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" Schaltsperrvorrichtung für ein Wechselgetriebe, insbesondere von
Kraftfahrzeugen " Die Erfindung betrifft eine Schaltsperrvorrichtung für ein vornehmlich
mit vier oder fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang versehenes Wechselgetriebe,
insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei ein mit Sperrnocken versehener, schaukelartig
schwenkbar angeordneter Schleppriegel mit dem die Schaltgabeln betätigenden Schaltfinger
in Schwenkrichtung verbunden ist, welcher letztere an der mit dem Schalthebel verbundenen
drehbaren und axial verschiebbaren Schaltfingerwelle befestigt ist, und wobei die
Sperrnocken die jeweils nicht betätigten Schaltgabeln des Getriebes sperren.
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Bei einer bekannten Schaltsperrvorrichtung der vorstehend genannten
Art ist der aus Gußwerkstoff gefertigte Schleppriegel koaxial zu der zweifach im
Getriebegehäuse gelagerten Schaltfingerwelle auf zwei gehäusefesten Büchsen gelagert.
Der Schaltfinger durchsetzt den Schleppriegel in einem axialen Schlitz, um in eine
der drei Schaltgabeln einzugreifen.
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Ein Schalten der betreffenden Gänge erfolgt dann durch axiale Verschiebung
der Schaltfingerwelle, wobei der Schaltfinger sich längs des axialen Sc@litzes im
Schleppriegel bewegt.
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Bei der Gassenwahl wird die Schaltfingerwelle gedreht, bis der Schaltfinger
mit der betreffenden Schaltgabel in Eingriff kommt. Dabei nimmt derselbe den Schleppriegel
mit, so daß dieser eine Schwenkbewegung ausführt und dessen Sperrnocken die @eilen
übrigen Schaltgabeln blockieren. Das Schaltschema entspricht demnach -wie allgemein
üblich- einer H-förmigen Kulisse mit einer Wählgasse, dem H-Querbalken und -je nach
Einzahl der Gänge- mehrere quer zur Wählgasse angeordneten ScIialtga--sen. Es bleibt
beim Wählen eines Ganges dabei
vollständig der Geschicklichkeit
des Fahrers überlassen, die gewünschte Schaltgasse zu finden, da der Schaltfinger
und damit auch der vom Fahrer bediente Schalthebel sich beliebig längs der Wählgasse
verschieben lässt, ohne daß Anhaltspunkte für das Erreichen bestimmter Schaltgassen
vorbanden sind. Das Suchen der jeweils richtigen Schaltgasse wird überdies noch
durch den aus konstruktiven und dergleichen Gründen üblicherweise geringen Abstand
zwischen den einzelnen Schaltgassen beträchtlich erschwert. Diese Nachteile können
-insbesondere bei ungeübten Fahrern- zum Verschalten und damit verbundener erheblicher
Getriebebeschädigung oder gar zu schweren Unfällen führen. Ferner kann bei Leerlaufstellung
des Schalthebels bzw. des Schaltfingers -also bei Stellung dieser Organe in der
Wählgasse- durch Bodenunebenheiten und dergleichen ein lästiges Hin- und Herschlagen
der Schaltorgane und eventuell dabei eine Beschädigung derselben erfolgen.
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Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, diese
Nachteile bei Schaltsperrvorrichtungen der eingangs genannten Art zu beseitigen
und darüber hinaus noch die im folgenden zu beschreibenden Vorteile zu erreichen.
Zur Lösung dieses Problems wird im wesentlichen vorgeschlagen, daß am Schleppriegel
bzw. Schaltfinger Federmittel angeordnet sind zur Rückführung desselben in seine
Ausgangslage und daß diese Ausgangslage einer Position des Schaltfingers in der
Wählgasse auf Höhe der Schaltgasse für die -bei gerader Vorwärtsgangzahl- dem Rückwärtsgang
und -bei ungerader Vorwärtsgangzahl- dem höchsten Vorwärtsgang benachbarten Vorwärtsgänge
entspricht. So entspricht diese Ausgangslage, beispielsweise bei einem Getriebe
mit fünf oder vier Vorwärtsgängen und jeweils einem Rückwärtsgang, der Schaltgasse
für den dritten und vierten Vorwärtsgang.
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Durch den vorstehend genannten Erfindungsgedanken ist -unter Beibehaltung
des an sich aus konstruktiven und dergleichen Gründen zweckmäßig vergleichsweise
geringen Abstundes zweier benachbarter Schaltgassen- vorteilhaft eine definierte
Lage der Schaltorgane in der Wählgasse erreicht. Der Fahrer braucht nunmehr beim
Schalten der Gänge, die der Ausgangslagen-Schaltgasse entsprechen, lediglich eine
Sch@:Lltbewe-ung auszuführen. Ferner erkennt er vorteilhaft -beispielsweise bei
einem
Getriebe mit fünf Vorwärtsgängen -beim Zurückschalten vom fünften in den vierten
Gang, wenn er die Schaltgasse für den vierten Gang erreicht hat, da die Federkraft
den Schalthebel auf diese Schaltgasse hinführt, wobei die Federkraft bei Erreichen
derselben gerade den Wert Null aufweist. Ein eventuelles Überschreiten dieser Schaltgasse
wird dann durch die wieder anwachsende, nunmehr aber entgegengesetzt gerichtete
Federkraft sofort angezeigt und der Fahrer kann rechtzeitig korrigieren. Auf diese
Weise wird ein Verschalten vom fünften in den zweiten Gang vermieden.
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Um bei einem solchen Fünf-Gang-Getriebe die Gefahr enes Verschaltens
vom fünften Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang auszuschließen, empfiehlt die Erfindung,
für den Rückwärtsgang eine separate vierte Schaltasse vorzusehen, die im Schaltschema
außerhalb der Schaltgasse für den fünften Vorwärtsgang liegt. Die Führung des Schalthebels
längs der Wählgasse von der Schaltgasse des fünften zur Schaltgasse des Rückwärtsganges
ist dann überdies noch durch ein weiteres Ansteigen des Federwiderstandes gekennzeichnet.
Die Federkennlinien können einen linearen Verlauf aufweisen oder auch progressiv
ansteigen, was sich insbesondere in dem kritischen Bereich zwischen den Schaltgassen
für den fünften Vorwärtsgang und d@n Rückwärtsgang günstig auswirken würde. Ferner
können die Federkennlinien von dem durch die oben genannte Ausgangslage des Schalthebels
dargestellten Ausgangspunkt nach den beiden entgegengesetzten Richtungen einen unterschiedlichen
Verlauf zeigen. So wäre es beispielsweise denkbar, daß beide Kennlinien linear verlaufen
und sogar den gleichen Anstieg aufweisen, vobei jedoch die der Richtung auf den
Rückwärtsgang entsprechende Kennlinie mit einer größeren Ausgangskraft beginnt.
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Es wäre hier zweckmäßig, für jede Kennlinie eine separate Feder zu
verwenden, wobei der vorstehend genannte Effekt durch eine höhere Vorspannung der
betreffenden Feder erreicht wrerden künnte. ,ils Federmittel können grundsätzlich
beliebige Federn dienen. Aus Gründen der 3infach_ieit und des geringen Rauribeda.--fes
schlägt die Erfindung jedoch vorzugsweise vor#
daß als Federmittel
zwei Haarnadelfedern dienen, welche eine koaxial zur Schaltfingerwelle angeordnete,
gehäusefeste Büchse oder dergleichen jeweils einmal umschlingen und deren jeweils
gekreuzte Enden den Schleppriegel in Ausnehmungen durchsetzen und sich am Schaltkopf
der mittleren Schaltgabel abstützen.
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Die erfindungsgemäße Verwendung von Haarnadelfedern hat einerseits
den bereits oben angedeuteten Vorteil der Einfachheit. und des geringen Platzbedarfes
derselben. Ferner brauchen vorteilhaft keine aufwendigen Maßnahmen zur Fixierung
und zur Belastung der Federn getroffen werden. Diese Funktionen werden auf einfache
und zweckmäßige Weise von den oben genannten Ausnehmungen im Schleppriegel erfüllt.
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Wie bereits oben angedeutet, ist es zweckmäßig, wenn die beiden Federkennlinien
einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen, um den kritischen Wählgassenbereich zwischen
Rückwärtsgang und den oberen Vorwärtsgängen durch einen höheren Federwiderstand
besonders zu kennzeichnen und zu sichern. Dies kann etwa durch zwei Federn unterschiedlicher
Charakteristik oder durch zwei gleiche Federn unterschiedlicher Vorspannung erzielt
werden, wobei jeweils eine Feder für ihren zugeordneten Wählgassenbereich zum Eingriff
kommt. Die Erfindung schlägt jedoch demgegenüber vorzugsweise - insbesondere für
den Fall, daß das Getriebe fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist,
dessen Schaltgasse in der Schaltkulisse außerhalb der Schaltgasse für den 5. Gang
liegt, -eine derartige Anordnung und Ausbildung der Ausnehmungen im Schleppriegel
vor, daß beim Gangwählen von der Schaltgasse für den 3. und 4. Vorwärtsgang ab in
Richtung Rückwärtsgang-Schaltgasse sich die Kräfte der beiden Federn überlagern,
während in entgegengesetzter Wählrichtung nur eine Feder zum Eingriff kommt. Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Federkraftüberlagerung besteht darin, daß die einzelnen
Federn dadurch vergleichsweise schwach ausgebildet sein können und damit einen nur
geringen Raum benötigen.
In einer anderen Ausführungsform sieht
die Erfindung vor, daß als Federmittel zwei Haarnadelfedern dienen, welche die Sehaltfingerwelle
oder eine auf derselben befestigte Büchse jeweils mindestens einmal umschlingen
und deren im wesentlichen parallele Enden den Schleppriegel in Ausnehmungen durchsetzen
und gehäusefest abgestützt sind.
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Es ist zweckmäßig, für die Lagerung der Sehaltfingerwelle einen separaten,
deckelartigen Getriebeteil vorzusehen, welcher dann auch zur Abstützung der Federenden
dienen kann.
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In diesem Fall besteht gegenüber der erstgenannten Ausführungsform,
nämlich der Abstützung der Federenden an dem Schaltkopf einer Schaltgabel, der Vorteil
darin, daß der deckelartige Getriebeteil mit Schaltfingerwelle, Schleppriegel und
Federn als vorgefertigte Einheit am Getriebegehäuse montiert werden kann. Ferner
können vorteilhaft nunmehr die Schaltköpfe vergleichsweise klein ausgebildet sein,
da sie nicht mehr -wie bei der erstgenannten Ausführungsform- zur Abstützung der
Federenden dienen. Auch die nachteilige Reibung der Federenden an den Schaltköpfen
beim Schalten fällt damit fort. Für den Fall, daß die Schaltgasse für den Rückwärtsgang
in der Schaltkulisse außerhalb der Schaltgasse für den höchsten Vorwärtsgang liegt,
schlägt die Erfindung eine derartige Anordnung und Ausbildung der Ausnehmungen vor,
daß von einer beliebig festlegbaren Stelle ab zwischen den Schaltgassen für den
höchsten Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang -beim Gangwählen in Richtung Rückwärtsgang
- Schaltgasse- sich die Kräfte der beiden Federn überlagern, während in den übrigen
Wählgassenbereichen nur eine Feder zum Eingriff kommt.
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Bei einem Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang
empfiehlt die Erfindung beispielsweise, den durch die Addition der beiden Federkräfte
hervorgerufenen Federwider-. stanüsanstieg etwa in die Mitte zwischen den betreffenden
beiden Schaltgassen zu le-,en. Dadurch wird der Fahrer bei1der Gassenwahl rechtzeitig
auf die Annäherung an die aufmerksam gemacht.
Für den Fall, daß
das Getriebe eine ungerade Vorwärtsgangzahl, insbesondere fünf Vorwärtsgänge, aufweist,
schlägt die Erfindung dagegen vorzugsweise eine derartige Anordnung und Ausbildung
der Ausnehmungen im Schleppriegel vor, daß beim Gangwählen von der Schaltgasse des
dem Rückwärtsgang benachbarten höchsten Vorwärtsganges ab in Richtung Rückwärtsgang-Schaltgasse
sich die Kräfte der beiden Federn überlagern, während in den übrigen Wählbereichen
nur eine Feder zum Eingriff kommt.
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Der vorstehend genannte Erfindungsgedanke ermöglicht vorteilhaft ein
Schalten der Vorwärtsgänge bei normalem Federwiderstand, während ein eventuelles
Überschreiten der Schaltgasse für den 5. Gang in Richtung Rückwärtsgang-Schaltgasse
sofort durch einen sprunghaften Anstieg des Federwiderstandes angezeigt wird, so
daß einerseits ein Verschalten in den Rückwärtsgang vermieden wird, andererseits
die Schaltgasse für den 5. Gang leicht zu finden ist.
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Bezüglich der an sich beliebigen Abstützung der Federenden in dem
deckelartigen Getriebegehäuseteil schlägt die Erfindung vorzugsweise vor, daß zur
Abstützung der Federenden ein an demselben lösbar befestigtes Halteblech dient,
welches Ausnehmungen zum Eingriff der Federenden aufweist. Die Erfindung bevorzugt
diese Art der Federfixierung, weil derartige Bleche sowie die Ausnehmungen darin
vergleichsweise einfach und billig herstellbar und gegebenenfalls auch einstellbar
sind. Ferner sieht die Erfindung vor, daß am Halteblech ein Führungsstift befestigt
ist, welcher in einen in Schwenkrichtung angeordneten Schlitz im Schleppriegel eingreift
und daß dieser Führungsstift als Anschlag für die Schwenkbewegung des Schleppriegels
sowie auch für dessen axiale Fixierung dient. Es genügt nunmehr vorteilhaft, den
Schleppriegel beispielsweise auf der Schaltfingerwelle lose anzuordnen, da er durch
das Halteblech geführt bzw. fixiert ist.
Die Ausbildung des Schleppriegels
selbst steht dabei völlig im Belieben des Konstrukteurs. So kann der Schleppriegel
etwa - wie bei der eingangs genannten bekannten Vorrichtung -aus Guß gefertigt
sein, was naturgemäß den Nachteil einer vergleichsweise klobigen Ausbildung und
eines hohen Gewichtes mit sich bringt. Die Erfindung schlägt daher vorzugsweise
vor, daß der Schleppriegel aus Blech gefertigt ist und daß die Ausnehmungen für
die Federn sowie die Sperrnocken in denselben eingepresst bzw. -gestanzt sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform einer Schaltsperrvorrichtung im Längsschnitt.
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Fig. 2 und 3 Schnitte längs der Linien II-II bzw. III-III in Figur
1 Fig. 4 ein Schaltschema mit eingetragenen Federkennlinien gemäß der Ausführungsform
nach Figur 1 Fig. 5 eine andere Ausführungsform einer Schaltsperrvorrichtung im
Längsschnitt.
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Fig. 6 bis 9 Schnitte längs der Linien VI-VI bzw. VII-VII bzw. VIII-VIII
bzw. IX-IX in Figur 5 Fig. 10 und 11 Schaltschemen mit eingetragenen Federtrennlinien
gemäß der Ausführungsform nach Figur 5 - 9. Bei der Ausführungsform nach Figur 1,
2 und 3 ist eine von einem Schalthebel 10 betätigte Schaltfingerwelle 11 in einem
Gehäuseteil 12 des Getriebes 13 an einer Lagerstelle 14 drehbar und axial verschiebbar
gelagert. Ein Gelenk 15 ermöglicht Schwenkbewegungen der Schaltfingerwelle 11.
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Ein schaukelartiger Schleppriegel 16 ist einerseits auf der Schaltfingerwelle
11, andererseits auf einer gehäusefesten Büchse 17 - koaxial zur Schaltfingerwelle
11 - schwenkbar angeordnet. Der Schleppriegel 16 weist einen Längsschlitz 18 auf,
der von einem auf der Schaltfingerwelle 11 befestigten Schaltfinger 19 durchsetzt
wird. Der Schaltfinger 19 dient
zur Betätigung von Schaltstangen,
an denen nicht dargestellte Schaltgabeln befestigt sind. In Figur 1 ist nur die
mittlere Schaltstange 20 dargestellt. Der Schaltfinger 19 greift in Figur 1 in eine
Ausnehmung 21 in der Schaltstange 20 ein, um diese axial zu verschieben, was einer
Schaltbewegung entspricht. In die entsprechenden Ausnehmungen der übrigen nicht
dargestellten Schaltstangen greifen am Schleppriegel 16 befestigte, nicht dargestellte
Nocken ein, so daß diese Schaltstangen gesperrt sind. Um von einer Ausnehmung einer
Schaltstange in eine entsprechende Ausnehmung einer anderen Schaltstange zu gelangen,
führt der Schaltfinger 19 eine Schwenkbewegung längs einer in Schwenkrichtung liegenden
sogenannten Wählgasse aus. Dabei wird der Schleppriegel 16 vom Schaltfinger 19 mitgenommen.
Beim Erreichen der gewünschten Schaltstangenausnehmung, einer sogenannten Schaltgasse,
greifen dann -wie bereits angedeutet- die Schleppriegelnocken in die übrigen Schaltstangenausnehmungen
ein und sperren damit diese Schaltgassen. Bei der quer zur Wählgasse bzw. Schwenkrichtung
erfolgenden Schaltbewegung bewegt sich der Schaltfinger 19 längs des Schlitzes 18
im Schleppriegel 16. Die gehäusefeste Büchse 17 wird von zwei Haarnadelfedern 22,23
umgeben, deren sich kreuzende Enden den Schleppriegel 16 in Ausnehmungen 24, 25
bzw. 26, 27 durchsetzen und sich beiderseits des Schaltkopfes 28 der mittleren Schaltstange
20 abstützen. Die beiden Federn 22, 23 dienen zur Rückführung des Schleppriegels
16 und damit auch des Schaltfingers 19 längs der Wählgasse in die in den Figuren
1 und 2 gezeigte, der mittleren Schaltgasse entsprechende Ausgangsstellung.
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Das in Figur 4 gezeigte Schaltschema entspricht einem Getriebe mit
fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Die Wählgasse ist mit 29 und die Schaltgassen
sind mit 30, 31, 32 und 33 bezeichnet. Die strichpunktierten Linien 34, 35 stellen
die Kennlinien der Federn 22, 23 dar, wobei in Ordinatenrichtung jeweils der einem
bestimmten Weg des Schi..ltfingers 19 längs der Wählgasse 29 entsprechende Federwiderstand
aufgetragen ist.
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Die Ausnehrnungen 24 bis 27 im Schleppriegel 16 sind derart
ausgebildet,
daß bei Schwenkung des Schleppriegels 16 von der Schaltgasse 31 zur Schaltgasse
30 nur eine der beiden Federn 22, 23 zum Tragen kommt (Linie 34). Zwischen den Schaltgassen
31 und 33 (Rückwärtsgang) dagegen, überlagern sich die Kräfte der beiden Federn
22, 23, so daß der Widerstand bei Schwenkung des Schleppriegels 16 in diesem Bereich
entsprechend stark ist (Linie 35). Durch den vergleichsweise starken Federwiderstand
zwischen den Schaltgassen 32 und 33 wird ein Verschalten vom 5. Vorwärtsgang in
den Rückwärtsgang vorteilhaft vermieden. Bei der Ausführungsform nach Figur 5 bis
9 ist die Schaltfingerwelle 11 a im Gehäuseteil 12 a zweifach gelagert, so daß diese
nurmehr vorteilhaft reine Drehbewegungen sowie axiale Verschiebungen ausführt, ohne
Überlagerung von Schwenkbewegungen. Zwischen den beiden Lagerstellen 36 und 37 der
Schaltfingerwelle 11 a ist der Schleppriegel 16 a auf derselben schwenkbar angeordnet.
Der auf der Schaltfingerwelle 11 a befestigte Schaltfinger 19 a steht - einen Längsschlitz
18 a im Schleppriegel 16 a durchsetzend - wahlweise mit Schaltköpfen 38, 39, 40
in Eingriff. Diese Schaltköpfe 38, 39, 40 dienen zur Betätigung von auf Schaltwellen
41, 42 verschiebbaren, nicht dargestellten Schaltgabeln. In den Schleppriegel 16
a eingepresste Nocken 43, 44 dienen zur Sperrung der beiden jeweils nicht mit dem
Schaltfinger 19 a in Eingriff stehenden Schaltköpfe. Die Schaltfingerwelle 11 a
ist von zwei Haarnadelfedern 22 a, 23 a umgeben, deren im wesentlichen parallele
Enden den Schleppriegel 11 a in schlitzförmigen Ausnehmungen 45, 46 bzw. 47, 48
durchsetzen. Die Federenden stützen sich in Ausnehmungen 49, 50 bzw. 51, 52 eines
Haltebleches 53 ab, welches mittels Schrauben 54, 55 lösbar am Gehäuseteil 12 a
befestigt ist. Im Halteblech 53 ist ferner ein Führungsstift 56 eingenietet, welcher
in einen in Schwenkrichtung des Schleppriegels 16 a angeordneten Schlitz 57 im Schleppriegel
16 a eingreift und zur Führung und als Anschlag desselben in Schwenkrichtung sowie
zur Fixierung desselben in Schaltrichtung dient.
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Darüber hinaus ermöglicht das Halteblech 53 vorteilhaft eine Vormontage
des Gehäuseteiles 12 a mit Schaltfingerwelle 11 a,
Schleppriegel
16 a, Federn 22 a, 23 a, Halteblech 53 usw.
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als separate Baueinheit, welche dann anschließend nur noch an das
übrige Getriebegehäuse angefügt zu werden braucht.
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Wie insbesondere aus den Figuren 7, 8 und 9 ersichtlich, sind die
schlitzartigen Ausnehmungen 45 bis 48 im Schleppriegel 16 bzw. 49 bis 52 im Halteblech
53 derart bemessen, daß in einem Teil des der Wählgasse entsprechenden Schwenkbereiches
des Schleppriegels 16 a beide Federn 22 a, 23 a zum Tragen kommen und damit in diesem
Wählgassenabschnitt dem Schwenken des Schleppriegels 16 a bzw. Schaltfingers 19
a einen vergleichsweise großen Widerstand entgegensetzt, während im übrigen Schwenkbereich
nur die Feder 22 a zum Tragen kommt.
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Diese Wirkungsweise der beiden Federn in Abhängigkeit vom Wählgassenbereich
ist besonders gut aus den Figuren 10 und 11 zu ersehen. Figur 10 zeigt ein Schaltschema
für ein Getriebe mit 4 Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Die Wählgasse ist
mit 58 und die Schaltgassen sind mit 59, 60 und 61 bezeichnet. Ausgangspunkt für
die mit 62 und 63 bezeichneten Federkennlinien und damit Normalstellung des Schaltfingers
19 a in der Wählgasse ist die Schaltgasse 60. Sie entspricht der in den Figuren
5 und 6 dargestellten Schaltfingerposition. Bei einer Auslenkung des Schaltfingers
19 a bzw. des Schleppriegels 16 a aus dieser Position muß wachsender Federwiderstand
überwunden werden, der sich bei Annäherung an die Rückwärtsgang-Schaltgasse 61 plötzlich
sprunghaft erhöht (Federkraftüberlagerung) und damit vorteilhaft ein eventuelles
unbeabsichtigtes Verschalten in den Rückwärtsgang verhindert.
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Eine entsprechende Federwirkungsweise - nunmehr für ein Getriebe mit
5 Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang -ist in Figur 11 dargestellt. Die sprunghafte
Federkrafterhöhung erfolgt hier unmittelbar hinter der Schaltgasse 64 für den 5.
Vorwärtsgang und macht dadurch auf das Erreichen bzw. Überschreiten dieser Schaltgasse
aufmerksam.