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Schaltvorrichtung zum Verschieben von nebeneinander angeordneten Schaltstangen
von Zahnräderwechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen . Die Erfindung
bezieht sich- auf eine Schaltvorrichtung zum Verschieben. von nebeneinander angeordneten
Schaltstangen von Zahnräderwechselgetrieheu, insbesondere mit Synchronisiereinrichturigeri;
bei der vom Schalthebel eine mit dem Ende eines Armes an der Führungsfläche einer
Schaltstange angreifende Schaltschwinge bewegt wird, insbesondere ,von Kraftfahrzeugen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Führungsfläche zier Schaltstange
senkrecht- zu letzterer verläuft und sich der an ihr angreifende Hebelarm der Schaltschwinge
von der annähernd in Höhe der Schaltstange verlaufenden Drehachse der Schaltschwinge
aus paraflel zur Schaltstange erstreckt.
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Zweck der Erfindung ist, die Schaltvorrichtung mit.einer solchen veränderlichen
Übersetzung zwischen dem Schalthebel und dem zu schaltenden Getriebeglied wirken
zu lassen, daß insbesondere die Anpassung der Hebellewegung all den Schaltkraftbedarf
eines
Wechselgetriebes mit Vorsynch.ronisierung und die für den
Schaltvorgang am Schalthebel notwendig aufzuwendende Schaltkraft gegenüber dem unterschiedlichen
Schaltwiderstand an der Scnchronisiereinrichtung gleichmäßig gestaltet werden kann.
Der bei der Synchronisierung auftretende Schaltwiderstand ist b°kanntlich erheblich
größer als derjenige am Ende der Synchronisierung während des Einrückens der Schaltklauen.
Diese beiden Widerstandskräfte, multipliziert mit dem jeweiligen Schaltweg der Schaltmuffe,
ergeben die am Schaltknopf des Getriebeschalthebels aufzuwendende Schaltarbeit.
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Durch die Anordnung der veränderlichen Übersetzung wird nun erreicht,
daß der Schaltwiderstand am Schaltknopf des Getriebeschalthebels gleich oder annähernd
gleich groß bleibt. Demzufolge braucht an diesem Schaltknopf bei gleichbleibendem
Schaltweg nur eine geringe Schaltkraft aufgewendet zu werden, oder man kommt bei
einer bestimmten Schaltkraft, die von den innerhalb einer gewissen Zeit zu synchronisierenden
Massen abhängig ist, mit einem kleineren Schaltweg am Knopf des Getriebeschalthebels
aus.
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Es sind schon Schaltvorrichtungen für Getriebe mit Synchronisiereinrichtungen
bekannt, bei denen während der Vorsynchronisierung die Schaltkraft am Schalthebel
durch eine vergrößerte Übersetzung an der Synchronisiereinrichtung verstärkt wird,
während beim nachfolgenden Einrücken der dort vorgesehenen Klauenkupplung eine geringere
Kraftübersetzung wirksam ist. Bei dem bekannten Getriebe ist jedoch die Synchronisiereinrichtung
durch einen besonderen Übersetzungshebel an das Schaltgestänge der_ Klauenkupplung
angeschlossen, derart, daß nach erfolgter Synchronisierung die Synchronisiereinrichtung
von dem Schaltgestänge abgekuppelt wird. Die verstärkte Schaltkraftübersetzung an
der Synchronisiereinrichtung des bekannten Getriebes wird also durch einen besonderen,
vom übrigen Gestänge abkuppelbaren Hebel bewirkt. Ein solcher zusätzlicher Hebel
wird jedoch bei dem Gegenstand der Erfindung vermieden. Auch läßt sich dieser infolge
Fortfalls dieses Hebels ohne weiteres bei jedem Getriebe anwenden.
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Bei bekannten Schaltvorrichtungen für Zahnräderwzchselgetriebe mit
einer Schaltschwinge, die in eine Führungsnut einer Schaltstange eingreift, besteht
die Schaltschwinge entweder aus einem doppelarmigen Hebel oder einem U-förmigen
Bügel, der um eine senkrechte Achse schwenkbar ist. Bei letzterem tritt eine gewisse
veränderliche 1?bersetzung auf, die aber sehr gering ist, weil die Drehachse der
Schaltschwinge mit Abstand über der Schaltstange angeordnet ist. und die daher den
Schaltkraftbedarf nicht auszugleichen vermag.
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In besonders vorteilhafter ZVeise läßt sich die Schaltschwinge nach
der Erfindung zur wechselweisen Schaltung der Schaltstangen in der einen oder anderen
Richtung verwenden. Zu diesem Zweck ist die Schaltschwinge als Hebel mit drei Hebelarmen
ausgebildet, von denen zwei Hebelarme zur wechselweisen Verschiebung der Schaltstange
in der einen oder anderen Richtung in Ausnehmungen eingreifen, die senkrecht zur
Schaltstange eingeschnitten sind und die Führungsflächen bilden und in einer die
Drehachse der Schaltschwinge schneidenden Geraden liegen, während der dritte Hebelarm
in den Schalthebel eingreift.
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Zweckmäßig können die z. B. unterhalb der quer verschiebbaren Schaltschwinge
angeordneten Schaltstangen im Bewegungsbereich dieser Schwinge zu flachen, parallel
nebeneinanderliegenden Stegen ausgebildet sein, in denen die Ausnehmungen für den
Eingriff der an den Hebelarmen sitzenden Eingriffsglieder der Schaltschwingen vorgesehen
sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders gedrängte Bauart, die nur geringe Schaltwege
der Schaltschwinge und des Schalthebels erfordert.
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Um die Schaltbewegung der Schaltschwinge auch bei: entfernt von ihr
angeordnetem Schalthebel in einfacher und betriebssicherer Weise zu ermöglichen,
kann ferner zwischen dem Schalthebel und der Schaltschwinge ein axial verschiebbares
und um seine Achse vierdrehbares Zwischenglied, z. B. eine mit einem Schaltrahmen
versehene Schubstange, geschaltet sein, das mit dem Schalthebel einerseits und der
Schaltschwinge andererseits derart a kuppelt ist, daB bei einer Bewegung des Schalthebels
in der einen Richtung das Zwischenglied axial verschoben und damit die Schaltschwinge
um ihre Achse verschwenkt und bei einer Bewegung des Schaltliebels in einer zur
erstgenannten Bewegung senkrechten Bewegung das Zwischenglied uni seine Achse gedreht
und dadurch die Schaltschwinge axial verschoben wird.
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Eine solche Anordnung ergibt zugleich die Möglichkeit, die Schaltvorrichtung
innerhalb des Getriebes ohne nach oben unzweckmäßig ausladende Teile unterzubringen,
so daß bei der Anordnung der Schaltvorrichtung an einem Stirnende des Getriebes
die Decke des Getriebegehäuses niedrig und eben gehalten und dadurch z. B. am Boden
des Kraftfahrzeuges unmittelbar über dem Getriebe eine dort sehr willkommene Bodenfreiheit
für
die Füße des Fahrers gewonnen werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß der am Getriebeschalthebel
angeordnete Schaltfinger in ständigem Eingriff mit den übrigen Schaltgliedern steht
und ohne kraftverzehrende Klemmwirkung mit einfachen raumsparenden Mitteln die für
das Schalten der Gänge notwendige Wahl der zugehörigen Schaltstangen und deren Bedienung
in sicherer Weise ermöglicht. Durch die Gleichmäßigkeit des am Schaltknopf des Getriebeschalthebels
auftretenden Schaltwiderstandes und durch die Vermeidung der bisher für solche ähnliche
Schaltvorrichtungen vielfach üblichen Klemmkörper wird auch der bei allen bisherigen
Synchronisiergetrieben unangenehm: in Erscheinung tretende Druckpunkt beim Erfindungsgegenstand
während des Schaltens nicht fühlbar.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, - daß bei festliegender
Getriebe- und Schaltstangenanordnung ohne weiteren Umbau lediglich durch Einsetzen
einer anderen Schaltmuffe die Schaltfolge nach einem beliebigen Schema gestaltet
werden kann.
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Weiterhin ist die Erfindung insbesondere für Fünfganggetriebe von
Vorteil,. weil nur drei Schaltstangen ausreichen. Außerdem ist die Erfindung für
solche Fünfganggetriebe besonders vorteilhaft, bei denen ein fünfter Vorwärtsgang
als sog. Schongang vorhanden ist. Es können dann der erste und der zweite sowie
der dritte und vierte Gang jeweils in einer Bewegungsebene des Getriebeschalthebels
liegen, wobei es weiterhin möglich ist, auf einfache Weise die weniger benutzten
Gänge, nämlich den ersten und den Rückwärtsgang, durcheineSchaltstangezuschalten.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungs- und Anwendungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Schaltvorrichtung im Längsschnitt, wobei
die Schaltschwinge eine mittlere, neutrale Schwenkstellung einnimmt, Abb.2 eine
Draufsicht auf die Schaltschwinge nach Abb. i in Einzeldarstellung, Abb.3 eine Draufsicht
auf drei nebeneinanderliegende Schaltstangen in Einzeldarstellung, Abb. 4 einen
Querschnitt durch die Schaltvorrichtung nach der Linie' A-A der Abb. i, wobei die
Schaltschwinge auch in Querrichtung eine Mittelstellung einnimmt, Abb. 5 einen Querschnitt
durch die Schaltvorrichtung wie Abb. 4, jedoch mit quer verschobener Schaltschwinge,
!, Abb. 6 einen Längsschnitt durch die Schaltvorrichtung wie Abb. i, jedoch -mit
verschwenkter Schaltschwinge, Abb. 7 eine zweite Ausführungsform der Schaltvorrichtung
im Längsschnitt mit gegenüber der Schaltschwinge versetztem Getriebeschalthebel
und Abb.8 bis io Einzelheiten der Schaltvorrichtung nach Abb. 7 in Draufsicht.
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Beim 2lusführungsbeispiel nach Abb. i bis 6 ist der Getriebeschalthebel
i in der üblichen Weise durch ein Kugelgelenk 2 im Decke13 des Getriebegehäuses
gelagert. Der Schaltfinger 4. des Getriebeschalthebels greift mittels eines weiteren
Kugelgelenkes 5 an den Mitnehmerhebelarm 6 einer Muffe 7 an, die drehbar und längs
verschiehba.r auf einer Querstange 8 gelagert ist.
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Von der Muffe 8 ragen in einander entgegengesetzter Richtung je zwei
Gabelarme 9, 9 und io, io ab, zwischen denen an den Enden kleine Rollen i i und
12 drehbar gelagert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen beide Rollen i i
und 12 in einer LängsebeneB-B in gleicher Höhe einandergegenüber.
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Unterhalb der aus der Muffe 7 und den Hebelarmen 6, g und io bestehenden
Schaltschwinge sind in einem z. B. mit dem Getriebegehäuse starr verbundenen Rahmen
13 drei Schaltstangen 14, 15 und 16 längs verschiebbar gelagert, die parallel zueinander
liegen und im Schwenkbereich der Schaltschwinge in hochkant stehende Stege i4a,
15a und 16a übergehen. Im Schwenkbereich der Rollen i i und i2 der Schaltschwinge
«-eisen diese Stege senkrechte Ausnehmungen 17, 18, ig, 2o, 21 und 22 auf GA-bb.3).
In Querrichtung gesehen, liegen die Ausnehmungen 17, 18 und ig einerseits und die
Ausnehmungen 2o, 21 und 22 andererseits in einer Flucht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
trägt die Schaltstange 14 eine äußere -rechte Tragmuffe 23 und die Schaltstange
16 eine äußere linke Tragmuffe 24, z. B. für eine Schaltklaue, eine Schiebestange
für eine verschiebbare Kupplungshälfte, ein Verschieberad od. dgl. Ebenso kann auf
die mittlere Schaltstange 15 auf einer oder auf beiden Seiten eine Tragmuffe aufgeschoben
und befestigt sein, oder es ist eine Verschiebestange 25 oder eine Schaltklaue unmittelbar
an dem Steg 1511 befestigt. Außerdem weist jede Schaltstange Kerben oder Vertiefungen
26 auf für den Eingriff von Arretierungskugeln 28, die durch je eine Feder 27 belastet
sind und die Schaltstangen 14 bis 16 in ihrer jeweiligen Schaltstellung festhalten.
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung auch entsprechende Verschiebestangen
oder -klauen an den Stegen 14a und i6a angeordnet sein, wie umgekehrt die Stange
15 zusätzlich weitere Verschiebestangen beeinflussen kann. Ebenso ist es im Rahmen
der Erfindung möglich, die Schaltstangen auf doppelarmige
Hebel
wirken zu lassen, so daß eine Umkehrung der Schaltrichtung erfolgt.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folg@ude:
je nach der Art des zu der Schaltvorrichtung geliörendell Getriebes, dessen Aufbau
all sich beliebig sein kann, erfolgt zunächst eine Gangvorwabl in der Weise, daß
die Schaltschwinge über diejenige Schaltstange 1.1., 13 oder 16 oder über die diesen
zugehörigen Stege 14a, 15a od:r 1611 gebracht wird, durch die das zueliörige
Verschiebe" beeinflußt wird. Es kann dies in der Weise geschehen, daß der
Getriebeschaltliebül i, wie die Abb. 4 zeigt, in seiner Mittelstellung bleibt, wobei
auch die Schaltschwinge in ihrer dort gezeigten Mittelstellung verbleibt oder derart
verschwelakt wird, daß sein Schaltfinger in die Schaltstellung 4a oder 4v (Abb.
5) kommt. Dementsprechend nimmt die Schaltschwinge entweder eine nach rechts oder
nach links verschobene Querstellung ein, wodurch auch die Rollen i i und 12 über
die für den Schaltvorgang maßgebenden Ausnehmungen 17, 20, 18, 21 oder i9, 22 gebracht
werden. Sobald dies geschehen ist, wird der Getriebeschalthebel i in Längsrichtung
nach vorwärts oder rückwärts umgelegt. wobei der Schaltfinger 4, am Kugelgelenk
3 oder Hebelarm 6 angreifend, auch die Schaltschwinge verschwenkt, wie z. B. Abb.
6 zeigt. Die Schaltschwinge hat darin die in Abb.4 gezeigte Mittelstellung eingenommen
und ist entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt worden (Abb. 6) mit der Folge, daß
die Rolle i i in die Ausne hinurig 18 des Steges 1511 der Schaltstange 15 eingetreten
ist. Da die Rolle i i um die Achse 8 einen Kreisbogen beschreibt, wird de, ,r Steg
I ,3a nach rechts verschoben, und die Verschiebestange oder Schaltklaue 2 führt
den gewünschten Schaltvorgang aus. Dabei ist die Beschleunigung der Schaltrolle
i i in Bewegungsrichtung des Steges 15a zunächst nur gering. Dafür übt aber die
Rolle auf diesen Steg .einen um so größeren Schaltdruck aus. :Mit fortschreitender
Schwenkbewegung wächst diese Beschleunigung stetig, wobei jedoch ebenso stetig der
Schaltdruck abnimmt, eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung des Getriebehebels
i oder seines Fingers 4 vorausgesetzt. Der gleiche Vorgang spielt sich ab, wenn
die Schaltschivilige im Uhrzeigersinn verschwenkt wird.
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Bei dem bisherbeschriebe_nenAusführungsbeispiel ist der Getriebeschalthebel
unmittelbar über den Sclialtstaligeii angeordnet. Vielfach ist es jedoch zweckmäßig,
ihn mehr oder weniger all ein Stirnende des Getrie egehäuses zu versetzen, uni unmittelbar
über dem Getriebe Raum zu gewinnen, z. B. bei Kraftfahrzeugen eine gewisse Bodenfreiheit
für die Füße des Fahrers. Eine solche Anordnung -zeigt die Abb.7. Dort greift der
Schaltfinger-l. des Schalthebels i in eine :Tuffe 29 eizi, die auf einer drehbar
und längs verschiebbar gelagerten Stange 30 festsitzt. In einiger Entfernung
von vier 1Muffe 29 sitzt auf der Stange 3o, durch eine Iieilfülirullg 31, 32 all
einer Drehung verhindert, jedoch längs ve-rschiebbar, ein Hebelarm 33 mit einem
Balligen Steuerknopf 34. Durch zwei Anschläge 35, 36 ist der Hebelarm 33 jedoch
daran gehindert, eine Längsbewegung der Stange 3o mitzumachen. Dagegen vermag sich
der Hebelarm 33 finit dein l'#llopf 34 zwischen den Anschlägen 3,5 und 36
zu drehen. Sein Knopf 34 greift in die Gabel 37 eines doppelarmigen Hebels 38, 39
ein, der am Getriebegehäusedeckei 3 um einen Zapfen 4o in eileer waagrechten Ebene
schwenkbar gelagert ist. Das abgerundete Ende 4i (Abb. 8) des Hebelarmes 39 greift
in die Ausliehlnting 20 einer quer zur Stange 30 verschiebbaren zweiten Stange
42 voll oben her ein, und voll unten her ragt in eine der Atisliellinulig 20 gegenübOrliegInde
Ausl1elililung 43 der Zapfen 44 eines Mitnehmerknopfes 45 hinein, der einer weiter
unten beschriebenen Schaltschwinge angehört. Dieser Mitnehmerknopf liegt zwischen
zwei Querleisten 46 eines Gabelrahinens 47, der am inneren Ende der Stallge3o drehbar
gelagert, jedoch durch eine beliebige Führung an einer Drehung mit der Stange 30
verhindert ist. Die Längsbe«-egung des Gabelrahmens 4.7 mit der Stange
30 ist dagegen ohne weiteres möglich.
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Die Schaltschwinge, von der, wie bereits erwähnt, der- Mitnehmerknopf
zwischen die Gabelstege 46 hineinragt, bestellt wiederum aus einer Muffe 48, die
verschiebbar auf einer zu der Stange 42 parallelen Stange 49 sitzt. Von dieser Muffe
ragen wiederum in einander entgegengesetzter Richtung zwei Gabelarme 5o und 5o'
ab, an deren Enden kleine Rollen 51 und 52 drehbar gelagert sind. Diese Rollen liegen
in diesem Fall, auf ihre Längsebene bezogen, z. B. um den :Nbstand a zueinander
versetzt (Abb. io).
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Unterhalb der Schaltsch-,vilige sind in edlem Rahmen 53 wiederum drei
Schaltstangen 54, 55 und 56 nebeneinander uridrehbar, aber längs verschiebbar angeordnet.
Die Schaltstellung einer jeden Schaltstange kann durch eine federnde Kugelarretierung
57 fest-g gel- 't werden.
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Im Schwelikbereich der Schaltschwinge gehen die Schaltstangen 54,
55 und 56 wiederuni in flache, hochkant stellende Stege 55a über, die mit geringem
Abstand zueinander parallel liegen. Dieser Abstand entspricht der Versetzung a,
der Schaltschwingenrollen 51 und 52. Ini Schw-enkhereich dieser Rollen
weisen
die Stege wiederum senkrechte Ausnehmungen 58, 59 auf. Die Schaltstange. 54 ist
am rechten Ende mit einer eine Schaltgabel 65 tragenden Muffe 64 versehen; eine
gleiche Muffe 68 mit einer Schaltgabel 69 trägt die dritte Schaltstange 56 am linken
Ende. Eine Schaltgabel 70 ist am Steg 55a der Schaltstange 55 unmittelbar
befestigt.
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Beim Verschwenken des Schalthebels i lediglich in Richtung der Zeichenebene
der Abb. 7 verursacht der Finger 4 eine Längsverschiebung der Stange 30 mit
dem Gabelrahmen 46, 47. Dabei wirken die Gab,e-lstege 46 in gleicher Richtung auf
den Mitnehmer 42 der Schaltschwinge ein und verschwenken diese. Hierbei tritt die
nach unten schwenkende Rolle 5 i oder 52 dieser Schaltschwinge in die gerade unter
ihr liegende Ausnehmung 58 oder 59 eines Schaltstangensteges ein und bewegt diesen
entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Schaltstange 30, wodurch der gewünschte
Schaltvorgang eingeleitet wird.
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Wird der Getriebeschalthebel i dagegen quer zur Zeichenebene verschwenkt,
so verursacht die Querbewegung des Schaltfingers 4 eine Drehung der Schaltstange
30. Dementsprechend führt auch der Hebelarm 33 mit dem Knopf 34 eine Drehbewegung
aus und verschwenkt hierbei den doppelarmigen Hebel 38, 39. Das Ende 41 desselben
verschiebt die Stange 42 und diese ihrerseits den Mitnehmer 45 zwischen den Gabelstegen
46 in Querrichtung. Infolgedessen führt auch die Schaltschwinge eine Querbewegung
aus, und hierdurch werden. die Schaltrollen 51 und 52 über die jeweiligen Ausnehmungen
j der Schaltstangenstege gebracht, so daß bei einer -darauffolgenden L ängsbe7weggung
des Getriebeschalthebels auf die oben beschriebene Weise eine bestimmte Schaltrolle
mit einer bestimmten Schaltstange in Eingriff gelangt und die Schaltbewegung sich
in der weiter oben geschilderten Weise vollzieht.
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Das Schaltschema der Schaltvorrichtung ist von der Anordnung der Schaltstangen
und ebenso von der Versetzung der Schaltschwingenrollen abhängig.