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Schaltvorrichtung für ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Zusatzgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für
ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Zusatzgetriebe, welches eine getriebene
Welle mit höherer Geschwindigkeit antreiben kann, als die treibende Welle sich dreht,
und welche durch den die Drosselklappe betätigenden Fußhebel überwacht wird, insbesondere
für Kraftfahrzeuge.
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Es gibt schon Schaltvorrichtungen dieser Art, bei welchen die Schaltung
eines zusätzlichen Zahnräderwechselgetriebes von dem die Drosselklappe betätigenden
Fußhebel überwacht wird, indem der Fußhebel derartig angeordnet ist, daß er über
seine Vollgasstellung hinaus bewegt werden kann, um bei dieser zusätzlichen Bewegung
die Schaltung des zusätzlichen Getriebes vorzunehmen. Der Fußhebel muß zu diesem
Zweck eine besondere Ausbildung und Anordnung haben, damit er über die übliche Vollgasstellung
hinaus bewegt werden kann, was bekanntlich bei den üblichen Fußhebeln, die eine
Drosselklappe überwachen, nicht der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung wird das Zusatzgetriebe in anderer Weise von dem
Fußhebel gesteuert, nämlich lediglich durch die Geschwindigkeit, mit welcher der
Fußhebel von dem Fahrer betätigt wird. Es ist keine besondere Bewegung des Fußhebels
über seine Vollgasstellung hinaus notwendig, vielmehr kann das Zusatzgetriebe durch
den bisherigen Fußhebel ohne weiteres geschaltet werden. Diese Schaltung erfolgt
so, daß ein in Abhängigkeit von der Betätigung der Drosselklappe betätigtes
radial
verschiebbares Kupplungsglied bei einer Bewegung der Drosselklappe zuerst in Schließrichtung
und dann sogleich und schnell in Offenrichtung bis zur vollständigen Öffnung der
Drosselklappe vermittels einer von dem Unterdruck in der vom Motor beeinflußten
Vorrichtung oder vermittels einer mechanisch oder elektrschgesteuerten Vorrichtung
das gewöhnlich gegen Drehung gesicherte Sonnenrad des Umlaufrädergetriebes freigibt,
so daß die mit hoher Geschwindigkeit angetriebene getriebene Welle ohne Herabsetzen
der Geschwindigkeit in unmittelbare Antriebsverbindung mit der treibenden Welle
gebracht wird, worauf in Abhängigkeit von der Bewegung der Drosselklappe in Schließrichtung
der ursprünglich übersetzte Geschwindigkeitsgang zwischen der treibenden Welle und
der getriebenen Welle wieder eingeschaltet wird. Zwecks Überwachung des Zusatzgetriebes
in dieser Weise wird gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel das Zentralrad
des Umlaufrädergetriebes an einer Hülse befestigt, welche unverdrehbar mit einer
Scheibe verbunden ist, die für gewöhnlich durch das radial verschiebbar gelagerte
Sperrglied festgehalten wird, welches durch eine von der Drosselklappe überwachte
Vorrichtung aus seiner Sperrlage herausbewegt werden kann, um eine Drehung der Scheibe
und damit des Zentralrades zu gestatten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. I zeigt einen Längsschnitt des Zusatzgetriebes Fig. 2 und 3 stellen
Schnittänsichten nach den Linien II-II bzw. III-III der Fig. I dar; Fig. 4 stellt
einen Querschnitt ähnlich der Fig. 2 dar und zeigt eine abgeänderte Ausführungsform
der Sperrvorrichtung; Fig. 5 stellt schematisch die Ausbildung der Kupplungszähne
dar, und Fig. 6 zeigt ähnlich der Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Sperrvorrichtung.
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Gemäß Fig. I ragt die getriebene Welle 2 in das eine Ende des Gehäuses
I hinein, während die nicht dargestellte treibende Motorwelle in das andere Ende
des Gehäuses hineinragt und mit der als Kupplungsglied dienenden Zwischenwelle 9
verbunden ist. Das innere, ausgebohrte Ende der getriebenen Welle 2 ist mit Kupplungszähnen
6 versehen und verfügt über einen flanschartigen Ansatz 5, welcher den äußeren Teil
einer Überlaufkupplung bildet. Der innere Teil 25 der Überlaufkupplung umgibt die
axial verschiebbare Zwischenwelle 9 und trägt die inneren Kupplungszähne 27, die
mit den Kupplungszähnen 12 der Zwischenwelle g wahlweise verbunden werden können.
Die hier beschriebene Ausbildung des Umlaufrädergetriebes ist nicht Gegenstand der
Erfindung, sondern lediglich die im folgenden beschriebene Vorrichtung zum Schalten
eines derartigen Getriebes.
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Eine die Zwischenwelle 9 umgebende Hülse I4, welche einheitlich mit
dem Zentralrad I3 des Umlaufgetriebes ausgebildet ist, hat an ihrem einen Ende eine
Verzahnung, welche mit Zähnen 64 einer drehbaren Scheibe 65 im Eingriff steht, die
lose in einem an der Zwischenwand I6 des Gehäuses I befestigten Ring 66 liegt. Die
Scheibe 65 weist an ihrem Umfang eine Anzahl Aussparungen 67 auf, während in dem
Ring 66 ein radial verschiebbares Kupplungsglied 68 angeordnet ist, das in irgendeine
der Aussparungen 67 eintreten kann, um somit das Zentralrad I3 gegen Verdrehung
zu sichern. Das innere Ende 69 des Kupplungsgliedes 68 ist exzentrisch zum Drehpunkt
der Scheibe 65 gekrümmt.
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Die axial verschiebbare Zwischenwelle 9 ist ferner von einem Kupplungsglied
71 einer Fliehkraftkupplung umgeben, deren innere Kupplungszähne 72 mit den
Zähnen I2 der axial verschiebbaren Zwischenwelle 9 in Eingriff gebracht werden können.
Die Fliehkraftkupplung verfügt über zwei durch Fliehkraft beeinflußte Kupplungsglieder
73, die in Eingriff mit den Löchern 70 in einem Flansch des Umlaufräderträgers 2I
geraten können. Derartige Fliehkraftkupplungen zum Schalten von Umlaufgetrieben
sind an sich bekannt.
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Für gewöhnlich werden die Kupplungsglieder 73 durch die Schraubenfedern
74 in ihrer zurückgezogenen Stellung gehalten. Zwecks Einschaltung der Übersetzung
ins Schnelle werden die Zähne I2 der Zwischenwelle 9 mit den Zähnen 72 des Kupplungsgliedes
7I in Eingriff gebracht. Wenn dann die Hülse I4 mit dem Zentralrad I3 gegen Verdrehung
gesperrt ist, wird die Fliehkraftkupplung von der treibenden Welle angetrieben.
Sobald die Geschwindigkeit der treibenden Welle eine bestimmte Höhe erreicht, werden
die Kupplungsglieder 73 entgegen der Kraft der Feder 74 nach auswärts in Betriebslage
bewegt; jedoch infolge der Tatsache, daß diese Teile bei dieser oder oberhalb dieser
Geschwindigkeit sich drehen, wird der Zahnkranz den Umlaufräderträger 2I mit geringerer
Geschwindigkeit antreiben, als das Glied 7I sich dreht. Um dafür zu sorgen, daß
die Kupplungsglieder 73 in die Löcher 7o eintreten können, muß der Fahrzeuglenker
seinen Fuß für einen kurzen Augenblick von dem Gashebel entfernen, um dafür zu sorgen,
daß die Geschwindigkeit der treibenden Welle etwas sinkt, und sobald der Käfig 2I
und der Kupplungsteil 7I gleichlaufen, werden die Kupplungsglieder 73 in die Aussparungen
7o eindringen, worauf dann der Umlaufräderträger mit der treibenden Welle gekuppelt
wird und der gewünschte Schnellgang eingeschaltet ist.
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Zum Zurückschalten in den direkten Gang ist die bereits erwähnte Kupplung
oder Sperrvorrichtung zum Halten der Zentralradhülse vorgesehen. Das Kupplungsglied
68 wird für gewöhnlich in der Sperrlage durch eine Schraubenfeder 75 gehalten. Das
Kupplungsglied ist. mit einem Bolzen 76 versehen, welcher gemäß Fig. 2 den Kerneines
Elektromagneten77 bildet. In dem Stromkreis des Elektromagneten ist ein an dem Gashebel
79 angeordneter Kontakt 78 angeordnet, während der Gashebel selbst geerdet ist.
Dieser Kontakt 78 wird geschlossen, wenn der Gashebel vollständig niedergedrückt
ist. Dieser Kontakt ist mit dem einen
Ende des Elektromagneten 77
verbunden, während das andere Ende desselben mit einem Pol einer Batterie oder einer
ähnlichen Stromquelle verbunden ist, deren anderes Ende geerdet ist.
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Wünscht der Fahrer den direkten Gang herzustellen, ohne die Geschwindigkeit
bis zu einem Punkt zu verringern, in dem die Kupplungsglieder 73 ausgerückt werden,
so ist es lediglich erforderlich, daß er seinen Fuß für einen kurzen Augenblick
von dem Gashebel 79 abnimmt, um so einen Überlauf des Fahrzeuges zu erzeugen, wodurch
das Kupplungsglied 68 von einer Drehkraftbeanspruchung entlastet wird. Hierauf wird
dann der Gashebel 79 schnell nach abwärts gedrückt, um die Kontakte 78 und 8o miteinander
in Berührung zu bringen und damit den Stromkreis durch den Elektromagneten zu schließen.
Infolge der Entlastung des Kupplungsgliedes 68 wird dieses durch den Elektromagneten
aus der Aussparung 67 herausgezogen. Das Zentralrad I3 kann sich drehen. Die unmittelbare
Verbindung der Getriebewelle wird dann ermöglicht und der direkte Gang hergestellt.
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Sobald jedoch der Fuß nur wenig von dem Gashebel gelöst wird, um die
Kontakte 78 und 8o voneinander zu entfernen, wird der Elektromagnet nicht mehr erregt,
so daß die Feder 75 in Wirkung tritt, um das Kupplungsglied 68 nach einwärts in
Sperrstellung zu bewegen. Unter diesen Umständen wird zunächst die Hülse I4 sich
langsamer drehen, und erst dann, wenn sie beinahe stillsteht, wird das Kupplungsglied
infolge der Ausbildung seines inneren, gekrümmten Endes 69 in eine der Aussparungen
67 eintreten. Das Getriebe arbeitet wieder im Schnellgang.
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Will man die Geschwindigkeit des Fahrzeuges erhöhen, ohne dabei in
den direkten Gang überzugehen, wie eben beschrieben worden ist, dann ist es lediglich
erforderlich, den Gashebel allmählich nach abwärts zu bewegen. Wenn dann schließlich
durch den Gashebel die Kontakte 78 und 8o miteinander verbunden werden, so ist die
Belastung an dem Kupplungsglied 68 gerade infolge dieser langsamen Erhöhung der
Geschwindigkeit so groß, daß die Kraft des erregten Elektromagneten nicht ausreicht,
um die Kraft, mit welcher das Kupplungsglied festgehalten wird, zu überwinden, so
daß dieses in seiner Sperrlage verbleibt.
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Man erkennt also, daß die Schaltung vom Schnellgang in den direkten
Gang durch plötzliches oder beschleunigtes Niederdrücken des Gashebels oder durch
plötzliches Öffnen der Drosselklappe erreicht wird. Das Zurückschalten in die ursprüngliche
Schaltstellung, d. h. in den Schnellgang, wird durch Schließen der Drosselklappe
oder durch Freigabe des Gashebels erzielt.
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Zur Schalterleichterung der Klauenkupplung bei axialem Verschieben
der Zwischenwelle 9 werden die in Eingriff gelangenden Kupplungszähne I2 und 6 bzw.
72 in an sich bekannter Weise abgeschrägt, wie in Fig. 5 bei 8I und 8I', 82, 82'
und 83, 84 gezeigt ist.
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In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Betätigung der Sperrvorrichtung
für das Zentralrad dargestellt. Das Kupplungsglied 68 ist durch einen Drahtzug 85
mit einem Arm 86 eines Winkelhebels verbunden. Der Drahtzug erstreckt sich durch
den Arm 86 und ist an seinem Ende mit einem Anschlag 87 versehen. Eine Schraubenfeder
88 ist zwischen dem Arm 86 und diesem Anschlag 87 angeordnet. Der andere Arm 89
des Winkelhebels ist durch eine Stange 9o mittels eines Kugelgelenkes 9I mit der
Unterseite des Gashebels 79 verbunden. Der Anschlag 87 ist in einem genügend großen
Abstand von dem Arm 86 angeordnet, so daß selbst bei vollständig niedergedrücktem
Gashebel der Arm 86 nicht mit dem Anschlag 87 in Berührung kommt. Man verläßt sich
lediglich auf die Kraft der Feder 88, um durch den Drahtzug das Kupplungsglied 68
aus seiner Sperrlage herauszubewegen. In seiner Wirkungsweise entspricht diese Ausführungsform
der Ausführungsform, welche in Fig. I, 2 und 3 dargestellt ist.
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Fig. 6 stellt eine weitere Vorrichtung zur Entriegelung des Kupplungsgliedes
68 dar. Ein Zylinder 92 ist durch eine Leitung 93 mit der Ansaugleitung des Motors
verbunden. Im Innern des Zylinders befindet sich ein Kolben 94, der mittels einer
Kolbenstange 95 mit dem Kupplungsglied 68 verbunden ist. Zwischen dem Kolben 94
und der unteren Wand 96 des Zylinders 92 befindet sich eine Schraubenfeder 97. Beim
normalen Arbeiten des Brennkraftmotors ist der Unterdruck im Zylinder 92 genügend
groß, um den Kolben 94 entgegen der Kraft der Feder 97 in seiner unteren Endlage
zu halten, so daß das Kupplungsglied 68 in Sperrstellung bleibt. Wenn jedoch der
Fahrer, nachdem er zuerst seinen Fuß von dem Gashebel entfernt hat, um einen Überlauf
des Fahrzeuges zu erreichen und um das Kupplungsglied 68 zu entlasten, plötzlich
den Gashebel nach abwärts drückt, so wird der Unterdruck in dem Zylinder g2 so stark
verringert, daß die Feder 97 das Kupplungsglied aus seiner Sperrlage herausbewegt
und somit der direkte Gang hergestellt wird. Wird aber die Drosselklappe allmählich
beim Niederdrücken des Gashebels geöffnet, dann wird das Kupplungsglied nicht entlastet
und bleibt daher während der allmählichen Beschleunigung des Motors in seiner Sperrlage.