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Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung lx#zielit sich auf eine Schalt\-orriclituirg für \\'echselgetriel@e,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, tnit einem den -\utriel) nur in einer Antriebsrichtung
weiterleitenden Freilauf in einem Gange und besteht im wesentlichen darin, claß
hei eingeschaltetem, den Freilauf enthaltendem Gange und hei Überholendem Abtrielw,
z.13. schiebendem `Vagen, selbsttätig durch Einrücken einer Schaltkupplung ein anderer
Gang eingerückt wird. Die Anordnung kann ferner zweckmäßig derart getroffen sein,
claß in der Regel bei Rückkehr auf normale Antriebsrichtung, also auf treibenden
Motor, der frühere Gang wieder eingeschaltet und damit der Antrieb selbsttätig wieder
vom Freilauf aufgenommen wird.
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Der Freilauf ist insbesondere in einem niederen Gange und die bei
überholendem Abtriebe sich einrückende Schaltkupplung in einem höheren Gange angeordnet,
so daß bei Einschaltung der Schaltkupplung eine :die Klemmwirkung des Freilaufes
aufhebende Relativdrehung der durch ihn gekuppelten Antriebsteile auftritt. Die
Schaltkupplung ist hierbei vorzugsweise als Reib- oder Rutschkupplung, z.13. als
Lamellenkupplung, ausgebildet.
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Gegenüber bekannten Getrieben mit _\nordnung eines Freilaufes hat
die Erfindung den Vorteil, daß hei Umkehr des Antriebes, d. h. bei Überholung ,des
Motors durch den Abtrieb :des Getriebes, der Kraftschluß zwischen dem Motor und
dem Abtriebe, z. B. den Fahrzeugrädern, nicht unterbrochen wird, sondern infolge
der Einschaltung der in einem anderen Gange angeordneten Schaltkupplung von :dieser
übernommen wird. Der Motor kann
dadurch z. B. als Bremse benutzt
werden. Ferner braucht der Motor beim Wiedergasgeben nur verhältnismäßig wenig beschleunigt
zu werden, um den Antrieb wieder aufzunehmen. Die Schaltkupplung kann hierbei so
ausgebildet bzw. der Schaltdruck so bemessen werden, d aß auch bei rückwärts rollendem
Fahrzeug das Getriebe nicht in sich gesperrt wird. Die Umschaltung auf einen höheren
Gang bei eingeschaltetem niederem Gange und überholendem Abtriebe hat ferner den
Vorteil, daß der Motor bei Antrieb durch den Wagen oder den sonstigen Antrieb geschont
wird.
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Des weiteren erlaubt es die Erfindung, zur wechselweisen Schaltung
zweier Gänge lediglich eine einzige Schaltkupplung vorzusehen, indem jeweils (willkürlich
oder selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder der Drehzahl
einer Getriebewelle) entweder bei ausgerückter Schaltkupplung in einem z. B. niederen
Gange unter Ausnutzung der Klemmwirkung des Freilaufes oder durch Einschaltung der
Schaltkupplung und dadurch -bewirkter Überholung des Freilaufes im anderen Gange
gefahren werden kann. Im Gegensatz z. B. zur Verwendung von zwei Kupplungen, welche
wechselweise zur Einschaltung des einen oder anderen Ganges zu betätigen sind, erfolgt
das übersdhalten von dem einen auf den anderen Gang dadurch praktisch stoßfrei und
ohne Unterbrechung des Kraftschlusses. Die Verwendung einer einzigen Kupplung, z.
B. einer Lamellenkupplung, hat des weiteren den Vorteil, daß die zu synchronisierenden
Massen verhältnismäßig klein gehalten werden können.
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Erfolgt das Schalten in den höheren Gang z. B. durch vorherige Gaswegnahme
und damit Synchronisierung der miteinander zu kuppelnden Teile, so kann die Kupplung
.besonders klein und leicht gehalten wenden, da sie niemals schleifend Drehmoment
zu übernehmen hat.
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Der Schaltdruck für die Schaltkupplung, welche dazu dienen kann, .auch
bei normalem Antrieb, also treibendem Motor, eine willkürliche oder selbsttätige
Einschaltung des die Schaltkupplung enthaltenden Ganges zu gestatten, kann Bleichbleiben
oder veränderlich sein. In lezterem Falle kann beispielsweise für das Einrücken
der Schaltkupplung bei Überholendem Abtriebe, also z. B. bei schiebendem Fahrzeuge,
der Schaltdruck niedriger bemessen werden, und zwar gegebenenfalls nur so hoch,
daß ein Mitschleppen des Motors durch den schiebenden Wagen unter Vermittlung der
Schaltkupplung gewährleistet ist, während für das Einschalten der Kupplung bei normalem
Antriebe, also treibendem Motor, der Schaltdruck so hoch gewählt wird bzw. gewählt
werden kann, daß das volle Antriebsmoment von der Kupplung 'Übertragen wird.
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Auch kann die Erhöhung des Schaltdruckes selbsttätig in Abhängigkeit
von einer Regelgröße, z. B. von der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl einerGetriebewelle,
erfolgen, derart, daß unterhalb des :betreffenden Grenzwertes der Regelgröße ein
niederer Schaltdruck, oberhalb desselben ein höherer Schaltdruck erzeugt wird. Die
Anordnun', kann hierbei alsdann insbesondere derart sein, daß unterhalb :des betreffenden
Grenzwertes jeweils eine wechselweise Umschaltung von Freilauf auf Schaltkupplung
in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung stattfindet, oberhall) des Grenzwertes
jedoch die Schaltkupplung eingerückt bleibt.
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Zum selbsttätigen Einrücken der Schaltkupplung bei Umkehr der Antriebsrichtung
dient zweckmäßig ein Schaltglied, «-elches zwischen einem mit dem Antriebe des Getriebes
und einem mit dem Abtriebe des Getriebes umlaufenden Teil zwischengeschaltet und
zu einem dieser beiden Teile unter Reibung unbeschränkt drehbar, zum anderen Teil
dagegen nur begrenzt vierdrehbar ist. Das Schaltglied kann hierbei einen das Antriebsmoment
übertragenden Teil des Antriebes selbst bilden oder als zusätzliches, lediglich
das Ein- bzw. Auskuppeln der Schaltkupplung bewirkendes Steuerglied ausgebildet
sein.
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Die Erfindung sieht des weiteren ein Wechselgetriebe mit mindestens
vier Vorwärtsgängen und mit einer erfindungsgemiiß wirkenden Schaltvorrichtung vor,
derart, daß in der Reihenfoge der Gänge abwechselnd einem Gange mit Antrieb über
,den Freilauf ein Gang mit Antrieb über die Schaltkupplung folgt und demgemäß mehrere
Gruppen von paarweise zusammenwirkenden Gängen mit Freilauf bzw. Schaltkupplung,
gebildet werden. Das Überschalter von der einen, z. B. niederen, auf :die andere,
z. B. höhere Gruppe von Gängen erfolgt zweckmäßig durch eine LeiChtSClialt-#N'eCliselkupplung,
z. B. eine Synchronisierkupplung, wobei diese wiederum entweder willkürlich oder
selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem Drehmoment od. dgl., geschaltet
werden kann. Das Umschalten von der einen auf die andere Ganggruppe ist zweckmäßig
zugleich mit einer entsprechenden Beeinflussung eines die Schaltung innerhalb einer
Ganggruppe bewirkenden Reglers verbunden, so daß ein und derselbe Regler gleichzeitig
für die Schaltung innerhalb mehrerer oder aller Ganggruppen dienen kann.
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Die Erfindung bezieht sich ferner u. a. auf besonders einfache und
vorteilhafte Schaltanordnungen zur Umschaltung von niederen auf höheren Schaltdruck
bzw. zur Erzeugung eines entsprechenden Flüssigkeitsdruckes.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen, und zwar zeigt Abb. i einen
Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit vier Vorwärtsgängen, Abb. 2 einen
Querschnitt durch die Schaltvorrichtung nach Linie A-B der Abb. i, Abb. 3 -den gleichen
Querschnitt in einer anderen Schaltlage des verwendeten Schaltringes, Abb. 4 eine
Schemadarstellung für eine @beispielsweise Schaltung des Getriebes, wobei der Schnitt
durch das Getriebe nach Linie C-D der Abb. 2 geführt ist, Abb. 5 eine Schemadarstellung
für eine weitere beispielsweise Schaltmöglichkeit.
Abb.6 einen Querschnitt
durch eine Ausführungsforen eines drehnachgiebig gelagerten Lamel lenträgers.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 ist io die vom Motor z. B.
über eine übliche Motorkupplung angetriebene Antriebswelle, i i eine Zwischenwelle
und 12 ,die z. B. zur Hinterachse des Fahrzeugs führende Abtriebswelle des Getriebes.
Die Wellen sind einerseits z. B. mittels Nadellager ineinander und andererseits
durch die Lager 13, 14 und 15 im Getriebegehäuse gelagert. Parallel zu dem durch
die Wellen io, i 1, 12 gebildeten Hauptwellenzug ist eine ebenfalls im Getriebegehäuse
durch,die Lager 16, 17 gelagerte Vorgelegewelle 18 vorgesehen, welche mit ,dem Hauptwellenzug
durch die Paare dauernd im Eingriff stehender Zahnräder 19-2o, 21-22 und 23-24 in
Antriebsverbindung steht bzw. in Antriebsverbindung gebracht werden kann. Die Zahnradpaare
19-2o und 21-22 sind hierbei unmittelbar beiderseits der Lager 14 und 16, das Zahnradpaar
23-24 unmittelbar neben den Lagern 15 und 17 angeordnet, so d.aß sich eine besonders
geräuscharme Übertragung des Antriebes im Getriebe ergibt.
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Die Zahnräder 20, 22 und 24 sind mit der Vorgelegewelle fest verbunden,
desgleichen das Zahnrad 21 mit der Zwischenwelle i i. Das Zahnrad 23 ist lose drehbar
auf der Abtriebswelle 12 gelagert. Zur wechselweisen Kupplung der Zwischenwelle
i i und des Zahnrades 23 mit der Abtriebswelle 12 dient eine Synchronisierkupplung
25. Letztere besteht in an sich bekannter Weise aus Reibkupplungen 26, 27 und aus
einer Muffe 28, deren Keilnuten mit den Klauen 29, 3o an den Zahnrädern 21 und 23
in Eingriff gebracht werden kann und welche mit dem Kupplungsglied 25 durch federnde
Rastvorrichtungen gekuppelt sind. Die Schaltmuffe 28 trägt einen Zahnkranz 31, der
über ein besonderes in der Zeichnung nicht dargestelltes Rüdkwärtsrad mit dem Zahnrade
32 auf der Vorgelegewelle zur Einschaltung des Rückwärtsganges kuppelbar ist. Die
Synchronisierkupplung kann in an sich bekannter Weise z. B. auch mit besonderen
Riegelgliedern versehen sein, welche ein Einschalten der Muffe 28 in die Klauen
29, 30 zwangsläufig so lange verhindert, bis völliger Gleichlauf erreicht
ist. Zu diesem Zweck können die Reibflächen 26 und 27 des Kupplungsgliedes 25 zu
diesem ein begrenztes Spiel in Drehrichtung besitzen.
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Zwischen der Antriebswelle io und der Zwischenwelle i i ist ein Freilauf
33 zwischengeschaltet, derart, daß bei Antrieb der Welle io .in Vorwärtsdrehrichtung
d urch den Motor (Drehrichtung x in Abb. 2) die Zwischenwelle i i durch die Klemmwirkung
des Freilaufes mit der Antriebswelle io gekuppelt wird und durch diese in Antriebsdrehrichtung
mitgenommen, der Antrieb jedoch unterbrochen wird, wenn die Zwischenwelle i i, z.
B. bei Drosselung des Motors und schiebendem Fahrzeuge, der Antriebswelle io vorauseilt.
Der als Außenring für den Freilauf 33 dienende flansch-oder hülsenförmige Teil 34
der Antriebswelle io ist gleichzeitig innererTräger für dieLamellen derLamellenkupplung
35, deren äußerer Träger 36 einerseits mit dem auf der Zwischenwelle i i lose drehbar
gelagerten Zahnrad i9 und andererseits mit dem auf der Antriebswelle io lose drehbar
gelagerten Schaltzylinder 37 -fest verbunden ist. Im letzteren ist ein das Druckstück
38 für die Lamellenkupplung tragender Kolben 39 :gelagert. Dieser wird einerseits
durch eine Feder 4o nach links gedrückt und kann andererseits .unter die Wirkung
eines im Druckraum 41 wirkenden Druckmittels gebracht werden.
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Als Druckmittel dient eine Flüssigkeit, z. B. Drucköl, welches durch
eine Leitung 42 zugeleitet wird. Diese mündet @in eine Ringnut 43, welche den ringförmigen
Steuerteil 44 des Schaltzylinders 37 ,umgibt. Eine Querbohrung 45 führt auf die
Außenfläche eines zwischen die Antriebswelle io und den Steuerteil 44 eingesetzten
Schaltringes 46. Dieser ist mit der Antriebswelle io durch Reiibungsschluß verbunden,
im übrigen aber gegenüber derselben unbeschränkt drehbar, während er sich gegenüber
dem Steuerteil 44 des Schaltzylinders 37 nur um einen .begrenzten Winkel a (Abb.
2) verdrehen kann, der durch eine Ausnehmung oder Anschlagnut 47 und ein in den
Teil 44 eingesetztes Anschlagsglied 48 :bestimmt wird. Der Schaltring 46 besitzt
eine weitere Ausnehmun:g oder Steuernut 49, ,welche bei treibendem Motor, also bei
Antrieb der Welle io, relativ zum Steuerteil 44 in Richtung x (Abb. 2) über eine
Längsbohrung 5o im Teil 44 mit dem Druckraum 41 sowie ferner z. B. über eine Nut
51 im Teil 44, eine Querbohrung 52 und eine Ringnut 53 sowie eine Radial;bohrung
54 in der Welle io mit einer z. B. durch eine Längsbohrung 55 @in der Antriebswelle
io gebildeten Rückleitung in Verbindung steht. Bei überholendem Abtriebe, d. h.
bei schiebendem Fahrzeug und damit bei Antrieb des Steuerteils 44 relativ zur Welle
io in Richtung x (Abb. 3), wird die Nut 51 von der Steuernut 49 getrennt und letztere
über die Bohrung 45 mit der Leitung 42 in Verbindung gebracht.
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Eine beispielsweise Schaltanordnung für das Getriebe ist in A@bb.
4 schematisch dargestellt. Eine Schaltflüssigkeit, z. B. Schmieröl, wird aus einem
Behälter 56 durch eine z. B. von der Abtriebswelle des Getriebes angetriebene Pumpe
57 über eine Leitung 58 in einen Steuerzylinder 59 gedrückt. In demselben gleitet
ein Steuerschieber 6o mit den Steuerkanten 61 und 62, welcher unter der Wirkung
einer Regelfeder 63 nach aufwärts gedrückt wird und von welchem die bereits erwähnte
Leitung 42 abzweigt. Die Regelfeder 63 stützt sich gegen einen Kolben 64 ab,dessen
Unterseite durch eine Leitung 65 von der Pumpe 57 oder einer weiteren Pumpe unter
Druck gesetzt werden kann, indem z. B. ein Schaltglied 66 die Leitung 65 entweder
mit der Unterseite des Kolbens 64 oder mit der Rückleitung 55, 67 bzw. dem Behälter
56 od. dgl. in Verbindung bringt. Der Steuerschieber 6o wird ferner durch ein Gestänge
68 von einem z. B. von der Abtriebswelle 12 des Getriebes angetriebenen
Regler
69 beliebiger Art betätigt, derart, daß im unteren Regelbereich des Reglers, z.
B. bei nicht ausgeschlagenen Reglergewichten, der Steuerschieber 6o sich, wie gezeichnet,
in einer oberen Stellung befindet, im oberen Regelbereich, z. B. bei ausgeschlagenen
Reglergewichten, jedoch nach abwärts verstellt wird. Vom Zylinder 59 zweigt ferner
eilieIZückleitung7o mit einem federbelasteten Ventil 71 und eine Rückleitung 72
mit einem federbelasteten Ventil 73 ab. Die Leitungen 70 und 72 werden hierbei
durch die Steuerkanten 61 und 62 des Schiebers 6o gesteuert. Der Federdruck des
Rückschlagventils 71 ist ferner geringer als der Federdruck des Rücksehlagventils
73.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: 1. Gang: Beim Anfahren
des Fahrzeuges ist die Wechselkupplung 25, 28 nach rechts verstellt, so daß sie
das Zahnrad 23 mit der Antriebswelle 12 kuppelt. Nach dem Einrücken der Hauptkupplung
überholt die Antriebswelle io die Zwischenwelle i i, wodurch die Freilaufrollen
33 in Klemmstellung gebracht werden. Der Antrieb erfolgt alsdann von der Antriebswelle
io über den Freilauf 33 zur Zwischenwelle i i und von dieser über die Zahnräder
21, 22, die Vorgelegewelle 18, die Zahnräder 24, 23 und die Kupplung 25 zur
Abtriebswelle 12. Das äußere Tragstück 36 für die Lamellenkupplung mit dem Schaltzylinder
37 und dem Zahnrad i9 wird hierbei vom Zahnrad 21 über die Zahnräder 22, 2o und
i9 mit geringerer Drehzahl als die Antriebswelle io angetrieben. Der Schaltring
44 befindet sich daher in der in Abb.2 dargestellten Drehlage, bei welcher die Steuernut
49 die zum Druckraum 41 führende Längsbohrung 50 über '51, 52, 53, 54 mit
derRückleitung 55 bzw.67 verbindet. Der Druckraum 41 ist daher drucklos, der Kolben
39 durch die Feder 4o nach links gedrückt und die Lamellenkupplung 35 ausgerückt.
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Die Druckflüssigkeit wird während dieser Zeit von der Pumpe 57 über
die Leitung 58 in (;n Steuerzylinder 59 geleitet und kann, da sich der Steuerschieber
6o infolge der geringen Drehzahlen der Abtriebswelle in seiner oberen Stellung befindet,
durch die Leitung 70 mit dem Rückschlagventil 71 in den Behälter 56 zurückfließen.
Der Flüssigkeitsdruck wird hierbei im wesentlichen durch den Federdruck des Rückschlagventils
71 bestimmt.
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Wird der Motor gedrosselt, so daß der Wagen zu schieben beginnt, so
löst sich infolge Umkehr der relativen Drehrichtung der Freilauf 33, indem die Zwischenwelle
i i sowie (nach Erreichen eitler gewissen durch die Übersetzung der Zahnradpaare
21, 22 und 20, i9 bestimmten Relativdrehzahl zwischen den beiden Wellen) auch der
Schaltzylinder 37 mit dem Steuergliede 44 die Antriebswelle io in Richtung x überholt.
Der mit der Welle io im Reibungsschluß stehende Schaltring 46 wird infolgedessen
relativ zum Steuergliede 44 in die Lage nach Abb.3 verstellt. Die Verbindung zwischen
dem Druckraum 41 bzw. der Leitung 5o und der Rückleitung 55 wird unterbrochen und
eine Verbindung zwischen der Querbohrung 45 und der Leitung 5o zum Druckzylinder
41 durch die Steuerllut 49 hergestellt. Es kann die Druckflüssigkeit aus der Leitung
42 in den Druckrauen 4i überströmen, was zur Folge hat, daß der Kolben 39 gegen
die Wirkung der Feder 40 nach rechts gedrückt wird und die Lamellenkupplung 35 zum
Fassen bringt. Der Antrieb erfolgt alsdann von hinten, also von der Abtriebswelle
12 her über die 7allnräder 23, 24, die Vorgelegewelle 18, die Zahnräder 20, i9 und
die Kupplung 35 zur Antriebswelle lo. Dieses entspricht der Übersetzung im 2. Gang.
Der durch die Federbelastung des Riickschlagventils 71 in der Rückleitung 7o bestimmte
Flüssigkeitsdruck ist hierbei zweckmäßig nur so hoch bemessen, daß der Kupplungsschluß
in der Laniellenktipl>lung 35 gerade ausreicht, um den 1\,1(toi- vorn schiebenden
Wagen mitzuschleppen. Hierdurch wird erreicht, daß der Motoreine bestimmte untere
Drehzahl nicht unterschreitet und beim Wiedergasgeben sich praktisch sofort wieder
finit dem Fahrzeugantrieb kuppelt, ohne zuvor Nvesentlich beschleunigt werden zu
müssen. Zugleich bewirkt der geringe Kupplungsdruck, daß beim Wiedergasgel>en die
Kupplung schleifen kann, wodurch der Schaltring 46 wieder von der Alitriehswelle
To aus der Stellung nach Abb. 3 in die Stellung nach _'11>1>. 2 mitgenommen wird
und somit den Druckraum 41 wieder unter Außendruck setzt. Die 1_alnellenkuppluilg
35 rückt sich aus, und der Freilauf 33 faßt von neuem. Der i. Gang ist wieder eingeschaltet.
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2. Gang: Erhöht sich die Prellzahl des Motors und damit die mit ilini
gekoppelten Getriebewellen, so erfolgt bei einer bestiniinten Drehzahl der Abtriebswelle
12 bzw. bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit des @\% agens ein Ausschlagen des
Reglers 69, was zur Folge hat, daß der Steuerschieber 6o in seine untere Steuerstelltiii;g
verschoben wird. DieLeitung 70 wird infolgedessen durch die Steuerkante 61
abgesperrt und gleichzeitig die Leitung 7 2 durch die Steuerkante 62 freigegeben.
Entsprechend dem höheren Federdruck des Rückschlagventils 73 steigt auch der @lüssiglceitsciruclc
ein Stetiei-zvlindei-59 und damit in der Leitung 42 an. Solange der Antrieb des
Fahrzeugs noch durch den Votor bzw. durch die Antriebswelle io erfolgt, der Schaltring
46 sich also in der Stellung Bach Abb. 2 l>efill(Iet, hat jedoch die Flüssigkeit
auch nach vollzogener Schaltung des Stetterscliiel)ers lio durch den Regler 69 noch
keinen Zutritt ztini Urtickratini 41 der Lamellenkupplung 35, so claß der Wagen
zunächst weiterhin noch ini i. Gang fährt.
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Zum Schalten in den 2. Gang inuß der Fahrer, z. B. durch Zurücknahme
des Gaspedals, den -Motor verlangsamen, wodurch der Schaltring 46 aus der Stellung
gemäß Abb. 2 in die Stellung gemäß Abb. 3 gebracht wird. Die unter höherem Druck
stehende Flüssigkeit kann über die Steuernut 49 und die Bohrung 5o in den Druckraum
41 der Lamellenkupplung einströmen und dadurch die Kupplung einrücken. Das Zahnrad
i9 wird dadurch mit der Antriebswelle io gekuppelt, was einem .Abtrieb des Fahrzeugs
über die Zahnräder 19, 20, 24 und 23 im 2. Gang entspricht. Infolge des höheren
Druckes wird hierbei die Kupplung so fest geschlossen, daß
sie auch
das höchste Antriebsmoment vom Motor auf den Wagen übertragen kann.
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Im Gegensatz zur oben beschriebenen Wirkungsweise, welche sich bei
Rückkehr auf \-lotorantrieb unter der Voraussetzung einer im Bereiche des i. Ganges
liegenden Fahrgeschwindigkeit ergab, erfolgt in diesem Falle auch nach Wiedergasgeben
keine Rückschaltung auf den i. Gang, da wegen des zum Kuppeln verwendeten höheren
Schaltdruckes ein Rutschen der Lamellenkupplung 35 auch dann nicht auftritt, wenn
der Motor wieder den Antrieb übernimmt. Der Schaltring 46 bleibt infolgedessen in
der Lage nach Abh. 3. Erst wenn sich der Wagen ,wieder so weit verzögern sollte,
daß der Regler 69 in seine Ausgangsstellung zurückgeht und infolgedessen der Flüssigkeitsdruck
wieder verringert, die Lamellenkupplung 35 also teilweise entlastet wird, kann ein
Rückdrehen des Schaltringes 46 in die Lage nach Abb. 2 und damit eine Wiedereinschaltung
des i. Ganges erfolgen.
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3. Gang: Die Umschaltung vom 2. auf den 3. Gang bzw. von der den i.
und 2. Gang umfassenden Ganggruppe auf die den 3. und 4. Gang umfassende Ganggruppe
erfolgt grundsätzlich dadurch, daß die Wechselkupplung 25, 28 aus der rechten Stellung
in die linke Stellung übergeschaltet wird. Das Überschalten kann hierbei von Hand
oder auch selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von einem besonderen Drehzahlregler
od. dgl., erfolgen. Gleichzeitig mit der Umschaltung der Wechselkupplung 25, 28
wird auch das Schaltglied 66 in Pfeilrichtung in seine andere Stellung übergeschaltet,
wobei die Unterseite des Kolbens 64 über die Leitung 65 unter Druck gesetzt wird.
Dies hat zur Folge, daß der Kolben 64 nach aufwärts, z. B. bis zu einem Anschlage,
verschoben wird und hierdurch die Feder 63 zusätzlich spannt. Der Regler 69 muß
daher gegen diese zusätzliche Federspannung arbeiten. Er wird infolgedessen erst
bei einer durch diese Federspannung bestimmten höheren Drehzahl zum Ausschlagen
kommen.
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Ist daher von der ersten Ganggruppe (i. und 2. Gang) auf die zweite
Ganggruppe (3. und 4. Gang) willkürlich oder selbsttätig übergeschaltet worden,
so wird, sofern die Fahrgeschwindigkeit innerhalb oder gegebenenfalls auch unterhalb
des für den 3. Gang vorgesehenen Bereiches liegt, der Steuerschieber 6o sich wieder
in die gezeichnete obere Stellung einstellen. War zuvor der 2. Gang eingeschaltet,
so wird infolge der Druckminderung im Druckraum 41 die Lamellenkupplung 35 wieder
ausgerückt und die unmittelbare Kupplung der Antriebswelle io mit der Zwischenwelle
i i über den Freilauf 33 bewirkt. -Der Antrieb erfolgt alsdann im direkten Gange
unmittelbar von der Antriebswelle io über den Freilauf 33 zur Zwischenwelle ii und
von dort über die Wechselkupplung 25 zur Abtriebswelle 12. Bei Umkehr der
Antriebsrichtung (hei schiebendem Wagen) wird wieder vorüberrehend, wie im Falle
des i. Ganges von diesem auf den 2. Gang, auf den 4. Gang übergeschaltet, indem
der Schaltring 46 seine Relativdrehlage gemäß Abh. 3 einnimmt. 4. Gang: Erhöht sich
die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über die für die Einschaltung des 4. Ganges vorgesehene
Grenzgeschwindigkeit, so schlägt der Regler 69 wieder aus, der Steuerschieber 6o
wird wieder nach abwärts verschoben und der Druck der Schaltflüssigkeit wieder entsprechend
der stärkeren Federbelastung des Rückschlagventils 73 verstärkt. Bei Gaswegnahme
bzw. bei Verlangsamung des Motors kann sich alsdann der 4. Gang einrücken, ohne
daß beim Wiedergasgeben eine Rückschaltung auf den 3. Gang erfolgt. Der Antrieb
erfolgt in diesem Falle im Schnellgange von der Antriebswelle io über die Lamellenkupplung35,
die Zahnräder i9, 2o, die Vorgelegewelle i8, die Zahnräder 22, 21 (mit Zwischenwelle
i i) und die Wechselkupplung 25 zur Abtriebswelle 12.
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Rückwärtsgang: Zum Einschalten des Rückwärtsganges wird das nicht
gezeichnete Rückwärtsrad in die Verzahnung der Zahnräder 31 und 32 eingerückt. Im
übrigen erfolgt der Antrieb wie im i. Gang.
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Findet ein Rückwärtsrollen des Fahrzeuges, z.B. in einem Gefälle,
bei eingeschaltetem Vorwärtsgange statt, so sind die relativen Antriebsverhältnisse
am Freilauf 33 grundsätzlich die gleichen wie bei eingeschaltetem i. Gange und vorwärts
treibendem Motor. Es wird sich infolgedessen der Antrieb von der Abtriebswelle 12
über die Freilaufkupplung 33 auf die Antriebswelle io übertragen. Da hierbei die
Welle io entgegen der Pfeilrichtung x dem Teil 44 vorauseilt, stellt sich der Schaltring
46 in die Lage nach Abb. 3 ein. IDa die Ölpumpe rückwärts läuft, ist kein Öldruck
vorhanden. Daher wird kein Druck auf die Kupplung erzeugt, so daß der Antrieb nicht
gesperrt wird, wie es z. B. bei Verwendung eines dem Freilauf 33 entgegenwirkenden,
die Kupplung 35 ersetzenden Gegenfreilaufes der Fall wäre. Bei einem Rückwärtsrollen
des Fahrzeuges und eingeschaltetem Rückwärtsgange wird der Antrieb unter Freigabe
des Freilaufes 33 und unter Verstellung des Schaltringes 46 in die Lage gemäß Abb:
3 über die Lamellenkupplung 35, also wie bei eingeschaltetem i. Gange und treibendem
Wagen erfolgen.
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Um die Kupplung 35 gegebenenfalls auch unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit
unter vollen Kupplungsdruck setzen zu können, kann eine z. B. willkürlich bedienbare
Einrichtung vorgesehen sein, welche es erlaubt, den Schaltraum 41 auch im unteren
Drehzahlbereich mit Druckflüssigkeit hohen Druckes zu beliefern. Dies kann z. B.
dadurch geschehen, daß die Feder des Rückschlagventils 71 stärker vorgespannt oder
auf irgendeine geeignete Weise, z. B. durch Entspannung der Feder 63, zwangsläufige
Verstellung des Schiebers 6o oder durch einen das Ventil 71 vom Steuerraum 59 trennenden
und das Ventil 73 mit ihm bzw. mit der Leitung42 verbindenden Wechselschalter,
das Rückschlagventil 73 zur Wirkung gebracht wird. Im a11-gemeinen ist es zweckmäßig,
die Pumpe 57 von der Abtriebswelle des Getriebes antreiben zu lassen. Will man jedoch
auch bei stehendem Wagen den vollen bzw. einen höheren Flüssigkeitsdruck zur
Verfügung
haben, um z. B. die Kupplung 35 als Rücklaufsicherung gegen Rückwärtsrollen auf
einer Steigung benutzen zu können, so kann man die Pumpe 57 bzw. eine zusätzliche
Pumpe auch von der Motorwelle oder einem besonderen Antrieb antreiben lassen.
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Eine etwas andere, ebenfalls hydraulische Schaltungsweise zeigt Abb.
5. Die Druckleitung 58 der z. B. von der Abtriebswelle des Getriebes angetriebenen
Pumpe 57 mündet in diesem Falle in einen Steuerraum 74 des Steuerzylinders 75 ein,
in welchem ein Steuerschieber 76 mit den Kolbenteilen 77 und 78 gleitet und von
welchem auch die Leitung 42 zum Schaltraum 41, der Kupplung 35 abzweigt. Durch eine
Zweigleitung 79 ist der Raum 8o an die Druckleitung 58 bzw. an den Steuerraum 74
oder die Leitung 42 angeschlossen. Eine Druckfeder 81 sucht den Steuerschieber 76
nach aufwärts zu drücken. Mit ihrem änderen Ende stützt sich die Feder gegen das
Gehäuse des Steuerzylinders 75 oder einen sonstigen feststehenden Teil ab, kann
sich jedoch gegebenenfalls auch gegen eine einstellbare Federauflage abstützen.
Durch zwei Leitungen 82 und 83, von denen die letztere mit der Druckleitung 42 erst
in Verbindung gebracht wird, wenn der Steuerschieber 76 unter Zusammendrückung der
Feder 81 eine untere Stellung einnimmt, steht der Zylinder 75 mit einem zweiten
Steuerzylinder 84 in Verbindung, in welchem ein als Stufenkolben ausgebildeter Steuerschieber
85 mit den Kolbenteilen 86 und 87 gleitet. Letztere schließen einen Steuerraum 88
zwischen sich ein, an den eine gegebenenfalls z. B. mit einem Drosselgliede oder
Rückschlagventil 89 versehene Rückleitung 9o, eine Schmierleitung zur Schmierung
des Getriebes oder eine sonstige Leitung für die Ausnutzung oder Rückführung der
überschüssig von der Pumpe 57 geförderten Druckflüssigkeit angeschlossen sein kann.
Durch eine Zweigleitung 9i steht ferner die, Leitung 83 mit dem Raum 92 über dem
Kolbenteil 86 in Verbindung.
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'Der Steuerschieber 85 ist mit einer Regelstange 93 verbunden, auf
welche der Regler 94 derart einwirkt, daß derSteuerschieber 85 bei ansprechendem
Regler gegen die Wirkung der Reglerfeder 95 verstellt wird. Die Federauflage 96
kann, ähnlich wie, die Federauflage 64 nach Abb. 4, durch einen Hebel 97 verstellt
werden. Letzterer kann hierbei wieder mit dem Schalthebel für die Wechselkupplung
25, 28 gekuppelt und z. B. zusammen mit dieser willkürlich oder selbsttätig bedienbar
sein. In der Druckleitung 58 kann ferner ein Schaltorgan 98 angeordnet sein, welches
ein Absperren der Flüssigkeit zum Schaltzylinder 75 durch Rückführen über eine Rückleitung
99 gestattet. Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist folgende: Befindet sich
der Hebel 97 bzw. die Federauflage 96 in der voll ausgezeichneten unteren Stellung,
so steht die Feder 95 nur unter verhältnismäßig geringer Vorspannung, welche, ähnlich
der Wirkung der Feder 63, dem Regler 94 bis zu einer für das Umschalten vom i. auf
den 2. Gang vorgesehenen Drehzahl der Reglerwelle derart das Gleichgewicht hält,
daß bis zu diesem Zeitpunkt die Leitung 82 mit dem Steuerraum 88 in Verbindung steht,
während die Leitung 83 von ihm abgesperrt ist. Die von der Pumpe 57 geförderte Druckflüssigkeit
wird daher den Steuerschieber 76 über die Zweigleitung 79, 8o nur so weit nach abwärts
gegen die Wirkung der Feder 81 verstellen, daß sie über die Leitung 82 zum Druckraum
84 und von dort über 9o abfließen kann. Der Steuerraum 74 einschließlich der Leitung
42 steht daher unter einem Druck, der durch die Vorspannung der Feder 81, etwa entsprechend
der dargestellten Lage des Steuerschiebers 76, bestimmt wird. Infolge der Ausbildung
des Steuerschiebers 85 als Stufenkolben wird ferner durch den Druck im Raum 88 eine
zusätzliche, dem Regler 94 entgegenwirkende Kraft ausgeübt.
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Erhöht sich bei unveränderter Lage des Hebels 97 die Drehzahl der
Reglerwelle bzw. die Fahrgeschwindigkeit über den für die Einschaltung des 2. Ganges
bestimmten Wert, so wird durch entsprechenden Ausschlag der Reglergewichte die Leitung
82 durch den Kolbenteil 86 des :Steuerschiebers 85 gesperrt, während gleichzeitig
die Leitung 83 durch den Kolbenteil 87 freigegeben wird. Die Druckflüssigkeit kann
daher aus dem Steuerraum 74 nicht mehr über die Leitung 82 abfließen, sondern ist
gezwungen, unter Erhöhung des Druckes den Steuerschieber 76 gegen die Wirkung der
Feder 81 weiter nach abwärts zu verschieben, bis der Kolbenteil 78 des Schiebers
die Leitung 83 ebenfalls freigegeben hat und nunmehr einen Abfluß über die Leitung
zuläßt. Der Druck in der Leitung 42 wird in diesem Falle durch die höhere Spannung
der Feder 8i bestimmt. Gleichzeitig wird der Raum 88 sowie der Raum 92 beiderseits
des Steuerkolbens 86 über die Leitung 83 unter einen gewissen höheren Druck gesetzt,
was zur Folge hat, daß nunmehr eine zusätzliche Kraft die Wirkung des Reglers 94
unterstützt und den .Steuerschieber 85 zusätzlich nach abwärts drückt. Durch entsprechende
Bemessung der beiden Steuerkolben 86, 87 sowie des in den Steuerräumen
88 und 92 herrschenden, gegebenenfalls durch die Einstellung des Rückschlagventils
89 regelbaren Druckes hat man es in der Hand, eine gewünschte Hysteresiswirkung
des Reglers 94 zu erzielen; das Aufwärtsschalten auf höheren Druck wird bei einer
höheren Fahrgeschwindigkeit als das Abwärtsschalten auf niederen Druck erfolgen.
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Durch Verstellung des Hebels 97 und der Federauflage 96 in die Stellung
97' bzw. 96' kann in entsprechender Weise eine Schaltung in einem zweiten Schaltbereich,
z. B. zwischen einem 3. und einem 4. Gange, erzielt werden. Das Schaltorgan
98, das in ähnlicher Weise auch in Abb.4 vorgesehen sein kann, gestattet
es, den Druck auf die Schaltkupplung 35 beliebig zu unterbrechen, also vom jeweils
höheren Gang auf den jeweils niederen Gang umzuschalten. Im übrigen gilt 'das für
das Ausführungsbeispiel nach Abb. i bis .4 Gesagte auch für das Ausführungsbeispiel
nach Abb. 5.
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Von einer Verstellung der Federauflage (64 in Abb. 4, 96 in Abb. 5)
kann abgesehen werden, wenn
der Regler 69 bzw. 94 statt von der
Abtriebswelle des Getriebes von der Vorgelegewelle oder einer entsprechend angetriebenen
Welle angetrieben wird, da der Regler in diesem Falle bereits mit einer den Ganggruppen
zugeordneten verschiedenen Übersetzung mit Bezug auf die Abtriebswelle des Getriebes
umläuft, und zwar entsprechend dem Ausführungsbeispiel im 1. und 2. Gange mit der
übersetzung der Zahnräder 23, 24, im 3. und 4. Gange mit der Übersetzung der Zahnräder
21, 22. Gegebenenfalls kann bei Antrieb des Reglers durch die Abtriebswelle des
Getriebes oder eine andere mit dem Abtrieb bzw. der Fahrzeugachse konstant verbundene
Welle bzw. der Fahrzeugachse konstant verbundene Welle ein besonderes Übersetzungsgetriebe
zwischen Abtriebswelle und ;Regler zwischengeschaltet sein, durch welches die Drehzahl
des Reglers entsprechend der eingeschalteten Ganggruppe regelbar ist.
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Statt einer hydraulischen Schaltung kann auch eine beliebige andere
Schaltung mittels einer Hilfskraft vorgesehen sein. Der Schaltring 46 oder ein entsprechend
wirkendes anderes Schaltglied kann hierbei grundsätzlich die Schaltwirkung eines
Freilaufes unter Vermittlung der betreffenden Hilfskraft übernehmen, wobei die Hilfskraft
zur Betätigung der Kupplung 35 oder einer anderen entsprechenden Kupplung dient.
Die Hilfskraft kann z. B. außer hydraulisch auch pneumatisch oder elektromagnetischer
Natur sein, oder es kann z. B. eine hydrostatische Schaltkupplung verwendet werden.
Gegenüber einem Freilauf hat der Schaltring bzw. die durch einen solchen Schaltring
gesteuerte Kupplung den Vorteil, daß, während der Freilauf, z. B. als Gegenfreilauf,
unter bestimmten Voraussetzungen, z. B. bei Rücklauf des Wagens oder zum Ausnutzen
der Bremswirkung des Motors im .Gefälle, versagt, die Kupplung durch entsprechende
Steurung der Hilfskraft vollkommen beliebig, willkürlich oder automatisch zum Einsatz
gebracht werden kann.
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Gegebenenfalls kann der höhere und niedere Schaltdruck auch z. B.
durch verschiedene Druckerzeuger, z. B. verschiedene Pumpen, erzeugt werden, welche
wechselweise die Leitung 42 oder durch gesonderte Leitungen und gesonderte Steuerkanäle
im Schaltring 46 den Schaltraum41 beliefern, wobei z. B. bei Einschaltung der einen
Leitung die andere Leitung abgesperrt wird. Das Schalten des jeweils höheren Ganges
erfolgt in diesem Falle unmittelbar, also ohne Gaswegnahme.
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An Stelle der wechselweisen Erzeugung eines höheren oder niederen
bzw. der Erzeugung eines veränderlichen Schaltdruckes läßt sich eine der Freilaufwirkung
entsprechende Wirkung einer. Schaltkupplung auch z. B. unter Verwendung eines konstanten
Schaltdruckes bzw. einer konstanten Hilfskraft erzielen. Die Kupplung 35 würde in
diesem Falle, sobald der Schaltraum 41 Druck erhält, stets unter vollem Schaltdruck
stehen. Um trotzdem ein Riickschalten vom jeweils höheren auf den niederen Gang
zu ermöglichen, wenn nach einem Antrieb durch den schiebenden Wagen der Motor wieder
den Antrieb übernimmt, kann der eine Kupp-Jungsteil mit seinemAntrieb derart in
Drehrichtung federnd verbunden sein, daß bei Umkehr der Antriebsrichtung das zu
übertragende Moment eine begrenzte Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen
und damit zwischeh dem mit dem einen Kupplungsteil durch Reibungsschluß verbundenen
Schaltring und dem zu ihm begrenzt verdrehbaren, mit dem anderen Kupplungsteil z.
B. fest verbundenen Steuerring bewirkt.
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In Abb. 6 ist eine solche Anordnung beispielsweise@dargestellt. Im
Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 ist der Kupplungsträger 34 nichtfest
mit der Welle 1o verbunden, sondern auf dieser begrenzt verdrehbar gelagert. Zu
dieseln Zweck ist die Antriebswelle 1o mit einem Querstift Zoo oder entsprechenden
Anschlägen versehen, welcher mit Federn 1o1, 1o2 bzw. 103, 104 zusammenwirkt, die
zwischen dem Querstift Zoo und dem Kupplungsträger 34 in Umfangsrichtung angeordnet
sind, und wobei die Relativdrehung zwischen der Welle 1o und dem Kupplungsträger
durch wechselweise zum Anliegen -am Querstift Zoo kommende Anschläge 1o5, 1O6 bzw.
107, 1o8 begrenzt ist. Der Freilauf kann sich hierbei entsprechend Abb. 1
auf seinen Außendurchmesser gegen die Welle 1o oder gegen den Kupplungsträger 34
abstützen.
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Treibt der Motor bzw. die Welle 1o in Drehrichtung x (Abb. 2 und 3)
an, so werden die Federn 101, 103 zusammengedrückt, während die Federn 102,
104. entlastet werden und der Antrieb durch die Anschläge 1o5, 107 übertragen wird.
Der Schaltring 46 nimmt die Stellung nach Abb. 2 an. Überholt bei schiebendem Wagen
der durch die Kupplung 35 fest mit dem Abtrieb gekuppelte Kupplungsträger 34 die
Welle 1o, so legt sich der Querstift Zoo an die Anschläge 1o6, 1o8 unter entsprechendem
Spannungswechsel der Federn 1o1 bis 1o4 an. Der Schaltring 46 kann infolgedessen
in die Lage nach Abb. 2 zurückkehren, ohne daß ein Rutschen in der Kupplung 35 .stattfinden
muß. Die Federn 1o1 bis 104, insbesondere 1o2, 104, müssen in diesem Fall genügend
weich sein, um schon bei einem entsprechend geringen Drehmoment, wie es z. B. bei
einem Mitschleppen des Motors durch den schiebenden Wagen auftritt, die Drehung
der Welle 1o relativ zum Kupplungsträger 34 vom Anschlag 105, 107 zum Anschlag 1o6,
1o8- zuzulassen. Die Anschläge können selbst elastisch, z. B: als Federn oder aus
Gummi, ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann auch die Relativbewegung der Teile 1o
und 34 zueinander, unter Fortlassung eines besonderen Schaltringes 46, unmittelbar
zur Schaltsteuerung der Hilfskraft verwendet werden.
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An Stelle einer Lamellenkupplung kann natürlich auch eine Konuskupplung
oder eine sonst geeignete Kupplung verwendet werden.