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Elektrisch ferngesteuerte Schaltvorrichtung für Zahnrädergetriebe
von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch ferngesteuerte
Schalteinrichtung für Zahnrädergetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer
durch einen Elektromotor drehbaren Schaltwelle. Diese hat einen aus zwei gegenseitig
isolierten Kontaktflächen bestehenden Stromverteiler, von denen eine den Stromkreis
im Sinne des Vorwärtslaufes des Elektromotors und die andere den Stromkreis im Sinne
des Rückwärtslaufes schließt. An dem Stromverteiler sind hierbei eine den möglichen
Schaltstufen entsprechende Anzahl von Stromzuführungen vorgesehen, welche nach dem
Erreichen der durch ein Steuerglied eingestellten Schaltstufe den Motorstromkreis
unterbrechen, wobei hierzu der als Kontaktscheibe ausgebildete Stromverteiler an
der Trennstelle der gegeneinander isolierten Kontaktflächen Ausnehmungen aufweist,
in welche zur Stromunterbrechung die als Kontakte ausgebildeten Stromzuführungen
eingreifen.
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Eine derartige ferngesteuerte Schaltvorrichtung ist insbesondere für
Reibkupplungsgetriebe von Bedeutung, bei denen im Gegensatz zu den üblichen Zahnrädergetrieben
die Zahnräder jeder Schaltstufe im ständigen Eingriff und mittels durch eine besondere
Schaltwelle betätigter Reibkupplungen, z. B. Lamellenkupplungen, mit der Antriebswelle
kraftschlüssig
kuppelbar sind. Bei diesen Getrieben ist es nicht erforderlich, daß beim Schalten
der Schaltstufen der Brennkraftmotor von dem Getriebe entkuppelt wird. Der Übergang
von einer Schaltstufe zur folgenden vollzieht sich praktisch ohne Unterbrechung
des Kraftflusses durch einen Leerlauf, der lediglich zwischen einer der Schaltstufen
und dem Rückwärtsgang vorhanden ist. Werden jedoch beim Schalten unbeabsichtigt
oder fahrlässig mehrere Schaltstufen übersprungen, so verursachen die plötzlichen
Belastungsänderungen hohe Beanspruchungen der Lamellenkupplungen, die dadurch einen
starken Verschleiß unterworfen sind und unter Umständen auch zerstört werden können,
ganz abgesehen von den sich daraus auch ergebenden ungünstigen Beanspruchungen der
Getriebezahnräder.
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Im Hinblick auf die Notwendigkeit, einen vorzeitigen Verschleiß bzw.
eine Zerstörung der Lamellen des Reibkupplungsgetriebes bei sprunghafter Einstellung
der Schaltstufen zu vermeiden, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Schaltvorrichtung
so auszubilden, daß ein sprunghaftes Schalten der Gänge beim Aufwärts- und Abwärtsschalten
vermieden wird. Als :Maßnahme zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, als
Zahnrädergetriebe ein Reibkupplungsgetriebe ohne Leerlaufstellung zwischen gleichsinnigen,
durch ein Steuerglied einstellbaren Schaltstufen vorzusehen, wobei die Einstellbewegung
des Steuergliedes für eine nächstfolgende Schaltstufe erst nach Beendigung des Schaltvorganges
der vorhergehenden Schaltstufe möglich ist. Die Einstellbewegung des Steuergliedes
während eines Schaltvorganges im Reibkupplungsgetriebe wird durch eine elektrische
Verriegelungsvorrichtung gesperrt und nach Vollzug des Schaltvorganges in einer
Schaltstufe entsperrt. Die Verriegelungseinrichtung ist aus einer zum Drehpunkt
des Steuergliedes konzentrisch angeordneten kreisförmigen Zahnscheibe gebildet,
in deren Rasten, Zahnnuten od. dgl. ein unter der Wirkung einer Feder stehender
Ansatz, z. B. ein Nocken, eine Gleitrolle od. dgl: eines schwenkbar gelagerten Sperrgliedes
eingreift, dessen Schwenkbewegung beim Einstellen einer Schaltstufe während des
Schaltvorganges einer Schaltstufe durch einen im Motornebenstromkreis liegenden
elektrischen Riegelmagnet verriegelt wird. Zur Erzielung einer schnellen Sperrbereitschaft
des Riegelmagnets bei Beginn der Einstellbewegung des Steuergliedes sind zwischen
den Schaltkontakten für die Schaltstufen in Reihe geschaltete Hilfskontakte angeordnet,
die unter Umgehung des Motornebenstromkreises unmittelbar mit dem Riegelmagnet verbunden
sind, so daß dieser Riegelmagnet beim Bewegungsbeginn des Steuergliedes bereits
die Sperrstellung anstrebt und nach dem vollständigen Einrasten des Sperrgliedes
in die Nuten der Zahnscheibe dieses in der eingerasteten Stellung durch den inzwischen
von den Schaltkontakten über den Motornebenstromkreis durch den Riegelmagnet fließenden
Stromes vollständig verriegelt wird. DasSperrglied ist derart ausgebildet, daß es
durch den Riegelmagnet nur in seiner vollständig eingerasteten Stellung verriegelt
werder kann. Zur Ausschaltung der Verriegelungseinrichtung, um im Bedarfsfalle,
z. B. bei Gefahr infolge plötzlicher Hindernisse eine sprunghafte Abwärtsschaltung
vornehmen zu können, werden durch Entkuppeln des Brennkraftmotors die Stromzuführungsleitungen
des Riegelmagnets dadurch unterbrochen, diaß sie über einen an das Kupplungsgestänge
angeschlossenen Schalter geführt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten'
Sperreinrichtung einer Fernsteuerung für mehrstufige Getriebe schematisch dargestellt.
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Der Elektromotor A treibt eine auf der Zeichnung nicht dargestellte
Schaltwelle eines Reibkupplungsgetriebes an, die entsprechend der eingestellten
Schaltstufe die zugehörigen Zahnräder durch 'Betätigung der entsprechenden Lamellenkupplung
mit der Ab`iriel>swelle kuppelt. Auf der Schaltwelle ist eine aus zwei Kontaktscheibedhälften
a1, a2 bestehende und durch eine Trennfuge gegenseitig isolierte Kontaktscheibe
St vorgesehen, die durch den Elektromotor A über ein Zahnrädergetriebe angetrieben
wird. Auf der Kontaktscheibe St
schleifen die Stromzuführungskontakte b, von
denen der Kontakt bo für die Leerlaufschaltung, der Kontakt bR für den Rückwärtsgang
und die Kontakte b1 bis b6 für die Vorwärtsgänge vorgesehen sind. Die Stromzuführungskontakte
bR und bo sowie bi bis b6 sind durch Leitungen mit den entsprechenden Kontakten
R, o und 1 bis 6 des als Steuerglied dienenden Gebers G verbunden. Zur Verhinderung
eines sprunghaften Aufwärtsschaltens der Gänge ist der Kontaktarm K des Gebers G
mit einer kreisförmigen, zu seinem Drehpunkt konzentrisch angeordneten Zahnscheibe
Z kraftschlüssig verbunden. In den Rasten, Zahnnuten od. dgl. der Zahnscheibe Z
rastet der Ansatz, z. B. ein Nocken, eine Gleitrolle E od. dgl. eines Sperrgliedes
H ein, das vorzugsweise als ein einarmiger, um einen am Gebergehäuse angeordneten
Drehpunkt schwenkender Hebel ausgebildet und durch eine Feder Ni gegen die Zahnscheibe
gedrückt wird. Das freie Ende des Sperrgliedes H ist winkelförmig abgebogen und
so lang gehalten, daß der der Stirnseite des Sperrgliedes H gegenüberstehende Riegel
eines in einem Motornebenstromkreis liegenden Riegelmagnets M sich bei Erregung
zunächst nur vor das abgebogene Ende des in die Höchstlage ausgehobenen Sperrgliedes
bewegen kann. Erst wenn dieses vollständig eingerastet ist, kann sich der Riegel
vor die der Zahnscheibe abgewandte Seite des Sperrgliedes H legen und hierdurch
die Drehung der Zahnscheibe Z bzw. des Kontaktarmes K verhindern, während im stromlosen
Zustand der Riegel des Riegelmagnets M durch eine Feder N2 zurückgezogen ist und
dadurch die Schwenkbewegung des Sperrgliedes H ungehefnmt bleibt. Zwischen den Schaltkontakten
o bis 6 sind Hilfskontakte s1 bis so vorgesehen, die in Reihe geschaltet sind und
unter Umgehung des Motornebenstromkreises zum Riegelmagneten M unmittelbar mit diesem
verbunden sind, um eine schnelle
Sperrbereitschaft des Riegelmagnets
M schon bei Bewegungslfeginn des Kontaktarmes K zu erreichen. Denn dieser wird bereits
beim Übergleiten der vor den Schaltkontakten i bis 6 angeordneten Hilfskontakte
si bis ss durch den stromführenden Kontaktarm K erregt, so daß der Riegel frühzeitig
schon die Sperrstellung anstrebt, bevor das Steuerglied K auf den Schaltkontakt
der folgenden Schaltstufe zu liegen kommt und bevor die Gleitrolle E des Sperrgliedes
H vollständig in die Nuten der Zahnscheibe Z eingerastet ist. Mit dem Gestänge des
Kupplungspedals Y ist ein im gekuppelten Zustand des Brennkraftmotors geschlossener
Schalter S verbunden, über den der Motornebenstromkreis und der besondere, die Hilfskontakte
enthaltende Stromkreis des Riegelmagnets M geführt ist. Hierzu ist ein Ende der
Spule des Riegelmagnets M mit dem Schalter S verbunden, während das andere Ende
an die als Rückleitung verwendete Masse des Fahrzeugs angeschlossen ist. Als Motornebenstromkreis
für den Riegelmagnet M ist von der Ankerklemme des Elektromotors A eine Leitung
zum Kupplungsschalter S vorgesehen, die an diesem auf eine mit der Leitung für die
Hilfskontakte gemeinsame Kontaktklemme gelegt ist, so daß beim Schaltvorgang die
Erregerwicklung des Riegelmagnets zuerst Strom von den Hilfskontakten und dann von
den Schaltkontakten erhält.
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Die Wirkung der Sperreinrichtung beruht darauf, daß bei Einstellung
einer Schaltstufe durch Drehung des Kontaktarmes K, beispielsweise vom Schaltkontakt
i auf den Schaltkontakt 2, der Kontaktarm K zunächst den Hilfskontakt s2 übergleitet.
Hierdurch wird bei geschlossenem Kupplungsschalter S der Riegelmagnet M bereits
erregt, dessen Anker, Riegel od. dgl. dadurch angezogen und gegen den winkelförmigen
Teil des hei der Drehung des Kontaktarmes K mit seinem Ansatz, Nocken oder seiner
Gleitrolle F_ aus einer Rast der Zahnscheibe Z ausgehobenen Sperrgliedes H gedruckt
wird. Bei der weiteren Drehung des Kontaktarmes K gleitet dieser auf den Schaltkontakt
2 auf, wodurch der ElektromotorA eingeschaltet und dem RiegelmagnetMüber diesem
Strom zugeführt wird. Gleichzeitig rastet die Gleitrolle E in die der Schaltstellung
entsprechenden Nut, Raste od. dgl. der Zahnscheibe Z ein, wodurch (las Sperrglied
H den Riegelweg freigibt, so daß der Riegel des Riegelmagnets M vor das Sperrglied
H einfallen kann und hierdurch die weitere Drehung des Kontaktarmes K so lange sperrt,
bis der Elektromotor A den Schaltvorgang der eingestellten Schaltstufe vollzogen
hat. Bei der nach dem Vollzug des Schaltvorganges vorgenommenen Abschaltung des
Elektromotors A wird auch der Riegelmagnet M stromlos, der Riegel wird durch eine
Feder zurückgezogen, so daßder Schwenkweg des KontaktarmesK zur Weiterschaltung
zum Schaltkontakt 3 wieder frei ist. Die Anordnung der Hilfskontakte si bis se bezweckt,
den Sperrvorgang so zu beschleunigen, daß auch bei schnellem Durchdrehen des Kontaktarmes
K eine Sperrung der Drehbewegung des Kontaktarmes K bis zum Vollzug der nächstfolgenden
Schaltstufe gewährleistet ist. Im Gegensatz zum Aufwärtsschalten erfordert der Kraftfahrzeugbetrieb
mitunter zum Anhalten des Fahrzeuges bei plötzlich auftretenden Hindernissen, bei
einem drohenden Zusammenstoß od. dgl. ein schnelles Abwärtsschalten. Dieses wird
durch Auskuppeln des Brennkraftmotors erreicht, bei dem der Kupplungsschalter S
geöffnet wird und 'hierdurch die zum Riegelmagnet M führenden Stromwege unterbrochen
werden, so daß dieser bei einem sprunghaften Zurückschalten nicht in Tätigkeit treten
kann.