DE620734C - Selbsttaetig sich einstellende Schaltvorrichtung fuer Zahnraederwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, die ohne irgendeine Bedienung von Hand seitens des Wagenführers, nur durch die Einwirkung von Änderungen der Motorbelastung, d. h. der Wegverhältnisse, sich selbsttätig verstellt und hierdurch auch das Wechselgetriebe auf die der Änderung der Motorbelastung, d. h. der Wegverhältnisse, entsprechende Getriebestufe einstellt. Gleichzeitig wird aber auch das bei jedem Gangwechsel erforderliche Aus- und Wiedereinschalten der Motorkupplung selbsttätig bewerkstelligt.

Derartige Schaltvorrichtungen, sind bereits bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird das Zahnräderwechselgetriebe durch einen vom Motor ständig angetriebenen Regler und durch vom Motor ständig angetrie-

zo bene Hilfskupplungen über Hebel- und Zahnräderübersetzungen verstellt, wobei die einzelnen Glieder der Schaltvorrichtung unmittelbar mit den Zahnrädern des Wechselgetriebes zusammenarbeiten. Demzufolge wird eine wesentliche Umänderung des Wechselgetriebes nötig, was den Einbau der Vorrichtung namentlich in Serienwagen erschwert und ihre Anwendung umständlich und kostspielig macht. Die Erfindung beseitigt diese Nachteile durch eine derartige Ausbildung der Schaltvorrichtung, daß diese einen für sämtliche Zahnräder des Wechselgetriebes gemeinsamen Mitnehmer in derselben Weise verstellt, wie es bei handbetätigten Wechselgetrieben üblich ist, so daß ³S im Wechselgetriebe selbst keine Umänderungen vorzunehmen sind. Es muß lediglich der Deckel des üblichen Wechselgetriebekastens samt dem ursprünglichen Handschalter durch einen anderen Deckel ersetzt werden. Die Vorrichtung gemäß 'der Erfindung ermöglicht demnach, ohne größere Unänderungen von den Vorteilen der selbsttätigen Schaltvorrichtungen Gebrauch zu machen.

Für diesen Zweck wird erfindungsgemäß der für sämtliche Zahnräder des Wechselgetriebes gemeinsame Mitnehmer entsprechend den Schaltbewegungen einer Gangstufe durch ein Kurbelwerk geradlinig verschoben, wobei' der Mitnehmer mit den den verschiedenen Gangstufen entsprechenden Schaltstangen durch ein Steuerglied in Eingriff gebracht wird.

Das den Mitnehmer verschiebende Triebwerk wird durch eine von der Drehzahl des Antriebsmotors gesteuerte, das Triebwerk mit der Motorwelle verbindende Hilfskupplung ein- und ausgerückt, wobei der Mitnehmer verschoben oder stillgelegt wird. Das den Mitnehmer mit den, wie üblich, nebeneinander angeordneten Schaltstangen in Eingriff bringende Steuerglied, welches demnach

den Mitnehmer quer- zur Bewegung der Schaltstangen verstellt, wird ebenfalls in Abhängigkeit- von der Drehzahl des Antriebsmotors eingestellt. Es wurde auch dafür Sorge getragen, daß während des Umschaltens die Motorkupplung ebenfalls selbsttätig aus- und wieder eingeschaltet wird.

Die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung wird näher an Hand der Zeichnung erläutert, die beispielsweise eine Ausführungsform der Vorrichtung darstellt.

Fig. ι zeigt schematisch die Gesamtanordnung der Schaltvorrichtung.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstabe einen Teil der Fig. 1, und zwar das im Kraftübertragungswege von der Hilfskupplung angeordnete und den Mitnehmer verschiebende Kurbeltriebwerk und die mit diesem zusammenwirkende Schaltvorrichtung im Grundriß.

Fig. 3 und 6, 4 und 7, 5 und 8 zeigen in je einer Seitenansicht und einem Grundriß die Schaltvorrichtung des Wechselgetriebes und das mit dieser zusammenwirkende Steuerglied für die verschiedenen Getriebegänge in drei verschiedenen Gangstellungen.

Fig. 9 bis 12 zeigen Einzelheiten der zum Ein- und Ausschalten der Hilfskuppkmg dienenden Sperreinrichtung. Fig. 13 zeigt eine' Ausführungsform einer verstellbaren Verbindungseinrichtung des Reglers mit dem Gasfußhebel.

Fig. 14 zeigt das Schaubild der verschiedenen Einstellungen der verstellbaren Verbindungseinrichtung des Reglers mit dem Gas fußhebel.

Auf der Zeichnung ist 16 der vom Motor mittels der Welle 15 ständig angetriebene Fliehkraftregler, 10 und 12 die Hilfskupplung, deren eine axial· unverschiebbare Kupplungshälfte 12 von der Reglerwelle 15 mittels der Zahnradübersetzung 14 ständig angetrieben wird, während die andere, verschiebbare Kupplungshälfte 10 von einer Feder 11 ständig in die Kuppelstellung gedruckt, jedoch durch ein Hebelsperrwerk 5, 7, 8, 9 entgegen der Wirkung der Feder 11 in offener Stellung gehalten wird. 4 ist eine Schaltscheibe, die am Umfang mit dem Sperrhebelwerk 5, 7, 8, 9 zusammenwirkende Nocken 6 hat, welche beim Drehen der Schaltscheibe 4 das Sperrhebelwerk auslösen und dadurch die Hilfskupplungio, 12 unter der Wirkung der Feder 11 einschalten. 51 und 52 ist ein von der Reglerhülse 49 mittels eines zweiarmigen Hebels 50 verstellbares Pleuelstangengetriebe, dessen Pleuelstange 52 an der Schaltscheibe 4 angelenkt ist, so daß letztere vom Regler 16 verstellt werden kann. 3 ist eine zweite Schaltscheibe, die mit der Schaltscheibe 4 teilweise durch eine Verzahnung ihrer Umfange in Eingriff steht und z. B. durch einen Handhebel 1 gedreht werden kann, so daß also dadurch die Schaltscheibe 4 auch mittels des Handhebels 1 und umgekehrt die Schaltscheibe 3 mittels des Hebels 50, des Pleuelstangengetriebes 51, 52 und der Schaltscheibe 4 auch durch den Regler 16 verstellt werden kann. Der Handhebel 1 bildet gleichzeitig das Anlaßglied der Schaltvorrichtung. 29 ist das die Getriebestufen der Reglerstellung entsprechend einstellende Steuerglied, das hier beispielsweise die Form eines Zylindersektors hat, dessen Mantel den einzelnen Getriebestufen entsprechend abgestuft ist und der um seine Achse drehbar gelagert ist. Dieses Steuerglied 29 ist durch ein Hebelwerk 34, 36, 35 kraftschlüssig mit der Schaltscheibe 3 und über diese hinweg in vorbeschriebener Weise auch mit dem Regler verbunden. 25 ist ein einerseits mit diesem Steuerglied 29, anderseits mit den. Schaltgabeln des Wechselgetriebes zusammenwirkender Mitnehmer, welcher als zweiarmiger Hebel ausgebildet, auf der Schubstange 24 des von der Hilfskupplung 10, 12 einstellbaren Zahnradpleuelstangengetriebes 17, 18, 22,23, 24 unverschiebbar, aber um die Schubstange 24 drehbar gelagert und durch eine Feder 25' gegen das Steuerglied 29 gedrückt ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:

Dreht man den Hebel 1 z. B. nach links in die Vorwärtsstellung V (Fig. 1), so verdreht dieser mittels der Anschläge 2 der Schaltscheibe 3 beide Schaltscheiben 3 und 4 aus ihrer Ruhestellung (Fig. 1), wodurch der durch eine Feder 5" an die Schaltscheibe 4 gedrückte rechte Arm des zweiarmigen Hebels 5 des Hebelsperrwerkes von einer der Nocken 6 der Schaltscheibe einen Augenblick niedergedrückt wird, so daß die Spermase 5' des linken Armes des Hebels 5 den zweiarmigen Hebel 7 freigibt. Dieser Hebel 7 ist 105 · durch eine Zugstange 8 und einen zweiarmigen Hebel 9 mit der verschiebbaren. Hälfte 10 der Hilfskupplung verbunden, welche jetzt durch die Spiralfeder 11 mit der unverschiebbaren Hälfte 12 der Hilfskupplung gekuppelt wird. Die eingeschaltete Hilfskupplung 10, 12 dreht nun durch das mit der Welle der Kupplungshälfte 10 verbundene Zahnrad 17 das Zahnrad 18 sowie die auf dessen Welle 19 sitzenden Zahnräder 20 und 21. An das Zahnrad 18 (Fig. 2) ist mittels eines Kurbelzapfens 22 die Pleuelstange 23 angelenkt, die nun die Schubstange 24 und den auf ihr sitzenden zweiarmigen Mitnehmer 25 nach links- verschiebt (Fig. ,2), so daß dadurch während einer halben Umdrehung des Zahnrades 18 das Einschalten der ersten Getriebe- ,

stufe bewerkstelligt wird. Der Deckel des üblichen Wechselgetriebekastens 26 samt dem ursprünglichen Handscnalter ist durch einen anderen Deckel ersetzt, auf dem die Schubstange 24 und zwei weitere Stangen 2.7 und 28 (Fig. ι und 2) sowie auch das Steuerglied 29 (Fig. ι bis s) verschiebbar gelagert sind. Die Stangen 27 und 28 tragen je eine Schaltgabel 30 und 31 (Fig. ι bis 8), mit deren einer oder anderen das untere Ende des Mitnehmers 25 zum Eingriff kommen kann. Diese Schaltgabeln 30, 31 haben unten je einen Fortsatz 30' und 31', der in die gebräuchlichen zugehörigen Schaltgabeln des Wechselgetriebes eingreift. Wird also eine der Schaltgabeln 30 oder 31 durch den Mitnehmer 25 nach rechts ader links verschoben, so verschiebt diese mittels ihres Fortsatzes 30' oder 31' die darunterliegende Schaltgabel des Wechselgetriebes, mit welcher sie in Eingriff steht, und bewirkt dadurch das Einschalten der betreffenden Getriebestufe.

Das Einschalten der verschiedenen Getriebestufen wird durch das Steuerglied 29 geregelt, das zu diesem Zweck, wie bereits erwähnt, auf seinem Mantel den einzelnen Getriebestufen entsprechend verschieden hohe Längsstufen hat (Fig. 3, 4, 5). Der obere Arm des Mitnehmers 25 wird durch die Feder 25' ständig gegen eine dieser Stufen gedrückt, an der er beim Vor- und Rückschub der Stange 24 zwangsläufig entlang gleitet, wodurch während der halben Umdrehung des Kegelrades 18 stets jene Getriebestufe eingeschaltet wird, welcher die betreffende Stufe des Steuergliedes 29 entspricht. So ist z. B. in Fig. 3 und 6 die der zweiten (III—II) in Fig. 4 und 7 die der ersten (II—I) Getriebestufe und in Fig. 5; und 8 die dem Leerlauf (I—o) entsprechende Schaltgabel 31 bzw. 30 bzw. 32 eingestellt. Das Steuerglied 29 wird mittels des Hebelarmes 34 (Fig. i, 3 bis 5) und der Hebelübersetzung 35, 36 durch die Schaltscheibe 3 in die den verschiedenen Getriebestufen entsprechenden Stellungen gebracht, und zwar werden die Stellungen des Steuergliedes, für die I. Getriebestufe und für den Rückwärtsgang unmittelbar durch Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehen des Handhebels 1 von der Ruhestellung (Leerlauf) aus veranlaßt, wobei das Steuerglied 29 und damit der Mitnehmer 25 ausschwingt, so -daß dadurch sein unteres Ende in die den betreffenden Getriebestufen entsprechende Schaltgabel 30 bzw. 31 gebracht wird. Das eigentliche Einschalten der Getriebestufe selbst erfolgt jedoch nach dem vorerwähnten selbsttätigen Einschalten der Hilfskupplung 10, 12, wodurch die Kegel räder 17 und 18 nun für eine halbe Umdrehung angetrieben werden und die Schubstange 24 mit dem Mitnehmer 25 in die der betreffenden Getriebestufe entsprechende Stellung verschieben.

Vor dem Gangwechsel muß aber bekanntlieh die Motorkupplung ausgelöst werden, was bisher durch Niederdrücken des Kupplungsfußhebels 37 (Fig. 9) geschah. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung erfolgt das Auslösen jedoch in an sich bekannter Weise selbsttätig, und zwar mit Hilfe des Zahnrades 21 (Fig. 1 und 9), welches, wie oben erwähnt, ebenfalls auf der Welle 19 sitzt und ein kleineres Zahnrad 38 mit halb so großem Durchmesser antreibt. Dieses Zahnrad 38 verdreht während einer Viertelumdrehung des Zahnrades 21 mittels seines Kurbelzapfens 39 und der Zugstange 40 den unteren Arm des Kupplungsfußhebels 37 und löst dadurch die Motorkupplung aus, so daß nun das Umschalten im Wechselgetriebe ungehemmt vor sich gehen kann. Während des zweiten Viertels der Umdrehung des Zahnrades 21, das einer halben Umdrehung des Zahnrades 38 entspricht, schiebt das Zahnrad 38 die Zugstange 40 zurück. Das linke Ende dieser Stange 40 hat einen Schlitz 40', in welchem sich der Zapfen 37' des Fußhebels 37 während der Rückbewegung der Stange 40 frei bewegen kann, so daß die Rückbewegung des Fußhebels 37 der Motorkupplung durch einen Ölbremszylinder 41 entsprechend in bekannter Weise gebremst und so ein allmähliches und weiches Wiedereinschalten der Motorkupplung* bewirkt wird. Sobald eine Getriebestufe eingeschaltet ist, was während einer halben Umdrehung des Kegelrades 18 erfolgt, muß das Kegelrad 18 und somit die Welle 19 wieder zum Stillstand kommen. Das wird durch Lösen der Hilfskupplung 10, 12 (Fig. 1) in folgender Weise bewirkt. Bis nahe zum Ende der halben Umdrehung des Kegelrades 18 steht der Hebel 7 des Sperrwerkes in der in Fig. 1 punktierten Stellung, und die Hilfskupplung ist also noch eingeschaltet. Auf der Welle 19 des Kegelrades 18 sitzt ein weiteres Zahnrad 20 (Fig. i, 11 und 12), dessen Umfang nur auf zwei einander diametral gegenüberliegenden Seiten auf einer Länge von einem Achtel seines Umfanges verzahnt ist. Dieses Zahnrad 20 hat in der Nähe des in der Drehrichtung ersten Zahnes seiner Verzahnungen je einen aus seiner Ebene vorstehenden Zapfen 42. Das Zahnrad 20 steht mit einem kleinen Zahnrad 43 (Fig. 1 und 10) in Eingriff, das auf einer Welle 44 gelagert und ein Ganzes mit einem Hebel 45 und einem Daumen 46 bildet. Bevor die halbe Umdrehung des Zahnrades 20 beendet ist, kommt der betreffende Zapfen 42 mit dem Hebel 45 in Berührung, dreht diesen so weit, bis die ersten Zähne der

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^jjjfS ^^®^^5 ^ln Eingriff kommen. "Nun dreMsicn'das Rad 43 herum, und der Daumen 46 dreht den Hebel 7 in seine ursprüngliche Stellung, seine Sperrstellung, zu-S rück (Fig. ii, 12). Die Umdrehung des Rades 43 wird durch die Zugfeder 47 beschleunigt, und der Hebel 7 wird schließlich von der Nase 5' des Hebels 5 wieder in der die Hüfskupplung 10, 12 in ausgelöster Stellung haltenden Sperrstellung (Fig. 1) festgelegt. Dadurch kommen jetzt natürlich die Welle 19 und die Zahnräder 18, 20, 21 wieder zum Stillstand. Der durch die Motorwelle angetriebene Regler 16 bleibt aber auch weiter, in Bewegung und sorgt für das Einschalten der zweiten und der dritten Getriebestufe, sobald die gewählte ursprüngliche Stellung des Gasfußhebels 48 (Fig. 1) bei den ■ gegebenen .Wegverhältnissen eine Erhöhung der Umdrehungszahl des Motors verursacht. Dann zieht die Hülse 49 des Reglers den unteren Arm des Hebels 50 nach links, während der obere Arm die Schubstange 51 und die Pleuelstange 52 nach rechts verschiebt, so »5 daß letztere dadurch die Schaltscheibe 4 um einen Nocken 6 weiterdreht. Dadurch wird der Hebel 5, den Sperrhebel 7 wieder auslösen und die. -Hilfskupplung 10, 12 wieder einschalten. Gleichzeitig- verstellt die Schaltscheibe 3 das Steuerglied 29 um einen Winkel, welcher der Stufe der nächsten Getriebestufe entspricht.

Der Regler 16 und die Hebelverhältnissewerden so gewählt, daß das Einschalten der nächsten Getriebestufe nur dann erfolgt, wenn die Umdrehungszahl des Motors sich z. B-. um mehr als 20 °/„ ändert. Sollte z. B. die günstigste Umdrehungszahl des Motors 3000 Umdrehungen in der Minute betragen und nimmt man an, daß der Wagen bei dieser Umdrehungszahl mit der dritten (direkten) Getriebestufe, auf ebener Bahn laufend, einer Steigung begegnet und die Umdrehungszahl des Motors dadurch auf 2400 sinkt, so schaltet die Vorrichtung auf die zweite Getriebestufe, bei welcher der Motor die ursprünglichen 3000 Umdrehungen beinahe wieder erreicht. Um dieses 2O°/₀ige Auf- und Abwärtsschalten von der kleinsten Gasstellung bis zum Vollgas sichern zu können, ist der Drehzapfen 53* des Hebels 50 nicht fest, sondern verstellbar gelagert, z, B. in. der Weise, daß er auf einer verdrehbaren Scheibe 54 exzentrisch angeordnet wird und durch den Gasfußhebel 48 (Fig. 1 und 13) von der Stellung S3 bis zur Stellung 53' durch Verdrehen der Scheibe 54 verschoben werden kann. Die Scheibe 54 ist mit dem Gasfußheibel 48 durch eine Stange 55 und einen Hebel 56 oder außerdem noch durch einen selbstsperrenden Schneckentrieb (Fig. 1) verbunden und verdreht sich beim Herunterdrücken des Fußhebels so, daß der Zapfen 53 in die punktierte Lage 53' (Fig. 13) kommt und dadurch die Lagerung des Hebels 50 so verändert, daß er jetzt nicht mehr bei der ursprünglichen Umdrehungszahl, sondfern bei einer größeren Umdrehungszahl (20 °/₀) die kleinere Getriebestufe einschalten wird. Durch diese verstellbare Lagerung des Drehzapfens 53 des Hebels 50 kann daher erreicht werden, daß bei der jeweiligen Stellung des Gasfußhebels 48 die Schaltvorrichtung nur dann auf eine größere oder kleinere Getriebestufe umschaltet, wenn sich die der jeweiligen Fußhebelstellung entsprechende UmdrehungSizahl mit 20 °/₀ erhöht oder vermindert, falls die Geschwindigkeit des Wagens bei Tälfahrt zunimmt oder bei Bergfahrt abnimmt. Fig. 14 ist ein Diagramm der verschiedenen Stellungen des Hebels 50 bei Leerlauf ο und bei den Getriebestufen I,* II und III, deren Um-. drehungszahlen n₀, %, n₂ und n_s entsprechen. Wenn z. B. der Wagen mit der zweiten (II) Getriebestufe bergauf fährt und der Führer S5 auf den Gasfußhebel tritt, um den Wagen zu beschleunigen, so kommt der verstellbar angeordnete Zapfen 53 in die Stellung 53', der Wagen fährt also rascher, und das Umschalten der Getriebestufe am Ende der Steigung von der II. auf die III. erfolgt nicht mehr bei der Umdrehungszahl n₂, sondern bei der erhöhten Umdrehungszahl M₂', wodurch die beabsichtigte Beschleunigung des Wagens erreicht wird.

Die Regelung der Schaltvorrichtung durch den Handhebel 1 (Fig. 1) beschränkt sich nur auf das Anlassen, Vor- und Rückwärtsschalten und das Anhalten des Wagens. Beim plötzlichen Anhalten wird der Hebel 1 in die neutrale Mittelstellung gebracht, wodurch dann die Vorrichtung das Getriebe sofort auf Leerlauf zurückstellt.

,Die Einzelheiten der Erfindung können verschieden ausgeführt werden, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinflussen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig sich einstellende Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, bei welcher sämtliche Zahnräder des Getriebes durch einen gemeinsamen Mitnehmer eingestellt werden, gekennzeichnet durch ein den gemeinsamen Mitnehmer (25) entsprechend den Schaltbewegungen einer Gangstufe geradlinig verschiebendes Kurbeltriebwerk (17, 18, 23, 24), welches durch eine von der Drehzahl des Antriebsmotors gesteuerte, das Triebwerk mit der Motorwelle verbindende Hilfskupplung¹ (10, 12)

   ein- und ausgerückt wird, und durch ein den Mitnehmer (25) quer zur Bewegung der Schaltstangen (27, 28) verstellendes und mit den einzelnen Schaltstangen in Eingriff bringendes Steuerglied (29), welches ebenfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors eingestellt wird.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 mit einem die Schaltvorgange steuernden Fliehkraftregler, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Schaltstangen (27, 28) verstellenden Mitnehmer (25) die Schaltbewegungen für sämtliche Gangstufen durch eine einzige Hüfskupplung (10, 12) mitgeteilt werden, welche hierzu den Mitnehmer (25) mittels eines Kurbelschubgetriebes (22, 23) bewegt, wobei die Hüfskupplung durch ein vom· Fliehkraft-

   ao regler gesteuertes Stellwerk (4, 5, 7, 8, 9) eingerückt wird.
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine vom Triebwerk (17, 18, 22, 23, 24) des Mitnehmers (25) beeinflußte Lösevorrichtung (20, 45, 46) für die Hüfskupplung (10, 12), welche auf das Stellwerk (4, 5, 7, 8, 9) der Hüfskupplung einwirkend eine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesem Stellwerk (7) und einem vom Regler (16) beeinflußten Steuerglied (4) für die Hüfskupplung herstellt.
4. 4. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen ι bis 3, gekennzeichnet durch eine vom Fliehkraftregler verstellbare Steuerscheibe (4), welche einerseits über ein Stellwerk (35, 36) das Steuerglied (29) des Mitnehmers (25), anderseits mittels Nocken (6) das Schließen der Hüfskupplung (10, 12) steuert.
5. 5. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen des Fliehkraftreglers (r6) auf die Steuerscheibe (4) über ein schwingendes Glied (50) übertragen werden, dessen! Achse (53) dem Regler gegenüber bei der Bedienung des Gashebels (48) verstellt werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen