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Verfahren zur Schaltwegumsetzung und Schaltwegumsetzer
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltwegumsetzung für ein
Einhebelschaltsystem zum Umschalten eines mehrfach gestuften Wechselgetriebes für
Kraftfahrzeuge, bei welchen die schräg verlaufende Schaltstange des Getriebes eine
Dreh-Schubbewegung ausführt, und das vom Schalthebel des Einhebelschaltsystems abgehende
Schaltrohr winkelig zur Schaltstange verläuft. Ferner betrifft die Erfindung einen
Schaltwegumsetzer zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei der Herstellung von Sonderfahrzeugen, welche auf serienmäßigen
Rahmen aufgebaut werden, ergeben sich häufig Schwierigkeiten bei der Anpassung eines
Einhebelschaltsystems an ein mehrfach gestuftes, im Rahmen in seiner Lage fixierten
Wechselgetriebes, welches einen Abgang in Form einer Schaltstange hat, die schräg
verläuft und in ihrer Schräglage an die Sitzposition des Fahrers im Führerhaus angepaßt
ist. Diese Sitzposition des Fahrers muß jedoch bei Sonderfahrzeugen sehr oft verändert
und z.B. abgesenkt werden, so daß das zum Getriebeeingangskopf verlaufende Schaltrohr
nicht mehr auf die Schräglage des Abgangsingestellt werden kann. Eine konstruktive
Abänderung des Getriebeeingangskopfes, um die Schräglage der Schaltstange zu ändern
und der Flucht des Schaltrohres anzupassen, ist wirtschaftlich bei der geringen
Stückzahl von Sonderfahrzeugen nicht zu vertreten.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Schaltwegumsetzung sowie einen Schaltwegumsetzer zu schaffen, mit welchem der schräge
Abgang der Schaltstange eines Getriebes an ein winkelig dazu versetzt laufendes
Schaltrohr eines Einhebelschaltsystems anpaßbar ist, um den Getriebeabgang schaltbar
dahin zu führen, wo er z.B. durch die veränderte Sitzposition
Sitzposition
des Fahrers gebraucht wird. Dieser Schaltwegumsetzer soll dabei derart beschaffen
sein, daß eine Anpassung an Beugungswinkel innerhalb eines verhältnismäßig großen
Bereiches leicht möglich ist.
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Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Dreh-Schubbewegung des Schaltrohres vor der Raumbeuge in eine separate Drehbewegung
und Schubbewegung aufgeteilt wird, daß die Schubbewegung vom Schaltrohr aus über
eine Schubstange und einen an der Schaltstange des Getriebes angreifenden Schwinghebel
in die Schaltstange eingeleitet wird, und daß die Drehbewegung vom Schaltrohr aus
bei gleichzeitigem Ausgleich der Schubbewegung über eine Umlenkwelle in ein Gelenkviereck
eingeleitet und auf die Schaltstange des Getriebes übertragen wird, wobei die Drehachsen
parallel zur Schaltstange des Getriebes verlaufen und die Drehmomenteinleitung bzw.
-abgabe über die festen Drehachsen des Gelenkvierecks erfolgen.
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Ein zur Lösung der Aufgabe vorgesehener Schaltwegumsetzer für das
eingangs erwähnte Einhebelschaltsystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltrohr vor der Raum berge an eine Schubstange und an eine Umlenkwelle
angeschlossen ist, daß die Schubstange auf einen einarmigen Schwinghebel wirkt,
in dessen freiem Ende ein Drehlager für die Schaltstange in Längsrichtung des Hebels
verschiebbar gelagert ist, daß die Umlenkwelle auf eine feste Drehachse des Gelenkvierecks
arbeitet, dessen zweite feste Drehachse die Achse der Schaltstange des Getriebes
ist und daß die in die Umlenkwelle eingeleitete Schubbewegung von einem Schiebestück
aufgenommen wird, während die Schubbewegung der Schaltstange des Getriebes von einer
axial verschiebbaren Lagerung der Tangentialstange des Gelenkvierecks aufgenommen
wird.
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Durch die Maßnahmen der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine
Schaltwegumsetzung für ein Einhebelschaltsystem geschaffen, wenn die Ausrichtung
des Schaltrohres des Einhebelschaltsystems nicht auf den durcll seine konstruktive
Anlage ausgerichteten Abgang des Getriebes angepaßt ist.
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ist. Der Schaltwegumsetzer ermöglicht eine Anpassung bis zu verhältnismäßig
großen Winkeln zwischen der Ausrichtung des Schaltrohres und der Schaltstange des
Getriebes. Dadurch ist er sehr variabel einsetzbar und bei der Herstellung von Sonderfahrzeugen
besonders wirtschaftlich.
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Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Umlenkwelle
als Kardanwelle mit einem Keilwellen-Schiebestück ausgebildet ist.
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Für die Anlenkung des Schwenkhebels an das Drehlager für die Schaltstange
sieht die Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung vor, daß das Drehlager in einer
am freien Ende des Schwinghebels angeordneten Kulisse geführt ist. Dabei kann das
Drehlager als Kardanring ausgebildet sein, dessen Drehzapfen in zwei parallel geführten
Armen des Schwinghebels in Kulissen geführt sind.
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Um eine Verdrehung des Kardanringes zu vermeiden ist vorgesehen, daß
am Kardanring ein Dreh-Sicherungssteg angebracht ist, der mit seinen Enden an der
Innenseite der Arme des Schwinghebels gleitet.
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Um die Anpaßbarkeit des Schaltwegumsetzers an die Winkelposition zwischen
dem Schaltrohr und der Schaltstange des Getriebes zu erleichtern ist ferner vorgesehen,
daß die Schubstange jeweils über ein Raumgelenk an das Schaltrohr und an den Schwinghebel
angelegt ist. Um die axiale Verschiebung der fest an das Gelenkviereck angelenkten
Schubstange des Getriebes aufzunehmen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, daß die axial verschiebbare Lagerung der Tangentialstange
aus einer in einer Gelenkhülse längs verschiebbaren Gelenkwelle besteht.
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Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen wird anhand eines
auf die Zeichnung bezugnehmenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema, in welchem ein Einhebelschaltsystem über einen Schaltwegumsetzer
gemäß der Erfindung an ein mehrfach gestuftes
gestuft es Wechselgetriebe
angeschlossen ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Schaltwegumsetzers,
Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie III-III.
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Zur Erläuterung des Schaltwegumsetzers gemäß der Erfindung wird zunächst
auf das Schaltschema gemäß Fig 1 eingegangen, welches eine winkelige Anlenkung eines
mehrstufigen Wechselgetriebes an ein Einhebelschaltsystem zeigt. In dem Wechselgetriebe
wird ein Schaltfinger 10 durch eine Längsverschiebung einer Schaltstange 11 in der
Schaltgasse verschoben, wogegen die einzelnen Gänge durch Kippen des Schaltfingers,
d.h. durch Drehen der Schaltstange eingelegt werden. Diese Bewegung wird vom Schaltknüppel
12 über ein Kugelgelenk 13 in herkömmlicher Weise in das Schaltrohr 14 eingeleitet.
Dabei führt das Schaltrohr 14 wie die Schaltstange 11 eine Dreh-Schubbewegung aus.
Die Raum berge bzw. die Winkeländerung im Übertragungsweg wird durch den Schaltwegumsetzer
bewirkt. Dieser teilt die Dreh-Schubbewegung des Schaltrohres vor der Raum berge
in eine separate Drehbewegung und Schubbewegung auf, welche nach der Umlenkung in
der Schaltstange 11 wieder zusammengeführt werden.
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Die Drehbewegung wird über eine Kardanwelle 20 weitergeführt, welche
über ein Keilwellenschiebestück 21 verfügt, um die am schaltknüppelseitigen Kardangelenk
22 eingeleitete Schubbewegung aufzunehmen. Daher wird am getriebeseitigen Kardangelenk
23 nur noch eine reine Drehbewegung ausgeführt. Das getriebeseitige Kardangelenk
23 ist mit der einen festen Drehachse 25 eines Gelenkvierecks 26 fest verbunden,
so daß die Drehbewegung über die erste Kurbel 27 des Gelenkvierecks auf eine schwenkbare
Drehachse 28 übertragen wird. Durch die eingeleitete Drehbewegung verschiebt sich
die schwenkbare Drehachse 28 auf einer Kreislinie. Diese schwenkbare Drehachse 28
ist über eine Tangentialstange 29 mit einer weiteren schwenkbaren Drehachse 30 verbunden,
welche am Ende einer zweiten Kurbel 31 vorgesehen ist. Über die Tangentialstange
wird auch die
die zweite schwenkbare Drehachse 30 längs einer Kreislinie
verschoben, so daß die zweite Kurbel 31 eine Schwenkbewegung ausführt, und entsprechend
in die Schaltstange 11 des Getriebes, mit welcher die zweite Kurbel wiederum fest
verbunden ist, die gewünschte Drehbewegung einleitet.
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In diesem Gelenkviereck 26 verlaufen die festen Drehachsen und die
schwenkbaren Drehachsen jeweils parallel zueinander.
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Zur Einleitung der Schubbewegung in die Schaltstange ist über ein
Raumgelenk 35 eine Schubstange 36 an das Schaltrohr 14 angelenkt. Diese Schubstange
36 greift über ein weiteres Raumgelenk 37 an einem Schwenkhebel 38 an, welcher als
einseitiger Hebelarm ausgebildet ist. Am freien Ende des Schwenkhebels 38 ist ein
Drehlager 39 für die Schaltstange 11 angeordnet, welches eine Drehung der Schaltstange
zuläßt, jedoch keine Längsverschiebung innerhalb des Lagers. Somit kann über die
Schwenkbewegung des Schwenkhebels 38 eine Schubbewegung auf die Schaltstange 11
übertragen werden. Da sich das freie Ende des Schwenkhebels 38 längs einer Kreislinie
verschiebt, ist vorgesehen, daß sich das Drehlager 39 längs einer Kulisse 40 in
Längsrichtung des Schwenkhebels verschieben kann, so daß vom Schwenkhebel 38 aus
keine Biegemomente in die Schaltstange eingeleitet werden.
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Da die zweite Kurbel 31 an der Schaltstange 11 fest angelenkt ist,
muß dafür gesorgt werden, daß die Schubbewegung der Schaltstange im Gelenkviereck
26 aufgenommen wird. Zu diesem Zweck ist an der Tangentialstange 29 eine parallel
zur Schaltstange 11 verlaufende Gelenkwelle 45 vorgesehen, welche in einer an der
ersten Kurbel 27 befestigten Gelenkhülse 46 längsverschiebbar ist.
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Durch diesen Aufbau des Schaltwegumsetzers ergibt sich eine Aufspaltung
der Dreh-Schubbewegung des Schaltrohres 14, wobei über den einen Zweig die Schubbewegung
und über den anderen Zweig die Drehbewegung weitergeleitet und in die Schaltstange
11 eingeleitet wird. Somit ist eine einwandfreie Momenteübertragung über eine Raum
berge möglich, wobei der Schaltwegumsetzer an eine breite Variation von Beugungswinkel
anpaßbar ist.
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In
In den Fig. 2 und 3 ist eine praktisch verwirklichte
Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der Winkel zwischen dem Schaltrohr
14 und der Schaltstange 11 etwa 300 beträgt. Dieser Winkel kann in der Praxis wesentlich
größer sein und auch verkleinert werden praktisch bis zum Winkel 00 , ohne daß dadurch
die Funktionsfähigkeit des Schaltwegumsetzers beeinträchtigt wird Wie aus Fig. 2
hervorgeht sind die Raumgelenke 35 und 37, mit welchen die Schubstange 36 einerseits
am Schaltrohr 14 und andererseits an dem Schwenkhebel 38 angelenkt ist, als Kugelgelenke
ausgebildet. Die Schwenkhebel bestehen aus zwei plattenförmigen Hebelarmen, die
in einem Fußpunktgelenk 50 um eine quer zur Montageplatte 51 liegende Achse in der
Draufsicht gemäß Fig. 2 nach vorn und hinten schwenkbar sind. Die plattenförmigen
Hebelarme sind bei der dargestellten Ausführungsform als einarmige Hebel ausgebildet.
Es ist jedoch auch möglich, wenn es die räumlichen Verhältnisse erfordern, die Schwenkhebel
als zweiarmige Hebel auszubilden, wobei allerdings dann die Montageplatte entfällt
und der Zapfen des Fußpunktgelenkes 5 festgelegt werden muß.
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In den plattenförmigen Hebelarmen sind Kulissen 40 in Form von Längsschlitzen
ausgebildet, in welche Drehzapfen 52 eines Kardanringes 53 eingreifen, welcher das
Drehlager 39 gemäß Fig. 1 bildet. In diesem Kardanring ist die Schaltstange 11 drehbar
jedoch nicht axial verschiebbar gelagert.
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Auf der Unterseite ist an den Kardanring 53 ein Drehsicherungssteg
54 befestigt, der mit seinen beiden Enden an der Innenseite der plattenförmigen
Hebelarme gleitet und sicherstellt, daß die in die Schaltstange 11 eingeleitete
Drehbewegung nicht aufgrund vorhandener Reibung den Kardanring in der Ebene der
Kulissen verdreht.
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In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist das Gelenkviereck 26 besonders
deutlich erkennbar. Die zweite Kurbel 31 ist mit der Schaltstange 11 fest verbunden
und zusammen mit der Schaltstange um die durch den Kardanring
ring
verlaufende Drehachse schwenkbar. Die Schaltstange 11 verläuft, wie aus Fig. 2 entnehmbar,
durch den Getriebeeingangskopf 60 und ist im freien Bereich zwischen dem Getriebeeingangskopf
und der zweiten Kurbel mit einem Faltenbalg 61 abgedeckt.
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Die Tangentialstange 29 des Gelenkvierecks 26 ist einerseits an der
zweiten Kurbel 31 und andererseits an der ersten Kurbel 27 angelenkt, wobei die
Anlenkung an der ersten Kurbel 27 eine axiale Verschiebung längs der ersten schwenkbaren
Drehachse zuläßt, um die durch die Schubbewegung der Schaltstange 11 bedingte Querverschiebung
der zweiten Kurbel auszugleichen. Zu diesem Zweck ist an der ersten Kurbel 27 die
Gelenkhülse 46 befestigt, in welche die starr mit der Tangentialstange 29 verbundene
Gelenkwelle 45 eingreift. Der bei der axialen Verschiebung der Gelenkwelle in der
Gelenkhülse freiliegende Bereich ist mit einem Faltenbalg 65 abgedeckt. Die feste
Gelenkachse 25 greift in ein Drehachsenlager 66 ein, welches, auf einer Montageplatte
67 ortsfest fixiert ist.
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Die Funktionsweise des Schaltwegumsetzers wird anhand der Fig. 1 erläutert.
Es sei angenommen, daß aus der dargestellten Stellung des Schaltknüppels 12 , bei
welchem sich das Wechselgetriebe in einer Leerlaufposition zwischen dem fünften
und sechsten Gang befindet, der Rückwärtsgang eingeschaltet werden soll. Zu diesem
Zweck wird der Schalthebel 12 in der Zeichnung nach rechts längs der Schaltgasse
verschoben und durch eine Kippbewegung nach oben in die Position des Rückwärtsganges
gebracht. Diese Verschiebe- und Kippbewegung wird über das Kugelgelenk auf das Schaltrohr
14 übertragen, welches sich durch die Bewegung in der Darstellung nach links verschiebt
und gleichzeitig eine Drehung nach links ausführt. Die Verschiebung wird über die
Schubstange 36 auf den Schwenkhebel 38 übertragen, der dadurch in der Darstellung
nach links gekipp wird und über die Kulisse und das Drehlager die Schaltstange 11
nach links zieht. Damit läuft der Schaltfinger 10 von der Position zwischen den
Gängen 5 und 6 in eine dem Rückwärtsgang zugeordnete Position . in der Schaltgasse.
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Die
Die Drehung des Schaltrohres 14 nach links bewirkt
aufgrund der Übertragung mittels der Kardanwelle 20 eine Verschwenkung der ersten
Kurbel 27 in der Darstellung gemäß Fig. 1 und Fig. 3 nach oben, womit auch über
die Tangentialstange 29 die zweite Kurbel 31 nach oben geschwenkt wird. Mit dieser
Schwenkbewegung ist eine Drehung der Schaltstange nach links verbunden, was mit
einer Kippbewegung des Schaltfingers 10 in die Position des Rückwärtsganges verbunden
ist.