DE1917368C3 - Mit Druckluft arbeitende Hilfskraft-Schaltvorrichtung für synchronisierte Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

aus dem Arbeitsdruck entstehende Kräfte so daß die Schaltstange bei einer Verschiebung in eine Richtung entgegen der Auslenkung belastet und bei einer Verschiebung in die andere Richtung in Richtung dieser Auslenkung belastet wi.d. Auch bei dieser Anordnung erhält der Fahrer daher keine allgemein gültige Information über die Giüße der aufgewandten Hilfskraft. Die Dosierung der richtigen Schaltkraft für Wechselgetriebe ist daher auch bsi dieser Schaltvorrichtung schwierig.

Au; gäbe der Erfindung ist es, eine Hilfskraft-Schahvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine zur Schaltung von Synchronisier-Getrfeben vorteilhafte kontinuierliche und empfindliche Steuerung, die dem Fahrer ein Gefühl über die Größe der aufgewandten Hilfskraft übermittelt, -.:rzielbar ist. Dies ist von Bedeutung auch für den Fail, daß einige Getriebestufen nicht mit Synchron Vierung ausgerüstet sind und nur durch eine Zahnkupplung geschaltet werden, wie dies häufig so beim ersten Gang und beim Rückwärtsgang der Fall ist.

Di'--.-x Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches gelöst.

Du.c!i die Auslegung der Dichtungsringe wird eine Rückstellkraft auf die Schaltstange erzielt, die sicherstellt, tiaß beim Unterbrechen der Schaltbewegung der Schaltstange der Servoeffekt sofort unterbrochen ist, so daß ein äußerst einfühliges Schalten durchgeführt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil. wenn ein Teil der Schaltstufen ohne Synchronisierung geschaltet wird, z. B. beim ersten und beim Rückwärtsgang. Durch diese feinfühlige Schaltbarkeit des Getriebes wird die Lebensdauer der bewegten Getriebeteile und somit des Gesamtgetriebes verlängert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der die Hilfskraft-Schaltvorrichtung in axialem Längsschnitt zeigenden Zeichnung näher beschrieben. Lage- und Richtungsangaben in der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich nur auf die Zeichnung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist am Gehäuse! des Wechselgetriebes der Arbeitszylinder 1 der Schaltvorrichtung befestigt, in dessen Hohlraum

47 ein Arbeitskolben 14 verschiebbar angeordnet ist. Dieser Arbeitskolben 14 besteht aus einem oberen Teil 3 und einem unteren Teil 4, die durch Schrauben? miteinander verbunden sind. Der Arbeitskolben 14 teilt den Hohlraum 47 in einen oberen Arbeitsraum 38 und einen unteren Arbeitsraum 39. Am Umfang der Verbindung dieser beiden Arbeitsräume ist eine Dichtung 8 angeordnet. Der obere Teil 3 ist mit einem Fühningsteil einer Kolbenstange

48 und der untere Teil 4 mit einem Fühningsteil einer zweiten Kolbenstange 49 versehen. In einer Axialbohrung 43, die sich durch den Kolben 14, durch den Führungsteil 48, durch den oberen Teil 3, den unteren Teil 4 und den Führungsteil 49 erstreckt, ist eine Schaltstange 15 verschiebbar gelagert. Im Führungsteil 48 sind öffnungen 23, 32', eine öffnung 57 für ein Zuleitungsrohr 33, eine am Boden kreisförmige Nut 30 mit schrägen Wänden, ein senkrechter Kanal 35 und ein waagerechter Kanal 36 vorgesehen. In den Teilen 3 und 4 ist die Axialbohrung 43 erweitert und bildet im oberen Teil einen kreisförmigen Sitz 9 und im unteren Teil 4 einen kreisförmigen Sitz 10 für auf das verengte Ende der Schaltstange 15 aufgeschobene Ventile 11, 12. Im Führungsteil 49 sind gegenüberliegende, waagerechte Kanäle 37, 46 ausgeführt, und am Boden des Hohlraums 47 befindet sich der Auslaßkanal 44. Im entsprechenden Teil der Axialbor rung 43 ist ein Entlüftungskörper 17 verschiebbar angeordnet, der auf das abgeschwächte Ende der Schaltstange 15 aufgeschoben und durch einen Ring 18 gesichert ist. Der übrige Teil des Führungsteils 49, durch den sich die Axialbohrung 43 nicht erstreckt, ist verengt, und ein Schaltfinger 25 ist an ihm mittels der Feder 26 und der Mutter 27 befestigt. Der Schaltfinger 25 steuert ein Schaltelement 24 des Wechselgetriebes. Die Führungsteile 48 und 49 des Arbeitskolbens 14 sind in den Wänden des Arbeitszylinders 1 und im Gehäuse 2 durch Dichtungen 5, 6 abgedichtet.

Die verschiebbar in der Bohrung 43 des Arbeitskolbens 14 gelagerte Schaltstange 15 ist an ihrem äußeren Ende mit einem Auge 20 für die Befestigung an einem nicht dargestellten Handschalthebel und mit einer Queröffnung 51 für eine Befestigungsschraube 21 mit einer Mutter 28 versehen, die zum Halten der Begrenzungsanschläge 22 dient, welche die Beschränkungseinrichtung des Hubs des Arbeitskolbens 14 in der öffnung 23, 23' bilden. In ihrer weiteren Erstreckung ist die Schaltsange 15 im Bereich der öffnung 57 verengt, wodurch ein Ringraum 34 entsteht, in welchen das Zuleitungsrohr 33 des Druckmediums mündet. Letzteres gelangt vom Ringraum 34 in die Nut 30 und den senkrechten Kanal 35 des Arbeitskolbens 14. Ein Dichtungsring 32 dichtet den Ringraum 34 gegen die öffnung 23, 23' ab.

Unter dem Ringraum 34 befindet sich in der Schaltstange 15 eine Queröffnung 50, in der eine Druckfeder 29 gelagert ist, welche Kugeln 45, 45' belastet, die mit der Druckfeder29 im Zusammenwirken mit der Nut 30 eine Zentriereinrichtung der Schaltstange 15 bilden. Unter der Zentriereinrichtung befindet sich auf der Schaltstange 15 ein Dichtungsring 31, und durch eine doppelte Aussparung entsteht ein kreisförmiger Sitz 16. Der untere, in der erweiterten Axialbohrung 43 des Arbeitskolbens 14 gelagerte Teil der Schaltstange 15 ist verengt und mit zwei waagerechten Entlüftungskanälen 40, 41 versehen, die vom Entlüftungskanal 42 durchquert sind. An diesem verengten Teil der Schaltstange 15 sind gegeneinander verschiebbar zwei riaglörmige Ventile 11, 12 gelagert, die von einer zwischen ihnen angeordneten Druckfeder 13 an die Sitze 9, 10 im erweiterten Teil der Axialbohrung 43 des Arbeitskolbens 14 gedrückt sind. Unter den Ventilen 11, 12 ist auf das verengte Ende der Schaltstange 15 der Entlüftiragskörper 17 mit dem Sitz 56 aufgeschoben, welcher durch die Ringsichening 18 gesichert ist. Die Schaltstange 15 ist in der Axialbohrung 43 des Führungsteils 48 des Arbeitskolbens 14 durch dir Dichtungsringe 31,32 und der Entlüftungskörper 17 in der Axialbohrung des Kolbenstangenteils 49 durch den Dichtungsring 19 abgedichtet. Das Ventil 11 ist mit einer Dichtung 52 versehen, die mit dem Sitz 9 zusammenarbeitet, sowie mit einer Dichtung 53, die gegen den verengten Teil der Schaltstange 15 dichtet. Das Ventil 12 ist mit einer Dichtung 54 versehen, welche mit dem Sitz 10 zusammenarbeitet, und mit einer Dichtung 55, die gegen den verengten Teil der Schaltstange 15 dichtet.

Die gegenseitige Lage der Schaltstange 15 und des

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Arbeitskolbens 14 wird durch die Kugeln 45, 45' der blicklich einerseits unter Wirkung des Druckme-

Zentriereinrichtung gesichert, die in die kreisförmige diums am oberen Teil 3 des Kolbens 14 auf die vor-

Nut 30 mit den Abschrägungen einrasten, die in der her erwähnte Ringfläche, andererseits unter Wirkung

Axialbohrung 43 des Arbeitskolbens 14 ausgebildet der Zentrierkugeln 45,45'eine relative Bewegung der

ist. 5 Schaltstange 15 gegenüber dem oberen Teil 3 des

Die Funktion der Hilfskraft-Schaltvorrichtung ist Kolbens 14. Dabei legt sich zunächst die Dichtung

wie folgt: 52 des Ventils 11 auf den Sitz 9, die Verbindung des

Wenn der Fahrer mit dem Handschalthebel die Arbeitsmediums mit dem Arbeitsraum 38 wird gegewünschte Übersetzungsstufe einschaltet, überträgt sperrt, und dann wird der Sitz 16 von der Dichtung sich die Schalthebelbewegung durch den nicht darge- io 52 abgehoben. Der obere Arbeitsraum 38 wird, wie stellten Steuermechanismus auf das Auge 20 der beschrieben, entlüftet und die Hilfskraftwirkung Schaltstange 15 für die Steuerung der Schalthilfe. Die unterbrochen. Dadurch wird eine kontinuierliche Schaltstange 15 beginnt nun, z. B. bei der gewünsch- und empfindliche Steuerung erzielt, wie dies die ten Schaltung in Richtung des Pfeils P, eine relative Steuerung des synchronisierten Getriebes erfordert. Bewegung zum Kolben 14 und zu der Kolbenstange 15 insbesondere für den Fall, daß einige Stufen mit kei-48, 49 mit einem Impulshub, der maximal infolge der ner Synchronisierung ausgerüstet sind und bloß durch Anschläge 22, 23 den Wert X haben kann, gegen die eine Zahnkupplung geschaltet werden, was häufig Wirkung der Zentrierkugeln 45,45'. Diese werden da- beim ersten Gang und beim Rückwärtsgang der Fall bei gegen die Kraft der Feder 29 durch Wirkung der ist.

Abschrägungen der Nut 30 gegeneinandergedrückt. ao In analoger Weise wirkt die Hilfskraft-Schaltvor-

Die für diese relative Verschiebung notwendige Kraft richtung auch bei der Schaltbewegung in Richtung

ist viel kleiner als der Widerstand des Schaltelemen- des Pfeiles 5, wobei das Ventil 12 in Zusammen-

tes 24. Die Zentriervorrichtung verhindert durch ihr arbeit mit dem Sitz 56, der am Entlüftungskörper 17

anfängliches Nachgeben, daß Schwingungen und Er- vorgesehen ist, und dem Sitz 10 das Druckmedium

schütterungen des Handschalthebels und des Schalt- as über die Kanäle 37, 46 den unteren Arbeitsraum 39

gestänges bereits die Hilfskraft-Schaltvorrichtung bei zuführt. Das Druckmedium bewirkt eine verstärkende

Fahrt des Kraftfahrzeuges in Tätigkeit setzen und Hilfskraft auf den unteren Teil 4 des Kolbens 14 in

zentriert andererseits bei Fehlen einer Verstellkraft Richtung des Pfeils S.

die Schaltstange 15 relativ zu den Ventilen 11, 12 Die weitere Funktion, Anpassung der öffnungen

und zu den Führungsteilen 48,49. Beide Entlüftungs- 30 und die Art der Entlüftung dieses Raumes sind die-

kanäle 40, 41 sind über die Kanäle 36, 37, 46 mit selben wie beim Arbeitsraum 38, mit dem Unter-

beiden Arbeitsräumen 38, 39 des Zylinders 1 verbun- schied, daß die Entlüftung durch den Entlüftungs-

den, und diese sind daher über die Kanäle 42,44 und kanal 41 erfolgt,

das Getriebegehäuse 2 entlüftet. Gleichzeitig wirkt der Druck des dem Arbeitsraum

Bei der beschriebenen Relativbewegung der Schalt- 35 39 zugeführten Arbeitsmediums auf eine Ringstange 15 in Richtung des Pfeils P gegenüber dem fläche mit dem Außendurchmesser der Dichtung 19 Arbeitskolben 14 legt sich zunächst der Sitz 16 der und dem Innendurchmesser der Dichtung 55. Die Schaltstange 15 auf die Dichtung 52 des Ventils 11. entsprechende Rückstellkraft wirkt über die Schalt-Dadurch wird die Verbindung des Arbeitsraums 38 stange 15 zurück auf den nicht dargestellten Handmit dem Entlüftungskanal 40 gesperrt. Durch die 40 schalthebel gegen die Bewegung des Fahrers als weitere relative Bewegung der Schaltstange 15 in der Empfindlichkeitskomponente, die der verstärkenden zweiten Hälfte des Impulshubs wird durch diesen Hilfswirkung proportional ist.

Kontakt des Sitzes 16 der Schaltstange 15 das Ventil Befindet sich aus irgendeinem Grund im Fahrzeug

11 vom Sitz 9 am oberen Kolbenteil 3 entgegen der kein Luftdruck, z.B. wenn sich das Fahrzeug in

Kraft der Druckfeder 13 und dem Druck des Me- 45 Ruhe befindet, beim Anlassen u. dgl., oder tritt im

diums, welches auf das geschlossene Ventil 11 ein- Druckluftsystem eine Störung auf, so arbeitet die

wirkt, angehoben. Dann strömt das Druckmedium, Schaltvorrichtung der Gänge ungestört, bloß ohne

das ständig in den die Feder 13 enthaltenden Raum verstärkende Hilfswirkung. Die Bewegung der

durch das Zuleitungsrohr 33, den Ringraum 34, die Schaltstange 15 wird in diesem Fall unmittelbar über

Nut 30 mit den Abschrägungen und den senkrechten 50 die Schraube 21, den Begrenzungsanschlag 22 und

Kanal 35 zugeführt wird, über den Raum unter dem den Anschlag in den rechteckigen Ausschnitten 23,

Ventil 11 durch den Kanal 36 im Kolbenstangenteil 23' auf die Kolbenstange und den Kolben 14 über-

48 des Kolbens 14 in den Arbeitsraum 38 des Zylin- tragen.

desr I, wo es auf den oberen Kolbenteil 3 mit einer Diese unmittelbare Kraftübertragung von der

Kraft einwirkt, die über den Schaltfinger 25 und das 55 Schaltstange 15 bis zum Schaltelement 24 wird auch

Schaltelement 24 auf die Synchronisierkupplung in bei voller Tätigkeit der Schalthilfe in dem Fall ange-

einer der Pfeilrichtung P entsprechenden Richtung wendet, wenn der Fahrer in außergewöhnlichen Fäl-

übertragen wird. Gleichzeitig wirkt der Druck des len die Verschiebung der Synchronisierkupplung

dem Arbeitsraum 38 zugeführten Druckmediums auf durch eigene Kraft weiter beschleunigen will, die sich

eine Ringfläche mit dem Außendurchmesser der 60 in der beschriebenen Weise zur Hilfswirkung des

Dichtung 31 und dem Innendurchmesser der Dich- Druckmediums addiert.

tung 53. Dadurch entsteht eine Rückstellkraft für die Die Wahl der Wirkung des Schaltfingers 25 auf Schaltstange 15 zurück auf den Handschalthebel verschiedene Schaltelemente 24, die in verschiedenen gegen die Bewegung des Fahrers als eine der Schaltebenen angeordnet sind, erfolgt durch Drehung Hilfskraftwirkung proportionale Empfindlichkeits- 65 der Schaltstange 15 um ihre Längsachse. Diese Drehkomponente, bewegung wird durch die Schraube 21 und die An-

Stellt der Fahrer die Bewegung des Handschalt- schlage 22 übertragen, die in Richtung dieser Behebeis ein, oder verlangsamt er sie, so entsteht äugen- wegung mit einem minimalen Spiel im rechteckigen

sschnitt 23, 23' des Kolbenstangenteils 48 gelagert d, auf die Kolbenstange und damit auf den Schalter 25 übertragen.

Eine ähnliche Einrichtung kann auch in anderen bieten angewendet werden, da ihre Steuerung leicht ausführbar ist. Sie ist doppelseitig und ermöglicht die Herabsetzung der Kraft bei gleichzeitiger Möglichkeit der Kombination mit einer weiteren Operation, die durch Drehung eines Steuerelementes übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. solchen Schaltvorgang notwendige Zeit ist verhält-

   Patentanspruch: nismäßig lang, wodurch die dynamischen Eigen

   schaften und das kontinuierliche Fahren des Fahr-

   Mit Druckluft arbeitende Hilfskraft-Schalt- zeuges ungünstig beeinflußt werden,
   vorrichtung für synchronisierte Wechselgetriebe 5 Häufig ist es nämlich nicht möglich, übliche Synvon Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem im chronisiereinrichtungen einzusetzen, da infolge der Hohlraum eines Arbeitszylinders zwei Arbeite- großen trägen Massen recht hohe Steuerkräfte erräume abteilenden Arbeitskolben mit einer als forderlich sind, die mit der Größe aller Bestandteile Kolbenstange dienenden Verlängerung und einer schneller anwachsen als die Abmessungen der Rei-Axialbohrung für die Lagerung einer Schalt- io bungselemente der Synchronisierung. Diese hohen stange, welche mittels eines Begrenzungsanschla- Steuerkräfte sind durch die Gesamtkonstruktion des ges zur Beschränkung ihres Hubes relativ zur Schaltgetriebes und die erforderlichen kleinen Kolbenstange mit dieser zusammenwirkt und wel- Schaltzeiten bedingt, in denen die rotierenden Teile eher eine die neutrale Mittelstellung der Schalt- entweder beschleunigt oder abgebremst werden stange relativ zur Kolbenstange herbeiführende 15 müssen.

   Zentriereinrichtung zugeordnet ist, wobei die Um die hohen Steuerkräfte herabzusetzen, werden

   Schaltstange einerseits mit dem Handschalthebel daher zusätzliche, als Schalthilfen wirkende Einrichverbunden und andererseits innerhalb der Axial- tungen angewendet, sogenannte Hilfskraft-Schaltbohrung des Arbeitskolbens mit zwei auf einem vorrichtungen, bei denen ein wesentlicher Teil der im Durchmesser verringerten Abschnitt der ao zur Steuerung der Synchronisiereinrichtung notwen-Schaltstange verschieblichen, gegenüber diesem digen Kraft mit Hilfe eines Druckmediums aufge-Abschnitt der Schaltstange abgedichteten Ven- bracht wird. Diese Schalthilfen ermöglichen die tilen besetzt ist, zwischen denen eine Druckfeder mühelose Ausführung von Schaltvorgängen und angeordnet ist, die die Ventile in der neutralen haben ferner den Vorteil, daß im Fall einer Störung zentrierten Mittelstellung der Schaltstange gegen 25 der Schalthilfe oder des pneumatischen Steueram Arbeitskolben ausgebildete, schulterartig in systems mechanisch-manuell geschaltet werden kann, die Axialbohrung hineinragende Ventilsitze preßt, Derartige Schalthilfen wahren auch die Empfindlichweiche die zwischen die Ventile eingeführte keit und den Kontakt zwischen der Synchronisier-Druckluft gegen ein Eindringen in die Arbeits- kupplung und dem Schalthebel des Fahrers — zum räume abdichten, wobei in der neutralen Mittel- 30 Unterschied zur sogenannten Servo-Steuerung durch stellung der Schaltstange beide Arbeitsräume mit reine Impulse des Druckmediums ohne mechanische Entlüftungskanälen in der Schaltstange über Kontaktdurchschaltung des Schalthebels mit dem außerhalb der beiden Ventile vorgesehene öff- Schaltgetriebe.

   nungen in Verbindung stehen, während nach Ab- Es ist bereits eine bei Kraftfahrzeugwechselgetrie-

   heben des jeweiligen Ventils vom Ventilsitz durch 35 ben anwendbare Hilfskraft-Steuereinrichtung bejeweils einen dem Ventil zugeordneten Mitneh- kannt (deutsche Auslegeschrift 1 225 052), bei welmeranschlag an der Schaltstange in einer Ver- eher ein doppeltwirkender, je nach Schaltrichtung Schiebestellung derselben relativ zur Kolben- einseitig beaufschlagbarer Hilfskraft-Arbeitskolben stange Druckluft in den entsprechenden Arbeits- mit dem zu schaltenden Teil verbunden ist, der in raum einleitbar ist und der mit einer Dichtfläche 40 einer Axialbohrung eine von Hand verschiebbare versehene Mitnehmeranschlag in dieser Lage die Schaltstange mit auf ihr angebrachten elastisch verVerbindung des beaufschlagten Arbeitsraumes formbaren Ventilkörpern aufnimmt, die bei axialer zum Entlüftungskansl absperrt, dadurch ge- Verschiebung der Schaltstange relativ zum Arbeitskennzeichnet, daß der Arbeitskolben(14) kolben in Zusammenwirken mit Anschlägen an der nach beiden Seiten mit einer hohlen Kolben- 45 Schaltstange die Druckmittelzufuhr zu den Arbeitsstange (48, 49) versehen ist, in der die Schalt- räumen abhängig von der Relatiwerschiebung steustange (15) zu beiden Seiten der Ventilanordnung ert. Bei Druckbeaufschlagung eines Arbeitsraumes (11, 12) mittels an der Schaltstange auf deren wird das Schaltorgan in einer ausgelenkten Stellung nicht verringertem Durchmesser angeordneter gehalten bzw. in Richtung dieser Stellung belastet. Dichtungsringe (19, 31) abgedichtet geführt ist. 50 Hierdurch folgt der Arbeitskolben und dadurch das

   zu schaltende Teil den Bewegungen der Schaltstange. Bei dieser bekannten Einrichtung ist der Durchmesser der Schaltstange durchgehend gleich.

   Eine von der Größe der Hilfskraftwirkung abhängige

   55 Gegenkraft auf die von Hand verschiebbare Schaltstange, die den Betätigenden über die Größe der Hilfskraft informiert, ergibt sich bei dieser Konstruk-Die Erfindung betrifft eine mit Druckluft arbei- tion nicht.

   tende Hilfskraft-Schaltvorrichtung für synchronisierte Bei einer anderen dem Oberbegriff des Patent-

   Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit den Merk- 60 anspruches entsprechenden bekannten Hilfskraftmalen des Obergriffes des Patentanspruches. Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeug-Wechselge-Häufig sind die Wechselgetriebe von schweren triebe (deutsche Auslegeschrift 1 176 000) ist nur Nutzfahrzeugen mit einer Zahnkupplung versehen, ein Teil der Schaltstange in der Kolbenstange abdurch die wegen der großen Massen der bewegten gedichtet geführt, so daß eine Stirnfläche der Schalt-Teile eine mechanisch-manuelle Steuerung sehr 65 stange dem in einem der Arbeitsräume wirkenden schwierig und kompliziert wird. Jeder Schaltvorgang Druck ausgesetzt ist. Auf die Schaltstange wirken erfordert deshalb ein besonderes Geschick des Fah- daher je nach Auslenkrichtung gegenüber der KoI-rers und beeinflußt die Fahrsicherheit. Die für einen benstange in Größe und Richtung unterschiedliche,