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Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein
Schaltgetriebe, dem ein Umlaufrädergetriebe mit einer servobetätigten Kupplung und
einer servobetätigten Bremse für einen von der Ausgangswelle des Schaltgetriebes
unmittelbar abgenommenen oder für einen durch das Umlaufrädergetriebe untersetzten
Antrieb in Verbindung mit einer Kupplung zum wahlweisen Antrieb der Hinterräder
oder der Vorder- und Hinterräder nachgeschaltet ist.
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Beim Umschalten eines derartigen Getriebes können Verhältnisse eintreten,
durch die eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung entsteht. Diese verursacht
Stöße im Getriebe, die leicht zu Schäden führen können. Die Erfindung bezweckt die
Schaffung eines Getriebes, das diese Nachteile vermeidet.
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Die Erfindung besteht darin, daß der untersetzte Antrieb der Vorder-
und Hinterräder nur nach dem Einschalten des von der Eingangswelle des Schaltgetriebes
unmittelbar abgenommenen Antriebes der Vorder- und Hinterräder durch ein Handsteuerventil
einschaltbar ist.
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Durch die Erfindung kann eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses
im zweiten Gangschaltgetriebe während der Übertragung eines Drehmoments vorgenommen
werden, so daß eine Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Umschaltens
nicht erforderlich ist.
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Das zweite Umschaltgetriebe vermittelt vorteilhaft entweder den Antrieb
der Hinterräder oder der Vorder- und Hinterräder zusammen. Das Steuersystem ist
so ausgebildet, daß direkter Vierradantrieb bewirkt wird, bevor untersetzter Vorderradantrieb
eingeschaltet werden kann.
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Bei der Betätigung des handgesteuerten Ventils ist es daher unmöglich,
den untersetzten Antrieb zu
wählen, ohne zuvor den direkten Vierradantrieb
eingestellt zu haben. Dies schützt die Fahrzeughinterachse gegen schädliche Überbelastungen,
die dann auftreten könnten, wenn eine Umschaltung unmittelbar vom untersetzten Zweiradantrieb
mit dem ersten Schaltgetriebe im untersetzten Gang vorgenommen würde.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt. In der Zeichnung zeigt Fig. r in teilweisem Schnitt einen Teil des
Schaltgetriebes, Fig. 2 einen Teil der Fig. I in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 ein
Schaltbild des Steuersystems und Fig. 4 bis 6 in vergrößertem Maßstab Schnitte durch
das Steuerventil in verschiedenen Arbeitsstellungen.
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In Fig. I ist ein erstes Schaltgetriebe 5 gezeigt, das ein zweites
Schaltgetriebe Io antreibt. Das erste Schaltgetriebe kann ein beliebiges Getriebe
sein, dessen Zahnräder für verschiedene Übersetzungsverhältnisse von Hand ausgewählt
werden können. Es kann aber auch ein automatisch schaltendes Getriebe sein. Das
zweite Schaltgetriebe Io vermittelt den Leerlauf, den direkten Antrieb der Fahrzeughinterräder,
den direkten Antrieb der Fahrzeugvorder- und -hinterräder und den untersetzten Antrieb
sowohl der Hinter- als auch der Vorderräder. Wie nachstehend näher erläutert wird,
wird das Steuersystem auf Vierradantrieb gebracht, bevor der untersetzte Antrieb
gewählt werden kann.
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Das zweite Schaltgetriebe Io enthält drei zueinander parallele Hauptwellen
II, I2 und I3, von denen die Welle II die Hauptantriebswelle ist und im Gehäuse
I4 in Lagern I5 und I6 (Fig. 2) gelagert ist. Gleichachsig zur Welle II ist eine
Trommel I7 angeordnet, die Kupplungsscheiben I8, einen Raum I9 und einen Kolben
2o enthält. Eine auf der Welle II festsitzende Kupplungsnabe 2;I trägt Kupplungsscheiben
22, die mit den Scheiben I8 zusammenwirken, wenn der Kammer I9 über die Durchlässe
23 und 24 Druckflüssigkeit zugeführt wird. Eine Spiralfeder 25 entlastet die Kupplungsscheiben,
wenn der Flüssigkeitsdruck in der Kammer I9 abgesenkt wird.
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Die Trommel I7 trägt ein innenverzahntes Zahnrad 26, das mit auf Zapfen
3o eines Trägers 29 sitzenden Planetenrädern 27 kämmt, die ihrerseits mit einem
auf der Welle II sitzenden Sonnenrad 28 zusammenwirken. Ein auf der Welle z I drehbares
Zahnrad 3I ist über Bolzen 32, 33 am Planetenradträger 29 befestigt. Mit der Trommel
17 kann -ein Bremsband 34 zusammenwirken, um entweder unter Einschaltung der Kupplung
I8, 22 untersetzten Antrieb oder in bekannter Weise den direkten Antrieb zu bewirken.
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Die Zwischenwelle 12 trägt unter Zwischenschaltung eines Lagers 36
ein Zahnrad 35. Die in Lagern 37, 38 gelagerte Welle 13 trägt ein Zahnrad 39. Das
Zahnrad 35 kämmt mit den Zahnrädern 3I und 39, um die Wellen II und 13 miteinander
zu verbinden. Die Welle I3 trägt zum Antrieb der Hinterräder eine Nabe 4I, die über
Bolzen 42 mit einer Bremstrommel 4o verbunden ist. An ihrem anderen Ende trägt die
Welle eine mit dem Keil 44 befestigte Kupplungstrommel 43. Die Kupplungstrommel
43 enthält eine Kammer 45 für einen Kolben 46 und ein konisches Teil 47. Auch der
Kolben 46 weist einen konischen Ansatz 48 auf, der mit einem konischen Kupplungsteil
49 zusammenwirken kann. Der Kupplungsteil 49 ist mit einer Antriebswelle 5o für
den Antrieb der Vorderräder verbunden. Wird der Kammer 45 Druckflüssigkeit zugeleitet,
so zwingt der Kolben 46 das Kupplungsteil 49 nach* links, wodurch die Wellen 13
und 5o miteinander verbunden werden. Die Welle ist im übrigen in Lagern 51 und 52
gelagert.
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Das hydraulische Steuersystem (Fig. 3) wird mit Druckflüssigkeit von
einer von dem Motor angetriebenen Pumpe 55 oder einer über ein Getriebe 53, 54 (Fig.
2) von der Welle I3 angetriebenen Pumpe 56 versorgt. Ein Regler 6o kann entweder
von der Welle II oder über das Getriebe 53, 54 angetrieben werden. Die Pumpen 55
bzw. 56 liefern über die Leitungen 55a bzw. 57 Druckflüssigkeit in die Speiseleitung
59. Ein Rückschlagventil 58 verhindert das Abströmen der von der Pumpe 55 gelieferten
Druckflüssigkeit über die Pumpe 56, wenn das Fahrzeug steht. Der Regler 6o erhält
Druckflüssigkeit über eine Zweigleitung 59" und liefert einen veränderlichen
Druck, der mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wächst. Dieser Druck wird über
eine Leitung 61 einer Riegeleinrichtung 62 zugeleitet, die eine Änderung
der Übersetzungsverhältnisse bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verhindert. Die
Riegeleinrichtung 62 enthält in einer Kammer 64 einen Kolben 63 (Fig. 4), dessen
Kolbenstange 65 mit Ringnuten eines von Hand zu betätigenden Ventils 70 zusammenwirkt,
wenn der über die Leitung 61 zugeführte Reglerdruck genügend hoch ist, um den Kolben
63 gegen die Kraft der Feder 66 zu bewegen.
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Das handbetätigte Ventil 7o ist längs verschieblich; um Leerlauf,
direkten Hinterradantrieb, direkten Vierradantrieb und untersetzten Vierradantrieb
wählen zu können. Es ist so ausgebildet, daß der direkte Vierradantrieb eingestellt
werden muß, bevor der untersetzte Vierradantrieb gewählt werden kann, das heißt,
daß der Übergang vom direkten Zweiradantrieb zum untersetzten Vierradantrieb nur
nach Einstellung des direkten Vierradantriebes möglich ist. Dies verhindert unzulässige
Überbelastungen der Hinterachse.
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Das Ventil 7o hat ein mit Steuerbohrungen 72, 73, 75, 76,
77, 78 und 79 versehenes Gehäuse 71.
Die Bohrungen 72 und 79 sind mit
der Speiseleitung 59 für die Druckflüssigkeit verbunden; die Bohrung 73 ist mit
der Kupplung für den Antrieb der Vorderräder verbunden; die Bohrungen
75 und 76 sind Entlastungsöffnungen; die Bohrung 77 ist mit der zur Kupplung
für direkten Antrieb führenden Leitung 9i verbunden; die Bohrung 78 ist mit der
Leitung 92 verbunden, die der Entlastung der Bandbremse für untersetzten Antrieb
dient. Das Ventil 7o hat Kolben 8o, 84 82, 83 und einen aus dem
Gehäuse
7I vorragenden Ansatz 84, der mit einem vom Fahrer bedienten Verstellglied 85 verbunden
ist. Der Ansatz 84 hat vier Ringnuten 86, 87, 88 und 89 für zwei federnde Sperrkugeln,
die ein zufälliges Verstellen des Ventils aus der vom Fahrer gewählten Stellung
verhindern.
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Ein Servogerät 95 (Fig. 3) legt das Bremsband 34 an die Trommel I7
an (Fig. 2), um den untersetzten Antrieb zu bewirken, wenn der Druck entlastet wird.
In dem Raum 68 ist ein Kolben Ioo angeordnet, der unter der Einwirkung von zwei
Federn 98, 99 steht, die ihn nach rechts schieben, sofern der Gegendruck durch Druckflüssigkeit
im Raum 68 kleiner ist als der Federdruck. Eine Verschiebung des Kolbens Ioo nach
rechts wird durch die Kolbenstange IoI, die durch die Trennwand hindurchgeführt
ist, auf einen zweiten Kolben Io2 im Raum 68 übertragen, dessen Kolbenstange Io3
auf einen um eine Achse 105 schwingenden Hebel Io4 einwirkt. Das Bremsband 34 trägt
zwei Endstücke Io6 und 107, die mit dem Druckhebel Io8 und dem Abstützhebel Io9
zusammenwirken.
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Wird über die Leitung 92 durch Einstellung des Ventils 7o Druckflüssigkeit
in die Kammern 67 und 68 geleitet und auf die Kolben Io2 und Ioo zur Wirkung gebracht,
so werden die Federn 98 und 99 zusammengedrückt und die Bremse 34 gelüftet. Damit
wird die Einschaltung des direkten Antriebes bewirkt.
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Befindet sich das Ventil 70 in der Leerlaufstellung (Fig. 3), so gelangt
die Druckflüssigkeit von der Speiseleitung 59 über die Leitung 59b zur Kammer 69
und drückt den Kolben Io2 nach rechts, wodurch die Federn 98, 99 beim Anlegen der
Bremse 34 an die Trommel I7 unterstützt werden. Der Druck aus Leitung 59 wird über
die Bohrungen 79 und 78 des Ventils 7o ebenfalls der Leitung 92 zugeleitet und damit
den Kammern 67 und 68. Die wirksamen Flächen der Kolben Ioo und Io2 sind so gewählt,
daß der resultierende Druck der Kammern 67 und 68 die Federn 98, 99 und den Druck
in der Kammer 69 überwindet, so daß die Bremse 34 gelüftet wird.
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Befindet sich das Ventil 70 in der in Fig. 4 gezeichneten Stellung
für Antrieb, so wird der Flüssigkeitsdruck aus der Leitung 59 der Kammer I9 zugeleitet,
um die Kupplung I8, 22 einzurücken. Über die Bohrungen 79 und 78 des Ventils 70
wird dieser Druck auch der Leitung 92 zugeführt, wodurch die Bremse 34 gelüftet
wird. Bei eingerückter Kupplung I8, 22 und gelüfteter Bremse 34 erfolgt der direkte
Antrieb der Hinterräder des Fahrzeugs.
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Eine weitere Bewegung des Ventils 7o nach links in die in Fig. 5 gezeichnete
Lage veranlaßt den Vierradantrieb durch Einrücken der Vorderradantriebskupplung
48, 49. Druckflüssigkeit wird von der Leitung 59 der Kammer 45 der Vorderradantriebskupplung
über die Bohrungen 72 und 73 und die Leitung 9o zugesteuert. Der Antrieb erfolgt
direkt durch das Schaltgetriebe Io, da die Kupplung I8, 22 eingerückt und die Bremse
34 gelüftet ist. Wird das Ventil 7o noch weiter nach links bewegt (Fig. 6), so wird
der untersetzte Antrieb sowohl der Hinter- als auch der Vorderräder bewirkt. Die
Kupplung 48, 49 für den Antrieb der Vorderräder wird durch den über die Bohrungen
72 und 73 und die Leitung 9o zuströmenden Flüssigkeitsdruck eingerückt. Der Druck
in der Leitung 9I und der Kupplung I8, 22 für direkten Antrieb ist über die Bohrungen
77, 76 entlastet, ferner ist auch die Leitung 92 über die Bohrungen 78 und 76 des
Ventils 7o drucklos gemacht. Die Kraft der Federn 98 und 99 und der Druck in der
Kammer 69 legen die Bremse 34 gegen die Trommel I7 an.
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Ein Notstart des Motors kann bewerkstelligt werden, da die Federn
98 und 99 auch bei Fehlen von Flüssigkeitsdruck die Bremse 34 gegen die Trommel
I7 andrücken. Auf diese Art kann der stehenden Maschine von den Fahrzeugrädern aus
über das Getriebe ein Drehmoment erteilt werden.