DE937990C - Schaltvorrichtung fuer ein mehrgaengiges Wechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein mehrgängiges Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ständig im Eingriff befindlichen Rädern und diesen zugeordneten Schaltkupplungen, die mit einem umlaufenden Getriebeteil über eine Rutschkupplung· selbsttätig kraftschlüssig kuppelbar ist.

Bei Getrieben mit ständig im Eingriff befindlichen Zahnräderpaaren, wobei vorzugsweise je ein Zahnrad lose drehbar auf seiner Welle angeordnet ist und durch ein Riegelglied mit der Welle gekuppelt werden kann, macht das Einschalten des Leerlaufs erfahrungsgemäß dann besondere Schwierigkeiten, wenn eine namentlich für Krafträder bevorzugte Schrittschaltvorrichtung vorhanden ist.

Um das Auffinden der Leerlaufstellung zu erleichtern, hat man schon vorgeschlagen, den Leerlauf nicht, wie üblich, zwischen den ersten und zweiten Gang, sondern vor den ersten Gang zu legen, oder aber den Leerlauf zusammen mit der Starterbetätigung selbsttätig einschaltbar zu machen. Ferner sind mechanische oder elektrische Anzeigevorrichtungen zu dem gleichen Zweck angebracht worden.

Solche Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie nur die Leerlaufstellung anzeigen, ohne das Schalten selbst zu erleichtern, oder daß sie zusatzliche Bedienungsgriffe erfordern. Wenn z. B⁽. der Fahrer eines derartig ausgerüsteten Kraftrades vor einer Straßenkreuzung hält, so muß er entweder einen besonderen Bedienungshebel ziehen

oder den Starter zuerst betätigen, bevor das Getriebe in die Leerl'aufstelking kommt. Die bekannten Schaltvorrichtungen sind meistens auch nur bei Dreiganggetrieben anwendbar, da die Konstruktion bei Vierganggetrieben zu verwackelt oder praktisch gar nicht ausführbar sein würde. Demgegenüber ist erfindungsgemäß die Ausbildung bei einer Schaltvorrichtung für ein mehrgängiges Wechselgetriebe derart getroffen, daß ίο. ein Riegelgl'ied die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem umlaufenden Getriebeteil und der Schaltvorrichtung bei einer bestimmten niedrigen Fahrgeschwindigkeit herstellt und so lange aufrecht erhält, bis die Schaltvorrichtung durch den umlaufenden Getriebeteil in die Leerlauf stellung ge¹ bracht worden ist.

Zur weiteren Erleichterung der .selbsttätigen

Schaltung auf Leerlauf ist noch ein elastisches Zwischenglied! vorgesehen, das z. B. eine > Feder oder auch eine Reibungskupplung in Form einer Gleitbüchse oder eines Spreizringeis sein kann und dann federnd nachgibt, wenn die Schaltbewegung nicht im Gleichlauf mit der Drehzahl des Getriebes erfolgt, d. h. wenn z. B. Klaue gegenüber Klaue steht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner noch so eingerichtet, daß das den Kraftschluß zwischen dem treibenden und dem getriebenen Getriebeteil herstellende RiegelgMed' beim Schalten auf den· ersten- Gang selbsttätig außer Eingriff gesetzt wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

Abb. ι und' 2 zeigten· die Schaltvorrichtung für

ein Getriebe mit Schaltwalzenbetätigung in D rauf sieht bzw. in einem teilweisen Längsschnitt, wobei das Riegelglied zwangläufig im ersten Gang außer Eingriff gebracht wird;

Abb. 3 und 4 zeigen eine ähnliche Ausführungsform für den Fall, daß das Getrieberad und die Schaltwalze sich in gleichem Drehsinn drehen, so daß ein Zwischenrad zwischen Schaltwelle und Getrieberad erforderlich ist;

Abb. 5 und- 6 stellen ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem das Riiagelglied im ersten Gang nicht zwangläufig außer Eingriff gebracht, dafür aber der Eingriff zwischen dem auf der Schaltwelle sitzenden- Zahnrad und dem Zwischenrad durch entsprechende Aussparung von Zähnen verhindert wird;

Abb. 7 bis 10 zeigen schließlich eine Ausführungsform, die für Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung besonders geeignet ist.

Bei der Schaltvorrichtung gemäß Abb. 1 und 2 ist ein Zahnrad 2, das auis Blech gestanzt sein kann¹, auf die Schaltwalze 1 aufgesteckt, deren Arretiernuten gleichzeitig zur Mitnahme des Zahnrades dienen. Ein auf der Welle eines sich drehenden Getriebes, z. B·. des abtreibenden _ Sehaftrades 4, lose sitzendes Zahnrad 3, das ebenfalls gestanzt sein kann, greift in das Zahnrad 2, Das Zahnrad 3 hat ein Langloch und kann daher in einer zur Welle senkrechten Ebene verschoben werden, wobei es durch eine Feder 5 in Richtung auf das Zahnrad 2 gedrückt wird. Hinter dem Zahnrad 3 liegt ein geschlitzter Spreizring 9, der mit dem Schaftrad 4 durch inneren oder äußeren Reibungsschluß verbunden ist und eine schräg zur Achsrichtung verlaufende Bohrung hat,, in 'der eine auf eine Kugel 7 wirkende Druckfeder 8 untergebracht ist. Das Zahnrad 3 hat eine ebenfalls schräg zur Achsrichtung verlaufende Nut 6, die so bemessen ist, daß die Kugel 7 aus der Bohrung bei koaxialer Lage in diese Nut eintreten kann und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Spreizring 9 und Zahnrad 3 herstellt. In dem Zahnrad 2 sind einige flachere Zahnlücken 10 vorgesehen, so daß das Zahnrad 3 beim. Eingriff in diese Zahnlücken unter Vergrößerung des Achsabstandes der beiden Zahnräder in seinem Langloch verschoben wird, wie Abb. 1 in der oberen Hälfte zeigt." Die flachen Zahnlücken 10 sind so angeordnet, daß sie das Zahnrad 3 dann wegdrücken, wenn die Schaltwelle auf den Leerlauf oder auf den ersten Gang eingestellt ist. Im zweiten, dritten und gegebenenfalls im vierten Gang greift dagegen das Zahnrad 3 unter Wirkung der Feder 5 im die normalen Zahnlücken des Rades 2 ein, wie Abb. 1 in der unteren Hälfte zeigt.

Die Wirkungsweise 'der Schaltvorrichtung ist folgende: Beim Anfahren im ersten Gang wird der Radkörper 3· mit Hilfe der flachen Zahnlücken 10 des Radkörpers 2 gegen die Wirkung der Feder 5 auf größeren. Achsabstand¹ verschoben. In· dieser Lage wird die Kugel 7 gegen die- Wirkung der Feder 8 aus- der schrägen Nut 6 des Radkörpers 2 herausgeschoben. Auf diese Weise ist die Kugel als Riegelglied außer Wirkung gesetzt, so daß keime kraftschlüssige Verbindung mehr zwischen der Sehaltwelle r tind dem Schaftrad 4 besteht. Beim Weiterschalten auf den zweiten Gang" geht der Radkörper 3 unter Wirkung der Feder 5 auf den normalen Achsabstand zurück, da das Zahnrad 3 in die normalen Zahnlücken des Rades 2 eingreift. Das umlaufende Schaftrad 4 nimmt über den Reibungisschluß des Spreizringes 9 die Kugel bzw. das Sperrglied 7 mit, das infolge der schnellen Umdrehung des Sehaftrades an dem Radkörper 3 vorbeiroMt, ohne in die Nut 6 einzutreten. Dasselbe gilt für das- Schalten in den dritten bzw. vierten Gang, d. h. so lange sich das Fahrzeug überhaupt in schnellerer Bewegung befindet. Der bei langsamer Umdrehung des Sehaftrades durch die Feder 8 auf die Kugel 7 ausgeübte Axialschub wird mit steigender Drehzahl immer geringer, weil die auf die Kugel· wirkende Fliehkraft in der schräg verlaufendenBohrung eine gegen die Feder wirkende Axialkomponente erzeugt, so daß die Federkraft bei höheren Drehzahlen verringert bzw. ganz aufgehoben wird. Wenn d'agegen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dadurch die Drehzahl des Getriebes stark abnimmt, also z. B, kurz vor dem Anhalten, kommt die Feder wieder zu voller Wirkung und drückt die. Kugel in die schräge Nut 6 des Radkörpers 3, wodurch dieser über den als Rutschkupplung wirkenden Spreizring 9 mit dem Schaftrad 4 kraftschlüssig

verbunden wird. Dadurch wird die Drehbewegung über das Zahnrad 2 auf die Schaltwelle 1 übertragen, die in Richtung auf die Leerlaufstellung verdreht wird. Im Falle, daß die Drehbewegung der Schakwelle 1 insofern nicht mit der Drehung des Schaftrades 4 übereinstimmt, als z. B. Klaue auf Klaue steht, ermöglicht der Spreizring eine gegenseitige Winkelverdrehung der durch das Riegelglied gekuppelten Glieder, bis die Klaue in die Gegenklaue eingreift. Diese nur um einige Winkelgrade erfolgende Verdrehung kann auch durch andere Mittel-, z. B. ein federndes Element, ermöglicht werden. Wenn die geschilderte Drehung der Schaltwalze durch das Schaftrad bis in die Leerlaufstellung erfolgt ist, wird der Radkörper 3 durch die flachen Zahnlücken des Radkörpers 2 auf größeren Achsabstand weggedrückt, worauf die Kugel 7 in der schrägen Nut 6 aus dem Radikörper herausgeschoben und der Kraftschluß zwischen Schaftrad 4 und Schaltwelle i" unterbrochen wird. Dieser Vorgang vollzieht sich in gleicher Weise, wenn er vom vierten, dritten oder zweiten Gang aus erfolgt. In der oberen Hälfte der Abb. 2 ist die Kugel entsprechend der Abb. 1 außer Eingriff gezeigt, d. h., wenn bei vergrößertem Achsabstand der beiden Radkörper die Kugel in der schrägen Nut 6 aus dem Radkörper 3 herausgedrückt worden ist. In der unteren Hälfte von Abb. ι und 2 ist die Kugel dagegen in der Stellung gezeigt, wenn sie bei normalem Achsabstand in ' die Nut 6 dies Radkörper 3 eingetreten ist.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung nach Abb. 3 und 4 ist ebenfalls für ein Wechselgetriebe mit Schaltwalzenbetätigung bestimmt, bei dem jedoch das zum Antrieb der Schaltwelle dienende Getrieberad' nicht wie bei der Vorrichtung nach Abb. ι und 2 in entgegengesetztem Drehsinn umläuft wie die Schaltwelle beim Abwärtsschalten, sondern beide Wellen sich in der gleichen Richtung drehen. In diesem Falle muß ein Umkehrrad! 11' zwischen die Zahnräder 2' und 3' eingeschaltet werden, was zur Folge hat, daß eine Änderung des Achsabstandes wie bei der Ausführung nach Abb. 1 und 2 nicht zulässig ist. Um das Riegelglied auch bei der Ausführung nach Abb. 3 und 4 in der Leerlaufstellung der Schaltwalze außer Eingriff zu bringen, ist daher eine feststehende Auishebekurve 12' am Getriebegehäuse angebracht, die in einen zwischen dem Radkörper 3' und der Schaftrad¹-nabe 4' vorgesehenen Ringraum hineinragt, so daß die als Riegelglied dienende Kugel 7' in der Leerlaufstellung der Schaltwalze außer Eingriff mit dem Radkörper 3' gebracht wird, wie in der oberen Hälfte der Abb. 3· und 4 gezeigt ist. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist im übrigen die gleiche wie bei der schon beschriebenen Ausführung nach Abb. ι und 2.

Abb. 5 und 6 stellen eine andere Lösung für die Unterbrechung des Kraffcschlusses zwischen dem umlaufenden Getriebeteil und der Schaltvorrichtung dar. Zu diesem Zweck sind die Zähne des auf dar Schaltwelle 1" sitzenden Zahnrades 2" im Biereich der Schaltstellung »Leerlauf und erster Gang« ähnlich wie bei der bekannten Startvorrichtung ausgespart, so daß in dem entsprechenden Winkelbereich der Schaltwalze kein, Eingriff zwischen den beiden Zahnrädern 2", 3" stattfindet und infolgedessen die Schaltwalze in der Leerlaufstellung bleibt. Eine als Riegelglied dienende Kugel 7", die in eine Aussparung 6" im Radkörper 3" eingreift, dient in der schon beschriebenen Weise zur Mitnahme des Zahnrades 2" durch das Schaftrad 4". Der Schaltvorgang verläuft dann so, daß beim Anfahren der Radkörper 3" mit der gleichen Drehzahl wie das Schaftrad im Umlauf gesetzt wird. Durch die Fliehkraft wird die Kugel 7" nach außen gedruckt, so daß sie aus der Aussparung heraustritt und den Kraftschluß unterbricht. Wird dann auf den zweiten bzw. dritten und vierten Gang weitergaschaltet, so kommt zwar die Verzahnung zwischen dem Rad 2" und dem Umkehrrad ri" wieder in Eingriff, da aber das Riegelglied ausgelöst ist, kann die Drehung der Schaltwalze unabhängig von der Drehzahl des Schaftrades erfolgen. Bei absinkender Drehzahl nimmt die Fliehkraftwirkung auf die Kugel ab, bis diese kurz vor dem Anhalten des Fahrzeugs wieder in die Aussparung 6" eintritt, worauf sich der Schaltvorgang selbsttätig bis zur Leerlaufstellung vollzieht.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe mit Ziehkeilwelle zeigt Abb. 7 bis 10. In diesem Falle liefert die Getriebehauptwelle das Drehmoment zur Rückführung der Ziehkeilwelle in die Leerlaufstellung. Zu diesem Zweck dient eine in die hohle Getriebehauptwelle 14 unter Reibungs Verschluß eingesetzte, schraubengangf örmig geschlitzte Büchse 15, die die Ziehkeilwelle 19 aus der Schakstellung für den zweiten, dritten oder vierten Gang in die Leerlaufstellung mittels einer in die schraubengangf örmige Nut 16 unter Federdruck eingreifende Kugel 18 in dem. Falle zurückholt, daß die Drehzahl der Getriebewelle auf einen bestimmten niedrigen Wert gefallen ist. In diesem Augenblick wird' nämlich der Ziehkeil dadurch an seinem weiteren Umlauf mit der Getriebewelle gehindert, daß eine als Riegelglied dienende Kugel 28 in die Nut 24 einer feststehenden Büchse 22 eintritt, worauf die Büchse 15 von der langsam weiterlaufenden Getriebe welle 14 mitgenommen wird und so die Verschiebung der Ziehkeilwelle in die Leerlaufstellung bewirkt. Die in bekannter Weise die Schaltkugeln 20 auseinanderdrückende Ziehkeilwelle 19 trägt an ihrem hinteren Ende einen Kugelhalter 21, der in der feststehenden Büchse 22 umläuft, die in einer Führung 23 axial angeordnet ist und zur Übertragung der Schaltkraft auf die Ziehkeilwelle dient. In der Büchse 22 befindet sich eine Außennut¹ 24, die so breit ist, daß ein in der Führung 23 befestigter Keil 25 beim Verschieben der Büchse in die Nut eintreten kann. Dieser Keil übernimmt die in der Beschreibung zu den Ausführungsbeispielen nach Abb. 1 bis 4 dargelegte Aufgabe der Scbrägnut 6 bzw. 6'. Wenn nämlich die Ziehkeilwelle in Leerlaufstellung gemäß Abb. 9 steht, so

drückt der Keil 25 die Kugel 28 so weit in den !Zügelhalter hinein, daß der Kraftschluß zwischen ZiehkeilweHe 19 und Büchse 22 unterbrochen ist; dasselbe gilt auch für die Stellung im ersten Gang (Abb. 7). Beim Weiterschalten auf den zweiten bis vierten Gang (Abb. 10) kann die Kugel wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit nicht in die Nut fallen und dadurch als Riegelglied wirken. Fällt dagegen die Drehzahl kurz vor dem Anhalten des Fahrzeugs unter einen gewissen Wert, so fällt die Kugel aus dem Kugelhalter 21 in die Nut 24 und verbindet so die ZiehkeilweHe mit der feststehenden Büchse, so daß die Drehung der ZiehkeilweHe aufhört. Da sich die Getriebehauptwelle 14 aber ■ ¹O noch weiter dreht, wird die Büchse 15 durch den Reibungsschluß mitgenommen und erzeugt durch die Schraubennut 16 in Achsrichtung eine Schubkraft auf eine der beiden Kugeln 18, die aus einer Querbohnung der ZiehkeilweMie durch eine Feder in die Nut gedrückt werden. Dadurch wird die ZiehkeilweHe in Richtung auf die Leerlaufstellung geschoben. Unmittelbar vor bzw. erst in der Leerlaufstellung wird die Kugel 28 dann durch den Keil 25 aus der Nut 24 herausgedrückt und die Ziehkeilwelle wieder in Drehrichtung freigegeben. Zum Zwecke der Feststellung der ZiehkeilweHe in den einzelnen Schaltstufen können in der Büchse 15 auch noch konzentrische Arretiernuten 27 zur Aufnahme des Kugelpaares 18 vorgesehen werden, wie in Abb. 7, 9 und 10 gezeigt ist. Die mit Reibungsschluß in die hohle Getriebehauptwelle eingesetzte Büchse 15 wirkt, in ähnlicher Weise wieder Spreizring 9 nach Abb. 2, gleichzeitig als Überlastungsschutz; doch kann zu diesem Zweck auch ein elastisches Zwischenglied bekannter Art verwendet werden.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand, ist die Auslösung der Hauptkupplung in jeder Schaltstellung der Ziehkeilwelle durch eine geringe axiale Ver-Schiebung der Getriebehauptwelle. Zu diesem Zweck wird: bei einer Schaltvorrichtung nach Abb. 7 bis 10 die feststehende Führung 23 zusammen mit der Getriebewelle 14 und der darin liegenden Ziehkeilwelle 19 so weit nach der Hauptkupplung hin verschoben, daß die Kupplung dadurch ausgelöst wird. Daß diese axiale Verschiebung der 'Getriebewelle innerhalb der nicht axial verschiebbaren Radkörper des Wechselgetriebes erfolgen kann, wird mit bekannten, aus Abb. 7 erkennbaren Mitteln erreicht.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Schaltvorrichtung für ein mehrgängiges Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ständig im Eingriff befindlichen Rädern und diesen zugeordneten Schältkupplungen, die mit einem umlaufenden Getriebeteil über eine Rutschkupplung selbsttätig kraftschlüssig kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riegelglied die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem umlaufenden Getriebeteil und der Schaltvorrichtung bei einer bestimmten niedrigen Fahrgeschwindigkeit herstellt und so lange aufrecht erhält, bis die Schaltvorrichtung durch den umlaufenden Getriebeteil in die Leerlaufstellung gebracht worden ist.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'das Riegelglied in der Leerlauf-Stellung der Schaltvorrichtung selbsttätig außer Eingriff gebracht wird und auch noch beim Schalten auf den ersten Gang außer Eingriff bleibt.
3. 3: Schaltvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß - der Kraftschluß zwischen dem umlaufenden Getriebeteil und der Schaltvorrichtung durch eine entsprechend große Zahnlücke in dem Schaltzahnrad (2") und der Kraftschluß zwischen dem das Schaltzahtirad antreibenden Zahnrad (3") und dem umlaufenden Getriebeteil (4") durch ein unter Fliehkraftwirkung stehendes Riegelglied (7") nur in der Leerlaufstellung unterbrochen wird.
4. 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 für Wechselgetriebe mit einer in. der hohlen Getriebehauptwelle liegenden Ziehkeilwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehkeilwelle (19) durch eine von der Getriebewelle (14) infolge Reibungsschluß mitgenommenen Büchse (15), in deren schraubengangförmige Nut (16) eine in der Ziehkeilwelle federnd gelagerte Kugel (18) eingreift, in die Leerlaufstellung zurückgeschoben wird, wenn das unter Fliehkraftwirkung stehende Riegelglied, z. B. eine Kugel (28), die in der Radialbohrung eines auf der ZiehkeilweHe befestigten Kugelhalters (21) frei beweglich ist, bei sinkender Fahrgeschwindigkeit in eine Nut (24) der feststehenden Büchse (22) gelangt ist, wobei die Kugel (28) kurz vor oder in der Leerlaufstellung durch einen in die Nut (24) eintretenden feststehenden Keil (25) wieder in den Kugelhalter (21) zurückgeschoben wird.
5. 5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkupplung durch eine geringe axiale Verschiebung der Getriebehauptwelle in jeder Schaltstellung der Ziehkeilwelle ausgelöst werden kann.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 487 284, 831 507.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 620 1.56