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Schaltsperre für Zahnradwechselgetriebe gegen Überdrehen einer Brennkraftmaschine
zum Antrieb von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Schaltsperre für Zahnradwechselgetriebe
gegen Überdrehen einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen beim Abwärtsschalten,
wobei die Schaltorgane unter der Wirkung eines von der Drehzahl der Brennkraftinaschine
abhängigen Fliehkraftreglers gesperrt bzw. freigegeben sind.
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Derartige Vorrichtungen sind bekannt und haben zur Aufgabe, die bei
Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen bestehende Gefahr, daß der Motor infolge zu
frühzeitigen Abwärtsschaltens des Getriebes von der Antriebswelle des Getriebes
auf unzulässig hohe Drehzahlen gebracht wird und dadurch Schaden leidet, zu vermeiden.
Diese Gefahr besteht vor allem bei schweren Fahrzeugen und insbesondere dann, wenn
der Motor im Fahrzeugheck angeordnet ist, da der Fahrer das Motorengeräusch nicht
oder nur schlecht wahrnehmen kann und daher jedes Gefühl für die Motordrehzahl verliert.
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Bei den bekannten Vorrichtungen sind jedoch verhältnismäßig große
Reibungswiderstände zu überwinden, so daß ein genaues Arbeiten des Fliehkraftreglers
und somit eine einwandfreie Funktion der gesamten Schaltsperranlage in Frage gestellt
ist.
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Es ist weiterhin eine Schaltsperre für ein mittels eines Elektromotors
schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, bei der der Stromkreis für das Abwärtsschalten
durch einen von der Eingangswelle des Getriebes angetriebenen Fliehkräftregler oberhalb
einer bestimmten Drehzahl unterbrochen wird. Diese Schaltsperre ist jedoch nur bei
einem durch elektrische Impulsschaltung schaltbaren Getriebe anwendbar.
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Durch die Erfindung sollen die Nachteile der bekannten Schaltsperren
beseitigt werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine auf dem Getriebegehäuse verschiebbar
geführte, bis zu einer bestimmten Motordrehzahl frei verstellbare Sperrplatte durch
den die Gangschaltung bewirkenden Schaltfinger eines Getriebeschalters im Sinne
des Abwärtsschaltens der Getriebegänge und durch eine Feder in entgegengesetzter
Richtung verschiebbar ist, während sie nach Erreichen einer bestimmten Motordrehzahl
durch einen von der Motordrehzahl abhängigen Fliehkraftregler über, eine Sperrvorrichtung
derart gesperrt ist, daß in bekannter Weise nur aufwärts, aber nicht abwärts geschaltet
werden kann.
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Die Sperrvorrichtung besteht aus einem mit Zähnen versehenen, bei
Überschreiten einer bestimmten Motordrehzahl mit diesen Zähnen zwangläufig in eine
Verzahnung der Sperrplatte einrückender Sperrkolben, der bei Absinken der Motordrehzahl
mittels einer Feder im Sinne der Freigabe der Sperrplatte durch Ausrücken der Zähne
aus der Verzahnung verstellt wird. Der Sperrkolben wird im Sinne der Sperrung der
Sperrplatte von einer einem Druckraum zuführbaren Druckflüssigkeit beaufschlagt,
.deren Förderdruck nach Absinken der Motordrehzahl auf einen bestimmten Betrag unwirksam
wird.
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Durch einen Steuerschieber kann der Druckraum wechselweise entweder
mit der Druckseite einer Förderpumpe für die Druckflüssigkeit oder mit einer Rückführleitung
für die Druckflüssigkeit verbunden werden.
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Im Gehäuse des Steuerschiebers sind eine über eine Leitung mit dem
Druckraum ständig verbundene Bohrung, eine mit der Druckseite einer Förderpumpe
verbundene Bohrung, eine für die Rückführung der Druckflüssigkeit dienende -Bohrung
und eine von der mit dem Druckraum verbundenen Bohrung ausgehende Aussparung vorgesehen,
wobei diese Bohrungen und die Aussparung in den Zylinder des Steuerschiebers einmünden
und die mit dem Druckraum verbundene Bohrung wechselweise über eine Ringnut des
Steuerschiebers entweder mit der an die Förderpumpe angeschlossenen Bohrung oder
nach entsprechender Lagenveränderung des Steuerschiebers über die Aussparung und
die Ringnut mit ,der Rückführbohrung in Verbindung gebracht werden kann.
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Der Steuerschieber ist mit einer axial geführten und durch den Fliehkraftregler
verstellbaren Stange fest verbunden. Der Fliehkraftregler ist auf einem Kegelrad
fest angeordnet und steht über ein mit diesem Kegelrad in ständigem Eingriff stehendes,
auf der Getriebevorgelegewelle aufgekeiltes weiteres Kegelrad mit der Getriebevorgelegewelle
in Antriebsverbindung: Die den Steuerschieber mit dem Fliehkraftregler verbindende
Stange ist in Richtung der Achse des den Fliehkraftregler tragenden Kegelrades frei
verstellbar
durch letzteres hindurchgeführt und wird durch die an
einem Querzapfen am Ende der Stange angreifenden Gabelenden des Fliehkraftreglers
verstellt.
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Die Anordnung einer durch einen Fliehkraftregler verstellbaren Stange,
die Antriebsverbindung de.> Fliehkräftreglers mit der Getriebevorgelegewelle über
zwei miteinander in ständigem Eingriff stehende Kegelräder sowie die Verstellung
der Stange durch den freien Arm der Reglergewichte sind an sich bereits bei einer
Schaltsperre für ein elektrisch schaltbares Getriebe bekamst.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, angewandt
bei einem Fünfganggetriebe, dargestellt. Es zeigt Fig. 1 schematisch die gesamte
Schaltsperre in Draufsicht, Fig. 2 den Schaltfinger des Schalthebels in seiner neutralen
Lage beim Überschalten vom IV. zum III. Gang und Fig. 3 das Schaltschema für ein
Fünfganggetriebe. Auf dem nicht dargestellten Getriebegehäuse ist eine verschiebbare
Sperrplattel mittels im Getriebegehäuse befestigter, in Langlöcher 2 der Sperrplatte
1 eingreifender Bolzen 3 geführt. Die Sperrplatte 1 weist eine Öffnung 4 auf, durch
die der Schaltfinger 5 .des nicht dargestellten Getriebeschalthebels hindurchgreift.
Durch eine gegen ein festes Auflager 6 abgestützte Feder 7 wird die Sperrplatte
1 ständig auf den Schaltfinger 5 zu gedrückt.
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Der der Feder 7 zugekehrte Rand der Öffnung 4 besteht aus drei zueinander
parallelen, gegeneinander versetzten und in je einer anderen Ebene liegenden Abschnitten
8, 9 und 10, wobei die äußeren Abschnitte 8 und 9 durch in Richtung zum Schaltfinger
5 divergierende Schrägkanten 11 und 12 mit dem mittleren Abschnitt 10 verbunden
sind. Die nach dem V., III. und I. Gang zu liegende Schrägkante 11 ist im wesentlichen
nur halb so hoch wie die nach dem IV. und II. Gang zu liegende Schrägkante 12. Die
Bewegungsrichtung des Schaltfingers 5 beim Schalten in die verschiedenen Gangstellungen
aus seiner neutralen Lage heraus ist, entsprechend dem I. bis V. Gang und dem Rückwärtsgang,
durch Pfeile mit den Bezugszeichen I, II, III, IV, V und R angegeben. Dabei bewegt
sich der Schaltfinger 5 beim Schalten vom V. zum IV. Gang (V-IV) und vom III, zum
II. Gang (III-II) und umgekehrt in einer dem betreffenden Gangpaar zugeordneten
Ebene, während er beim Überschalten vom IV. zum III. Gang (IV-III) und vom II. zum
I. Gang (II-I) und umgekehrt aus der Ebene des IV. bzw. II. Ganges durch seitliches
Schwenken des nicht dargestellten Getriebeschalthebels in der Leergangstellung in
die Ebene des III. bzw. I. Ganges gebracht werden kann.
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Parallel zu den Langlöchern 8 verlaufend weist die Sperrplatte 1 eine
beispielsweise an ihrem Rande vorgesehene Verzahnung 13 auf. Beim Verschieben der
Sperrplatte 1 wird die Verzahnung 13 an einem als Stufenkolben ausgebildeten. Sperrkolben
14 entlanggeführt, der auf der nach der Verzahnung 13 zu liegenden Seite mit Zähnen
15 versehen und in einem festen Gehäuse 16 so geführt ist, daß er in Richtung auf
die Verzahnung 13 zu oder von dieser weg bewegbar ist. Der Sperrkolben 14 kann dabei
mit seinen Zähnen 15 in die Verzahnung 13 eingreifen und auf diese Weise die Sperrplatte
1 gegen eine Schaltbewegung sperren.
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Der Sperrkolben 14 wird in Richtung auf die Sperrplatte 1 zu mittels
Druckflüssigkeit verschoben. Zum Rückführen des Sperrkolbens, wobei die Zähne 15
außer Eingriff kommen, ist eine Druckfeder 17 vorgesehen, die sich einerseits gegen
eine Stufe des Sperrkolbens 14_ und- andererseits gegen das Gehäuse 16 abstützt.
Auf der der Druckfeder 17 abgelegenen Seite des Sperrkolbens liegt ein Druckraum
18.
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Druckflüssigkeit wird dem Druckraum 18 mittels eines Steuerschiebers
19 zugeführt, der von einem Fliehkraftregler 20 betätigt wird. Das Gestell des Fliehkraftreglers
20 sitzt auf einem Kegelrad 21, das von der Getriebevorgelegewelle 22 über ein zweites
Kegelrad 23 angetrieben wird.
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Die Reglerarme 24 sind um Achsen 25 drehbar und greifen mit ihren
Gabelenden 26 um einen Querzapfen 27 am freien Ende einer .durch das Kegelrad 21
frei hindurchgeführten, axial verschiebbaren Stange 28, deren anderes Ende mit dem
Steuerschieber 19 fest verbunden ist.
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Der Steuerschieber 19 weist eine Ringnut 29 auf. Das Schiebergehäuse30
ist mit in den Zylinder 31 für den Steuerschieber 19 einmündenden Bohrungen 32,
33 und 34 für die Druckflüssigkeit versehen. Die Bohrung 33 ist über eine Leitung
35 mit dem Druckraum 18 ständig verbunden. In die Bohrung 33 mündet eine längs des
Zylinders 31 bis in die Höhe der Bohrung 34 verlaufende Aussparung 36 ein.
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Eine Pumpe 37 dient zum Speisen der Bohrung 32 mit Druckflüssigkeit.
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Liegt die Ringnut 29 des Steuerschiebers 19 in Höhe der miteinander
fluchtenden Bohrungen 32 und 33, so ist die Pumpe 37 mit dem Druckraum 18 ver bunden.
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Liegt hingegen die Ringnut 29 des Steuerschiebers 19 in der Höhe der
Bohrung 34, so sind über die Ringnut 29 und die Aussparung 36 die Bohrungen 33 und
34 und somit der Druckraum 18 und die Bohrung 34 miteinander verbunden. Über die
Bohrung 34 ist der Druckraum 18 entlastbar.
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Es sei angenommen, .daß das Fahrzeug im V. Gang fahre. Die Sperrplatte
1 nimmt hierbei die von dQm festen Auflager 6 der Feder 7 am weitesten entfernte
Stellung ein, in der die Langlöcher 2 sich mit ihres der Feder 7 zugekehrten Seite
gegen die Bolzen 3 anlegen. Ferner nimmt auch der Schaltfinger 5 die von dein festen
Auflager 6 der Feder 7 am weitesten entfernte Stellung ein. Infolge der Belastung
durch die Feder 7 kann die Sperrplatte 1 den Bewegungen des Schaltfingers 5 ungehindert
folgen bzw. ihnen nachgeben, solange die Zähne 15 nicht in die Verzahnung 13 eingreifen,
und legt sich daher mit dem der Feder 7 zugekehrten Rand der Öffnung 4 stets kraftschlüssig
an den Schaltfinger 5 an.
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Bis zu einer bestimmten Motordrehzahl ist die Sperrplatte l frei verstellbar,
so daß auch die einzelnen Gänge nach dem in Fig. 3 dargestellten Schema frei eingerückt
werden können. Wird jedoch diese Motordrehzahl überschritten, so drücken die den
Zapfen 27 umfassenden Gabelenden 26 der Reglerarme 24 die Stange 28 und somit den
Steuerschieber 19 so weit in den Zylinder 31 hinein, daß über die Ringnut 29 die
Bohrungen 32 und 33 verbunden sind und von der Pumpe 37 geförderte Druckflüssigkeit
über die Bohrungen 32 und 33 und weiter über die Leitung 35 in den Druckraum 18
gelangen kann. Hierdurch wird -der Sperrkolben 14 entgegen der Wirkung der Feder
17 auf die Sperrplatte 1 zu verschoben, bis seine Zähne 15 mit der Verzahnung 13
der Sperrplatte 1 im Eingriff stehen und letztere gesperrt ist. Der Schaltfinger
5, der dem der Feder? zugekehrten Rand der Öffnung 4 zu entsprechend den Schrägkanten
11 und 12 abgeschrägte. Flächen 38 und 39 aufweist, kann nun in der Ebene V-IV in
Richtung vom V. zum IV. Gang so weit verstellt werden, bis seine nach dem IV. Gang
zu
liegende Schrägfläche 39 sich gegen die entsprechende Schrägkante 12 anlegt. In
dieser: Lage des Schaltfingers 5 ist der IV. Gang noch nicht eingerückt. Über diese
Lage hinaus im Sinne des Einrückens des IV. Ganges kann der Schaltfinger 5 infolge
der Sperrung der Sperrplatte 1 nicht verstellt werden.
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Sinkt nun die Motordrehzahl bis auf einen bestimmten Betrag ab, so
fallen auch die Pendel des Fliehkraftreglers 20 auf einen entsprechenden Winkelbetrag
zusammen. Dabei verschieben die Gabelenden 26 den Zapfen 27 und somit die Stange
28 sowie den fest mit letzterer verbundenen Steuerschieber 19 so weit, bis die Ringnut
29 vor -die Bohrung 34 gelangt ist. Dadurch wird die Förderung von Druckflüssigkeit
von der Pumpe 37 nach dem Druckraum 18 unterbrochen und dieser mit der Bohrung 34
verbunden, die z. B. in den nicht dargestellten Behälter für die Druckflüssigkeit
einmündet. Der unter der Wirkung der Druckfeder 17 stehende Sperrkolben 14 drückt
die Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 18 über die Leitung 35, Bohrung 33, Aussparung
36, Ringnut 29 und Bohrung 34 in den Behälter für die Druckflüssigkeit und entfernt
die Zähne 15 aus der Verzahnung 13. In diesem Augenblick verstellt der von der Schrägfläche
39 des Schaltfingers 5 auf die Schrägkante 12 der Öffnung 4 ausgeübte Druck die
Sperrplatte 1 gegen die Wirkung der Feder 7 in Richtung auf diese Feder 7 zu, bis
:die die beiden Schrägflächen 38 und 39 verbindende Fläche 40 des Schaltfingers
5 sich auf den äußeren Abschnitt 9 der Öffnung 4 aufschiebt. Bei dieser Bewegung
des Schaltfingers 5 wird der IV. Gang eingerückt.
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Soll weiter vom IV. Gang auf den III. Gang übergeschaltet werden und
wird die Sperrplatte 1 infolge zu hoher Motordrehzahl abermals .durch den Sperrkolben
14 gesperrt, so läßt sich der Schaltfinger 5 ohne weiteres in seiner bisherigen
Bewegungsebene V-IV zurückverstellen, braucht dies aber nur bis zu seiner Mittellage
zu tun, weil er aus dieser für .das Einrücken des III. Ganges quer zu seiner bisherigen
Bewegung verstellt werden muß. Bei dieser Querbewegung stößt er mit seiner Fläche
40 gegen den mittleren Abschnitt 10 der Öffnung 4. In dieser Lage befindet er sich
in der Ebene III-II, in der seine Schaltbewegung in den III. oder II. Gang durchgeführt
werden kann. Wird der Schaltfinger 5 im Sinne des Einrückens des III. Ganges in
der Ebene III-II verstellt, so legt er sich mit der Schrägfläche 38 zunächst gegen
die entsprechende Schrägkante 11 der Öffnung 4. Ein Weiterbewegen des Schaltfingers
5 in der Ebene III-II im Sinne des Einrückens des III. Ganges wird durch die gesperrte
Sperrplatte 1 verhindert. Erst wenn die Sperre infolge Abnahme der Motordrehzahl
aufgehoben ist, kann der von der Schrägfläche 38 des Schaltfingers 5 auf die Schrägkante
il der Öffnung 4 ausgeübte Druck die Sperrplatte 1 auf die Feder 7 zu verstellen,
bis sich die Fläche 40 des Schaltfingers 5 in der Ebene III-II über die äußere Randkante
8 der Öffnung 4 schiebt. Bei dieser Bewegung des Schaltfingers 5 in der Ebene III-II
wird der III. Gang eingerückt.
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Das automatische Betätigen des Sperrkolbens 14 im Sinne einer Sperrung
oder einer Freigabe der Sperrplatte 1 hängt lediglich von der Motordrehzahl ab,
nicht aber davon, welcher Gang gerade eingerückt werden soll.
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Die Schaltung vom III. in den II. Gang oder vom II. in den I. Gang
vollzieht sich in der gleichen Weise wie die Schaltung vom V. in den IV. Gang bzw.
vom IV. in den III. Gang.
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Für den Rückwärtsgang ist die Schaltsperre nach der Erfindung ohne
Bedeutung, da ein Überdrehen des Motors beim Einrücken .des Rückwärtsganges nicht
möglich ist. Die Lage der Öffnung 4 in der für das Einrückendes Rückwärtsganges
erforderlichen Lage der Sperrplatte 1 ist gestrichelt angedeutet.
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Die Ansprücheb 6, 7 und 8 sind reine Unteransprüche und gelten nur
in Verbindung mit den Ansprüchen 1 und 4.