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Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe Bei Zahnräderwechselgetrieben
mit mehreren, z. B. mit vier Übersetzungsstufen erfolgt die Schaltung von einer
auf die andere Übersetzung durch Verschieben einzelner Zahnräder oder Kupplungsteile
auf den Getriebewellen. Die Schaltvorrichtungen zum Verschieben der Zahnräder oder
Kupplungsteile bestehen bei Kraftradgetrieben aus einem von Hand oder Fuß betätigten
Schaltwerk, mittels dessen eine Schaltwalze schrittweise gedreht wird. Die Umwandlung
der Schaltwalzendrehbewegung in eine Axialbewegung und die Übertragung dieser Bewegung
auf die Schieberäder oder Kupplungsteile erfolgt mittels Schaltgabeln, die mit einem
Führungsbolzen in Steuernuten der Schaltwalze eingreifen. Die Schaltgabeln sind
gewöhnlich auf parallel zu den Getriebewellen verlaufende Achsen gelagert. Die bekannten
Schaltvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig sperrig bauen und
daß sich die Lagerung der Schaltgabeln, besonders wenn ihre Bewegungen von einer
einzigen Steuernut abgeleitet werden, schwierig gestaltet. Aufgabe der Erfindung
ist es, den Aufbau der Schaltvorrichtung, insbesondere die Ausbildung und Lagerung
der Schaltgabeln, zu vereinfachen und zu verbessern.
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Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Schaltgabeln
bzw. deren Lagerungsteile als im wesentlichen U-förmig gebogene Bügel auszubilden
und auf der Schaltwalzenwelle, gegeneinander versetzt und ineinandergreifend, verschiebbar
zu lagern. Diese Schaltgabeln können aus Blech oder Bandmaterial hergestellt werden
und weisen gegenüber den sonst üblichen Form-oder
Drehteilen wesentliche
Vorteile in funktioneller Hinsicht auf. Durch die breite Lagerbasis -die Schaltgabelbügel
sind an zwei verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Stellen auf der Schaltwalzenwehe
gelagert - wird eine absolut kippfreie Lagerung erzielt, ohne daß dadurch die Baubreite
vergrößert wird. Diese kann vielmehr durch die Ineinanderschachtelung der beiden
Schaltgabelbügel sehr klein gehalten werden, insbesonderewenn in an sich bekannter
Weise eine Schaltwalze mit einer einzigen Steuernut verwendet wird, die bei den
Schaltvorgängen von den Führungsbolzen der beiden Schaltgabeln nacheinander durchlaufen
wird.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die an den Schaltgabelbügeln
vorgesehenen, in die Steuernut der Schaltwalze eingreifenden Führungsbolzen als
Kurbeln ausgebildet, deren in die Steuernut eingreifende Zapfen durch Langlöcher
der Bügel hindurchragen und durch Federn abgestützt sind, so daß sie im Fall einer
Schaltblockierung der Schieberäder oder Kupplungsteile ausweichen und den Schaltbuckel
der Steuernut passieren lassen können. Diese Maßnahme ist insbesondere dann erforderlich,
wenn die Schaltvorrichtung eine an sich bekannte Einrichtung aufweist, welche es
gestattet, aus jedem Gang direkt in den neutralen Leerlauf, der sich gewöhnlich
zwischen dem ersten und dem zweiten Gang befindet, zu schalten. Bei Betätigung der
Leerlaufschalteinrichtung kann es vorkommen, insbesondere wenn bei Stillstand der
Maschine einer der höheren Gänge, z. B. der dritte oder vierte Gang, eingeschaltet
ist, daß die Klauen des Schieberades mit den Ausnehmungen des Gegenrades in ihrer
Stellung nicht übereinstimmen. In diesem Fäll ist es bei starrer Anordnung der Führungsbolzen
unmöglich, den Leerlauf einzuschalten. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann
dagegen der Zapfen des Führungsbolzens ausweichen und den Schaltbuckel der Steuernut
passieren lassen. Besonders wichtig ist diese Maßnahme, wenn in an sich gleichfalls
bekannter Weise der Kickstarterhebel die Funktion des Leerlaufschalthebels zusätzlich
mit übernimmt, was den Vorteil hat, daß beim Anwerfen der Maschine mit Sicherheit
zuerst der Leerlauf eingeschaltet wird.
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Die Anordnung und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung
wird im folgenden an Hand eines dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist Fig. I eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht und Fig.
3 eine Vorderansicht der Schaltvorrichtung für ein Vierganggetriebe; Fig.4 und 5
sind Teilansichten der Schaltvorrichtung zur Veranschaulichung verschiedener Schaltstellungen.
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Die im Getriebegehäuse gelagerte Fußschalthebelwelle I trägt, fest
mit ihr verbunden, auf der einen Seite den nicht dargestellten Fußschalthebel und
auf der anderen Seite einen Arm 2, der in bekannter Weise unter dem Einfluß einer
Feder steht, die ihn nach jeder Schaltbewegung in seine Grundstellung zurückbewegt.
Über die Welle I wird auch der Fußschalthebel nach jeder Schaltbewegung in seine
Grundstellung zurückgeführt. An dem freien Ende des Armes 2 ist ein Klinkenpaar
3, 4 auf einem Bolzen 5 gelagert. Die Klinken 3 und 4 stehen gleichfalls unter dem
Einfluß von entsprechend ausgebildeten Federn. Um die Zeichnung nicht zu unübersichtlich
zu machen, sind einige normale Einzelheiten des nicht von der Erfindung betroffenen
Teiles der Schaltvorrichtung, soweit sie nicht zur Erläuterung der Wirkungsweise
erforderlich sind, weggelassen.
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Auf der Fußschalthebelwelle I ist lose drehbar das vereinigte Rasten-
und Schaltradsegment 6 gelagert, bei dem die Verzahnung 7 des Rastensegmentteiles
durch Fortlassen oder nachträgliches Herausarbeiten jedes zweiten Zahnes der Schaltradsegmentv
erzahnung gebildet ist. Die Verzahnung 8 des Schaltradsegmentteiles steht mit einem
auf der Schaltwalzenwelle 9 befestigten Antriebsritzel Io im Eingriff. Ein in die
Verzahnung des Antriebsritzels Io einrastender Bolzen II, der durch eine Schraubenfeder
I2 in die Zahnlücken des Ritzels Io gedrückt wird, dient zur Arretierung der gewählten
Gangstellung. Mit der Schaltwalzenwelle 9 fest verbunden bzw. mit dieser aus einem
Stück hergestellt ist die Schaltwalze 13, deren Steuernut 14 die Mantelfläche der
Walze 13
als in sich zurücklaufende Kurve umschließt. Die bisher beschriebene
Anordnung ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Auf der Schaltwalzenwelle 9 sind zwei U-förmige Bügel 15, 16 um i8o°
versetzt und ineinandergeschachtelt verschiebbar angeordnet. Die Bügel i5 und 16
tragen die Schaltgabeln 17 und i8 und weisen außerdem je einen rechtwinklig hoch-
und in die Bügelebene zurückgebogenen Lappen i9, 20 auf, die zur Abstützung von
in den Bügeln 15, 16 befestigten Achsen 2i bzw. 22 dienen. Auf diesen Achsen 2i
bzw. 22 ist je ein als Kurbel ausgebildeter Führungsbolzen 23 bzw. 24 gelagert,
dessen Zapfen 23' bzw. 24' durch ein Langloch 25 bzw. 26 der Bügel 15 bzw. 16 hindurch
in die Steuernut 14 der Schaltwalze 13 eingreift. Die Führungsbolzen 23, 24 sind
durch auf Verdrehung beanspruchte Schraubenfedern 27 bzw. 28, deren eines Ende am
Führungsbolzen 23 bzw. 24 und deren anderes Ende am Bügel 15 bzw. 16 verankert ist,
elastisch abgestützt. Die Federn 27, 28 sind so bemessen, daß sie bei normalem Schaltwiderstand
nicht zur Wirkung gelangen, sondern nur, wenn besondere Hemmungen vorliegen, z.
B. wenn die Kupplungsteile der in Eingriff zu bringenden Getrieberäder so voreinander
stehen, daß ein Einschalten des betreffenden Ganges nicht möglich ist.
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Anstatt die Führungsbolzen 23, 24- abzufedern, kann man selbstverständlich
auch den umgekehrten Weg gehen und die Schaltbuckel der Steuernut 14 als federnd
nachgiebige Einsatzstücke der Schaltwalze 13 ausbilden. Eine andere ebenfalls im
Rahmen der Äquivalenzlehre liegende Möglichkeit bietet sich durch Ausklinken oder
Ausheben der Führungsbolzen. Der Zweck ist in allen Fällen
der gleiche,
nämlich das Durchschalten in den zwischen dem ersten und zweiten Gang liegenden
Leerlauf in jeder Stellung der Getrieberäder zu ermöglichen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltvorrichtung ist folgende:
In den Fig. I bis 3 sind sämtliche Teile der Schaltvorrichtung in der neutralen
Leerlaufstellung, d. h. dem Leerlauf zwischen dem ersten und zweiten Gang, dargestellt.
Der erste Gang wird durch Niedertreten des Fußschalthebels eingeschaltet. Dabei
wird die Fußschalthebelwelle I und mit ihr der Arm 2 entgegen dem Uhrzeigersinn
bewegt. Die Klinke 3 wird bei der Schwenkbewegung des Armes 2 durch den fest im
Gehäuse eingelassenen Ablenkbolzen 3o aus dem Wirkungsbereich der Zähne 7 herausbewegt,
und die Klinke 4 legt sich vor den Zahn a der Schaltsegmentverzahnung 7 und verschwenkt
das Segment 6 bei dem Winkelausschlag x um eine halbe Zahnteilung der Verzahnung
7 entgegen dem Uhrzeigersinn. In dieser strichpunktiert eingezeichneten Stellung
liegt die Klinke 4 gegen den im Gehäuse sitzenden Begrenzungsbolzen 31 an. Über
die Zahnsegmentverzahnung 8 ist bei dieser Schwenkung des Segmentes 6 das Antriebsritzel
Io um eine volle Zahnteilung im Uhrzeigersinn gedreht worden und durch die Steuernut
14 der Schaltwalze I3 der Bügel I5 mit der Schaltgabel I7 aus der in Fig. 3 gezeichneten
Stellung nach rechts verschoben, d. h. die Übersetzung für den ersten Gang eingeschaltet
worden.
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Die Fußschalthebelwelle I mit Fußschalthebel und Arm 2 wird nach Ausführung
der Schaltbewegung durch eine Feder in ihre Ausgangsposition zurückbewegt. Das lose
auf der Welle I gelagerte Segment 6 wird dagegen durch den in die Verzahnung des
Antriebsritzels Io einrastenden Bolzen II in der Schaltstellung arretiert.
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Vom ersten in den zweiten Gang wird durch Anheben des Fußschalthebels
geschaltet, d. h., die Fußschalthebelwelle I und mit ihr der Arm 2 werden im Uhrzeigersinn
geschwenkt. Die Klinke 4 wird dabei durch den Ablenkbolzen 3o aus dem Bereich der
Verzahnung 7 herausbewegt, und die Klinke 3 legt sich gegen den Zahn b der Verzahnung
7, der in der ersten Gangstellung nicht mehr in der gezeichneten Position, sondern
um eine halbe Teilung nach unten, d. h. auf die Klinke 3 zu, gerückt ist. Bei der
Schaltbewegung um den Winkelausschlag y wird also der Zahn b um eine volle Teilung
nach oben, d. h. im Uhrzeigersinn, verschoben, was zwei Zahnteilungen der Verzahnung
8 entspricht. Es wird also über die neutrale Leerlaufstellung hinweg in den zweiten
Gang geschaltet. Das Schalten vom zweiten in den dritten Gang wie auch das Schalten
vom dritten in den vierten Gang wird ebenfalls durch Anheben des Fußschalthebels,
d. h. durch Drehen der Fußschalthebelwelle I im Uhrzeigersinn, bewirkt. Die Klinke
3 bewegt dabei das Segment 6 jeweils um eine volle Zahnteilung der Verzahnung 7
bzw. um zwei Zahnteilungen der Verzahnung 8 im Uhrzeigersinn um die Welle I. Das
Abwärtsschalten aus dem vierten, dritten und zweiten Gang geschieht analog im umgekehrten
Sinne, d. h., der Fußschalthebel wird nach unten gedrückt, wodurch die Welle I mit
dem Arm 2 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird und desgleichen das Schaltsegment
6. Um vom vierten in den neutralen Leerlauf zu gelangen, sind bei Verwendung des
Fußschalthebels drei Schaltbewegungen erforderlich, nämlich vom vierten in den dritten
Gang, vom dritten in den zweiten Gang und vom zweiten Gang in den Leerlauf. Bei
Verwendung einer an sich bekannten Leerlaufschaltvorrichtung kann jedoch aus jeder
beliebigen Gangstellung heraus mit einer einzigen Schaltbewegung in den neutralen
Leerlauf durchgeschaltet werden. Zu diesem Zweck sind beispielsweise an dem Segment
6 zwei Anschläge 40 und 41 vorgesehen, die mit einem auf einer Achse 42 gelagerten
Hebel 43 waagebalkenartig zusammenwirken. Der Hebel 43 besitzt einen Nocken 44,
der mit einem Hubnocken 45 des Leerlaufschalthebels 46 zusammenarbeitet. Der Leerlaufschalthebel
46 kann ein besonders für diesen Zweck vorgesehener Hebel sein, oder es kann auch
in gleichfalls bekannter Weise der Kickstarterhebel zu diesem Zweck mit verwendet
werden. Die Verwendung des Kickstarterhebels hat den Vorteil, daß beim Anwerfen
des Motors das Getriebe zwangläufig auf Leerlauf geschaltet wird, so daß die Maschine
beim Anspringen des Motors nicht fortlaufen kann.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der an sich bekannten Leerlaufschalteinrichtung
ist in Fig. 4 das vereinigte Schalt- und Zahnsegment 6 mit den beiden Anschlägen
40 und 4I in der ersten Gangstellung gezeichnet. Durch Schwenken des Hebels 46,
beispielsweise des Kickstarterhebels, im Uhrzeigersinn wird der Hebel 43 nach abwärts
entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und verdreht dadurch das Segment 6 waagebalkenartig,
bis der Anschlag 4I an die Anschlagkante 47 des Hebels 43 anliegt. In dieser Stellung
ist das Getriebe auf Leerlauf geschaltet.
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In Fig. 5 ist das Segment 6 in der vierten Gangstellung dargestellt.
Durch Schwenken des Hebels 46 wird der Hebel 43 nach unten gedrückt, und dieser
drückt mit seiner Kante 47 auf den Anschlag 4I, bis der Anschlag 4o auf die Kante
48 des Hebels 43 stößt, d. h. die Leerlaufstellung erreicht ist. Bei der Betätigung
der Leerlaufschalteinrichtung bleibt der Fußschalthebel und der die Klinken 3, 4
tragende Arm :2 in Ruhestellung, so daß die Klinkenverzahnung 7 des Segmentes 6
an den Klinken 3, 4 vorbeigeht. Diese Ausführung einer Leerlaufschalteinrichtung
ist nur zur Erläuterung des Schaltvorganges angeführt, ist aber nicht Gegenstand
der Erfindung.
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Bei stillstehender Maschine und eingeschaltetem Gang, insbesondere
wenn der dritte oder vierte Gang versehentlich eingeschaltet gelassen wurde, kann
es vorkommen, daß bei Betätigung des Leerlaufschalthebels 46, beispielsweise des
Kickstarterhebels, die Klauen des Schieberades mit den Ausnehmungen
des
Gegenrades in ihrer Stellung nicht übereinstimmen. In diesem Fall könnte der Leerlauf
nicht eingeschaltet werden, bzw. es würden bei gewaltsamer Betätigung Beschädigungen
verursacht werden. Um dies zu verhüten, sind die in die SteuernutI4 der Schaltwalze
I3 eingreifenden Zapfen 23', 24' der kurbelartig ausgebildeten Führungsbolzen 23,
24 der Schaltgabeln abgefedert, so daß sie um den Betrag des Schaltweges in der
Steuernut I4 ausweichen können. Auf diese Weise kann bei Betätigung des Leerlaufschalthebels
46 die Schaltwalze I3 unabhängig von der Stellung der Getrieberäder bis zur Leerlaufstellung
durchlaufen, so daß das Getriebe stets zunächst auf Leerlaufstellung gebracht wird,
bevor der Motor anspringt.