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Schalteinrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen,
bei der zur Änderung des übersetzungsverhältnisses im Getriebe der Kupplungs- und
der Schaltvorgang elektrisch gesteuert und hydraulisch bewirkt werden, und besteht
darin, daß auch die Synchronisierung der miteinander zu kuppelnden Hauptteile; d:
h. des Motors und der mit ihm über die Hauptkupplung verbundenen Getriebe-Eingangswelle,
elektrisch eingeleitet und hydraulisch ausgeführt wird. Eine weitere Erfindung besteht
in der elektrischen Betätigung und hydraulischen Steuerung der Synchronisierung.
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Es sind bereits Getriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen zur
Änderung des Übersetzungsverhältnisses die erforderlichen Kupplungs- und Schaltvorgänge
elektrisch gesteuert und hydraulisch bewirkt werden. Bei *den bekannten Getrieben
ist aber die Erzielung des Gleichlaufs zwischen angetriebenen und getriebenen Teilen
des Getriebes, also der Synchronisierung, nicht in den elektrischhydraulisch bewirkten
Kupplungs- bzw. Schaltvorgang einbezogen, sondern erfolgt gesondert hiervon in anderer
Weise. Auch haben die bekannten Getriebeausführungen dieser Art den Nachteil, daß
sie sehr aufwendig und daher teuer sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vereinfachung der Bauweise
selbsttätig schaltender Wechselgetriebe zu erzielen und hierbei gleichzeitig auch
eine einwandfreie Arbeitsweise des Getriebes
sicherzustellen, und
zwar sowohl hinsichtlich der Gangschaltung und der Kupplungsbetätigung als auch
zur Erzielung einer guten Synchronisierung. Aus diesem Grunde sollen nicht nur ein
Teil; sondern sämtliche zur einwandfreien Änderung des Übersetzungsverhältnisses
notwendigen Vorgänge mit den gleichen Elementen bewirkt werden. Durch die Zusammenfassung
dieser Vorgänge in einem sich gegenseitig beeinflussenden Mechanismus wird in sinnvoller
und gegenüber den bekannten Einrichtungen verhältnismäßig einfacher Weise eine Schalteinrichtung
geschaffen, die eine sichere Funktion gewährleistet.
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In der Zeichnung ist in Abb.I und 2 ein Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung
nach der Erfindung schematisch, größtenteils im Schnitt, dargestellt.
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In Abb. I bedeutet I die Schaltstange, welche im Instrumentenbrett
gelagert ist und einen Schaltknopf 2 trägt, der durch zwei Federn 3 und 4 gehalten
ist, de sich an einen Bund 5 der Schaltstange I abstutzen, so daß der Schaltknopf
in der Ruhestellung stets in seiner Mittellage gehalten ist. Die Schaltstange I
ist in einer das Instrumentenbrett durchsetzenden Hülse gelagert. Innerhalb der
Schaltstange I befindet sich isoliert ein elektrischer Leitkörper 6, der die Kontaktstelle
a mit der Kontaktstelle b und b' verbindet. Die Kontaktstelle a steht mit einem
Schleifkontakt c in Berührung, wobei letzterer an Masse angeschlossen ist. Im Schaltknopf
2 befinden sich ferner die weiteren Kontaktstellen d und e, die mit dem Solenoid
7 zum Ausschalten der Motorkupplung stromführend verbunden sind. Am Ende der Schaltstange
I ist ein Bowdenzug 8 angeschlossen, der zu dem Steuerschieber 9 führt. Dem Steuerschieber
9 wird von einer Pumpe Drucköl zugeführt, das durch die Bohrung Io in das Innere
des Steuerschiebergehäuses 12 geleitet wird, Mit dem Gehäuse 12 des Steuerschiebers
9 sind ferner die Steuerzylinder 13, 14, 15 verbunden, in welchen die Arbeitskolben
16, 17, 18 für die Betätigung der Schaltgabeln I9, 2o, 21 verschiebbar geführt sind.
Durch Federn 22 werden die Kolben 16 bis I8 in ihrer mittleren Ruhestellung gehalten.
Die Arbeitszylinder 13 bis 15 sind mit dem Steuerschiebergehäuse 12 durch Bohrungen
23 für den Durchtritt des Drucköls verbunden.
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Mit dem Steuerschieber 9 sind ferner die Rastenkörper 24 und 25 fest
verbunden, sowie der Schleifkontakt 26. Der Schleifkontakt 26 kann beispielsweise
mittels eines Tragarmes 27 mit dem Steuerschieber 9 starr verbunden sein. Auf den
Kastenkörper 24 arbeitet einerseits die mittels Solenoid 28 gesteuerte Sperrklinke
29 für das Aufwärtsschelten der Getriebegänge, andererseits die mittels Solenoid
30 gesteuerte Sperrklinke 31. Die Sperrklinken 29 und 31 sind in üblicher Weise
mit Einrückfedern und Abweisnasen versehen. In den Rastenkörper 25 greift ferner
einerseits eine Kugelsperre 32 für die Fixierung der einzelnen. Gänge bzw. des Leerlaufes
und andererseits die mittels Solenoid 33 gesteuerte Sperrklinke 34 ein, durch die
ein Abwärtsschalten der Gänge bei zu hoher Motordrehzahl verhindert wird: Die Schaltstangen
35, 36, 37, die im übrigen mit der üblichen Gangsperrung versehen sind, tragen an
ihren über die Steuerkolben 16 bis 18 hinausreichenden Verlängerungen 38, 39, 4o
isolierte, an Masse geschlossene Schaltkontakte f, die bei vollendetem Schaltvorgang.
über die Kontakte g und den Schleifkontakt 26 das Solenoid 41 -zum Einschalten der
Motorkupplung an Masse legen, An dem gemeinsamen Anker 42 der Sole= noide 7 und
41 ist ein Kipphebelschalter 43 angeschlossen, der bei geschaltetem Solenoid 41
über den Kontakt h das Solenoid 44 an Masse legt. Durch das Solenoid 44 wird der
Steuerschieber 45 betätigt, der in einem Gehäuse 46 verschiebbar geführt ist. In
dem Gehäuse 46 ist ferner der Arbeitskolben 47 für die Betätigung der in bekannter
Weise unter Federwirkung stehenden Motorkupp-1ungsmuffe 48 eingebaut. An das Gehäuse
46 ist ferner ein Druckmembranschalter 49 angeschlossen, der bei ausgelöster Motorkupplung
durch das über die Bohrungen 5o, 51 und den Ringkanal 52 geleitete Drucköl beaufschlagt
wird. Über die Bohrungen 53 und den Ringkanal 54 wird der Membranschalter 49 bei
eingerückter Motorkupplung wieder drucklos gemacht und ist damit ausgeschaltet.
Der Membranschalter 49 ist mit dem Umschalter 55 stromleitend verbunden, der den
Solenoiden 28 und 3o abwechselnd Strom zuführt. Der Umschalter 55 wird durch eine
Feder 56 in der Schaltstellung für die Beaufschlagung des Solenoiden 28 für die
Aufwärtsschaltung der Gänge gehalten. Der Gasfußhebel 57 kann über die Vollgasstellung
hinaus ausgeschwenkt werden, wobei er gegen den Druck der Feder 56 den Schalter
55 auf das Solenoid 30 schaltet. Gleichzeitig wird dabei vom Gasfußhebel 57 der
Schalter 58 betätigt, der das Solenoid 7 erregt und damit die Motorkupplung ausschaltet.
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Die Messeverbindung des Kippschalters 43 erfolgt über eine Kontaktstelle
59, die bei einer Motordrehzahl von zweckmäßig etwa 500 bis 60o n/min durch den
Fliehkraftregler 6o an Masse gelegt wird. Der Fliehkraftregler 6o ist dabei so ausgebildet,
daß er, gegen eine lineare Feder 61 wirkend, bei steigender Drehzahl voneinander
getrennter Fliehkraftgewichte 62, 63 Gegenanschläge des Reglergehäuses außer Wirkung
setzt. Der Fliehkraftregler 6o betätigt die Reglerstange 64, die eine Kontaktstelle
i für die Schleifkontakte k aufweist. Die einzelnen Kontaktstellen der Schleifkontakte
k werden durch den ebenfalls am Instrumentenbrett befindlichen und von Hand betätigten
Schalter 65 kurzgeschlossen. Der Schalter 65 dient zur Veränderung der drehzahlabhängigen
Schaltung der Getriebegänge.
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In Abb. 2 ist 66 das Schwungrad des nicht besonders dargestellten
Motors. Mit 67 ist die Kupplungsscheibe bezeichnet, während 68 den Kupplungsanpreßhebel-darstellt,
der von der Kupplungsmuffe 48 betätigt wird. Zwischen dem Ende der Kurbelwelle 69
und der Kupplungsscheibe 67 ist ein Element eingebaut, das aus einer Reibscheibe
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und einer mit einem Kontaktarm 71 versehenen Hülse 72 besteht,
die durch eine Anpreßfeder 73 gegen die Reibscheibe 7o gedrückt wird. An der Stirnfläche
74 des Kurbelwellenendes ist ein Anschlagstift 75 sowie eine isolierte Kontaktstelle
l vorgesehen, zwischen denen bei gelöster Kupplung der Kontaktarm 71 frei beweglich
ist. Auf einem Bund 76 des Schwungrades 66 sitzt ein isolierter Schleifring 77,
der mit einer isolierten Schleifkerze 78 in kontaktgebender Verbindung steht. Der
Schleifring 77 und die Kontaktstelle Z sind stromleitend verbunden. Von der Schleifkerze
78 führt eine Leitung zu dem Solenoid 79, durch das ein Steuerkolben 8o betätigt
wird. Der Steuerkolben 8o ist gemeinsam mit dem Arbeitskolben 81 in dem Gehäuse
82 geführt. Der Arbeitskolben 8I ist dabei über das Gestänge 83, 84 mit dem Vergaserhebel
85 verbunden. Das Gehäuse 82 enthält eine Bohrung 86, die durch eine nicht dargestellte
Rohrleitung an die Bohrung 87 des Gehäuses 46 angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Nach
Anlassen des Motors, d. h. bei seiner Leerlaufdrehzahl, wird der Schaltknopf 2 mit
der Hand auf den ersten Gang geschaltet. Mit der Verstellung der Schaltstange I
wird über den Bowdenzug 8 der Steuerschieber g in seinem Gehäuse I2 bewegt. Der
Steuerschieber 9 gelangt dabei mit seiner Querbohrung II zu der Bohrung 23' in eine
Stellung, die das im Gehäuse I2 befindliche und in den Kanal Io eintretende Drucköl
zum Durchtritt in den Arbeitszylinder I3 freigibt. Der Steuerkolben 9 wird in dieser
Stellung am Kastenkörper 25 durch die Kugelsperre 32 fixiert. Beim Eintritt des
Drucköls in den Arbeitszylinder I3 wird der Arbeitskolben I6 gegen die Kraft einer
Feder 22 nach rechts verschoben und mittels der mit dem Kolben verbundenen Schaltstange
35 die Schaltgabel für die Räder des ersten Getriebeganges betätigt. Letztere greift
dabei in üblicher Weise in die Schaltmuffe einer Synchronisierung für den ersten
Gang ein. Beim Verschieben des Kolbens I6 wird gleichzeitig die Verlängerung der
Schaltstange 35 nach rechts bewegt, wodurch die Kontaktstelle f des ersten Ganges
mit der Kontaktstelle g des Schleifkontaktes 26 in Berührung kommt. Hierdurch wird
eine leitende Verbindung mit dem Solenoiden 41 hergestellt und der Kippschalter
43 ebenfalls nach rechts bewegt, d. h. der Kippschalter 43 befindet sich damit in
der Einrückstellung für die Betätigung der Motorkupplung. Dadurch ist die Gewähr
gegeben, daß die Kupplung erst eingeschaltet werden kann, wenn der Getriebegang
ganz eingerückt ist. Die Motorkupplung ist jedoch bis dahin noch nicht. eingeschaltet.
Beim Gasgeben wird nun bei etwa 50o bis 60o Umdrehungen der Kurbelwelle der Kontakt
i durch den Fliehkraftregler 6o geschlossen, wodurch das Solenoid 44 erregt wird
und den Steuerschieber 45 derart verstellt, daß Drucköl durch eine Bohrung des Gehäuses
46 den Arbeitskolben 47 beaufschlagt, so daß dieser nach links verschoben und die
federbelastete Kupplungsmuffe 48 eingerückt wird. Durch den mit der Hand betätigten
Schalter 65 ist dabei gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, den Fliehkraftregler
6o bei verschieden gewünschten Drehzahlen des Motors, beispielsweise 2000, 3000,
4000 n/min, ansprechen zu lassen. Hierdurch kann die Drehzahl der drehzahlabhängigen
Getriebeschaltung vom Fahrer bestimmt werden. Wird z. B. der Schalter 65 auf eine
Drehzahl von 4000 eingestellt, so wird das Solenoid 7 erregt und damit der Kippschalter
43 in seine Ausrückstellung für die Betätigung der Motorkupplung bewegt. Die Kontaktstelle
h wird dadurch unterbrochen und das Solenoid 44 stromlos. Der Steuerschieber 45
wird nun in seine Ausrückstellung für die Motorkupplung zurückgezogen und der Arbeitskolben
47 drucklos. Er gelangt dabei unter dem Druck der zentralen Kupplungsfeder in seine
andere Endlage. In dieser Stellung des Arbeitskolbens 47 gelangt Drucköl über die
Bohrung 5I und den Ringkanal 52 in die Bohrung 5o. Dadurch wird einerseits der Membranschalter
49 geschlossen, andererseits gelangt Drucköl in die Bohrung 87 und wird über eine
Rohrleitung und die Bohrung 86 in den Steuerschieberraum des Gehäuses 82 (Abt. 2)
geleitet.
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Durch den Membranschalter 49 wird über den Umschalter 55 dem Solenoid
28 Strom zugeführt. Dadurch wird die Steuerklinke 29 betätigt und greift in die
entsprechende Kerbe des zweiten Ganges am Rastenkörper 24 ein. Der Steuerschieber
9 wird nunmehr so weit vorgestellt, bis die Querbohrung des Steuerschiebers über
die Bohrung 23" des Arbeitszylinders 14 steht, so daß diesem nunmehr Drucköl zugeführt
und der Arbeitskolben 17, die Stange 36 und damit die Schaltgabel 2o und die Verlängerung
39 in ihre Stellung für die Schaltung der Räder des zweiten Ganges gelangen. Das
aus dem Arbeitszylinder 13 zurückströmende Öl kann über im Steuergehäuse vorgesehene
Bohrungen abfließen. Entsprechend der beschriebenen Schaltung des ersten Ganges
wird über die Kontaktstelle g des Schleifkontaktes 26 nunmehr wieder das Solenoid
41 erregt, wodurch sich der Vorgang des Einrückens der Motorkupplung wiederholt.
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Während sich die Motorkupplung im gelösten Zustand befand, ist wie
bereits ausgeführt, Drucköl zum Steuerschieber 8o des Gehäuses 82 gelangt. Beim
Synchronisieren der Kupplungsscheibe 67 auf die neue Getriebedrehzahl wird sich
im allgemeinen eine Drehzahldifferenz zwischen Schwungrad 66 und der Kupplungsscheibe
67 einstellen. Je nachdem, ob nun die Kupplungsscheibe 67 oder das Schwungrad 66
voreilt, wird durch die Reibscheibe 7o die Hülse 72 mittels des Kontaktarmes 71
stromleitend mit der Kontaktstelle L verbunden, oder der Arm 71 wird gegen den Anschlag
75 gelegt. Im ersten Fall wird über den Schleifring 77 und "die Schleifkerze 78
das Solenoid 79 erregt und von diesem der Steuerschieber 8o betätigt. Der Steuerschieber
8o gibt dabei durch Bohrungen in der Trennwand des Steuergehäuses Drucköl in den
Arbeitszylinder frei, wodurch der Arbeitskolben ei in seine Vollgasstellung bewegt
wird. Im entgegengesetzten Fall wird der Vergaserhebel 85 über das
Gestänge
84, 83 und den Arbeitskolben 81 in die Leerlaufstellung gerückt. Durch. diesen Vorgang
wird die Wirkung erzielt, wie sie bei normal ausgebildeten Getrieben durch das sogenannte
Schalten mit Zwischengas erreichbar ist.
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Sinngemäß erfolgt -in gleicher Weise die Schaltung der übrigen Gänge
des Getriebes, und zwar immer dann, wenn der Motor die durch den Schalter 65 eingestellte
Drehzahl erreicht hat. Nach dem Schalten des letzten Ganges wird von der Schaltstange
37 ein Endschalter 88 betätigt, durch den das Solenoid 28 von der Masse getrennt
wird und ein weiteres Schalten der Getriebegänge unmöglich gemacht ist.
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Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise des Kipphebelschalters 43
wird das Abwärtsschalten der Getriebegänge verhindert. Das Abwärtsschalten erfolgt
in Abhängigkeit vom Gasfußhebel 57, der kurz vor Erreichen seiner Vollgasstellung
den Umschalter 55 gegen den Druck der Feder 56 so verstellt, daß das Solenoid 3o
erregt wird.' Wenn. der Gasfußhebel 57 sich in der Vollgasstellung befindet, wird
der Schalter 58 betätigt, der seinerseits wieder das Solenoid 7 erregt. Dadurch
wird in bereits be-. schriebener Weise die Motorkupplung gelöst und ferner mittels
der Steuerklinke 3I der nächstniedere Gang geschaltet. Um zu verhindern, daß sich
beim Abwärtsschalten eine zu hohe Motordrehzahl ergibt, wird das Solenoid 33 bei
einer bestimmten eingestellten Sperrdrehzahl, beispielsweise 5ooo, durch den Fliehkraftregler
6o erregt und dadurch die Sperrklinke 34 in den Rastenkörper 25 eingerückt.
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Unabhängig von der automatisch-elektrisch-hydraulischen Schaltung
der Getriebegänge kann jederzeit über den Schaltknopf 2 willkürlich. durch den Fahrer
die Schaltung eines beliebigen Ganges erfolgen. Beim Betätigen des Schaltknopfes
2 in der einen oder anderen Richtung wird in jedem Fall über die Kontaktstellen
b-d oder b'-e die Motorkupplung über das Solenoid 7 ausgerückt.
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Über den Inhalt der Patentansprüche hinausgehende Teile der Beschreibung
dienen nur der Erläuterung und sind nicht Gegenstand der Erfindung.