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Schaltvorrichtung für ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Zusatzgetriebe
bei dem Kraftgetriebe eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung
für ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Zusatzgetriebe bei dem Kraftgetriebe
eines Kraftfahrzeuges, bei der ein axial verschiebbarer Teil einen direkten Zweiwegeantrieb
zwischen der treibenden Welle und der getriebenen Welle oder einen Antrieb herstellt,
in dem ein Umlaufrädergetriebe und eine Freilaufkupplung parallel miteinander zwischen
der treibenden Welle und der getriebenen Welle argeordnet sind und in der das eine
Element (vorzugsweise das Zentralrad) des Umlaufrädergetriebes bei arbeitender Schaltvorrichtung
gegen Drehung verriegelt ist, aber zwecks Drehung mit den anderen Elementen des
Umlaufrädergetriebes freigegeben werden kann, um einen direkten Antrieb herzustellen.
Mit der Erfindung soll die unbeabsichtigte Freigabe des verriegelten Elementes des
Umlaufrädergetriebes während der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeuges bei
arbeitender Schaltvorrichtung verhindert werden.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß die Einrichtung zum Verriegeln
dieses Elementes des Umlaufrädergetriebes so ausgebildet, daß die Freigabe dieses
Elementes verzögert wird, bis das verriegelte Element im wesentlichen, frei von
der Drehmomentbelastung ist.
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Bei der bevorzugten Ausführung weist die Sperreinrichtung eine Klinke
auf, die in eine Aussparung eines Teiles eingreift, der mit dem zu verriegelnden
Element verbunden ist, wobei die Seitenflächen. der Klinke an den Seitenflächen
der Aussparung so
kräftig anliegen, daß das Zurückziehen der Klinke
so lange verhindert wird, wie das verriegelte Element des Umlaufrädergetriebes einer
wesentlichen Drehmomentbelastung unterworfen. ist.
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Die Erfindung ist besonders verwendbar bei einem Getriebe, indem die
Freigabe der erwähnten Sperrvorrichtung von dem Fahrer des Fahrzeuges beispielsweise
durch Betätigen des Gashebels hervorgerufen wird. Gemäß einem weiteren und besonders
vorteilhaften Kennzeichen der Erfindung ist ein vom Fahrer :gesteuerter einziger
Teil vorgesehen, der das Drehmoment von .dem verriegelten Element des Umlaufrädergetriebes
wegzunehmen vermag und der den Freigabevorgang der Sperrvorrichtung auslöst. Ist
der vom Fahrer gesteuerte Teil der Gashebel, dann ist offensichtlich, daß infolge
des für gewöhnlich auf das verriegelte Element einwirkenden Drehmomentes die üblichen
- Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen des Gashebels keine unbeabsichtigte
Freigabe dieses verriegelten Elementes hervorrufen, während- Betätigungen dieses
Gashebels, die mit der Absicht ausgeführt werden, den Freigabevorgang der Sperrvorrichtung
einzuleiten, gleichzeitig das Drehmoment von dem verriegelten Element wegnehmen
und infolgedessen dieses - Element zwecks Ausführung einer freiere Drehung freigeben.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. I zeigt einen Längsschnitt des Zusatzgetriebes; Fig. 2 und 3
stellen Schnittansichten nach Linie 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 der 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 9 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 14, welche eigentlich mit
dem Zentralrad 13 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 16 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 13 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 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 Schraubenfedern
74 in ihrer zurückgezogenen Stellung gehalten. Zwecks Einischaltung der Übersetzung
ins Schnelle werden die Zähne 12 der Zwischenwelle 9 mit den Zähnen 72 des Kupplungsgliedes
71 in Eingriff gebracht. Wenn dann die Hülse 14 mit dem Zentralrad 13 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 21 mit geringerer
Geschwindigkeit antreiben, als das Glied 71 sich dreht. Um nun dafür zu sorgen,
daß die Kupplungsglieder 73 in die Löcher 70 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 21
und der Kupplungsteil 71 Bleichlaufen, werden die Kupplungsglieder 73 in die Aussparungen
70 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 nun mit einem Bolzen 76 versehen, welcher gemäß Fig.2 den Kern
eines Elektromagneten 77 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 El@ekhromagneten 77 verbundlen; während
das
andere Ende desselben mit einem Pol einer Batterie oder 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 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 13 kann sich nunmehr 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 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 nunmehr 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 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 dies Gashebels oder durch
plötzliches Öffnen der Drosselklappe erreicht wird. Das Zurückschalten in die ursprüngliche
Schaltsteltung, 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 der Fig. 5 bei 81 und 8I', 82,
82' und 83, 84 gezeigt ist.
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In der 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 ihrer Wirkungsweise entspricht diese Ausführungsform
der Ausführungsform, welche in den Fig. I, 2 und 3 dargestellt ist.
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Die 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 abwärts drückt, so wird der Unterdruck in dem Zylinder 92 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.