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Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen,
mit selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit sich einstellender
Vorwähleinrichtung, bei der mit dem Gasfußhebel auch die Kupplung und das Getriebe
geschaltet werden. Bei bekannten Schaltvorrichtungen dieser Art ist es nicht möglich,
den Gasfußhebel loszulassen, ohne die Kupplung auszurücken. Wenn andererseits eine
andere Geschwindigkeit als die gerade vorhandene vorgewählt worden ist, tritt diese
Geschwindigkeit zwangsmäßig durch Schalten ein, sobald der Beschleuniger losgelassen
ist.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Schaltvorrichtungen soll nach der
Erfindung erreicht -werden, daß einerseits .der Gasfußhebel beliebig, wie in einem
gewöhnlichen Wagen, betätigt werden kann, und daß andererseits gleichzeitig durch
denselben Fußhebel auch die Kupplung und das Getriebe mit Vorwählung geschaltet
werden kann, wobei auch ein alleiniges Ausrücken der Kupplung zur Erzielung eines
Freilaufes möglich wird. Dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß bei den
eingangserwähnten Schaltvorrichtungen der in an sich bekannter Weise von einer Nullstellung
aus nach beiden Seiten bewegbare, z. B.. vierschwenkbare Gasfußhebel in der einen
Bewegungsrichtung die Brennstoffzufuhr verändert und nach der anderen Richtung zunächst
das Lösen der Kupplung und sodann die Schaltung des vorgewählten Getriebeganges
bewirkt.
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Soweit zweiseitig verschwenkbare Fußhebel bekannt sind, werden sie
für Schaltvorrichtungen in Kraftfahrzeuggetrieben ohne VorwähleinricUtung verwendet.
Aus dieser bekannten Anordnung ist jedoch nicht zu entnehmen, daß bei einer Kippbewegung
des Fußhebels nach vorn die Gaszufuhr gesteuert wird, während eine Kippbewegung
nach hinten zunächst. ,die Kupplung löst und dann den vorgewählten Geschwindigkeitsgang
schaltet, so daß die Schaltvorrichtung der Erfindung demgegenüber als besonders
einfach und vorteilhaft zu gelten hat.
Es ist auch eine Schaltvorrichtung
bekannt, bei der ein Fußhebel die Brennstoffzufuhr regelt und auch die Kupplung
betätigen und das Getriebe schalten kann. Auch bei dieser Schaltvorrichtung handelt
es sich um ein Getriebe ohne Vorwähleinrichtung, und die Schaltung der Kupplung
und des Getriebes muß durch ein seitliches Verschwenken des Fußhebels vorgenommen
werden, was sehr schwierig ist, da für die Schaltungen größere Kräfte erforderlich
sind, insbesondere wenn keine Vorwählung stattfindet und diese durch ein seitliches
Verdrehen der Fußspitze ausgeübt werden müssen. Demgegenüber erfolgt die Beschleunigung
als auch die Schaltung der Kupplung und des Getriebes bei der Erfindung durch einfaches
Niedertreten des vorderen oder hinteren Armes des Fußhebels.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wechselgetriebes mit vier Gängen und
seine Schalteinrichtungen.
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Es handelt sich dabei um ein Wechselgetriebe mit drei Schaltstufen
für den Vorwärtsgang und einer Schaltstufe für den Rückwärtsgang. Dieses Wechselgetriebe
weist, wie üblich, zwei nebeneinander gleitbar angeordnete Schaltstangen i und 2
,auf.
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Diese Stangen sind durch einen Schalthebe13, der meinem Kugelgelenk
verstellbar ist, verschiebbar. Der Schalthebel 3 kann zu diesem Zweck nach 'Belieben
mit einer Ausnehmung ¢ zum Eingriff gebracht werden, die zu der Stange i gehört,
und zwar geschieht dies, wenn der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingeschaltet
werden soll, oder der Schalthebel kann mit einer Ausnehmung 5 in Eingriff= gebracht
werden, welche zu der Stange 2 gehört. Letzteres geschieht, wenn der zweite oder
dritte Gang eingeschaltet werden soll. Die in der Figur eingezeichneten Teile geben
die Richtung der Verstellbewegung jeder Stange an, durch die die verschiedenen Schaltstufen,
welche durch die an die Pfeile angeschriebenen Bezeichnungen I, II, III und AR angegeben
sind, erhalten werden.
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Mit 6, 7 und 8 ist eine Verriegelungsvorrichtung für die Stangen i
und 2 bezeichnet. Auf den Stangen i und 2 sind Gabeln 9 befestigt, die in bekannter
Weise die Zahnräder des Wechselgetriebes betätigen.
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Die vorstehend beschriebenen Teile sind die Teile eines üblichen Wechselgetriebes.
Mit diesen Teilen arbeiten die Mittel zur selbsttätigen Vorwählung zusammen.
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Auf der Welle i i, die sowohl in Richtung ihrer Achse gleitbar ist
als .auch in ihren Lagern drehbar ist, sind zwei, Hebel I5 und 15' befestigt, die
an ihren Enden Kerben aufweisen. Diese Kerben können je nach der axialen Stellung
der Welle i i mit einem Ansatz 16 oder einem Ansatz 16' zusammenarbeiten. Die Ansätze
16 und 16' sind auf einem Schwinghebel 17 befestigt, dessen Drehachse x, y zwischen
den Ansätzen liegt.
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Der Schwinghebel 17 ist im wesentlichen parallel zur Welle i i ,angeordnet
und arbeitet entweder mit der Stange i oder mit der Stange 2 zusammen. Dies hängt
von der Einschaltung eines Relais ab, das durch einen Fliehkraftregler gesteuert
wird.
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Das Relais besteht :aus einem verstellbaren Block 19, der mit Rollen
2o versehen ist und in einer Nut 18, die in dem Schwinghebel 17 vorgesehen ist,
beweglich ist. Der Block i9 ist mit zwei Daumen 21 und 21' versehen, die je nach
der Stellung, die der Block i9 einnimmt, entweder mit einer Ausnehmung 22 der Stange
i oder mit einer Ausnehmung 22' der Stange 2 in Eingriff kommen.
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Auf dem Schwinghebel 17 ist weiterhin noch ein Elektromagnet 23 angeordnet,
der den Block i 9 bei Erregung des Magneten entgegen der Wirkung einer Feder 2q.
verstellt. Diese Feder 2q. hat das Bestreben, den Daumen 2 i mit der Ausnehmung
22 der Stange i in Verbindung zu halten.
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Die Erregung des Elektromagneten wird durch einen Fliehkraftregler
25, der beispielsweise mit Kugeln arbeitet, gesteuert. Der Fliehkraftregler arbeitet
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit deA Fahrzeuges. Oberhalb einer bestimmten
Geschwindigkeitsgrenze, beispielsweise 6 km pro Stunde, schließt dieser Fliehkraftregler
einen Kontakt 26. Die Schließung dieses Kontaktes hat die Versorgung des Elektromagneten
mit Strom aus einer StromquelleA zur Folge Der Block 19 wird. daher auf die Stange
2 zu bewegt, die dadurch mit dem Schwingheb@el 17 in Verbindung gelangt.
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Eine Feder 27 hat das Bestreben, die Welle i i durch Erteilung einer
Drehbewegung von dem Schwinghebel 17 zu entfernen. Eine weiter vorgesehene Feder
28 ist bestrebt, die Welle i i in der Richtung zu verschieben, bei der der Hebel
15 in die Ebene des Ansatzes 16 zu liegen kommt. Zwischen dem Schwinghebel
17 und der Welle i i ist eine Verbindung vorgesehen, die die Welle i i entgegen
der Wirkung der Feder 28 verstellt, wenn der Hebel 15 den Vorsprung 16 zurückdrückt
und den Schwinghebel 17 zum Ausschwingen bringt. Diese Verbindung erfolgt
über eine schräge Fläche 29, die auf dem Schwinghebel 17 angeordnet ist und mit
einem doppelarmigen Schwinghebel 3o zusammenarbeitet. Der ,andere Arm des Schwinghebels
30 liegt auf dem Stößel 31 an und
wirkt auf eine Feder 32, die sich
an,der Welle i i ,abstützt. Die Feder hat eine genügende Kraft, um die Welle i i
zurückzudrücken,, wenn die Kerbe des Hebels 15 dien Ansatz 16 verlassen hat, und
zwar wird -die Welle, i i so weit zurückbewegt, bis der Hebel 15' in. die
Ebene des Ansatzes 16' zu liegen kommt.
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Der Block i 9 kann nur dann leine Gleitbewegung machen, wenn sich
,die Ausnehmungen 22 und 22' einander gegenüber befinden. Diese Stellung entspricht
gleichzeitig -der Totpunktstellung der Stangen i und 2. Die Daumen. 21 und --21'
erhalten ferner leine solche Form, ebenso wie auch die Seitenflächen der zugehörigem.
Ausnehmungen, daß .der Block i 9 -bei den Schwenkbewegungen des Schwinghebels 17
schräg geneigte Stellungen gegenüber der gemeinsamen Richtung der Stangen i und
2 einnehmen kann.
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Die Wirkungswelse dieser Vorwähleinrichtung ist die folgende: Befindet
.sich der Wagen in der Ruhelage, so ist der Elektromagnet 23 nicht erregt. zier
Block i9 .ist daher,an die Stange i angeschlossen, und die Feder 28 hält die Welle
i i in derjenigen Stellung, hei der der Hiebet 15 gegenübler dem Ansatz 16 liegt.
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Wenn dann die Welle i i mit kiffe dies Hebels 12 unter gleichzeitiger
Spannung der Feder 27 im Uhrzeigerdrehsinne gedreht wird, betätigt der Hebel 15
den Ansatz 16, so daß .der Schwinghebel 17 in denn Sänne zum Ausschwingen gebracht
wird, daß er in Anbetracht der Stellung des Blockes i9 den Eingriff der ersten Geschwindigkeitsstufe
bewirkt. Während dieses Eingriffs arbeitet die Schrägfläche 29 mit dem Schwinghebel
3o zusammen, edier die Feder 32 spannt. Wenn sich dann die Welle I i unter der Wirkung
der Feder 27 entgegen dem Uhrzeigersinne dreht, löst sich das Ende des Hebels 15
von dein Ansatz 16, und die Feder 32 zwingt die Welle i i, leine axiale Gleitbewegung
zu machen, bis sich der Hebel 15' gegenüber dem Ansatz 16' :befindet.
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Wenn nun die Geschwindigkeit dies Fahrzeuges zunimmt, bis die obererwähnte
Geschwindigkeitsgrenze überschritten wird, so wird der Elektromagnet 23 erregt.
Dieser übt infolgedessen eine Kraft aus, welche bestrebt ist, den Block 19
an die Stange 2 anzukuppeln. Die ;genannte Bewegung kann aber ferst vor sich gehen,
wenn die Welle i i erneut irr. Uhrzeigersinne ;gedreht wird. Dies bewirkt zuerst
eine Verstellung der Stange i im umgekehrten Sinne, da ja der Ansatz 16, mit dem
nunmehr der Hebel 15' zusammenarbeitet, an den Schwinghebel 17 auf der anderen
Seite der Drehachse x y als. der Ansatz 16 liegt, welch: letzterer bei dem
vorangegangenen Schaltvorgang wirksam gewesen. ist. Sobald die Stange i im. ihre
Totpunktstellung zurückgekehrt ist, liegen die - Ausnehmungen 22 und 22' in einer
geraden Linie, ,die senkrecht zu den Stangen i und 2 verläuft, so daß der Block
i 9 nunmehr durch .den Elektromagneten 23 an die Stange 2 angeschlossen werden kann.
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Die weitere Drehung der Welle i i im Uhrzeigersänne bewirkt dann den
Übergang zu der zweiten Schaltstufe. Letztere ist also selbsttätig in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges vorgewählt worden, nachdem die erste Schaltstufe
eingeschaltet worden war.
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Wenn sich: dann die Welle i i nach Einschaltung der zweiten Schaftstufe
wieder unter .der Wirkung der Feder 27 zurückdreht, drückt die Schrägfläche 29 den
Schwinghebel 3o nicht mehr zurück. Die Wirkung der Feder 28 überwiegt also die der
Feder 32, und die Welle i i wird erneut axial verschoben, bis der Hebel 15 wieder
vor den Ansatz 16 zu liegen kommt.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ständig oberhalb der genannten
Geschwindigkeitsgrenze bleibt, so bleibt auch der Block i9 an die Stange 2 angeschlossen.
Eine erneute Drehung der Welle i i im Uhrzeigersinne hat dann den Übergang zu der
dritten Schaltstufe und gleichzeitig die Zusammendriückung der Feder 32 zur Folge.
Wenn sich dann die Welle i i wieder zurückdreht, so gelangt sie wieder in diejenige
Stellung, bei der sie gibt dem Ansatz i 6' zusammenarbeitet, so daß auf diese Weise
die zweite Schaltstufe vorgewählt ist. Wenn also das Fahrzeug oberhalb der genannten
Geschwindigkeitsgrenze ist, stehen dem Fahrer die zweite und die dritte Schaltstufe
zur Verfügung, wobei diejenige Schaltstufe, die in einem gegebenen Augenblick nicht
eingeschaltet ist, selbsttätig vorgewählt wird.
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Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit unter die genannte Geschwindigkeitsgrenze
heruntergeht, während die zweite Schaltstufe eingeschaltet ist, so erhält die Kraft
-der Feder 2q., die auf den Block 19
wirkt, Idas Übergewicht. Wenn dann bei
der nächsten Schaltung die Stange 2 in ihre Totpunktstellung gelangt, so wird der
Block i9 an die Stange i, die sich schon in ihrer Totpunktstellung befand, angeschlossen,
so. daß so ,die erste Schaltstufe vorgewählt wird. Also auch in diesem Falle wird
die gün stigste Geschwindigkeit selbsttätig vorgewählt.
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Die hier beschriebene Vorwähleinrichtung gehört nicht zum Gegenstand
der voirliegienden: Erfindung.
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Die Mittel zum Durchführen der Schaltvorgänge des We@chselIgetriebes,
d. h. also die Mittel, um der Welle i i eine Drehung im
Uhrzeigersinne
zu geben und ebenso auch die Mittel zum Ein- und Auskuppeln der Kupplung bestehen
aus Servomotoren, die gemäß der Erfindung durch den Gasfußhebel 36 gesteuert werden.
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Die Servomotoren werden z. B. durch Unterdruck betätigt. Sie bestehen
in üblicher Weise je aus Zylindern S und S', in denen Kolben arbeiten. Die Kolben
sind an den Hebel 12, der die Schaltung des Wechselgetriebes bewirkt, bzw. an den
Kupplungshebel 37 angeschlossen. Die Verbindung zwischen den Servomotoren und den
zugehörigen Hebeln erfolgt über Kulissen 38 bzw. 38', so
daß unabhängig von
der servomotorischen Betätigung die Durchführung des Schaltvorganges des Wechselgetriebes
und die Ein-und Ausschaltung der Kupplung auch durch ein übliches Kupplungspedal
i o vorgenommen werden können.
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Zur Auslösung der Servomotoren sind zwei Steuerungen D und D', die
als Schiebersteuerungen ausgebildet sind, vorgesehen. Diese Steuerungen können entweder
unmittelbar durch eine Stange 39 betätigt werden, wie dies in der Zeichnung für
die Steuerung des Entkupplungsservomotors S dargestellt ist, oder sie können mittels
eines Elektromagneten 4o betätigt werden, wie dies für die Steuerung des Servomotors
S' dargestellt ist. Die verschiedenen Steuerungen sind an den Gasfußhebel 36 angeschlossen.
Dieser Hebel hat nicht nur die schon genannten Funktionen, sondern es gibt ,gemäß
einer weiteren Ausbildung der Erfindung dem Fahrer auch noch die Möglichkeit, nach
Belieben eine Freilaufwirkung zu erzielen.
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Der Gasfußhebel ist um eine Achsre 41 schwingbar gelagert. Mit dem
Vergaser-0* ist er durch eine Kulisse 42 verbunden. Ferner ist an den Hebel 36 die
Stange: 39 angeschlossen, welche den Servomotor S steuert. Dabei wird die Anordnung
derart getroffen, daß der Servomotor durch diejenigen Schwenkbewegungen des Hebels
36 betätigt wird, welche umgekehrt sind wie die Schwenkbewegungen, welche zu einer
Vergrößerung der Brennstoffzufuhr führen. Ferner arbeitet der Hebel 36 über einen
Stößel 44 mit -einem Kontakt 43 zusammen. Der Stößel ist derart angeordnet, daß
er nur dann betätigt wird, wenn die Stange 39 den Servomotor S schon in Tätigkeit
gesetzt hat. Die Schließung des Kontaktes 43 hat die Erregung des Elektromagrneten
4o zur Folge, welcher seinerseits die Steuerung D' betätigt.
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Zur Erhöhung der Sicherheit kann auch ein Zusatzkontakt 45 vorgesehen
sein, .der in Serie in den Speisestromkreis des Elektromagneten 4o eingeschaltet
ist. Dieser Kontakt wird erst dann geschlossen, wenn die Entkupplung durchgeführt
ist. Die Schaltstufen können also nicht Einsgeschaltet werden, wenn das Wechselgetriebe
noch mit der Antriebsmaschine verbunden ist. Um die genannte Bedingung zu erfüllen,
steht der Kontakt 45 unter der Wirkung des Entkupplungshebels 37.
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Ferner hat die- Schließung des Kontaktes 43 die weitere Wirkung, den
Elektromagneten 23, welcher den Block i9 steuert, durch einen Nebenschlußkreis mit
Strom zu versorgen. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Elektromagnet 23 von
einem Strom außerhalb derjenigen Zeiten, in denen der Fahrer den Schaltvorgang durchführt,
durchflossen wird.
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Wie .aus ,den vorstehenden Darlegungen hervorgeht, kann also der Fahrer,
je nach dem Schwenkwinkel, den er dem Fußhebel 36 im Sinne des in der Figur eingezeichneten
Pfeiles erteilt, nach Belieben entweder nur die Entkupplung bewirken, so daß also.
das Fahrzeug in den Freilauf gebracht wird, oder er kann dadurch, daß er dem Fußhebel
eine noch größere Schwenkbewegung erteilt, die Schaltung des Getriebes bewirken.
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Die Erzielung einer solchen Freilaufwirkung mittels des Gasfußhebels
ist deswegen besonders günstig, weil im allgemeinen die Fußhebel eines Kraftfahrzeuges
derart angeordnet sind, daß derselbe Fuß den Gashebel oder die Bremse betätigt.
Jedesmal also, wenn der Fahrer den Gashebel los- ! läßt, um auf die Bremse einzuwirken,
stellt er einen Zustand her, bei dein kein Freilauf vorbanden ist, so daß die Bremswirkung
der Antriebsmaschine 'zu der der Bremsen hinzukommt.