nach der Schaltebene
des H-Schaltschemas, in der der Gang liegt) bei jeder beliebigen Zahl von Gängen
den Schalthebel jeweils zu sperren gestatten, dient die mittlere Segmentaussparung
6 zur Sperrung des Schalthebels in jeder Leergangstellung. Am Kupplungsfußhebel
12 ist der erwähnte, zu dessen Schwenkachse konzentrisch gebogene Sperrstab 14 befestigt,
welcher am dachförnügen Kopf zwei schräge Schaltbahnen 15
und in deren Verlängerung
seinem Schaft entlang
zwei Sperrflächen 17, ferner eine Oberkante,
16 zwischen den beiden Schaltbahnen 15 aufweist, die als Sperrkante
dient. Die Speirflächen 17 und 7 sowie die Schaltbahnen
15 und Nockenflächen 9 bzw. 10
arbeiten jeweils zusammen, ferner
die Oberkante 16
und die Flächen 11. Die Nockenflächen 9 überdecken
einen wesentlich größeren Winkelbereich als die Nockenflächen 10, um das
Einkuppeln und Gangeinschalten fließend zu überdecken. Im eingespurten Zustand des
Sperrstabes 14 steht dieser in einer der Segmentaussparungen 6 dem Sperrbügel
4 im Winkel gegenüber, so daß der Schalthebel beim geringsten Eingespurtsein des
Sperrstabes 14, d. h. sobald sich Teile der Sperrflächen 1.7 am Sperrstab
und 7 an den Schaltnocken gegenüberstehen, vor dem Ansprechen der Motorkupplung
selbst mit stärksten Kräften nicht mehr bewegt werden kann.
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Das angelenkte Gestänge 18 am Kupplungsfußhebel 12 ist das
bekannte Kupplungsausrückgestänge. Fig. 2 zeigt die Vorrichtung im Einkuppelsperrzustand,
wobei die Sperrkante 16 des Sperrstabes 14 einer der Sperrflächen
11 der Schaltnocken 5 des Sperrbügels 4 gegenübersteht.
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Der Sperrstab 14 mit seinen Schaltbahnen 15 bildet bei einer
Einkuppelbewegung des Kupplungsfußhebels 12 im -emeinsamen Wirkvorgang mit einer
der Schaltbahnen 9 oder 10 des Sperrbügels 4 einen Winkelschwenktrieb
(Fig. 1. und 3), der es ermöglicht, durch den Kupplungsfederdruck
bei Freigabe des Kupplungsfußhebels 12 jedes Schiebezahnrad, welches vorausgehend
im Schaltschema voreingestellt war, ohne daß die Schaltverzahnung bereits eingegriffen
hätte, ganz einzuschalten, bevor die Kupplung anspricht. Der Sperrstab 14 kann die
Segmentaussparungen 6 durchgreifen, und seine Länge sowie die Zuordnung zum
Sperrbügel 4 sind so getroffen, daß in jeder Schaltebene bereits die Sperrflächen
17 und 7
zusammenwirken und der Gang voll eingerückt ist, ehe die Kupplung
greift.
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Fig. 4 zeigt einen Teilausschnitt eines Sperrbügels 4', der in Abweichung
von der Ausführung nach Fig. 1. mit seiner Nabe auf dem Lenkrohr
3 frei schwenkbar, aber axial unverschieblich gelagert ist und eine Gestängeverbindung
19 mit der Schaltwelle 2 oder zu einem nicht gezeigten üblichen Kugel-oder
Knüppelschalthebel, zwecks Schwenkens des Sperrbügels 4' bei Einschaltbewegungen
und umgekehrt aufweist. Bei der Ausführung nach Fig. 4 macht der Sperrbügel nur
die Schaltbewegungen, nicht jedoch die Wählbewegungen für die Schaltebene mit und
hat daher immer die gleiche Lage zum Sperrstab 14.
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Die die Erfindung darstellenden zwei Teile wirken derart zusammen,
daß erst bei genügendem Austreten der Kupplung, was zu einer spannungsfreien Schaltbewegung
immer notwendig ist und durch die beschriebene Vorrichtung erzwungen wird, das Einleiten
einer Schaltbewegung ermöglicht wird. Denn bei der Ausrückbewegung des Kupplungsfußhebels
12 wird erst nach Trennung der Kraftflußlinie zwischen dem Antriebsmotor und dem
Zahnräderwechselgetriebe der Sperrstab 14 aus einer der Segmentaussparungen
6 des Sperrbügels 4 herausgezogen und dadurch der Schalthebel zum Schalten
entsperrt. Die Einkuppelbewegung ist durch das Gegenüberstehen der Sperrkante
16 des Sperrstabes 14 und einer der Sperrflächen 11 des Sperrbügels
4 so lange gesperrt, bis das jeweilige Schiebezahnrad bzw. sonstige Schaltmittel
von Hand im Schaltschema voreingestellt ist und durch das gegenseitige Ansprechen
einer der Schaltbahnen 15 und 9 im Einkuppelvorgang durch den Druck
der Kupplungsfedern eingeschaltet wird, sofern der Fahrer nicht mit dem Schalthebel
den Schaltvorgang voll zu Ende fährt. Es ist daher sichergestellt, daß erst bei
voll eingeschaltetem Gang die Kupplung eingerückt werden kann.
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