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Vorrichtung zum selbsttätigen Voreinstellen von Wechselgetrieben,
insbesondere für Kraftwagen Nach dem Patent 855 8o6 erfolgt die Einrückbewegung
der Wechselräder des Getriebes und die Vorwahl einer neuen Schaltstellung mit Hilfe
eines Steuerhebels, im besonderen in Verbindung mit der Kupplung des Fahrzeuges.
Hierbei ist die Einrichtung so getroffen, daß ein zweimaliger Kupplungsvorgang erforderlich
ist. Beim ersten Entkuppeln wird der bisher eingeschaltete Gang unter Vorwahl der
nächsten Schaltstellung ausgerückt, und beim zweiten Entkuppeln wird dann der vorgewählte
Gang unter Rückführung der Vorwähleinrichtung in die neutrale (Leergang-) Stellung
eingeschaltet. Die Erfindung bezweckt, den Schaltmechanismus nach dem Hauptpatent
so zu verbessern und zu vereinfachen, daß die als Nachteil empfundene zweimalige
Schaltung des Kupplungshebels durch eine einmalige ersetzt wird, in der, wie es
bei anderen Wechselgetrieben mit Vorwähleinrichtung bekannt ist, der Kupplungshebel
bei seinem Bewegungsgang in einer Richtung das Ausrücken des im Eingriff befindlichen
Räderpaares und bei seinem entgegengesetzten Rückwärtsgang das Einrücken des vorgewählten
Räderpaares bewirkt.
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Erreicht wird dies dadurch, daß der nach dem Hauptpatent um eine Achse
drehbare Einstellnocken
durch eine in ihrer Längsrichtung verschiebbare
Nockenschiene mit an ihren beiden Längsseiten angeordneten Steuernocken und mit
diesen zusammenwirkenden Abtasthebeln ersetzt ist, von denen der eine Hebel über
einen Schaltmechanismus die Lage des auf einer axial verschiebbaren Schaltwelle
sitzenden Mitnehmerdaumens zu den Schaltstangen einstellt, während der andere Hebel
über ein Gestänge ein vom Fußhebel betätigtes Steuerorgan derart verstellt, daß
dieses im Zusammenwirken mit einem auf der Schaltwelle sitzenden Antriebsorgan je
nach dem eingestellten Gang in der Mittellage das Antriebsorgan unbeeinflußt läßt,
beim Ausschwingen nach einer der beiden Seiten in Eingriff mit Mitnehmern am Antriebsorgan
kommt und dieses zwecks Einrückens der angeschlossenen Schaltstange nach rechts
oder links verdreht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist
in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
In der Zeichnung, in der die dem Hauptpatent entsprechenden Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind, zeigt Fig. I die Vorrichtung in Seitenansicht, Fig.
2 eine Teildarstellung der Vorrichtung im Grundriß, Fig. 3 die Vorrichtung im vierten
Gang des Getriebes, Fig. 4 eine Vorrichtungseinzelheit mit in der vierten Geschwindigkeitsstufe
im Eingriff stehenden Zahnrädern und Einstellungen der ersten Geschwindigkeitsstufe
und Fig. 5 und 6 zwei Vorrichtungen zur selbsttätigen Verbindung der Kupplungs-
und Steuerorgane im Schnitt.
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Die Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem Bauplan nach dem Hauptpatent.
Die Bewegungen der einzelnen Teile erfolgen mit Ausnahme einiger zur Vereinfachung
vorgesehener Änderungen in gleicher Weise. Gegenüber der Vorrichtung nach dem Hauptpatent
ist eine Zusammenlegung der dort in zwei Bewegungszeiten vorgenommenen Aus- und
Einrückbewegungen in eine einzige Bewegungszeit, d. h. in eine einzige Wechselbewegung,
vorgesehen.
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Zu diesem Zweck ist zunächst der um seine Achse drehbare Einstellnocken
nach dem Hauptpatent durch eine in Längsrichtung verstellbare Nockenleiste Io' ersetzt,
die mit einem Schlitz durch zwei feste Zapfen Ioo geführt ist. Die Nockenleiste
Io' wird über die Lasche Io2 durch den Schwinghebel 104 betätigt, auf den über die
Stange Io6 (Fig. 3) der Regler einwirkt. Die eine der beiden äußeren Längskanten
der Nockenleiste Io' wirkt über die Rolle 14' mit einem bei Io8 an das Gehäuse angelenkten
Hebel 28' und die andere über die Rolle 12' mit dem bei IIo ebenfalls an das Gehäuse
angelenkten Hebel 16' zusammen. Die beiden Rollen I4' und 12' sind entgegengesetzt
zur Verstellrichtung der Nockenleiste Io' angeordnet. Die einzelnen von den Hebeln
16' und 28' während der Nockenbewegung angenommenen Lagen bewirken die Einstellung
der einzelnen Geschwindigkeitsgänge, wie dies auf analoge Art und Weise aus dem
Hauptpatent hervorgeht.
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In Fig. 4 ist die Rückwärtsgangstellung für den Hebel 28' mit D und
die für den Hebel 16' mit D1, die neutrale Stellung (Leerlauf) für den Hebel 28'
mit E und die für den Hebel 16' mit E1, die Stellung im ersten Geschwindigkeitsgang
für den Hebel 28' mit F und die für den Hebel 16' mit F1 bezeichnet. Auf analoge
Art und Weise stellen G und G1, H und H1, L und L1 die entsprechenden Stellungen
bei der zweiten, dritten und vierten Geschwindigkeitsstufe für die beiden Hebel
:28' und 16' dar.
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Die Einstellvorrichtung weist auch in diesem Fall einen Hebel 78'
mit Kabelzugantrieb 8o' für den Handbetrieb der Nockenleiste Io' (bei Leergang,
Rückwärtsgang und Vorwärtsgang) auf (Fig. I und 3). Der Hebel 78' kann über einen
Finger mit einer Umfangsrast M' einer mit dem Schwinghebel 104 fest verbundenen
Scheibe zusammenwirken.
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Die den Mitnehmerdaumen 24' betätigende Antriebsscheibe 5o' ist abweichend
vom Hauptpatent unmittelbar auf der Welle selbst aufgekeilt. Die Scheibe 5o' hat
hier nur zwei Zapfen I12, und 114, von denen der erste für die Schaltung des ersten
und zweiten Ganges, der zweite für die des dritten, vierten und des Rückwärtsganges
bestimmt ist. Die zugehörigen, in Achsrichtung verstellbaren, durch den Mitnehmerdaumen
24' betätigten Stangen, die im Wechselgetriebe das Einschalten der einzelnen Gänge
bewirken, sind in Fig. 2 veranschaulicht, und zwar ist Stange 116 dem ersten und
zweiten Gang, Stange 118 dem dritten und vierten und Stange I2o dem Rückwärtsgang
zugeordnet.
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Die Mitnehmerwelle kann sich in axialer Richtung so verstellen, daß
der Mitnehmerdaumen 24' mit einer der Stangen 116, II8 oder I2o zusammenwirkt. Diese
Axialverstellung der Mitnehmerwelle erfolgt mit Hilfe eines Zahnsegments 122, das
mit einer Zahnstange 124 zusammenarbeitet, wobei die , Zahnstange mit-der Mitnehmerwelle
fest verbunden ist. Die Zahnstange 124 zeigt eine besondere Ausbildung. Sie besteht
aus einem Umdrehungskörper, dessen Erzeugende als Zahnstange ausgebildet ist, so
daß sie die Rotation der Mitnehmerwelle bewirkt, ohne dabei den Eingriff mit dem
Zahnsegment 122 zu verlieren. Im Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange am Umfang
der Antriebsscheibe 5o' vorgesehen. Die Verstellung des Zahnsegments 122 erfolgt
über eine Stange 128, die an einem auf der Welle des Zahnsegments vorgesehenen radialen
Hebel i26- angelenkt ist. Die Stange 12,8 ist mit ihrem anderen Ende mit dem Hebel
16' unter Zwischenschaltung zweier gegeneinander wirkender Federn 132, verbunden.
Diese Federn bestimmen eine mittlere Lage zwischen der Stange i28 und dem Hebel
i6', ohne aber dabei eine entsprechende Axialverstellung nach beiden Richtungen
innerhalb gewisser Grenzen zu verhindern. Diese Bewegungsfreiheit ist notwendig,
um die durch die Nockenleiste io' gegen die Wirkung der Feder 13o
veranlaßte
Einstellbewegung des Hebels 16' zu gestatten, falls die Stange 128 bei Einschalten
eines Gangs keine Bewegung ausführen kann. Diese Bewegungsfreiheit bewirkt weiter
die Einschaltung selbst durch Auslösen der Spannung einer der beiden Federn 132,
so daß diese auf das Zahnsegment 122 einwirken kann, wenn nach Rückkehr der Vorrichtung
in die normale Lage (Leerganglage) die Möglichkeit der Axialverstellung der Mitnehmerwelle
gegeben ist. Eine analoge Verbindung besteht übrigens auch zwischen der Stange 134
und dem Hebel 28' über die einander gegenüberliegenden Federn 136. Auch der
Hebel 28' ist mit einer Rückholfeder 14o ausgestattet. Die Stange 134 betätigt das
Steuerorgan 34' für die Drehung der Mitnehmerwelle.
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Das Steuerorgan 34 weist einen zwischen die Zapfen 112 und 114 greifenden
Ausleger auf, in dem zwei gegenüberliegende Aussparungen 142 und 144 vorgesehen
sind. In die Aussparungen können die Zapfen 112 bzw. 114 eingreifen und bei ihrer
Verstellung die Drehung der Antriebsscheibe 5o' im einen oder im anderen Sinn bewirken
je nach der Richtung, in der die Axialverstellung der Stangen 116-118-12o zum Ein-
und Ausschalten der einzelnen Gänge erforderlich ist. Den Aussparungen 142 und 144
entsprechen gemäß dem Hauptpatent die Mitnehmer 38 und 40. Diese wirken dort aber
nur in einer Richtung, so daß der Leergang ebenso wie das Einschalten der einzelnen
Gänge durch je eine Schubwirkung erzielt werden muß, während die Aussparungen 142
und 144 nach der Erfindung in zwei Richtungen als Mitnehmerorgane wirken können,
so daß der Leergang, d. h. die ausgerückte Lage, durch eine Zugwirkung erzielt wird,
die der für die Einschaltung der einzelnen Gänge dienenden Schubwirkung entgegengesetzt
ist.
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Dieser Unterschied, daß nämlich der Übergang von einem auf den anderen
Gang nur eine einzige Wechselbewegung erfordert, führt zur Verringerung der Mitnehmer-
bzw. der Zapfenanzahl der Antriebsscheibe 5o' von vier auf zwei, da wegen der selbsttätigen
Einstellung des Leergangs die betreffenden Ausrückorgane entbehrlich werden. Unter
dem Einfluß der Nockenleiste 1o' kann der Hebel 28' über die Stange 134 dem Steuerorgan
34' drei Stellungen geben. Es schwingt hierbei um das Ende des in 148 an den Vorrichtungskörper
angelenkten Winkelhebels 146. Die Mittellage (Fig. 1 und 2) des Steuerorgans 34
gestattet seine freie axiale Verstellung ohne Verbindung mit den Zapfen 112 und
114. In der rechten Lage (Fig. 3 und 4) wirken der Zapfen 114 und die Aussparung
144 zusammen und veranlassen die Verstellung der Scheibe 5o' im Uhrzeigersinn, wenn
sich das Organ 34' im Pfeilsinn X verstellt, und im Gegensinn, wenn sich das Steuerorgan
34 in entgegengesetzter Richtung des Pfeiles X bewegt.
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In der linken Lage des Steuerorgans 34' werden sinngemäß umgekehrte
Bewegungen bewirkt.
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Die drei durch Einwirkung der Nockenleiste 1o' auf den Hebel 16' möglichen
Stellungen dienen zur Bestimmung der Axiallage des Mitnehmerdaumens 24'; es wird
daher unter den drei Stangen 1I6-118-12o jene Stange gewählt, :auf die der Mitnehmerdaumen
24' bei Verstellung des Organs 34' einzuwirken bestimmt ist.
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Das Steuerorgan 34' ist auch hier mit einer axialen Verlängerung 6o'
versehen, die mit den festen Anschlägen 88' zusammenwirkt, wodurch die drei Lagen
des Steuerorgans 34' bestimmt werden: die Zentrallage, wenn die Verlängerung 6o'
zwischen den beiden Anschlägen 88' liegt, in der während der axialen Verstellung
des Organs ein Schwingen um seinen Drehpunkt am Hebel 146 und dadurch der Eingriff
mit einem der Zapfen 112 oder 114 verhindert ist, bevor es die in Fig. I veranschaulichte
vorübergehende Lage erreicht hat, d. h. jene Lage, in der der Steuerhebel ganz nach
vorn gerichtet ist, und die beiden Seitenlagen, wenn die Verlängerung 6o', wie in
Fig. 3 angedeutet, seitlich eines der beiden Anschläge 88' liegt. Auf diese Weise
ist in der Mittellage die Axialbewegung des Steuerorgans 34' von der durch den Hebel
28' eventuell über die Federn 136 übertragenen Einwirkung unabhängig. Diese Bewegung
wird vielmehr nur dann übertragen, wenn die Verlängerung 6o' von den Anschlägen
88' frei ist, d. h. wenn sich das Steuerorgan 34' nach der ersten Vorwärtsbewegung
in gesenkter Lage befindet und die Einstellbewegungen gestattet.
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Die Bewegung des Hebels 146 zur Betätigung des Wechselgetriebes erfolgt
auch hier durch den Fußhebel 7o, wobei der Hebel 70 über den Lenker 72
gleichzeitig die Kupplung des Fahrzeugs betätigt. Der Hebel 70 wirkt auf
die Steuerstange 58', die axial in der Führungsmuffe 15o läuft. Letztere ist an
einer mit dem Vorrichtungskörper gelenkig verbundenen Platte 152 angelenkt. Die
Führungsmuffe 15o kann auf diese Weise die durch ihre Verbindung mit der Stange
58' und dem Winkelhebel 146 bedingten Bewegungen ausführen.
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Die Stange 58' wirkt auf den Winkelhebel 146 nicht unmittelbar, sondern
über eine axiale, eine begrenzte Bewegung zulassende Verbindungsvorrichtung (Fig.
5 und 6), die aus einem hohlen an den Winkelhebel 146 angelenkten Zylinderteil 154
zur Führung des zylindrischen Endes der Stange 58' besteht. Die Stange 58' weist
am Umfang eine Auskehlung 156 auf, während eine zweite Auskehlung 158 in dem das
Teil 154 aufnehmenden Hohlraum vorgesehen ist. Das Organ 154 ist mit einigen Radialbohrungen
versehen, in welchen Kugeln 16o angeordnet sind, deren Durchmesser jenen des Zylinderteils
154 überschreitet.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Wirkt man auf den Fußhebel
7o ein, so verstellen sich die Stangen 72' und 58' im Pfeilsinn Y. Die Stange 72'
bewirkt das Abkuppeln des Motors, während die Stange 58', die sich anfangs in der
in Fig. 5 angedeuteten Stellung befindet, im Zylinderorgan 154 frei läuft und die
Kugeln 16o in den entsprechenden Bohrungen des Zylinderteils und in der Rille 158
eingebettet sind. Die Kugeln 16o verhindern infolgedessen jede Relativbewegung zwischen
dem Zylinderteil 154 und der Führungsmuffe
I5o. Auf diese Weise
wird während der ersten Bewegungshälfte des Fußhebels 70 lediglich die Trennung
der Reibungskupplung erzielt, nicht aber auf die Kupplungsorgane der Wechselräder
eingewirkt. Bei der weiteren Bewegung des Fußhebels 7o erreicht die Stange 58' den
Boden der Axialbohrung des Zylinderteils I54 und damit gleichzeitig eine Lage zu
den Kugeln I6o, in der diese sich radial verstellen können und sich hierbei von
der Rille I58 entfernen. Die Kugeln treten in die Rille 156 der Stange 58' über.
Hierdurch kommt das Zylinderteil I54 außer Eingriff mit der Führungsmuffe I5o und
führt eine durch die Stange 58' bewirkte Bewegung im Pfeilsinn Y aus. Nun wird der
Winkelhebel 146 in der Pfeilrichtung K verschwenkt und bewirkt die Verstellung des
Steuerorgans 34' in axialer Richtung und damit die Drehung der Antriebsscheibe 5o',
je nachdem ob dieselbe mit dem Zapfen II2 oder mit dem Zapfen II4 zusammenwirkt
in der einen oder der anderen Richtung.
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Nach Freigabe des Fußhebels 70 werden mit Hilfe der Kupplungsfedern
die umgekehrten Bewegungen 'ausgeführt, und zwar: die Stange 58' verstellt sich
in entgegengesetzter Richtung zum Pfeilsinn Y und nimmt dabei infolge der über die
Kugeln I6o hergestellten Verbindung mit dem Zylinderteil I54 (Fig. 5) den Winkelhebel
I46 mit, der in entgegengesetzter Richtung des Pfeiles K schwingt. Das Steuerorgan
34' verstellt sich nun axial in entgegengesetzter Richtung zum Pfeilsinn X und bewirkt,
falls seine Einstellung nicht der in Fig. r angedeuteten Leerganglage entspricht,
eine neue Drehung der Antriebsscheibe 5o' nach der einen oder anderen Richtung je
nach der durch die Einstellung des Hebels 28' bestimmten Orientierung des Steuerorgans
34'. Am Ende der Bewegung befindet sich die Stange 58' mit ihrer Auskehlung I56
gegenüber der Auskehlung I58, so daß die Kugeln I6o in diese eintreten und das Zylinderteil
I54 mit der Führungsmuffe I5o fest verbinden. Der Winkelhebel I46 bleibt stehen,
und die Stange 58' kommt außer Eingriff mit dem Teil 154'. Die Stange 58' kann sich
in entgegengesetzter Richtung. zum Pfeil Y verstellen, so daß die Stange 72' den
Motor wieder mit dem Wechselgetriebe verbinden kann. Der Arbeitsgang umfaßt also
einen einzigen Hin- und Hergang des Fußhebels 70. Die Bewegung des Fußhebels
7o nach vorwärts bewirkt also das Ausrücken des eingeschalteten Gangs und damit
die Leerganglage, während die Bewegung des Fußhebels 7o nach rückwärts (Rücklauf)
das Einrücken des seitens der Hebel 16' und 28' eingestellten Gangs auslöst.
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Um die begrenzte Wirkung der Kupplungsfedern - insbesondere bei eingerückter
Kupplung - zu verstärken, ist eine Hilfsfeder I62 vorgesehen, die auf den Winkelhebel
I46 einwirkt. Die Feder 162 ist eine Schraubenfeder, deren Kraft gegen die Schwenkachse
des Winkelhebels I46 gerichtet ist, wenn der Fußhebel 70 ganz abgesenkt ist. In
dieser Lage wird daher durch die Hilfsfeder I62 kein wirksames Moment auf den Winkelhebel
I46 ausgeübt, während ihre Wirkung während der Schwenkung des Hebels 146 in entgegengesetzter
Richtung zum Pfeilsinn K allmählich gesteigert wird, und zwar in dem Maße, wie sich
die Rückzugwirkung der Kupplungsfedern abschwächt. Die Kupplungsfedern und die Hilfsfeder
I62 ergänzen sich somit in ihrer Wirkung, so daß der Rücklauf des Fußhebels 7o,
der den eingestellten Geschwindigkeitsgang einrücken soll, immer wirksam ist.
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In Fig. I ist die Leerganglage der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der sich der Hebel 78' in der Mitte befindet, veranschaulicht, d. h., die Hebel
I6' und 28' befinden sich in der Leerganglage, wobei das Steuerorgan 34' und das
Zahnsegment I22 sich in der Mittellage befinden, ganz gleich, welche Lage das Zahnsegment
I22 einnimmt.
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In Fig. I ist weiter der Fußhebel 7o in der gesenkten Lage veranschaulicht,
zum Zeichen, daß er seine erste Bewegungsstrecke bereits zurückgelegt hat (Vorwärtsgang
mit Ausrücken des eventuell voreingeschalteten Gangs).
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Läßt man den Fußhebel 70 frei, so kehrt er in seine Anfangslage
zurück, wobei die Kupplung eingerückt und das Steuerorgan 34' im Gegensinn zum Pfeil
X verstellt wird. Das Organ 34' bewirkt übrigens nicht das Einrücken eines Geschwindigkeitsgangs,
da es sich in der mittleren Leerganglage befindet.
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In Fig.3 befindet sich die Vorrichtung in der Stellung für den vierten
Gang. Der vierte Gang ist nicht nur der eingerückte, sondern auch der eingestellte,
also vorgewählte Gang, wie dies übrigens aus der Lage der Nockenleiste io' sowie
daraus hervorgeht, daß die Federn 132 und 134 gleiche Spannung aufweisen. Die Verbindungen
zwischen Stangen und Hebeln befinden sich also in der mittleren Gleichgewichtslage,
es liegen also die gleichen Umstände wie in Fig. i vor. Wird auf den Fußhebel7o
eingewirkt, so veranlaßt dieser bei Vorwärtsgang das Ausrücken des vierten Gangs
und führt zur Lecrganglage, während bei Rückwärtsgang des Fußhebels wieder der vierte
Gang eingerückt wird, der dem eingestellten Gang entspricht, die Vorrichtung also
wieder in die in Fig. 3 veranschaulichte Lage zurückgeführt wird.
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In Fig. 4 ist wie in Fig. 3 der vierte Gang eingerückt, was aus der
Stellung der Antriebsscheibe 5o' hervorgeht und aus der Lage des in der Figur nicht
dargestellten Zahnsegments 122 vorauszusetzen ist, aber der eingestellte Gang ist
der erste Gang, wie dies aus der Lage der Nockenleiste io' hervorgeht. Aus diesen
Gründen stehen die Stangen 128 und 134 nicht über die Federn 132 und 134 in der
mittleren Gleichgewichtslage mit den Hebeln 16' und 28' in Verbindung. Sie befinden
sich vielmehr in versetzter Lage, so daß eine der Federn eines jeden vorgenannten
Paars gespannt ist und daher, wenn die Stangen 128 und 134 sich frei verstellen
können, diese in die gewünschte Lage überführen können, in der die Einstellung des
ersten Gangs erhalten wird. Dies geschieht am Ende der Vorwärtsbewegung des Fußhebels
7o, d. h. sobald sich das Steuerorgan 34 im Pfeilsinn X verstellt hat, wobei 12
ier vierte Gang dadurch ausgerückt wird, daß die
Antriebsscheibe
5o' so lange im Uhrzeigersinn gedreht wird, bis sie die in der Fig. I angedeutete
Lage erreicht hat und die Verlängerung 6o' außer Eingriff mit dem festen Anschlag
88' kommt.
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In diesem Augenblick richten sich sowohl das Zahnsegment 122 als auch
das Steuerorgan 34' nach dem eingestellten Gang aus, der im Ausführungsbeispiel
der Fig. I der erste Gang ist. Die Rückkehr des Fußhebels 7o bewirkt zunächst das
Einrücken des ersten Gangs und hierauf - wie bereits oben angedeutet - das Einrücken
der Kupplung.