-
Schaltvorrichtung für das Wechselgetriebe und die Haupttrennkupplung
von Kraftfahrzeugen 1>ie Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für das
Wechselgetriebe und die Haupttrennkul)plung von Kraftfahrzeugen mit durch das willkürlich
schaltbare Getrieheschaltglied einschaltbaren Schaltern, die hei jeder Gangschaltung
mit Hilfe eines z. B. elektrischen oder hydraulischen I>rosselwiderstands den Kupplungsdruck
der Haupt-I<upplung herabmindern. Derartige Schaltvorrichtungen haben den Vorteil,
daß das Schalten des Getriebes leicht und stoßfrei erfolgen kann. Ferner konnen
die für die einzelnen Getriebestufen vorgesehenen Einzelkupplungen klein bemessen
werden, da infolge der geringen- zu vernichtenden Schaltleistung der Anpreßdruck
der Kupplungen und ihre Beanspruchung hochgehalten werden können. Die Weichheit
der Schaltung ist hierbei nicht mehr von den Einzelkupplungen, sondern lediglich
von der beim Schalten teilweise entlasteten Haupttrennkupplung abhängig. Ein Rutschen
dieser Kupplung verhindert jedes stoßweise Einschalten.
-
Die Erfindung.bezweckt die besondere Ausbildung einer solchen Schältvofrichtung,
insbesondere in der Weise, daß sich eine einfache und zuverlässig wirkende Konstruktion
ergibt. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin; daß das Getriebeschaltglied
vor dem Erreichen und nach dem Verlassen einer Gangstellung einen jeder Gangstellung
gesondert vorgeschalteten Schalter betätigt. Die Anordnung
katbn,,hierbei.derart
getroffen sein, daß ctie zwischen jedem Schalter 'und der den Ku'ppluiig'sdruck
der Haupttrennkupplung verändernden Vorrichtung vorgesehenen Drösselwiderstände
entweder bei jeder Gangschaltung den gleichen Drosselwiderstand oder bei den verschiedenen
Gangschaltungen verschiedene Drosselwiderstände ausüben.
-
Nacheinerweiterenwirkungsmäßigbesondersvorteilhaften Ausführung der
Erfindung ist zwischen den Schaltern und der den Kupplungsdruck' der Haupttrennkupplung
verändernden Vorrichtung ein Widerstand vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Drehmoment
einer Getriebewelle veränderlich ist.
-
Gleichzeitig mit der Entlastung der Haupttrennkupplung kann ferner
das Antriebsmoment des Motors z. B. dadurch verringert werden, daß das Regelglied
des Motors, z. B. das sogenannte Gas-, pedal, mit der Betätigungsvörxichtung für
die Eritlastung der Haupttrennkupphrng in geeigneter-Weise gekuppelt ist bzw. gekuppelt
werden kann. In diesem Fall können mit Vorteil auch zwangsläufig mitnehmende Kupplungen,
z. B. Klauenkupplungen, für die einzelnen Getriebestufen verwendet werden. Auch
kann das erfindungsgemäß geschaltete Getriebe, insbesondere in diesem Zusammenhang,
mit einem Freilauf versehen sein, wodurch das Schalten noch weiter erleichtert wird.
-
Es ist nicht notwendig, daß als Haupttrennkupplung im Sinne der Erfindung
eine normalerweise zwischen Motor und Wechselgetriebe angeordnete Hauptkupplung
verwendet wird. Statt dessen kann hierfür auch eine hinter dem Getriebe im Abtrieb
desselben befindliche, z. B. auch zusätzliche Kupplung benutzt werden. Die Kupplung
kann als mechanische, hydraulische, elektrische oder sonstige Kupplung ausgebildet
sein.
-
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Schaltanordnungen zur
Ausübung des erfindungsgemäßen Schaltverfahrens schematisch dargestellt, und zwar
zeigt Fig. i ein Schaltschema für ein mechanisch geschaltetes Wechselgetriebe mit
einer in Abhängigkeit von der eingeschalteten bzw. einzuschaltenden Getriebestufe
entlasteten elektromagnetischen Haupttrennkupplung, Fig. ia eine Teildarstellung
aus Abb. i in größerem Maßstabe, Fig.2 ein Schaltschema für ein elektrisch geschaltetes
Wechselgetriebe mit einer mechanischen Haupttrennkupplung, welche auf elektrischem
Wege in Abhängigkeit von dem von ihr übertragenen Drehmoment entlastet wird, Fig.
3 ein Schaltschema für ein z. B. hydraulisch geschaltetes Wechselgetriebe mit einer
in Abhängigkeit vom Schaltglied auf hydraulischem Wege entlasteten mechanischen
Haupttrennkupplung und Fig. 3 a bis 3 c drei verschiedene Stellungen des Schaltglieds
nach Abb. 3.
-
Das in Fig. i dargestellte Wechselgetriebe mit drei Vorwärtsgängen
I, 1I, III und einem Rückwärtsgang R wird durch zwei Wechselreibkupplungen b1, b.
geschaltet, die ihrerseits durch einen Schalthebel c betätigt werden. Der Schalthebel
c, von welchem .lediglich der Querschnitt angedeutet ist, wird in der Schaltkulisse
d geführt. Zwischen Motor und Getriebe befindet sich eine elektromagnetische,Kupplung
e, welche als Haupttrennkupplung von einem Fußhebel f betätigt werden kann.
-
Schaltung und Kupplung e sind an einen elektrischen Stromkreis mit
der Stromquelle g angeschlossen. Der Strom wird dem Schalthebel c zugeführt, der
je nach seiner Stellung einzelne Kontakte schließt. Befindet sich der Schalthebel
in einer der Gangstellungen R, I, 1I oder III, so fließt der Strom ungeschwächt
über Leitungen 1o und h einer Kontaktschiene i zu, die als Widerstand ausgebildet
ist und.vom Fußhebel f mehr oder weniger in den Stromkreis eingeschaltet werden
kann derart-, daß bei entlastetem Fußhebel der geringste, bei niedergetretenem Fußhebel
der größte Widerstand eingeschaltet bzvv. der Strom unterbrochen ist. Vom Fußhebel
f gelangt der Strom in die Erregerwicklung der Kupplung e und von dort zur Stromquelle
g bzw. zur Masse zurück. Durch Niedertreten des Fußhebels f kann man also in üblicher
Weise bei eingeschaltetem Gang den durch die Erregerwicklung der Kupplung e fließenden
Strom mehr oder weniger schwächen und damit das übertragbare . Drehmoment verringern
bzw. das Getriebe vom Motor trennen.
-
Zwischen den Kontakten für die einzelnen Gänge befinden sich weitere
Kontakte, von denen je einer jeder einzelnen Gangstellung für den Schalthebel vorgeschaltet
ist, z. B. die Kontakte kR und k, (Fig. i a), die dem Rückwärts- bzw. dem ersten
Gang zugeordnet sind. Entsprechende Kontakte sind dem zweiten und dritten Gang zugeordnet.
Jeder dieser Kontakte ist durch die Leitung h ebenfalls mit der Kontaktschiene
i des Fußhebels f, jedoch über Widerstände 1R, 1i, lII oder IIII verbunden,
wobei IR der größte, liii der geringste Widerstand ist. Gleitet der Schalthebel
c über einen dieser Kontakte hinweg, so wird der Strom im Stromkreis, also auch
in der Erregerspule der Kupplung e, entsprechend dem jeweils zwischengeschalteten
Widerstand geschwächt und die Kupplung damit demgemäß entlastet, und zwar in den
niedrigen Gängen entsprechend den größeren zu übertragenden Drehmomenten mehr als
in den'höheren Gängen.
-
Die Anordnung ist hierbei z. B. derart getroffen, daß in der neutralen
Mittelstellung Q des Schaltliebels (Fig. ia) der Strom überhaupt unterbrochen ist.
Wird der Schalthebel aus dieser Mittelstellung beispielsweise in die gezeichnete
Stellung I für den ersten Gang verschwenkt, der erste Gang also eingerückt, so überfährt
der Schalthebel mit seiner Kontaktfläche cl zunächst die feststehende Kontaktfläche
kI, und zwar etwa während eines Hubs x, wobei die Kupplung e entsprechend dem Widerstand
11 entlastet wird. Noch bevor der Kontakt cl sich vom Kon'ta'kt k, trennt,
also noch vor dem Ende des Hubs x, greift die linke Reibfläche der Schaltkupplung
b1, z. B. unter Federwirkung, in die Gegenfläche des Zahnrades der Getriebestufe
I des Wechselgetriebes ein, worauf der Schalthebel noch bis in
seine
Endstellung I (Fig. i a) verstellt werden kann, die z. B. durch eine Raste an der
betreffenden Schaltstange fühlbar gemacht sein kann. Der Hub vom Besinn des Eingreifens
der Schaltkupplung b1 bis zur 1?lidstellung des Schalthebels sei mit y bezeichnet.
Wie bereits erwähnt und aus Fig. i a hervorgeht, überschneiden sich die Hübe
x und y, so daß das Einrücken des ersten Gangs noch bei entlasteter
Hauptkupplung e erfolgt. Die Kontakte k1, cl und bei I (Fig. i a) sind ferner zweckmäßig
derart zueinander angeordnet, daß eine Unterbrechung des Stroms nicht stattfindet,
wenn derKontakfcl von k1 auf 1 übergeht.
-
In entsprechender Weise findet die Schaltung der übrigen Gänge statt.
-
In dem Schaltschema nach Fig. 2 wird jeder Gang durch eine besondere
Schaltkupplung bg bis bin geschaltet, die wieder als Reibkupplungen ausgebildet
sind und auf beliebige Art, z. B. elektrisch, betätigt werden können. Bei elektrischer
Betätigung kann der von der Stromduelle g gelieferte Strom z. B. über einen Schalter
m und über Kontakte R, I, 1I oder III einzelnen Spulen zur Betätigung der Schaltkupplungen
zugeführt werden, während in den Zwischenstellungen besondere Stromkreise zur Rückführung
der Schaltkupplungen in die neutrale Stellung geschlossen werden können. In der
Zeichnung sind diese Stromkreise selbst nicht dargestellt. Dagegen zeigt die Zeichnung
den Stromkreis zur selbsttätigen Entlastung der Haupttrennkupplung e, die in diesem
Fall als mechanische Kupplung mit der Kupplungsfeder ei ausgebildet ist, in Abhängigkeit
von dem von Gier Kupplung zu übertragenden Drehmoment. Zu diesem Zweck ist eine
auf das Drehmoment ansprechende Kupplung n zwischenHaupttrennkupplung
e und Getriebe a zwischengeschaltet. Diese besteht, schematisch dargestellt,
z. B. aus den beiden Kupplungshälften lil und n2, von denen die erstere, mit dem
Motor verbundene Kupplungshälfte n1 die mit dem Getriebe verbundene andere Kupplungshälfte
n., in Drehrichtung über Federn o antreibt, während sie sich in entgegengesetzter
Drehrichtung mittels Anschläge gegeneinanderlegen. Die Federn o sind hierbei zweckmäßig
derart bemessen, daß sie erst bei einem gewissen Drehmoment nachzugeben beginnen
und hierauf nur eine allmähliche Verstellung bis zum maximalen Drehmoment zulassen.
Mit zunehmender Verstellung gleitet ein Kontakt p1 auf der Kupplungshälfte n1 über
Widerstandskontakte p, der anderen Kupplungshälfte, mit (lern Ergebnis, daß mit
wachsendem Drehmoment der Widerstand bei p2 verkleinert, der gegebenenfalls vorhandene
Strom im Stromkreis also verstärkt wird. Der Stromkreis wird hierbei geschlossen,
wenn der Schalthebel m über die Kontakte k1 bis k4 gleitet, welche sich zwischen
den Kontakten R bis III für die einzelnen Gänge befinden. Der Stromkreis führt weiter
über eine Solenoidspule q, welche bei Erregung mittels eines Magneten q1 eine Feder
r spannt, die hierdurch einen Hebel s im Uhrzeigersinn zu verschwenken sucht und
je nach der Erregung der Spule q, d. h. je nach dem Drehmoment in der Kupplung n,
die Hauptkupplung e mehr oder weniger vom Druck der Feder ei entlastet, wobei
der Federdruck gegebenenfalls auch bis auf Null verringert werden kann.
-
An den Hebel s ist ferner z. B. ein Gestänge t angeschlossen, welches
den Hebel für die Motorregelung, z. B. das Mengenregelglied einer Einspritzbrennstoffpumpe
oder eine Vergaserdrossel, auf Teillast oder Leerlauf verstellt, sobald die Hauptkupplung
entlastet bzw. der Hebel s durch die Spule q verschwenkt wird. Ein Spiel v gestattet
es, den Regelhebel u auch unabhängig von der Kupplungsentlastung durch das Gestänge
w auf Leerlauf oder Teillast zu verstellen. Die Kupplung n kann auch in die Haupttrennkupplung
e oder in das Getriebe eingebaut und sehr klein ausgeführt werden, so daß sie praktisch
keinen wesentlichen Raum beansprucht. Sie kann auch hinter dem Getriebe angeordnet
werden. Auch kann, ähnlich wie im Fall des Ausführungsbeispiels nach Fig. i, die
Entlastung der Hauptkupplung e bzw. die Erregung der Solenoidspule q in Abhängigkeit
von der Stellung des Schalthebels erfolgen, indem jeder der Kontakte k1 bis k4 hzw.
jeder der von den einzelnen Gangstellungen zugeordneten Kontakte über einen Widerstand
abgestufter Größe mit der Solenoidspule q verbunden ist. Die Kupplung n kommt hierbei
in Fortfall bzw. kann in Fortfall kommen.
-
Das Anwendungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 kommt hauptsächlich
fürhydraulisch geschaltete Getriebe in Betracht, kann aber auch für mechanisch,
elektrisch, pneumatisch oder sonstwie geschaltete Getriebe verwendet werden. In
der Zeichnung ist lediglich die Kupplungsentlastung auf hydraulischem Wege schematisch
dargestellt. Der Entlastungshebel s wird in diesem Fall durch Öldruck mittels eines
im Zylinder z gleitenden Kolbens z1 verstellt, der über eine Druckfeder r1 und ein
Gestänge r2 auf den Hebels einwirkt.
-
Der Öldruck wird z. B. durch eine Pumpe i erzeugt, welche das 0I aus
dem Behälter 2 ansaugt und in eine Leitung 3 fördert. Von hier gelangt das Öl in
Bohrungen 4 im Drehschieber 5, von dem in Fig: 3 zwei Querschnitte 5' und 5" der
Übersichtlichkeit halber nebeneinander dargestellt sind. Der Drehschieber dient
zweckmäßig in nicht dargestellter Weise gleichzeitig als Steuerschieber zur hydraulischen
Schaltung der einzelnen Gänge.
-
Die Bohrungen ¢ im Schieber 5 arbeiten mit einer Leitung 6 zusammen,
welche zum Zylinder z führt, wobei in der gezeichneten Stellung des Schiebers 5,
z. B. bei eingeschaltetem erstem Gang, die Bohrungen 4 mit der Leitung 6 nicht in
Verbindung stehen.
-
Vom Zylinder z führt eine Leitung 7 zurück, die sich in Zweigleitungen
8R, 8', 8", 8"' aufteilt, derart, daß die Ausmündung einer Bohrung io im Querschnitt
5" des Schiebers 5 in der gezeichneten Stellung mit einer der Ausmündungen der Leitungen
8R bis 8"', und zwar z. B. bei dem in der Zeichnung angenommenen eingeschalteten
ersten Gang I, also mit der Ausmündung der Leitung 8', verbunden ist. In den Leitungen
8R bis 8"' sind des weiteren Drosselstellen 9R bis g` angeordnet. Die Drosselstelle
gR ist hierbei z. B. die engste, gegebenenfalls
auch die Drosselstelle
g', während die Drosselstelle 9"' den weitesten Querschnitt besitzt.
-
Die Bohrung io im Schieber 5 steht ferner in geeigneter `'eise durch
eine Rückleitung i i mit dem (@ll)eltälter 2 in Verbindung. Zwischen den Leitungen
3 und i t kann ein Überdruckventil 12 angeordnet sein, welches sich öffnet, wenn
die Leitung 3 verschlossen ist oder der Druck in derselben einen zuliissigenWert
überschreitet. Gegebenenfalls kann auch der Schieber 5, z. B. im Querschnitt 5',
die Leitung 6 derart steuern, daß diese in der gezeichneten Stellung mit der Rückleitung
ii bzw. dem Behälter 2 in `'erbindung steht.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 ist folgende: In der
dargestellten Lage des Drehschiebers 5 ist der erste Gang des Getriebes eingei-iickt.
Die Pumpe i liefert das (51, da die Verbindung mit der Leitung 6 unterbrochen ist,
über 12 oder auch über eine gesteuerte Verbindung der Leitung 3 mit der Rückleitung
i i in den Behälter 2 zurück. Der Zylinder z ist über 7, 8', io und i i oder ;roch
z. 13. über eine gesteuerte Verbindung zwischen der Leitung 6 und der Rückleitung
1i entlastet.
-
Es soll beispielsweise in den zweiten Gang über--eschaltet, also die
Bohrung io von I nach II verstcllt und das Schaltglied 5 um einen entsprechenden
Winkel (iri der Zeichnung etwa 6o°) verschwenkt tverclen. Hierbei geschieht nacheinander
folgendes: Bei z. B. etwa ein Drittel des Weges von I nach II (Fig. 3a) wird die
Leitung 6 über eine der Bohrungen 4 mit der Druckleitung 3 verbunden. Die Pumpe
i liefert also 0I über 3, 4 und 6 in den Zylinder z, von wo es über 7, 8', io und
i i nach 2 zurückfließen kann. Die Drossel g in der Leitung 8' verhindert jedoch
ein schnelles Abfließen, so daß der Druck in z steigt und den Kolben z, nach links
verschiebt. Die Feder ri wird gespannt und entsprechend die Feder e, über das Gestänge
r2, s entspannt, die Hauptkupplung e also in entsprechendem Maß entlastet. Die Entlastung
wird hierbei im wesentlichen durch die Enge der Drosselbohrung 9' bestimmt. Etwa'
in dieser Stellung wird der erste Gang, z. B. ebenfalls hydraulisch, ausgerückt.
-
Bei z. B. etwa zwei Drittel des Weges von I nach II (Fig. 3b) gelangt
die Bohrung io in den Bereich der Ausmündung der Zweigleitung 8". Die Leitung 3
ist noch immer mit der Leitung 6 verbunden. Infolge der geringeren Drosselung an
der Drosselstelle j' sinkt zwar der Druck in z entsprechend, und die Enlastung der
Hauptkupplung wird geringer, bleibt jedoch im übrigen weiter aufrechterhalten. In
dieser Stellung des Drehschiebers wird der zweite Gang eingerückt. Die geringere
Entlastung entspricht hierbei dem geringeren Drehmoment im zweiten Gang. Sie ist
jedoch in jedem Fall so gewählt, daß die Schaltkupplung des zweiten Ganges die Schaltung
ohne Stoß oder ohne wesentlichen Stoß einrückt.
-
In der Endstellung des zweiten Ganges (Bohrung io in Stellung
11) sind die Leitungen 3 und 6 wieder voneinander getrennt, so daß sich der
Zylinder z über die Leitung 7, die Drosselbohrung 9", die Bohrtitig io und die Rückleitung
ri entlasten kann. Zur schnelleren Entlastung kann auch die bereits erwähnte unmittelbar
gesteuerte Verbindung zwischen den Leitungen 6 und i r od. dgl. dienen. Durch den
hierbei erzeugten Druckabfall iim Zylinder z erliält die Hauptkupplung e wieder
vollen JKupplungsschluß.
-
Bei einer Abwärtsschaltung von II auf I spielen sich die Vorgänge
in umgekehrter Reihenfolge ab, wobei vor dem Einrücken des ersten Ganges die Entlastung
der Hauptkupplung entsprechend dem größeren zu übertragenden Drehmoment verstärkt
wird.
-
Gegebenenfalls kann auch im Fall der Fig. 3 bzw. einer auf sonstige
Weise erfolgenden hydraulischen oder pneumatischen Betätigung eine selbsttätige
Kupplungsentlastung in Abhängigkeit vom Drehmoment vorgesehen \\-erden, z. B. in
ähnlicher Weise wie in Fig. 2 mittels zweier unter wechselndein Drehmoment sich
zueinander verstellender und damit eine veränderliche Drosselung entsprechend den
Drosselstellen 9R bis 9"' bewirkender Kupplungshälften. Auch kann die Drosselung
z. B. in @@bhängigkeit von der Stellung eines Schalthebels durch einen den Durchfluß
regelnden Drosselstift o<. dgl. erfolgen.
-
!111 Stelle einer mechanischen oder elektrischen Haupttrennkupplung
kann z. 13. auch eine hydraulische Kupplung verwendet werden, deren Entlastung
beispielsweise durch teilweises, gegebenenfalls völliges Entleeren der Kupplung,
durch Verstellung der Kupplungsschaufeln od. dgl. vorgenomtuen werden kann. Statt
Reibkupplungen zum Schalten der einzelnen Gänge, können ferner auch zwangsläufig
mitnehmende Schaltkupplungen, z. B. Klauenkupplungen; zur Anwendung kommen, insbesondere
dann, wenn, wie z. B. in Fig. 2 dargestellt, gleichzeitig mit der Entlastung der
Haupttrennkupplung auch die Leistung des Motors herabgeregelt -wird.
-
Im einfachsten Fall kann auch die Entlastung der Haupttrennkupplung
bei jeder Schaltfang gleichmäßig erfolgen. In Anwendung auf die dargestellten und
beschriebenen Ausführungsbeispiele würde dieses bedeuten, daß die Widerstände 1R
bis 1111 der 1,' ig. i, die auf Drehmoment ansprechende Kupplung n. der Fig. 2 bzw.
die Drosselstellen 9R bis 9...
der l@ ig. 3 in Fortfall kommen bzw. durch
einen einzigem gleichbleibenden, gegebenenfalls regelbaren elektrischen oder hydraulischen
Drosselwiderstand ersetzt werden.