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Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung gehört
zu den Einrückvorrichtungen für wahlweise rotierende
Elemente.
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Eine umfangreiche Reihe von Vorrichtungen ist seit langem
in Gebrauch für die mechanische Einrückung von drehenden
Komponenten. Dort, wo diese Einrückung mit drehenden
Elementen geschehen soll, werden häufig
Kupplungsmechanismen verwendet. Bei den Getrieben für
Kraftfahrzeuge stellen Kupplungen, Flüssigkeitsverbindungen,
Reibungstransmissionsriemen und synchronisierende
Nutmuttern typische Beispiele dar. Besagte Vorrichtungen
sind in bestimmten Umständen vollkommen angezeigt.
Allerdings sind viele von ihnen verbunden mit einem
Verlust an Leistung, sie sind schnellem Verschleiß
ausgesetzt, und es fehlt ihnen ausreichende Einrückkraft sowie
ausreichende Einrückgeschwindigkeit; außerdem bedürfen
sie eines Mechanismus für die Kupplungs-ausschaltung oder
die Trennung der Antriebskraft.
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Um automatisch die Komponenten zu blockieren, wurde ein
Mechanismus eingesetzt, der eine schnelle Einrückung,
beachtliche Einrückkraft und größere
Verschleißfestigkeit ermöglichen kann. Diese besagte Vorrichtung
arbeitet mit einer inneren, mit einer inneren Gleitrille
versehenen Einrückkomponente, und mit einer äußeren, mit
einer äußeren Gleitrille versehenen Einrückkomponente
sowie dazwischengesetzten Walzen. Eine der beiden
Gleitrillen
besitzt Nockenoberflächen, die in Bezug auf die
andere Gleitrille geneigt sind. Die Walzen sind in einem
Käfig gelagert, der sich üblicherweise mit den
Nockenoberflächen dreht. Jede leichte Drehung des Käfigs in
Bezug auf die Nockenoberflächen bewirkt die gewählte
Einrückung oder Ausrückung der Elemente der inneren und
äußeren Komponente durch Verkeilung oder Freilassen der
Walzen. Die vorliegende Erfindung ist eingereicht mit US-
A-3283611. Die Vorlage von US-A-3283611 steht in
Verbindung und bezieht sich auf die vorliegende Schrift.
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Bei US-A-3283611 geschieht die automatische Einrückung
des Mechanismus, wenn von besagter Vorrichtung
differentielle Geschwindigkeiten festgestellt werden. Die
Nutzung der vorliegenden Einrückvorrichtung mit
Walzennocken deutet jedenfalls indirekt auf praktische
Vorteile hin. Die Komponenten zeigen wesentlich insofern
einen unelastischen Stoß als sie in Kopplungsphase sind,
und sie können unter bestimmten Umständen wiederholtem
Verwinden beim Einrücken der Verkeilung ausgesetzt sein.
Darüberhinaus kann das Einrücken derart schnell
erfolgen, daß die anderen Komponenten innerhalb des
Antriebszahnradsystems beschädigt werden. Weiterhin hat sich
ergeben, daß die angemessene Steuerung des Käfigs
schwierig ist, daß dieser nämlich korrekt ausgerichtet
bleibt in Bezug auf die Nockenoberflächen und dennoch
wahlweise regulierbar bleibt für das Einrücken und das
Ausrücken.
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US-A-3949848 bezieht sich generell auf einen
Übersetzungsmechanismus, der mit zwei Walzenkupplungen mit den
obengenannten äußeren Gleitrillen, verbunden unabhängig
von den Gangvorrichtungen, und mit den obengenannten
inneren Gleitrillen versehen ist, die fest auf einer
zentralen Welle befestigt sind. Die Walzenkäfige oder
Feststellvorrichtungen sind vorgesehen für die Steuerung
der Positionierung der Walzen. Diese
Feststellvorrichtungen haben Nuten, die innen die eine gegen die
andere laufen für die Aufnahme der Getriebeeinheiten.
Die Getriebeeinheiten können axial in den Nuten auf jeder
Feststellvorrichtung verschoben werden werden. Welche
Feststellvorrichtung auch immer von den Getriebeeinheiten
eingerückt wird, sie positioniert sich, um die
Walzenkupplung in Freilaufbedingungen zu halten. Die von
den Getriebeeinheiten nicht betätigten
Festellvorrichtungen ermöglichen die Einrückung der
Walzenkupplung bei Fahroperationen oder den Abstieg in
den Freilauf. Die Getriebeeinheiten werden in der
Betriebsphase in einem zweiphasigen Verfahren
beschrieben. Zuerst werden die Getriebeeinheiten zur wahlweisen
Einrückung mit der Kupplung gebracht, wobei ein
Leerlaufmechanismus zwischen der Steuerung des Getriebes und
der Feststellvorrichtung benutzt wird. Jedenfalls
begründet der Umstand einen Nachteil dieses Systems, daß
unter dieser Bedingung der Gangwechsel nicht vollständig
vorgenommen werden kann, ohne daß das Drehmoment
vorrübergehend unterbrochen wird oder gegenläufige Bewegung
aufweist. Ist einmal das Drehmoment unterbrochen,
vollzieht sich die Schaltung automatisch. Auf diese Weise
fehlt eine positive Steuerung zwischen dem Regler und der
Übertragung.
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US-A-4111288 bezieht sich generell auf den gleichen
Mechanismus, mit der zusätzlichen Vorrichtung eines
Einrückgetriebes. Diese Vorrichtung eines
Einrückgetriebes dient der Stoßentlastung beim Einrücken, mit
der inneren Komponente der Einrückkupplung und der
äußeren Komponente der Einrückkupplung, die mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen. Die vorliegende
Getriebevorrichtung umfaßt ein Einrückelement, das mit
den Nuten der Festsellvorrichtungen verbunden ist, die
auch ihrerseits eine Form der Einrückung bewirken.
Mittels der geeigneten differentiellen Bewegung der auf
die Einrückgetriebevorrichtung bezogenen
Festellvorrichtungen wird die besagte Getriebevorrichtung
ausgerückt mit einer ersten Festsellvorrichtung der Kupplung
und wird eingerückt mit einer anderen. Auf diese Weise
besteht der gleiche Nachteil, das heißt die Schaltung
kann nicht vollständig vollzogen werden, ohne daß das
Drehmoment nicht für einen Moment unterbrochen wird oder
gegenläufige Bewegung hat.
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Es ist ein Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, daß
eine Einrückvorrichtung geliefert wird einschließlich
einer internen Einrückkomponente, versehen mit innerer
Gleitrille; einer externen Einrückkomponente, versehen
mit äußerer Gleitrille, wobei diese innere Gleitrille in
Bezug auf die genannte äußere Gleitrille geneigte
Nockenoberflächen besitzt; Verkeilungselemente zwischen
der genannten inneren Gleitrille und der genannten
äußeren Gleitrille; Käfig zwischen der genannten inneren
Gleitrille und der genannten äußeren Gleitrille, wobei
der genannte Käfig die genannten Verkeilungselemente
bindet und winklig in Bezug auf die genannten geneigten
Nockenoberflächen beweglich ist, um wahlweise die
genannte interne Einrückkomponente und die genannte externe
Einrückkomponente mittels genannter Verkeilungs-elemente
zu verbinden; genannter Käfig versehen mit dem ersten
Teil des Triebes; Trieb winklig befestigt in Bezug auf
genannte Nockenoberflächen und versehen mit dem zweiten
Teil des Triebs, genannter Trieb beweglich in Bezug auf
den genannten Käfig, um wahlweise den genannten ersten
Teil des Triebs und den genannten zweiten Teil des Triebs
einzuschalten, um winklig den genannten Käfig in Bezug
auf genannte Nockenoberflächen zu versetzen; die derart
gekennzeichnete Vorrichtung umfaßt zusätzlich
Kontrolleinrichtungen, um die Ausschaltung des genannten
ersten Teils des Triebs und des genannten zweiten Teil
des Triebs zu vermeiden, falls die genannte interne
Einrückkomponente und die genannte externe
Einrückkomponente tatsächlich nicht synchronisiert sein sollten,
wobei die genannten Kontrollvorrichtungen einen ersten
Sensor einschließen, um die Geschwindigkeit der genannten
internen Einrückkomponente zu erfassen, und einen zweiten
Sensor, um die Geschwindigkeit der genannten externen
Einrückkomponente zu erfassen, einen Computer zum Empfang
der Signale des ersten und des zweiten Sensors, sowie
Triebkontrollvorrichtungen, voreingestellt, um operativ
von genanntem Computer gesteuert zu werden, um den
genannten Trieb mit den quasi synchronen
Geschwindigkeiten der genannten internen Einrückkomponente und der
genannten externen Einrückkomponente in Bewegung zu
setzen.
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Es ist ein weiteres Kennzeichen dieser Erfindung, daß
eine Einrückvorrichtung geliefert wird einschließlich
einer internen Einrückomponente, versehen mit innerer
Gleitrille; eine externe Einrückkomponente, versehen mit
äußerer Gleitrille, wobei diese innere Gleitrille in
Bezug auf die genannte äußere Gleitrille geneigte
Nockenoberflächen besitzt; Verkeilungselemente zwischen
der genannten inneren Gleitrille und der genannten
äußeren Gleitrille; Käfig zwischen der genannten inneren
Gleitrille und der genannten äußeren Gleitrille, wobei
der genannte Käfig die genannten Verkeilungselemente
bindet und winklig in Bezug auf die geneigten
Nockenoberflächen beweglich ist, um wahlweise die genannte
interne Einrückkomponente und die genannte externe
Einrückkomponente mittels genannter Verkeilungselemente
zu verbinden; genannter Käfig versehen mit dem ersten
Teil des Triebs; Trieb winklig befestigt in Bezug auf
genannte Nockenoberflächen und versehen mit dem zweiten
Teil des Triebs, genannter Trieb beweglich in Bezug auf
den genannten Käfig, um wahlweise den genannten ersten
Teil des Triebs und den genannten zweiten Teil des Triebs
einzuschalten, um winklig den genannten Käfig in Bezug
auf genannte Nockenoberflächen zu versetzen; die derart
gekennzeichnete Vorrichtung umfaßt zusätzlich
Kontrollvorrichtungen, um die Ausschaltung des genannten
ersten Teil des Triebs und des genannten zweiten Teil des
Triebs zu vermeiden, falls die genannte interne
Einrückkomponente und die genannte externe
Einrückkomponente tatsächlich nicht synchronisiert sein
sollten, wobei die genannten Kontrollvorrichtungen ein
Steuerelement umfassen, positioniert zwischen dem
genannten Trieb und dem genannten Käfig, eine Öffnung
besitzend, ein Steuerelement des genannten ersten Teil
des Triebs und des genannten zweiten Teil des Triebs,
fassbar mittels genannter Öffnung, und versehen mit
Einrückansatz, ausgerichtet in entgegengesetzte Richtung
zum anderen des genannten ersten Teil des Triebs und des
genannten zweiten Teil des Triebs, genanntes
Steuerelement versehen mit an genannter Öffnung anliegendem
Blockieransatz, zu positionieren in Richtung zu und
einzurücken wahlweise mit dem genannten Einrückansatz.
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Mit den genannten Kontrollvorrichtungen kann der als
Einrückvorrichtung fungierende Verkeilungsmechanismus in
beachtlich vielen Anlagentypen eingesetzt werden, so bei
den Mehrgeschwindigkeits-Triebwerken und den
Kupplungsvorrichtungen für die Drehverbindungen in den statischen
Instrumentierungen. Bei der Verwendung in Vorrichtungen
für die Gänge des Getriebes, wie den Fahrzeuggetrieben,
ist es für die Vornahme des Gangwechsels nicht
notwendig, einen selbständige Kupplungsmechanismus
einzusetzen.
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Es werden im Folgenden, allerdings lediglich indikativ,
die Abbildungen der vorliegenden Erfindung beschrieben,
unter besonderem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen:
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Abbildung 1 Querschnittsansicht der Komponenten des
Getriebes mit fünf Geschwindigkeiten, verbunden mit der
vorliegenden Erfindung.
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Abbildung 2 Querschnittsansicht, ausgerichtet auf 2-2
von Abbildung 1.
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Abbildung 3 Querschnittsansicht ausgerichtet auf 3-3
von Abbildung 1.
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Abbildung 4 Querschnittsansicht ausgerichtet auf 4-4
von Abbildung 1.
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Abbildung 5 Endansicht eines Triebs der vorliegenden
Erfindung.
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Abbildung 6 Querschnittsansicht ausgerichtet auf 6-6
von Abbildung 5.
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Abbildung 7 Endansicht eines Walzenkäfigs der
vorliegenden Erfindung.
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Abbildung 8 Gesamtansicht des Walzenkäfigs von
Abbildung 7.
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Abbildung 9 Querschnittsansicht ausgerichtet auf 9-9
von Abbildung 7.
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Abbildung 10 zeigt das Querschnittsdetail einer
Kompoente der Vorrichtung wie dargestellt in Abbildung 1.
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Abbildung 11 Endansicht einer Steuervorrichtung.
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Abbildung 12 Querschnittsansicht ausgerichtet auf 12-
12 von Abbildung 10 mit der Darstellung eines Triebs in
verschiedenen Positionen, angegeben von den
Darstellungen A bis F.
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Abbildung 13 gibt eine abgewandelte Darstellung,
gekennzeichnet durch eine regulierbare Käfig-
Stillsetzungsvorrichtung, in schematischem Querschnitt.
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Abbildung 14 zeigt die Vorrichtung von Abbildung 13 mit
dem wieder gerichteten Trieb .
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Abbildung 15 schematische Ansicht der Übertragung und
des elektronischen Steuersystems, die mit der
vorliegenden Erfindung verbunden sind.
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Wenn man die Zeichnungen im Detail betrachtet, zeigt
Abbildung 1 das Getriebe mit fünf Geschwindigkeiten,
verbunden mit den charakteristischen Elementen der
vorliegenden Erfindung. Das Getriebe schließt eine
Vorschubwelle ein, versehen mit mit einem
Schaltaggregat. Wie dargestellt, ist die Welle 10 drehbar in
dem Übertragungskörper 12 mittels Lagervorrichtung 14
montiert. Das Schaltaggregat umfaßt das Zahnrad des
ersten 16, das Zahnrad des zweiten 18, das Zahnrad des
dritten 20, das Zahnrad des vierten 22 und das Zahnrad
des fünften 23 Ganges. In dem Schaltaggregat befindet
sich ebenso das Zahnrad für den Rückwärtsgang 24.
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Das Getriebe umfaßt weiterhin eine Antriebswelle 26, die,
wie angegeben, drehbar in dem Getriebekörper 12 montiert
ist. Wie dargestellt, sind ein Kugellager 28 und ein
Walzenlager 29 der Montage der Antriebswelle 26
vorangesetzt. Es ergibt sich aus der Angabe, daß die
Antriebswelle 26 ein Endübertragungsritzel 30 besitzt.
Mit einer Ausdehnung über einen guten Teil der Länge der
Welle 26 sind Kerben 32 zu erkennen. Es steht zusätzlich
auf der Antriebswellenoberfläche 26 ein Bereich 34 mit
einem reduzierten Durchmesser zur Verfügung, um das Lager
28 zusammen mit einer Federklemme 36 aufzunehmen. Weitere
Kerben 38 erstrecken sich bis zum Ende der Antriebswelle
26.
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Es finden sich auf der Antriebswelle 26 eine Vielzahl von
Elementen, einschließlich der Einrückvorrichtungen und
deren Gangzahnräder. Es bestehen drei verschiedene
Einrückvorrichtungsaggregate: A, B und C. Da jede
einzelne Vorrichtung eine starke Ähnlichkeit mit den anderen
aufweist, wird mit den gleichen Zahlen Bezug genommen auf
identische und gleichwertige Komponenten einer jeden
behandelten Einrückvorrichtung. Jedenfalls bestehen
bestimmte Unterschiede zwischen den Einrückvorrichtungen
A, B und C. Diese Unterschiede werden nötigenfalls
gesondert hervorgehoben. Die auf der Antriebswelle 26
angebrachten Gangzahnräder sind verbunden mit den
Gangzahnrädern 16 mittels 24, um fünf Vorwärtsgänge und
den Rückwärtsgang zu erhalten. Der erste ergibt sich
durch Gangzahnrad 16 auf der Vorschubwelle 10, während
des Einrückvorgangs des Zahnrads konstant mit dem
Zahnrad des ersten Ganges 40, das sich auf der
Antriebswelle 26 befindet; auf analoge Weise, das
Zahnrad des zweiten 18 auf der Vorschubwelle 10 während des
Einrückvorgangs des Zahnrads konstant mit dem Zahnrad des
zweiten 42 auf der Antriebswelle 26. Immer auf die
gleiche Weise sind das Zahnrad des dritten 20, das
Zahnrad des vierten 22 und das Zahnrad des fünften Ganges
23 während des Einrückvorgangs des Zahnrads konstant mit
dem Zahnrad des dritten 44, dem Zahnrad des vierten 46
und dem Zahnrad des fünften Ganges 48, und zwar in Bezug
auf die Antriebswelle 26. Man sieht, daß das Zahnrad des
Rückwärtsganges 50 in Berührung mit einer Komponente der
Einrückvorrichtung B steht. Der Rückwärtsgang 50 ist
wahlweise verbunden mit dem Rückwärtsgang 24 auf der
Vorschubwelle 10 mittels eines entaktivierten Ganges, der
hier nicht angegeben ist. Auf diese Weise erfolgt die
Rückwärtsdrehbewegung.
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Im Folgenden werden die Einrückvorrichtungen genauer
unterucht; auf Abbildung 10 ist die vergrößerte
Zeichnung der Einrückvorrichtung B wiedergegeben. Abbildung 10
weicht nur wenig von Abbildung 1 ab, denn man sieht, daß
die Gangzahnräder 44 und 46 einen wesentlichen
Bestandteil der unten dargestellten Komponente bilden,
während auf Abbildung 1 unterschiedliche Elemente
eingesetzt sind. Es ist klar, daß die Wahl eines einmal
einheitlichen, das andere Mal zusammengesetzten Elementes
eine Wahl des Entwurfs darstellt. Auf Abbildung 10 ist
das Gangzahnrad 44, wie angegeben, mit einer externen
Einrückkomponente 52 verbunden. Die externe
Einrückkomponente 52 besitzt einen zylindrischen Teil, der sich
axial von dem Gangzahnradteil erstreckt. Ein analoger
zylindrischer Teil 52 steht in Berührung mit dem
Gangzahnrad 46. Diese externe, mit dem Gangzahnrad 46 in
Berührung stehende Einrückkomponente 52 erstreckt sich
axial in die entgegengesetzte Richtung im Verhältnis zu
der externen Einrückkomponente auf dem Gangzahnrad 44.
Jede der externen Einrückkomponenten 52 begrenzt eine
äußere ringförmige Gleitrille 54. Die äußeren
ringförmigen Gleitrillen 54 sind konzentrisch um die Achse
der Antriebswelle 26 angeordnet. Beide Gangzahnräder, 44
und 46, sind derart auf Lager 56 montiert, daß sie frei
mit verschiedenen Geschwindigkeiten zusammen mit den
äußeren Gleitrillen 54 drehen können. Dies ermöglicht den
Gängen, sich in konstanter Einrückposition mit dem
jeweiligen Gangaggregat auf der Vorschubwelle 10 zu
befinden, wenn alle Gänge 16-24 zusammen drehen.
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Die interne Einrückkomponente 58 befindet sich zwischen
den externen Einrückkomponenten 52 und ist fest, um mit
der Antriebswelle 26 drehen zu können. Wie angegeben, ist
die interne Einrückkomponente 58 ein aus zwei
Ringelementen, 60 und 61 auf Abbildung 10,
zusammengesetztes Element, beide versehen mit inneren Kerben, um
sich den Kerben 32 auf der Antriebswelle 26 einpassen zu
können. Auf Abbildung 1 ist eine Variante des Entwurfs
gezeigt, in der die interne Einrückkomponente 58 drei
Ringelemente - 60, 61a und 61b - umfaßt. Die interne
Einrückkomponente 58 ist mit zwei inneren Gleitrillen 62
versehen. Das Profil der inneren Gleitrillen ist besser
auf Abbildung 2 dargestellt. Die inneren Gleitrillen 62
grenzen mehrfache Nockenoberflächen ab, die in Bezug auf
die äußeren Gleitrillen geneigt sind. Zwei
Nockenoberflächen, die nach oben und nach außen
verlaufen, stehen in Berührung mit einer gemeinsamen
Vertiefung, die sich an vielen Punkten auf der inneren
Gleitrille befindet (zwölf von ihnen sind auf Abbildung 2
wiedergegeben).
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Jede dieser Oberflächen oder Einrückebenen hat einen
Neigungswinkel in Bezug auf die eigene örtliche Tangente
von ungefähr 2 bis 12 Grad. Auf diese Weise nähern sich
die Oberflächen der geneigten Ebene der ringförmigen
äußeren Gleitrille 54, da sie sich außerhalb der
zentralen Vertiefung zwischen den geneigten verbundenen
Ebenen erstrecken. Dieser Kontakt wird zur Herbeiführung
der Verkeilungsfunktion genutzt, um die interne
Einrückkomponente und die externe Einrückkomponente zu
verbinden.
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Die Verkeilungselemente befinden sich zwischen den
äußeren Gleitrillen 54 und den inneren Gleitrillen 62.
Die Verkeilungselemente sind in der ausgewählten
Darstellung als zylindrische Walzen 64 angegeben. Diese
genannten zylindrischen Walzen 64 sind so dimensioniert,
daß sie nicht gleichzeitig mit der zentralen Verkeilung
zwischen den verbundenen Nockenoberflächen und der
äußeren Gleitrille in Berührung kommen. Jedenfalls sind
die Walzen auch so bemessen, daß sie, wenn sie die eine
oder die andere Nockenoberfläche beidseits der zentralen
Vertiefung umschließen, zum gleichen Zeitpunkt sowohl die
Nockenoberfläche als auch die äußere Gleitrille einrücken
können. Aufgrund eines relativ wenig tiefen Winkels
zwischen der inneren und der äußeren Gleitrille an der
Kontaktstelle mit jeder Walze 64, befinden sich die
Walzen verkeilt zwischen den beiden Gleitrillen, und die
Gleitrillen fungieren dann als eine, während ein
Einrückelement fortfährt, das andere Einrückelement in
die gleiche Richtung zu leiten. Wenn die Leitrille
verzögert, können die Walzen freigegeben werden. Wenn die
Walzen freigegeben sind, sind die inneren und äußeren
Gleitrillen, 62 und 54, getrennt und nehmen solange die
eine im Verhältnis zur anderen freie Drehbewegung an, bis
die Einrückung wieder hergestellt ist, sehr
wahrscheinlich auf den belüfteten, den vorher
eingerückten entgegengesetzen Nockenoberflächen, falls die
Verzögerung anhalten sollte.
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Um die Walzen 64 steuern zu können und die Walzen 64
gleichförmig mit den Gleitrillen 54 und 62 ein- und
ausrücken zu können, erstreckt sich konzentrisch zwischen
den Gleitrillen 54 und 62 ein Käfig 66. Der Käfig 66 ist
gesondert auf den Abbildungen 7, 8 und 9 dargestellt. Der
Käfig 66 umfaßt die Flansche 68 und 70, die sich radial
erstrecken. Die genannten Flansche 68 und 70
positionieren den Käfig in Bezug auf die zylindrische
äußere Gleitrille 54, und zwar derart, daß der Käfig 66
konzentrisch innerhalb der Einrückvorrichtung bleiben
kann. Die Bohrungen 72 um den Käfig 66 sind zwischen den
Flanschen 68 und 70 positioniert. Die Bohrungen 72 sind
einzeln bemessen, um eine Walze 64 aufzunehemn. Wie man
aus Abbildung 2 ersehen kann, sind die Walzen sorgfältig
um die innere Gleitrille 62 positioniert, damit sämtliche
Walzen auf die gleiche Weise in Bezug auf die
Nockenoberflächen positioniert werden können; folglich
verursacht die Rotation des Käfigs 66 in die eine oder
die andere Richtung die Verschiebung nach oben aller
Walzen unterschiedslos auf der Nockenoberfläche, so daß
die äußere Gleitrille eingerückt werden kann, falls
selbige mit einer von der inneren Gleitrille 62
verschiedenen Geschwindigkeit drehen sollte.
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Zwischen den Käfigen 66 befindet sich ein Trieb,
normalerweise mit 74 bezeichnet. Jeder der Triebe 74 umfaßt
einen Schaltring 76, versehen mit einer Umfangsnut 78, um
die konventionellen Schaltgabeln aufzunehemen. Innen, im
Verhältnis zum Schaltring 76, umfaßt der Trieb einen
Körper 80, gekennzeichnet durch eine zentrale Bohrung mit
Kerben 82, um mit den auf der äußeren Oberfläche der
internen Einrückkomponente 58 positionierten Kerben 84
zum Aufeinanderliegen zu kommen. Der Trieb 74 kann sich
auf diese Weise axial in Bezug auf die interne
Einrückkomponente 58 bewegen, muß sich aber mit dieser drehend
bewegen.
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Seitlich des Körpers 80 des Triebs 74 erstreckt sich ein
Teil des Triebs 86. Auf der vorliegenden Darstellung ist
der Teil des Triebs 86 wiedergegeben als
Zahnanschlagmechanismus, der sich vom Körper 80 in axiale
Richtung bezüglich der Antriebswelle erstreckt. Wie
angegeben, sind dort drei Anschlagzähne 86, die
gleichwinklig auf einer Seite des Triebkörpers 80
positioniert sind. Der Trieb in Berührung mit der
Einrückvorrichtung B ist auf Abbildung 5 und 6 dargestellt.
In beiden Einrückvorrichtungen A und B gibt es zwei
Reihen von Teilen des Triebs 86, die in Kontakt stehen
mit jedem Trieb 74, eine auf jeder Seite des
Triebkörpers 80. Bei der Einrückvorrichtung C wird lediglich
eine der genannten Reihen von Teilen des Triebs 86
eingesetzt.
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In engem Verbund mit dem Triebteil 86 des Triebs 74
befindet sich ein Teil des Triebs 88, positioniert auf
dem Käfig 66. Das Triebteil 88 bildet einen
zylindrischen Flansch, versehen mit drei Schlitzen 90 an drei
Stellen, die gleichwinklig um den Flansch 88 verteilt
sind. Die genannten Schlitze 90 wirken zusammen mit den
Anschlagzähnen oder den Teilen des Triebs 86, um
wahlweise den Vorgang des Einrückens oder Ausrückens mittels
Verschiebung des Triebs 74 auszuführen. Dieses
Zusammenwirken ist aus der seitlichen Darstellung in Abbildung 10
ersichtlich, wo man den rechten Anschlagzahn 86 beim
Vorgang des Einrückens mit einem Schlitz des Flansches 88
sieht. Auf diese Weise wird der linke Anschlagzahn 86
nicht eingerückt. Diese Positionierung ist in Draufsicht
in Abbildung 12A wiedergegeben. Der rechte Käfig 66 wird,
wie angegeben, winklig durch den entsprechenden, in dem
Schlitz angebrachten Anschlagzahn gehalten. Man erkennt,
daß der linke Käfig 66 bezüglich der Fluchtung zwischen
dem linken Anschlagzahn und dem linken Schlitz verschoben
ist. Abbildung 12C zeigt die Anschlagzähne zentral
positioniert, so daß beide Schlitze 90 eingerückt sind.
Abbildung 12B zeigt das Gegenteil von Abbildung 12A, mit
dem vollzogenen Gangwechsel. Abbildung 12B und die Folge
umfaßt Abbildung 12A, B und C; sie zeigt das
Zusammenwirken zwischen dem linken Anschlagzahn 86 und
dem Schlitz 90. In Bezug auf den ersten Anschlagzahn oder
Triebteil 86 befindet sich dort eine abgeschrägte
Oberfläche 92 mit einer analogen abgeschrägten Oberfläche
94 in Bezug auf den Schlitz 90. Die genannten
abgeschrägten Oberflächen 92 und 94 sind geneigt in
Richtung der entsprechenden Verschiebung zwischen dem
Trieb 74 und dem Käfig 66. Man sieht folglich das
Ansprechen der Nocke, wie es in der Folge der Abbildung
12A, B und C angegeben ist. Das genannte Ansprechen
richtet die Anschlagzähne 86 und die Schlitze 90 aus, die
ihrerseits die winklige Positionierung des Käfigs 66 in
seiner Gesamtheit bewirken.
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In Bezug auf die Einrückvorrichtungen gibt es
Steuervorrichtungen, um der Ausrückung der Teile des Triebs
vorzubeugen. In der Darstellung auf den Abbildungen 1 und
10 ist jeder der verbundenen Anschlagzähne 86 und
Schlitze 90, wie angegeben, versehen mit einem zwischen
dem Trieb 74 und dem Käfig 66 positionierten
Steuerelement 96. Diese genannten Steuerelemente 96 sind nichts
anderes als Ringe, wie dargestellt, von denen einer
teilweise in Abbildung 11 wiedergegeben ist. Jeder Ring
96 weist Öffnungen 98 auf, die sich mit den
Anschlagzähnen 86 ausrichten, um die Bewegung zu
ermöglichen. Die Ringe können in 100 geteilt werden und
die Feder beteiligt werden, um genügend Reibung
herzustellen, damit der Ring 96 gegen die externe
Einrückdrehkomponente gedrängt wird. Die Ringe 96 werden axial
in Bezug auf jede der externen Einrückkomponenten durch
die Federklemmen 102 und 104 gehalten. Die Arbeitsweise
der Steuervorrichtungen ist genauer auf Abbildung 12
dargestellt. Die Triebteile 86 der Triebe 74 umfassen
Unterschnitteile 106, und zwar innen in Bezug auf die
geneigten Oberflächen 92. Die Unterschnitteile grenzen
einen Einrückansatz 108 ab, der bezüglich des Käfigs 66
entgegengesetzt gerichtet ist. Das Steuerelement 96 auf
dem Rand der Öffnungen 98 begrenzt die Blockieransätze,
um die Einrückansätze der Steuerelemente 96 einzurücken.
Wie in Abbildung 12D dargestellt, wirken unter
bestimmten
Umständen die Blockieransätze und die Einrückansätze
zusammen, um die Kontraktion der Triebteile 86 zu
vermeiden.
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Bei erneuter Betrachtung der Abbildung 1 fallen einige
Unterschiede zwischen den einzelnen Einrückvorrichtungen
A, B und C auf. Die Einrückvorrichtung A steuert den
ersten und den zweiten Gang. Wie angegeben, benutzt der
erste den Steuerring 96 nicht. Das Fehlen des Rings 96
auf dem ersten Gang bewirkt, daß der Trieb 74 mit dem
entsprechenden Käfig 66 bei stehendem Fahrzeug einrückt.
Es können konventionelle Steuervorrichtungen eingesetzt
werden, um eine mögliche Einrückung des ersten Gangs
unter ungeeigneten Bedingungen auszuschließen. Es kann
eine konventionelle Feststellvorrichtung verwendet
werden, die eine mit Solenoid arbeitende
Stillsetzvorrichtung umfaßt, so daß die Kupplung des
Getriebezahnradsystems ausgerückt wird, bevor der erste Gang
gewählt werden kann.
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Bei einer weiteren Untersuchung der Unterschiede ergibt
sich, daß die Einrückvorrichtungen A und B
Doppelvorrichtungen sind, und jede von ihnen sorgt für die
Steuerung von zwei Gängen. Die Einrückvorrichtung C ist,
wie angegeben, eine Vorrichtung mit Einzelsteuerung, die
ausschließlich für die Steuerung des fünften Gangs 48
sorgt. Abschließend sei gesagt, daß die
Einrückvorrichtung
B auch den Rückwärtsgang umfaßt, von dem oben
die Rede war.
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Bei einer Untersuchung der Funktionsweise entsprechend
der ersten Darstellung, wie sie von Abbildung 1 bis
Abbildung 12 beschrieben ist, wird der erste Gang
gewählt, indem der Trieb 74 der Einrückvorrichtung A nach
rechts verschoben wird, wie in Abbildung 1 gezeigt. Wie
im Vorhergehenden erklärt, kann ein konventioneller
Solenoidmechanismus verwendet werden, um besagter
Bewegung vorzubeugen, es sei denn, daß die Kupplung des
Getriebezahnradsystems ausgerückt ist. Während der Trieb
74 der Einrückvorrichtung A nach rechts verschoben wird,
wird der in Berührung mit dem Schlitz 90 des Käfigs 66
stehende, an dem ersten Gang anliegende Anschlagszahn 86
ausgerückt: Die Ausrückung ermöglicht dem Käfig 66, in
Bezug auf die interne Einrückkomponente 58 drehen zu
können. Genannte Bewegung des Käfigs 66 erfolgt aufgrund
der konstanten Zahnradphase des Zahnrads des ersten Gangs
40 mit dem entsprechenden auf der Vorschubwelle
positionierten Zahnrad des ersten Gangs 16. Während das
Gangzahnrad 40 dreht, ist zwischen dem Käfig 66 und der
äußeren Gleitrille 54 ausreichender Anschlag
festzustellen, so daß der Käfig 66 und die Walzen 64 in
Bezug auf die interne Einrückkomponente 58 drehen. Es ist
möglich, daß sie nur wenige Grad drehen, bevor die Walzen
64 die entsprechenden Nockenoberflächen oder geneigten
Flächen umschließen, die das reziproke Einrückverhältnis
der internen Einrückkomponente 58 und der externen
Einrückkomponente 52 ermöglichen. Mit all den übrigen mit
dem Trieb 74 angeordneten Einrückmechanismen, die die
Käfige 66 einrücken, wird zwischen der Vorschubwelle und
der Antriebswelle ausschließlich der erste Gang
eingerückt. So kann normale Triebkraft durch die
Übertragung befördert werden. Unter
Verzögerungsbedingungen werden die Walzen 64 von den inneren
und den äußeren Gleitrillen ausgerückt, um anschließend
auf der gegenüberliegenden geneigten Fläche sofort wieder
eingerückt zu werden. Das Gleiche könnte man von den
Gängen sagen.
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Die interne Einrückkomponente 58 und die externe
Einrückkomponente 52 können einem unelastischen Stoß
ausgesetzt sein, wenn die Einrückung mit den Walzen 64
erfolgt. Eine gewisse Dämpfung zwischen der internen
Einrückkomponente 58 und den externen Einrückkomponenten
52 kann herbeigeführt werden mittels Koppelung zwischen
den Komponenten oder derart, wie es im Folgenden unter
Bezug auf die Abbildungen 13 und 14 beschrieben wird.
Dies könnte für die Einrückvorrichtung die Möglichkeit
einer eventuellen Verwindung verringern.
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Abbildung 12, die die Einrückvorrichtung B darstellt,
liefert auf detaillierte Weise die Beschreibung des
Vorgangs des Gangwechsels. Abbildung 12A zeigt die
Einrückung des Mechanismus links und die Ausrückung des
Mechanismus rechts zu Beginn des Vorganges. Die
Einrückung erfolgt, wenn dem Käfig 66 gestattet wird, in
Bezug auf den Trieb 74 zu drehen und dieser seinerseits
bezüglich der internen Einrückkomponente mit den
entsprechenden Nockenoberflächen zu drehen. Die
Anschlagzähne 86 und die Schlitze 90 sind derart angeordnet, daß,
wenn sie eingerückt sind, zwischen der äußeren Gleitrille
54 und der inneren Gleitrille 62 die Walzen 64 ausgerückt
werden. Es ist weiterhin festzustellen, daß der
Steuerring 96 niemals von dem Anschlagzahn 86 ausgerückt
wird. Diese Anordnung garantiert immer das genaue
Ansprechen zwischen dem Anschlagzahn 86 und der Öffnung
98.
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Während der Gangwechsel vollzogen wird, in der Folge der
Abbildungen 12A, B und C, wird der linke Käfig 66 mit den
abgeschrägten Oberflächen 92 und 94 eingerückt und mit
Kraft dazu gebracht, sich mit dem Anschlagzahn 86
auszurichten, falls eine Unterbrechung der Zuführung des
Drehmoments stattfindet. In diesem Falle werden die
Walzen zwischen den gegenüberliegenden geneigten Flächen
positioniert, und es wird die äußere Gleitrille 54
ausgerückt.
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Während der Schaltvorgang zum nächsten Gang, dem Gang
rechts in Abbildung 12, fortgesetzt wird, wird der
Steuerring 96 zwischen dem Blockieransatz und dem
Einrückansatz
derart eingerückt, daß der Anschlagzahn 86
nicht aus dem Schlitz rechts rückgezogen wird. Diese
Situation bleibt bestehen bis zum Erreichen eines
perfekten Gleichlaufs zwischen der externen
Einrückkomponente 52 und der internen Einrückkomponente 58. Zu
diesem Zeitpunkt, während die drehenden Einrückelemente
synchrone Geschwindigkeit erreichen, wird der Steuerring
96 von der Einrückung auf der einen Seite auf die
Einrückung auf der anderen Seite des Anschlagzahnes 86
verschoben. Während dieses Zeitintervalls zwischen den
Einrückvorgängen kann der Anschlagzahn aus dem Schlitz 9
rückgezogen werden, wie in der Folge auf den Abbildungen
12D, E und F dargestellt, so daß die Einrückung der
Einrückvorrichtung rechts bewirkt wird. Das
Funktionieren des Steuerrings 96 erfolgt unter dem Einfluß der
Reibung zwischen dem Steuerring selbst und der externen
Einrückkomponente. Es ist vorgesehen, daß der Steuerring
ausreichende Reibung aufweist, um sich mit der
entsprechenden externen Einrückkomponente bewegen zu können.
Die genannte Bewegung ist begrenzt von dem Fehlen der
Ausrückung zwischen den Anschlagzähnen 86 und einem jeden
der Steuerringe 96. Die positive Einrückung zwischen den
Blockieransätzen und den Einrückansätzen kann jedenfalls
stattfinden, bis sich die externe Einrückkomponente
momentan mit synchroner Geschwindigkeit der internen
Einrückkomponente annähert. An diesem Punkt wird der
Steuerring 96 in winklige Richtung entgegengesetzt in
Bezug auf die interne Einrückkomponente gedrängt, mit der
winkiig der Trieb befestigt ist. Genau in diesem
Augenblick ist die Einrückung zwischen dem Steuerring 96
und dem Anschlagzahn entaktiviert, und es kann der
Gangwechsel stattfinden.
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Um die Schaltung vorzunehmen, können die Bedingungen, die
den Steuerring 96 regeln, vollständig dem Bediener
überlassen werden. Unter diesen Umständen während des
Schaltvorganges das Gaspedal loslassen, befreit den für
die Einrückung geeigneten Anschlagzahn. Es können auch
elektronische Vorrichtungen geliefert werden, um die
genannte Funktion in Verbindung mit der Bewegung des
Schalthebels wahrzunehmen. Zum Beispiel kann die Zündung
momentan während des Übergangs in einen höheren Gang
unterbrochen werden, so daß die geeigneten Bedingungen
bestehen, um den Anschlagzahn für den Gangwechsel zu
entblockieren.
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Jetzt werden die Darstellungen auf den Abbildungen 13 und
14 untersucht, wo die Käfigreibungsbremse, regelbar
zusammen mit der Bremse mit konstanter Reibung zwischen
der internen Einrückkomponente 58 und der externen
Einrückkomponente 52 gezeigt ist. Unter bestimmten harten
Einrückbedingungen kann eine gewisse Verwindung der
Einrückvorrichtung erfolgen, die eine schnelle Belastung
und Entlastung der Verbindungskupplung verursacht. Durch
ausreichende Stillsetzung zwischen dem Käfig und dem mit
zylindrischer Gleitrille versehenen Einrückelement - in
diesem Falle der externen Einrückkomponente -, oder
zwischen der internen Einrückkomponente und der externen
Einrückkomponente, wird auf kritische Weise die
Schwingung gedämpft und eine gleitende Einrückung
bewirkt. Auch wenn diese Stillsetzung positiv für die
Einrückung ist, so hat sie doch einen negativen
Nebeneffekt unter Freilaufbedingungen. Das heißt
Vergeudung von Pferdestärken oder Ineffizienz. Deswegen die
in den Abbildungen 14 und 15 dargestellte Vorrichtung,
die eine Einrichtung zeigt, um die Kupplung einzulegen
(seitlich oben links auf Abbildung 13) oder auszukuppeln
(Kupplung oben rechts).
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Der Trieb 74 enthält einen Teil des Triebes 86 für die
Aufnahme eines Steuerelemntes 109, das auf einem Käfig
110 mittels eines Bolzens 112 verzapft ist. Eine
Verlängerung 114 des Steuerelementes 109 umfaßt eine
geneigte Fläche, die mechanisch mit dem Teil 86
verbunden sein muß. Der Mechanismus 109 umfaßt eine Feder
116, um das Steuerelement 109 mit einem Reibungselement
118 in die Einrückung zu leiten. Wenn das Triebteil 86
aus dem Steuerelement 109 zur Freilassung des Käfigs 110
rückgezogen wird, richtet die Feder 116 das Element 109
auf die Einrückung, mit dem Reibungselement 118, wie man
auf der linken Seite von Abbildung 13 sehen kann. Dies
bringt mit Kraft das Reibungselement 118 zum Einrücken
der externen Einrückkomponente 52 mit resultierender
Stillsetzung des Käfigs. Das Reibungselement 118 ist mit
dem Käfig 110 verkeilt. Der Mechanismus 109 ist getrennt
gehalten von dem Reibungselement 118 in der Kupplung oben
rechts auf Abbildung 14, wodurch die
Stillsetzungsvorrichtung des Käfigs unter Freilaufbedingungen
entaktiviert wird. Abbildung 14 stellt die doppelte
Position im Freilauf des Triebs des Getriebes mit den
beiden entaktivierten Stillsetzungsmechanismen dar.
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Auf den Abbildungen 13 und 14 ist auch die Bremse mit
konstanter Reibung zwischen der internen
Einrückkomponente und der externen Einrückkomponente 52
dargestellt. Sie besteht aus zwei Reibungsscheiben 119,
positioniert zwischen der linken externen
Einrückkomponente 52 und dem Ringelement 60 der internen
Einrückkomponente 58 sowie zwischen der rechten externen
Einrückkomponente 52 und dem Ringelement 61. Die
Kontrolle der normalen Kräfte zwischen den Reibungsscheiben
119 und der entsprechenden internen Komponente 58 und den
externen Komponenten 52 wird mittels einer Belleville-
Feder 120 zwischen den Ringelementen 60 und 61
wahrgenommen. Der Mechanismus der Bremse mit konstanter
Reibung kann mit der einstellbaren Käfigreibungsbremse
verwendet werden. Im Rahmen des Entwurfs kann
wechselweise unabhängig die eine oder die andere
verwendet werden. Darüberhinaus kann die Korrespondenz
der Komponenten, wie zwischen dem Käfig 110 und der
externen Einrückkomponente 52, für zusätzliche
Reibungselemente, eingesetzt werden, um eine konstante
Stillsetzung des Käfigs in Bezug auf die mit zylindrischer
Gleitrille versehene erxterne Einrückvorrichtung zu
bewirken. Jede der infrage stehenden Vorrichtungen trägt
dazu bei, Verwindungserscheinungen zwischen den
Komponenten zu vermeiden, die sich aus einem unelastischen
Stoß beim Einrücken ergeben.
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Bei der abschließenden Betrachtung von Abbildung 15
ergibt sich, daß ein elektronisches Steuersystem
eingesetzt wird, um Steuervorrichtungen zur Vermeidung
von Schaltvorgängen zu liefern, falls die
Drehkomponenten nicht ausreichend synchronisiert sein
sollten. Es werden schematisch ein Motor 121 und eine
hydraulische Kupplung oder ein Drehmomentwandler 122
gezeigt. Die Triebvorrichtungen werden schematisch durch
124, 126, 128 und 130 dargestellt und umfassen die
Triebsteuervorrichtungen wie die Solenoide, die durch
elektrische Versorgung gesteuert werden können. In diesem
Falle setzt eine Vorschubwelle 132 die
Triebvorrichtungen ein. Ein Gangaggregat auf einer Welle ist
wie angegeben ständig eingerückt mit den auf der
Vorschubwelle 132 positionierten Gangzahnrädern. Die
Leistung wird von einer Transmissionswelle 136 gliefert.
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Ein Computer, wie in der Automobilindustrie gebräuchlich,
wird eingesetzt, um die Zuführungsumdrehungen pro Minute
mit der Linie 138, die Leistungsumdrehungen pro Minute
mit der Linie 140 und den gewählten Motorbetrieb als
Motorumdrehungen pro Minute mit der Linie 142 sowie den
Leerlaufkollektor mit der Linie 144 zu erfassen. Der
Computer ist in der Lage, verschiedene Leistungswerte zu
liefern und umfaßt eine Motorsteuerungsvorrichtung 146,
die die Beschleunigung oder die Zündung derart steuern
kann, daß die geeignetsten Schaltbedingungen sowie die
Schaltbefehle mit den Linien 148, 150, 152 und 154
bestimmt werden. Die Versorgung über die gemeinsame
Wahlvorrichtung für die automatischen Übersetzungen ist
schematisch durch 156 dargestellt.
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Es wird so eine Einrückvorrichtung vorgestellt, die die
Möglichkeit bietet, sowohl durch Handschaltung als auch
automatisch zu arbeiten, um eine reibungslose
Übertragung, robust und mit raschem Anlaufen, zu liefern, die
Schaltvorgänge mit geringem Stoß ohne Kupplung
ermöglicht, und die sich in einer Vielzahl von
Anwendungsbereichen als vorteilhaft erweist,
einschließlich der Fahrzeuggetriebe, der Werkzeugmaschinen und
Ähnlichem. Obwohl Abbildungen und Anwendungen der
vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden
sind, ist es für die Experten auf diesem Gebiet klar, daß
zahlreiche Änderungen möglich sind, ohne daß dadurch von
den obengenannten Konzepten der Erfindung abgewichen
werden müßte. Die Erfindung darf folglich nur beschränkt
werden durch die Forderung nach Zusatzbegründungen für
den Genehmigungsantrag.