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VorwähIschalteihrichtung für ZahnräderwechseIgetriebe Die Erfindung
betrifft eine elektrische Vorwärtsschalteinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe
mit vier und mehr Übersetzungen, die sich insbesondere ;zur Verwendung in Kraftfahrzeugen
eignet.
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Es sind schon Einrichtungen dieser Art bekannt, in denen ein mit einem
Getriebeglied verbundenes, verschiebbares Schaltglied durch Federn in einer Mittel-
oder Grundstellung gehalten wird, in welcher das Getriebeglied ausgeschaltet ist,
und durch ein elektromagnetisch verschwenkbares, auf einem motorisch angetriebenen
Betätigungsschieber gelagertes Stoßglied entgegen der Wirkung der Federn in die
eine oder andere von zwei Schaltstellungen -geführt wird und das Einrücken des Getriebegliedes
verursacht. Das Getriebeglied wird dabei vom Stoßglied entgegen der Federwirkung
in eingerückter Stellung gehalten, während das Ausrücken des Getriebegliedes unter
Federwirkung nach dem Rückzug des Stoßgliedes erfolgt.
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Die Rückführung des Schaltgliedes durch Federwirkung in seine Mittelstellung
ist aber für die Steuerung von Wechselgetrieben für Kraftfahrzeuge nicht genügend
zuverlässig. Wenn im Getriebe oder Gestänge irgendeine Klemmurig .auftritt, so könnte
der Fall eintreten, d.aß trotz Rückzuges des Stoßgliedes kein oder nur ein teilweises
Ausrücken des Getriebegliedes erfolgt, wodurch bei nachherigem Einrücken eines andern
Getriebegliedes sich Beschädigungen des Getriebes ergeben können. Außerdem muß der
zur Schaltung
eines Getriebegliedes erforderliche Kraftaufwand
um die zur Überwindung der Federwirkung erforderliche Irraft vergrößert werden.
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Zweck der Erfindung ist, die Mängel dieser bekannten elektrischen
Vorwählschalteinrichtungen durch eine zwangsläufige Rückführung eines Getriebegliedes
in seine Mittelstellung vor der Einleitung einer neuen Schaltung zu beseitigen.
Diese Einrichtung besitzt ein zur Ausführung der Schaltung verschiebbares Betätigungsporgan
mit wenigstens zwei je -zwei Übersetzungen zugeordneten Schaltgliedern, die eine
Grundstellung und beidseitig davon je eine Schaltstellung einnehmen können, in welche
sie von am Betätigungsorgan gelagerten, elektromagnetisch versohwenkten Stoßliedern
gebracht werden. Erfindungsgemäß sind für jedes der in parallelen Ebenen schwenkbaren
und je zwei Anschlagflächen aufweisenden Schaltglieder je zwei zu einem Paar verbundene
Stoßglieder vorgesehen, ..welche an dein senkrecht zur Schwenkachse cler Schaltglieder
verschiebbaren Betätigungsorgan verschwenkbar gelagert sind. Jedes dieser Stoßgliedpaare
kann eine Mittelstellung und beiderseits davon je eine Schaltstellung einnehmen,
in welcher das zur Wirkung gelangende Stoßglied gegen einen festen Anschlag abgestützt
ist. Die Stoßglieder «-eisen Stoßflächen auf, die mit je einer zugehörigen Anschlagfläche
der Schaltglieder derart zusammenwirken, daß beim Vorschieben des Betätigungsorgans
das eine Stoßglied des in einer Schaltstellung befindlichen Stoßgliedpaares glas
zugehörige Schaltglied in eine Schaltstellung schwenkt und gleichzeitig ein schon
in einer Schaltstellung befindliches Schaltgliel von seinem zugehörigen Stoßglied
zwangsläufig in die Grundstellung zurückgebracht wird, bevor das erstgenannte Schaltglied
in eine Schaltstellung gelangt, während nach vollendeter Schaltung das Betätigungsorgan
in seine Ruhelage zurückkehrt. Die Schalteinrichtung ist also während der Dauer
der Einschaltung eines Getriebegliedes unwirksam und befindet sich in Ruhelage.
Die schwenkbare und paarweise Anordnung der Stoßglieder und der Schaltglieder gestattet
eine unmittelbare Druckwirkung der Stoßglieder mit ihren Stirnflächen auf die Schaltglieder
und ermöglicht insbesondere die zwangsläufige Rückfühurung der Schaltglieder in
ihre Mittelstellung, indem die Stirilflächen der Stoßglieder selbsttätig von den
Anschlagfläclten der Schaltglieder abfallen, wenn diese ihre Mittellage erreichen.
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Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. i zeit eine Schalteinrichtung mit vier Verstellgliedern an eitlem
in der Zeichnung nicht dargestellten Wechselgetriebe für vier Übersetzungen.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Schalteinrichtung gemäß Fig. r.
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Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Schalt--liedes und anderer mit
diesem zusammenwirkender Teile einer Schalteinrichtung an einer 'Vorrichtung finit
mehreren Schaltgliedern, wobei die Teile in ihrer Stellung vor einer Schaltbewegung
dargestellt sind.
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Fig. 4 zeigt Teile der Einrichtung gemäß Fig. 3 in ihrer Stellung
am Ende der SchaltbewegUng.
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In Fig. 3 sind dieselben Teile wie Fig. I in ihrer Stellung vor dem
Rückführen des Schaltgliedes in seine Grundstellung dargestellt.
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Fig. ö zeigt dieselben in ihrer Stellung unmittelbar vor dem Rückführen,
und Fig. ; zeigt diese Teile in ihrer Stellung am Ende der Vorschubbewegung des
Betätigungsorgans nach dem Rückführen des Schaltgliedes in seine Grundstellung.
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In Fig. i und z werden die Schaltbewegungen auf (las nicht dargestellte
Wechselgetriebe über eine Schaltwelle i. die den Schalthebel z trügt, und über eine
hohle Schaltwelle 3 übertragen, auf welcher der Schalthebel 4 befestigt ist und
die sich auf der Welle i frei drehen kann. Mittels der Schaltwellen i und 3 können
im Wechselgetriebe Zahnräder in und außer Eingriff gebracht werden, um vier verschiedene
Übersetzungsverhältnisse herzustellen. Wenn sich der Schalthebel 4 in der in der
Zeichnung dargestellten Grundstellung und der Schalthebel 2 in seiner Grundstellung
parallel zti ihm befindet, sind alle Zahnräder außer Eingriff, und das Getriebe
überträgt kein Drehinoment von seiner treibenden auf seine getriebene Welle. Bei
der in der Zeichnung dargestellten Stellung beider Schalthebel ist ein Räderpaar
im Eingriff, das eine erste Cbersetzung zwischen diesen Getriebewellen bildet. Ein
anderes Zahnräderpaar ist für die zweite Obersetzung im Eingriff, wenn sich der
Schalthebel 2 in einer bestimmten andern Schaltstellung jenseits seiner Grundstellung
befindet, während der Schalthebel d in seiner aus der Zeichnung ersichtlichen Grundstellung
bleibt: Bei der dritten bzw. vierten Übersetzung ist der Schalthebel 2 in seiner
Grundstellung, während der Schalthebel d. bei der dritten Übersetzung parallel der
Stellung des Schalthebels 2 bei der ersten üh.rsetzung und bei der vierten Übersetzung
parallel der Stellung des Schalthebels 2 bei der zweiten Übersetzung steht. Nie
dürfen zwei Cbersetzungen zugleich eingeschaltet sein, so daß stets einer der beiden
Schalthebel in seiner Grundstellung stehen muß.
Die Schalthebel
2 bzw. 4. haben parallel zur Hebelachse stehende Angriffsflächen 5 und 6 bzw. 7
und 8 und senkrecht dazu stehende Leitflächen 9 und Io bzw. r i und 12.
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Die Schaltbewegungen der Schalthebel 2 und -. werden vom Betätigungsorgan
13 bewirkt, das auf der an der Schaltwelle i gelagerten Führungsstange Id. mit für
alle diese Schaltbewegungen gleichem Hub von einer an den Zapfen 15 angreifenden
Kraft gegen die Welle i vor- und nach dem Vollenden dieser Bewegungen von der Kraft
der Feder 16 zurückgeschoben wird. Am Betätigungsorgan 13 sind auf Zapfen 17 und
18 Verstellnocken i9, ho, 21 und 22 schwenkbar gelagert. jeder dieser Nocken kann
in bezug auf das Betätigungsorgan 13 drei Sonderstellungen einnehmen, nämlich eine
Rückführstellung, in der die Nocken i9 und 2o gezeichnet sind, eine Ausweichstellung,
wie sie in der Zeichnung der . Nocken 2 1 einnimmt, und auf der andern Seite der
Rückführstellung eine Einschaltstellung, wie sie in der Zeichnung der Nocken 22
einnimmt. Die Nocken i9 und 20 sind durch eine Stange 23 und die Nocken 21 und 22
durch eine Stange 2:I so gekuppelt, daß die beiden gekuppelten 'locken ihre Rückführstellung
nur gleichzeitig einnehmen können. Das Betätigungsorgan 13 trägt für jeden Nocken
einen federnden Anschlag 25, der ihn beim Schwenken nach der Ausweichstellung in
die Rückführstellung zu drücken sucht, ihm aber aus dieser nach der Einschaltstellung
nicht folgen kann. Wegen der Kuppelstangen 23 und 24 werden somit :die Nocken jedes
Paares, sofern nicht andere Kräfte auf sie wirken, in die Rückführstellung gedrückt.
Für jeden Verstellnocken ist ferner am Betätigungsorgan 13 ein Elektronagnet 26
befestigt. Jeder dieser Elektromagnete kann über einen besonderen Stromkreis erregt
werden; diese Stromkreise werden von einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Wähl-3chalter beherrscht, der zur gleichen Zeit nur einen von ihnen zu schließen
gestattet, so daß die andern drei stromlos bleiben.
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Der Nocken I9 arbeitet mit dem linken, der Nocken 2o mit dem rechten
Arm des Schalthebels 2, der Nocken 2i mit linken und der Nocken 22 mit dem rechten
Arm des Schalthebels 4 zusammen. Jeder von diesen Nocken hat eine Stirnfläche 27,
mit der er beim Vorschieben des Betätigungsorgans 13 die Angriffsfläche 5 bzw. 6,
7 oder 8 des betreffenden Schalthebelendes trifft, wenn er sich in seiner Einschaltstellung
befindet.
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Die Abweisfläche 28 jedes Nockens liegt Ungefähr tangential zu einem
Zylinder, dessen Achse die Schwenkachse des betreffenden Nockens ist; wenn dieser
in seiner Rückführstellung steht und wenn ihre ,das mit ihm zusammenarbeitende Schalthebelende
näher liegt .als bei :der Grundstellung dieses Schalthebels, so trifft die Abweisfläche
28 auf die Angriffsfläche 5 bzw. 6, 7 oder 8 dieses Schalthebelendes. Stehen aber
der Nocken in seiner Rückführstellung und der Schalthebel in seiner Grundstellung,
so liegt diese Angriffsfläche. neben der Bahn der Abweisfläche 28; die Leitfläche
ä9 des Nockens liegt dann an derselben zur Vorschubrichtung parallelen Ebene wie
die Leitfläche 9 bzw. Io, II oder i2 des entsprechenden Schalthebelendes. In seiner
Ausweichstellung trifft der Nocken das Schalthebelende, mit dem er zusammenarbeitet,
beim Vorschieben des Betätigungsorgäns überhaupt nicht.
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Die Schalthebel können Hubbegrenzungsflächen 3o aufweisen; auf welche
die Stirnflächen 27 der Nocken am Ende des Vorschubweges des Betätigungsorgans treffen.
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In den Fig. i und 2 ist die Einrichtung im Augenblick dargestellt,
wo die erste Übersetzung eingeschaltet und am Wählschalter die vierte Übersetzung
gewählt ist und wo das Vorschieben des Betätigungsorgans zum Überschalten in diese
eben beginnt. Durch das Wählen der vierten Übersetzung ist der Stromkreis desjenigen
Elektromagneten 26 geschlossen worden, der auf den Verstellnokken 22 wirkt, So daß
sich dieser in seiner Einschaltstellung befindet. Da die andern Elektromagneten
26 stromlos sind, werden die Verstellnocken i9 und 2o von den federnden Anschlägen
25 in ihrer Rückführstellung gehalten: Der Verstellnocken 21, der durch die Stange
2.I mit dem Nocken 22 gekuppelt ist, befindet sich in seiner Ausweichstellung. Beien
Vorscliaieben des Betätigungsorgans 13 trifft zunächst der Verstellnocken 20 mit
der gemeinsamen Kante seiner Stirnfläche 27 und seiner Abweisfläche 28 auf die Angriffsfläche
6 des Schalthebels 2 und führt diesen in seine Grundstellung zurück, wobei zuerst
diese Angriffsfläche längs der genannten Kante arid dann die von der Angriffsfläche
6 und der Leitfläche Io des Schalthebels 2 gebildete Kante längs der Abweisfläche
28 des Nockens 20 gleitet. Die letztgenannte Kante erreicht die Kante, die am Nocken
2o die Abweisfläche 28 und die Leitfläche begrenzt, gerade dann, wenn der Schalthebel
2 in seine-Grundstellung gekommen ist. Dann liegen die-beiden Leitflächen 9 und
iö des Schalthebels 2 mit den Leitflächen 29 .der Verstellkolben i9 bzw. 20 je in
einer Ebene parallel zur Vöischubrichtung und gleiten beim weiteren Vorschieben
des Betätigungsorgans auf diesen; der Schalthebel 2 ist damit in seiner Grundstellung
festgehalten,. während das Betätigungsorgan 13 weiter vorgeschoben werden kann.
Sucht bei etwa vorhandenem Spiel
längs dieser Gleitflächen einer
der beiden Verstellnocken den entsprechenden Arm des Schalthebels durch Reibung
mitzunehmen, so beginnt die Leitfläche des betreffenden Schalthebelarmes sich von
derjenigen des Verstellgliedes wegzubewegen, hebt dadurch diese Reibungswirkung
auf und kommt nach unmerklicher Verschiebung zum Stillstand. Das ist der Fall; weil
die Drehachse des Schalthebels, in der Bewegungsrichtung der Verstellnocken gesehen,
jenseits der Gleitstelle liegt, und trägt zur Verhinderung des Verklemmens von Verstellnocken
und Sehaltliebel .hei.
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Erst nachdem der Schalthebel 2 in seine Grundstellung zurückgeführt
ist und somit die Zahnräder des Getriebes außer Eingriff stehen, erreicht der Verstellnocken
22 mit der Kante 31 seiner Stirnfläche 27 die Angriffsfläche 8 des Schalthebels
d und drückt diesen dann in seine Schaltstellung für die vierte Übersetzung. Nachdem
dies geschehen ist, treffen die Verstellnocken I9 und 2o auf die Anschläge 3o .des
Schalthebels 2 und verhindern damit das weitere Vorschieben des Betätigungsorgans
13. Beim Nachlassen d; r an den Zapfen i5 angreifenden Betätigungskraft drückt die
Feder 16 das Organ 13 in seine in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurück; die
Schalthebel 2 und .1 bleiben in der Stellung für die vierte Übersetzung stehen,
bis (las Organ 13 von neuem betätigt wird, um eine andere Schaltbewegung zu bewirken.
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Das Bewirken der andern Schaltbewegungen geht in entsprechender Weise
vor sich, indem vor dem Vorschieben des Betätigungsorgans 13 wahlweise (furch Erregen
des betreffenden Elektromagneten für das Einschalten der ersten Übersetzung der
Verstellnocken i9, für (las der zweiten Übersetzung der Verstellnocken 2o und für
das der dritten Übersetzung der Verstellnocken 21 in seine Einschaltstellung gebracht
und der mit dem betreffenden gekuppelte zweite Nocken in die Ausweichstellung gezogen
w=ird, während die leiden andern Verstellnocken von den Anschlägen 2 5 in ihrer
Rückführstellung gehalten werden.
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Wenn sich der in eine Schaltstellung zu bewegende Schalthebel zu Anfang
der Schaltbewegung nicht wie der Hebel 2 lm beschriebenen Beispiel in der Grundstellung,
sondern in der in bezug auf diese entgegengesetzten Schaltstellung befindet, so
trifft heim Vorschieben des Betätigungsorgans 13 zuerst die Kante 31 des
betreffenden Verstellnockens in seiner Einschaltstellung auf die Angriffsfläche
5, 6, 7 oder 8 dieses Schalthebels und führt (fiesen in die Grundstellung und von
da weiter in die gewünschte Schaltstellung, letztere; wie für den Nocken 22 und
den Schalthebel .1 beschrieben. In diesem Fall ist der andere Schalthebel vom Anfang
der Bewegung an in seiner Grundstellung; die entsprechenden Verstellnocken sind
in ihrer Rückführstellung und halten den Schalthebel auf dem letzten Teil ihres
Vorschubweges in dieser fest.
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Um alle Schalthebel in ihre Grundstellung zurückzuführen, genügt es,
bei stromlosen Elektromagneten 26 das Betätigungsorgan 13 vorzuschieben, da dann
sämtliche Verstellnocken von den federnden Anschlägen.25 in ihrer Rückführstellung
gehalten sind.
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Die Einrichtung kann auch mehr als zwei Schalthebel aufweisen, von
denen jeder auf einer von mehreren gleichachsigen Wellen befestigt ist und zwei
Zahriräderpaare beherrscht, von denen j e nach seiner Stellung das eine oder das
andere oder, bei der Grundstellung, keines im Eingriff ist. Die Verstellnocken,
über welche die Schaltbewegungen der Schalthebel bewirkt w=erden können, sind alle
an demselben Betätigungsorgan gelagert.
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In den Fig. 3 his 7 ist aus einer solchen Einrichtung mit mehreren
Schalthebeln einer vori diesen mit den mit ihm zusammenwirkenden Teilen dargestellt.
Teile, denen dieselbe Funktion zukommt wie den mit gleichen Bezugsziffern bezeichneten
Teilen in Fig. i und 2. sind im folgenden nicht mehr näher beschrieben.
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Der Schalthebel 4o sitzt fest auf der hohlen Schaltwelle 41, durch
die seine Bewegungen auf die von ihm beherrschten Zahnräderpaare übertragen werden.
Im Hohlraum dieser Welle können die Schaltwellen anderer Zahnräderpaare liegen.
Der Schalthebel 4o hat zwei parallele Leitflächen .:12 und .I3 senkrecht zur Hebelachse
.:1:;. und an diese Leitflächen stumpfwinklig anschließende Angriffsflächen .15
und .16, deren Abstand von der Hebelachse verschieden ist.
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Die Verstellnocken .17 und -l9 haben gewölbte Stirnflächen .4p bzw.
50 und Leitflächen 5i bzw. 52; diese sind und bleiben zueinander parallel,
da die Gelenkzapfen der Lasche 53, welche die Verstellnocken .17 und 48 kuppelt,
denselben Abstand haben wie die Zapfen 17 und 18. 54 und 55 sind federnde. an den
Verstellnocken angebrachte Anschläge, welche die Nocken in ihre Rückführstellung
zu drücken suchen, wo sie symmetrisch zur Vorschubrichtung des Betätigungsorgans
i 3 stehen und -wo der Abstand ihrer Leitflächen 51 und 52 dem Abstand der Leitflächen
und 43 des Schalthebels .4o gleich ist.
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Außer dieser Rückführstellung kann jeder Verstellnocken eine Einschaltstellung
und eine Ausweichstellung einnehmen; in Fig. 3 ist der Nocken d.; in der Einschaft-
und -der Nocken.l8 in der Ausweichstellung gezeichnet.
In der Einschaltstellung
trifft der Nocken mit seiner Stirnfläche beim Vorschieben des Belastungsorgans
13 eine Angriffsfläche des Schalthebels 4o, in der Ausweichstellung trifft
er diese überhaupt nicht. Beim Erregen des ihm zugeordneten Elektromagneten 26 nimmt
er seine Einschaltstellung ein und zieht den andern Nocken mittels der Lasche 53
in seine Ausweichstellung.
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In Fig. 3 ist der Schalthebel 40 in seiner Grundstellung gezeichnet.
Beim Vorschieben des Betätigungsorgans 13 trifft die Stirnfläche 49 des Verstellnockens
47 die Angriffsfläche 45 des Schalthebels und bringt diesen am Ende des Vorschubweges
in die in Fig. 4. gezeichnete Schaltstellung, die einem bestimmten Übersetzungsverhältnis
des Getriebes entspricht. Der Winkel, um den der Schalthebel bei einem bestimmten
Vorschubweg des Organs 13 aus seiner Grundstellung gedreht wird, ist bei
der Herstellung des Schalthebels durch den Abstand zwischen Schalthebelachse 44
und Angriffsfläche 45 bestimmt und kann für die beiden Übersetzungsverhältnisse,
die der Schalthebel beherrscht, verschieden sein.
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In Fig. 5 ist der Schalthebel in der Schaltstellung für das andere
dieser beiden Übersetzungsverhältnisse und soll in seine Grundstellung gebracht
werden. Die Verstellnocken sind deshalb durch Nichterregen ihrer Elektromagneten
26 in der Rückführstellung gelassen worden, in die sie von den federnden Anschlägen
54 und 55 gedrückt werden.
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Bei-in Vorschieben des Betätigungsorgans 13 kommt die gemeinsame Kante
der Flächen 49 und 51 des Verstellnockens 47 gegen die Angriffsfläche 45 des Schalthebels
zu stehen. Diese gleitet beim weiteren Vorschieben des Betätigungsorgans
13 auf der genannten Kante, während der Schalthebel 40 in seine Grundstellung
.gedreht wird. Im Augenblick, wo diese erreicht ist, gleitet die ;genannte Kante
von der Angriffsfläche 45 ab, wodurch der Schalthebel 4o der Verstellwirkung des
Nokkens 47 entzogen wird, und die Leitfläche 42 des Schalthebels kommt in dieselbe
Ebene zu liegen wie die Leitfläche 51 des Verstellnockens 47. Gleichzeitig legt
sich die Leitfläche 43 des Schalthebels gegen die Leitfläche 52 des Nockens 48,
wie aus Fig. 6 ,ersichtlich.
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Das Betätigungsorgan 13 setzt seinen Weg fort, wobei einer der nicht
gezeichneten Schalthebel in eine Einschaltstellung gebracht werden kann. Währenddessen
gleitet die Fläche 5 r des Nockens 47 aal der Fläche 42 und die Fläche 52 des Nockens
48 an der Fläche 43 des Schalthebels 4o entlang, wodurch dieser in seiner Grundstellung
festgehalten wird (Fig. 7). Der Weg -der Verstellnocken ist hier nur durch den des
Betätigungsorgans 13 begrenzt, der seinerseits o Beinessen werden kann, daß das
Einschalten jedes Übersetzungsverhältnisses ganz zu Ende geführt wird.