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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für synchronisierte Kraftfahrzeuggetriebe, die aus einem Hauptgetriebe und einem diesem vorgeordneten Gruppengetriebe bestehen, das mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Kolbentriebes schaltbar ist.
Getriebe dieser Art sind bereits bekannt. Die Zuleitungen zu dem Kolbentrieb führen über Magnetventile, die mittels eines Vorwahlschalters einzeln anwählbar sind. Die eigentliche Betätigung der Magnetventile erfolgt dann über einen Auslöseschalter, der beim Niederdrücken des Pedals der Fahrkupplung, also dann schliessbar ist, wenn die Fahrkupplung bereits ausgerückt ist. Der Fahrer hat demnach den Vorwahlschalter in die dem gewünschten Gang des Gruppengetriebes entsprechende Stellung zu bringen und dann bloss das Kupplungspedal niederzudrücken, um im Gruppengetriebe den einen oder andern Gang einzuschalten. Es sind auch schon Ausführungen bekannt, bei denen die Steuervorgänge zum Schalten des Gruppengetriebes nicht mit Hilfe von Magnetventilen auf elektrischem Wege, sondern ebenfalls pneumatisch erfolgen.
Soll ein Gang des Hauptgetriebes geschaltet werden, so bleibt bisher der eingeschaltete Gang des Gruppengetriebes eingerückt und es wird nur die Fahrkupplung gelöst. Der Fahrer muss daher mit dem Handschalthebel des Hauptgetriebes eine verhältnismässig hohe Kraft aufwenden, um nicht nur die betreffenden Getrieberäder des Hauptgetriebes, sondern auch jene des Gruppengetriebes und auch die getriebeseitige Kupplungsscheibe der Fahrkupplung zu beschleunigen oder zu verzögern. Der Gangwechsel im Hauptgetriebe ist umso schwieriger, je höher das übersetzungsverhältnis des neu einzulegenden Ganges ist. Schaltschwierigkeiten treten also insbesondere in den unteren Getriebegängen des Hauptgetriebes auf.
Dabei ist noch zu beachten, dass in den unteren Getriebegängen die Fahrgeschwindigkeit verhältnismässig gering ist und dass daher die Gefahr besteht, dass bei einem länger dauernden Schaltvorgang, der sich ergibt, wenn mit geringerer Kraft gearbeitet wird, das Fahrzeug zum Stillstand kommen kann. Soferne es sich also um ein Kraftfahrzeuggetriebe mit von Hand aus schaltbarem Hauptgetriebe handelt, wird trotz der hydraulischen oder pneumatischen Schaltbarkeit des vorgeordneten Gruppengetriebes keine Schalterleichterung bzw. Schaltzeitverkürzung für die unteren Gänge des Hauptgetriebes erreicht.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Schalteinrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die mit verhältnismässig einfachen Mitteln bzw. geringem zusätzlichem technischem Aufwand die gewünschte Schaltzeitverkürzung bzw. Schalterleichterung für das Schalten zumindest der unteren Getriebegänge des Hauptgetriebes ergibt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe im wesentlichen durch einen dem Hauptgetriebe zugeordneten Steuerschalter, der im Aus- bzw. Einrücken wenigstens der unteren Getriebegänge des Hauptgetriebes betätigbar ist und dabei den Kolbentrieb im Sinne des Herbeiführens der Leerlaufstellung bzw. der vorher eingenommenen Schaltstellung des Gruppengetriebes steuert. Wird also ein Gang bzw. ein unterer Gang des Hauptgetriebes ausgerückt und damit der Steuerschalter betätigt, so wird mittels des Kolbentriebes das Gruppengetriebe in die Leerlaufstellung gebracht. Beim Weiterschalten brauchen dann nicht mehr die betreffenden Räder des Gruppengetriebes und vor allem auch nicht die getriebeseitige Kupplungsscheibe der Fahrkupplung beschleunigt oder verzögert zu werden. Der Schaltvorgang im Hauptgetriebe geht also wesentlich rascher und leichter vor sich.
Knapp nach dem Einrücken des gewünschten Getriebeganges des Hauptgetriebes bzw. kurz vor Erreichen der endgültigen Eingriffsstellung wird das Gruppengetriebe wieder in die ursprüngliche Schaltstellung gebracht und damit der gesamte Schaltvorgang beendet. Dadurch, dass das Gruppengetriebe in die Leerlaufstellung gelangt, verringern sich für die Hauptgetriebeschaltung die Drehmassen auf etwa ein Fünftel des Wertes bei bisherigen Getrieben ; daher beträgt auch die Schalt- bzw. die Synchronisierzeit nur etwa ein Fünftel jener Zeit, die notwendig wäre, wenn das Gruppengetriebe in Einschaltstellung verbliebe.
Der Steuerschalter könnte auf mechanischem oder auf pneumatischem bzw. hydraulischem Wege auf die Ventile zur Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Kolbentriebes einwirken. Einfacher und zweckmässiger ist es jedoch, wenn eine elektrisch-pneumatische oder elektrisch-hydraulische Ausführung gewählt wird.
Handelt es sich um eine Schalteinrichtung, bei der dem Kolbentrieb zwei Magnetventile zugehören, die mittels eines Vorwahlschalters einzeln anwählbar und mit Hilfe eines beim Niederdrücken des Pedals der Fahrkupplung schliessbaren Auslöseschalters betätigbar sind, so ist erfindungsgemäss der Kolbentrieb für drei Kolbenstellungen ausgebildet, deren mittlere, durch beidseitige Kolbenbeaufschlagung bei gleichzeitiger durch Schliessen des Steuerschalters bewirkter Betätigung beider Magnetventile herbeigeführte Stellung der Leerlaufstellung des Gruppengetriebes entspricht. In der einen oder andern Endstellung des Kolbenventils ist der eine oder andere Gang des Gruppengetriebes eingeschaltet, wobei nur eines der beiden Magnetventile betätigt wurde. Sobald aber der Steuerschalter beim Aus- bzw.
Einrücken eines unteren Ganges im Hauptgetriebe geschlossen hat, wird auch das jeweils zweite Magnetventil betätigt, damit eine Kolbenbeaufschlagung von der andern Seite herbeigeführt und der Kolben in die Mittelstellung verschoben, in der er das Gruppengetriebe in die Leerlaufstellung schaltet.
Knapp vor Beendigung des Schaltvorganges im Hauptgetriebe wird der Steuerschalter wieder geöffnet, das eine Magnetventil kehrt in seine Ausgangsstellung zurück und die nunmehr wieder einseitige Beaufschlagung des Kolbentriebes führt das neuerliche Einschalten des vorherigen Ganges des Gruppengetriebes herbei.
Eine besonders einfache und zweckmässige Ausbildung des Kolbentriebes wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Zylinder des Kolbentriebes zwei vorzugsweise gleich lange, aber im Durchmesser verschiedene
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Zylinderräume umfasst und dass der Kolben, in an sich bekannter Weise, stufenförmig abgesetzt ist, wobei der im Durchmesser grössere Kolbenabschnitt dem Zylinderraum mit dem kleineren Durchmesser zugehört und wobei auf dem andern Kolbenabschnitt ein Hilfskolben verschiebbar lagert, dessen Aussendurchmesser dem Durchmesser des grösseren Zylinderraumes entspricht.
Wird Druckmittel nur dem grösseren Zylinderraum zugeführt, so stützt sich der Hilfskolben an der Absatzschulter des Kolbens ab, und es wirkt die Stirnfläche des dünneren Kolbenabschnittes mit der Hilfskolbenstirnfläche als wirksame Kolbenfläche zusammen, so dass der Kolben bis in die gegenüberliegende Stellung verschoben wird, wobei allerdings der Hilfskolben an der Innenschulter des Zylinders stehen bleibt. Bei einseitiger gegensinniger Kolbenbeaufschlagung wird der Kolben unter Mitnahme des Hilfskolbens zurückgeschoben. Erfolgt eine Kolbenbeaufschlagung von beiden Seiten, so wird der Kolben zunächst in Richtung des kleineren Zylinderraumes verschoben, da die eine wirksame Kolbenfläche grösser als die andere ist.
Diese Kolbenverschiebung erfolgt, bis der Hilfskolben an der Innenschulter des Zylinders anschlägt, wonach auch der Kolben stehen bleibt, da nunmehr die wirksame Kolbenfläche im kleineren Zylinderraum grösser als die gegenüberliegende Stirnfläche des kleineren Kolbenabschnittes ist. Es wird durch diese vergleichsweise einfache Ausführung eine eindeutig definierte Kolbenmittelstellung erzielt.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 eine erfmdungsgemässe Schalteinrichtung für synchronisierte Kraftfahrzeuggetriebe in einem schematischen Schaltbild und Fig. 2 einen erfmdungsgemässen Kolbentrieb für drei Kolbenstellungen im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt eine Schalteinrichtung für synchronisierte Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Hauptgetriebe - und einem diesem vorgeordneten zweigängigen Gruppengetriebe--2-, das mittels eines
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Magnetventilen--4, 5--gesteuert und weist drei Kolbenstellungen auf, deren mittlere durch beidseitige Kolbenbeaufschlagung bei gleichzeitiger Betätigung beider Magnetventile--4, 5--herbeigeführt wird. Der mittleren Kolbenstellung entspricht die Leerlaufstellung des Gruppengetriebes--2--.
Über einen von Hand aus bewegbaren Vorwahlschalter--6--können die beiden Magnetventile
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5-wahlweise- 5-gibt den Weg von einer Druckluftquelle --11-- zur entsprechenden Kolbenseite für die Druckluft frei, die den Kolben des Kolbentriebes --3-- in die der Stellung des Vorwahlschalters--6--entsprechende Endlage drückt. Mit Hilfe eines mit dem Kolbentrieb verbundenen Schalthebels --12-- wird dabei das Gruppengetriebe--2--entsprechend geschaltet.
Wird der Vorwahlschalter--6--in die andere Stellung gebracht, so wird die Leitung --10-- mit dem andern Magnetventil --4-- verbunden, so dass beim Niederdrücken des Pedals-7--, das mit dem Auslöseschalter --8-- gekuppelt ist, der Kolben des Kolbentriebes --3-- von der andern Seite her beaufschlagt und das Gruppengetriebe --2-- über den Schalthebel--12--in die zweite Schaltstellung gebracht wird. Dabei muss selbstverständlich das Magnetventil --5-- seine Stellung ändern und die Druckmittelleitung zum Kolbentrieb entlüften.
Mit dem Handschalthebel --13-- für das Hauptgetriebe-l-ist ein Steuerschalter--14gekoppelt, der beim Ausrücken der unteren Getriebegänge des Hauptgetriebes das nicht durch den
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Hauptgetriebes das Pedal--7--für die Fahrkupplung niedergedrückt ist, wird beim Ausrücken des jeweiligen Getriebeganges das zweite Magnetventil, im dargestellten Fall das Ventil-4-, mit Hilfe des Steuerschalters - ebenfalls an Spannung gelegt, so dass die Magnetspulen beider Ventile erregt werden, was die beidseitige Beaufschlagung des Kolbens des Kolbentriebes--3--bewirkt. Die dadurch gegebene Mittelstellung des Kolbens entspricht der Leerlaufstellung des Gruppengetriebes--2--,
so dass beim Ausrücken eines Getriebeganges des Hauptgetriebes-l-automatisch das Gruppengetriebe --2-- in die Leerlaufstellung gebracht wird.
Beim Einrücken eines neuen Getriebeganges des Hauptgetriebes wird der Steuerschalter --14-- wieder geöffnet und die Leitung-15-unterbrochen, was die Entregung des nicht durch den Vorwahlschalter
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Gemäss Fig. 2 besteht der Zylinder-17-des Kolbentriebes-3-aus zwei gleich langen, aber im Durchmesser verschiedenen Zylinderräumen--18, 19--, und der Kolben ist dementsprechend stufenförmig
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abgesetzt. Der im Durchmesser grössere Kolbenabschnitt-20-gehört zu dem Zylinderraum --19-- mit dem kleineren Durchmesser, wogegen auf dem andern Kolbenabschnitt --21-- ein Hilfskolben --22-- verschiebbar lagert, dessen Aussendurchmesser dem Durchmesser des grösseren Zylinderraumes-18entspricht.
Wird der Kolben--20, 21--von der rechten Seite her mit Druckluft beaufschlagt und die linke Seite entlüftet, so verschiebt er sich, bis er am linken Zylinderdeckel anschlägt, während der Hilfskolben--22--nur so lange mitverschoben wird, bis letzterer an der Innenschulter-23-des Zylinders-17-seinen Anschlag findet. Die Druckluftbeaufschlagung der linken Kolbenseite (Zylinderraum 19) bei gleichzeitiger Entlüftung des Zylinderraumes --18-- entspricht der dargestellten Stellung, in der sich der Kolben--20, 21--in seiner rechten Endlage befindet.
Werden beide Seiten gleichzeitig mit Druckluft beaufschlagt, so verschiebt sich zunächst der Kolben-20, 21- samt dem Hilfskolben --22-- nach links, da die Stirnfläche des Hilfskolbens-22-und die Stirnfläche des Kolbenabschnittes-21-zusammen grösser als die Stirnfläche des Kolbenabschnittes--20--sind.
Diese Verschiebung dauert aber nur so lange, bis der Hilfskolben--22-an der Innenschulter-23-anschlägt. Um eine weitere Bewegung zu erreichen, müsste der Druck auf der rechten Kolbenseite grösser als auf der linken sein, was aber nicht der Fall ist, da die Stirnfläche des
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--21-- kleiner--20, 21--bleibt also in einer Mittelstellung stehen, die genau definiert ist, weil der Kolbenabschnitt-20-zufolge des überwiegenden Druckes von links gegen den an der Innenschulter --23-- anliegenden Hilfskolben --22-- gepresst wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalteinrichtung für synchronisierte Kraftfahrzeuggetriebe, die aus einem Hauptgetriebe und einem diesem vorgeordneten Gruppengetriebe bestehen, das mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Kolbentriebes schaltbar ist, gekennzeichnet durch einen dem Hauptgetriebe (1) zugeordneten Steuerschalter (14), der beim Aus- bzw. Einrücken wenigstens der unteren Getriebegänge des Hauptgetriebes betätigbar ist und dabei den Kolbentrieb (3) im Sinne des Herbeiführens der Leerlaufstellung bzw. der vorher eingenommenen Schaltstellung des Gruppengetriebes (2) steuert.