DE2842736B2 - Kuppliuigsbetätigte Schaltsperre für druckmittelbetätigte Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kupplungsbetätigte Schaltsperre nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Mittels Druckluft direkt oder indirekt betätigbare Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen, welche mit mehreren Schaltgruppen versehen sein können, unterliegen im allgemeinen einer starken Belastung, insbesondere durch Fehlbedienung. Um eine Zerstörung des Getriebes — hervorgerufen durch Schaltung des Getriebes bei eingerückter Kupplung — zu verhindern, hat man bisher am Kupplungsgestänge besondere Einrichtungen vorgesehen, so in Form eines auf ein Auslöseventil einwirkenden Betätigungsgüedes (Prospekt: ZF-Vorschalt-Gruppengetriebe GV 80, GV 90, GV 80/1, GV 90/1; F42 447/RT3084-178). Das Betätigungsglied ist bei derartigen Schaltgetrieben so angeordnet, daß nur im völlig ausgekuppelten Zustand durch ein weiteres Herabtreten des Kupplungspedals das Auslöseventil für das Schaltgetriebe betätigt werden kann. Der relativ große Weg am Kupplungspedal, welcher nacheinander zuerst eine Strecke für das Auskuppeln und dann eine für das Betätigen des Auslöseventils beinhaltet, verführt zu einer unerwünschten Manipulation seitens des Fahrers, um bereits ohne vollständiges Auskuppeln das Schaltgetriebe zu betätigen, was zu dessen Zerstörung führen kann.

Zur Lösung des vorgenannten Problems wurden bereits Schaltsperreinrichtungen der in Rede stehenden Art geschaffen (DE-OS 17 55 271 und 20 36 858), bei welchen mit Hilfe verhältnismäßig aufwendig konzipierter Schaltventile und Nocken- bzw. Steuerkörper eine Betätigung des Schaltgetriebes nur in Abhängigkeit von einer Sperrelemente freigebenden direkten Druckbeaufschlagung möglich ist.

• Davon ausgehend, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine kupplungsbetätigte Schaltsperre der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß sie in baulich einfacher Weise dem Kupplungsnehmerzylinder so zugeordnet werden kann, daß die Schaltung des Getriebes absolut sicher nur dann erreicht wird, wenn die Kupplung geöffnet ist; auch soll die Schaltsperre so ausgebildet sein, daß sie nicht ohne weiteres verstellbar und demnach außer Funktion setzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Das als Schalteinrichtung vorgesehene ³/₂-Wege-Schaltventil ist in baulich einfacher Weise dem Kupplungsnehmerzylinder zugeordnet, derart, daß es nach Montage nicht mehr von außerhalb einstellbar, also manipulierbar ist. Mittels einer einfachen, am Nachstellorgan des Kupplungsnehmerzylinders angreifenden Schleppeinrichtung ist das Schaltventil — unter Unterstützung durch Federkräfte — betätigbar, um die Druckmittelzufuhr am Getriebe erst dann freizugeben,

wenn die Kupplung ausgerückt ist. Das Betätigen der Kupplung und das Sperren oder Freigeben des Getriebes geschehen also in zeitlich vorbestimmter Folge, ohne daß es möglich wäre, von außerhalb eine nachteilige Verstellung vornehmen zu können. Dies erweist sich insbesondere von Vorteil, wenn derartige Getriebe für Baustellenfahrzeuge, also Nutzfahrzeuge, eingesetzt werden, welche häufig und damit verhältnismäßig flüchtig, geschaltet werden.

Die Konstruktion des Schaltventils ist so ausgelegt, daß die vom Kupplungsnehmerzylinder aufzubringenden Schleppkräfte sehr klein gehalten sind, was sich positiv auf die Schaugeschwindigkeit beim öffnen und Schließen der Druckmittelzuführung für das Getriebe auswirkt und außerdem zur Folge hat, daß die im Kupplungsnehmerzylinder vorgesehene, über einen Stift am Schaltventil einwirkende Nachstellvorrichtung ::icht zu stark belastet ist

Das Schaltventil ist für Getriebe beliebter Konstruktion verwendbar; es ist für Getriebe einsetzbar, welche eine Druckmittel-Schaltsperre besitzen, es kann auch für Schaltgetriebe pneumatischer oder hydraulischer Wirkungsweise eingesetzt werden, welche durch Druckmittelbeaufschlagung und nicht durch mechanische Einwirkung geschaltet werden. In jedem FaIi wird durch das Schaltventil sichergestellt, daß die Druckmittelversorgung am Getriebe unterbrochen ist, solange sich die Kupplung noch in eingerücktem Zustand befindet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt. jo

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des an einem Kupplungsnehmerzylinder angeordneten Schaltventils in seiner Zuordnung zu einem Schaltgetriebe;

Fig.2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kupplungsnehmerzylinders und des daran befestigten Schaltventils nach der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine mit dem Schaltventil 4» nach der Erfindung versehene Getriebeschaltanordnung dargestellt, welche an Kraftfahrzeugen, Arbeitsmaschinen etc. verwendbar ist. Gemäß Darstellung ist eine Kupplung 1 vorgesehen, welche eine mit einem motorischen Antrieb verbundene Welle 3 mit einer Welle 5 zu kuppeln vermag. Die Welle 5 steht mit einem Schaltgetriebe 7 in Verbindung, dessen Aufgangswelle 9 mit den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeuges oder mit anderen, anzutreibenden Organen verbunden ist. Das Schaltgetriebe 7 kann in beliebiger Weise mit mehreren w Übersetzungsgruppen ausgebildet sein und wird durch ein Schaltgestänge 11 betätigt. Das Schaltgestänge kann nur dann wirksam werden, wenn die in F i g. 1 dargestellte Leitung 13 mit Druckmittel, bspw. mit Druckluft, versorgt ist. "

Dem Schaltgetriebe 7 ist eine Baueinheit — bestehend aus Kupplungsnehmerzylinder 15 und Schaltventil 17 zugeordnet. Das Schaltventil 17 ist über eine Leitung 19 an einen Druckluftvorrat 21 angeschlossen. In den Kupplungsnehmerzylinder 15 mündet eine mi Leitung 23, welche an einen durch ein Kupplungspedal 25 betätigbaren Geberzylinder 27 angeschlossen ist. Aus dem in der Darstellung linken Ende des Kupplungsnehmerzylinders 15 erstreckt sich eine Kolbenstange 29, welche auf das Ende eines um einen Zapfen 31 h^r> verschwenkbarem Kupplungshebels 33 einwirkt. Der Kupplungshebel 33 wirkt über einen Bügel auf die Kupplung 1 ein, derart, daß bei einer gemäß Darstellung gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Verschwenkung des Kupplungshebels 33 die Kupplung 1 eingerückt wird.

In Fig. 2 ist das Schaltventil 17 in seiner Zuordnung zum Kupplungsnehmerzylinder 15 im einzelnen dargestellt In Verlängerung der Kolbenstange 29 ist im Inneren des Kupplungsnehmerzylinders ein zylindrischer Kolben 35 vorgesehen. Der Kolben ist an seinem gemäß Darstellung rechten Ende durch eine Dichtung 37 abgedichtet, um das Entweichen des über die Leitung 23 und den Anschluß 85 zugeführten Druckmittels zu verhindern. Am gemäß Darstellung linken Ende des Kolbens 35 ist auf diesen ein reibschlüssig wirkender Nachstellring 39 aufgeschoben. Der Nachstellring 39 ist von an sich bekannter Konstruktion und stellt gegebenenfalls an der Kupplung auftretenden Verschleiß etc. reibschlüssig wirkend nach. Der Nachstellring ist auf seinem Außenumfang mit einer Nut 41 versehen, in welche in nachfolgend beschriebener Weise ein als Schleppeinrichtung wirkender Stift 43 des Schaltventils 17 eingreift. Am gemäß Darstellung rechten Ende des Kolbens 35 ist eine Feder 45 vorgesehen, welche bei Betätigung des Kupplungspedals 25 die Wirkung des hydraulischen Fluids für die Verschiebung des Kolbens 35 unterstützt.

Das in der Darstellung auf dem Kupplungsnehmerzylinder 15 angeordnete, auf diese Baulage jedoch nicht beschränkte Schaltventil 17 weist am gemäß Darstellung linken Ende eine Kammer 47 auf, in welcher ein mit dem Stift 43 in Eingriff befindliches Gleitstück 49 verschiebbar angeordnet ist. Das Gleitstück 49 ist auf das Ende eines Bolzens 51 aufgeschraubt und kann in seiner Position auf dem Bolzen 51 durch (nicht dargestellte) Sicherungselemente gesichert werden.

Am entgegengesetzten Ende ist der Bolzen 51 mittels eines erweiterten Fortsatzes 53 in einem Gehäuseteil des Schaltventils 17 geführt. In das Schaltventil münden ein Anschluß 55, welcher mit der Leitung 13 in Verbindung steht, die zum Schaltgetriebe 7 führt und ein Anschluß 57, welcher an die Leitung 19 angeschlossen ist, die vom Druckluftvorrat 21 kommt. Ein weiterer Anschluß 59, an welchem ein Spritzschutz vorgesehen ist, ist mit der Außenluft in Verbindung. Der Bolzen 51 erstreckt sich zwischen Dichtungsringen 61 und 63 durch eine Kammer 65 und trägt am Übergang zum Fortsatz 53 einen Auslaßsitz 67. Dieser Auslaßsitz vermag einen Ventilteller 69 zu verschieben, welcher mit einem den Bolzen 51 konzentrisch umgebenden, hülsenförmigen Fortsatz 71 ausgestattet ist und unter der Einwirkung zweier parallel an ihm angreifender Federn 73 und 75 steht. Die Feder 73 stützt sich in dargestellter Weise an der Schulter einer Erweiterung der Kammer 65 ab, während sich die innere Feder 75 am äußeren, linken Ende der Kammer 65 (nach Fig.2) abstützt. An dem rechten Ende des Ventiltellers 69 befindet sich eine Gummidichtung 77, welche in der Darstellung nach F i g. 2 an einem Einlaßsitz 79 anliegt. In dieser Lage ist eine Druc'icmittelverbindung vom Anschluß 57 zum Anschluß 55 gesperrt, während die Verbindung vom Anschluß 55 zu dem mit Außenluft in Verbindung stehenden Anschluß 59 frei ist.

Am linken (F i g. 2) Ende des Bolzens 51 stützt sich eine Feder 81 am Gleitstück 49 und an der gegenüberliegenden Innenwand des Ventilgehäuses ab, derart, daß die Feder 81 eine gegen die Kraft der Federn 73 und 75 gerichtete Druckkraft ausübt. Die Kraft der Feder 81 beträgt nach einem Ausführungsbeispiel etwa 30 N, wobei die gemeinsame Kraft der Federn 73 und 75

etwa 70 N beträgt. Die beiden Federn 73 und 75 sichern also dadurch die Nullstellung, d. h. diejenige Position, bei welcher der Anschluß 55 nach Atmosphäre entlüftet ist und keine Verbindung zwischen dem Anschluß 57 und dem Anschluß 55 besteht. Ein Sprengring 83 dient als Anschlag für den Nachstellring 39.

Die Funktionsweise des Schaltventils ist wie folgt:

In der sog. Nullstellung ist der Anschluß 55 in vorstehend genannter Weise gegenüber Atmosphäre entlüftet; da die Leitung 13 nicht unter Druck steht, kann demnach das Schaltgetriebe 7 durch Betätigung des Schaltgestänges 11 nicht betätigt werden. In dieser Position des Schaltventils 17 ist die Kupplung 1 eingerückt, es besteht also Kraftübertragung zwischen der Welle 3 und der Ausgangswelie 9.

Wird nun das Kupplungspedal 25 betätigt, dann wird der Kupplungsnehmerzylinder 15 über die Leitung 23 beaufschlagt, so daß der Kolben 35 eine gemäß F i g. 2 nach links gerichtete Bewegung vollführt. Die Kolbenstange 29 schwenkt den Kupplungshebel 33, so daß die Kupplung 1 nach einem bestimmten Teilhub, dem Auskuppelweg, ausgekuppelt wird. Während dieser nach links gerichteten Bewegung wirkt der Stift 43 als Schlepporgan, derart, daß das Gleitstück 49 innerhalb der Kammer 47 nach links gerichtet bewegt wird. Diese Bewegung wird durch die Einwirkung der Feder 81 unterstützt. Nach dem dem Auskuppelweg entsprechenden Teilhub legt sich der Auslaßsitz 67 an die am Ventilteller 69 angeordnete Gummidichtung 77 an, d. h. der Auslaßsitz wird geschlossen. Gleichzeitig wird der Einlaßsitz 79 geöffnet, da der an dem Fortsatz 53 angeordnete Auslaßsitz den Ventilteller 69 gegen die Kraft der Federn 73 und 75 vom Einlaßsitz abhebt. Die Bewegung des Bolzens 51 erfolgt demnach gegen die gemeinsame Kraft der Federn 73 und 75, während die Feder 81 — den Federn 73 und 75 entgegenwirkend — die Betätigungskraft vermindert. Dieser Minderung kommt ein besonderer Vorteil zu, da die über den Stift 43 auszuübende Betäligungskraft im Kupplungsnehmerzylinder 15 infolge der Verwendung des im Sinne einer Rutschkupplung wirkenden Nachstellrings 39 nicht zu groß werden darf.

Durch das vorgenannte Schließen des Auslaßsitzes 67 wird die Verbindung vom Anschluß 55 zum Anschluß 59 unterbunden, während durch das Öffnen des Einlaßsitzes 79 die Verbindung zwischen dem Anschluß 57 und dem Anschluß 55 hergestellt wird. Über den mit dem Druckluftvorrat 21 verbundenen Anschluß 57 gelangt nunmehr Druckluft in den Anschluß 55 und über die Leitung 13 an das Schaltgetriebe 7, so daß dieses nunmehr geschaltet werden kann. Dieses Schalten geschieht demnach bei ausgerückter Kupplung. Hebt der Auslaßsitz 67 während seiner nach links gerichteten Bewegung (Fig. 2) die Gummidichtung 77 vom Einlaßsitz 79 ab, dann kann der über den Anschluß 57 anstehende Druck plötzlich auf einer größeren Fläche der Gummidichtung 77 einwirken, da der Auslaßsitz 67 einen kleineren Durchmesser besitzt als der Einlaßsitz 79. Die beiden Federn 73 und 75 verhindern jedoch, daß der Ventilteller 69 bzw. der Fortsatz 71 infolge dieser plötzlichen Krafteinwirkung zu weit nach links verschoben werden, es ist also sichergestellt, daß der Ventilteller 69 nicht bis auf Anschlag bewegt wird und in dieser Lage verbleibt.

! 5 !st das Schaltgetriebe 7 geschähet worden, dann kann die Entlüftung des Schaltventils wieder herbeigeführt werden; wird das Kupplungspedal 25 freigegeben und wird infolgedessen die Druckbeaufschlagung des Kolbens 35 beendet, dann kann die Kupplung 1 durch (nicht dargestellte) Federeinrichtungen od. dgl. selbsttätige Betätigungsorgane wieder eingerückt werden. Dadurch wird der Kupplungshebel 33 gegen den Uhrzeigersinn gerichtet verschwenkt, so daß der Kolben 35 gemäß Darstellung nach F i g. 2 nach rechts gerichtet verschoben wird, bis der Nachstellring 39 an der in F i g. 2 dargestellten Schulter anliegt Über den Stift 43 überträgt sich diese Bewegung auf den Bolzen 51, derart, daß vor dem Einrücken der Kupplung 1 der Einlaßsitz 79 geschlossen und der Auslaßsitz 67 zum Zwecke der Entlüftung des Anschlusses 55 und der Leitung 13 geöffnet werden. Bei nunmehr eingerückter Kupplung kann das Schaltgetriebe infolge der Entlüftung der Leitung 13 nicht mehr geschaltet werden. Eine Zerstörung des Getriebes infolge von Schaltbetätigung bei eingerückter Kupplung ist somit ausgeschlossen.

Wie vorstehend erläutert wurde, wirkt der hülsenförmige Nachstellring 39 im Sinne einer Rutschkupplung automatisch, d. h. die Kolbenstange 29 liegt immer spielfrei am Kupplungshebel 33 an, wodurch auch der Kupplungsverschleiß ausgeglichen wird. Der Hub des Kolbens 35 und somit der Hub des Schaltventüs wird durch das Anliegen des Nachstellrings 39 an dem in F i g. 2 linksseitig dargestellten Sprengring 83 bestimmt. Die Anordnung ist jedoch nicht auf die besondere Konstruktion des Kupplungsnehmerzylinders 15 beschränkt, d. h. anstelle des Nachstellrings 39 können auch andere, gegebenenfalls formschlüssig wirkende bzw. eine formschlüssige Sperre enthaltende Nachstelleinrichtungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kupplungsbetätigte Schaltsperre für druckmittelbetätigte Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem bei Betätigung eines Kupplungspedals wirkenden Kupplungsnehmerzylinder zum Einrücken und Ausrücken der dem Schaltgetriebe zugeordneten Kupplung und einer Einrichtung, die die Druckmittelzufuhr zum Schaltgetriebe kupplungsabhängig derart steuert, daß ein Gangwechsel nur bei vollständig ausgerückter Kupplung möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzufuhr zum Schaltgetriebe durch ein am Kupplungsnehmerzylinder (15) angeordnetes, über eine Schleppeinrichtung (Stift 43) mit diesem verbundenes Schaltventil (17) absperrbar ist.

2. Schaltsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil über einen ersten Anschluß (55) mit der Druckmittelzuführung des Schaltgetriebes, über einen zweiten Anschluß (57) mit einem Druckmittelvorrat (Druckluftvorrat 21) und über einen dritten Anschluß (59) mit der Atmosphäre verbunden ist, daß ein innerhalb des Ventilgehäuses angeordneter Ventilteller (69) durch Federkraft unter Abdichtung gegenüber einem Einlaßsitz (79) verspannt ist, derart, daß die Druckmittelverbindung zwischen dem ersten Anschluß (55) und dem zweiten Anschluß (57) gesperrt ist und der erste Anschluß (55) und dem zweiten Anschluß (57) gesperrt ist und der erste Anschluß (55) über den dritten Anschluß (59) entlüftet ist, daß sich innerhalb des Ventilgehäuses in Längsrichtung desselben ein einen Auslaßsi'z (67) tragender Bolzen (51) erstreckt, welcher über ein an einem Ende befestigtes Gleitstück (49) und einen Stift (43) r» formschlüssig mit der Nachstelleinrichtung des Kupplungsnehmerzylinders (15) in Verbindung steht, und daß der Auslaßsitz (67) durch Bewegung des Bolzens (51) in dichtender Anlage an den Ventilteller (69) bewegbar ist, derart, daß der Auslaßsitz (67) bei 4» Verschiebung des Ventiltellers (69) die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß und dem zweiten Anschluß öffnet und die Entlüftungsverbindung zwischen dem ersten Anschluß und dem dritten Anschluß sperrt. ⁴^

3. Schaltsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (69) mittels eines Fortsatzes (71) verschiebbar in einer Kammer (65) geführt ist, in welche die drei Anschlüsse (55,57, 59) münden, wobei der Ventilteller durch Federn (73, v> 75) in Schließlage in Richtung des Einlaßsitzes (79) verspannt ist, daß sich der Bolzen (51) axialmittig durch den rohrförmig ausgebildeten Fortsatz (71), durch den Ventilteller (69) und durch den Einlaßsitz erstreckt, und daß der Auslaßsitz (67) an einem v· Fortsatz (53) des Bolzens geführt ist und sich radial innerhalb des Einlaßsitzes — in Richtung des Ventiltellers und von diesem abgewandt bewegbar — erstreckt.

4. Schaltsperre nach Anspruch 3, gekennzeichnet m> durch zwei parallel wirkende, zwischen der Innenwand der Kammer (65) und dem Ventilteller (69) verspannte Federn (73, 75), und eine gegen die Kraft der Federn (73, 75) wirkende, außerhalb der Kammer (65) zwischen dem Gleitstück (49) und dem μ Ventilgehäuse verspannte Feder (81).

5. Schaltsperre nach einem der vorangehenden AnsDriJche. dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil achsparallel zum Kupplungsnehmerzylinder an dessen Außenseite befestigt ist, und daß sich der Stift (43) von dem mit dem Bolzen (51) verbundenen Gleitstück (49) senkrecht zu den parallel verlaufenden Achsen durch das Gehäuse des Kupplungsnehmerzylinders (15) hindurch in eine Nut (41) erstreckt, welche am Außenumfang des Nachstellorgans (Nachstellring 39) des Kupplungsnehmerzylinders angeordnet ist