DE3439161A1

DE3439161A1 - Getriebesteuerung

Info

Publication number: DE3439161A1
Application number: DE19843439161
Authority: DE
Inventors: Charles Richard Ottawa Lake Mich. Jones
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1985-05-09
Also published as: SE8405370L; IT1179478B; NL8403225A; JPS60172754A; FR2554254B1; GB2149031B; CA1230506A; ES537105A0; SE454763B; SE8405370D0; BR8405437A; GB8426530D0; KR850004050A; ES8600480A1; US4633725A; GB2149031A; FR2554254A1; IT8449070A0

Description

Patentanwälte

rw.nat. Thomas Barendt Bs;-izg. Kons loyh

SfeSi^ 20-D 8G0Ö München 80

Unser Zeichen: A 14 839 Lj/fi

DANA CORPORATION 4500 Dorr Street Toledo, Ohio, U.S.A.

Getriebesteuerung

A 14 839

Die Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung, insbesondere eine Wählvorrichtung für die Übersetzung eines Hauptgetriebes und eines Hilfsgetriebes.

Manuell schaltbare Getriebe haben zwei oder drei Schaltstangen, die eine Rückwärtsübersetzung und drei oder vier Vorwärtsübersetzungen ermöglichen, mit einer ausreichenden Anzahl von Übersetzungsbereichen und Vorwärtsgeschwindigkeiten für eine Vielzahl von Anwendungsfällen. Getriebe mit einer größeren Anzahl von Übersetzungsverhältnissen sind auf dem Markt, aber ihre Größe, ihre !Komplexität und ihre Kosten begrenzen ihre Anwendung.

Es gibt jedoch Vorrichtungen, die den Übersetzungsbereich erweitern, beispielsweise auf fünf Vorwärtsgänge. Solche Vorrichtungen sind Hilfsgetriebe oder Vorschaltgetriebe, die gemeinsam mit dem Hauptgetriebe betätigbar sind. Gewöhnlich haben solche Hilfsgetriebe zwei Übersetzungsbereiche, die allgemein als hoch oder tief bezeichnet werden und die in Kombination mit den verschiedenen Übersetzungsbereichen des Hauptgetriebes die Anzahl der Übersetzungen und Vorwärtsgeschwindigkeiten des Gesamtgetriebes verdoppeln. In der Praxis überlappen jedoch mehrere der Übersetzungsbereiche des Getriebes, wenn sich das Hilfsgetriebe im unteren Übersetzungsbereich befindet, diejenigen, wenn sich das Hilfsgetriebe im oberen Übersetzungsbereich befindet. Das Hilfsgetriebe wird daher oft benutzt, um die höheren Geschwindigkeitsgänge des Hauptgetriebes zu vermehren, indem niedrigere Gesamtübersetzungsverhältnisse geschaffen werden, wodurch der Brennstoffverbrauch und das Fahrverhalten verbessert werden sollen. Eine geeignete Auswahl und Kombination der unteren Übersetzungen des Hauptgetriebes und des Hi Ifsgetriebes ermöglichen es jedoch, sich nicht überlappende Gesamtübersetzungsverhältnisse zu schaffen, wenn die Umschaltung von

χ?.

der niedrigen zur hohen übersetzung im Hilfsgetriebe begleitet wird von einer Schaltung zwischen unteren Übersetzungen.

Die Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Hilfsgetriebes kann ausgeführt werden mittels eines Zwei-Stellungs-Schalters, der seinerseits einen mechanischen Wandler in dem Hilfsgetriebe schaltet, um den gewünschten Bereich bzw. die gewünschte übersetzung auszuwählen. Der Schalter kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch sein und betätigt einen Wandler des entsprechenden Typs, der im Hilfsgetriebegehäuse angeordnet ist. Ein solcher Schalter kann direkt am Schalthebel angebracht sein, so daß die Bedienungsperson sowohl die übersetzung oder den Gang des Hauptgetriebes und den Übersetzungsbereich des Hilfsgetriebes mit einer Hand wählen bzw. schalten kann. Eine solche Anordnung ermöglicht jedoch eine unabhängige Wahl der Übersetzungen sowohl des Hauptgetriebes als auch des Hilfsgetriebes, womit generell die Möglichkeit der oben genannten Überlappung besteht. Obwohl diese Situation nicht immer unerwünscht ist, fördert sie unnötige Schaltvorgänge, den Kupplungsverschleiß, erhöht den Brennstoffverbrauch und verschlechtert das Fahrverhalten. Im anderen Fall ist es erforderlich, gleichzeitig sowohl den Schalthebel als auch den Bereichswähler des Hilfsgetriebes zu betätigen. Ein weiterer Nachteil einer solchen unabhängigen Steuerung des Hauptgetriebes und des Hilfsgetriebes betrifft die Möglichkeit eines zufälligen oder unbeabsichtigten Wechsels des Bereichs oder der übersetzung des Hilfsgetriebes, während die Kupplung eingerückt ist und durch das Getriebe eine Kraft bzw. ein Drehmoment übertragen wird. Da eine solche Schaltung unerwünscht ist, sind Einrichtungen zweckmäßig, die einen Wechsel zwischen den Bereichen des Hilfsgetriebes verhindern, außer wenn das Hauptgetriebe sich in neutraler Stellung befindet und kein Drehmoment durch das Getriebe übertragen wird.

Es sind unterschiedliche Schalteinrichtungen und Schaltmuster in Vorrichtungen vorgesehen worden, welche die Tätigkeit und Steuerung sowohl des Hauptgetriebes als auch des Hilfsgetriebes mit einer einzigen Steuerung ermöglichen sollen. Beispielsweise ist in de» U.S.Patent 3 975 970 ein Mechanismus beschrieben, bei welchem ein einziger Betätigungshebel sowohl einen der vier Gänge des Hauptgetriebes und einen der beiden Übersetzungsbereiche eines Hilfsgetriebes auswählt. Vorwärts- und Rückwärtsgang werden unabhängig von einer weiteren Schaltsteuerung und einem unabhängigen Mechanismus gewählt. Das U.S. Patent 2 694 943 beschreibt eine komplexe Steuereinrichtung mit schwenkbaren und axial verschiebbaren Gestängen, welche die konventionelle Schalthebelbewegung vertikal, horizontal und rechtwinklig überträgt.

Die Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung, insbesondere einen Bereichswähler zur Verwendung mit einem Hauptgetriebe, mit einer Mehrzahl von Vorwärts- und wenigstens einem Rückwärtsgang bzw. Übersetzungsverhältnis sowie einem Hilfsgetriebe mit zwei zusätzlichen Übersetzungen, das mit dem Hauptgetriebe gekoppelt ist. Der Bereichswählmechanismus ermöglicht eine Steuerung sowohl des Hauptgetriebes als auch des Hilfsgetriebes mittels eines einzigen Schalthebels, der in der Schaltglocke des Hauptgetriebes angeordnet ist. In der Schaltglocke des Hauptgetriebes ist ferner eine quer verlaufende Schaltstange montiert, auf welcher der Schalthebel schwenkbar befestigt ist. Die Schaltstange ist axial zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar. Ein Zwei-Stellungs-Sensor ist mechanisch mit der Hilfs-Schaltstange gekoppelt und zeigt durch seine beiden Ausgänge an, ob die Hilfs-Schaltstange in ihrer ersten oder ihrer zweiten Position ist. Unterhalb des Schalthebels ist eine Gruppe von drei üblichen Schaltbügeln angeordnet. Der mittlere Schaltbügel hat einen quer verlaufenden Schlitz. Jeder der äußeren Schaltbügel hat einen blinden Schlitz, der oben und an der

Seite offen ist, die zum mittleren Schaltbügel Eingerichtet ist. In jedem der blinden Schlitze ist ein federbelasteter Stift angeordnet.

Die Zusammenwirkung zwischen dem Schalthebel, der auf der Schaltstange sitzt und den drei Schaltbügeln, insbesondere den äußeren Schaltbügeln, die den federbelasteten Stift haben, bewirkt eine Steuerung sowohl des Hauptgetriebes als des Hilfsgetriebes, wobei ein erweitertes Schaltmuster oder Schaltschema geschaffen wird. Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nachfolgend kurz beschrieben, und da die Vorrichtung effektiv eine Speicherfähigkeit (memory) hat, ist zunächst festzuhalten, daß die Schaltstange links angeordnet ist,wenn das Getriebe von der Rückseite her betrachtet wird. In dieser Position wird der untere Übersetzungs- oder Drehzahlbereich des Hilfsgetriebes durch den Sensor und den Operator gewählt. In dieser Position können der erste Gang und der Rückwärtsgang konventionell gewählt werden, wobei der federbelastete Stift des Schaltbügels, welcher der Schaltstange für den ersten und den Rückwärtsgang zugeordnet ist, dem Operator eine fühlbare Rück-Information gibt, daß nämlich diese Gänge gewählt worden sind. Wenn die nächsthöheren Gänge, nämlich der zweite und der dritte Gang, gewählt bzw. geschaltet werden, erfaßt der Schaktitebel den mittleren Schaltbügel und wählt diese Gänge aus. Wenn die nächsthöheren Gänge des Hauptgetriebes geschaltet werden, wirkt der federbelastete Stift des anderen äußeren Schaltbügels als Drehzapfen und bewirkt eine Umsetzung der Schaltstange in Response auf die Querbewegung des Schalthebels anstatt eines Eingriffs der Zahnräder des Hauptgetriebes, die dem letzten äußeren Schaltbügel zugeordnet sind. Das Hilfsgetriebe befindet sich nun in seinem oberen Drehzahlbereich, der Schalthebel hat eine zusätzliche neue und bestimmte Position, und der Operator wählt wieder den zweiten und den dritten Gang des Hauptgetriebes, wobei die Übersetzungsverhältnisse dieser Gänge

durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Hilfsgetriebes verändert, d.h. erhöht worden sind. Zuletzt werden die beiden höchsten Übersetzungen bzw. Gänge des Hauptgetriebes gewählt. Dies erfolgt durch Niederdrücken des federbelasteten Stiftes in dem Schlitz des äußeren Schaltbügels, welcher den Übersetzungen des Hauptgetriebes für die höchsten Drehzahlen bzw. höchsten Geschwindigkeiten zugeordnet ist. Während dieses Schaltvorganges erfolgt keine Veränderung der Position oder des gewählten Übersetzungsbereiches des Hilfsgetriebes. Eine Abwärtsschaltung bewirkt, daß die Zunge des Schalthebels in den Schlitz im mittleren Schaltbügel zurückkehrt,wodurch die Wahl des zweiten und dritten Ganges des Getriebes ermöglicht wird, während das Hi Ifsgetriebe in seinen oberen Geschwindigkeitsbereich bzw. Übersetzungsbereich bleibt. Ein weiteres Abwärtsschalten führt dazu, daß der federbelastete Stift des äußeren Schaltbügels, welcher der Schaltstange für den ersten und Rückwärts-Gang zugeordnet ist, als Drehzapfen wirkt, so daß die Hilfs-Schaltstange axial nach links gleitet, wodurch eine Abwärtsschaltung auf den unteren Übersetzungsbereich des Hilfsgetriebes bewirkt wird. Wiederum werden der zweite und dritte Gang gewählt, aber dieses Mal in Verbindung mit dem unteren Übersetzungsbereich des Hi Ifsgetriebes. Der erste und der Rückwärts-Gang können dann entsprechend gewählt werden durch Niederdrücken des federbelasteten Stiftes in den Schlitz des äußeren Schaltbügels, welcher der Schaltstange für den ersten und Rückwärts-Gang zugeordnet ist,und durch entsprechende Schalthebelbewegung. Wiederum wird während dieser Tätigkeit das übersetzungsverhältnis bzw. der Übersetzungsbereich des Hilfsgetriebes nicht verändert. Durch zweckmäßige Auswahl der Übersetzungsverhältnisse des Hauptgetriebes,insbesondere derjenigen, die der mittleren Schaltstange zugeordnet sind, und derjenigen des Hilfsgetriebes werden gleichmäßige übergänge der Drehzahlen und der Drehmomente durch das aus Hauptgetriebe und Hi Ifsgetriebe bestehende Verbundgetriebe erreicht.

Die Erfindung ermöglicht somit ein erweitertes Schaltschema gegenüber einem konventionellen Getriebe, wobei effektiv zwei weitere Gänge oder Übersetzungen hinzugefügt werden zur Erweiterung des Drehmomentes, der Drehzahl und der Leistung des Hauptgetriebes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ferner eine Sperre oder Verriegelung zur Verhinderung einer Änderung des Übersetzungsbereiches des Hilfsgetriebes, wenn das Hauptgetriebe sich in Eingriff befindet, da der Übersetzungsbereich des Hi Ifsgetriebes nur gewechselt werden kann, wenn der Hauptschalthebel sich in seiner neutralen Position befindet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wählmechanismus für den Übersetzungsbereich zu schaffen zur Verwendung mit einem Hauptgetriebe und einem Hilfsgetriebe, insbesondere die Steuerung bzw.Schaltung des gewählten Ganges oder Übersetzungsverhältnisses der beiden Getriebe mittels eines einzigen Schalthebels. Hierbei sollen der Wechsel des Übersetzungsverhältnisses bzw. des Übersetzungsbereiches des Hilfsgetriebes gesperrt werden, während das Hauptgetriebe sich in Eingriff befindet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch im Schnitt ein Getriebe,be

stehend aus einem Hauptgetriebe und einem Hilfsgetriebe zeigt.

Fig.2 zeigt im Teilschnitt die Schaltglocke

des Getriebes längs der Linie 2-2 von Fig.1.

Fig.3 zeigt im Teilschnitt längs der Linie

3-3 von Fig.2 die Schaltbügel und Schaltstangen des Getriebes.

Fig.4 zeigt das Schaltschema eines Getriebes

nach der Erfindung.

Fig.1 zeigt ein typisches Fahrzeuggetriebe mit einem Hauptgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sowie einem Hilfsgetriebe oder Vorschaltgetriebe, wobei das Ganze allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Getriebe 10 umfaßt ein Hauptgetriebe 12 mit einem Gehäuse 14, in welchem das Getriebe 12 untergebracht ist und das eine geeignete Halterung und Abstützung für das Getriebe bildet. Das Hauptgetriebe 12 hat eine Eingangswelle 16, die mechanisch mit einem Antrieb» z.B. einer Brennkraftmaschine, über eine Kupplung gekoppelt ist (beide nicht gezeigt). Die Eingangswelle 16 treibt eine nicht gezeigte Zwischenwelle über einen Eingangs-Zahnradsatz, wobei das treibende Zahnrad 18 in Fig.1 gezeigt ist. Der mit solchen Getrieben vertraute Fachmann weiß, daß eine Mehrzahl von nicht gezeigten Zahnrädern auf der Zwischenwelle sitzt, die als Antriebselemente für eine gleiche Mehrzahl von in Eingriff mit diesen stehenden Zahnrädern wirken. Die getriebenen Elemente dieser Zahnradpaarungen sind die Zahnräder 2OA und 2OB, 22A und 22B sowie 24A und 24B, die drehbar und konzentrisch auf einer Ausgangswelle 28 sitzen. Klauenkupplungen 30,32 und 34 sind konzentrisch um die Ausgangswelle 28 angeordnet zwischen den Zahnrädern 2OA und 2OB, 22A und 22B sowie 24A und 24B. Die Klauenkupplungen 30,32 und 34 sind mit der Ausgangswelle 28 in konventioneller Weise über nicht gezeigte Kei!verbindungen oder Paßfederverbindungen gekoppelt. Die Paßfederverbindungen ermöglichen somit eine axiale Verschiebung der Klauenkupplungen 30,32 und 34, während sie in Umfangsrichtung die Klauenkupplungen 30,32 und 34 mit der Ausgangswelle 28 kuppeln. Eine axiale Bewegung oder Verschiebung der Klauenkupplungen 30,32 und 34 bewirkt die Auswahl von einer der Zahnradpaarungen bzw. Übersetzungen, die durch die Zahnräder 2OA,2OB, 22A.22B sowie 24A.24B gebildet

werden, und die Einschaltung dieser Zahnradpaare in den Krtfcrfcfa··*.-verlauf zwischen der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 18, um dem zugehörigen Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit und einen bestimmten Leistungsbereich bzw.Drehmomentbereich zu geben. Eine solche axiale Verschiebung der Klauenkupplungen 30,32 und 34 wird bewirkt durch eine gleiche Verschiebung einer gleichen Mehrzahl von Schaltgabeln. Eine erste Schaltgabel 36 erfaßt die Klauenkupplung 30 und wählt einen der beiden höchsten Übersetzungsbereiche (bzw.Gänge) des Hauptgetriebes 12 aus, der durch die Zahnräder 2OA und 2OB gegeben ist; eine Schaltgabel 28 erfaßt die Klauenkupplung 32 und wählt die mittleren Übersetzungsbereiche des Hauptgetriebes 12 aus, welche durch die Zahnräder 22A und 22B gegeben sind, und eine Schaltgabel 40 erfaßt die Klauenkupplung 34 und wählt zwischen dem Rückwärtsgang und dem untersten Vorwärtsgang des Hauptgetriebes 12, die durch die Zahnräder 24A und 24B gegeben sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig.1,2 und 3 erkennt man, daß jede der Schaltgabeln 36,38 und 40 entsprechend auf einer zugeordneten Schaltstange 46,48 und 50 befestigt und axial mit dieser verschiebbar ist. Die Schaltstangen 46,48 und 50 sind zweckmäßigerweise parallel und koplanar angeordnet, und sie können verschiebbar in geeigneten fluchtenden Paaren von Bohrungen 52 aufgenommen sein, die in entsprechend angeordneten und im Gehäuse 14 ausgeformten Halte-Augen 54 ausgebildet sind. Jede der Schaltstangen 46,48 und 50 hat eine Mehrzahl von Ausnehmungen 56, die in konventioneller Weise mit federbelasteten Arretierstiften und -kugeln 58 zusammenwirken ,von denen eine in Fig.1 gezeigt ist, um die Schaltstangen 46,48. 50 in üblicher Weise zu arretieren. Jeder Schaltstange 46,48, 50 ist ferner ein Schaltbügel 66,68 und 70 zugeordnet. Der äußere Schaltbügel 66, der der Schaltstange 46 zugeordnet ist, kann eine Verlängerung der Halterung der Schaltgabel sein, und er ist mit einem Schlitz 76 zur Aufnahme des Schalt-

hebeis versehen, wobei die Seitenwände des Schlitzes im wesentlichen senkrecht zur Achse der Schaltstange 46 liegen. Der mittlere Schaltbügel 68, welcher der mittleren Schaltstange 48 zugeordnet ist, hat ebenfalls einen Schlitz 78, mit Seitenwänden, die quer zu deren Achse liegen. Der äußere Schaltbügel 70, der an der Schaltstange 50 angebracht ist,hat einen Schlitz 80, dessen Seitenwände senkrecht zur Achse der Schaltstange 50 verlaufen.

Die äußeren Schaltbügel 66 und 70, die den beiden äußeren Schaltstangen 46 und 50 zugeordnet sind, haben jeweils einen federbelasteten Stift 86 und 88. Die Kolben oder Stifte 86 und 88, welche kreisförmigen, rechteckigen oder einen anderen geeigneten Querschnitt haben können, liegen im wesentlichen einander gegenüber und sind in den Schlitzen 76 und 80 der Schaltgabeln 66 und 70 angeordnet. Die Stifte 86 und 88 haben einen in Umfangsrichtung verlaufenden Anschlag oder eine Schulter 90, welche mit einem komplementären Bund 92 zusammenwirkt, der an den Schaltgabeln 66 und 70 ausgebildet ist und der den axialen Weg der Stifte 86 und 88 begrenzt. Eine Druckfeder 94 liefert eine Vorspannkraft, welche die Stifte 86 und 88 aufeinander zu belastet und zu drücken sucht. Die Federrate der Druckfedern 94 muß ausreichend groß sein, um zu gewährleisten, daß die quer verlaufende Hilfs-Schaltstange, die nachfolgend noch beschrieben wird, eine bestimmte axiale Bewegung ausführt, ehe die Stifte 86 und 88 niedergedrückt werden. Ein abnehmbarer Gewindestift 96 kann benutzt werden, um die Stifte 86 und 88 und die Druckfedern 94 zusammenzuhalten und zu beaufschlagen.

Wie die Fig.1 und 2 zeigen, hat das Hauptgetriebe 12 eine Schaltglocke 98, die am oberen Abschnitt des Gehäuses 40 im wesentlichen oberhalb und fluchtend mit den Schaltbügeln 66, 68 und 70 befestigt ist. Die Schaltglocke 98 hat eine vertikal gerichtete Öffnung 100, durch welche ein langgestreckter

Schalthebel 102 verläuft. Der Schalthebel 102 hat eine Zunge 104, welche in den Schlitzen 76,78 und 80 der Schaltbügel 66, 68 und 70 aufnehmbar ist. Eine flexible Hülle 106, vorzugsweise aus einem elastomeren Material, wie z.B. Gummi, dichtet den Bereich zwischen dem oberen Abschnitt der Schaltglocke 98 und dem Schalthebel 102 ab. Der Schalthebel 102 hat einen gabelförmigen Abschnitt, der eine öffnung 108 bildet, durch welche sich eine Hilfs-Schaltstange 110 erstreckt längs einer Achse, die im allgemeinen senkrecht zu derjenigen des Schalthebels 102 liegt. Die Hilfs-Schaltstange 110 und der Schalthebel 102 sind schwenkbar miteinander verbunden mittels eines Haltestiftes 112, der vorzugsweise fest in einer geeignet großen öffnung im Schalthebel 102 sitzt und durch eine öffnung in der Hilfs-Schaltstange bzw.-welle 110 verläuft, deren Durchmesser etwas größer ist als derjenige des Stiftes 112. Die Hilfs-SchaltwelIe 110 verläuft im wesentlichen quer, und sie ist verschiebbar in geeignet großen und fluchtenden Bohrungen 118 aufgenommen, die in der Schaltglocke 98 ausgebildet sind. Geeignete Kappen oder Dichtungen 120 können verwendet werden, um die Enden der Bohrungen 118 zu verschließen. Angrenzend an ein Ende der Hilfs-Schaltwelle 110 ist in dieser eine Umfangsnut 122 ausgebildet, und angrenzend an das entgegengesetzte Ende der Hi Ifs-SchaltwelIe 110 ist in dieser ein Paar von parallelen, in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 124A und 124B ausgebildet, welche durch eine axial verlaufende Nut 126 gleicher Tiefe miteinander verbunden sind. Ein Stift 128, der an einem Ende z.B. ein Gewinde hat, mit welchem er in eine entsprechende Gewindebohrung 130 eingeschraubt ist, welche in der Schaltglocke 98 ausgebildet ist, rastet in eine der Nuten 124A, 124B oder 126 der Schaltwelle 110 ständig ein und beschränkt die Schaltwelle 110 auf eine Drehbewegung um ihre Achse, wenn er in die Nuten 124A oder 124B einrastet, oder auf eine Axialbewegung in Längsrichtung der Nut 126, wenn der Stift in diese Nut einrastet.

ff

Die Schaltglocke 98 hat ferner einen Zwei-Stellungs-Sensor 132, z.B. einen elektrischen oder pneumatischen Schalter, der an der Schaltglocke 98 z.B. mittels eines geeigneten Gewindestutzens 134 befestigt ist. Der Gewindestutzen 134 kann in eine entsprechende Gewindebohrung 136 in der Schaltglocke eingeschraubt sein. Der Zwei-Stellungs-Sensor 132 hat ein Fühl-Element 136, z.B. eine Rolle oder eine Kugel, oder ein anderes ähnliches Element, welches den Ausgang des Sensors 132 in einen Zustand schaltet, wenn die Hilfs-SchaltwelIe 110 sich in der in Fig.2 gezeigten Position befindet, und welches den Ausgang des Sensors 132 in seinen anderen Zustand schaltet, wenn das Fühl-Element 136 sich in die Umfangsnut 122 bewegt hat. Es existiert ein Zusammenhang zwischen den relativen Positionen der Nut 122, dem Fühl-Element 136, den Nuten 124A, 124B und dem Stift 128, derart, daß wenn diese Elemente sich in der in Fig.2 gezeigten Position befinden, daß dann der Sensor 132 sich in einer seiner beiden Stellungen befindet, und dann, wenn der Stift 128 mit der Nut 124A fluchtet bzw. in diese einrastet, daß dann das Fühl-Element 136 in der Nut 122 aufgenommen ist, so daß der Sensor 132 sich in der anderen seiner beiden Stellungen befindet.

Wie Fig.1 zeigt, ist das Getriebe 10 ferner mit einem Hilfsgetriebe oder Vorschaltgetriebe 140 versehen, das mechanisch mit dem Hauptgetriebe 12 derart gekoppelt ist, daß die Ausgangswelle 28 das Hilfsgetriebe 140 antreibt, welches seinerseits die nicht gezeigte Antriebswelle eines zugehörigen Fahrzeuges antreibt. Das Hilfsgetriebe 140, das eine hohe und eine niedrige übersetzung hat, liefert ein erstes und ein zweites übersetzungsverhältnis, welche in Verbindung mit den Übersetzungsverhältnissen wirken, die im Hauptgetriebe gewählt bzw. geschaltet werden und diese dadurch erhöhen. Das Hilfsgetriebe 140 umfaßt ferner einen Operator 142, welcher Elemente des Hilfsgetriebes 140 geeignet bewegt bzw.

γ /ι

schaltet, so daß die Zahnradpaarungen des höheren oder des niedrigeren Übersetzungsbereiches gewählt und in den Kraftweg eingeschaltet werden. Der Operator 142 ist vorzugsweise ein elektrisch betätigtes Solenoid, er kann aber auch nach Wunsch ein pneumatisch oder hydraulisch betätigter Kolben sein.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung die Arbeitsweise des Getriebes 10 beschrieben.

Das Schalt-Schema des Getriebes 10 und insbesondere des Schalthebels 102 ist in Fig.4 dargestellt. Das Schaltschema ist teilweise konventionell, jedoch um zwei zusätzliche Schaltpositionen erweitert, wobei durch die Bezeichnungen der Schaltpositionen in Fig.4 klargestellt ist, daß die beiden zusätzlichen Übersetzungen oder Gänge des Getriebes 10 aus der Verwendung der Zahnräder 22A und 22B resultieren, welche der mittleren Schaltwelle 48 zugeordnet sind, die den zweiten und dritten Gang liefert bzw. schaltet. Damit das Getriebe 10 geeignet abgestufte Übersetzungen hat entsprechend der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit und des abnehmenden Drehmomentes beim Aufwärtsschalten, müssen die Übersetzungen der Zahnräder 22A und 22B sowie 24A und 24B, welche die höchsten Geschwindigkeiten liefern, gewählt werden in Verbindung mit den Übersetzungen des Hilfsgetriebes 140, so daß eine geeignete Übersetzungsfolge in der Praxis durch das Getriebe 10 geliefert wird.

Da wie oben erwähnt, der erfindungsgemäße Mechanismus praktisch ein Speichervermögen (memory) hat, wird zunächst festgelegt, daß die Hilfs-Schaltwelle 110 in der in Fig.2 gezeigten Position das Hilfsgetriebe 140 in dessen unteren Übersetzungsbereich bringt. Die Wahl des ersten und des Rückwärts-Ganges wird somit erreicht, indem die Schalthebelzunge 104 in den Schlitz 80 des Schaltbügels 70 gebracht wird. Um in den Schlitz 80 eingreifen zu können, muß und wird der

ΙΟ'

federbelastete Stift 88 niedergedrückt werden. Die Reaktionskraft auf diesen Vorgang ist ein Zeichen für den Operator,daß entweder der erste oder derRückwärts-Gang gewählt worden ist, wobei diese Rückmeldung eine nützliche Information für den Operator darstellt. Während dieser Gang-Wahl bleibt die HiIf3-Schaltwelle 110 in der in Fig.2 gezeigten Position. Die Wahl des zweiten und des dritten Ganges, die im Schaltschema nach Fig.4 mit 2L und 3L bezeichnet sind und den zweiten unteren und den dritten unteren Gang darstellen, erfolgt wobei das Hilfsgetriebe 140 in der Stellung seines unteren Übersetzungsbereiches verbleibt. Die Wahl des zweiten und des dritten Ganges wird somit bewirkt durch konventionelle Bewegung des Schalthebels 102. Die Zunge 104 wird aus dem Schlitz 80 in den Schlitz 78 bewegt unter geeigneter axialer Verschiebung der zugeordneten Schaltwelle 48.

Die Wahl der nächsthöheren Gänge, nämlich des zweiten hohen und des dritten hohen, die im Schaltschema nach Fig.4 mit 2H und 3H bezeichnet sind, beginnt mit der Rückführung der Schaltwelle 48 in ihre neutrale Stellung. Eine konventionelle Bewegung nach rechts des Schalthebels 102 in die nächsthöheren Schaltpositionen führt dann zu einer besonderen und einmaligen Folge von Ereignissen. Eine solche Rechtsbewegung des oberen Abschnittes des Schalthebels 102 bringt die Schalthebelzunge 104 in Kontakt mit dem federbelasteten Stift 86, welcher der Schaltgabel 66 zugeordnet ist. Die Vorspannung der Feder 94 ist ausreichend groß, um den Stift dazu zu bringen, als Drehpunkt eines zweitklassigen Hebels (second class lever) zu wirken, so daß die Hilfs-Schaltwelle 110 aus der Position nach Fig.2 nach links verschoben wird in eine Position, in welcher das Fühl-Element 138 in der Nut 122 sitzt und der Stift 128 in die Umfangsnut 124A einrastet. Durch eine solche Bewegung der Schaltwelle 110 wird der Ausgang des Zwei-Stellungs-Sensors 132 von der einen Stellung in die andere Stellung geschaltet, wodurch eine Umschaltung

des Operators 142 des Hi Ifsgetriebes 140 in dessen oberen Übersetzungsbereich bewirkt wird. Die Vorwärtsbewegung des Schalthebels 142 bewegt somit erneut die mittlere Schaltwelle 48 zum Eingriff in bzw. mit dem zweiten Gang. Da jedoch das Hilfsgetriebe 140 in seine obere übersetzung geschältet worden ist, hat der zweite Gang nunmehr eine entsprechend höhere Drehzahl und bewirkt eine entsprechend höhere Geschwindigkeit. Der dritte obere Gang wird gewählt durch konventionelle Rückwärtsbewegung des Schalthebels 102 ohne Änderung der Stellung der Hilfs-Schaltwelle 110. Zum Schalten in den vierten und fünften Gang wird der Schalthebel 102 wieder in seine neutrale Position zurückgeführt. Eine weitere Rechtsbewegung des oberen Teiles des Schalthebels 102 führt dazu, daß der Stift 86 um ein ausreichendes Stück gedrückt wird, so daß die Zunge 104 des Schalthebels 102 voll im Schlitz 76 des Schaltbügels 66 aufgenommen wird, wodurch in im wesentlichen konventioneller Weise die beiden höchsten Übersetzungsverhältnisse oder Gänge des Hauptgetriebes 12 betätigt werden.

Das Abwärtsschalten des Getriebes 10 besteht im wesentlichen aus der umgekehrten Betätigung der Hilfs-Schaltwelle 110 und der Schaltbügel 66,68 und 70 unter Berücksichtigung der Tatsache, daß, wie oben erwähnt, die Hilfs-Schaltwelle 110 als Speichereinrichtung (memory device) funktioniert. Das Herabschalten von den höchsten Gängen, nämlich dem vierten und dem fünften Gang, wird somit bewirkt durch konventionelle Linksbewegung des oberen Teiles des Schalthebels 102. Eine solche Bewegung wird unterstützt durch den federbelasteten Stift 86,und die Schalthebelzunge 104 wird damit in den Schlitz 78 im Schaltbügel 66 geschoben und in diesem aufgenommen. In dieser Position wird der zweite obere Gang und der dritte obere Gang erreicht, da die Querbewegung des Schalthebels 102 keine Verschiebung der Hilfs-Schaltwelle aus der Position bewirkt, in welcher das Fühl-Element 138 in der Nut 122 der Schaltwelle 110 sitzt und der Stift 128

in der Umfangsnut 124A einrastet. Der zweite obere Gang und der dritte obere Gang können somit wiederum nach dem Schaltschema nach Fig.4 gewählt werden. Zur Weiterschaltung auf die weiter unteren Gänge wird der Schalthebel 102 wieder in die neutrale Position zurückgeführt und der obere Teil des Schalthebels 102 wird um einen weiteren Schritt nach links bewegt. Durch diese Aktion wird die Schalthebelzunge 104 wieder in Eingriff mit dem federbelasteten Stift 88 gebracht, und dieser Kontakt wirkt als Drehpunkt, wodurch der Schalthebel 102 als ein zweitklassiger Hebel wirkt, der eine axiale Querbewegung der Hilfs-Schaltwelle 110 verursacht, wodurch diese in die Position nach Fig.2 zurückgeführt wird. In dieser Position kehrt der Sensor 132 wieder in seine erste Stellung zurück, wodurch der Operator 142 des Hilfsgetriebes 140 angesteuert und das Hilfsgetriebe in seine untere Übersetzung geschaltet wird. Wiederum werden der zweite und der dritte Gang gewählt durch Eingriff der Schalthebelzunge 104 in den Schlitz 78 des Schaltbügels 68. Es wird bemerkt, daß der Stift 128 axiale Bewegungen der Hilfs-Schaltwelle 110 sperrt und damit eine Änderung der übersetzung des Hilfsgetriebes 140 zu allen Zeiten,außer wenn der Schalthebel 102 und damit das Hauptgetriebe 112 sich in neutraler Stellung befindet. Die letzte Abwärtsschaltung in den ersten Gang und in den Rückwärtsgang wird entsprechend durchgeführt, d.h. eine Abwärtsschaltung, die ebenfalls ohne axiale Bewegung der Hilfs-Schaltwelle 110 erfolgt. Wenn der Schalthebel 102 in neutrale Stellung zurückgeführt wird, kann er um ein weiteres Stück nach links im Schaltschema bewegt werden zum Schalten des ersten und des Rückwärts-Ganges. Einer solchen Bewegung leistet der federbelastete Stift 88 Widerstand, wie oben beschrieben, wodurch eine fühlbare Rückinformation an den Operator über den Schalthebel 102 gegeben wird, nämlich die Information, daß er in den untersten Vorwärtsgang oder in den Rückwärtsgang geschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine Steuerung sowohl des Hauptgetriebes als auch des Hilfsgetriebes mittels eines einzigen Schalthebels. Die Vorrichtung ermöglicht eine Sperrung der Umschaltung des Hilfsgetriebes, außer wenn das Hauptgetriebe die neutrale Stellung einnimmt.

Claims

A 14 839 PATENTANSPRÜCHE

1. Getriebesteuerung, insbesondere Wählvorrichtung für das übersetzungsverhältnis eines Hauptgetriebes und eines Hilfsgetriebes,

gekennzeichnet durch

ein Hauptgetriebe mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer Mehrzahl von Zahnradpaaren, die eine Mehrzahl von unabhängig wählbaren Übersetzungen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle liefern, eine Schaltwelle, einen schwenkbar auf dieser angebrachten Schalthebel, drei Schaltbügeln, von denen jeder Einrichtungen zur Aufnahme eines Teils des Schalthebels aufweist, Vorspanneinrichtungen zur Erzeugung einer Kraft, welche diesen Teil des Schalthebels aus zwei dieser Einrichtungen zur Aufnahme des Schalthebels herausdrückt, wobei das Hilfsgetriebe mit dem Hauptgetriebe gekoppelt ist, um wenigstens zwei wählbare Übersetzungen zu erzeugen, ferner durch Steuereinrichtungen, welche durch die Schaltwelle betätigt wird ., um die Wahl von einer der Übersetzungen des Hilfs-Getriebes zu steuern, wenn die Schaltwelle sich in einer ersten Position befindet und um die andere der beiden Übersetzungen des Hilfsgetriebes zu wählen, wenn sich die Schaltwelle in einer zweiten Position befindet.

2. Getriebesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Aufnahme eines Teils der Schaltwelle ein Schlitz ist, der parallel zur Schaltwelle ge-

richtet ist.

3. Getriebesteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorspanneinrichtung einen Stift umfaßt, der in der Einrichtung zur Aufnahme des Schalthebels angeordnet ist, sowie eine Druckfeder.

4. Getriebesteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaltwelle ein Paar im Abstand angeordneter Nuten aufweist, die quer zu einer Verbindungsnut verlaufen, welche längs der Achse der Schaltwelle verläuft, daß ferner ein Stift vorgesehen ist, der in die Nuten einrastbar ist, um die Bewegung der Schaltwelle zu begrenzen .

5. Getriebesteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung einen Zwei-Stellungs-Sensor umfaßt, der einen ersten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der ersten Position befindet, und der einen zweiten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der zweiten Position befindet.

6. Getriebesteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung einen Wandler aufweist zur mechanischen Wahl der Übersetzungen des Hilfsgetriebes.

7. Getriebesteuerung mit einer Wählvorrichtung zur Verwendung mit einem Hauptgetriebe und einem Hilfsgetriebe, ■gekennzeichnet durch

ein Hauptgetriebe mit einem Gehäuse, einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer Mehrzahl von Zahnradpaaren, die eine Mehrzahl von unabhängig

schaltbaren Übersetzungen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle liefern, einer ersten Schaltstange, einem Schalthebel, der schwenkbar auf dieser Schaltstange befestigt ist, einer Gruppe von drei Hauptschaltwellen, die parallel angeordnet sind und deren Achsen quer zur Achse der ersten Schaltwelle verlaufen, drei Schaltbügeln, von denen jeder je an einer der drei Hauptschaltwellen befestigt ist, wobei jeder der Schaltbügel Einrichtungen aufweist zur Aufnahme eines Teils des Schalthebels, Vorspanneinrichtungen zur Erzeugung einer Kraft, welche diesen Teil des Schalthebels aus zweien der Schalthebelaufnahmeeinrichtungen herauszudrücken sucht, wobei ferner das Hilfsgetriebe mit dem Hauptgetriebe gekoppelt ist, um zwei wählbare Übersetzungen zu erzeugen, ferner durch einen Sensor, der durch die erste Schaltwelle betätigbar ist, um einen ersten Ausgang abzugeben, wenn diese Schaltwelle sich in einer ersten Position befindet, und um einen zweiten Ausgang abzugeben, wenn diese Schaltwelle sich in einer zweiten Position befindet, und durch Einrichtungen, die mit dem Sensor gekoppelt sind, um eine der beiden Übersetzungen des Hilfsgetriebes zu wählen,wenn der Sensor sich in einem ersten Zustand befindet und um die andere der beiden Übersetzungen des Hilfsgetriebes zu wählen, wenn der Sensor sich in seinem zweiten Zustand befindet.

8. Getriebesteuerung nach Anspruch 7, dadurchgekennzeichnet,

daß die Einrichtugnen zur Aufnahme eines Teiles der Schaltwelle einen Schlitz umfassen, der parallel zu der Schaltwelle ausgerichtet ist.

9. Getriebesteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorspannmittel einen Stift und eine Druckfeder

aufweisen, wobei der Stift in der Einrichtung zur Aufnah· me des Schalthebels angeordnet ist.

10. Getriebesteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaltwelle ein Paar im Abstand liegender Nuten aufweist, welche quer zu einer Verbindungsnut liegen, welche längs der Achse der Schaltwelle verläuft, sowie einen Stift, der in den Nuten aufgenommen ist, um die Bewegung der Schaltwelle zu beschränken.

11. Getriebesteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung einen Zwei-Stellungs-Sensor aufweist, der einen ersten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der ersten Position befindet, und der einen zweiten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der zweiten Position befindet.

12. Getriebesteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung einen Wandler aufweist, um mechanisch die Übersetzungen des Hilfsgetriebes zu wählen .

13. Getriebesteuerung mit einem Hauptgetriebe mit einem Gehäuse, einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer Vielzahl von Zahnradpaaren, die eine Vielzahl von unabhängig schaltbaren Übersetzungsverhältnissen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ermöglichen, einer Gruppe von Hauptschaltwellen, die parallel angeordnet sind und von denen jede einen Schaltbügel aufweist, sowie mit einem mit dem Hauptgetriebe gekoppelten Hilfsgetriebe, welches zwei wählbare Übersetzungen hat,

gekennzeichnet durch

eine HilfsschaltwelIe, die quer zu den Achsen der Hauptschaltwellen angeordnet ist, einen Schalthebel, der schwenkbar auf der Hilfsschaltwelle angebracht ist, einer Vorspanneinrichtung zur Erzeugung einer Kraft.welche den Schalthebel aus zweien der Schlitze der Schaltbügel herauszudrücken sucht, eine mit der Hilfsschaltwelle gekoppelte Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Wahl von einer der Übersetzungen des Hilfsgetriebes, wenn sich die Schaltwelle in einer ersten Position befindet und zur Wahl der anderen übersetzung des Hilfsgetriebes, wenn sich die Schaltwelle in einer zweiten Position befindet.

14. Getriebesteuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorspanneinrichtung einen Stift und eine Druckfeder aufweist, wobei der Stift in der Einrichtung zur Aufnahme des Schalthebels angeordnet ist.

15. Getriebesteuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerungseinrichtung einen Zwei-Stellungs-Sensor aufweist, der einen ersten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der ersten Position befindet, und der einen zweiten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der ersten Position befindet und der einen zweiten Ausgang abgibt, wenn die Schaltwelle sich in der zweiten Position befindet.

16. Getriebesteuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerungseinrichtung einen Wandler aufweist zur mechanischen Auswahl der Übersetzungsverhältnisse des Hilfsgetriebes.

17. Getriebesteuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß durch den Eingriff der Vorspanneinrichtung mit dem Schalthebel die Hilfs-SchaltwelIe verschoben wird, ehe sich die Vorspanneinrichtung bewegt.