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Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere
von Kraftfahrzeugen, bei denen die Übersetzungsstufen mindestens zwei Gruppen von
jeweils mehreren Gängen derart bilden, daß die Überschaltung von einer zur anderen
Gruppe mit einer willkürlich bedienbaren Schaltvorrichtung und eine selbsttätige
Schaltung der Gänge innerhalb einer jeden Gruppe in Abhängigkeit von der Drehzahl
eines Getriebegliedes, welches mit der Getriebeabtriebswelle über eine mit der willkürlich
bedienbaren Schaltung der Getriebegruppen sich ändernden Übersetzung in Antriebsverbindung
steht, mit Hilfe von Reibkupplungen erfolgt, von denen jeweils nur eine eingeschaltet
ist. Die Erfindung besteht darin, daß die selbsttätige Schaltung der Gänge mittels
zweier nebeneinander angeordneter, auch willkürlich zu lösender Scheibenkupplungen
erfolgt, deren Reibscheiben zwischen zwei mit dem gemeinsamen Antrieb in Drehrichtung
gekuppelten, unter Federwirkung stehenden Druckplatten angeordnet sind und eine
mittlere, ebenfalls mit dem gemeinsamen Antrieb gekuppelte Druckplatte zwischen
sich einschließen, wobei zur selbsttätigen Umschaltung von der einen auf die andere
Kupplung die mittlere Druckplatte axial verschoben wird, während das willkürliche
Auskuppeln der Kupplungen durch entgegengesetztes Verschieben der beiden äußeren
Druckplatten gegen die Wirkung der Federn erfolgt.
Es isst .zwar
an sich bekannt, Schaltvorrichtungen für Wechselgetriebe dieser Art mit einem Freilauf
als Kupplungseinrichtung auszurüsten. Diese Maßnahme hat aber den Nachteil, daß
in dem betreffenden Gang nicht auch mit dem Motor gebremst werden kann. Bei anderen
Schaltvorrichtungen wiederum finden Kupplungseinrichtungen Verwendung, die aus koaxial
hintereinander angeordneten Reibkupplungen bestehen. Hierbei sind zwei unabhängig
voneinander einrückbare getriebene Teile und drei treibende Teile vorhanden; wobei
mittels eines mittleren treibenden Teiles die getriebenen Teile wechselweise gegen
die äußeren, nicht verschiebbar angeordneten treibenden Teile gepreßt werden können.
Eine solche Kupplungsausbildung ist z. B. für eine willkürliche Betätigung durch
den Kupplungsfußhebel verwendbar. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung
vorteilhaft mit wenig Mehraufwand so gestaltet, daß außer einer selbsttätigen Umschaltung
von der einen auf die andere Kupplung auch ein willkürliches Auskuppeln mittels
des Kupplungsfußhebels stattfinden kann. Hierdurch kann bei bestimmten Betriebszuständen
eines Kraftfahrzeuges, z. B. bei einem vorübergehenden Halten am Berg mit schleifender
Kupplung ohne Betätigung der Bremse oder bei besonderen Anfahrerfordernissen die
Automatik überbrückt, und ein von der selbsttätigen Umschaltung unabhängige, den
jeweiligen Erfordernissein angepaßtes, individuelles Kuppeln ist mit den gleichen
Teilen möglich, die durch das selbsttätige Umschalten das Kuppeln der Gänge innerhalb
einer jeden. tJbersetzungsstufengruppe bewirken.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt-Abb. i ein Getriebe im Längsschnitt mit der für die
Schaltung des Getriebes erforderlichen Einrichtung, wobei ein Teil des Getriebes
nach Schnitt A-B der Abü. i in Abb. i a für sich dargestellt ist. Abb. i b zeigt
eine weitere Einzelheit der zwischen Motor und Getriebe angeordneten Kupplung, welche
z. B. um 9o° fzum Schnitt nach Abb. i versetzt zu denken ist.
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Abb. 2 bis 5 zeigen den, Antriebsverlauf in den einzelnen Gängen.
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In Abb. i ist i die Kurbelwelle des Motors 2 mit dem_ Schwungrad 3,
mit welchem die Druckplatten q., 5 und 6 uridrehbar, aber begrenzt verschiebbar
gekuppelt sind. Zwischen den Druckplatten q. und 5 befindet sich die Reibscheibe
7 einer mit der Welle 8 uridrehbar verbundenen Kupplungshälfte, zwischen den Druckplatten
5 und 6 die Reibscheibe g einer auf der Hohlwelle io ebenfalls uridrehbar angeordneten
Kupplungshälfte. Die beiden äußeren Druckplatten 4 und 6 werden durch Kupplungsfedern
i i und 12 in Richtung gegeneinander bzw. gegen die zwischen ihnen befindlichen
Reibscheiben 7 bzw. g der Reibkupplungen gedrückt, wobei jedoch ihr Hub durch Anschläge
13 und 1q. begrenzt-ist. Die mittlere Druckplatte 5 steht unter der Wirkung von
Federn 15 und ist innerhalb eines Schlitzes 16 des finit dem Schwungrad verbundenen
Kupplungsgehäuses begrenzt verschiebbar derart, daß in der einen (gezeichneten)
Endlage die Reibscheibe g durch die Kupplungsfedern 12 mittels der äußeren Druckplatte
6 gegen die mittlere Druckplatte 5 gedrückt wird, während in der anderen durch die
Länge des Schlitzes 16 gegebenen Endlage der Druckplatte 5 die Reibscheibe 7 gegen
die mittlere Druckplatte 5 durch die Kupplungsfedern i i mittels der äußeren Druckplatte
q. gedrückt wird. Je nach der Stellung der mittleren Druckplatte 5 in der einen
oder anderen Endlage kann somit die eine oder andere Kupplung in Wirkung gesetzt
werden, d. h. entweder die Reibscheibe g oder die Reibscheibe 7 mit dem Motor gekuppelt
werden.
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Die beiden Kupplungswellen 8 und io sind konzentrisch zueinander angeordnet.
- Die äußere Hohlwelle io ist hierbei an ihrem Ende innerhalb des Getriebegehäuses
17, welches in üblicher Weise mit dem Kupplungsgehäuse 18 zusammen eine an dem Motor
angeflanschte Gehäuseeinheit bildet, als Zahnrad. i9 ausgebildet, welches mit einem
Zahnrad 2o der Vorgelegewelle 21 des Getriebes in ständiger Antriebsverbindung steht.
Die in der Hohlwelle io gelagerte innere Kupplungswelle 8 ist ferner in ähnlicher
Weise an ihrem Ende als Zahnrad. 2o' ausgebildet, welches mit dem Zahnrad a2 der
Vorgelegewelle ständig im Eingriff steht.
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Die Getriebehauptwelle oder die Abtriebswelle 23 des Getriebes ist
einerseits in dem Zahnrad 2o' der antreibenden Kupplungswelle 8 und andererseits
in der hinteren Wandung des Getriebes gelagert. Es trägt lose drehbar ein Zahnrad
2q., welches mit einem Zahnrad 25 der Vorgelegewelle in ständigem Eingriff steht.
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Auf derGetriebehauptwelle ist des weiteren eine Schaltmuffe 26 verschiebbar,
aber uridrehbar angeordnet, auf welcher sich mittels Keilnuten 27 in an sich bekannter
Weise eine weitere mit ihr federnd gekuppelte Kupplungsmuffe 28 verschiebbar befindet,
die mit Klauen #2,g und 3o der Zahnräder 2o' bzw. 2¢ in Eingriff gebracht werden
kann. Andererseits besitzt die Muffe 28 eine Verzahnung 31, die mittels eines auf
einer weiteren Welle verschiebbar angeordneten (in der Zeichnung der Deutlichkeit
halber - seitlich herausgezeichneten) Rückwärtsrades 32 mit einem weiteren Zahnrad
33 der Vorgelegewelle 21 in Antriebsverbindung gebracht werden kann. Des weiteren
ist die Schaltmuffe 26 mit konischen Reibflächen versehen, die mit entsprechenden
konischen Reibflächen 3q. und 35 der Zahnräder 2o'-bzw. 24. in an sich bekannter
Weise zur Wirkung gebracht werden und damit eine Synchronisierung der zu kuppelnden
Teile bewirken, bevor die Schaltmuffe 28 mit den Klauen 29 bzw. 30 in Eingriff
gelangt. Zur gemeinsamen Schaltung der Kupplungsmuffen 26,:28 dient eine
Schaltgabel 36, welche in üblicher Weise ebenso wie eine weitere Schaltgabel für
das Rückwärtsrad 32 durch die willkürlich verstellbaren Getriebeschaltliebel37 verstellt
wird.
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Auf der Vo.rgelegevelle 21 ist des weiteren ein Zahnrad 38 angeordnet,
in welcbes ein Zahnrad 39
einer im Getriebegehäuse 17 gelagerten
Regeleinrichtung .4o eingreift. In der Regeleinrichtung d.o befindet sich ein (nicht
dargestellter) Fliehkraftregler, welcher bei einer bestimmtenDrehzahl einen elektrischen
Kontakt zwischen den beiden Anschlußklemmen 41 und .4a schließt. Durch den Schluß
des Kontaktes wird ein Strom von der Stromquelle 4.3 über die Leitung 44. zu einem
3lagneten 4.9 geliefert, welcher bei seiner Erregung durch den elektrischen Strom
ein Ventil 46 in der Leitung 47 öffnet. Die Leitung .I7 ist einerseits an die Einlaßleitung48
der Maschine sowie gegebenenfalls an die Rückseite der Membrane einer üblichen Brennstoff-Förderpumpe
49 und andererseits an einen Zylinder 5o angeschlossen, in welchem sich ein Kolben
51 verschieben kann.
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Die Eröffnung des Ventils .46 hat zur Folge, daß der in der Einlaßle-itung
48 bzw. in der Förderpumpe 49 erzeugte Unterdruck den Kolben 51
nach rechts
verschiebt und hierdurch mittels eines Gestänges 5 2 einen Hebel 53 verschwenkt.
Der Hebel 53 wirkt auf eine Kupplungsmuffe 54 und diese mittels eines Drucklagers
auf mehrere über den Umfang verteilte Hebel 55 ein, welche mittels Stangen 56 und
doppelarmigen Hebeln 57 die mittlere Druckplatte 5 nach rechts oder links verschieben
können derart, daß eine Hubbewegung des Kolbens 5 i nach rechts, die Druckplatte
5 nach links und damit aus dem Bereich der Reibscheibe 9 in den Bereich der Reibscheibe
7 verschiebt.
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Der des weiteren in üblicher Weise vorgesehene Fußhebel 58 ist mittels
einer Stange 59 mit einem Kupplungshebel 6o verbunden, der auf eine äußere Kupplungsmuffe
61 einwirkt, die ihrerseits mittels eines Drucklagers auf mehrere über den Umfang
verteilte doppelarmige Hebel 62 Gestänge 63 derart verstellt, daß beim Niedertreten
des Kupplungsfußhebels die Stangen 63 nach rechts verschoben werden und dadurch
einerseits die Druckplatte 6 nach rechts gegen die Wirkung der Federn 12 und andererseits
mittels der Hebel 64 die Druckplatte .1. nach links gegen die Wirkung der Federn
i i verschieben. Hierdurch wird sowohl die Reibkupplung 9 als auch die Reibkupplung
7 außer Eingriff gebracht und damit das Getriebe vom Motor getrennt.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ergibt sich daraus wie folgt: In der
gezeichneten Stellung des Getriebes ist die Kupplung 9 eingedickt, die Kupplung
7 ausgerückt. Die willkürlich verstellbare Kupplungsmuffe 26 befindet sich in einer
mittleren neutralen Stellung, so daß das Getriebe sich in Leerlauf befindet.
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Zum Einschalten des i. Ganges wird mittels des Handhebels 37 die Kupplungsmuffe
26 nach rechts verstellt, wodurch nach Synchronisierung mittels der Konusflächen
35 die 1.Tuffe 28 mit den Klauen 30 und damit das Zahnrad 24. mit der Getriebehauptwelle
oder Abtriebswelle 23 gekuppelt wird. Das Einrücken des i. Ganges wird hierbei in
der Regel nur stattfinden können, wenn gleichzeitig mittels des Kupplungshebels
58 auch die eingeschaltete Kupplung 9 in der vorher beschriebenen Weise ausgerückt
worden ist. Nach dem Einschalten des i. Ganges erfolgt die Kraftübertragung von
der Kurbelwelle i des Motors über die Kupplung 9, die Hohlwelle io, das Zahnradpaar
19, 2o, die Vorgelegewelle 2 1 und das Zahnradpaar 25, 24 zur Abtriebswelle
23 (Abt. 2).
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Sobald das Fahrzeug eine gewisse Fahrgeschwindigkeit, z. B. 2o km/Std.,
erreicht hat, schließt der von der Vorgelegewelle 21 angetriebene Drehzahlregler
4o einen Kontakt, wodurch das Ventil ,a.6 geöffnet und der Kolben -5 i in der oben
beschriebenen Weise nach rechts verstellt wird. Hierdurch wird die Druckplatte 5
aus ihrer gezeichneten rechten Stellung entsprechend der Länge des Schlitzes 16
in ihre andere linke Endstellung gebracht und somit die Kupplung 9 aus-und die Kupplung
7 eingerückt.
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Der Antrieb erfolgt von der Kurbelwelle i über die Kupplung 7, die
innere Kupplungswelle 8, da Zahnradpaar 20, 22, die Vorgelegew eile 2, 1 und das
Zahnradpaar 25, 24 zur Abtriebswelle 23 (Abt. 3). Hierdurch ist der 2. Gang des
Getriebes eingeschaltet.
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Zur Einschaltung des 3. Ganges wird der Handhebel 37 in entgegengesetzter
Richtung verstellt derart, daß nach Synchronisierung an den Reibflächen 3,4 die
Muffe 28 mit den Klauen 29 in Eingriff gebracht und damit das Zahnrad 2o bzw. die
Kupplungswelle 8 unmittelbar mit der abtreibenden Getriebehauptwelle 23 gekuppelt
wird. Zum Übersehalten muß hierbei wieder in der Regel der Kupplungsfußhebe158 niedergetreten
werden.
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Da infolge des Übersc ialtens der Kupplungsmuffe 26 die Vorgelegewelle
21 statt wie bisher über die Zahnräder 2d., 25 über die Zahnräder 2o,22 mit der
Abtriebswelle 23 in Antriebsverbindung steht, wird die Vorgelegewelle unmittelbar
nach dem überschalten der Kupplungsmuffe 26 eine geringere Drehzahl erhalten, und
zwar derart, daß normalerweise die Drehzahl der Vorgelegewelle 2i unterhalb derjenigen
Drehzahl liegen wird, bei welcher der Regler 4.o den Kontakt schließt. Ist dies
der Fall, so öffnet sich nach dem Überschalten der Kupplungsmuffe 26 der Kontakt
zwischen den beiden Anschlußklemmen 41, 42 wieder, das Ventil .a.6 schließt sich
bzw. gibt eine Verbindung des Zylinders 5o mit der Außenluft frei. Der Kolben
5 1 verschiebt sich wieder nach links in die gezeichnete Stellung, wodurch
in der vorher beschriebenen Weise die Kupplung 7 aus- und die Kupplung 9 eingerückt
wird. Damit ist der 3. Gang entsprechend Abb. 4. eingerückt, wobei die Antriebsverbindung
von der Kurbelwelle i über die Kupplung 9, die Hohlwelle io, das Zahnradpaar 19,
20 und das Zahnradpaar 2-2, 2c' zur Abtriebswelle 23 folgt.
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Überschreitet das Fahrzeug wieder eine weitere höhere Geschwindigkeit,
welche entsprechend dem veränderten Übersetzungsverhältnis zwischen der Abtriebswelle
23 und der Vorgelegewelle 21 gegenüber derjenigen Geschwindigkeit vergrößert ist,
bei welcher die selbsttätige Schaltung zwischen
dem i. und 2. Gang
stattfindet, so schließt der Regler 4o wieder den Kontakt, wodurch wiederum eine
Umschaltung von der Kupplung 9 auf die Kupplung 7 stattfindet. Hierdurch wird der
4. Gang oder direkte Gang eingeschaltet, indem der Antrieb von der Kurbelwelle i
über die Kupplung 7, die innere Kupplungswelle 8 unmittelbar über die Klauen 29
zur Abtriebswelle 23 erfolgt.
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Wie ersichtlich, erfolgt die selbsttätige Schaltung jeweils nur zwischen
dem i. und 2. Gang oder zwischen dem 3. und 4. Gang. Die überschaltung von der einen
durch den i. und 2. Gang gebildeten Gruppe auf die durch den 3. und 4. Gang gebildeten
Gruppe erfolgt dagegen willkürlich durch den Hebel 37, so daß es beispielsweise
auch jederzeit möglich ist, unmittelbar aus dem 4. in den 2. Gang oder aus
dem 3. in den i. Gang überzugehen und gegebenenfalls ausschließlich mit der niederen
oder höheren Ganggruppe zu fahren. Gleichzeitig kann durch den Kupplungshebel 58
jederzeit die Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem Wechselgetriebe unterbrochen
werden.
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Zur Einschaltung des Rückwärtsganges wird das Zahnrad 32 nach links
-verschoben, so daß es mit den Zahnrädern 33 und 28 in Eingriff kommt. Die Schaltmuffe
26 befindet sich hierbei in ihrer neutralen. mittleren Stellung. Da beim Rückwärtsgang
die Drehzahl der Vorgelegewelle 21 stets niedrig ist, wird die Kupplung 9 ein- und
die Kupplung 7 ausgerückt sein, so da,ß ein Rückwärtsgang mit der größtmöglichen
Übersetzung ins Langsame stattfindet.