DE3831005C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrstufiges Zahnräderwechselgetriebe, insbesonder für Kraftfahrzeuge nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bisher ist zum Schalten der einzelnen Getriebestufen sowie des Rückwärtsganges ein Handschalthebel vorgesehen. Bei Frontlader- und Staplerarbeiten tritt häufig ein rasch wechselnder Wendebetrieb auf, d.h., es wird mit dem Fahrzeug wechselnd vor- und rückwärts gefahren, wobei der Fahrer dadurch stark belastet wird, daß seine rechte Hand den oder die Steuerhebel des Ladegerätes bedienen muß und dann außerdem noch mit Hilfe des Hand­ schalthebels den Vorwärts- und Rückwärtsgang einzurücken hat. Dabei kommt es selbstverständlich darauf an, daß die Wendeschaltung, also der Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt möglichst rasch und für den Fahrer leichtgängig durchgeführt werden kann.

Als Konstruktion, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, wurde bereits ein mehrstufiges Zahnräderwechselgetriebe mit mehreren dauernd im Eingriff stehenden Zahnrädern vorgeschlagen, dessen Losräder der einzelnen Zahnradstufen mittels Wechselschaltkupplungen in den Kraftfluß schaltbar sind, wobei zwei durch Druckmittelbeaufschlagung betätigbare, wechselweise unter Last schaltbare Kupplungen für die Losräder der Zahnnradstufen Anwendung finden (DE-OS 37 38 627).

Als Stand der Technik ist darüber hinaus ein mehrgängiges Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem zwei Vorgelegewellen Anwendung finden, auf denen mit der jeweiligen Vorgelegewelle wahlweise kuppelbar Losräder lagern (DE-OS 33 09 869). Hierbei sind die beiden Vorgelegewellen mittels zweier gleichzeitig betätigbarer, unter Last schaltbarer Kupplungen wahlweise antreibbar.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges, insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmtes Zahnräderwechselgetriebe mit dauernd in Eingriff stehenden Zahnradstufen so auszubilden, daß sich für den Fahrer hinsichtlich des Wechsels von Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ein erheblicher Zeit- und Komfortgewinn ergibt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dieser erfindungsgemäßen Konstruktion braucht also der Fahrer den Handschalthebel oder ein sonstiges Betätigungsglied zur Getriebeschaltung nur einmal in die Stellung für die Rück­ wärtsfahrt zu bringen, in der das Losrad der Getriebestufe für die Rückwärtsfahrt mit der geschlossenen Zweitkupplung verbunden ist, die andere kraftschlüssige Kupplung also kein Drehmoment überträgt und der Rückwärtsgang in üblicher Weise vor sich geht.

Soll nun aber vorwärtsgefahren werden, braucht der Handschalthebel bzw. das betreffende Betätigungsglied der Getriebeschalter einer Richtung nicht mit mehr oder weniger Kraft- und Zeitaufwand in die Stellung für den betreffenden Vorwärtsgang gebracht zu werden, sondern es genügt die Betätigung des Schalters zur Veränderung der Fahrtrichtung, der ohne weiteres als einfacher und daher auch mühelos zu bedienender Berührungsschalter ausgebildet sein kann.

Zur neuerlichen Rückwärtsfahrt bleibt der Handschalthebel bzw. das Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung in der zuerst gewählten Rückwärtsgangstellung und es braucht nur der Schalter neuerlich berührt bzw. betätigt zu werden, um den Beauf­ schlagungswechsel der beiden Kupplungen und damit auch den Fahrtrichtungswechsel herbeizuführen.

Diese beiden unter Last schaltbaren Kupplungen werden zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die erste Kupplung durch ein hydrau­ lisches Druckmittel betätigt und die zweite Kupplung durch Federkraft eingerückt wird, wenn die Druckmittel­ beaufschlagung der ersten Kupplung aufhört. Da es sich beim Schalter zur Veränderung der Fahrtrichtung vorzugs­ weise um einen Bestandteil einer elektrischen Einrichtung handelt, die zum Stromkreis für das zweckmäßigerweise als Magnetventil ausgebildete Ventil gehört, ergibt sich ein vergleichsweise geringer und raumsparender technischer Aufwand.

Handelt es sich um eine pedalbetätigbare Trennkupplung im Antriebsstrang des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes, so ist ein in Serie zum Schalter zur Veränderung der Fahrt­ richtung angeordneter, nur bei Betätigung des Pedals ge­ schlossener Sicherungsschalter vorgesehen. Dadurch wird dafür gesorgt, daß in günstiger Weise jeder Fahrtrichtungs­ wechsel nur bei unterbrochenem Kraftfluß vom Motor zum Zahnräder- Wechselgetriebe erfolgt.

Fehlbedienungen werden erfindungsgemäß durch einen eben­ falls in Serie zum Schalter zur Veränderung der Fahrt­ richtung vorgesehenen weiteren Sicherungsschalter aus­ geschlossen, der bei in Rückwärtsgangstellung befind­ lichem Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung schließbar ist. Selbstverständlich ist es dabei möglich, den Rückwärtsgang in üblicher Weise einzulegen, ohne eine nachfolgende Vorwärtsfahrt mit Hilfe des Schalters zur Veränderung der Fahrtrichtung auszulösen.

Um dem Fahrer stets anzuzeigen, welche Stellung das Betätigungsglied der Schalteinrichtung einnimmt bzw. welche Getriebestufe eingeschaltet ist, ist mit dem weiteren Sicherungsschalter eine die Verstellung des Betätigungsgliedes bei geschlossenem Schalter hindernde Anzeigevorrichtung verbunden. Rückt der Fahrer das Be­ tätigungsglied der Schalteinrichtung in die Stellung zur Rückwärtsfahrt, so muß er daher, bevor er einen raschen Fahrtrichtungswechsel vornehmen will, erst den weiteren Sicherungsschalter betätigen und damit die An­ zeigevorrichtung in die entsprechende Stellung bringen. Umgekehrt muß er die Anzeigevorrichtung zunächst besei­ tigen bzw. damit den weiteren Sicherungsschalter öffnen, wenn er die üblichen Vorwärtsgänge einrücken will.

Schließlich ist eine elektrische Zusatzeinrichtung vorgesehen, die bei Rückwärtsgangstellung befindlichem Betätigungsglied der Getriebeschalteinrichtung nach jeder Fahrtunterbrechung und unabhängig von der Stellung des weiteren Sicherungsschalters die Rückwärts­ fahrt des Fahrzeuges sichert. Auf diese Weise wird ge­ währleistet, daß das Fahrzeug stets rückwärtsfährt, wenn sich das Betätigungsglied der Schalteinrichtung in der ent­ sprechenden Stellung befindet, obwohl gegebenenfalls vorher durch Betätigung des Schalters zur Veränderung der Fahrt­ richtung auch vorwärtsgefahren oder der weitere Sicherungs­ schalter ausgeschaltet wurde.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispiels­ weise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 ein dreistufiges Zahnräder-Wechselgetriebe mit Rückwärtsgang im Schema und

Fig. 2 das Schaltschema der zugehörigen elektrischen Einrichtung.

Gemäß Fig. 1 weist das Zahnräder-Wechselgetriebe eine Eingangswelle 1 auf, die von einem nicht dargestellten Motor her über eine pedalbetätigbare Trennkupplung 2 ange­ trieben wird, auf der die Antriebsräder von dauernd in Eingriff stehenden Zahnradpaaren 3, 4, 5 bzw. Zahnrädern 6 drehfest und axial unverschiebbar angeordnet sind. Das Zahnradpaar 3 entspricht einer mittleren Übersetzungsstufe M, das Zahnradpaar 4 der niedrigsten Übersetzungsstufe N, das Zahnradpaar 5 der höchsten Übersetzungsstufe H und die Zahnräder 6 der Getriebestufe R für die Rückwärtsfahrt.

Auf der Getriebeabtriebswelle 7 sind die Losräder 3a, 4a, 5a und 6a der Getriebestufen M, N, H und R mittelbar ge­ lagert. Ferner sind auf der Getriebeabtriebswelle 7 zwei unter Last schaltbare Kupplungen, nämlich die Lamellenkupplun­ gen 8, 9 angeordnet. Mit der zweiten Lamellenkupplung 8 sind die Losräder 4a, 5a mittels einer Wechselschaltkupplung 10 wechselweise verbunden, wogegen die erste unter Last schaltbare Kupplung 9 über eine weitere Wechselschaltkupplung 11 mit dem Losrad 3a der mittleren bzw. der dritten Getriebestufe M und dem Losrad 6a der Getriebestufe R für die Rückwärtsfahrt in Verbindung steht.

Die Kupplung 9 wird unter der Wirkung einer Druckfeder 12 eingerückt und befindet sich gemäß Fig. 1 in Kupplungs­ stellung, wogegen die Kupplung 8 gelöst ist. Wird über die Leitung 13 ein hydraulisches Druckmittel in den Zylinder­ raum 14 eingebracht, so verschiebt sich einerseits der Zylinder 15 nach links, so daß es zu einem Kraftschluß in der zweiten Kupplung 8 kommt, wogegen der Kolben 16 nach rechts bewegt, die Feder 12 zusammengedrückt und dadurch die erste Kupplung 9 gelöst wird. Die beiden Kupplungen 8, 9 sind also wechselweise unter Last schalt­ bar ausgebildet, wobei die Kupplung 9 bei fehlender Druckmittelbaufschlagung über die Leitung 13 stets eingeschaltet ist.

Wie ersichtlich, weisen beide Kupplungen 8, 9 als Ab­ triebsglied je eine Hohlwelle auf, auf der die Losräder 4a, 5a bzw. 3a, 6a der Zahnradpaare 4, 5 bzw. 3, 6 frei drehbar gelagert sind. Diese Losräder sind mittels der beiden verschiebbaren Wechselschaltkupplungen 10, 11 wechselweise mit den Hohlwellen der beiden Kupplungen 8, 9 in Antriebs­ verbindung.

Gemäß Fig. 1 erfolgt in der dargestellten Stellung der Kraftfluß von der Getriebeeingangswelle über die Zahnradpaare 6 und die Kupplung 9 zur Getriebeab­ triebswelle 7, es wird also im Rückwärtsgang gefahren, obwohl das Losrad 4a über die Wechselschaltkupplung 10 mit der zweiten Kupplung 8 in drehfester Verbindung steht. Erst wenn über die Leitung 13 Druckmittel in den Zylinderraum 14 zu­ geführt und dadurch die Kupplung 8 unter gleichzeitiger Lösung der Kupplung 9 eingeschaltet wird, ist das Losrad 4a mit der Abtriebswelle 7 verbunden und es wird mit der niedrigsten Übersetzungsstufe N vorwärtsgefahren.

Zur Druckmittelbeaufschlagung der beiden unter Last schaltbaren Kupplungen 8, 9 bzw. des Zylinderraumes 14 dient ein Magnetventil 17, in dessen Stromkreis zwei Schalter 18, 19 in Serie angeordnet sind. Der Schalter 18 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Handschalt­ hebels oder eines sonstigen Betätigungsgliedes der Ge­ triebeschalteinrichtung beim Verschieben der einen oder anderen Wechselschaltkupplung 10, 11 betätigt bzw. geschlossen, wogegen der Schalter 19 erst dann die Schließstellung einnimmt, wenn jeweils die Schaltbewegung beendet ist.

Wie vorstehend erwähnt, ist in Fig. 1 die Stellung dargestellt, die sich bei eingeschalteter Getriebestufe für den Rückwärtsgang ergibt, wobei außerdem angenommen ist, daß vorangehend die niedrigste Übersetzungs­ stufe N eingeschaltet war, was sich daraus ergibt, daß sich die Wechselschaltkupplung 10 in Eingriffsstellung mit dem Losrad 4a befindet.

Um nun ohne Betätigung des Betäti­ gungsgliedes der Schalteinrichtung aus der Rückwärts­ fahrt sofort in die Vorwärtsfahrt mit der niedrigsten Getriebestufe umschalten zu können, ist ein Schalter 20 zur Veränderung der Fahrtrichtung vorgesehen. Wird dieser Schalter geschlossen bzw. betätigt, so erfolgt eine Umstellung des Magnetventils 17, d.h. es wird der Zylinderraum 14 mit Druckmittel beaufschlagt, die Kupplung 8 eingeschaltet und die Kupplung 9 gelöst, so daß das Fahrzeug mit der niedrigsten Getriebestufe vorwärtsfährt, obwohl die Wechselschaltkupplung 11 in Eingriffsstellung mit dem Losrad 6a verbleibt. Bei neuerlicher Betätigung des Schalters 20 kehrt das Magnetventil 17 in die dargestellte Stellung zurück, es wird dadurch die Kupplung 8 gelöst und die Kupplung 9 eingerückt, so daß der Kraftfluß wieder über das Losrad 6a erfolgt und im Rückwärtsgang gefahren wird.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde soll der Schalter 20 zur Veränderung der Fahrtrichtung nur unter bestimmten Bedingungen betätigt werden können. Nach Fig. 2 ist deshalb vorgesehen, daß der Schalter 20a einen Schaltkontakt eines Schrittschaltwerkes 21 bildet, das bei jeder Aktivierung umschaltet, also bei der ersten Aktivierung den Schalter 20a schließt, bei der nächsten Aktivierung öffnet usw.

Es wurde die Schaltkulisse 22 für den Schalthebel (nicht dargestellt) schematisch veranschaulicht, wobei dieser Schalthebel in die schon erwähnten Stellungen H, M, N und R verstellt werden kann, von denen im vorliegenden Zu­ sammenhang nur die Stellung R weiter interessiert.

Befindet sich der Schalthebel in der Stellung R, so kann er mit Hilfe einer Sperrvorrichtung 23, 24 verriegelt werden. Beim Ausführungsbeispiel besteht diese Sperrvorrich­ tung aus einer in die Verstellspur des in der Stellung R befindlichen Schalthebels einklappbaren Verriegelungsplatte 23, die den Schalthebel in der Stellung R verriegelt.

Durch das Verschwenken der Verriegelungsplatte 23 über die Ver­ stellspur wird ein mit der Achse 24 gekuppelter Sicherungs­ schalter 25 geschlossen. Ferner ist am Kupplungspedal 26 des Fahrzeuges ein Fühler 27 vorgesehen, der einen zugeord­ neten Schalter 28 nur bei in der Auskupplungsstellung be­ findlichem Pedal schließt. Ein von einem Handhebel 29 be­ tätigter Schalter 30 dient der Handsteuerung.

Durch seine Betätigung soll bei ordnungsgemäßem Betrieb erreicht werden, daß bei in der Stellung R befindlichem, gesichertem Schalt­ hebel und ausgerückter Kupplung jeweils von der Rückwärts­ fahrt auf die Vorwärtsfahrt und umgekehrt umgeschaltet werden kann.

Soweit bisher beschrieben wurde, würde bei geschlossenen Schaltern 25 und 28 jede Betätigung des Hand­ hebels 29 und damit des Schalters 30 zu einer Umsteuerung führen. Es ist nun aber die Lage des Schrittschalters 21 bei der Verstellung des Schalthebels in die Stellung R nicht eindeutig definiert.

Um zu gewährleisten, daß die erste Fahrbewegung nach Erreichen dieser Schaltstellung und Einlegen der Sperrvorrichtung 23 in Rückwärtsrichtung erfolgt, ist eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung vorgesehen, die bereits zur Wirkung kommt, ehe noch das Kupplungspedal 26 im Auskupplungssinn betätigt wird.

Diese Sicherungsvorrichtung kann auf verschiedenste Weise ausgebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen den Schaltern 28 und 30 über einen Kondensator 31 ein Relais 32 angeschlossen, das einen Kontakt 33 betätigt. Werden die Schalter 25 und 30 geschlossen, so lädt der Kondensator 31 auf, wonach das Relais 32 verzögert an­ spricht und über seinen Kontakt 33 den Schrittschalter 21 in die dem Fahren in Rückwärtsrichtung entsprechende Schaltstellung des Schaltkontaktes 20a stellt, soferne der Schalter nicht ohnehin diese Stellung einnimmt.

Wird nun das Kupplungspedal 26 betätigt und der Schalter 28 ge­ schlossen, so erfolgt die erste Fahrtbewegung in Rück­ wärtsrichtung. Die elektrische Zusatzeinrichtung 31-33 wurde in Fig. 2 nur vereinfacht dargestellt. Sie kann auch zur Aktivierung einer Zusatzwicklung des Schrittschalt­ relais 21 verwendet werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Schalter 33 als Ruhekontakt in Serie mit dem Schalter 20a zu schalten. Bei geschlossenem Schalter 28 wird das Relais 32 bei weiteren Schaltverstellungen des Schalters 30 wirkungslos, da es gegenüber dem Schritt­ schalter 21 wegen des Kondensators 31 nicht oder nur verzögert anspricht. Der Handhebel 29 kann als Zusatz­ hebel am Lenkrad des Fahrzeuges angebracht werden.

Claims (5)

1. Mehrstufiges Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mehreren aus dauernd in Eingriff stehenden Zahnrädern, dessen Losräder der einzelnen Zahnradstufen mittels Wechselschaltkupplungen in den Kraftfluß schaltbar sind und zwei durch Druckmittelbeaufschlagung betätigbare, wechselweise unter Last schaltbaren Kupplungen (8, 9) für die Losräder der Zahnradstufen, wobei die erste Kupplung (9) mit dem Losrad (3a) der Zahnradstufe (3) der mittleren Getriebeübersetzung (M) in Verbindung steht, mit der zweiten Kupplung (8) die Losräder (4a, 5a) der Zahnradstufen (4, 5) der beiden übrigen Getriebeübersetzungen (N, H) über eine Wechselschaltkupplung (10) verbunden sind und ein den Druckmittelzu- und -abfluß steuerndes, über einen Schalter (20) betätigbares Ventil (17) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite unter Last schaltbare Kupplung (8) über die Wechselschaltkupplung (10) mit einem der Losräder (4a, 5a) der Zahnradstufen der jeweiligen Getriebeübersetzung (N, H) in Verbindung steht,
daß die erste unter Last schaltbare Kupplung (9) über eine weitere Wechselschaltkupplung (11) mit dem Losrad (3a) der Zahnradstufe der mittleren Übersetzung (M) und dem Losrad (61) der Zahnradstufe (R) für die Rückwärtsfahrt in Verbindung steht und
daß der Schalter (20; 30) bei in das Losrad (6a) der Zahnradstufe (R) für die Rückwärtsfahrt eingerückter Wechselschaltkupplung (11) und zunächst geschlossener erster Kupplung (9) durch seine Betätigung jeweils einen Beaufschlagungswechsel der beiden unter Last schaltbaren Kupplungen (8, 9) herbeiführt.

2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer pedalbetätigbaren Trennkupplung (2) im Antriebsstrang des Wechselgetriebes ein in Serie zum Schalter (30) zur Verän­ derung der Fahrtrichtung angeordneter, nur bei Betätigung des Pedals (26) geschlossener Sicherungsschalter (25) vorgesehen ist.

3. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen ebenfalls in Serie zum Schalter (30) zur Veränderung der Fahrtrichtung vorge­ sehenen weiteren Sicherungsschalter (25), der bei in Rück­ wärtsgangstellung befindlichem Betätigungsglied der Ge­ triebeschalteinrichtung schließbar ist.

4. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem weiteren Sicherungs­ schalter (25) eine die Verstellung des Betätigungsgliedes bei geschlossenem Schalter (25) hindernde Sperrvor­ richtung (23) verbunden ist.

5. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Zusatz­ einrichtung (31-33) vorgesehen ist, die bei in Rückwärts­ gangstellung befindlichem Betätigungsglied der Getriebe­ schalteinrichtung (22) nach jeder Fahrtunterbrechung und unabhängig von der Stellung des weiteren Sicherungsschal­ ters (25) die Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges sichert.