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Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit elektromagnetischer
Schaltvorrichtung . Es isst bekannt, die einzelnen Gänge von Zahnräderwechselgetrieben
für Kraftfahrzeuge: in der Weise zu schalten, daß fair jeden einzelnen Gang oi@nebesondere
elektro:magn"etische Kupplung vorgesehen ist, die von einem Schalthebel aus gesteuert
wird. Derartige Getriebe 'haben aber in der Praxis nur schwer Eingang gefunden,
Ja -die Abmessungen der elektromagnetieehen Kupplungen verhä l.tnismäßig groß ausfallen.
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Man hat ferner vorgeschlagen, die Übertragung ödes Drehmoments durch
Lamellenkupplungen zu, bewirken, die durch Elektromagneten aufeirnandergeprcßt werden.
Aber auch hier ergaben sirih Nachteile:, die. neben den bereits genannten darin
bestehen, daß es schwierig ist, die Elektromagneten:, die ja für jeden Gang erforderlich
sind, öldicht einzukapseln. Außerdem haben die bekannten elektromagnetischen Schaltvorrichtungen
einen starken Stromverbrauch, da,der Elektromagnet des jeweils eingeschalteten Gangs
dauernd unter Strom stehen muß.
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Um diesen Mängeln abzuhelfen. und auch sonst ein einwandfreies Arbeiten
der außerhalb des eigentlichen Getriebegehäuses angebrachten
elektromagnetischen
Kupplungseinrichtungen für die getrennten Schaltmuffen einer Wechselkupplung zu
gewährleisten, sind erfindungsgemäß die Schaltmuffenteile unabhängig voneinander
durch Druckstücke in die Kupplungsstellung führbar, die auf diurch Solenoide gesteuerten
Schaltstangen lose gelagert und durch an der Gehäusewand anlaufende Sperrkugeln
mit den Schaltstangen gekuppelt werden. Dabei ist neben den Solenodden für das Einschalten
der Gänge. ein weiteres für den Leerlauf vorgesehen, das über Winkelhebel od. dgl.
die Schaltstange. Druckstücke und Schaltmuffe in de Leierlaufste llung führt. An
einem Ende der Schaltstange ist außerdem eine Konta@Icthül,se vorge;sehen, die über
Kontaktstifte die Solenoide derart an die Batterie schaltet, @daß von der Leerlaufstellung
aus beide Solenoide einschaltbar sind und kurz vor Beendigung der Einschaltbewegung
=der Stromkreis des Solenoides geöffnet wird.
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Im Stromkreis der Solenoidspul-en Biegt ein weiteres Solenond, das
unabhängig vom Gaspedal die Stellung der Gasdrossel steuert.
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In -der Zeichnung isst als Ausführungsheisp:iel des Erfindungsgegenstands
ein Zweiganggetriebe in verschiedenen Schaltstellungen dargestellt, und zwar zeigt
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Fig. i das Getriebe in Leerlaufstellung, Fig. a das Getriebe bei eingeschaltetem
erstem Gang,
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Fig. 3 das Getriebe bei. eingeschaltetem zweitem Gang,
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Fig..I und 5 das Getriebe in zwei Stellungen, in denen die Abweisklauen
aufeinanderliegen und infolge verschiedener Drehzahlen der Klauenkränzesich abweisen.
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Das Zweiganggetriebe weist in üblicher Weise einen indirekten ersten
und direkten zweiten Gang auf. Auf der Antriebswelle i ist ,ein Zahnraid 2 befestigt,
das mixt einem Zahnrad 3 der Vargelegewellle q. ,dauernd; im Eingriff steht. Auf
der letzteren ist ferner das Zaihn:rad 5 ,befestigt, :das in das. Zahnrad 6 eingreift,
das auf der Abtriebswelle 7 lose läuft. Auf dieser Welle 7, deren Ende im Zahnrad
2 gelagert ist, sind auf Keilen 8 verschiebbar zwei Schaltmuffen 9 und io längs
verschieb-lich, aber nicht drehbar angebracht. Die Schal-tmu:ffen.weisen auf entgegengesetzten
Seiten Abweis'klauen ii bzw. 12 auf, die in Gegenklauen 13 bzw. 1q. der Zahnräder
2- bzw. 6 führ bar sind. Die Abweisklauen verhindern bekanntermaßen den Eingriff
der zu kuppelnden Teile so lange, bis diese gleiche Drehzahl haben. An Stelle von
Abweisklauen können andere an sich bekannte Mittel, wie Klauen mit Sperrgliedern
od. dgl., treten, durch die ebenfalls ein Ineinanderführen der Klauen nur bei gleicher
Drehzahl bzw. dann zugelassen wird, wenn die eine Klauengruppe, die zunächst die
langsamere war, die andere zu überholen beginnt. Beim Verschieben der unter der
Wirkung einer Schaltrastenfeder 15 stehenden Schaltstange 16 nach links wird nur
die Schaltmuffe 9, beim Verschieben nach rechts nur die Schaltmuffe io bewegt und
damit der direkte oder indirekte Gang eingeschaltet. Auf der Schaltstange 16 befinden
sich Druckstücke 17, die die auf die Schaltstange i6 wirkende Schaltkraft auf die
jeweilige Schaltgabel 18, i9 und damit auf die Schaltmuffen 9, io weiterleiten.
Die Schaltgabeln 18, i9 sitzen lose auf der Schaltstange 16 und werden erst
nach Beginn der Einschaltbewegung des jeweiligen Ganges durch Sperrkugeln 20, a1,
die gegen Kurvenbahnen der Gehäusewand anlaufen, mit der Schaltstange 16 gekuppelt.
Jede Schaltgabel 18 bzw. i 9 läßt sich, in ihrer Bewegung durch Anschlagstifte 22.
23 begrenzt, nur nach dem zugehörigen Gang hin verschieben. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß die Schaltmuffen 9 bzw. io für jeden Gang auf verschiedenen Getriebe-,vellen
liegen können und damit jedes beliebige Schaltschema erzeugt werden kann. In der
Zeichnung sind die beiden Schaltgabeln 18, i9 der Übersichtlichkeit halber auf die
Abtriebswelle 7 gesetzt. Die Schaltstange 16 wird in üblicher Weise durch federbelastete
Schaltrastenfedern 15 mit Kugel in drei Stellungen: Leerlauf, i. Gang und 2. Gang,
festgehalten bzw. in diese Stellungen kurz vor ihrer Erreichung hineingedrückt.
Ihre Bewegung wird durch zwei Solenoide 2q., 25 hervorgerufen, von denen das eine,
2.I, für den ersten, das andere, 25, für den zweiten Gang vorgesehen ist. Die Solenoi!de
24, 25 selbst werden durch den Schalthebel 26, der von Hand bewegt wird, gesteuert.
Außer diesen beiden Solenoiden 24, 25 ist noch ein drittes Soileno.iid; 27 für den
Leerlauf vorgesehen, das unter Strom gesetzt über die Winkelhebel 28 die Schaltstange
16 in die Mittellage führt, nachdem sein Eisenkern 29 angezogen wurde. In Verlängerung
der Schaltstange 16 sitzt isoliert eine Kontakthülse 30, die über die beiden Kontaktstifte
3 i, 32 die Solenoide 2-., 25 derart an die Batterie 33 schaltet, daß vQn der Leerlaufstellung
(Mittelstellung) aus beide Soleno-ide 2:1., 25 durch den Schalthebel 26 eingeschaltet
werden können. Der Gesamtstromkreis kann durch den Zündschlüssel 34 unterbrochen
werden. Außerdem ist an dem linken Solenoid 25 eine Hilfsspule 35 vorgesehen, die
über die Kontaktfedern 36 und den Kontakt 37 den Stromkreis des Zündverteilers 38
und damit der Zündspule 39 schließt, wenn ihr Eisenkern d.o in sie hineingezogen
wird. Diese Hilfsspule 35 wird gesteuert durch die Kontakte -.i, 42, die je nach
Lage
der Schaltstange 16 durch die darauf angebrachten Kurven unter Vermittlung des Druckstiftes
43 nufeinandergepreßt oder gelöst sind, und zwar sind die Kontakte geöffnet in der
Leerlaufstellung und beim Verschieben der Schaltstange 16 nach rechts, d. h. nach
dem ersten Gang hin, sie: sind geschlossen,.wenn die Schaltstange nach links, d.
h. zum zweiten Gang hin, geführt isst.
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Im Stromkreis der Solenodden 24, 25 liegt außerdem ein weiferes Solenoid
44, das unter Strom gesetzt die Gasdrossel 45 ein Stück weit öffnet, indem es seinen
Eisenkern 46 in sich hineinzieht. Die Verbindung des Gaspedals 47 mit der Gasdrossel
45 erfolgt dabei über ein Schlaufengestänge 48, das eine unabhängige Bewegung der
Gasdrossel 45 durch das Solenoid 44 gestattet. Da auch in der Verbindung des Eisenkerns
46 mit dem Gaspedal 47 eine Schlaufe vorgesehen ist, so kann vom Gaspedal 47 ans
die GasdrosSel45 unbehindert von der Endstellung des Eisenkerns 46 aus auf Vollgas
geöffnet werden. Die Gasdrossel 45 wird durch die Feder 49 immer in die geschlossene
Stellung gezogen. Die Bewegung des Eisenkerns. 46 in das. Solenoitd@ 44 wird z.
B. durch eine Luftbremse gebremst, so daß das So.lenoid 44 beim T-Tnterstromsetzen
die Gasdrossel 45 nur langsam anfzi@eht.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: Es wird angenommen,
daß das Getriebe aus dem Leerlauf in den ersten Gang geschaltet werden soll. Die
Endstellung im ersten Gang ist in Fig.2 dargestellt. Nach dem üblichen Auskuppeln
wird der Schalthebel 26 in die Gangstellung I gelegt und somit der Strom im Solenoid
27 unterbrochen und das Solenodd 24 unter Strom gesetzt. Der Strom fließt von der
Batterie 33 über den Schalthebel 26 durch die Spule 24 über Kontakt 3i, Schleifring
30 nach der Spule 44 und von da zu Masse M. Die Hilfsspule 35 bleibt dabei
stromlos, da die Kontaktstelle 4.i, 42 wegen der Nut in der Schaltstange 16 geöffnet
bleibt. Durch das So-lenoid 44 wird etwas Gas gegeben, wenn dies nicht schon durch
das Gaspedal 47 geschehen ,sein: sollte. Gleichzeitig wird de Schaltstange 16 vom
Sol,enoiid 24 angezogen und versucht, infolgedessen die Klauen der Schaltmuffe io
mit denen des Gegenrades 6 in Eingriff zu bringen. Dies kann nur so weit geschehen,
bis die Abweisklauen 12, 14 aneinanderliegen, wie dies in Fig.4 dargestellt ist.
Stehen zufällig Lücke gegen Zahn bei den beiden Teilen, so schnappt die Klaüenkupplung
ein, und der Gang ist geschaltet. Kurz vor der Endstellung wird dabei am Kontakt
32 der Stromkreis des Sol:enoiides 24 wieder geöffnet und die Schaltstange 16 durch
die Schaltrastenfeder 15 in die Endlage gedruckt. Sollte zufällig Klaue z2 auf Klaue
14 stehen, so schnappt bei der geringsten Bewegung der Antriebswelle i #bzw. des.
Rades 6 auf der Abtriebswelle 7 beim Kuppeln der Hauptkupplung sofort die Schaltmuffe
io mit ihren Klauen in die des Gegenrades 6, da die Abweiswirkung in dieser Relativdrehrichtung
nicht vorhanden ist.
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Soll nun in den zweiten Gang geschaltet wenden, so wnrd: einfach :der
Schavlt!hebe126 auf die Stellung II gebracht; dabei geht folgendes vor sich (s.
Fig. 3 und 5)
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Durch das Umlegen des Schalthebels 26 wird das Solenoid 25 unter Strom
gesetzt. Der Stromfluß ist dabei folgender: Von der Batterie 33 über den Schalthebel
26, durch das Soilenoi.d 25 über Kontakt 31, Schleifring 30, Solenoi(d 44 zur Masse
M. Die Hillfsspule 35 bleibt dabei zunächst stromlos. Hierdurch wird durch das Solenoid
44 die Gasdrossel 45 langsam aufgezogen, wenn sie nicht schon durch den Fahrer in
eine geöffnete Stellung vom Gaspedal 47 bewegt wurde. Gleichzeitig wird hierbei
die Zündung des Motors dadurch unterbrochen, daß das Solenoid 25 den Eisenkern 40
in sich hineinzieht und damit die Kontakte 36 und 37 zum Schluß bringt. Durch den
hierdurch auftreten-
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' den Lastwechsel von; Zug auf Schub in den Klauen ist es nunmehr
dem Solenoid 25 mÖglich, im Augenblick des Entlastungszustandes die Schaltstange
16 in sich hineinzuziehen und damit die Klauenverbindung der Schaltmuffe io, die
den ersten. Gang gekuppelt hat, aus dem Gegenrad 6 zu lösen. Die Schaltmuffe io
wird dabei bis an den Anschlagstift 23 der dazugehörigen Schaltgabel i9 gezogen
und bleibt dann in dieser Lage, .die ider Leerlaufstellung entspricht, stehen. Durch
die Weiterbewegung der Schaltstange 16 in der Pfeilrichtung der Fig. 5 wird nunmehr
die Schaltmuffe 9 nach links verschoben, und zwar so weit, biss idie Abweiskl@auen
i i, 13 anein.-anderstoßen, denn zunächst ist eine Kupplung der Klauen noch
nicht möglich, da die Drehzahl der Antriebswelle i gegenüber der Abtriebswelle 7
und damit gegenüber der Schaltmuffe 9 zu hoch ist. Da weiterhin die Zündung durch
Schluß der Kontakte 36 und 37 unterbrochen bleibt, fällt die Drehzahl des Motors
und damit der Antriebswelle i weiterhin ab. Inzwischen hat sich durch die Bewegung
der Schaltstange 16 auch die Kontaktstelle 41, 42 durch Anheben des Fühlstiftes
43 auf der Kurvenbahn der Schaltstange 16 geschlossen, so daß auch die Hvlfsspnlie
35 unter Strom gesetzt wurde und somit der Eisenkern 4o auch durch sie angezogen
wird und dadurch die Zündung unterbrochen hält. Ist die D:re!hzahl.dies Motors bizw.,dierAntriebs,-welle
i so weit abgefallen, daß sie der der Abtriebswelle 7 entspricht, so rutschen die
Klauen
i i der Schaltmuffe g in die Gegenklauen 13 der Antriebswelle i, und der direkte
Gang ist gekuppelt. Kurz vor Erreichung der Endstellung, in die die Schaltstange
16 durch die Rastenteder 15 gedruckt wird, wird an der Kontaktstelle 30, 31 der
Stromfluß unterbroclien und damit die Solenoide 24 und 25 sowie 44 stromlos. Hierdurch
wird auch die Kontaktstelle 36 und 37 wieder geöffnet und die Zündung wieder eingeschaltet,
so daß nunmehr der Schaltvorgang zum zweiten Gang beendet ist. Gleichzeitig wird
die Kontaktstelle 32 und 30 geschlossen. Die Endstellung im zweiten Gang ist in
Fig. 3 gezeigt.
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1Vi11 der Fahrer vom zweiten in den ersten Gang zurückschalten, so
geschieht dies analog durch L mlegen des Schalthebels 26, wobei sich folgendes abspielt,
ähnlich wie beim Schalten vom Leerlauf in den ersten Gang: Durch das Umlegen des
Schalthebels 26 auf dle Stellung I werden zunächst die Sole,noi.de 24 und 25 sowie
die Hilfsspule 35 unter Strom gesetzt. Hierdurch wird durch das Solenoid 44 etwas
Gas gegeben und gleichzeitig die Zündung dadurch unterbrochen, daß die Hilfsspule
35 den Eisenkern do in sich hineinzieht und damit die Kontakte 36 und 37 schließt.
Durch den wiederauftretenden Lastwechsel beim Übergang von Zug auf Schub ist es
dem Solenoid 2d. möglich, die Schaltstange 16 und damit die Schaltmuffe g zu verschieben.
Hierdurch werden die Klauen 11, 13 außer Eingriff gebracht und die Schaltmuffe g
in die Leerlaufstellung gerückt, wobei ihre Schaltgabel 18 am Anschlagstift 22 anschlägt.
In dieser Mittelstellung wird die Zündung dadurch wieder eingeschaltet, daß in der
Mittellage der Schaltstange 16, wie in Fig. i gezeichnet, der Fühlstift 43 wieder
in die vertiefte Kurvenbahn der Schaltstange 16 hineinrutscht und damit den Stromkreis
der Hilfsspule 35 beim Kontakt 41, 42 unterbricht. Hierdurch schnellt der Eisenkern
40 und damit die Kontaktfeder zurück und öffnet die Kontakte 36 und 37. Inzwischen
ist die Schaltstange 16 vom Solenoid 24 weiter in der Pfeilrichtung der Fig. q.
verschoben worden, wobei die Schaltmuffe io sich in der gleichen Richtung bewegt
hat, und zwar so weit, bis ihre Abweisklauen 12 sich gegen diejenigen 1.4. des zu
kuppelnden ersten Gangrades 6 gelegt haben. Eine Weiterbewegung ist zunächst nicht
möglich, da die Drehzahl dieses Rades 6 gegenüber der Schaltmuffe io zu gering ist,
so daß ein Eingriff der Klauen 12, 1d. wegen der Abweiswirkung nicht erfolgen kann.
Inzwischen ist aber durch die beschriebene Freigabe der Zündung der unbelastete
Motor und damit die Antriebswelle i sowie das damit verbundene Klauenrad des ersten
Ganges in der Drehzahl hochgegangen. Ist die Drehzahl dieses Rades gleich derjenigen
der Schaltmuffe io, so rutschen die Klauen 12, 1d. ineinander. Kurz vor Erreichung
der in Fig. 2 dargestellten Endlage, in die die Schaltstange 16 durch die Rastenfeder
15 gedrückt wird, werden die Kontakte 32 und 30 und damit der ganze Stromkreis
der Solenoide 24 und 4,4 unterbrochen. Gleichzeitig werden die Kontakte 31 und
30 wieder geschlossen. Damit ist der Schaltvorgang beendet.
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Das beschriebene Gasgeben bei den Schaltprozessen durch das Solenoid
4d. ist deswegen nötig, weil sonst ein Lastwechsel beim Zündungsnehmen nicht auftreten
könnte, wenn der Fahrer von sich aus das Gaspedal 47 nicht betätigt hat.
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Um von einem beliebigen, z. B. dem zweiten Gang auf den Leerlauf zu
schalten, hat der Fahrer nur den Schalthebel 26 auf die Stellung o zu bringen und
den Wagen ausrollen zu lassen. Hierdurch wird das Solenoid 27 unter Strom gesetzt,
das seinen Eisenkern 2o anzuziehen und damit über die Hebel 28 die Schaltstange
16 in die Mittelstellung zu schieben versucht. Solange, sei es durch Zug oder Schub,
die Schaltklauen des eingeschalteten Ganges unter Belastung stehen, bleibt der betreffende
Gang noch eingeschaltet. Kuppelt aber der Fahrer, der ja den Wagen stillsetzen will,
-die Anfahrkupplung des Wagens aus, so wird diese Belastung auf den Klauen weggenommen,
und das Solenoid 27 bewirkt die Verschiebung der Schaltstange 16 in die Leerlaufstellung.
Läßt der Fahrer den Wagen ohne Auskuppeln einfach ausrollen, so wird die Verschiebung
der Schaltstange 16 dadurch möglich, daß bei der immer geringer werdenden Wagengeschwindigkeit
die Belastung der Schaltklaue des zuletzt eingeschalteten Ganges schließlich so
gering wird, daß das Solenoid 27 im der Lage ist, die Schaltstange 16 in de Leerlaufstellung
zu schieben.
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Wie bereits angedeutet wurde, können an Stelle der Abweisflächen an
den Klauen auch Sperrglieder od. dgl. treten, die ein Ineinanderführen der Klauen
so lange verhindern, bis Gleichlauf der Klauen erreicht ist bzw. die eine Klauengruppe,
die zuerst die langsamere war, die andere zu überholen beginnt.
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Ferner ist die Erfindung nicht auf ein Zweiganggetriebe beschränkt,
vielmehr können unter Vermehrung der Schaltelemente Getriebe beliebiger Schaltschemen
aufgebaut werden.