Schalteinrichtung. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Schalteinrichtung mit mindestens einem durch Druckfluidum angetriebenen Schalt getriebe sowie einer die Zufuhr des von einer Pumpe ;gelieferten Druckfluidums zum Schaltgetriebe steuernden, von Hand zu be- tätigenden Verteilvorrichtung.
Die Schalteinrichtung gemäss der Erfin dung zeichnet sich dadurch aus, dass das Schaltgetriebe ein Schaltzylinderpaar auf weist, dessen je an einem Ende unter der Einwirkung des Druckfluidums stehende Schaltkolben starr miteinander verbunden sind, und die Druckfluidumzufuhr zu letz teren über eine Verteilkammer erfolgt, an welche die beiden Zylinderräume des Schalt zylinderpaares über Düsen angeschlossen sind, welche das Druckfluidum der Einstel lung der Verteilvorrichtung entsprechend in den einen oder andern Zylinderraum einströ men lassen, so dass das Schaltkolbenpaar eine Anzahl durch eine Rastvorrichtung fest gelegte Stellungen einnehmen kann,
wobei durch den Schalthebel für die Einstellung der Verteilvorrichtung zugleich eine die Druck fluidumzufuhr zur Verteilkammer veranlas sende Vorrichtung betätigt wird, welche Zu fuhr mittels einer druckfluidumbeaufschlag ten Abstellvorrichtung während des Schalt vorganges aufrecht erhalten und nach Beendi gung desselben selbsttätig abgestellt wird.
Als Druckfluidum dient hierbei vorzugs weise eine Druckflüssigkeit, ebensogut könnte aber ein Druckgas verwendet werden; ferner ist unter der Bezeichnung "Druckfluidum" auch ein unter Unterdruck stehendes, d. h. eine Saugwirkung ausübendes Fluidum zu verstehen.
Die Einrichtung eignet sich z. B. zur Verwendung für die Betätigung der Ge schwindigkeitswechselgetriebe bei Werkzeug maschinen, Kraftfahrzeugen usw., wobei das zu verschiebende Zahnrad unmittelbar durch die Schaltkolben des Schaltgetriebes betätigt werden kann.
Je nach der Anzahl der herzustellenden Übersetzungsverhältnisse bezw. Schaltbedin- gungen können auch zwei oder mehr durch eine einzige Verteilvorrichtung zu bedienende und an eine gemeinsame Verteilkammer an geschlossene Schaltgetriebe vorgesehen sein, wobei jedem Getriebe eine besondere Abstell vorrichtung zugeordnet ist.
Die Druckmittelzufuhr zur Verteilkam- mer beim Betätigen der Verteilvorrichtung kann entweder in der Weise veranlasst wer den, dass die Pumpe eingekuppelt bezw. ihr Motor eingeschaltet oder aber ein Umschalt schieber betätigt wird, durch welchen das Druckfluidum aus der dabei ständig laufen den Pumpe von einer Leerlaufleitung auf die Förderleitung zur Verteilkammer umgeschal tet wird; die Unterbrechung der Fluidumzu fuhr nach Beendigung des Schaltvorganges durch die Abstellvorrichtung erfolgt dann dementsprechend im ersteren Falle durch Auskuppeln der Pumpe bezw. Abschalten des Motors und im letzteren Falle durch Zurück schalten des Umschaltschiebers auf die Leer laufleitung.
Das Schaltgetriebe kann je nach den ört lichen Verhältnissen nach Belieben mit waag rechter oder senkrechter Achse der Schalt kolben ausgebildet sein; in letzterem Falle muss lediglich der Schwerkraftswirkung durch entsprechend grösseren Durchmesser des un tern Schaltkolbens Rechnung getragen wer den.
Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes sind in der Zeichnung schema tisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Schalteinrichtung mit einem Schaltgetriebe mit waagrechten Schaltkolben in Ruhestellung und Fig. 2 mit in Schaltstellung befindlichen Organen; Fig. 3 zeigt eine Schalteinrichtung mit einem Schaltgetriebe mit senkrechten Kolben und Fig. 4 eine Schalteinrichtung mit zwei solchen Schaltgetrieben.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Schalt einrichtung weist ein Schaltgetriebe mit waagrechten Schaltzylindern auf. Die beiden Schaltzylinder 1 sind zu einem Block mit einander vereinigt und ebenso sind die bei- den Schaltkolben 2 starr miteinander ver bunden bezw. zu einem einzigen Schaltkol ben vereinigt. Die Stirnflächen der beiden Schaltkolben sind gleich gross. Die beiden Zylinderräume 1 des Schaltzylinderpaares sind durch je eine Verbindungsleitung 4 und 5 über Düsen 4d und 5d an die Verteilkam- mer 3 angeschlossen, in welche die von der Druckpumpe 7 herkommende Betriebsleitung 6a einmündet.
Die von der Druckpumpe kom mende Druckleitung 6 ist an einen Schieber 8 angeschlossen, dessen durch eine Feder 10 in der gezeichneten Ruhelage gehaltener Kol ben 9 die zwei Abzweige 6a und 6b steuert. Der Schieber bildet die die Fluidumzufuhr zum Raum 3 veranlassende Vorrichtung. Die Zweigleitung 6b ist eine Leerlaufleitung, welche das Druckfluidum, in diesem Falle eine Flüssigkeit, in einen Vorratsbehälter 11 ausströmen lässt, von welchem aus dieselbe wieder der Pumpe 7 zufliesst; dieser Leitungs zweig 6b ist über ein Überdruckventil 12 mit dem Leitungszweig 6a verbunden. Das Schalt getriebe ist hier für drei Schaltstellungen vor gesehen, um z.
B. eine Wechselradgruppe R in drei verschiedene Eingriffsstellungen zu rücken. Dementsprechend sind im Verbin- durigsstück des Zylinderkörpers 1 drei Rasten I. II, III vorgesehen, in welche eine feder beeinflusste Kugel 13a einschnappen kann, die in der Kupplungsgabel 13 gelagert ist, welche auf dem die Schaltkolben 2 bildenden Kol benkörper starr befestigt ist und an der Rä dergruppe R angreift. Die Kugel 13a bildet das Sperrorgan der Rastvorrichtung, der die Rasten I, II, III angehören. Bei der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung entspricht der Kolbenhub nach jeder Seite dem Abstand der äussern Rasten I und III von der mittleren Il.
Jeder Schaltzylinder 11 und Ir ist durch zweiseitlich angeschlossene Leitungen 141, 151 bezw. 14r, 15r mit einer als Vielweg hahn 16 ausgebildeten Verteilvorrichtung verbunden.
Die räumliche Anordnung der Verbindungsleitungen an den Zylindern 11 und b- ist derart, dass die Schaltkolben 2 in der Mittelstellung die beiden innern Verbin- clungsleitirrrgen 141 und 14r überdecken; die beiden äussern Leitungen 151 und 15r sind nur je einen Rastabstand von den innern Lei tungen 141 und 14r entfernt, so dass die Schaltkolben in jeder Aussenstellung auch die äussere Leitung 151 bezw. 15r überdecken.
Der Hahnreiber 17 des Vielweghahnes 16 hat eine zentrale Bohrung, welche durch eine Aus laufleitung 18 die Flüssigkeit in den Vor ratsbehälter 11 ausströmen lässt. Der Hahn reiber 17 hat zwei Paare von Steueröffnun gen für die angeschlossenen Leitungen, und zwar zwei einander gegenüberliegende Öffnun gen für die Leitungen 141 und 14r und zwei gegenüber diesen um 90 versetzte Öffnun gen für die Leitungen 151 und 15r, so dass in der Mittelstellung die beiden Leitungen 141 und 14r und in den Aussenstellungen je eine der beiden Leitungen <B>151</B> und 15r mit der Ablaufleitung 18 verbunden sind.
Auf der zum Gehäuse herausgeführten Reiberachse 17a sitzt ein Kegelrad 19, welches mit einem Kegelrad 20 kämmt, das an der Nabe einer Einstellscheibe 22 festsitzt. Das freie Ende der Schieberstange 21 ist in der Nabe der Einstellscheibe 22 verschiebbar gelagert, auf welcher nahe dem Umfang ein Schalthebel 23 angelenkt ist, dessen über das Schwenklager hinausragender Rastvorsatz 23a mit Rastver- tiefungen in einer festen Umrahmung 25 zu sammenwirkt, in welche er in den Schalt stellungen durch eine den Schalthebel aus wärtsdrückende Sperrfeder 24 gedrückt wird.
Der Schalthebel 23 ist zwischen einer Gabel 22a geführt, so dass er beim Niederdrücken entgegen der Feder 24 zusammen mit der Einstellscheibe 22 um die Stange 21 gedreht werden kann. Die Stange 21 ragt bis an den Schalthebel heran, so dass beim Nieder drücken des Schalthebels 23 von Hand zwecks Verschwenkung der Einstellscheibe 22 die Stange 21 und infolgedessen der Schieber 9 soweit nach links verschoben wird, dass der letztere die Leerlaufleitung 6b abschliesst und die Betriebsleitung 6a für die Druckflüssig keit freigibt.
Durch die Drehung des Schalt hebels 23 wird über die Einstellscheibe 22 und das Kegelradgetriebe 20, 19 zugleich der Vielweghahn 16 eingestellt, Auf der Stange 21 ist ein Anschlagstück 26 befestigt, welches zum Zusammenwirken mit einer Abstellvorrichtung bestimmt ist. Dieselbe weist zwei gleichachsige Zylinder 27 und 27' auf, von welchen der erstere durch eine Leitung 5' mit der Leitung 5 und der letztere durch eine Leitung 4' mit der Leitung 4 verbunden ist.
Auf der Stange sitzt quer verschiebbar zwischen den beiden gegen läufigen Arbeitskolben 28 und 28' der Zylin der 27 und 27' ein Stellblock 30, welcher an der dem Schieber 9 zugewandten Flanke eine Vertiefung hat, in welche das Anschlagstück 26 hineinpasst.
In der Mittellage des Stell blockes 30 liegt das Anschlagstück in dessen Vertiefung, wobei der Schieber 9 die Be triebsleitung 6a abschliesst, und in den beiden Aussenstellungen des Stellblockes 30 sitzt das Anschlagstück 26 auf dessen Seitenflanke auf, wobei die Leerlaufleitung 6b abgeschlos sen und die Betriebsleitung 6a geöffnet ist. Zur Rückführung und zur Vermeidung har ter Schläge beim Umschalten der Kolben 28, 28' sind zwischen den Zylindern und dem Stellblock 30 Dämpfungsfedern 29, 29' ein gelegt.
Für eine richtige Wirkungsweise der be schriebenen Einrichtung ist folgendes zu be achten: Erste Bedingung ist, dass die der Verteil- kammer <B>3</B> zuströmende Flüssigkeitsmenge Q grösser ist als die Summe der aus den einzel nen Düsen ausströmenden Teilmengen Q1, also im vorliegenden Falle 2. Q1. Der Flüssig- keitsüberschuss strömt durch das Überdruck ventil 12 ab.
Auf diese Weise bleibt in der Verteilkammer 3 stets, auch wenn die Flüs sigkeit durch die Düsen frei ausströmt, der durch das Überdruckventil bestimmte Druck erhalten, so dass das angeschlossene Schalt getriebe jederzeit augenblicklich wirkungs fähig ist und nicht infolge Druckmangels Verzögerungen eintreten können.
Benötigt man n Düsen, so muss<I>Q ></I> na <I>.</I> Q, sein. Die durch die Düsen 3 oder 4 strömende Flüssigkeit muss in der Lage sein, die Schalt kolben 2 zu verschieben. Wenn p der Druck, F die Kolbenfläche und P die zum Verschie- ben des Kolbens erforderliche Kraft ist, so muss p. F > P sein, da sonst das Ausströmen der Flüssigkeit aus der Düse aufhört.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist nun folgende: Angenommen, die Schaltkolben 2 stehen ganz links mit der Rastkugel 18n. in der Rast 1 und sollen nach der Stellung II bewegt werden, um die entsprechende Wechsel getriebeschaltung zu vollziehen. Zu diesem Zweck drückt man den Schalthebel 23 ein wärts und verschwenkt die Einstellscheibe 22 in die entsprechende Stellung. Durch das Ein wärtsdrücken des Schalthebels ist die Schie berstange 21 einwärts gedrückt worden und der Schieber 9 sperrt die Leerlaufleitung 6b ab und öffnet dafür die Betriebsleitung 6 , so dass die Druckflüssigkeit aus der Drucke pumpe in die Verteilkammer 8 strömt.
Gleichzeitig ist auch der Vielweghahn 16 ent sprechend eingestellt worden, so dass diese beiden genannten Organe die in Fig. 2 dar gestellte Stellung einnehmen. Die aus der Düse 4d ausströmende Flüssigkeitsmenge kann frei und widerstandslos durch die Lei tung 4, den Zylinderraum Ir die Leitung 14r und den Reiber 17 des Vielweghahnes 16 so wie die Leitung 18 zum Vorratsbehälter 11. abströmen. Infolgedessen entsteht durch die aus der Düse 5d durch die Leitung 5 in den Zylinder 11 einströmende Flüssigkeitsmenge ein Überdruck und der Schaltkolbenkörper beginnt sich nach rechts gegen II hin zu be wegen.
Der in der Leitung herrschende höhere Druck ist auch in der Verbindungsleitung 5' und dem Zylinder 27 der Abstellvorrichtung wirksam und verschiebt den Kolben 28 mit dem Stellblock 30 nach unten, so dass nun das Anschlagstück 26 an der Flanke dessel ben anliegt und die Stange 21 und mit ihr der Schieber 9 entgegen der Wirkung der Feder 10 in der Betriebslage gehalten wird.
Sobald der Schaltkolbenkörper seine durch die Rast II genau bestimmte Endstellung er reicht hat, überdeckt er die Leitung 14r des Schaltzylinders 1r, wobei auch die Leitung 141 des Schaltzylinders 11 noch überdeckt bleibt, Es stellt sich. nun ein Gleichgewichts- zustand im Druck der beiden Zylinder 11 und 1r und somit auch der Leitungen 4 und 5 ein, da aus dem Zylinder 1r keine Flüssigkeit mehr abströmen kann.
Infolgedessen entsteht auch im Zylinder 27' der Abstellvorrichtung der gleiche Druck wie im Zylinder 27, und durch die Rückstellfeder 29' wird der Stell block 30 wieder in die Mittellage gerückt (Fig. 1), so dass nun die Feder 10 den Schie ber 9 in die Ruhelage zurückschieben kann, indem das Anschlagstück 25 in die Vertie fung des Stehblockes eintritt. Hierdurch wird die Betriebsleitung 6a wieder abgesperrt und das Einströmen der Flüssigkeit in die Verteil- kammer 3 und das Schaltgetriebe hört auf. Die Organe nehmen dann die in Fig. 1 darge stellte Ruhelage ein.
Soll der Schaltkolben körper aufs der Stellung II nach III verscho- ben werden, so wiederholt sich unter entspre chender Einstellung der Einstellscheibe 22 mittels des Schalthebels 23 das .gleiche Spiel, wobei nun das Abströmen der Flüssigkeit aus dem Zylinderraum Ir durch die Leitung 15Y erfolgt, bis dieselbe am Hubende durch den Schaltkolben 2 überdeckt wird. Beim Zurück schalten spielen sich die Vorgänge in gleicher Weise mit umgekehrter Reihenfolge der In anspruchnahme der Leitungen 141, 14r und <B>151,</B> 15r ab.
Da sämtliche Vorgänge in der Einrichtung in zwangsläufiger und kraft schlüssiger Abhängigkeit voneinander stehen, sind Störungen vermieden und falsche Mani pulationen beim Schalten so gut wie unmög lich. In der Ruhelage arbeitet die Pumpe ohne Gegendruck im Leerlauf mit entsprechend geringem Kraftbedarf, so dass nur im Augen blick des Schaltvorganges ein entsprechender Kraftverbrauch eintritt.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 stimmt mit der beschriebenen nach Fig. 1. und 2 grundsätzlich überein und unterscheidet sich nur in der Anordnung des Schaltgetriebes. dessen Zylinderpaar 11, Ir nicht horizontal, sondern vertikal angeordnet ist, um ein Ge- sehwindigkeitswechselgetriebe zu betätigen, dessen Räderblock R auf einer vertikalen Welle angeordnet ist. In diesem Falle muss natürlich der Einfluss des Eigengewichtes der zu verschiebenden Masse Rechnung getragen werden, indem die Schaltkolben verschiedene Durchmesser aufweisen.
Ist bei dieser Anordnung p der Druck der Flüssigkeit, Fu die Fläche des untern Schalt kolbens 2u, Fo die Fläche des obern Schalt kolbens, W der Rastwiderstand und G das Gewicht von Kolben, Kupplungsgabel und Räderblock, so ergibt sich als Bedingung: p ³ Fu > W + G und p ³ Fo > W - G.
Die Leitungen 14o und 14u, welche den Leitungen 141 und 14r des ersten Ausfüh rungsbeispiels entsprechen, sind hier zu einer einzigen Leitung 14 vereinigt an den Viel wsghahü 16, angeschlossen. Alle übrigen Teile sind genau identisch, Aufbau und Wirkungs- weise sind genau wie im ersten Beispiel be schrieben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, welche im einen Teil genau jener nach Fig. 3 entspricht, ist noch ein zweites Schaltgetriebe mit Zylinderpaar 31o, 812c und Schaltkolben 32o und 32u vorgesehen, welches zur Be tätigung des Räderblockes R,. mit zwei Schalt stellungen dient.
Dementsprechend sind in der Verteilkam- mer 3' zwei weitere Verbindungsleitungen 34 und 35 mit Düsen 34d und 35d für die Zylin der 31o und 31u des zweiten Schaltgetriebes vorgesehen, und für die Verbindung dieser beiden Zylinder mit denn Vielweghahn 16' genügt in diesem Fall je eine Leitung 36 und 37. Einstellscheibe 22' und Vielweghahn 16' haben hier anstatt drei Schaltstellungen im Ganzen fünf.
Ausserdem ist auch für das zweite Schaltgetriebe eine Abstellvorrichtung .A:' vorgesehen, welche genau gleich wie jene des ersten Schaltgetriebes ausgebildet ist und wirkt; die Zylinder 27 und 27' derselben sind durch Verbindungsleitungen 34' und 35' an die Leitungen 34 und 35 angeschlossen. Im übrigen sind. Aufbau und Wirkungsweise bei der Schaltgetriebe grundsätzlich gleich wie oben beschrieben.
Die beiden Schaltgetriebe sind wie ersichtlich in Parallelschaltung ge- memsam. an die Verteilkammer und die Ver- teilvorrichtung angeschlossen.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen könnte anstatt des Schiebers 8 eine durch die Stange 21 zu betätigende Kupplung zum. Ein- und Ausrücken der Pumpe 7 vorgesehen sein.
Natürlich könnten die dargestellten Schaltgetriebe auch für mehr als drei Schalt stellungen vorgesehen sein, wobei lediglich die Anzahl der Rasten sowie der zum Viel weghahn führenden Verbindungsleitungen entsprechend zu erhöhen wäre.