DE3831005A1 - Geschwindigkeits-wechselgetriebe fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeits-Wechselge­ triebe für Kraftfahrzeuge mit mehreren aus dauernd in Eingriff stehenden Zahnrädern, von denen eines ein Losrad ist, bestehenden Getriebestufen und mehreren Schaltkupplungen, von denen zwei durch Druckmittel­ beaufschlagung betätigbar und wechselweise unter Last schaltbar ausgebildet sind.

Bisher ist zum Schalten der einzelnen Getriebestufen sowie des Rückwärtsganges ein Handschalthebel vorgesehen. Bei Frontlader- und Staplerarbeiten tritt häufig ein rasch wechselnder Wendebetrieb auf, d.h., es wird mit dem Fahrzeug wechselnd vor- und rückwärtsgefahren, wobei der Fahrer dadurch stark belastet wird, daß seine rechte Hand den oder die Steuerhebel des Ladegerätes bedienen muß und dann außerdem noch mit Hilfe des Hand­ schalthebels den Vorwärts- und Rückwärtsgang einzurücken hat. Dabei kommt es selbstverständlich darauf an, daß die Wendeschaltung, also der Wechsel zwischen Vorwärts­ und Rückwärtsfahrt, möglichst rasch und für den Fahrer leichtgängig durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit vergleichsweise einfachen Mitteln so zu verbessern, daß sich für den Fahrer hinsichtlich des Wechsels von Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ein beträchtlicher Zeit­ und Komfortgewinn ergibt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß mit der einen unter Last schaltbaren Kupplung die Losräder zweier Getriebestufen mittels einer als Kupplung dienenden Schaltmuffe wechselweise verbunden sind, daß die zweite unter Last schaltbare Kupplung über eine weitere Schalt­ muffe mit dem Losrad einer dritten Getriebestufe und dem Losrad einer Getriebestufe für die Rückwärtsfahrt in Ver­ bindung steht, daß ein den Druckmittelzu- und -abfluß steuerndes Ventil sowie ein Schalter zur Veränderung der Fahrtrichtung vorgesehen sind, der bei in das Losrad der Getriebestufe für die Rückwärtsfahrt eingerückter Schalt­ muffe und zunächst geschlossener zweiter Kupplung durch seine Betätigung jeweils einen Beaufschlagungswechsel der beiden unter Last schaltbaren Kupplungen herbeiführt.

Bei dieser Konstruktion braucht also der Fahrer den Hand­ schalthebel oder ein sonstiges Betätigungsglied zur Ge­ triebeschaltung nur einmal in die Stellung für die Rück­ wärtsfahrt zu bringen, in der das Losrad der Getriebe­ stufe für die Rückwärtsfahrt mit der geschlossenen zweiten Kupplung verbunden ist, die andere kraftschlüssige Kupplung also kein Drehmoment überträgt und der Rückwärtsgang in üblicher Weise vor sich geht. Soll nun aber vorwärtsgefahren werden, braucht der Handschalthebel bzw. das betreffende Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung nicht mit mehr oder weniger Kraft- und Zeitaufwand in die Stellung für den betreffenden Vorwärtsgang gebracht zu werden, son­ dern es genügt die Betätigung des Schalters zur Veränderung der Fahrtrichtung, der ohne weiteres als einfacher und daher auch mühelos zu bedienender Berührungsschalter ausgebildet sein kann. Zur neuerlichen Rückwärtsfahrt bleibt der Handschalthebel bzw. das Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung in der zuerst gewählten Rückwärtsgangstellung und es braucht nur der Schalter neuerlich berührt bzw. betätigt zu werden, um den Beauf­ schlagungswechsel der beiden Kupplungen und damit auch den Fahrtrichtungswechsel herbeizuführen. Diese beiden unter Last schaltbaren Kupplungen werden zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die erste Kupplung durch ein hydrau­ lisches Druckmittel betätigt und die zweite Kupplung durch Federkraft eingerückt wird, wenn die Druckmittel­ beaufschlagung der ersten Kupplung aufhört. Da es sich beim Schalter zur Veränderung der Fahrtrichtung vorzugs­ weise um einen Bestandteil einer elektrischen Einrichtung handelt, die zum Stromkreis für das zweckmäßigerweise als Magnetventil ausgebildete Ventil gehört, ergibt sich ein vergleichsweise geringer und raumsparender technischer Aufwand.

Handelt es sich um eine pedalbetätigbare Trennkupplung im Antriebsstrang des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes, so ist ein in Serie zum Schalter zur Veränderung der Fahrt­ richtung angeordneter, nur bei Betätigung des Fedals ge­ schlossener Sicherungsschalter vorgesehen. Dadurch wird dafür gesorgt, daß in günstiger Weise jeder Fahrtrichtungs­ wechsel nur bei unterbrochenem Kraftfluß vom Motor zum Ge­ schwindigkeits-Wechselgetriebe erfolgt.

Fehlbedienungen werden erfindungsgemäß durch einen eben­ falls in Serie zum Schalter zur Veränderung der Fahrt­ richtung vorgesehenen weiteren Sicherungsschalter aus­ geschlossen, der bei in Rückwärtsgangstellung befind­ lichem Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung schließbar ist. Selbstverständlich ist es dabei möglich, den Rückwärtsgang in üblicher Weise einzulegen, ohne eine nachfolgende Vorwärtsfahrt mit Hilfe des Schalters zur Veränderung der Fahrtrichtung auszulösen.

Um dem Fahrer stets anzuzeigen, welche Stellung das Betätigungsglied der Schalteinrichtung einnimmt bzw. welche Getriebestufe eingeschaltet ist, ist mit dem weiteren Sicherungsschalter eine die Verstellung des Betätigungsgliedes bei geschlossenem Schalter hindernde Anzeigevorrichtung verbunden. Rückt der Fahrer das Be­ tätigungsgliede der Schalteinrichtung in die Stellung zur Rückwärtsfahrt, so muß er daher, bevor er einen raschen Fahrtrichtungswechsel vornehmen will, erst den weiteren Sicherungsschalter betätigen und damit die An­ zeigevorrichtung in die entsprechende Stellung bringen. Umgekehrt muß er die Anzeigevorrichtung zunächst besei­ tigen bzw. damit den weiteren Sicherungsschalter öffnen, wenn er die üblichen Vorwärtsgänge einrücken will.

Schließlich ist eine elektrische Zusatzeinrichtung vorgesehen, die bei Rückwärtsgangstellung befindlichem Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung nach jeder Fahrtunterbrechung und unabhängig von der Stellung des weiteren Sicherungsschalters die Rückwärts­ fahrt des Fahrzeuges sichert. Auf diese Weise wird ge­ währleistet, daß das Fahrzeug stets rückwärtsfährt, wenn sich das Betätigungsglied der Schalteinrichtung in der ent­ sprechenden Stellung befindet, obwohl gegebenenfalls vorher durch Betätigung des Schalters zur Veränderung der Fahrt­ richtung auch vorwärtsgefahren oder der weitere Sicherungs­ schalter ausgeschaltet wurde.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispiels­ weise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 ein dreistufiges Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit Rückwärtsgang im Schema und

Fig. 2 das Schaltschema der zugehörigen elektrischen Einrichtung.

Gemäß Fig. 1 weist das Geschwindigkeits-Wechselgetriebe eine Eingangswelle 1 auf, die von einem nicht dargestellten Motor her über eine pedalbetätigbare Trennkupplung 2 ange­ trieben wird, auf der die Antriebsräder von dauernd in Eingriff stehenden Zahnradpaaren 3, 4, 5 bzw. Zahnrädern 6 drehfest und axial unverschiebbar angeordnet sind. Das Zahnradpaar 3 entspricht einer mittleren Übersetzungsstufe M, das Zahnradpaar 4 der niedrigsten Übersetzungsstufe N, das Zahnradpaar 5 der höchsten Übersetzungsstufe H und die Zahnräder 6 der Getriebestufe R für die Rückwärtsfahrt. Auf der Getriebeabtriebswelle 7 sind die Losräder 2 a, 3 a, 4 a und 6 a der Getriebestufen M, N, H und R mittelbar ge­ lagert. Ferner sind auf der Getriebeabtriebswelle 7 zwei unter Last schaltbare Kupplungen, nämlich die Lamellenkupplun­ gen 8, 9 angeordnet. Mit der ersten Lamellenkupplung 8 sind die Losräder 4 a, 5 a mittels einer als Kupplung dienenden Schaltmuffe 10 wechselweise verbunden, wogegen die zweite unter Last schaltbare Kupplung 9 über eine weitere Schalt­ muffe 11 mit dem Losrad 3 a der mittleren bzw. der dritten Getriebestufe M und dem Losrad 6 a der Getriebestufe R für die Rückwärtsfahrt in Verbindung steht.

Die Kupplung 9 wird unter der Wirkung einer Druckfeder 12 eingerückt und befindet sich gemäß Fig. 1 in Kupplungs­ stellung, wogegen die Kupplung 8 gelöst ist. Wird über die Leitung 13 ein hydraulisches Druckmittel in den Zylinder­ raum 14 eingebracht, so verschiebt sich einerseits der Zylinder 15 nach links, so daß es zu einem Kraftschluß in der ersten Kupplung 8 kommt, wogegen der Kolben 16 nach rechts bewegt, die Feder 12 zusammengedrückt und dadurch die zweite Kupplung 9 gelöst wird. Die beiden Kupplungen 8, 9 sind also wechselweise unter Last schalt­ bar ausgebildet, wobei die Kupplung 9 bei fehlender Druckmittelbaufschlagung über die Leitung 13 stets eingeschaltet ist.

Wie ersichtlich, weisen beide Kupplungen 8, 9 als Ab­ triebsglied je eine Hohlwelle auf, auf der die Losräder 4 a, 5 a bzw. 3 a, 6 a der Zahnradpaare 4, 5 bzw. 3, 6 frei drehbar gelagert sind. Diese Losräder sind mittels der beiden verschiebbaren Schaltmuffen 10, 11 wechselweise mit den Hohlwellen der beiden Kupplungen 8, 9 in Antriebs­ verbindung. Gemäß Fig. 1 erfolgt in der dargestellten Stellung der Kraftfluß von der Getriebeeinangswelle über die Zahnradpaare 6 und die Kupplung 9 zur Getriebeab­ triebswelle 7, es wird also im Rückwärtsgang gefahren, obwohl das Losrad 4 a über die Schaltmuffe 10 mit der ersten Kupplung 8 in drehfester Verbindung steht. Erst wenn über die Leitung 13 Druckmittel in den Zylinderraum 14 zu­ geführt und dadurch die Kupplung 8 unter gleichzeitiger Lösung der Kupplung 9 eingeschaltet wird, ist das Losrad 4 a mit der Abtriebswelle 7 verbunden und es wird mit der niedrigsten Übersetzungsstufe N vorwärtsgefahren.

Zur Druckmittelbeaufschlagung der beiden unter Last schaltbaren Kupplungen 8, 9 bzw. des Zylinderraumes 14 dient ein Magnetventil 17, in dessen Stromkreis zwei Schalter 18, 19 in Serie angeordnet sind. Der Schalter 18 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Handschalt­ hebels oder eines sonstigen Betätigungsgliedes der Ge­ triebeschalteinrichtung beim Verschieben der einen oder anderen Schaltmuffe 10, 11 betätigt bzw. geschlossen, wogegen der Schalter 19 erst dann die Schließstellung einnimmt, wenn jeweils die Schaltbewegung beendet ist.

Wie vorstehend erwähnt, ist in Fig. 1 die Stellung dargestellt, die sich bei eingeschalteter Getriebestufe für den Rückwärtsgang ergibt, wobei außerdem angenommen ist, daß vorangehend die niedrigste Übersetzungs­ stufe N eingeschaltet war, was sich daraus ergibt, daß sich die Schaltmuffe 10 in Eingriffsstellung mit dem Losrad 4 a befindet. Um nun ohne Betätigung des Betäti­ gungsgliedes der Schalteinrichtung aus der Rückwärts­ fahrt sofort in die Vorwärtsfahrt mit der niedrigsten Getriebestufe umschalten zu können, ist ein Schalter 20 zur Veränderung der Fahrtrichtung vorgesehen. Wird dieser Schalter geschlossen bzw. betätigt, so erfolgt eine Umstellung des Magnetventils 17, d.h. es wird der Zylinderraum 14 mit Druckmittel beaufschlagt, die Kupplung 8 eingeschaltet und die Kupplung 9 gelöst, so daß das Fahrtzeug mit der niedrigsten Getriebestufe vorwärtsfährt, obwohl die Schaltmuffe 11 in Eingriffsstellung mit dem Losrad 6 a verbleibt. Bei neuerlicher Betätigung des Schalters 20 kehrt das Magnetventil 17 in die dargestellte Stellung zurück, es wird dadurch die Kupplung 8 gelöst und die Kupplung 9 eingerückt, so daß der Kraftfluß wieder über das Losrad 6 a erfolgt und im Rückwärtsgang gefahren wird.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde soll der Schalter 20 zur Veränderung der Fahrtrichtung nur unter bestimmten Bedingungen betätigt werden können. Nach Fig. 2 ist deshalb vorgesehen, daß der Schalter 20 a einen Schaltkontakt eines Schrittschaltwerkes 21 bildet, das bei jeder Aktivierung umschaltet, also bei der ersten Aktivierung den Schalter 20 a schließt, bei der nächsten Aktivierung öffnet usw.

Es wurde die Schaltkulisse 22 für den Schalthebel (nicht dargestellt) schematisch veranschaulicht, wobei dieser Schalthebel in die schon erwähnten Stellungen H, M, N und R verstellt werden kann, von denen im vorliegenden Zu­ sammenhang nur die Stellung R weiter interessiert.

Befindet sich der Schalthebel in der Stellung R, so kann er mit Hilfe einer Sperrvorrichtung 23, 24 verriegelt werden. Beim Ausführungsbeispiel besteht diese Sperrvorrich­ tung aus einer in die Verstellspur des in der Stellung R befindlichen Schalthebels einklappbaren Verriegelungsplatte 23, die den Schalthebel in der Stellung R verriegelt. Durch das Verschwenken der Verriegelungsplatte 23 über die Ver­ stellspur wird ein mit der Achse 24 gekuppelter Sicherungs­ schalter 25 geschlossen. Ferner ist am Kupplungspedal 26 des Fahrzeuges ein Fühler 27 vorgesehen, der einen zugeord­ neten Schalter 28 nur bei in der Auskupplungsstellung be­ findlichem Pedal schließt. Ein von einem Handhebel 29 be­ tätigter Schalter 30 dient der Handsteuerung. Durch seine Betätigung soll bei ordnungsgemäßem Betrieb erreicht werden, daß bei in der Stellung R befindlichem, gesichertem Schalt­ hebel und ausgerückter Kupplung jeweils von der Rückwärts­ fahrt auf die Vorwärtsfahrt und umgekehrt umgeschaltet werden kann. Soweit bisher beschrieben wurde, würde bei geschlossenen Schaltern 25 und 28 jede Betätigung des Hand­ hebels 29 und damit des Schalters 30 zu einer Umsteuerung führen. Es ist nun aber die Lage des Schrittschalters 21 bei der Verstellung des Schalthebels in die Stellung R nicht eindeutig definiert. Um zu gewährleisten, daß die erste Fahrbewegung nach Erreichen dieser Schaltstellung und Einlegen der Sperrvorrichtung 23 in Rückwärtsrichtung erfolgt, ist eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung vorgesehen, die bereits zur Wirkung kommt, ehe noch das Kupplungspedal 26 im Auskupplungssinn betätigt wird. Diese Sicherungsvorrichtung kann auf verschiedenste Weise ausgebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen den Schaltern 28 und 30 über einen Kondensator 31 ein Relais 32 angeschlossen, das einen Kontakt 33 betätigt. Werden die Schalter 25 und 30 geschlossen, so lädt der Kondensator 31 auf, wonach das Relais 32 verzögert an­ spricht und über seinen Kontakt 33 den Schrittschalter 21 in die dem Fahren in Rückwärtsrichtung entsprechende Schaltstellung des Schaltkontaktes 20 a stellt, soferne der Schalter nicht ohnehin diese Stellung einnimmt. Wird nun das Kupplungspedal 26 betätigt und der Schalter 28 ge­ schlossen, so erfolgt die erste Fahrtbewegung in Rück­ wärtsrichtung. Die elektrische Zusatzeinrichtung 31-33 wurde in Fig. 2 nur vereinfacht dargestellt. Sie kann auch zur Aktivierung einer Zusatzwicklung des Schrittschalt­ relais 21 verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Schalter 33 als Ruhekontakt in Serie mit dem Schalter 20 a zu schalten. Bei geschlossenem Schalter 28 wird das Relais 32 bei weiteren Schaltverstellungen des Schalters 30 wirkungslos, da es gegenüber dem Schritt­ schalter 21 wegen des Kondensators 31 nicht oder nur verzögert anspricht. Der Handhebel 29 kann als Zusatz­ hebel am Lenkrad des Fahrzeuges angebracht werden.

Claims (5)

1. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit mehreren aus dauernd in Eingriff stehenden Zahnrädern, von denen eines ein Losrad ist, bestehenden Getriebestufen und mehreren Schaltkupplungen, von denen zwei durch Druck­ mittelbeaufschlagung betätigbar und wechselweise unter Last schaltbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einen unter Last schaltbaren Kupplung (8) die Losräder (4 a, 5 a) zweier Getriebestufen (H, N) mittels einer als Kupplung dienenden Schaltmuffe (10) wechselweise verbunden sind, daß die zweite unter Last schaltbare Kupplung (9) über eine weitere Schaltmuffe (11) wechsel­ weise mit dem Losrad (3 a) einer dritten Getriebestufe (M) und dem Losrad (6 a) einer Getriebestufe (R) für die Rückwärtsfahrt in Verbindung steht, daß ein den Druck­ mittelzu- und -abfluß steuerndes Ventil (17) sowie ein Schalter (20; 30) zur Veränderung der Fahrtrichtung vorge­ sehen sind, der bei in daß Losrad (6 a) der Getriebestufe (R) für die Rückwärtsfahrt eingerückter Schaltmuffe (11) und zunächst geschlossener zweiter Kupplung (9) durch seine Betätigung jeweils einen Beaufschlagungswechsel der beiden unter Last schaltbaren Kupplungen (8, 9) herbei­ führt.

2. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer pedalbetätigbaren Trennkupplung (2) im Antriebsstrang des Geschwindigkeits- Wechselgetriebes ein in Serie zum Schalter (30) zur Verän­ derung der Fahrtrichtung angeordneter, nur bei Betätigung des Pedals (26) geschlossener Sicherungsschalter (25) vorgesehen ist.

3. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen ebenfalls in Serie zum Schalter (30) zur Veränderung der Fahrtrichtung vorge­ sehenen weiteren Sicherungsschalter (25) der bei in Rück­ wärtsgangstellung befindlichem Betätigungsglied der Ge­ triebeschalteinrichtung schließbar ist.

4. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem weiteren Sicherungs­ schalter (25) eine die Verstellung des Betätigungsgliedes bei geschlossenem Schalter (25) hindernde Anzeigevor­ richtung (23) verbunden ist.

5. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Zusatz­ einrichtung (31-33) vorgesehen ist, die bei in Rückwärts­ gangstellung befindlichem Betätigungsglied der Getriebe­ schalteinrichtung (22) nach jeder Fahrtunterbrechung und unabhängig von der Stellung des weiteren Sicherungsschal­ ters (25) die Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges sichert.