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Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe, deren Schaltfinger mittels Servomotoren in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen verstellbar ist, wobei die
Kupplung durch einen weiteren Servomotor vor jedem Schaltvorgang selbsttätig ausschaltbar und nach der Getriebeumstellung selbsttätig wieder einschaltbar ist und die den Anschluss der Servomotoren an eineEnergiequelle steuerndenMagnetventile von einer zentralenschaltvorrichtung aus eingeschaltet und nach Durchführung der Getriebeumstellung selbsttätig von der Stromquelle sowie die Servomotoren von der Energiequelle abgeschaltet werden.
Bekannt sindschaltvorrichtungen für Kraftfahrzeugwechselgetriebe, bei welchen in dem Stromkreis desjenigen Magnetventils, das den zum Ausschalten der Kupplung dienenden Servomotor steuert, zwei Kontaktvorrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine zur Auslösung einer Getriebeumstellung durch die zentrale Schaltvorrichtung zu schliessen ist, während die andere bei der Einstellung der Stellstange in die neutrale Stellung geschlossene Kontaktvorrichtung von der die Getriebeumstellung vermittelnden Stellstange gesteuert wird und erst nach Durchführung einer Getriebeumstellung geöffnet wird, wobei ausserdem durch den zum Ausschalten der Kupplung dienenden Servomotor ein Kontakt geschlossen und nach Durchführung einer Getriebeumstellung und dem Abschalten des genannten Servomotors wieder ge- öffnet wird,
wodurch die Abschaltung der zu den andern Servomotoren gehörenden Magnetventile sowie die Abschaltung dieser Servomotoren von der Energiequelle ausgelöst wird.
Die Nachteile dieser Schaltvorrichtung bestehen darin, dass der Hauptservoschaltzylinder nach erfolgter Getriebeumschaltung zu spät durckentlastet wird, wodurch sich sehr unangenehmeSchaltstösse ergeben und weiterhin darin, dass ein Teil der Steuerschalter und Steuerleitungen direkt den Strom der Ventilmagnete zu übertragen haben, wodurch sich ein hoher Kontaktverschleiss in den Steuerschaltern und auch grössere Leitungsquerschnitte ergeben.
Der Zweck der Erfindung ist, dass elektrische Schaltschema für die Schaltvorrichtung so zu verändern, dass die Querschnitte der Steuerleitungen geringer und die Lebensdauer der Steuerschalter sowie die der mechanischen Schaltelemente erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltvorrichtung mit meheren Relais vorzusehen, um ein weiches Gangschalten und ein schonendes Anlagen der Schaltelemente an die im Getriebe befindlichen Begrenzungen der Schaltwege zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss sind in dem Stromkreis desjenigen Magnetventils, das den zum Ausschalten der Kupplung dienenden Servomotor steuert, eine Kontaktvorrichtung und drei Kontakte vorgesehen, wobei die Kontaktvorrichtung durch die zentrale Schaltvorrichtung, z. B. Schaltwalze, zu schliessen ist, der erste Kontakt nach erfolgter Getriebeumschaltung durch eine Kontaktvorrichtung und ein Relais wieder geöffnet, der zweite Kontakt beim Getriebeumschalten durch eine weitere Kontaktvorrichtung und ein Relais geschlossen und der dritte Kontakt nach erfolgter Leerlaufstellung einer Stellwelle durch eine weitere Kontaktvorrichtung und ein Relais geöffnet werden, wobei ausserdem nach erfolgter Getriebeum-
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schaltung durch eine weitere Kontaktvorrichtung und einRelais neben einem Kontakt auch zwei weitere Kontakte geöffnet werden.
Kurz vor dem Erreichen der Gangendstellung der Stellstange sind gleichzeitig die Zylinderräume an die Aussenluft angeschlossen. An dem Servomotor für das Ausschalten der Kupplung ist eine Kontaktvorrichtung vorgesehen, die denSteuerstromkreis zu einem Relais erst dann schliesst, wenn die Kupplung mittels dieses Servomotors ausgeschaltet wird, wodurch eine Getriebeumstellung erst nach erfolgtem Kuppeln möglich ist, aber das Abschalten der die Getriebeumstellung bewirkenden Servomotoren unabhängig davon erfolgt.
Eine zum Schalten einer Kontaktvorrichtung dienende Verbindungsstange ist an einer Kugel abgestützt, die stets dann, wenn der Schaltfinger in der Mittelgasse steht, durch eine am Schaltfinger angebrachte Vertiefung die Kontaktvorrichtung öffnet und in den beiden Aussengassen schliesst.
Eine zum Schalten einer Kontaktvorrichtung dienende Verbindungsstange ist an einer Kugel abgestützt, die, stets dann, wenn die Stellstange in Leerlaufstellung oder in noch nicht voll eingeschaltetem Gang steht, die Kontaktvorrichtung schliesst und sie bei voll eingeschaltetem Gang durch die an der Stellstange angebrachten Nuten öffnet.
Eine zum Schalten einer Kontaktvorrichtung dienende Verbindungsstange ist an einer Kugel abgestützt, die immer dann, wenn die Stellstange in Leerlaufstellung steht, durch die an der Stellstange angebrachte Nut die Kontaktvorrichtung öffnet.
Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hiebei zeigen : Fig. l den Hauptteil einer Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie A-B nach Fig. l, Fig. 3 den Einschaltplan für die von einer Schaltwalze als Kontaktbetätigungseinrichtung zu schliessenden elektrischen Kontakte, Fig. 4 die vom Schaltfinger verstellbaren Mitnehmer der Schaltstangen im Grundriss und Fig. 5 das Schema einer Schaltwalze als Kontaktbetätigungsein- richtung.
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Verschiebung des Schaltfingers 1 erfolgt die Gassenwahl, also die Einstellung des Schaltfingers 1 in den Bereich des Mitnehmers 5 ; 5'bzw. 5".
Diese sind auf den Schaltstangen 6 ; 6'bzw. 6"be- festigt, durch die in an sich bekannter Weise die Umstellung des Wechselrädergetriebes erfolgt.
Um den Schaltfinger 1 auf der Stellwelle 2 axial verschieben zu können, ist die Stellwelle 2 im Bereich des Schaltfingers 1 hohl ausgedreht und mit zwei einander gegenüberliegenden, in der Achsrichtung der Stellwelle 2 schlitzartig gestalteten Fenstern 7 versehen, durch die ein in der Nabe des Schaltfingers l befestigter Bolzen 8 hindurchreicht. An diesem greift eine Schubstange 9 an, die den Schaltfinger 1 mit dem Kolben 10 verbindet, der in einem mit dem Gehäuseteil 3 fest verbundenen Zylinder 11 verschiebbar ist.
Den beiden Enden des Zylinders 11 kann das Drucköl nach Bedarf mittels der in an sich bekannter Weise elektromagnetisch geschalteten Magnetventile 12 ; 13 aus der Leitung 14 zugeführt werden. Wenn beide Zylinderräume an die Leitung 15 angeschaltet sind, wird der Schaltfinger 1 durch die vorgespannte Feder 16 in seine mittlere Stellung zurückgeführt. Der Schaltfinger 1 besitzt eine kegelförmige Vertiefung 17, in deren Bereich eine Kugel 67 und eine Verbindungsstange 18, die zu einer Kontaktvorrichtung 19 führt, hineinragt. Wenn der Schaltfinger 1 seine mittlere Stellung einnimmt, ist die Kontaktvorrichtung 19 geöffnet, aber bei seitlicherVerschie- bung wird diese über die Verbindungsstange 18 geschlossen. Um nach der Gassenwahl das Räderge-
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umstellen zu können, ist der Schaltfinger l mittels der S tellwelleteren zu schwenken.
Zu diesem Zweck ist auf derStellwelle 2 ein Stellhebel 20 befestigt, an dem die Stellstange 21 angreift, die in seinem senkrecht zur Achse der Stellwelle 2 angeordneten Gehäuseteil 3'gelagert ist und einen runden Querschnitt besitzt. Die Stellstange 21 kann gemäss Fig. l als Rohr ausgeführt oder wenigstens im Bereich des Stellhebels 20 hohl ausgedreht sein und an dieser Stelle eine schlitzartige Aussparung besitzen, durch die der Stellhebel 20 hindurchreicht, um im Inneren der Stellstange 21 einen in deren Wandung befestigten Mitnehmerbolzen 22 zu umfassen, durch den die Bewegungsübertragung erfolgt.
Es ist auch angängig, als Stellstange eine Rundeisenstange zu verwenden, die im Bereich des Stellhebels 20 durchlocht wird, falls man den Stellhebel 20 gabelartig gestalten will, so dass er mit den vorstehenden Enden eines quer durch die Stellstange hindurchreichenden Bolzens zusammenwirken kann. Der Gehäuseteil 3'weist angrenzend an das Gehäuseabteil 23, in dem der Stellhebel 20 angeordnet ist, einen Zylinder 24 auf, in dem ein Kolben 25 angeordnet und fest mit derStellstange 21 verbunden ist. Durch Magnetventile 26 ; 27
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kann das durch die Leitung 28 zugeführte Druckmittel nach einer Programmsteuerung in die beiden durch den Kolben 25 getrenntenRäume des Zylinders 24 eingeleitet bzw. aus diesem heraus in die Leitung 29 abgeleitet werden. Die Leitung 28 ist von der Leitung 14 abgezweigt.
An den Zylinder 24 schliesst sich ein Gehäuseabteil 30 an, durch das die Stellstange 21 hindurchreicht, aber dabei drei Nuten 31 ; 32 ; 33 aufweist. In die Nut 32 reicht über eine Kugel 69 eine Verbindungsstange 34 hinein, die die Kontaktvorrichtung 35 offen hält, wenn die Stellstange 21 ihre Mittelstellung einnimmt, aber die Kontaktvorrichtung 35 schliesst, wenn die Stellstange 21 aus ihrer mittleren Stellung nach der einen oder andern Richtung verschoben wird. In die Nuten 31 ; 33 ragt wieder über eine Kugel 68 die Verbindungsstange 36, die bei Neutralstellung und bei noch nicht voll ausgeschalteten Gängen die Kontaktvorrichtung 37 geschlossen hält. Sind die Gänge voll eingeschaltet, so bewirken die Nuten 31 bzw. 33 über die Kugel 68 und die Verbindungsstange 36 ein Öffnen der Kontaktvorrichtung 37.
An das Gehäuseabteil 30 schliesst sich noch ein weiterer Zylinder 38 an, in dem zwei Kolben 39 ; 40 angeordnet sind, durch die die Stellstange 21 abgedichtet wird, aber verschiebbar hindurchreicht.
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verschiebt, ist eine Buchse 46 auf die Stellstange 21 zwischen den Kolben 39 ; 40 aufgesteckt.
DasAusschalten derTrennkupplung vor jeder Gangschaltung vermittelt ein Servomotor, der aus dem Zylinder 47 und dem darin verschiebbaren Kolben 48 besteht, dessen Verstellung entgegen einer
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durch die Leitung 50 zugeführt und durch die Leitung 51 nach Beendigung der Gangschaltung fortgeleitet wird. Die Verstellung des Kolbens 48 wird durch die Stange 52 auf den Hebel 53 übertragen, der auf der Welle 54 sitzt und durch diese die Verstellung der Trennkupplung bewirkt. Der Kolben 48 oder statt dessen die Stange 52 oder auch der Hebel 53 schliessen am Ende ihrer Bewegung eine Kontaktvorrichtung 55, die aber bei der durch die genannte Feder bewirkten Rückbewegung des Kolbens 48 selbsttätig wieder geöffnet wird.
Die Betätigung der verschiedenen Magnetventile und Kontakte erfolgt von einer Stromquelle durch Vermittlung des (in den Zeichnungen dargestellten) Leitungsnetzes von einer Schaltwalze aus ; diese Kontaktbetätigungsvorrichtung ist mit einer Vielzahl von Schlitzen ausgestattet, die nach Fig. 5 auf ihrer Mantelfläche verteilt sind, um für die verschiedenen Gänge die jeweils in Betracht kommenden Kontakte schliessen zu können. Dabei ist vorgesehen, dass nach jeder Getriebeumstellung die verschiedenen Magnetventile und Kontaktvorrichtungen wieder in die Leerlaufstellung zurückgestellt werden, wobei die Magnetventile die an sie angeschlossenen Räume der Servomotoren mit den Rückführleitungen des Drucköles verbinden und dadurch bis auf weiteres jede Krafteinwirkung durch Druckflüssigkeit auf
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64d geschlossen.
Es kann aber durch keine Leitung Strom fliessen, weil in allen zu diesen Kontaktvorrichtungen und Kontakten gehörigen Leitungskreisen noch andere, aber offene Kontaktvorrichtungen 55 ; 19 angeordnet sind.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, werden die Kontaktvorrichtungen 35 ; 37 ; 55 so angeordnet, dass sie immer nur mit dem Steuerstrom der Relaisspulen belastet werden. Dadurch sind die Kontaktbelastungen sehr niedrig, und die Zuführungsleitungen können sehr klein gehalten werden.
Wird der erste Getriebegang durch die entsprechende Einstellung der Schaltwalze eingeschaltet, so werden die Kontaktvorrichtungen 57 ; 60 geschlossen und die Kontaktvorrichtung 58 geöffnet. Es fliesst dannzunächst einstrom vomPluspol derStromquelle nurüber denKontakt 64d und die Kontakt-
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vorrichtung 57 zu dem Magnetventil 49, durch das derEintritt des Druckmittels aus der Leitung 50 in den Zylinder 47 freigegeben wird. Demzufolge wird der Kolben 48 verschoben, also die Trenn- kupplung ausgeschaltet und dabei zugleich die Kontaktvorrichtung 55 geschlossen. Dadurch werden das Relais 65 eingeschaltet und die Kontakte 65a ; 65b : 65c geschlossen.
Dabei fliesst der Strom von dem Pluspol der Stromquelle über die Kontakte 63d ; 65a und die Kontaktvorrichtung 62 zu dem Magnetventil 13, das den Eintritt der Druckflüssigkeit in die rechte Hälfte des Zylinders 11 freigibt, so dass der Kolben 10 und durch diesen der Schaltfinger 1 nach links verschoben werden, wodurch der letztere in den Bereich derSchaltstange 6'gelangt. Dabei wird die Verbindungsstange 18 aus der Vertiefung 17 der Nabe des Schaltfingers 1 herausgedrückt und die Kontaktvorrichtung 19 geschlossen. Nun fliesst der vom Pluspol der Stromquelle über die Kontakte 63d ; 65b geleitete Strom auch noch über die Kontaktvorrichtung 60 zu dem Magnetventil 27 und über die Kontaktvorrich- tung 19 zur Masse.
Das Magnetventil 27 lässt das Druckmittel in den rechts vom Kolben 25 befindlichen Raum des Zylinders 24 eintreten, so dass der Kolben 25 und damit zugleich die Stellstange 21 nach links bewegt, ferner der Hebel 20 entsprechend geschwenkt, die Stellwelle 2 mit dem Schaltfinger l gedreht und die Schaltstange 6'verschoben werden, die dann den ersten Gang eindrückt. Die Nuten 33 bzw. 31 sind so an derStellstange 21 angebracht, dass die Kugel 68 und damit auch die Verbindungsstange 36 noch um einen gewissen Betrag vor dem Ende der axialen Verschiebbewegung in ihren Bereich gelangen und damit schon vor dem Schaltende die Kontaktvorrichtung 37 öffnen können.
Da die Kontaktvorrichtung 35 nur zum Einschalten des Relais 64 dient, könnte man durch die Stange 34 statt der Kontaktvorrichtung 35 unmittelbar die vier Kontakte 64a ; 64b ; 64c ; 64d des Relais 64 betätigen lassen.
Durch das Öffnen des Kontaktes 37 wird der Stromkreis zum Relais 65 unterbrochen und dadurch die Kontakte 65a ; 65b ; 65c geöffnet und damit die Stromkreise zu den MagnetVentilen 13 ; - 27 ; 49 gleichzeitig unterbrochen und somit letztere abgeschaltet, so dass die Räume der Zylinder 11 ;
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druck reicht aus, um den noch fehlenden Schaltweg zu erreichen, wobei ein sehr sanfter und für die Schaltelemente schonender Anschlag ermöglicht wird. Obgleich dann keine Servokräfte mehr auf die Kolben 25 : 10 einwirken, kann der Schaltfinger l nicht durch die Feder 16 zurückgestellt werden.
Der Schaltfinger l bleibt vielmehr gemäss Fig. 4 in der Stellstange stehen, in die er durch die vorangegangenen Schaltvorgänge eingestellt, danach zunächst in den Bereich des Mitnehmers 5'verschoben und dann zusammen mit dem Mitnehmer 5'und der Schaltstange 6'zwecks Einschaltung des erstenGetriebeganges verstellt wurde. Demzufolge steht nun einer der beiden aufwärtsragenden Vorsprünge des Mitnehmers 5 dem Schaltfinger 1 im Weg und hält nun diesen gegenüber der Druckkraft der Feder 16 verriegelt, während in der Achsrichtung der Stellstange 21 keine Kraft auf den Stellhebel 20 und dadurch auf denSchaltfinger l einwirkt. DerersteGetriebegang bleibt somit ein- geschaltet, bis die Schaltwalze um einen Schritt vor-oder zurückgestellt wird.
Bei dem Verstellen der Stellstange 21 wurde auch die Kontaktvorrichtung 35 geschlossen und damit das Relais 64, dessen Spule nur einen kleinen Strom verbraucht, eingeschaltet, wodurch die Kontakte 64a ; 64b ; 64c geschlossen und der Kontakt 64d geöffnet wurde.
Der Zylinder 47 ist an die Ableitung 51 angeschlossen, wobei der Kolben 48 durch die Federkraft wieder in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Hiedurch werden die Trennkupplung geschlossen und die Kontaktvorrichtung 55 geöffnet. Beim Weiterschalten der Schaltwalze in Richtung des nächsien Ganges wird im Bereich der Nullstellung unter anderem die Kontaktvorrichtung 58 geschlossen und die Kontaktvorrichtung 57 geöffnet. Ausserdem sind aber zunächst auch noch die Kontaktvorrichtun- gen 19 ; 35 geschlossen und die Kontaktvorrichtung 37 geöffnet.
Daher bleibt auch das Relais 64 durch den von der Stromquelle über die Relaisspule und der Kontaktvorrichtung 35 fliessenden Strom eingeschaltet, und es fliesst nun von der Stromquelle aus einStrom über den Kontakt 58 und durch die Spule das Relais 63 zur Masse, wodurch das Relais 63 eingeschaltet wird.
Durch einen über seinen Kontakt 63a und den Kontakt 64a fliessenden Strom wird praktisch die Kontaktvorrichtung 58 überbrückt, so dass selbst dann, wenn die Schaltwalze sehr schnell von einem Gang über die Leerlauf- stellung hinweg in den nächsten Gang betätigt wird und damit dann wieder der Kontakt 58 geöffnet wird, das Relais 63 trotzdem eingeschaltet bleibt und seine Aufgabe wie nachfolgend ausgeführt erfüllt. Bei dem so eingeschalteten Relais sind ausserdem die Kontakte 63b ; 63c geschlossen und der Kontakt 63d geöffnet worden.
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Es können nun nur noch Ströme über den Kontakt 63c und den ebenfalls noch geschlossenen Kon- takt 64c zum Magnetventil 41 fliessen, wodurch die Räume der Zylinder 47 ; 38 an die Druck- mittelleitungen 50 bzw. 28 angeschlossen werden. Dadurch wird einmal die Trennkupplung in be- kannter Art ausgerückt und gleichzeitig die Kolben 39 ; 40 auseinander, d. h. in ihre Grenzstellung gedrückt, so dass die Stellstange 21 und dadurch auch der Hebel 20 in ihre Leerlaufstellung ge- langen. Dies hat weiter zur Folge, dass der Schaltfinger 1 an dem Mitnehmer 5 entlang in seine
Mittelstellung zurickschwingt und dann durch die Feder 16 in den Bereich des Mitnehmers 6 zu- rückgedrückt, also in seine Ausgangsstellung gedrängt wird.
Hiebei gelangt die Stellstange 18 wieder in die für sie in der Nabe des Schaltfingers 1 vorgesehene Vertiefung 17. wodurch die Kontakt- vorrichtung 19 geöffnet wird. Durch die Verschiebung der Stellstange 21 in ihre Mittellage wird die Kontaktvorrichtung 35 geöffnet und die Kontaktvorrichtung 37 geschlossen. Durch das Öffnen der Kontaktvorrichtung 36 wird das Relais 64 und durch dieses über den Kontakt 64a auch das Relais 63 abgeschaltet. Dadurch sind auch die Kontakte 63b ; 64b ; 63c : 64c geöffnet worden, wo- durch die Magnetventile 49 ; 41 und die Trennkupplung wieder ausgeschaltet sind, wenn nicht die Schaltwalze eingerückt wird, so dass sich nacheinander die erforderlichen Schaltvorgänge sinngemäss in entsprechender Weise wie für das Einschalten des ersten Getriebeganges abspielen.
Wurde hingegen die Schaltwalze sehr schnell, d. h. schneller als auf Grund der Massenträgheit die gesamte Schaltvorrichtung voll reagieren kann, von dem vorherigen Gang über die Leerlaufstellung hinweg in die nächste Gangstellung verstellt, so vollzieht sich, wie bereits beschrieben, durch die hohen Ansprechgeschwindigkeiten von Relais das Sichselbsthalten des Relais 63 über seinen Kontakt 63a und damit zunächst die Leerlaufstellung und dann sofort im Anschluss das Gangeinlegen entsprechend der Stellung, in die die Schaltwalze gebracht wurde, u. zw. in einer zum Einlegen des ersten Ganges analogen Reihenfolge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe, deren Schaltfinger mittels Servomotoren in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen verstellbar ist. wobei die Kupplung durch einen weiteren Servomotor vor jedem Schaltvorgang selbsttätig ausschaltbar und nach der Getriebeumstellung selbsttätig wieder einschaltbar ist und die den Anschluss der Servomotoren an eine Energiequelle steuernden Magnetventile von einer zentralen Schaltvorrichtung aus eingeschaltet und nach Durchführung der Getriebeumstellung selbsttätig von der Stromquelle sowie die Servomotoren von der Energiequelle abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stromkreis desjenigen Magnetventils (49), das den zum Ausschalten der Kupplung dienenden Servomotor steuert, die Kontaktvorrichtung (57) und die Kontakte (63b ;
64b ; 65c) angeordnet sind, wovon die Kontaktvorrichtung (57) zum
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tung (37) und das Relais (65) geöffnet, der Kontakt (63b) beim Getriebegangausschalten durch die Kontaktvorrichtung (58) und das Relais (63) geschlossen und der Kontakt (64b) durch die Kontaktvorrichtung (35) und das Relais (64) geöffnet werden, wobei ausserdem nacherfolgterGetriebegangumstellung durch die Kontaktvorrichtung (37) und das Relais (65) neben dem Kontakt (65c) auch die Kontakte (65a ; 65b) geöffnet werden.