DE69810030T2

DE69810030T2 - Automatisierte Schaltvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe

Info

Publication number: DE69810030T2
Application number: DE69810030T
Authority: DE
Inventors: Toshio Imao; Eiji Takeyama
Original assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: EP0898099A3; EP0898099A2; EP0898099B1; DE69810030D1; US5970811A; KR19990023625A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung für ein Zahnradgetriebe.
Um dem Fahrer den mühsamen Vorgang der Drehzahländerung bei dem Zahnradgetriebe abzunehmen, wurde eine Vorrichtung entwickelt, bei der der Mechanismus für das manuelle Zahnradgetriebe verwendet wird, wie er ist, und der Gangwechsel und der Kupplungsvorgang computergesteuert durch die hydraulische Vorrichtung automatisiert werden. Es sind jedoch drei Zylinder zum Kuppeln, Schalten und Wählen erforderlich sowie eine Anzahl von elektromagnetischen Ventilen zur Betätigung dieser Zylinder, und es ist ferner eine Hydraulik erforderlich, so daß Probleme wie komplizierter Aufbau, große Größe und hohe Kosten auftreten.
Eine Vorrichtung zur Drehzahländerung, bei der Motoren als Stellglieder zum Wählen bzw. Schalten des Zahnradgetriebes verwendet werden, wurde zum Beispiel auch in der japanischen Veröffentlichung Toku-ko-sho 61-51697 offenbart. Diese Vorrichtung erfordert jedoch eine bestimmte Anzahl von Motoren je nach Anzahl der Wählleitungen, und wegen der Verwendung mehrerer Motoren bzw. Elektromagnete führt dies zu einer Vorrichtung mit kompliziertem Aufbau und großer Größe und ferner zu hohen Kosten.
Eine weitere Vorrichtung zur Drehzahländerung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus Fig. 27 der DE 196 27 980 A1 oder aus DE 29 62 2669 U1 bekannt.
Demgemäß wurde die vorliegende Erfindung entwickelt, um die obigen Probleme beim Stand der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und die Schaltstellungen eines herkömmlichen Zahnradgetriebes automatisch ändern kann.
Eine weitere, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bereitzustellen, die leicht gebaut, kompakt und kostengünstig ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bereitzustellen, die einen Sensor zur Erfassung des Betrages der Bewegung eines automatisch gesteuerten Bauteils hat, wobei der Sensor kompakt gebaut ist und eine hohe Haltbarkeit hat.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bereitzustellen, die einer hohen Belastung standhalten kann und dank einer verbesserten Bewegungsgeschwindigkeit der Bauteile rasch arbeiten kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bereitzustellen, die frei von Problemen mit dem Auslaufen von Öl und mit der Wartung ist.
Um diese oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, hat die Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung bzw. zum automatischen Gangwechsel gemäß der vorliegenden Erfindung einen eingebauten Wähl- und Schaltmechanismus. Der Wählmechanismus umfaßt einen Wähl-Schrittmotor, eine Wählwelle, die mit einem Wählzahnrad versehen ist, das mit einem Motorzahnrad in Eingriff steht, um die Drehung zu übertragen, eine Wähl-Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Wählwelle mit der Wähl-Schaltstange des Zahnradgetriebes, und einen Wählsensor zum Erfassen eines Drehwinkels der Wählwelle; und der Schaltmechanismus umfaßt einen Schaltmotor, eine Zwischenwelle, die fest mit einem Stellgliedzahnrad versehen ist, das mit einem Motorzahnrad in Eingriff steht, um die Drehung zu übertragen, ein langes Stellgliedzahnrad, das auf dem Umfang der Zwischenwelle vorgesehen ist, eine Schaltwelle, die auf ihrem Umfang mit einer Schraubenspindel versehen ist, ein zylindrisches Gleitstück, das auf seinem Innenumfang mit einer Hohlschraube versehen ist, die mit der Schraubenspindel in Eingriff steht, und auf seinem Außenumfang mit einem Schaltzahnrad versehen ist, das mit dem langen Stellgliedzahnrad in Eingriff steht, eine Schaltverbindungseinrichtung, die mit dem Gleitstück gekoppelt ist, um das Gleitstück mit der Wähl-Schaltstange zu verbinden, und einer Hubsensor zum Erfassen eines Betrags der Axialbewegung des Gleitstücks oder der Schaltverbindungseinrichtung.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der folgenden, lediglich beispielhaften Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung zum automatischen Ändern der Schaltstellung eines Zahnradgetriebes;
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Führungsträgers und eines Gleitstücks und der Umgebung eines in Fig. 1 gezeigten Hubsensors;
Fig. 3 eine Veranschaulichung des Wählbetriebs;
Fig. 4 ein Diagramm eines Schaltschemas;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 6 eine Veranschaulichung des Wählvorgangs einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 7 ein Diagramm eines Schaltschemas einer weiteren Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung, die mit einem herkömmlichen Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) zu verbinden ist. Diese Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung ist mit einer Wähl-Schaltstange verbunden, die aus dem Zahnradgetriebe ragt, und geeignet, Leitungen der Schaltgabel in dem Zahnradgetriebe automatisch zu wählen, indem sie die Wähl-Schaltstange auf ihrer Achse dreht und die Gänge in dem Zahnradgetriebe automatisch schaltet, indem sie die Wähl-Schaltstange in axialer Richtung bewegt.
Bei dem herkömmlichen Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) wird nämlich durch Drehen der daraus herausragenden Wähl-Schaltstange auf ihrer Achse eine Wählleitung in dem Zahnradgetriebe gewählt, wie in einem Diagramm des Wählvorgangs in Fig. 3 gezeigt. Gemäß Fig. 3 kann durch Drehen der Wähl- Schaltstange im Uhrzeigersinn auf ihrer Achse die untere oder zweite Gangstellung gewählt werden, und durch Drehen der Wähl-Schaltstange gegen den Uhrzeigersinn kann außerdem der fünfte Gang oder der Rückwärtsgang (R) gewählt werden, und wenn man sie auf die mittlere Schaltleitung setzt, kann die dritte oder die vierte Gangstellung gewählt werden.
Nachdem eine Schaltleitung in dem Getriebe gemäß obiger Beschreibung gewählt wurde, wird anschließend durch Bewegen der Wähl-Schaltstange in axialer Richtung die Schaltgabel (nicht dargestellt) in dem Getriebe bewegt, und das innere Zahnrad wird zum Beispiel in die erforderliche untere bzw. zweite Stellung verschoben, wie in einem Diagramm des Schaltschemas von Fig. 4 dargestellt. Der Vorgang des Gangwechsels kann somit abgeschlossen werden. Der Wähl- und der Schaltmechanismus zur Durchführung eines solchen Wähl- und Schaltvorgangs sind in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung enthalten.
Auf der oberen und der unteren Seite der Mittellinie C zeigt Fig. 1 die unterschiedlichen Bedingungen der Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung, wo das Gleitstück 17 und die Hülse 7 an unterschiedliche Orte bewegt wurden. Auf der Außenseite des Gehäuses 1a der Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung ist ein Wähl-Schrittmotor 2 vorgesehen, der im Sinne einer Vorwärts- und Rückwärtsdrehung gesteuert werden kann, so daß er so gesteuert werden kann, daß er bei einem gewünschten Drehwinkel stehenbleibt. Auf der Motorwelle dieses Wähl-Schrittmotors 2 ist ein Motorzahnrad 3 fest vorgesehen, das mit einem Wählzahnrad 4 in Eingriff gebracht wird. Dieses Wählzahnrad 4 ist fest auf einer Wählwelle 5 vorgesehen. An dem in der Zeichnung gezeigten linken Ende der Wählwelle 5 ist ein Wählsensor 6 vorgesehen, der einen aktuellen Drehwinkel der Wählwelle 5 erfassen kann. Außerdem ist auf den in der Zeichnung gezeigten rechten Umfang der Wählwelle 5 eine Hülse 7 aufgepaßt, die nicht drehbar ist und nur mit Hilfe von Gleitfedern 8 in axialer Richtung bewegt werden kann. Der Wähl- Schrittmotor 2, das Wählzahnrad 4, die Wählwelle 5, der Wählsensor 6 und die Hülse 7 bilden einen Wählmechanismus, der die Wähl-Schaltstange des Zahnradgetriebes auf ihrer Achse drehen kann.
Im unteren Teil von Fig. 1 ist ein aus einem normalen Motor bestehender Schaltmotor 9 vorgesehen, auf dessen Motorwelle ein Motorzahnrad 10 fest vorgesehen ist. Dieses Motorzahnrad 10 wird mit einem Stellgliedzahnrad 11 in Eingriff gebracht, das fest auf einer Zwischenwelle 12 vorgesehen ist. Auf dem Umfang der von dem in der Zeichnung gezeigten Stellgliedzahnrad 11 aus gesehen rechten Seite der Zwischenwelle 12 ist ein langes Stellgliedzahnrad 13 fest angebracht, das in axialer Richtung lang ausgebildet ist. Dieses lange Stellgliedzahnrad 13 wird mit einem Schaltzahnrad 14 in Eingriff gebracht, auf dessen Innenseite eine Hohlschraube 16 befestigt ist. Außerdem ist auf dem Schaltzahnrad 14 ein sich in axialer Richtung erstreckendes Gleitstück 17 einstückig befestigt. Die Hohlschraube 16 steht mit einer fest auf die Wählwelle 5 aufgepaßten Schraubenspindel 15 in Eingriff, die in axialer Richtung lang ausgebildet ist. Auf der Innenseite des rechten Endes des Gleitstücks 17 ist ein Gleitlager 18 vorgesehen, dessen Innenseite mit einer Hülse 7 verbunden ist. Am rechten Ende der Hülse 7 ist ein Verbindungselement S vorgesehen, um die Wähl-Schaltstange des Zahnradgetriebes (nicht dargestellt) koaxial zu verbinden. Durch dieses Verbindungselement S wird die Hülse 7 koaxial mit der Wähl-Schaltstange verbunden.
Am Umfang des Schaltzahnrades 14 ist gemäß Fig. 2 ein Gleitstück 20 angeordnet, das sich über beide Seitenflächen des Schaltzahnrades 14 erstreckt. Dieses Gleitstück 20 ist axial beweglich auf einem Führungsträger 21 angebracht, der mit einem Ende an dem Gehäuse 1a befestigt ist; die Innenseite des U-förmigen Schlitzes 21a des Führungsträgers 21 wird in Führungsnuten 20a eingesetzt, die in dem Gleitstück 20 ausgebildet sind. Die in der Zeichnung gezeigte rechte Seite dieses Gleitstücks 20 wird mit einem Kontaktelement 19a in Kontakt gebracht, das aus einem Hubsensor 19 ragt. Infolgedessen kann dieser Hubsensor 19 den Betrag der axialen Bewegung des Schaltzahnrades 14 und des Gleitstücks 17 entsprechend dem Betrag der axialen Bewegung des mit dem Gleitstück 20 in Kontakt stehenden Kontaktelements 19a erfassen. Da das Kontaktelement 19a nicht direkt mit dem Schaftzahnrad 14 in Kontakt gebracht wird, wird verhindert, daß das Kontaktelement 19a abgenutzt wird oder daß der Schaft des Hubsensors 19 verbogen wird.
Darüberhinaus sind bei der Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung gemäß dieser Ausführungsform die Stellgliedzahnräder 3, 4, 10, 11, 13, 14 jeweils aus Polyamidharz gebildet. Das Lager 18 besteht aus einem dauergeschmierten Kugellager. Die Schraubenspindel 15 besteht aus Kohlenstoffstahl, und die Hohlschraube 16 besteht aus Messing. Die Gleitfeder 8 besteht aus Polyimidharz. Die Gleitlager für die Gleitstücke 17 und die Hülse 7 bestehen aus PTFE-Harz.
Die Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung gemäß dieser Ausführungsform wird nämlich im trockenen Zustand ausgebildet, indem man Materialien und Bauteile verwendet, die ohne Ölschmierung brauchbar sind, so daß sie nicht gewartet werden müssen.
Da außerdem für die Schraubenspindel 15 und die Hohlschraube 16 Schrauben mit Trapezgewinde verwendet werden, bekommt die Vorrichtung 1 einen Aufbau, der hohen Belastungen standhalten kann und die Bewegungsgeschwindigkeit des Gleitstücks 17 erhöhen kann.
Während des Wählvorgangs bei einer solchen Vorrichtung 1 zur automatischen Drehzahländerung wird der Schaltmotor 9 in den Leerlaufzustand versetzt. Wenn in diesem Zustand der Wähl-Schrittmotor 2 in Betrieb gesetzt wird, wird das Wählzahnrad 4 im Anschluß an die Drehung des Motorzahnrads 3 in Drehung versetzt, demzufolge wird die Wählwelle 5 und auch die auf diese Wählwelle 5 aufgepaßte Hülse 7 in Drehung versetzt, und dann wird die Wähl-Schaltstange des Zahnradgetriebes (nicht dargestellt) in ihrem mit der Hülse 7 verbundenen Zustand in Drehung versetzt. Der Drehwinkel dieser Wähl-Schaltstange kann durch stufenweise Betätigung des Wähl-Schrittmotors 2 in einen gewünschten Drehwinkel gesteuert werden. In diesem Fall wird das Erfassungssignal von dem Wählsensor 6 als Rückkopplung zurückgeschickt, und die Wähl-Schaltstange wird durch die Hülse 7 in einen der gewünschten Wählleitung entsprechenden Drehwinkel verschoben. Der Wählvorgang wird also durchgeführt, um eine Leitung der Schaltgabel im Inneren des Zahnradgetriebes zu wählen.
Während des Schaltvorgangs wird der Wähl-Schrittmotor 2 in einem gewünschten Winkel angehalten, um eine Haltekraft zu erzeugen, und dadurch wird die Wählwelle 5 in einen feststehenden Zustand gebracht, wo keine Drehung möglich ist. Infolgedessen wird auch die auf die Wählwelle 5 aufgepaßte Schraubenspindel 15 in einem feststehenden Zustand gehalten. Wenn der Schaltmotor 9 in diesem Zustand in Betrieb gesetzt wird, wird die Zwischenwelle 12 durch das Stellgliedzahnrad 11 in Drehung versetzt, und demzufolge wird das lange Stellgliedzahnrad 13 in Drehung versetzt, um die Drehkraft auf das Schaltzahnrad 14 zu übertragen. Wenn das Schaltzahnrad 14 gedreht wird, wird das Gleitstück 17 bewegt, da es sich durch die Hohlschraube 16 auf der Schraubenspindel 15 in axialer Richtung bzw. in der richtigen Richtung dreht, wie in der Zeichnung gezeigt. Im Anschluß daran, wird das Schaltzahnrad 14 in axialer Richtung bewegt, während es sich dreht, wobei es mit dem langen Stellgliedzahnrad 13 in Eingriff steht. Da die Drehkraft des Gleitstücks 17 von dem Gleitlager 18 aufgenommen wird, wird die Drehkraft nicht auf die Hülse 7 übertragen, die nur dadurch in axialer Richtung bewegt wird, daß sie die axiale Bewegungskraft des Gleitstücks 17 erhält. Dadurch wird die mit der Hülse 7 verbundene Wähl-Schaltstange des Zahnradgetriebes (nicht dargestellt) in axialer Richtung bewegt, um anschließend die Schaltgabel im Inneren des Zahnradgetriebes zu betätigen, so daß der Gangwechsel in dem Zahnradgetriebe durchgeführt werden kann. In diesem Fall wird der Betrag der axialen Bewegung des Gleitstücks 17 durch den oben beschriebenen Hubsensor 19 erfaßt, und dieses Erfassungssignal wird als Rückkopplung zu dem Schaltmotor 9 zurückgeschickt, um ihn zu steuern, und dadurch wird die Hülse 7 in axialer Richtung in die gewünschte Lage bewegt, und das Zahnradgetriebe wird in die gewünschte Schaltstellung geschaltet.
Wie oben beschrieben, kann diese Ausführungsform die effizienten Wähl- und Schaltvorgänge bei einem einfachen Aufbau mit zwei Motoren zum Wählen und Schalten automatisch durchführen.
Als nächstes zeigt Fig. 5 eine Schnittansicht einer Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung als eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung ist mit einer Wähl-Schaltstange Q verbunden, die aus dem herkömmlichen Zahnradgetriebe ragt und automatisch an Wählleitungen der Schaltgabel in dem Zahnradgetriebe angepaßt wird, indem sie die Wähl-Schaltstange Q in axialer Richtung bewegt und durch Drehen der Wähl-Schaltstange Q auf ihrer Achse automatisch die Gänge in dem Zahnradgetriebe wechselt.
Bei diesem Zahnradgetriebe wird nämlich durch Bewegen der daraus herausragenden Wähl-Schaltstange Q in ihrer axialen Richtung eine Wählleitung in dem Zahnradgetriebe gewählt, wie in einem Diagramm des Wählvorgangs in Fig. 6 gezeigt. Durch die axiale Bewegung der Wähl-Schaltstange Q kann die untere bzw. zweite Gangstellung gewählt werden, und es kann auch der fünfte Gang oder der Rückwärtsgang (R) gewählt werden, und wenn man die Wähl-Schaltstange weiterhin auf die mittlere Schaltleitung setzt, kann die dritte oder die vierte Gangstellung gewählt werden.
Nachdem eine Schaltleitung in dem Zahnradgetriebe gemäß obiger Beschreibung gewählt wurde, indem die Wähl-Schaltstange Q auf ihrer Achse gedreht wird, wie in einem Diagramm des Schaltschemas in Fig. 7 gezeigt, wird anschließend die Schaltgabel (nicht dargestellt) in dem Getriebe bewegt, und das innere Zahnrad wird in die erforderliche Stellung verschoben. Der Vorgang des Gangwechsels kann also abgeschlossen werden. Der Wähl- und der Schaltmechanismus zur Durchführung eines solchen Wähl- und Schaltvorgangs sind in der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung enthalten.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung ist von einem Gehäuse 41a umgeben, und im oberen Teil befindet sich ein Wähl- Schrittmotor 2. Auf der Motorwelle dieses Wähl-Schrittmotors 2 ist ein Motorzahnrad 3 befestigt, das mit einem in einem Sektor ausgebildeten Wählzahnrad 31 in Eingriff steht. Das Wählzahnrad 31 ist mit einem Befestigungsstift 32 an einer Wählwelle 33 befestigt. Am oberen Ende der Wählwelle 33 ist ein Wählsensor 6 zur Erfassung des Drehwinkels der Wählwelle 33 vorgesehen. Außerdem ist am unteren Ende der Wählwelle 33 ein Wählhebel 35 durch einen Befestigungsstift 34 fest vorgesehen, und die Wählwelle 33 ist mit Hilfe von Kugellagern 36 drehbar gelagert.
Der Wählhebel 35 ist an dem Spitzenende 35a mit einem Wähl-Schalthebel 38 verbunden, der durch einen Befestigungsstift 37 an der Wähl-Schaltstange Q befestigt ist. Die Wähl-Schaltstange Q ragt aus dem Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) heraus, um die Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung mit dem Zahnradgetriebe zu verbinden. Außerdem greift der Wähl-Schalthebel 38 an seiner Spitze 38a in ein Kopplungselement 23 ein, das später beschrieben wird. Der Wähl-Schrittmotor 2, das Motorzahnrad 3, das Wählzahnrad 31, die Wählwelle 33, der Wählhebel 35, der Wähl-Schalthebel 38 und der Wählsensor 6 bilden einen Wählmechanismus.
Auf dem Gehäuse 41a ist ein Schaltmotor 9 vorgesehen, auf dessen Motorwelle ein Motorzahnrad 10 fest vorgesehen ist. Dieses Motorzahnrad 10 wird mit einem Stellgliedzahnrad 11 in Eingriff gebracht, das fest auf einer Zwischenwelle 12 vorgesehen ist, die durch ein Kugellager drehbar gelagert ist. Auf dem Umfang der Zwischenwelle 12 ist durch einen Stift ein langes Stellgliedzahnrad 13 fest angebracht, das in axialer Richtung lang ausgebildet ist. Dieses lange Stellgliedzahnrad 13 wird mit einem Schaltzahnrad 14 in Eingriff gebracht, auf dessen Innenseite eine Hohlschraube 16 befestigt ist. Außerdem ist auf dem Schaltzahnrad 14 ein sich in axialer Richtung erstreckendes Gleitstück 17 einstückig befestigt. Die Hohlschraube 16 im Inneren des Schaltzahnrades 14 steht mit einer Schraubenspindel 15 in Eingriff, die eingesetzt wird und durch eine Feder auf dem Umfang einer auf dem Gehäuse 41a fest vorgesehenen Schaltwelle 22 befestigt ist. Dadurch kann sich das Schaltzahnrad 14 in axialer Richtung an dieser Schraubenspindel 15 entlangbewegen. Außerdem ist auf dem Umfang der Schaltwelle 22 eine Hülse 7 durch eine Gleitfeder 8 so montiert, daß sie sich nicht auf ihrer Achse drehen kann und nur in axialer Richtung beweglich ist. Diese Hülse 7 ist mit dem Ende des Gleitstücks 17 durch ein Gleitlager 18 verbunden. Am anderen Ende der Hülse 7 ist ein Kopplungselement 23 vorgesehen, das mit der Spitze des Wähl- Schalthebels 38 verbunden ist.
Auf dem Umfang des Schaltzahnrades 14 befindet sich außerdem ein Gleitstück 20, das sich über beide Stirnflächen des Schaltzahnrades 14 erstreckt, wie in der auseinandergezogenen Ansicht von Fig. 2 gezeigt. Dieses Gleitstück 20 ist axial beweglich auf einem Führungsträger 21 gelagert, der mit einem Ende an dem Gehäuse 41a befestigt ist; die Innenseite des U-förmigen Schlitzes 21a des Führungsträgers 21 wird in Führungsnuten 20a eingesetzt, die in beiden Seiten des Gleitstücks 20 ausgebildet sind. Dieses Gleitstück 20 wird mit einem Kontaktelement 19a eines Hubsensors 19 in Kontakt gebracht. Dieser Hubsensor 19 kann den Betrag der axialen Bewegung des Gleitstücks 17 erfassen.
Die. Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung gemäß dieser Ausführungsform wird außerdem im trockenen Zustand ausgebildet, indem Materialien und Bauteile verwendet werden, die ohne Ölschmierung brauchbar sind, so daß sie nicht gewartet werden muß.
Da außerdem die aus Schrauben mit Trapezgewinde bestehende Schraubenspindel 15 und Hohlschraube 16 verwendet werden, bekommt die Vorrichtung 41 einen Aufbau, der hohen Belastungen standhalten kann und die Bewegungsgeschwindigkeit erhöhen kann.
Während des Wählvorgangs bei einer solchen Vorrichtung 41 zur automatischen Drehzahländerung gemäß Fig. 5 wird der Wähl-Schrittmotor 2 in Betrieb gesetzt, wodurch das Motorzahnrad 3 in Drehung versetzt wird, und durch das Wählzahnrad 31 in Sektorform wird die Wählwelle 33 in Drehrichtung verschoben. Demzufolge wird der an der Wählwelle 33 befestigte Wählhebel 35 verschwenkt, und die Wähl-Schaltstange Q wird durch den Wähl-Schalthebel 38 in ihrer axialen Richtung bewegt, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall wird das Erfassungssignal von dem Wählsensor 6 als Rückkopplung zurückgeschickt, um den Wähl-Schrittmotor 2 entsprechend zu steuern, und die Wähl-Schaltstange Q wird in die gewünschte Wählleitung bewegt.
Wenn dann während des Schaltvorgangs der Schaltmotor 9 in Betrieb gesetzt wird, wird als nächstes durch die Stellgliedzahnräder 10, 11 die Zwischenwelle 12 in Drehung versetzt, und demzufolge wird das in das lange Stellgliedzahnrad 13 eingreifende Schaltzahnrad 14 in Drehung versetzt. Da die Hohlschraube 16 in dem Schaltzahnrad 14 mit der an der Schaltwelle 22 befestigten Schraubenspindel 15 in Eingriff gebracht wird, wird das Schaltzahnrad 14 in axialer Richtung an der Schraubenspindel 15 entlangbewegt, während es sich dreht. Entsprechend der axialen Bewegung des Schaltzahnrades 14 wird das einstückig damit verbundene Gleitstück 17 während seiner Drehung in axialer Richtung in Bewegung gesetzt. Da die Drehung des Gleitstücks 17 von dem Gleitlager 18 aufgenommen wird, wird nur die axiale Bewegungskraft des Gleitstücks 17 auf die Hülse 7 übertragen, die in axialer Richtung bewegt wird. Dadurch wird das Kopplungselement 23 in axialer Richtung bewegt, so daß die Spitze 38a des Wähl-Schalthebels 38 verschwenkt wird, so daß die Wähl-Schaltstange Q in Drehrichtung verschoben wird. In diesem Fall wird der Betrag der axialen Bewegung des Gleitstücks 17 durch den oben beschriebenen Hubsensor 19 erfaßt, und dieses Erfassungssignal wird als Rückkopplung zu dem Schaltmotor 9 zurückgeschickt, um ihn zu steuern. Die Wähl-Schaltstange Q wird also in die gewünschte Schaltstellung verschoben, und der Schaltvorgang ist damit abgeschlossen.

Claims

1. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung für ein Zahnradgetriebe mit einer daraus herausragenden Schaltstange;

wobei die Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung mit der Schaltstange verbunden werden kann, um einen automatischen Schaltvorgang des Zahnradgetriebes durchzuführen, indem die Antriebskraft der Motoren in die Dreh- und Axialbewegung der Schaltstange umgewandelt wird, um die Bewegung auf die Schaltgabel des Getriebes zu übertragen;

wobei die Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung mit einem Wählmechanismus zur Durchführung des Wählvorgangs und mit einem Schaltmechanismus zur Durchführung des Schaltvorgangs versehen ist;

dadurch gekennzeichnet, daß der Wählmechanismus einen Wähl-Schrittmotor (2) umfaßt, der vorwärts und rückwärts gedreht werden kann und im Sinne eines gewünschten Drehwinkels gesteuert werden kann, eine Wählwelle, die fest mit einem Wählzahnrad versehen ist, das mit einem Motorzahnrad (3) des Wählmotors (2) in Eingriff steht, um die Drehung zu übertragen, eine Wähl- Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Wählwelle mit der Schaltstange, und einen Wählsensor (6) zum Erfassen eines Drehwinkels der Wählwelle; und daß

der Schaltmechanismus einen Schaltmotor (9) umfaßt, der vorwärts und rückwärts gedreht werden kann, und eine Zwischenwelle (12), die fest mit einem Stellgliedzahnrad (11) versehen ist, das mit einem Motorzahnrad (10) des Schaltmotors (9) in Eingriff steht, um die Drehung zu übertragen, wobei ein langes Stellgliedzahnrad (13) auf dem Umfang der Zwischenwelle (12) vorgesehen ist, eine Schaltwelle auf ihrem Umfang mit einer Schraubenspindel (15) versehen ist, ein zylindrisches Gleitstück (17) auf seinem Innenumfang mit einer Hohlschraube (16) versehen ist, die mit der Schraubenspindel (15) in Eingriff steht und auf ihrem Außenumfang mit einem Schaltzahnrad (14) versehen ist, das mit dem langen Stellgliedzahnrad (13) in Eingriff steht, eine Schaltverbindungseinrichtung, die mit dem Gleitstück-(17) gekoppelt ist, um das Gleitstück (17) mit der Schaltstange zu verbinden, und einen Hubsensor (19) zum Erfassen eines Betrags der Axialbewegung des Gleitstücks (17) oder der Schaltverbindungseinrichtung; wobei

während des Wählvorgangs, geregelt durch den Wählsensor (6), die Antriebskraft des Wähl-Schrittmotors (2) bewirkt, daß sich die Wählwelle in einem gewünschten Drehwinkel dreht, um über die Schaltstange eine Schaltlinie in dem Zahnradgetriebe zu wählen; und danach während des Schaltvorgangs, geregelt durch den Hubsensor (19), die Antriebskraft des Schaltmotors (9) bewirkt, daß sich die Zwischenwelle (12) durch das Stellgliedzahnrad (11) dreht, um das mit dem langen Stellgliedzahnrad (13) in Eingriff stehende Schaltzahnrad (14) zu drehen, und gleichzeitig bewegt sich das Gleitstück (17) infolge des Ineinandergreifens der Schraubenspindel und der Hohlschraube in axialer Richtung, um den Gangwechsel auf der gewählten Schaltlinie in dem Zahnradgetriebe über die Schaltstange vorzunehmen.

2. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung nach Anspruch 1 für ein Zahnradgetriebe, das so ausgelegt ist, daß die Schaltlinie durch die Drehung der Schaltstange auf ihrer Achse gewählt werden kann und der Gangwechsel auf der gewählten Schaltlinie durch die Axialbewegung der Schaltstange vorgenommen werden kann; wobei die Wählverbindungseinrichtung in dem Wählmechanismus eine Hülse (7) umfaßt, die über eine Gleitfeder (8) so auf den Umfang des Endes der Wählwelle (5) aufgesetzt ist, daß sie relativ drehfest ist; die Schaltwelle in dem Schaltmechanismus dieselbe ist wie die Wählwelle (5) in dem Wählmechanismus und die Schaltverbindungseinrichtung die Hülse (7) umfaßt, die über ein Gleitstücklager (18) so mit dem Gleitstück (17) gekoppelt ist, daß sie in axialer Richtung an der Wählwelle (5) entlangbewegt werden kann; während des Wählvorgangs die Drehung der Wählwelle (5) über die Hülse (7) auf die Schaltstange übertragen wird; und während des Schaltvorgangs, im feststehenden Zustand der Schraubenspindel (15) auf der Wählwelle (5) wegen der durch den Wähl- Schrittmotor (2) erzeugten Haltekraft, der Schaltmotor (9) betätigt wird, um die Axialbewegung des Gleitstücks (17) über die Hülse (7) auf die Schaltstange zu übertragen.

3. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung nach Anspruch 1 für ein Zahnradgetriebe, das so ausgelegt ist, daß die Schaltlinie durch die Axialbewegung der Schaltstange gewählt werden kann und der Gangwechsel auf der gewählten Schaltlinie durch die Drehung der Schaltstange auf ihrer Achse vorgenommen werden kann; wobei das Wählzahnrad (31) in dem Wählmechanismus sektorförmig ausgebildet ist und die Wählverbindungseinrichtung einen Wählhebel (35) umfaßt, der an dem Ende der Wählwelle (33) befestigt ist, und einen Schalthebel (38), der an der Schaltstange befestigt ist, um die Spitze (35a) des Wählhebels (35) zu verbinden; und die Schaltwelle (22) in dem Schaltmechanismus an dem Gehäuse (1a) befestigt ist, und die Schaltverbindungseinrichtung eine Hülse (7) umfaßt, die drehfest und axial beweglich auf den Umfang des Endes der Schaltwelle (22) aufgesetzt ist, und ein Kopplungselement (23) zum Verbinden des Endes der Hülse (7) mit der Spitze (38a) des Schalthebels (38); wobei während des Wählvorgangs die Wählwelle (33) über das Wählzahnrad (31) in einem gewünschten Drehwinkel gedreht wird, der Wählhebel (35) verschwenkt wird, und die Schaltstange durch den Schalthebel (38) axial bewegt wird; und während des Schaltvorgangs die Spitze (38a) des Schalthebels (38) durch das an der Hülse (7) befestigte Kopplungselement (23) verschwenkt wird, so daß die Schaltstange auf ihrer Achse gedreht wird.

4. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung für ein Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Hubsensor (19) ein Gleitstück (20) umfaßt, das sich über beide Seitenflächen des Schaltzahnrades (14) erstreckt und sich in axialer Richtung bewegt, während es das Schaltzahnrad (14) und einen Führungsträger (21) drehbar hält, der an einem Ende an dem Gehäuse (1a) befestigt ist, um das Gleitstück (20) zu halten, um es in axialer Richtung zu führen und zu bewegen, und den Betrag der axialen Bewegung des Gleitstücks (17) durch ein Kontaktelement (19a) des Hubsensors (19) erfassen kann, das mit der Stirnfläche des Gleitstücks (20) in Kontakt steht.

5. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung für ein Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Schraubenspindel (15) auf der Wählwelle (5) oder der Schaltwelle (22) und die in die Schraubenspindel (15) eingreifende Hohlschraube (16) auf dem Gleitstück (17) aus trapezförmigen mehrgängigen Schrauben bestehen.

6. Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung für ein Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Wählmechanismus und der Schaltmechanismus im trockenen Zustand gebildet werden durch Verwendung von Zahnrädern, Lagern, Schraubenspindeln, Hohlschrauben, Spitzen von Hebeln, Kopplungselementen oder dergleichen aus Materialien und Komponenten, die im Gebrauch nicht geölt werden müssen.

7. Getriebebaugruppe mit einer Vorrichtung zur automatischen Drehzahländerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit einem Zahnradgetriebe gekoppelt ist.