DE1680309C3 - Schaltgetriebe für einen Kraftfahrzeugsimulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für einen Kraftfahrzeugsimulator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die GB-PS 7 14 921 zeigt einen Kraftfahrzeugsimulator mit einem Elektromotor als Antrieb, dessen Rotationsgeschwindigkeit regelbar ist, mit einer Kupplung, einem Getriebe und einem Schwungrad zur Simulierung der Fahrzeugmasse. Für die Kupplung ist eine ZweischeibenTrockenkupplung und für das Getriebe ein Zahnradgetriebe gewählt. Zur Simulierung der Fahrzeugmasse ist eine zusätzliche Schwungscheibe auf der angetriebenen Seite vorgesehen. Hierdurch wird der Kraftfahrzeugsimulator insgesamt technisch sehr aufwendig und teuer.

Die DT-PS 3 46 220 betrifft ein Planscheibengetriebe für Kraftfahrzeuge, das im wesentlichen aus einer großen Planscheibe und einem senkrecht dazu angeordneten Reibrad besteht. Das Reibrad sitzt auf der Motorwelle und ist parallel zur Oberfläche der Planscheibe verschiebbar gelagert, so daß es in verschiedenen Radiallagen an der Planscheibe angreifen kann. Die Planscheibe sitzt auf einer senkrecht zur Motorwelle angeordneten Welle und ist entlang dieser verschiebbar gelagert, derart, daß es in Anlage mit dem Reibrad gebracht werden kann. Das Reibrad ist also das Antriebsrad und entlang de^r Motorwelle verschiebbar, während die Planscheibe das angetriebene Rad darstellt. Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Planscheibengetriebes zur Anwendung bei einem Kraftfahrzeugsimulator besteht darin, daß die Massenträgheit des Kraftfahrzeuges keine Berücksichtigung findet. Dadurch ist es nicht möglich, die wahren physikalischen Verhältnisse mit Hilfe dieses Getriebes nachzuvollziehen.

Die DT-PS 3 98 675 betrifft eine Schaltvorrichtung für Planscheibengetriebe von Kraftfahrzeugen. Bei diesem Getriebe befindet sich die Planscheibe auf der Antriebsseite, während sich das Reibrad auf der angetriebenen Seite befindet. Das Reibrad ist sowohl von der lagefest angeordneten Planscheibe abhebbar als auch über dessen Oberfläche in verschiedene Radiallagen bewegbar. Auf der angetriebenen Seite befindet sich also sowohl der Mechanismus zum Ein- und Auskuppeln als auch die Vorrichtung zum Einstellen der verschiedenen Gänge. Auch bei dieser bekannten

Vorrichtung ist der wesentliche Nachteil darin zu sehen, daß die Massenträgheit des Kraftfahrzeuges nicht berücksichtigt ist, so daß eine echte Simulierung der Fahrverhältnisse wie auch beim Gegenstand nach der DT-PS 346 220 nicht möglich ist, wei! die wahren physikalischen Verhältnisse nicht nachvollzogen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß der mechanisch-technische Aufwand für den Kupplungs- und Schaltmechanismus verringert ist und eine wirklichkeitsnahe Wiedergabe der technisch-physikalischen Vorgänge, insbesondere hinsichtlich der Massenträgheit eines Kraftfahrzeuges, erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäß gewählte Anordnung eines Planscheibengetriebes einer Kupplung und einer Schwungscheibe ergibt sich eine vergleichsweise vereinfachte Konstruktion mit geringem technischen Aufwand, weil auf der Antriebsseite sowohl der Mechanismus für den Kupplungsvorgang als auch der Mechanismus für die Einstellung der Gänge vorgesehen ist, dagegen auf der angetriebenen Seite lediglich die schwere die träge Masse simulierende Planscheibe angeordnet ist, die ortsfest gelagert ist. Durch die erfindungsgemäß gewählte Verteilung der e nzelnen Funktionen auf den Antriebsteil und den angetriebenen Teil, insbesondere durch die Wahl der Schwungscheibe als Planscheibe und das Reibrad als Antriebsrad, wird eine wirklichkeitsnahe Simulierung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges erreicht. Die Simulierung der Trägheit des Kraftfahrzeuges wird dadurch erzielt, daß die Schwungscheibe auf der angetriebenen Seite als träge Masse dient.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, durch die auch der Kupplungsvorgang wirklichkeitsgetreu simuliert wird, ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, insbesondere bei Anordnung des Antriebsrades zur Einstellung der den verschiedenen Gängen entsprechenden Radialstellungen ist im Anspruch 3 angegeben.

Eine technisch wenig aufwendige Konstruktion zur ^₅ Radialverschiebung des Schlittens, an dem das Antriebsrad angebracht ist, ist im Anspruch 4 gekennzeichnet.

Eine zweckmäßige Anordnung geringen baulichen Aufwandes zur -endgültigen Festlegung des gewählten Ganges ist im Anspruch 5 angegeben.

Eine relativ einfache und sichere Konstruktion für die Einrichtung zur Steuerung der Steliung der Kupplungsnase ist im Anspruch 6 gekennzeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung, um zu verhindern, daß bei der endgültigen Bewegung des Schaithebels in die gewählte Gangrastung eine weitere Verschiebung des Schlittens und damit Verstellung seiner Radiallage erfolgt, ist im Anspruch 7 beschrieben.

Die Relativwirkung zwischen Arm und Schlitten ist vorteilhaft mit einer Einrichtung gemäß Anspruch 8 erzielbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 9 bis 11 gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel perspektivisch schematisch dargestellt ist, näher erläutert werden.

Das dargestellte Getriebe ist handbetätigt wie bei einem herkömmlichen Fahrceuggetriebe und hat vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang.

Eine Schwungscheibe 11 mit großem Trägheitsmoment dreht sich um eine vertikale Achse in einem festen Hauptrahmen 12. Diese Schwungscheibe simuliert die Massenträgheit des Kraftfahrzeugs und wird von einem kleinen Elektromotor 13 über einen Riementrieb 14 zur Untersetzung und ein Antriebsrad oder Reibrad 15, beispielsweise aus Gummi, angetrieben, das in Reibungskontakt mit der oberen Fläche dei Schwungscheibe 11 steht. Zur Auswahl und Einschaltung der verschiedenen Gänge des Fahrzeuggetriebes sind die Motor- und Antriebseinrichtung 13,14 und 15 auf einem Schlitten 16 angeordnet, der sich horizontal entlang einer Führungsstange 17, die an dem Rahmen 12 befestigt ist, bewegen kann, wobei diese Bewegung dazu führt, das Antriebsrad 15 quer über die Schwungscheibe 11 zu bewegen. Befindet sich das Antriebsrad 15 in der Nähe des Randes der Schwungscheibe, so ergibt sich eine große Geschwindigkeitsverringerung zwischen dem Reibrad und der Schwungscheibe, so daß so der ersle Gang· simuliert wird. Befindet sich das Antriebsrad in der Nähe des Zentrums der Schwungscheibe, so ist die Geschwindigkeitsuntersetzung gering, so daß damit der große Gang simuliert wird. Die Wirkung der Kupplung wird dadurch erzielt, daß das Reibrad 15 aus seinem Reibungskontakt mit der Schwungscheibe U abgehoben und so der Antrieb außer Eingriff gebracht wird.

Ein nachgebildeter Getriebeschalthebel 18 weist eine Stange 19 auf, die durch eine herkömmliche feste Schaltrastung 20 läuft und mit ihrem unteren Ende in einen Schlitz 21 eingreift, der sich in einem horizontalen L-förmigen Arm 22 befindet, der an dem Schlitten 16 einer Antriebseinrichtung angebracht ist. Der horizontale Schlitz 21 erstreckt sich im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 16 und außerdem im rechten Winkel zur Richtung der Bewegung des Schalthebels 18, wenn dieser quer durch die Schaltrastung 20 von den unteren Gängen zu den höheren Gängen und umgekehrt verschoben wird. Die Wirkung besteht darin, daß der Arm 22 und der Schlitten 16 verschoben werden, wenn der Getriebeschalthebel quer in die neutrale Stellung oder Leerlaufstellung zwischen dem ersten und zweiten Gang sowie dem dritten und vierten Gang bewegt wird; jedoch findet keine Verschiebung des Schlittens 16 statt, wenn irgendein Gang endgültig durch Bewegung des Getriebeschalthebels in der Vor- und Rückrichtung aus der neutralen Stellung heraus gewählt wird; die Stange 19 bewegt sich dann inaktiv bzw. leer in dem Schlitz 21. Die Stange 19 ist jedoch außerdem durch eine Platte 23 geführt, die mit einem horizontalen Schlitz 24 versehen ist, der sich im rechten Wankel zu dem Schlitz 21 erstreck». Diese Platte wird nicht verschoben, wenn der Getriebeschalthebel quer in die neutrale Lage geschoben wird, jedoch wird er in der einen oder der anderen Richtung bewegt, und zwar im rechten Winkel zur Richtung der Bewegung des Armes 22, wenn eine endgültige Wahl eines Ganges durch Vor- und Rückbewegung des Getriebeschalthebels erfolgt. Die Bewegung der Platte 23 wird auf den Arm 22 über zwei Bowdenzüge 25 und 26 übertragen. Damit sich der Arm in begrenztem Umfang in diesem Falle ohne den Schlitten 16 bewegen kann, ist der Arm 22 .nit Hilfe von Schlitzen oder Langlöchern 27 am Schlitten angebracht, die ein bestimmtes Maß an totem Gang zulassen.

Zusammenfassend sei zu der Funktion bemerkt, daß eine Querverschiebung des Getriebeschalthebels 18 in

der neutralen Stellung oder Leerlaufstellung über den Arm 22 zu einer Querverschiebung des Schlittens 16 in der einen oder der anderen Richtung führt, um das Reiboder Antriebsrad 15 entweder in eine radiale Lage in bezug zu der Schwungscheibe 11 zu bringen, die zwischen dem ersten und zweiten Gang oder einer Stellung zwischen dem dritten oder vierten Gang liegt. Dann wirkt eine Vor- und Rückverschiebung des Getriebeschalthebels über die Platte 23 und die Bowdenzüge 23 und 26 auf den Arm 22, um diesen um einen bestimmten Betrag in der einen oder der anderen Richtung zu bewegen, so daß das Antriebsrad 15 von seiner anfänglichen Lage zwischen dem ersten und dem zweiten Gang oder dem dritten und vierten Gang in seine endgültige Lage gebracht wird, die einem _!5 bestimmten Gang entspricht.

An einer Seite des Hauptrahmens 12 ist ein Nebenrahmen 28 befestigt, an dem sich eine vertikale Platte 29 befindet, die parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 16 angeordnet ist. Entlang der Platte 29 ist auf parallel sich erstreckenden Gelenkstangen 31 eine Kupplungsstange 30 gelagert, und genau über der Kupplungsstange ist die Platte 29 mit einem horizontalen Schlitz 32 versehen. Ein Ende der Kupplungsstange 30 ist mit dem Kupplungspedal des nachgebildeten Fahrzeuges gekoppelt, während das andere Ende von einer Zugfeder 33 gezogen ist. In der Zeichnung befindet sich die Kupplungsstange 30 in ihrer tiefsten Stellung, die der Stellung bei getretenem Kupplungspedal entspricht, und der Antrieb ist daher außer Eingriff. Wird das Kupplungspedal losgelassen, so zieht die Zugfeder 33 die Kupplungsstange 30 in Längsrichtung aus der dargestellten Lage heraus, was dazu führt, daß sie angehoben wird, da die Gelenkstangen 31 aus der vertikalen Stellung herausschwingen. Diese Bewegung ist dadurch begrenzt, daß eine der Gelenkstangen 31 an einen festen Anschlagstift 34 auf der Platte 29 anschlägt.

Das Antriebrad 15 bleibt in seiner oberen Stellung, in der es außer Kontakt mit der Schwungscheibe 11 ist, bis es nach unten in Anlage an die Schwungscheibe gedrückt wird, und zwar durch die Wirkung der Kupplungsstange 30. Zu diesem Zweck erstreckt sich eine Stange 35 quer von dem Schlitten 16 und durch den Schlitz 32 in der Platte 29; sie weist an ihrem Ende eine schlüsselbartähnliche Kupplungsnase 36 auf, die sich direkt oberhalb der Kupplungsstange 30 befindet. Die Kupplungsnase 36 ist selbst eine Art kurze Stange und so angeordnet, daß sie mit der Stange 35 um 90° aus einer horizontalen Lage, die dargestellt ist, heraus drehbar ist, und zwar in eine vertikale Lage. Liegt die Kupplungsnase 36 horizontal, so kann sich- die Kupplungsstange 30 anheben, bis der Anschlagstift 34 erreicht ist, ohne auf die Kupplungsnase einzuwirken. Steht jedoch die Kupplungsnase 36 vertikal, so legt sich die Kupplungsstange beim Anheben an die Kupplungsnase an. Das führt dazu, daß das Antriebsrad 15 nach unten auf die Schwungscheibe 11 gepreßt wird, was einem Einkuppelndes Fahrzeugantriebs entspricht.

Das Schaltgetriebe ist so dargestellt, daß der Getriebeschalthebel 18 sich in der neutralen Stellung oder Leerlaufstellung befindet, und solange, wie der Getriebeschalthebel sich in der neutralen Stellung befindet, liegt die Kupplungsnase 16 horizontal, so daß das Antriebsrad nicht in Anlage kommen kann, selbst dann nicht, wenn das Kupplungspedal losgelassen ist. Erfolgt die endgültige Wahl eines Ganges durch Vor- und Rückverschiebung des Getriebeschalthebels, so führt der Arm 22 eine weitere Querbewegung ohne den Schlitten 16 aus vermittels der Langlochanordnung 27, wie das bereits erläutert wurde. Das heißt, daß in diesem Augenblick eine relative Bewegung zwischen dem Schlitten 16 und dem Arm 22 erfolgt. Eine horizontale Zahnstange 37 an dem Arm 22 befindet sich in Eingriff mit einem Ritzel 38 auf der Stange 35, und die erwähnte Relativbewegung führt dazu, daß diese Zahnstange das Ritzel dreht und dadurch die Stange 35 und die Kupplungsnase 36 über einen rechten Winkel gedreht werden, so daß dann, wenn die Kupplungsstange 30 angehoben wird, das Antriebsrad in Anlage mit dem Schwungrad kommt.

Beim Rückwärtsgang wird der Antriebsmotor 13 umgekehrt und das Antriebsrad an der äußersten Kante der Schwungscheibe 11 mit dieser zur Anlage gebracht Die Wirkungsweise ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Einlegung eines Vorwärtsganges (oben beschrieben), d. h. daß die seitliche Verschiebung des Getriebeschalthebels 18 durch die neutrale Stellung oder Leerlaufstellung zu der Rückwärtsgangstellung den Schlitten 16 in eine Stellung bringt, die etwas seitlich kurz vor der endgültigen Stellung für den Rückwärtsgang liegt, und die endgültige Bewegung in den Rückwärtsgang erfolgt, wenn der Getriebeschalthebel vor- und zurückbewegt und damit in die entsprechende Schaltrastung gebracht wird. Diese abschließende Bewegung wird von einem Drehen der Kupplungsnase 36 in die vertikale Stellung aufgrund der relativer Verschiebung des Schlittens 16 und des Armes 22 begleitet. Liegt der Rückwärtsgang hinter dem erster und dem zweiten Gang der Schaltrastung 20, so kann dasselbe Antriebsrad 15 verwendet werden. Liegt dei Rückwärtsgang iedoch hinter dem dritten und vierter Gang, wie das in der Zeichnung dargestellt ist, so wire ein zweites Antriebsrad 39 in Anlage gebracht Anstati den Antriebsmotor in seiner Drehrichtung umzukehren kann auch ein zusätzliches Getriebe vorgesehen sein das in das Schaltgetriebe eingeschaltet werden kann, urr so die Drehrichtung des Antriebsrades umzukehren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltgetriebe für einen Kraftfahrzeugsimulator mit einem Elektromotor als Antrieb für ein Antriebsrad, mit einer Schwungscheibe zur Simulierung der Massenträgheit des Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungsvorrichtung und einer Schalthebeleinrichtung zur Einstellung verschiedener Gänge, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe ein an sich bei Kraftfahrzeugen bekanntes eine Planscheibe und ein Reibrad aufweisendes Planscheibengetriebe ist, bei dem das Reibrad das Antriebsrad ist und die Planscheibe das angetriebene Rad, daß die Schwungscheibe (11) als Planscheibe ausgebildet und ortsfest gelagert ist und daß das Antriebsrad (15) für den Kupplungsvorgang und die Einstellung der verschiedenen Gänge sowohl senkrecht zur Schwungscheibenoberfläche bewegbar, als auch parallel zur Schwungscheibenoberfläche verschiebbar gelagert ist.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (15) zur senkrechten Bewegung, d. h. zum Abheben von der Schwungscheibe (11) und zum Anlegen an die Schwungscheibe, mit einer drehbar gelagerten Stange (35) in Wirkverbindung steht, die eine Kupplungsnase (36) aufweist, welche von einer mittels Kupplungspedal betätigbaren Kupplungsstange (30) betätigbar ist und welche der Verschiebung des Schalthebels in eine Gangstellung oder eine Leerlaufstellung entsprechend in eine Wirkoder Neutralstellung drehbar ist.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (15) an einem Schlitten (16) angeordnet ist, der auf einer Führungsstange (17) über der Schwungscheibenoberfläche radial verschieblich gelagert ist und zur Einstellung der den verschiedenen Gängen entsprechenden Radialstellungen mit dem Schalthebel (18, 19) in Wirkverbindung steht.

·* Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des Schlittens (16) der Schalthebel (18, 19) in einen quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens (16) sich erstrekkenden Schlitz (21) eines Armes (22) eingreifend angeordnet ist, der am Schlitten angebracht ist,

5. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (18, 19) zur endgültigen Fixierung eines bestimmten Ganges in einen Schlitz (24) einer Scheibe (23) eingreift, der parallel zur Schlittenverschiebungsrichtung angeordnet ist, und daß die Scheibe (23) in Wirkverbindung mit einer Einrichtung (37, 38) steht, die bei Verstellung des Schalthebels (18,19) und damit der Scheibe (23) in die gewünschte Schaltstellung eine Drehung der Kupplungsnase (36) in die Wirkstellung und bei Verschiebung in die Leerlaufstellung eine Drehung der Kupplungsnase (36) in die Neutralstellung bewirkt.

6. Schaltgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einer von der Scheibe (23) betätigten Zahnstange (37) und einem auf der Stange (35) angeordneten Ritzel (38) besteht, das mit der Zahnstange kämmt.

7. Schaltgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (37) am Arm (22) befestigt ist, der zwecks Übertragung der Zahnstangenbewegung auf das Ritzel ohne Beeinflussung der jeweiligen Schlittenstellung am Schlitten relativ zum Schlitten begrenzt beweglich angeordnet ist

8. Schaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (22) am Schlitten (16) mit Hilfe von im Arm vorgesehenen in Bewegungsrichtung des Schlittens verlaufenden Langlöchern (27) befestigt ist

9. Schaltgetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange über Bowdenzüge (25,26) mit der Scheibe (23) in Wirkverbindung steht

10. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (15) und dessen Antriebsmittel (13) auf dem Schlitten (16) angeordnet sind.

11. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Antriebsrad (39) für den Rückwärtsgang vorgesehen ist