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Pneumatisches Schaltventil für halbautomatische Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Schaltventil für halbautomatische Wechselgetriebe von Automobil- und andern Motorfahrzeugen, insbesondere solche mit sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Das erfindungsgemässe Schaltventil eignet sich insbesondere für die Betätigung von Wechselgetrieben jener Motorfahrzeuge, bei denen das Antriebsaggregat im Heck der Fahrzeugkarosserie untergebracht ist. Dort stösst das Schalten einzelner Gangstufen auf Schwierigkeiten, die durch Vibration des elastisch gelagerten Antriebsaggregates im Zusammenhang mit dem Schaltgestänge u. ähnl. entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisches Schaltventil der eingangs genannten Art zu vereinfachen und in'der Herstellung zu verbilligen. Dies wird erfindungsgemäss im wesentlichen erreicht durch ein Gehäuse mit einem stirnseitigen Deckel, das einen Druckraum umschliesst, wobei an den Druckraum entlang dessen Umfang sieben Kammern mit Ventilen anschliessen, von denen vier zur Steuerung der Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges dienende, vom Boden des Gehäuses aus etwa achsparallel anschliessen, weitere zwei zur Steuerung. einer zwischen zwei Gruppen von Vorwärtsgängen umzuschaltenden Reduktionsstufe des Getriebes dienende, zum Umfang des Gehäuses etwa radial ausgehen und die letzte zur Steuerung des Leerlaufes dienende vom Deckel aus etwa achsparallel anschliesst.
Ein derartiges pneumatisches Schaltventil bildet ein geschlossenes Aggregat, das getrennte Auslöse-
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infolge der axial gegenüberliegenden Anordnung eines Ventils für den Leerlauf und der. Ventile für die Gänge - auch sehr einfach betätigbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist schematisch in den Zeichnungen dargestellt ; es zeigen. Fig. l einen Schnitt durch das Schaltventil, Fig. 2 den Leerlauf-Nocken in Ansicht, Fig. 3 den Nocken für die Betätigung der Reduktionsstufe in Ansicht, Fig. 4 den Gangstufen-Nocken in Ansicht, Fig. 5 das Schema der Betätigung mit Kolben und Ventilen, Fig. 6 eine schematische Skizze der Betätigungsvorrichtung, Fig. 7 einen Schnitt durch das Schaltsegment in Draufsicht und Fig. 8 eine Ansicht auf die Befestigung des Schaltventils.
Das pneumatische Schaltventil l besteht aus nachstehenden Hauptteilen : Dem Gehäuse 2, dem Dekkel 3, der Betätigungswelle 4, doppeltwirkenden Ventilen, die aus zwei voneinander unabhängigen Ventilen 25, 31 bestehen, dem Nocken 6 für das Schalten des Leerlaufes, dem Nocken 7 für das Schalten der Reduktionsstufe des Getriebes und aus dem Nocken 8 für das Schalten von Gangstufen. Die Reduktionsstufe, d. h. eine die Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes vermindernde Übersetzung ist, wie später noch genauer beschrieben wird, während der ersten drei Gänge eingeschaltet, in den höheren Gängen ausgeschaltet.
Das Gehäuse 2 enthält den Raum 9 für die Druckluft und sechs Kammern 10, 11. 12, 75,76, 77 (von denen drei Kammern in Fig. 5 mit 75,76, 77 bezeichnet sind) und eine Kammer 13 im Deckel 3 für die Anbringung der doppeltwirkenden Ventile, wobei an die Kammer 10 die in den Arbeitszylinder 55 für die I. und IV. Gangstufe führende Druckrohrleitung 72, an die Kammer 11 die in den Arbeitszylinder 56 für den Rückwärtsgang führende Rohrleitung 78 und an die Kammer 12 die in den Arbeitszylinder 66 führende Rohrleitung 67 angeschlossen sind. An die Kammer 13 ist die in den Arbeitszylinder 55 zwischen zwei Kolben führende Rohrleitung 54 angeschlossen, von der die Rohrleitung 79 mit in den Arbeitszylinder 56,
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57 führenden Abzweigungen 81, 82 abzweigt.
An die Kammer 75 sind die in den Arbeitszylinder 66 führende Rohrleitung 65, an die Kammer 76 die in den Arbeitszylinder 57 führende Rohrleitung 80 für die III. und IV. Gangstufe und an die Kammer 77 ist die Rohrleitung 83, die zum Arbeitszylinder 55 führt, für das Schalten der II. und V. Gangstufe angeschlossen. Jede Kammer wird über den Hubstössel 15 mit Druckluft gefüllt. Zwei horizontal angeordnete Kammern 12 mit Ventilen (die zweite gegenüberliegende ist nicht eingezeichnet) dienen zum Betätigen der Reduktionsstufe, die vier vertikalen Kammern 10, 11 und die gegenüberliegenden (nicht sichtbaren Kammern) mit Ventilen, die im Gehäuse 2 angebracht sind, dienen zum Betätigen einzelner Vorwärts-Gangstufen und des Rückwärtsganges, während die Kammer 13 mit einem doppeltwirkenden Ventil im Deckel 3 zum Einschalten des Leerlaufes dient.
Der Deckel 3 bildet eine Kammer 13 für die Anbringung eines doppeltwirkenden Ventils und einen Zuführkanal 17 (Fig. 5) für den Eintritt der Druckluft. Im Deckel 3 ist eine Führung für die Betätigungswelle 4 vorgesehen, in welcher zwei Nuten für Dichtungsringe 19 angeordnet sind, die das Entweichen der Druckluft ins Freie verhindern. Der Deckel 3 ist am Gehäuse 2 mit sechs Schrauben 20 befestigt und gegen Entweichen der Druckluft abgedichtet.
Die Betätigungswelle 4 ist im Deckel 3 verschiebbar und drehbar gelagert. Im Unterteil der Welle ist eine Nut für den Keil 21 ausgeführt, der drei Nocken mitnimmt, u. zw. den Nocken 6 zum Schalten des Leerlauf, den Nocken 7 zum Schalten der Reduktionsstufe und den Nocken 8 zum Schalten der Gangstufen. Diese Nocken sind gegen Verschieben durch zwei Seeger-Ringe 22 gesichert. Das untere Ende der Welle ist im Gehäuse 2 gelagert.
Jedes der doppeltwirkenden Ventile besteht aus zwei voneinander unabhängigen Ventilen 25 und 31, von denen das Ventil 25 den Zutritt der Druckluft in die Zylinder in Richtung des Pfeiles 23 öffnet und das Ventil 31 die Abfuhr der Druckluft zur Atmosphäre in Richtung des Pfeiles 24 verschliesst. Das Ventil 25 ist mit einer Gummidichtung 26 versehen, die den Ventilsitz 27 abschliesst und die Druckluft durch die Rohrleitung 23 zum Zylinder einlässt. Die Betätigung sämtlicher Ventile erfolgt mit Hilfe von Hubstösseln 15, die durch die Nocken 6, 7, 8 betätigt werden. Beim Anheben des Ventils 25 wird gleichzeitig der Auslass 24 der Druckluft zur Atmosphäre über die Düse 29, die mit einer Gummidichtung 30 versehen ist, geschlossen. Das Ventil 31, das im Ventil 25 geführt wird, ist durch die Feder 32 abgefedert.
In geschlossener Stellung wird das Ventil 25 durch die Feder 34 auf den Ventilsitz 27 gedrückt. Der Oberteil der Kammer bei der Auslassdüse 29 ist mit dem in die Rohrleitung 23 mündenden Unterteil der Kammer durch Kanäle 35 für die zur Atmosphäre 24 entweichende Druckluft verbunden.
Der Nocken 6 für den Leerlauf ist auf der Welle 4 befestigt. Durch Anheben der Betätigungswelle öffnet er das für den Leerlauf bestimmte Ventil 25. Der Nocken 7 zum Schalten der Reduktionsstufe ist auf der Betätigungswelle- 4 befestigt und durch Drehen im Uhrzeigersinn öffnet oder schliesst er die in den im Gehäuse 2 waagrecht liegenden Kammern angebrachten doppeltwirkenden Ventile. Der Nocken 9 zum Schalten der Gangstufen ist ebenfalls auf der Betätigungswelle 4 befestigt und ist mit Vorsprüngen I, II, III, IV, V, VI der Gangstufen und des Rückwärtsganges Z versehen.
Die Betätigungseinrichtung für das Schaltventil ist unter dem Lenkrad 39 angebracht (Fig. 6). Auf der auf der Lenksäule 41 befestigten Konsole 40 ist das Segment 42 befestigt, das mit Ausschnitten für das Schalten einzelner Gangstufen mittels zweiarmigen Hebels 44 versehen ist. Am kürzeren Ende dieses Hebels ist eine Gabel 45 ausgebildet, die die Betätigungswelle 4 bewegt. Den Drehpunkt bildet die Kugel 46 auf dem Schalthebel 44, die in der an der Konsole 40 befestigten Führung 47 gelagert ist. Das Schaltventil 1 ist am Lenkgehäuse 48 mit Hilfe eines Halters 49 und zweier Schrauben 50 befestigt. Die Betätigungswelle 4 des Ventils 1 wird mittels zweier Kreuzgelenke 51 durch ein Rohr 52 und den zweiarmigen Hebel 44 betätigt ; sie wird entweder gedreht, gehoben oder nach unten gedrückt.
Die Funktion der Betätigungsvorrichtung zum Schalter der Gangstufen ist folgende : Beim Schalten der Gangstufen werden mit dem Schalthebel folgende Bewegungen ausgeführt : a) Leerlauf : Der Schalthebel wird in der Längsachse der Lenksäule 41 abwärts gedrückt ; b) Schalten der Reduktionsstufe : Der Schalthebel wird in der Ebene des Lenkrades 39 zwischen der III. und IV. Gangstufe bewegt ; c) Schalten der Gangstufen : Der Schalthebel wird in der Längsachse der Lenksäule 41 aufwärts bewegt.
Schalten des Leerlaufes : Durch Abwärtsbewegung des Schalthebels in der Längsachse der Lenksäule 41 hebt der an der Betätigungswelle 4 befestigte Nocken 6 für den Leerlauf den Stössel 15 des Ventils 25.
Durch diesen Druck gibt die Feder 32 nach und das Ventil 25 hebt sich ab, so dass es den Zutritt der Druckluft zu den Zylindern öffnet. Aus dem Unterteil der Kammer 13 strömt die Druckluft i ! ber den Ventilsitz 27 lediglich in die Rohrleitung 54 für Leerlauf (Fig. 5), da das Ventil 31 die Düse 29 für die Abfuhr der Luft zur Atmosphäre 24 schliesst. Die Druckluft strömt durch die Rohrleitung 54 in die drei Zylinder 55,56, 57. In den Zylinder 55 strömt sie zwischen die zwei Kolben 58 und hält die Schaltstange 60 in der
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Leerlaufstellung fest. In die Zylinder 56, 57 strömt die Druckluft von der Seite durch die Rohrleitungen 78 und 79 und hält die Einschiebestangen 61 und 62 beider Kolben 64 und 63 ausgeschoben, d. h. nicht eingeschaltet.
In dieser Stellung (Leerlauf) kann der Schalthebel in der Ebene des Lenkrades 39 der ganzen Länge des Segmentes 42 nach bewegt werden.
Schalten der Reduktionsstufe : Die Bewegung des Schalthebels in der Stellung für Leerlauf in der Ebene des Lenkrades 39 zwischen der III. Gangstufe bis zur IV. Gangstufe ist für das Ausschalten der Reduktionsstufe bestimmt. Bei dieser Bewegung des Schalthebels wird der Zutritt der Druckluft in die Rohrleitung 65 und dadurch in die Kammer des für das Schalten der Reduktionsstufe bestimmten Zylinders 66 geschlossen.
Gleichzeitig öffnet sich mit Hilfe des Hubstössels 15 (angedeutet in Fig. 3 rechts) das Ventil 25, das zum Füllen der Rohrleitung 67 und der Kammer des zum Ausschalten der Reduktionsstufe bestimmten Zylinder4@ dient. Dabei strömt die Druckluft über den Unterteil der Kammer 75 des Ventils 25 zur Atmosphäre 24 über die Düse 29 und tätigt auf diese Weise ein glattes und stetiges Schalten der Reduktionsstufe.
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Gangstufe in der Ausnehmung des Segmentes 42 gesichert ist, drückt die Feder 68 auf die Betätigungswelle abwärts.
Wird irgendeine Gangstufe eingeschaltet, so wirkt immer eine von den Vorsprüngen des Nockens 8 auf das Ventil der entsprechenden Gangstufe. In Fig. 4 ist die Stellung des Nockens 8 mit vier Hubstösseln 15 in der Leerlaufstellung angedeutet. Beim Schalten der Gangstufe ist der Vorgang wie folgt : Der Schalthebel 44 wird aus der Leerlaufstellung abwärts in Richtung der Achse der Lenksäule verschoben, die Betätigungswelle 4 mit dem Leerlaufnocken 6 wird gehoben und betätigt das für den Leerlauf bestimmte Ventil in der Kammer 13. Die Einschubstangen 60, 61, 62 mit den Kolben 58, 63, 64 der Zylinder 55, 56, 57, bestimmt für die I., II. und III. Gangstufe und den Rückwärtsgang, werden so eingestellt, dass sämtliche Gangstufen ausgeschaltet sind. Beim Schalten der I.
Gangstufe wird der Schalthebel in Richtung zum Lenker in der Ebene des Lenkrades verschwenkt und in die Ausnehmung für die 1. Gangstufe im Segment 42'eingelegt ; die Nocken 6, 7 und 8 werden gleichzeitig mit der Betätigungswelle 4 abwärts verschoben, das für den Leerlauf bestimmte Ventil in der Kammer 13 wird geschlossen und die Rohrleitung 54 über die Düse 29 zur Atmosphäre 24 entlüftet. Dabei wird mit Hilfe des für die I. Gangstufe bestimmten Vorsprunges das Ventil 25 in der Kammer geöffnet, die Druckluft strömt durch die Rohrleitung 72 in den Arbeitszylinder 5, wo mittels des Kolbens 58 die Einschaltung der I. Gangstufe erfolgt. In ähnlicher Weise werden dann die weiteren Gangstufen bis zur III, Stufe geschaltet.
Wie bereits ausgeführt wird, ist in den ersten drei Gängen eine die Drehzahl der Abtriebswelle vermindernde Reduktionsstufe zwischengeschaltet. Vor Einschalten der nächsten Gänge soll diese Reduktionsstufe ausgeschaltet werden. Die Ausschaltung der Reduktionsstufe wird bei Bewegung des Hebels inder Ausnehmung des Segmentes 42 zwischen dem III. und IV. Gang bei Bewegung des Schalthebels in Richtung zum Lenker vollführt.
Ein derartiges System von zweistufigen Ventilen und Nocken gestattet das Schalten einer beliebigen Gangstufe aus der Leerlaufstellung bei elastischem Einschieben der einzelnen Gangstufen. Die Kolben sind mit anvulkanisierter elastischer Masse versehen, damit Stösse beim Schalten keinen Lärm verursachen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pneumatisches Schaltventil für halbautomatische Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, das über Ventile und Rohrleitungen die in Schaltzylindern geführten Kolben des Getriebes steuert, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (2) mit einem stirnseitigen Deckel (3), das einen Druckraum (9) umschliesst, wobei an den Druckraum (9) entlang dessen Umfang sieben Kammern (10-13, 75-77) mit Ventilen anschliessen, von denen vier (10, 11, 76, 77) zur Steuerung der Vorwärtsgänge (I - VI) und des Rückwärtsganges dienende, vom Boden des Gehäuses (2) aus etwa achsparallel anschliessen, weitere zwei (12,75) zur Steuerung einer zwischen zwei Gruppen vonvorwärtsgängen umzuschaltenden Reduktionsstufe (R) des Getriebes dienende,
vom Umfang des Gehäuses etwa radial ausgehen und die letzte (13) zur Steuerung des Leerlaufes (N) dienende vom Deckel (3) aus etwa achsparallel anschliesst.