DE680992C - Schaltvorrichtung fuer Zahnraederwechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer durch einen Elektromotor drehbaren Schaltwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer durch einen Elektromotor drehbaren S ehalt welle, die für jede Schaltstufe des Wechselgetriebes eine bestimmte Stellung hat, und mit einem Stromverteiler, der nach Erreichen der durch ein Steuerglied eingestellten Schaltstufe den Motorstromkreis unterbricht.

Schaltvorrichtungen der vorstehend gekennzeichneten Art sind an sich bekannt;. Das. wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der als Kontakttrommel oder Kontaktscheibe ausgebildete Stromverteiler mit der umlaufenden Schaltwelle des Wechselgetriebes unmittelbar verbunden ist.

Durch diese bei elektrischen Fernsteuerungsvorrichtungen bekannte Maßnahme wird auf besonders einfache Weise dafür gesorgt, daß idie Stellung des Stromverteilers immer der jeweiligen Stellung der umlaufenden Schaltwelle des Getriebes entspricht, wodurch auch eine erhöhte Betriebssicherheit gegeben ist. Dieser Stromverteiler weist gemäß der Erfindung zwei voneinander isolierte Kontaktflächen auf, von denen die eine den Stromkreis im Sinne des Vorwärtslaufs des Elektromotors und die andere den Stromkreis im Sinne des Rückwärtslaufs des Elektromotors schließt. Die Isolierflächen zwischen den beiden Kontaktflächen sind mit Bezug auf die stromzuführenden, auf dem Stromverteiler schleifenden Bürsten derart angeordnet und ausgebildet, daß die zu einer bestimmten¹ Schaltstufe gehörende Bürste mit der Isolierfläche in dem Augenblick in Berührung kommt, in welchem der Stromverteiler die zu der gewünschten Schaltstufe des Wechselgetriebes gehörende Stellung einnimmt.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen, Ausbildung der Erfindung sind in dem Zeitabschnitt, in welchem sich der Stromverteiler von der Haltstellung in die Stellung des ersten Ganges des Vorwärts- oder Rückwärtslaufes bewegt, Widerstände eingeschaltet, durch welche die Stärke des den Elektromotor speisenden Stroms verringert wird. Infolgedessen wird das Schalten des Getriebes in dem genannten Zeitabschnitt verlangsamt, so daß das Schalten mit genügender Vorsicht vorgenommen wird. Die Größe der genannten Widerstände kann gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Stellung des Gasfußhebels verändert werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι ein gemäß der Erfindung gesteuertes Wechselgetriebe im Schnitt mit Verteiler.? trommel, während '*j

Fig. 2 die Steuervorrichtung des Elektromotors des Wechselgetriebes für sich, herausgezeichnet darstellt;

Fig. 3 veranschaulicht eine abgeänderte ίο Einzelheit des Gegenstandes der Fig. 2;

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Stromverteilers, während schließlich Fig. 5 eine die Schaltwelle des Wechselgetriebes in bestimmten Stellungen fesfhaltende Sperrvorrichtung, in vergrößertem Maßstabe herausgezeichnet, darstellt.

Es sei angenommen, daß ein Getriebe mit verschiebbaren Zahnrädern gemäß Fig. 1, das vier Getriebestufen besitzt, erfindungsgemäß gesteuert werden soll. Ein solches Getriebe weist in der Regel sechs Getriebestufen, auf, und zwar Rückwärtsgang, Stillstand (neutrale Stellung) sowie den ersten, zweiten, dritten und vierten Gang für die Vorwärtsfahrt. In dem Gehäuse 29 des Getriebes 3 befindet sich eine Welleso, welche Nocken31, 32, 33 aufweist. Diese Nocken steuern alle diejenigen Teile (Motorkupplung 34 und die verschiebbaren Zahnräder 35, 36), welche beim Schalten mitwirken müssen. Die Nocken erhalten eine solche Form, daß durch, eine Sechsteluindrehung der Welle 30 alle die am Schaltvorgang beteiligten Glieder in diejenige Stellung gelängen, die zu der benachbarten Schaltstufe gehört, und zwar zu der nächst höheren, wenn sich die Welle 30 in einer Richtung, also im steigenden Sinne, tind zu der nächst niedrigeren, wenn sich die Nokkenwelle in entgegengesetzter Richtung, also im fallenden Sinne, dreht. Während der Drehung werden dann alle für den Schaltvorgang notwendigen Schaltarbeiten durchgeführt. Da zum Übergang von einer Schaltstufe zur nächsten eine Sechsteldrehung notwendig ist, so kann man mit einer vollkommenen Umdrehung alle sechs Schaltstufen einstellen. Die genannte Nockensteuerung ist an sich bekannt, und es wird hier im folgenden nur von denjenigen Mitteln näher gesprochen, die dazu dienen, das Drehen der Nockenwelle um ein Sechstel ihres Umfanges unter der Steuerwirkung des Schaltgliedes und mit Hilfe des Elektromotors durchzuführen.

Die Nockenwelle 30 ist mit einem Elektromotor 7 durch, 'eine beliebige mechanische Verbindung gekuppelt, beispielsweise durch, eine Schnecke 19, die mit einem Schneckenrad 20 kämmt, welch letzteres auf der Welle 30 aufgekeilt ist. Der Elektromotor ist mit zwei Speiseklemmen 18¹ und 18² versehen, die den beiden Dreinrichtungen entsprechen.

Jede der beiden Speiseklemmen steht mit je leiner Induktionswicklung im Innern des Motors in Verbindung, so daß, je nachdem der Strom in den Motor über die Speiseklemme 18¹ oder über die Klemme 18² hineingeschickt wird, der Motor eine Drehung nach vorwärts oder nach rückwärts erhält.

Durch Einstellen eines Handgriffes 41 trifft der Führer die Entscheidung darüber, ob das Getriebe auf Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt geschaltet oder in die Haltstellung gebracht werden soll. Zu diesem Zweck arbeitet der Handschalter 41 mit drei Kontakten rnP, tn°, tn^a zusammen, von denen der erste für die Vorwärtsfahrt, der zweite für die Kaltstellung und der dritte für die Rückwärtsfahrt bestimmt ist. Der Handgriff 41 selbst ist mit der Batterie 6, deren Strom den Motor^ antreibt, verbunden. Ein einziger Kontakt OT⁶ für die Vorwärtsfahrt findet dann Anwendung, wenn das Schalten der einzelnen Getriebestufen bei der Vorwärtsfahrt durch, einen selbsttätigen Schalter 14 bewirkt wird, dessen Stellung mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrichtung durch irgendwelche veränderliche Faktoren des Fahrzeugmotors oder des Fahrzeuges selbst gesteuert wird. Der Schalter 14 ist dann mit dem Kontakt mfi durch eine Leitung 46 verbunden und trägt an seinem freien Ende einen Rollkontakt 45. Der Rollkontakt 45 arbeitet mit ortsfesten Kontakten o, I, II, III, IV zusammen, die der Haltstellung des Getriebes sowie dem ersten, zweiten, dritten und vierten Gang bei der Vorwärtsfahrt entsprechen (s. Fig. ι und 2).

Die Gänge bei der Vorwärtsfahrt können auch von Hand geschaltet werden, und zwar wird hierzu zweckmäßigerweise ebenfalls der Handschalfer4i benutzt, der in diesemFall statt mit einem einzigen Kontakt m^b !mit vier Kontakten/n¹,/^, m³,m⁴ zusammenarbeitet, welch letztere in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet sind. Die Kontakte m¹, m², ot³,ot⁴ können auch in dem Fall vorgesehen sein, daß ein mit den Kontakten o, I, II, III, IV zusammenarbeitender selbsttätiger Schalter für die Gänge bei Vorwärtsfahrt vorgesehen ist. In diesem Fall ist das Vorhandensein der Kontakte OT¹, OT², up" m^s, OT⁴, welche parallel zu den Kontakten I, II, III, IV geschaltet sind, eine an sich bekannte Sicherungsmaßnahme für den Fall, daß der selbsttätige Schalter nicht ordnungsgemäß arbeitet.

Zwischen den Handschalter 41 und den von dem selbsttätigen Schalter 14 gesteuerten Kontakten — sofern solche vorhanden sind — einerseits und den Elektromotor 7 andererseits ist erfindungsgemäß ein Stromverteiler geschaltet, der bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform aus einer

Schalttrommel besteht, die außerhalb des Getriebegehäuses auf der Nockenwelle 30 angeordnet ist. Die Schalttrommel besteht aus Isoliermasse. Auf der Schalttrommel liegen längs einer Erzeugenden der zylinderförmigen Trommel acht Bürsten a?, a^a, a°, a¹, a², Λ^,α^,α" an. Die beiden äußersten Bürsten β-»¹ und a^x stehen mit den Klemmen 18¹ und 18² des Elektromotors 7 in Verbindung. Die sechs anderen gehören zu den einzelnen Schaltstufen, und zwar die Bürste a<* zu dem Rückwärtsgang, die Bürste a° zum Leerlauf (der neutralen Stellung), a¹ zu der ersten Getriebestufe, a² zu der zweiten, ß⁸ zu der dritten und ß⁴ zu der vierten Getriebestufe der Vorwärtsfahrt. Die Bürste a^a ist also mit dem Kontakt m^a und die Bürste a° mit dem Kontakt/n⁰ sowie, falls ein Kontakt ο vorhanden ist, auch mit letzterem verbunden. ,Weiterhin sind die Bürsten a¹, a², a³ und a⁴ mit den Kontakten I, II, III, IV, sofern ein selbsttätiger Schalter 14 vorhanden ist, oder mit den Kontakten/n¹, m², m^z, m⁴ verbunden, sofern das Schalten der Gänge bei Vorwärtsfahrt durch den Handschalter¹41 geschieht.

Die Schalttrommel 37 ist in Fig. 2 abgewickelt dargestellt. Sie ist mit zwei Platten δ¹ und b² aus leitendem Werkstoff überdeckt. Zwischen den Platten befinden sich Zwischenräume b aus Isoliermasse, welche beispielsweise rechteckige Form haben und zusammen eine Art Treppe bilden. Wenn die Nokkenwelle 30 sich in derjenigen Stellung befindet, in der sie beispielsweise die dritte Getriebestufe einschaltet, so befindet sich die durch die Linie III gekennzeichnete Erzeugende der Schalttrommel unterhalb der Linie der Bürsten. Hierbei befindet sich die Bürste a³ genau; über einem rechteckigen Felde b aus Isoliermasse, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Ebenso kommt die Erzeugende II beim Einschalten der zweiten Getriebestufe durch Drehen der von dem Elektromotor 7 angetriebenen Schalttrommel unter die Linie der Bürsten. Wenn dies geschieht, befindet sich die Bürsten² in Berührung mit dem entsprechenden isolierten Teil der Schalttrommel. Hieraue folgt, daß, wenn eine bestimmte Schaltstufe eingeschaltet ist, die zu dieser Schaltstufe gehörige Bürste durch den entsprechenden isolierten Teil der Schalttrommel, welcher unter die genannte Bürste gelangt ist, unwirksam gemacht wird.

Es sei angenommen, daß, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, die Nockenwelle 30 ihre zu der dritten Schaltstufe gehörige Stellung einnimmt. Dann liegen alle Bürsten über der Erzeugenden III der Schalttrommel, und die Bürste a³ befindet sich über dem rechteckigen isolierten Felde, das zu ihr gehört. Die Bürste«¹ befindet sich über der Platten¹, die durch die Bürste«* an die Klemme 18¹ des Motors 7 angeschlossen ist, während sich alle übrigen Bürsten über der Plattet² befinden, die durch die Bürste W mit der Klemme 18² desselben Motors verbunden ist.

Wenn nun beispielsweise zu der vierten Getriebestufe übergegangen werden soll, so wird der Bürste«⁴ in der beschriebenen Weise Strom zugeleitet. Der Strom läuft von dieser Bürste zu der Klemme 18¹ des Motors, welcher anläuft und die Schalttrommel in dem Sinne des Pfeiles χ (im Sinne steigender Geschwindigkeiten) dreht, bis die Erzeugende IV unter die Linie der Bürsten gekommen ist. ϊη diesem Augenblick befindet sich die Bürste β⁴ auf einem isolierten Teil des Zylinders, und der Strom ist unterbrochen, so daß also der Motor 7 und die Welle 30 anhalten. Eine an sich bekannte Verriegelung, bestehend aus einer Platte 38 mit Ausnehmungen 39 und einer Kugel 14 (s. Fig. 1 und 5), hält die Welle 30 in jeder ihrer Wirkstenungen fest.

Eine entsprechende Wirkung wäre eingetreten, wenn man von der dritten Getrie.bes.tufe zu einer niedrigeren Schaltstufe, beispielsweise zum Rückwärtsgang, übergegangen wäre. Es strömt dabei der Strom durch die Bürste a^a, die in Berührung mit der Platte b^% ist, welche an die Klemme 18² des Motors angeschlossen ist. Infolgedessen wird dieser gedreht und mit ihm zusammen die Welle 30 und die Schalttrommel 37 im Sinne des Pfeiles y (im Sinne fallender Geschwindigkeiten). Die Bewegung hört erst auf, wenn die Erzeugendem! unter die Linie der Bürsten gelangt ist, was bedeutet, daß die Welle 30 in die Stellung des Rückwärtsganges gebracht worden ist. Der Motorstrom wird nunmehr unterbrochen, da ja die Bürstea^a, welche in dem betrachteten Augenblick allein Strom empfängt, sich nunmehr über dem isolierten Teil der Schalttrommel befindet.

Aus den vorstehenden Darlegungen geht hervor, daß man nur in eine der Bürsten, die zu einer bestimmten Schaltstufe gehört, Strom zu schicken braucht, um diejenige Stellung der Welle 30 zu erhalten, bei der die betreffende Gangart eingeschaltet wird. Der Strom wird unterbrochen, sobald die Welle 30 die genannte Stellung eingenommen hat.

Für den Übergang von der neutralen Stellung zu der ersten Schaltstufe der Vorwärtsfahrt bzw. zur Rückwärtsfahrt sind besondere Vorsichtsmaßnahmen zu treffen; denn bei dieser Schaltung muß die Kupplungskraft der Kupplung besonders überwacht werden, damit man ein allmähliches Anfahren erhält, ohne daß in dem Getriebe Stöße auftreten

oder der Motor zu ungeeigneter Zeit angehalten wird.

Zu dem genannten Zweck ist in der aus leitendem Werkstoff bestehenden Platte b^z, die einen Teil der Kontakttrommel 37 bedeckt, die Zone b^2a ausgeschnitten, welche für die Bürste a^a zwischen den Erzeugenden O und A des Zylinders 37 wirksam ist. In der leitenden; Platte b¹, die einen weiteren Teil der Kontakttrommel 37 bedeckt, ist die Zone ib¹¹ ausgeschnitten, die für die Bürsten β¹, a², α³ und ß⁴ zwischen den Erzeugenden O und / des Kontakttrommelzylinders wirksam ist. Die Zonen b^2a und δ¹¹ werden von dem übrigen Teil der Plattend² und b¹ isoliert. Zwischen jeder isolierten Zone und der zugehörigen Platte wird ein elektrischer Stromkreis r² bzw. r^x, der einen Widerstand aufweist, eingeschaltet.

Wenn nun der genannte Teil der Kontakttrommel verwendet wird, so wird der Strom, welcher zu dem Antriebsmotor 7 für die NokkenweEe3O gelangt, verringert, und entsprechend ist auch die Umlaufgeschwindigkeit verringert. Der Schaltvorganig geschieht also wesentlich langsamer als bei den anderen Schaltstufen. Im Gegensatz hierzu wird die Rückkehr in die neutrale Stellung unter dem Einfluß der Bürste ö° nicht beeinflußt, so daß diese Rückkehr möglichst schnell geschieht. Dies liegt daran, daß auf der Bahn der Bürste a°, welche die Rückkehr in die neutrale Stellung bewirkt, kein Widerstand vorhanden ist.

Ein entsprechendes. Ergebnis kann man dadurch erhalten, daß man die beschriebenen Widerstandsstromkreise für die Zone zwischen den Erzeugenden ο und A mit der Bürste €P> und für die Zone zwischen den Erzeugenden O und / mit der Bürste a^x verbindet.

Ein noch besseres Ergebnis läßt sich mit der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung erzielen. Gemäß dieser Figur werden die Werte der Widerstände/"¹ und r² durch einen Schieber 47 verändert, der mit dem Gasfußhebel! 23 verbunden ist. Dieser Schieber ist derart angeordnet, daß der Widerstand größer ist hei losgelassenem als bei herabgedrücktem Fußhebel. Hieraus folgt, daß bei geringer Verstellung des Gasfußhebels das Anziehen der Kupplung langsamer vor sich geht als bei starker Betätigung des Gasfußhebels. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektrischen Kontaktvorrichtung, welche die Stellung der Nockenwelle 30 steuert. Gemäß Fig. 4 sind die leitenden Platten δ¹ und δ² auf einer isolierten Scheibe yj^x und nicht auf einem Zylinder angeordnet. Die Bürsten sind längs eines Radius der Scheibe angeordnet. Wie ohne weiteres erkennbar ist, ist die Arbeitsweise der Einrichtung gemäß Fig. 4 dieselbe wie bei der Einrichtung gemäß Fig. 2.

Der Schalthebel 14, der bei der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung zum selbsttätigen Schalten der Gänge bei Vorwärtsfahrt vorhanden ist, steht unter der Wirkung der von einem Fliehkraftregler 8 entwickelten Fliehkraft und unter der Wirkung einer durch eine Feder 9 erzeugten Gegenkraft. Die Fliehkraft wirkt unmittelbar auf den Hebel 14, während die Gegenkraft über ein verändert liches Hebelübersetzungsgetriebe 13², 13, 13¹ auf den Hebel 14 übertragen wird. Zum Verändern der wirksamen Hebelarme des. Über-Setzungsgetriebes sind zwischen den Hebelii 13¹ und 13² einerseits sowie dem Hebel 13 andererseits zwei bewegliche Übertragungsrollen 26¹, 26² vorgesehen. Diese Rollen sind auf einer Stange 48 angeordnet, welch letztere über ein Gestänge 24 mit dem Gasfußhebel 23 verbunden ist.. Je nach der Stellung des Gasfußhebels werden die Rollen 26¹, z6² gehoben oder gesenkt, so daß auf diese Weise das Übersetzungsverhältnis des in Rede stehenden Übersetzungsgetriebes in Abhängigkeit von der Stellung des Gasfußhebels, die wiederum für die Motorleistung maßgebend ist, veränderlich ist.

Am oberen Ende der Stange48 ist eine Kontaktrolle 64 angeordnet, die längs eines Widerstandes 65 verschiebbar ist. Der Widerstand 6 5 ist in die Leitung 46 eingeschaltet, welche den Kontakt mP mit der Kontaktrolle 45 des Schalthebels 14 verbindet. Auf diese Weise liegt also auch der Widerstand 65 in dem Stromkreis des. Elektromotors! 7. Wenn sich die Rollen 26¹, 26^s in einer Stellung befinden, die dem Schalten bei niedrigeren Motordrehzahlen entspricht, so ist der Widerstand 65 gering oder vollkommen Null, so daß der Elektromotor 7 schnell umlaufen kann. Wenn sich dagegen die Rollen 26¹, 26² in einem solchen Sinne bewegen, der einer Vergrößerung der Motordrehzahl entspricht, wird eine mehr oder wieniger große Zahl der Spiralen des Widerstandes 65 eingeschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Elektromotor 7 bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine die Wechselgetriebeschaltung im langsamer bewirkt als bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Die Verstellbewegung der Rollen 26¹, 26^s kann vom Fahrer auf einen bestimmten Bereich beschränkt oder überhaupt völlig verhindert werden. Zu diesem Zweck dient eine Scheibe 51, die mit einem Ausschnitt 50 versehen ist, in welchen ein Vorsprung 49 der Stange 48 hineinragt. Die Scheibe 51 ist entgegen der Wirkung einer Feder 54 in »20 Gleitschienen 55 mittels, einer biegsamen Welle 53 verschiebbar, welch letztere mittels

des Handgriffes 52 verstellt wird. Um bei der • Feststellung der Stange 48 in einer bestimmten Lage die Verstellbarkeit des. Vergasers 2 durch den Fußhebel 23 nicht zu hindern, ist zwischen letzteren, und die zu dem Vergaser bzw. zu den verschiebbaren Rollen führenden Gestänge 22, 24 ein doppelarmiger Schwinghebel 56 eingeschaltet, an dessen beiden Enden die genannten Gestänge angelenkt sind.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebenen Ausfühführungsformen mir Beispiele sind und der Erfindungsgedanke durch zahlreiche andere Ausführungsformen verwirklicht werden kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltvorrichtung für Zahnräder-

   ao wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer durch einen Elektromotor drehbaren Schaltwelle, die für jede Schaltstufe des Wechselgetriebes eine bestimmte Stellung hat, und mit einem Stromverteiler, der nach. Erreichen der durch ein Steuerglied eingestellten Schaltstufe den Motorstromkreis unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kontakttrommel (37) oder Kontaktscheibe (37¹) ausgebildete Stromverteiler mit der umlaufenden Schaltwelle (30) des Wechselgetriebes unmittelbar verbunden ist und der Stromverteiler zwei voneinander isolierte Kontaktflächen (b¹, b^z) aufweist, von denen die eine den Stromkreis im Sinne des Vorwärtslaufes des Elektromotors und die andere den Stromkreis im Sinne des Rückwärtslaufes des Elektromotors schließt und die Isolierflächen zwischen den beiden Kontaktflächen (δ¹, b²) mit Bezug auf die stromzuführenden auf dem Stromverteiler (37,37¹) schleifenden Bürsten derart angeordnet und ausgebildet sind, daß die zu einer bestimmten Schaltstufe gehörende Bürste mit der Isolierfläche in dem Augenblick in Berührung kommt, in welchem der Stromverteiler die zu der gewünschten Schaltstufe des Wechselgetriebes gehörende Stellung einnimmt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß in dem Zeitabschnitt, in welchem sich der Stromverteiler von der Haltstellung in die Stellung des ersten Ganges des Vorwärts- oder Rückwärtslaufes bewegt, Widerstände (r¹, r²) eingeschaltet sind, durch die die Stärke des den Elektromotor speisenden Stromes verringert wird.
3. 3. Vorrichtung nach. Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stromverteiler Hilfskontaktflächeni (ö¹¹, b^2a) vorgesehen sind, die mit den Hauptkontaktflächen (b¹, b²) über die Widerstände (r¹, r²) verbunden und derart angeordnet sind, daß die Bürsten während der Bewegung des Stromverteilers von seiner Haltstellung zu der dem ersten Gang entsprechenden Stellung auf den Hilfskontaktflächen schleifen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Widerstände {r^x, r²) in Abhängigkeit von der Stellung des Gasfußhebels (23), beispielsweise durch einen mit dem Fußhebel verbundenen Schieber (47) veränderlieh ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen