DE2065369A1 - Vorrichtung zum schalten von mehrstufigen zahnradwechselgetrieben - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Schalten von mehrstufigen Zahnradwechselgetrieben Das Hauptpatent ... (Patentnnmeldung P 19 30 046.0-21) betrifft Maßnahmen zum Schalten von mehrstufigen Znbnradwechselgetrieben, insbesondere für iastfahrzeuge, wobei die zur Vermittlung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse axial verschieblichen Zahnräder bzw. verzahnten Schaltglieder elektro-hydraulisch verschoben werden, und wobei nach dem Auslösen eines Stufenwechsels das Ausrücken der wirksam gewesenen Stufe, das anschließende Zustandebringen des Synchronlaufs der für die gewählte Stufe in Eingriff zu bringenden Zahnräder bzw Schaltglieder und das Einrücken derselben ineinander selbsttätig erfolgt, und zwar vorzugsweise einschließ-1 ich des Abkuppeln des Antriebsmotors vor dem besagten Ausrücken und eines neuerlichen Ankuppelns nach dem erwähnten Einrücken. Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21) zur Durchführung des Schaltens weist ein elektrisches bzw. elektronisches Steuerteil auf, das von Hand und/oder selbsttätig in Abahängigkeit von der Motorbelastung und -drehzahl-sowie der wirksamen Getriebestufe ausgelöst wird bzw. startet, und den selbsttätigen Ablauf jedes Stufenwechsels steuert, und ist weiterhin mit einer Druckflüssigkeitsquelle sowie mit Stellzylindern ausgestattet, deren Kolben jeweils mit einem der beim Stufenwechseln zu bewegenden Getriebeteile verbunden sind.
• Zur Gewährleistung eines schnellen Schaltens mehrstufiger Zahnradwechselgetriebe ist nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21) vorgeschlagen, das Einrücken der Zahnräder bzw. Schaltglieder bei Eintreten ihres Synchronlaufs schlagartig durch den Kolben eines hydraulischen Stellzylinders vorzunehmen, indem dieser Kolben über eine verzögerungslos schaltende, zweistlifige elektro-hydraulische Steuerung schlagartig mit einem zu seiner Verschiebung ausreichend großen Druckflüssigkeitsvolumen beaufschlagt oder davon entlastet wird. In weiterer Vervollkommnung wird eine gesonderte schnelle Umlaufverzögerung bzw. -beschleunigung eines der beiden bei jedem Stufenwechsel miteinander in Eingriff. zu bringenden Getriebeteile zur Erzielung ihres Synchronlaufs vorgenommen, währenddes sen die Verbindungen dieses Getriebeteils zu dem dem Getriebe vorgeschalteten Antriebsmotor und zur dem Getriebe nachgeschalteten anzutreibenden Welle zur Verzögerung bzwe Beschleunigung nur geringer Nassen untertrochen werden.
• Die zur Erzielung. des Synchronlaufs der beiden bei jedem Stufenwechsel miteinander in Eingriff zu bringenden Getriebeteile vorzunehmende Umlaufverzögerung bzw. -bes chl eu neigung eines der beiden Getriebeteile wird insbesondere bei Erreichen der Trennstellung der zuvor eingerückt gewesenen Getriebeteile gestartet.
• Die oben erwähnte Vorrichtung zur Durchführung dieses Schaltens ist nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21) dadurch gekennzeichnet, daß die Stellzylinder jeweils mit mindestens einem hydraulisch betätigten 2-Stellungs-3-Wege-Hauptventil über eine Leitung großen Innendurchmessers verbunden sind, welches außerdem an einen als Druckflüssigkeitsquelle dienenden Druckflüssigkeitsspeicher und an einen Flüssigkeitsauffangbehälter über Leitungen großen Innendurchmessers angeschlossen ist und in jeder Schaltrichtung einen großen Querschnitt freigibt sowie durch ein elektro-magnetisches 2-Stellungs-3-Wege-Vorventil mit kleiner, an das Steuerteil angeschlossener Erregerspule gesteuert ist, welches in jeder Schaltrichtung nur einen kleinen Querschnitt freigibt und einerseits mit dem Betätigungszylinder des zugehörigen Hauptventils, andererseits mit dem Druckflüssigkeitsspeicher und dem Flüssigkeitsauffangbehälter über Leitungen kleineren Innendurchmessers in Verbindung steht.
• Dabei kann jedes axial bewegliche Zahnrad bzw.
• Schaltglied in zwei ve-~hiede,nen Getriebestufen in jeweils eine andere Verzahnung einrückbar LLccl. ~wnd. mit einem Kolben verbunden sein, welcher in einem Zylinder in zwei Endlagen und eine Mittellage beweglich ist, in welchen Zylinder.
• drei Leitungen großen Innendurchmessers münden, von denen eine mit dem Druckflüssigkeitsspeicher und die zwei anderen mit je einem hydraulisch betätigten, von einem elektromagnetischen 2-Stellungs-3-Wege-Vorventil gesteuerten 2-Stellungs-3-Wege-Hauptventil verbunden sind.
• Jeder Zylinder kann einen Ringanschlag aufweisen, welcher den Zylinder in einen vorderen Abschnitt, in welchem der mit dem zu bewegenden Zahnrad bzw. Schaltglied verbundene erste Kolben läuft, und in einen hinteren Abschnitt unterteilt, in welchem ein zweiter Kolben läuft, welcher bei Anlage am Ringanschlag mit seiner Kolbenstange so weit in den vorderen Zylinderabschnitt hineinragt, daß der am freien Ende dieser Kolbenstange anliegende erste Kolben sich in der Mittellage befindet.
• In die Leitungen zwischen dem Druckflüssigkeitsspeicher und den Vor- sowie Hauptventilen kann ein elektro-magnetisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Ventil eingeschaltet sein, welches außerdem an denFlüssigkeitsauffangbehälter über eine weitere Leitung angeschlossen ist, so daß in einer Schaltrichtung deytetztgennnnten Ventils der Druckflüssìgkeitsspeicher und in der anderen Schaltrichtung der Flüssigkeitsauffangbehälter an die Leitungen zu den Vor- und Hauptventilen und die Zylinder angeschlossen ist.
• Die elektro-magnetisch betätigten Vorventile und die hydraulisch betätigten Hauptventile, mindestens jedoch die Vorventile können als Sitzzentile ausgebildet sein, beispielsweise als Kugelsitzventile.
• Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, wonach eines der bei jedem Stufenwechsel in Synchronlauf zu bringenden Getriebeteile, welches bei abgekuppeltem Antriebsmotor und ausgerückten Getriebestufen frei läuft, mit einem gesonderten, wahlweise~beschleunigenden oder verzögernden, vom elektrischen Steuerteil beeinflußten Gerät verbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gerät um ein hydraulisches Aggregat, welches als Motor oder Pumpe wirkt.
• Stattdessen kann das genannte Gerät auch aus einer gesonderten Bremseinrichtung und einem gesonderten Motor zusammengesetzt sein. Vorzugsweise ist das Gerät mit der Nebenwelle eines eine Haupt- und eine Nebenwelle aufweisenden Getriebes verbunden.
• Die dem Getriebe vorgeschaltete Reibungskupplung kann von einem hydraulischen Stellzylinder aus betätigbar sein, dessen Kolben mit dem beweglichen Teil der Kupplung in Verbindung steht, wobei der Zylinder mit einer vom elektrischen Steuerteil gesteuerten, elektro-magnetisch betätigten Ventilanordnung verbunden ist, die außerdem an den Drflckflüssigkeitsspeicher und den Blüssigkeitsauffangbehälter angeschlossen ist.
• Aufgabe der Erfindung ist eine weitere Verbesserung des Gegenstandes'vom Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21) im Hinblick auf eine Verminderung der Bauteile und des Platzbedarfes der Schaltvorrichtung.
• Dies ist durch die im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen erreicht. Die Erfindung wird weiter vervollkommnent, wenn die in den Ansprüchen 2 bis 13 angegebenen Merkmale verwirklicht sind.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind stets nur zwei Stellzylinder erforderlich, unabhängig davon, wieviel ttbersetzungsstufen das zu schaltende Getriebe aufweist. Es sind nicht nur äußerst wenige Bauteile erforderlich, sondern der Platzbedarf ist auch beträchtlich verringert. Dabei sind die Schaltzeiten nicht etwa verlängert, da die Axialverstellung der Schaltwelle durchgeführt wird, während die miteinander in Eingriff zu bringenden Getriebeteile in Synchronlauf gebracht werden.
• Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Getriebes in schematischer Wiedergabe; Fig. 2 die Ansicht des Schnittes entlang der Linie II-II in Fig. 1, ebenfalls in schematischer Wiedergabe; Fig. 3 die teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf die Ausfihrungsform nach Fig. 1 und 2, gleichfalls in schematischer Darstellung; Fig. 4 das hydraulische Schaltbild der Schaltvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3.
• Bei der in den Zeichnungen dargestellten erSindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine solche, mit welcher ein Lastkraftwagen ausgestattet werden kann. Dessen nicht dargestellter Motor ist über eine Welle 2 mit einer Reibungskupplung 3 verbunden, deren beweglicher Teil 4 auf der Antriebswelle 5 des Zahnradwechselgetriebes 6 Frehfest, jedoch axial verschieblich sitzt. Anstelle eines Deckels ist an das Getriebe 6 die noch zu erläuternde Schaltvorrichtung 7 angeflanscht.
• Das Getriebe 6 ist herkömmlicher Bauart und mit einer Hauptwelle 8 sowie einer Nebenwelle 9 ausgestattet. Die Hauptwelle 8 stellt die mit den anzutreibenden Fahrzeugrädern verbundene Getriebeabtriebswelle dar. Sie wird über die Nebenwelle 9 mit der Getriebeantriebswelle 5 verbunden.
• Dazu sind die Zahnräder 10 bis 17 sowie die Schaitmuffen 18, 19 vorgesehen. Auf der Welle 5 ist das Zahnrad 10, auf der Welle 9 sind die Zahnräder 11, 12, 13 und 14 jeweils terdrehungsfest und axial unverschieblich aufgekeilt. Während das Zahnrad 11 der Welle 9 mit dem Zahnrad 10 der Welle 5 kämmt, stehen die Zahnr"äder 12, 13 und 14 der Nebenwelle 9 in 6tandiger Eingriff mit den Zahnrädern 15 bzw.
• 16 bzw. 17 des Getriebes 6, welche auf der Hauptwelle 8 axial unverschieblich, jedoch frei drehbar gelagert sind.
• Demgegenüber sind die Schaltmuffen 18, 19 auf der Hauptwelle 8 verdrehungsfest, aber axial verschieblich gelagert, so daß sie jLitt ihren beiderseitigen Verzahnungen 20 wahlweise in entsprechende Verzahnungen am Zahnrad 10 und 15 bzw. 16 und 1? eingerückt werden können. Bei in den sich die Muffen 18, 19 in der in Fig. 1 wiedergegebenen mittleren StelluRgX dann laufen bei einer Drehung der Welle 5 zwar sämtliche Zahnräder 10 bis 17 sowie die Nebenwelle 9 des Getriebes 6 sit, nicht jedoch die HauptweLle 8.
• Diese wird erst dann mitgenommen, wenn die Schaitmuffe 18 oder die Schaitmuffe 19 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 10 oder 15 bzw. 16 oder 17 eingeschoben wird. Dabei dreht sich bei derselben Drehzahl der Welle 5 die Welle 8 mit unterschiedlichen Drehzhlen, je nachdem Zahnrad 10, 15, 16 oder 17, mit welchen sle mittels der Schaltmuffe 18 oder 19 verbunden wird. Bei derselben Drehzahl der Welle 5 vermittelt das Einrücken der Muffe 19 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 17 die kleinste Drehzahl der Welle 8, das Einrücken der muffe 19 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 16 eine größere Drehzahl der Welle 8, das Einrücken der Muffe 18 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 15 eine wiederum größere Drehzahl der Welle 8, und das Einrücken der Muffe 18 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 10 die größtmögliche Drehzahl der Welle 8, welche gleich der Drehzahl der Welle 5 ist. Selbstverständlich darf nur jeweils eine der beiden Muffen 18, 19 eingerückt sein, und die andere muß sich dann in der ii Fig. 1 wiedergegebenen Mittelstellung befinden.
• Auf der Nebenwelle 9 ist ein weiteres Zahnrad 14' aufgekeilt, demgegenüber ein zusätzliches Zahnrad-17' auf der Hauptwelle 8 axial unverschieblich, jedoch frei drehbar gelagert ist. Beim Einrücken eines auf einer Hilfsnebenwelle 9' axial verschieblichen Zahnrades 20' in die Zahnräder 14' und 17', wobei sich die beiden Muffen 18 und 19 in der in Fig. 1 wiedergegebenen Mittelstellung befindsesn, wird der Drehsinn der Hauptwelle 8 umgekehrt, ist also der Rückwärtsgang' eingeschaltet.
• Die Axialverschiebung der Schaltmuffen 18 und 19 sowie des Zahnrads 20' erfolgt jeweils mittels eines Armes 21, welcher in eine Ringnut in der Muffe 18 bzs. 19 bzw. des Zahnrads 20' eingreift und an einer zu den Wellen 5, 8, 9 und 9' senkrechten und drehbar gelagerten Welle 22 angebracht ist. Auf der dem Arm 21 abgewandten Seite weist jede Welle 22 einen weiteren drehfest damit verbundenen Arm 23 auf.
• Im deckelartig ausgebildeten Bauteil 7 sind zwei zueinander und zu den Wellen 5, 8, 9 und 9' parallele Stangen 23t axial verschieblich gelagert, welche am Ende des Armes 23 angelenkt sind, der-der Schaltmuffe 19 bzw. dem Zahnrad 20' zugeordnet ist. Die Arme 23' liegen mit ihrem anderen Ende koaxial zum Ende des Armes 23, welcher der Schaltmuffe 18 zugeordnet ist. An den koaxialen Armenden ist jeweils ein Hebel 23'' angelenkt, welcheran einem Schaltring 23"' befestigt ist. Die drei zueinander koaxialen Schaltringe 23''' sitzen frei drehbar auf einer Schaltwelle 24, welche in den Ringen 23"' axial verschieblich ist. Die Schaltwelle 24 ist mit einem Keil 24' ausgestattet, welcher äe nach der Axialstellung der Schaltwelle 24 in eine innere Längsnut eines Schaltringes 23''' eingreift und diesen mitnimmt, wenn die Schaltwelle 24 verdreht wird.
• Die Schaltwelle 24 ist in drei Winkel stellungen verdrehbar, so daß jede Schaltmuffe 18 bzw. 19 in drei Stellungen verstellt wird, nämlich die in Fig. 1 wiedergegebene Mittelstellung und eine linke sowie rechte Endstellung, in welcher jeweils die linken bzw. rechten einander benachbarten Verzahnungen 20 miteinander in Eingriff stehen.
• Der Arm 21 des Zahnrads 20' braucht nur in zwei Stellungen bewegt zu werden, in welchen das Zahnrad 20' in die Zahnräder 14' und 17' eingerückt oder daraus ausgerückt ist.
• Gemäß Fig. 4 ist zur Verdrehung der Schaltwelle 24 auf dieser ein Ritzel 24" vorgesehen, das mit der Schaltwelle 24 verdrehungssicher, jedoch axial verschieblich verbunden ist. Nit dem Ritzel 24" kämmt die als Zahnstange ausgebildete Stange 25 eines Kolbens 26, der zusammen mit einem zweiten Kolben 27 mit Kolbenstange 28 in einem Zylinder 29 axial verschieblich geführt ist. Der Kolben 26 ist auf noch zu beschreibende Weise in drei verschiedene Stellungen beweglich, nämlich auf die in Fig. 4 wiedergegebene Mittellage, in eine linke Endlage, in welcher er an einem Ringanschlag 70 des Zylinders 29 anliegt, und in eine rechte Endlage, in welcher er an der rechten Innenstirnfläche des Zylinder 29 zur Anlage gebracht ist. Jeder dieser drei Stellungen des Kolbens 26 sind drei Winkelstellungen der damit verbundenen Schaltwelle 24 und somit über das beschriebene Koppelgestänge auch drei Stellungen der Schaltmuffe 18 bzw. 19 zugeordnet. In der Mittellage des Kolbens 26 befindet sich die ihm zugeordnete Schaltmuffe 18 bzw. 19 ebenfalls in mittlerer, ausgerückter Stellung, wie aus Fig. 1 hervorgeht. In der linken Endlage des Kolbens 26 ist die Schaltmuffe 18 bzw. 19 mit ihrer Verzahnung 20 in die Verzahnung 20 des Zahnrades 15 bzw. 17 eingerückt, in der rechten Endlage des Kolbens 26 sind dagegen die Schaltmuffen 18, 19 mit ihren Verzahnungen 20 in die Verzahnung 20 des Zahnrads 10 bzw. 16 eingerückt.
• Der Stellzylinder 29. wird hydraulisch betätigt und weist daher mehrere Anschlußleitungen auf, welche mit einer Druckflüssigkeftsquelle oder aber mit einem drucklosen Auffangbehälter in Verbindung gesetzt werden können. So zündet eine Druckflüssigkeitsleitung 31 in der Nähe derjenigen Innenstirnfläche in den Zylinder 29, welche von der Kolben stange 25 durchsetzt ist. Diese Leitung 31 ist an die eine Seite eines elektro-magnetischen 2-Stellungs-3-Wege-Vent ii s 32 angeschlossen, dessen andere Seite über eine Flüssigkeitsleitung 33 an einen Druckflüssigkeitsspeicher 34 angeschlossen ist. Dieser wird von einer Puepe 35 mit Druckflüssigkeit gespeist, wobei überschüssiges ydrauliköl über die Leitung 36 und das Überströmventil 37 nach Auffüllung des Speichers 34 in den Flüssigkeitsauffgbehälter 38 zurückfließt Weiterhin steht das Ventil 32 mit der erwähnten anderen Seite über eine Rücklaufleitung 39 mit dem Flüssigkeitsauffangbehält.er 38 in Verbindung. Es gehen von dem Ventil 32 also drei Flüssigkeitsleit'ungen ause Neben der Leitung 31 münden in den Zylinder 29 noch die zwei weiteren Leitungen 40 und 41. Während die Leitung 40 in der der von der Kolbenstange 25 durchsetzten Zylinderstirnfläche gegenüberliegenden hinteren Stirnfläche des Zylinders 29 mündet, läuft die Leitung 41 in der Nahe des Ringanschlags 30 in die Zylinder 29 ein. Die Leitungen 40, 41 sind jeweils an ein hydraulisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Hauptventil 42 bzw. 43 angeschlossen, das andererseits über eine Flüssigkeitsleitung 44 bzw.
• 45 zusammen mit der Leitung 31 an das bereits erwähnte Ventil 32 angeschlossen ist und über eine Leitung 46 bzw. 47 mit der zjm Flüssigkeitsauffangbehälter 38 führenden Rücklaufleitung 39 in Verbindung steht. Den beiden Hauptventilen 42, 43 sind über jeweils eine Leitung 48 bzw. 49, welche an den BetätigungszYlinder 50 bzw. 51 des Hauptventils 42 bzw. 43 angeschlossen ist, je ein elektromagnetisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Vorventil 52 bzw.
• 53 vorgeschaltet.
• Neben der Leitung 48 bzw. 49 gehen von den Vorventilen 52 bzw. 53 andererseits jeweils eine zum Ventil 32 führende Flüssigkeitsleitung 54 bzw. 55 sowie eine an die Rücklaufleitung 39 angeschlossene Leitung 56 bzw. 57 aus.
• Um die Kolben 26 und 27 im Zylinder 29 schlagartig verstellen und demgemäß in die entsprechenden Abschnitte des Zylinders 29 die erforderlichen I>ruckflüssigkeitsmengen extrem schnell einströmen bzw. daraus abströmen lassen zu können sind die Flassigkeitsleitungen 31, 40, 41, 44, 45, 46, 47 sowie 33 und 39 mit einem entsprechend großen Innendurchmesser versehen, ferner die Ventile 32, 42 und 43 so ausgestaltet, daß sie in jeder Schaltrichtung ebenfalls einen entsprechend großen Querschnitt freigeben.
• Außerdem trägt zur schlagartigen Verstellung des Kolbens 26 im Zylinder 29 bei einem entsprechenden Befehl des nicht dargestellten Steuerteils der Umstand bei, daß den Leitungen 40 und 41 jeweils ein großvolumiges Hauptventil 42 bzw 43 zugeordnet ist, welches durch ein kleinvolumiges elÄftromagnetisches Vorventil 52 bzw. 53 hydraulisch gesteuert wird.
• Die Ventile 52, 53 erfordern zu ihrer Betätigung nur geringe Schaltkräfte, so daß ibre elektrischen Spulen klein und die aufzubauenden MagnetSelder von geringer Stärke sind, die schnell aufgebaut werden. Bei einer Betätigung der Ventile 52, 53 erfolgt praktisch gleichzeitig auch eine Betätigung den nachgeschalteten Ventile 42 bzw. 43, da die hydraulische Verbindung zwischen den Ventilen 42 und 52 bzw. 43 und 53 praktisch keine Verzögerung eintreten läßt.
• Im übrigen ist auch dadurch noch für eine schnelle Umschaltung der Leitungen 40, 41 auf das Ventil 32 oder die Rücklaufleitung 39 Sorge getragen, daß die Ventile 42, 43, 52 und 53 als-Kugelsitzventile ausgebildet sind, welche keinen positiven Uberdeckungsweg der Verschlußglieder und somit sehr kurze.Arbeitshübe besitzen. Bei üblichen Ventilen mit zentrischen rotationssymmetrischen Steuerschiebern und um diese herum angeordneten ringförmigen Druckräumen ist eine positive tberdeckung der Druckräume durch die Steuerschieber erforderlich, um die Leckölverluste möglichst gering zu halten. Bei jeder Betätigung muß also zunächst der Weg dieser Uberdeckung zurückgelegt werden, bevor der Steuerschieber eine Schaltrichtung freigibt.
• Hierzu ist zusätzliche Zeit erforderlich, ferner muß der Magnet des Ventils wegen des längeren Hubes entsprechend kräftig, d.h. mit hoher Wicklungsinduktivität ausgebildet werden. Alle diese Nachteile sind bei den Kugelsitzventilen 42, 43, 52 und 53 nicht gegeben.
• Zur Äxialverstellung der Schaltwelle 24 dient der hydraulisch betätigte Stellzylinder 29', welcher entsprechend dem Stellzylinder 29 auch als Dreistellungszylinder ausgebildet ist und denselben Aufbau aufweist. Gleiche Bauteile sind einschließlich der Hydraulikleitungen mit denselben, jedoch gestrichenen Bezugsziffern versehen. In die Leitungen 40' und 41' ist jeweils nur ein einziges, vom nicht dargestellten Steuerteil aus gesteuertes, als Kugelsitzventil ausgebildetes elektro-magnetisches Ventil 42' bzw 43' eingeschaltet, welches über eine Leitung 44' bzw. 45' mit dem Ventii 32 und über eine Leitung 46' bzw. 47' mit det Rücklaufleitung 39 in Verbindung steht.
• Die Axialstellung der Schaltwelle 24 wird über Schalter 82', 83' und 84', welche von der Kolbenstange 25' oder stattdessen von der Schaltwelle 24 selbst betätigt werden, an das nicht dargestellte Steuerteil gemeldet, um anzuzeigen, mit welchem Schaltring 23" ' die Schaltwelle 24 über den keilartigen Finger 24' im Eingriff steht. Desgleichen wirkt die Kolbenstange 25 mit Schaltern 82, 83 und 84 zusammen, um dem Steuerteil anzugeben, in welcher Wllikelstellung sich die Schaltwelle 24 befindet.
• Die elektro-magnetischen Ventile 32, 42t, zu , 43', 52 und 53 sind über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit dem gleichfalls nicht wiedergegebenen Steuerteil verbunden, desgleichen erwähntermaßen die Schalter 82 bis 84 und 82' bis 84'. Weiterhin führen zu dem Steuerteil nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21) zwei elektrische Leitungen, welche jeweils an einen nicht dargestellten Drehzahlmesser angeschlossen sind, der mit der Getriebehauptwelle 8 bzw. der Getriebenebenwelle 9 umlauf, Schließlich geht vom Steuerteil auch noch je eine elektrische Leitung zur Steuerung der hydraulischen Betätigung der Kupplung 3 und des noch zu beschreibenden Gerätes 58 aus.
• Die Arbeitsweise der gesamten Schaltvorrichtung 7 ist identisch mit derjenigen der Schaltvorrichtung nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 19 30 046.0-21), abgesehen davon, daß bei jedem Getriebestufenwechsel immer nur dieselben Ventile 42, 47, 52, 53 und derselbe Stellzylinder 29 betätigt werden, welcher über das Ritzel 24" und die Schaltwelle 24 jedoch auf eine andere Schaltmuffe 18 bzw. 19 bzw. das Zahnrad 20' einwirkt, wobei die Axialverstellung der Schaltwelle 24 mittels des Stellzylinders 29' immer dann vorgenommen wird, wenn die Schaltmuffen 18 und 19 sowie das Zahnrad 20' sich außer Eingriff befinden und die beiden miteinander in Eingriff zu bringenden Verzahnungen 20 in Synchronlauf gebracht werden, so daß jegliche Schaltzeitverlängerung ausgeschlossen ist.
• Die Nebenwelle 9 des Getriebes 6 ist mit-emem hydraulischen Aggregat 58 verbunden, das wahlweise als Motor oder Pumpe wirken kann. Das Aggregat 58 weist ein koaxiales Zahnrad 58' auf, welches mit dem Zahnrad 17 auf der Hauptwelle 8 kamms, das seinerseits mit dem Zahnrad 14 auf der Nebenwelle 9 in Eingriff steht. Das Zahnrad 17 ist auf der Hauptwelle 8 frei drehbar gelagert, während das Zahnrad 14 auf der Nebenwelle 9 verdrehungssicher aufgekeilt ist.
• Das Aggregat 58 kann beispielsweise ueber eine nicht dargestellte: Flüssigkeitszufuhrleitung und eine ebenfalls nicht dargestellte Flüssigkeitsabfuhrleitung mit einem elektro-magnetisch betätigten, nicht gezeigten 3-Stellungs-4-Wege-Ventil verbunden sein, das andererse-tts über zwei Leitungen mit dem Druckflüssigkeitsspeicher 34 bzw dem drucklosen Flüssigkeitsauffangbehälter 38 in Verbindung steht In der einen Schaltstellung des erwähnten Ventils sind alle Leitungen abgesperrt, so daß das hydraulische Aggregat 58 als Pumpe wirkt, welche in die Flüssigkeitsabfuhrleitung und von dort in eine weitere Leitung gegen ein daran angeschaltetes Überdruckventil fördert, das zur Flüssigkeitszufuhrleitung hin öffnet, aus welcher das Aggregat 58 Druckflüssigkeit saugt. Dabei muß das Aggregat 58 den am Überdruckventil eingestellten öffnungsdruck ständig aufrechterhalten, wirkt also bremsend auf die Nebenwelle 9 des Getriebes 6.
• In der zweiten Stellung des erwahnten Ventils sind die mit dem Druckflüssigkeftsspeicher bzw. dem drucklosen Flüssigkeitsauffangbebälter in Verbindung stehenden Leitungen nach wie vor abgesperrt, die Flüssigkeitszufuhrleitung und die Flüssigkeitsabfuhrleitung jedoch miteinander verbunden, so daß die Leitung mit dem tberdruckventil überbrückt ist. Das von der Nebenwelle 9 angetriebene Aggregat 58 wirkt also nach wie vor als Pumpe, jedoch ohne gegen einen Druck in der Flüssigkeitszufuhrleitung und der Flüssigkeftsabfuhrleitung anfördern zu müssen, ohne also auch praktisch eine Bremswirkung auf die Nebenwelle 9 auszuüben. In einer dritten Schaltstellung verbindet das Ventil die BlüssigkeitszuStzhrleitung mit der zum Druckflüssig keitsspeicher 34 führenden Leitung, ferner die Flüssigkeits abfuhrleitung mit der zum drucklosen Flüssigkeitsauffangbehälter 38 verbundenen Leitung, so daß das hydraulische Aggregat. 58 mit Druckflüssigkeft aus dem Speicher 34 beaufschlagt wird und als Motor wirken kann, der die Nebenwelle 9 antreibt.
• Wie aus Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, kann das Gerät 58 jedoch auch aus einer gesonderten Reibungskupplung und einem getrennten Antriebsmotor zusammengesetzt sein, welche gleichfalls vom erwahnten Steuerteil aus gesteuert werden.
• Zur Betätigung der Reibungskupplung 3 des mit der erf indungsgemäßen Vorrichtung versehenen Lastkraftwagens kann ein nicht dargestellter Stellzylinder vorgesehen sein, dessen Kolben mit dem beweglichen Teil 4 der Kupplung 3 verbunden ist. Der Zylinder steht über eine Leitung mit einem hydraulisch betätigten 2-Stellungs-3-.Wege-Ventil in Verbindung, das andererseits über eine weitere Leitung an den Druckflüssigkeitsspeichergund über eine zusätzliche Leitung an den Flüssigkeitsauffangbehälter angeschlossen ist. Der Betätigungszylinder des Ventils ist über eine Leitung an ein eleRtro-magnetisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Vorventil angeschlossen, das andererseits über zwei Leitungen ebenfalls mit dem Druckflüssigkeitsspeicher bzw. dem Flüssigkeitsauffangbehälter verbunden ist.
• Um eine schnelle Beaufschlagung des Zylinders mit dem erforderlichen Druckflüssigkeitsvolumen sicherzustellen, weisen die Flüssigkeitsleitungen zwischen Zylinder und hydraulisch betätigtem Ventil bzw. zwischen Zylinder und Druckflüssigkeitsspeicher einen entsprechend großen Innendurchmesser auf, ferner ist das hydraulisch betätigte Ventil so ausgestaltet, daß es zumindest in der die beiden besagten Leitungen verbindenden Schaltstellung einen entsprechend großen Querschnitt freigibt. Aus den vorstehend schon im Zusemmenhang mit der DruckflüssigkeitsbeauSschlagung des Zylinders 29 erörterten Gründen ist nicht ein elektro-magnetisches Hauptventil vorgesehen, sondern stattdessen das Hauptventil als hydraulisch betätigtes Ventil ausgebildet, dem ein kleinvolumigeres elektromagnetisch betätigtes Vorventil vorgeschaltet ist. Ebenfalls aus den bereits angegebenen Gründen sind das- Vor- und Hauptventil jeweils als Kugelsitzventil ausgebildet.
• Um zwar ein schnelles Ausrücken der Kupplung 7, jedoch deren langsames Wiedereinrücken sicherzustellen, ist in die Flüssigkeitsleitung zwischen Kupplungsstellzylinder und dem hydraulisch betätigten Hauptventil eIne Einweg drossel eingeschaltet, welche zum Zylinder hin einen großen Querschnitt, in umgekehrter Strömungsrichtung jedoch nur einen kleinen Querschnitt freigibt.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Schalten von mehrstufigen Zahnradwechselgbetrieben, insbesondere für Lastfahrzeuge, wobei ein elektrisches bzw. elektronisches Steuerteil vorgesehen ist, welches von Hand und/oder selbsttätig in Abhängigkeit von der Motorbelastung und -drehzahl sowie der wirksamen Getriebestufe ausgelöst wird bzw. startet, und das selbsttätige Ausrücken der wirksam gewesenen Stufe, das anschliessende Zustandebringen des Synchronlaufs der für die gewählte Stuf-e in Eingriff zu bringenden, zur Vermittlung unterschiedlicher tbersetzungsverhältnisse axial verschieblichen Zahnräder bzw. verzahnten Schaltglieder und das Einrücken derselben ineinander, vorzugsweise einschließlich des Abkuppelns des Antriebsmotors vor dem besagten Ausrücken, der gegebenenfalls nach diesem Ausrücken erfolgenden gesonderten schnellen Umlaufverzögerung bzw. -beschleunigung eines von dem dem Getriebe vorgeschalteten Antriebsmotor und der dem Getriebe nachgeschalteten anzutreibenden Welle gelösten Getriebeteiles des bei jedem Stufenwechsel miteinander in Eingriff zu bringenden Getriebeteilpaares zur Erzielung von dessen Synchronlauf und eines neuerlichen Ankuppelns nach dem besagten Einrücken, steuert, wobei ferner eine DruckSlüssigkeitsquelle mit Flffssigkeitsauffangbehalter sowie Stellzylinder vorgesehen sind, deren Kolben jeweils mit einem der beim Stufenwechseln zu bewegenden Getriebeteile verbunden sind, und welche zum schlagartigen Eindrücken der Zahnräder bzw. Schaltglieder bei Eintreten ihres Synchronlaufes und Beaufschlagen bzw. Entlasten des jeweiligen mit einem bzw. von einem zu seiner Verschiebung ausreichend großen Druckflüssigkeitsvolumen jeweils durch mindestens ein hydraulisch betätigtes Hauptventil mit großem Durchlaßquerschnitt und Leitungen großen Innendurchmessers. mit der Quelle und dem Auffangbehälter verbunden sind, welches Hauptventil durch ein elektromagnetisches Vorventil mit kleinem urchlaßquerschnitt und kleiner, an das Steuerteil angeschlossener Erregerspule gesteuert ist, und wobei schließlich gegebenenfalls ein hydraulischer Stellzylinder mit elektro-magnetisch betätige er Ventilanordnung zur Kupplungsbetätigung und ein Gerät zum Beschleunigen oder Verzögern des freilauf enden Getriebeteiles des bei einem Stufenwechsel in Synchronlauf zu bringenden Getriebeteilpaares vorgesehen sind, nach Patent ... (Fatentanmeldung P 19 30 046.0-21), dadurch gekennzeichnet, dsßein hydraulischer Stellzylrnder (29) mit mindestens einem Haupt- und einem Vorventil (42; 43 bzw. 52; 53) vorgesehen ist, welcher mit einer axial verschieblichen und drehbaren Schaltwelle (24) zu deren schlagartiger Verdrehung zusammenwirkt, die durch einen zweiten hydraulischen Stellzylinder (29') entsprechend dem vorzunehmenden Stufenwechnel axial verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes axial bewegliche Zahnrad bzw. Schaltglied des Getriebes in zwei verschiedenen Getriebestufen in jeweils eine andere Verzahnung einrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der. Stellzylinder (2g) zum Verdrehen der Schaltwelle (24) als Dreistellungssylander ausgebildet ist und einen Kolben (26) aufweist, welcher Im Zylinder (29) in zwei Endlagen und eine Mittellage beweglich ist, In welchen Zylinder (29) drei Leitungen (31, 40, 41) großen Innendurchmessers munden, von denen eine mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) und die zwei anderen mit je einem hydraulisch betätigten 2-Stellungs-3-Wege-Hauptventil (42 bzw. 43) verbunden sind, welche beiden Hauptventile (42; 43) jeweils außerdem an die Druckflüssigkeitsquelle (34) und an den Flüssigkeitsauffangbehälter (38) über Leitungen (44; 45 bzw. 46; 47) großen Innendurchmessers angeschlossen sind und in jeder Schaltrichtung einen großen Querschnitt freigeben sowie durch ein elektro-magnetisches 2-St ellungs-3-Wege-Vorven til (52 bzw. 53) mit kleiner, an das Steuerteil angeschlossener Erregerspule gesteuert sind, welche beiden Vorventile (52; 53) jeweils in jeder Schaltrichtung nur einen kleinen Querschnitt freigeben und einerseits mit dem Betätigungs zylinder (50 bzw. 51) eines der Rauptventile (42; 43), andererseits mit der Druckflüssigkeitsqnelle (34) und dem Blüssigkeitsauffangbehalter (38) über Leitungen (54; 55 bzw. 56; 57) kleineren Innendurchmessers in Verbindung stehen, wobei die Hauptventile (42; 43) so gesteuert sind, daß in der Mittellage des Kolbens (26) zwei der in den Zylinder (29) mündenden Leitungen mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) verbunden sind, während die dritte Leitung mit dem Auffangbehälter (38) in Verbindung steht, jn der einen Endlage des Kolbens (26) alle drei Leitungen mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) Verbindung haben, und in der anderen Endlage des Kolbens (26) lediglich eine der Leitungen mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) und die restlichen zwei Leitungen mit dem Auffangbehälter (38) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (29) einen Ringanschlag (30) aufweist, welcher den Zylinder (29) in einen vorderen Abschnitt, in welchem der mit der zu verdrehenden Schaltwelle (24) verbundene erste Kolben (26) läuft, und in einen hinteren Abschnitt unterteilt, in welchem ein zweiter Kolben (27) läuft, welcher bei Anlage am Ringanschlag (30) mit seiner Kolbenstange so weit in den vorderen ZylInderabschnitt hineinragt, daß der am freien Ende dieser Kolbenstange anliegende erste Kolben (26) sich in der Mittellage befindet, in welcher er gleich weit vom Ringanschlag (30) und von der vorderen Innenstirnfläche des Zylinders (29) entfernt ist, wobei der hintere ZylInderabschnitt mindestens so lang ist, daß bei Anlage des zweiten Kolbens (27) an der hinteren Innenstirnfläche des Zylinders (29) das freie Eiide seiner Kolbenstange gerade außerhalb des vorderen Zylinderabschnitts liegt, ferner die wirksame Fläche des ersten Kolbens (26) auf seiner dem zweiten Kolben (27) zugewendeten Seite größer als auf der der vorderen Stirnfläche des Zylinders (29) zugewendeten Seite ist, und wobei weiterhin von den drei in den Zylinder (29) mündenden Leitungen (31; 40; 41) großen Innendurchmessers die beiden jeweils mit einem Hauptventil (42 bzw. 43) ausgestatteten Leitungen (40; 41) in oder in der Nähe der hinteren Innenstirnfläche des Zylinders (29) bzw. in der Nähe des Ringanschlages (30) münden, während die hauptventillose Leitung (31) in oder in der Nähe der vorderen Innenstirnfläche des Zylinders (29) m-ündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (29) zur Verdrehung der Schaltwelle (24) als Drehkolben-Stellzylinder ausgebildet ist, welcher eine mittlere Drehmuffe aufweist, die mit der Schaltwelle zu deren Verdrehung verbunden ist, und an der ein, erster Segmentkolben befestigt ist, wobei ein zweiter Segmentkolben vorgesehen ist, welcher zwischen zwei Anschlagstellungen verdrehbar ist, nämlich zwischen einer von der Endstellung des ersten Segmentkolbens entfernten Endstellung und einer der besagten Endstellung des ersten Segmentkolbens näher liegenden Mittelstellung.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitungen zwischen der Druckflüssigkeitsquelle (34) und den Vor- sowie Hauptventilen (52; 53 bzw. 42, 43) ein elektro-magnetisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Vontil (32) eingeschitet ist, welches außerdem an den Flüssigkeitsauffangbehälter (38) über eine weitere Leitung (39) angeschlossen ist, so daß in einer Schaltrichtung des Ventils (32) die DruckSlüssigkeitsquelle (34) und in der anderen Schaltrichtung der Flüssigkeitsauffangbehälter (38) an die Leitungen zu den Vor- und Hauptventilen und den Zylinder (29) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-magnetisch betätigten Vorventile (52; 53) und die hydraulisch betätigten Hauptventile (42; 43) mindestens jedoch die Vorventile (52; 53) als Sitzventile, vorzugsweise als Kugelsitzventile, ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (25) des Stellzylinders (29) zum Verdrehen der Schaltwelle (24) als Zahnstange ausgebildet ist, welche mit eibem Ritzel (24") kämmt, das mit der Schaltwelle (24) verdrehungssicher, jedoch axial verschieblich verbunden ist bzw. daß die Drehmuffe des Drehkolben-Stellzylinders mit der Schaltwelle (24) verdrehungssicher, jedoch axial verschieblich verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (24) einen keilartigen Finger (2ru') aufweist, welcher in jeder Axialstellung der Schaltwelle (24) am Schaltgestänge (21; 22; 23, 23', 23", 23''') eines anderen Getriebezahnrads (20') bzw. verzahnten Getriebeschältglieds (18; 19) angreift.

9. Vorrichtung nach einem der vors-tehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (24) in drei Axialstellungen durch einen hydraulischen Stellzylinder (29') verschieblich ist, welcher als Dreistellungszylinder ausgebildet ist und einen Kolben (26') aufweist, welcher im Zylinder (29') in zwei Endlagen und eine Mittellage beweglich ist, in welchen Zylinder (29') drei Leitungen (31'; 40'; 41') münden, von denen eine mit der DruckSlüssigkeitsquelle (34) und die zwei anderen mit je einem elektromagnetischen 2-Stellungs-5-Wege-Yentil (42' bzw. 43') verbunden sind, welche beiden Ventile (42'; 43') außerdem jeweils an die 1)ruckflüssigkeitsquelle (34) und an den Flüssigkeitsauffangbehälter (38) angeschlossen und vom Steuerteil so gesteuert sind, daß in der Mittellage des Kolbens (26') zwei der in den Zylinder (29') mündenden Leitungen (31'; 40'; 41') mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) verbunden sindX wahrend die dritte Leitung mit dem Auffangbehälter (78) in Verbindung steht, in der einen Endlage des Kolbens (26') alle drei Leitungen (31'; 40'; 41') mit der Druckflüssigkeitsquelle (34) Verbindung haben, und in der anderen Endlage des Kolbens (26') lediglich eine der Leitungen (31'; 40'; 41') mit zu der Druckf~lüssigkeitsquelle (34) und die anderen zwei Leitungen mit dem Auffangbehälter (38) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (29') einen Ringanschlag (30') aufweist, welcher den Zylinder (29') in einen vorderen Abschnitt, in welchem der mit der axial zu verschiebenden Schaltwelle (24) verbundene erste Kolben (26t) läuft, und in einen hinteren Abschnitt unterteilt, in welchem ein zweiter Kolben (27') läuft, welcher bei Anlage am Ringanschlag (30') mit seiner Kolbenstange so weit in den vorderen Zylinderabschnitt hineinragt, daß der am freien Ende dieser Kolben stange anliegende erste Kolben (26') sich in der Mittellage befindet, in welcher er gleich weit vom Ringanschlag (30') und von der vorderen Innenstirnfläche des Zylinders (29') entfernt ist, wobei der hintere Zylinderabschnitt mindestens so lang ist, daß bei Anlage des zweiten Kolbens (29') an der hinteren Innenstirnfläche des Zylinders (29') das freie Ende seiner Kolbenstange gerade außerhalb des vorderen Zylinderabschnitts liegt, ferner die wirksame Fläche des ersten Kolbens (26') auf seiner dem zweiten Kolben (27') zugewendeten Seite größer als auf der der vorderen Strmfläche des Zylinders (29') zugewendeten Seite ist, und wobei weiterhin von den drei in den Zylinder mündenden Leitungen (31'; 40'; 411) die beiden jeweils mit einem Ventil (42' bzw. 43') ausgestatteten Leitungen (40'; 41') in oder in der Nähe der hinteren Innenstirnfläche des Zylinders (29') bzw. in der Nahe des Ringanschlages (30') münden, während die ventillose Leitung (31') in oder in der Nähe der vorderen Innenstirnfläche des Zylinders (29') mündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitungen (31'; 44'; 45t) zwischen der Druckflüssigkeitsquelle (34) und den Ventilen (42'; 43') ein elektro-magnetisch betätigtes 2-Stellungs-3-Wege-Ventil (32) eingeschaltet ist, welches außerdem an den Flüssigkeitsauffangbehälter (38) über eine weitere Leitung (39) angeschlossen ist, so daß in einer Schaltrichtung des Ventils (32) der Druckflüssigkeitsquelle (34) und in der anderen Schaitrichtung der Flüss igke its auffangbehälter (38) an die Leitungen (31'; 44'; 45') zu den Ventilen (42'; 43') und den Zylinder (29') angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (42'; 43') als Sitzventile, vorzugsweise als Kugelsitzventile, ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (24) mit Schaltern (82'; 83'; 84') zusammenwirkt, welche jeweils einer anderen Axialstellung der Schaltwelle (24) zugeordnet und von der Schaltwelle (24) bei Erreichen der jeweiligen axials,tellunS zur Abgabe eines Signals an das Steuerteil betätigbar sind.