DE10056848A1 - Fahrzeuggetriebe - Google Patents

Abstract

Fahrzeuggetriebe, bestehend aus einer Reibkupplung (79) mit Druckluft-Servoaggregat (73), die über ein Kupplungspedal (80) bedient wird, und einem Getriebekasten, bestehend aus einem Basisgetriebe und einem Rangegetriebe. Das Getriebe ist mit einem Druckluftsystem versehen, das aus einem Sperrventil (48) und einem Sperrzylinder (40) besteht, womit der Schalthebel (50) während eines Schaltvorgangs im Rangegetriebe in seiner Leerlaufstellung blockiert wird. Von einer Druckluftleitung (56) zwischen dem Sperrventil und dem Schaltservoaggregat (53) zweigt eine Leitung (85) zum Kupplungsservoaggregat (73) ab, so dass das Kupplungsservoaggregat unter Druck gesetzt wird und die Kupplung auskuppelt, wenn der Schalthebel in seiner Leerlaufposition das Sperrventil öffnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuggetriebe bestehend aus einer Reibkupplung, die über ein Kupplungspedal bedient wird und mit einem Servoaggregat ausgestattet ist, das auf ein Druckmedium reagiert, und einem Getriebekasten, der wiederum aus folgenden Teilen besteht: einem Basisteil mit mehreren Gängen, einer in das Basisteil hineinlaufenden Welle, die an ein von der Reibkupplung abgehendes Element gekoppelt ist, einem Schalthebel zum Schalten im Basisteil, einem zweistufigen Rangeteil, der an eine vom Basisteil abgehende Welle gekoppelt ist, einem Gangwähler, der ein Servoaggregat für die Schaltung im Rangeteil steuert, und einem vom Schalthebel gesteuerten, zwischen einer Druckmedienquelle und einem Regelkreis für das Servoaggregat des Rangeteils eingefügten Sperrventil, das die Druckmedienquelle mit dem Regelkreis verbindet, wenn der Schalthebel in Leerlaufposition steht.

Bekannt ist bereits, dass Fahrzeuggetriebe des oben beschriebenen Typs, bei welchen die vom Basisteil abgehende Welle mit einem nachfolgenden Rangeteil vom Typ eines Planetengetriebes verbunden ist, z. B. gemäß SE 8306735-5, mit einem Sperrorgan versehen werden, das Fehlschaltungen verhindert. Eine Sperrfunktion, die ein Schalten im Basisteil ab dem Zeitpunkt verhindert, in dem eine Schaltung im Rangeteil eingeleitet wird, bis zum Zeitpunkt des Abschlusses des Schaltvorgangs, d. h. bis sich der Schaltführungsmechanismus wieder in Ruhestellung befindet, arbeitet über einen Fühler, der die Lage einer Schaltstange im Servoaggregat des Rangeteils abtastet. Wenn der Fahrer eine neue Rangestufe wählt (niedrig nach rechts oder umgekehrt), wird die Schaltung eingeleitet, indem sich das Sperrventil öffnet und damit Luft in das Servoaggregat des Rangeteils geleitet wird, sobald der Schalthebel des Basisteils seine Leerlaufposition erreicht. Wenn sich die Schaltstange zwischen den Schaltstufen bewegt, hält sie mit Hilfe des Fühlers ein weiteres Sperrventil offen, das Luft an einen Sperrzylinder leitet, so dass der Schalthebel in seiner Leerlaufposition blockiert wird. Wenn die Schaltung im Rangeteil abgeschlossen ist, entlüftet das Sperrventil den Sperrzylinder, und im Basisteil kann ein neuer Gang eingelegt werden.

Aufbau und Funktion des beschriebenen pneumatischen Regelsystems führen somit dazu, dass das erstgenannte Sperrventil immer offen ist, wenn sich der Schalthebel in Leerlaufposition befindet, und dass daher am Auslass des Sperrventils Systemdruck herrscht, unabhängig davon, ob im Rangeteil eine Schaltung erfolgen soll oder nicht, sobald der Schalthebel seine Leerlaufposition erreicht.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuggetriebe zu konstruieren, wie es in der Einleitung beschrieben wird, das beim Schalten im Basisteil automatisch ein- oder ausgekuppelt wird.

Dies wird mit der vorliegenden Erfindung erreicht, indem das Servoaggregat der Reibkupplung an der Auslassseite des Sperrventils mit dem Regelkreis kommuniziert, so dass dem Servoaggregat ein Druckmedium zugeführt wird und die Reibkupplung unabhängig von der Stellung des Kupplungspedals ausgekuppelt wird, sobald der Schalthebel seine Leerlaufposition erreicht und das Sperrventil öffnet, und indem das Servoaggregat drainiert wird und die Reibkupplung eingekuppelt wird, sobald der Schalthebel eine Gangposition erreicht und das Sperrventil schließt.

Durch die Erfindung wird daher mit äußerst einfachen Mitteln eine Automatisierung der Handschaltung eines vorhandenen Fahrzeuggetriebes erreicht. Rein konstruktiv ist im Prinzip lediglich eine einfache Modifizierung eines vorhandenen Servoaggregats erforderlich, das mit einem zusätzlichen Lufteinlauf in sein Zylindergehäuse und mit einer Leitung zwischen diesem und einem geeigneten Anschluss an der Auslassseite des Sperrventils versehen wird.

Die Erfindung wird unter Hinweis auf die in den beiliegenden Plänen gezeigten Ausführungsbeispiele näher beschrieben, wobei Abb. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der Konstruktionsform eines Fahrzeuggetriebes mit Basisteil und Rangeteil und Abb. 2 eine schematische Darstellung einer Kupplungsanordnung zum Getriebe in Abb. 1 mit einem Teil eines pneumatischen Regelsystems für das Getriebe in Abb. 1 zeigt.

In Abb. 1 bezeichnet 1a das Gehäuse eines Basisgetriebekastens, in dem eine hineinlaufende Welle 2, eine Mittelachse 3 und eine Hauptachse 4 gelagert sind. Die hineinlaufende Welle 2 treibt die Mittelachse 3 über ein Paar auf der entsprechenden Achse fixierte Zahnräder 5 bzw. 6 an. Auf der Mittelachse 3 sind fünf weitere Zahnräder 7, 8, 9, 10 und 11 gelagert, von welchen die Zahnräder 7, 8 und 9 in die auf der Hauptachse drehbar gelagerten Laufräder 12, 13 bzw. 14 greifen, die auf der Hauptachse 4 mit Hilfe von axial verschiebbaren Verbindungsmuffen 15 bzw. 16 arretierbar sind, die mit nicht näher dargestellten Synchronisierungs­ anordnungen von an und für sich bekannter Art zusammenwirken. Diese können zum Beispiel von dem Typ sein, der in SE-A-502 042 gezeigt und beschrieben wird, d. h. Servo­ synchronisierungen. Der erste, zweite bzw. dritte Gang wird durch Arretierung des Laufrads 13, des Laufrads 14 bzw. des Laufrads 12 in der genannten Reihenfolge auf der Hauptachse 4 durch Verschiebung der entsprechenden Verbindungsmuffe 15, 16 mit Hilfe des Schaltführungsmechanismus im Getriebekasten eingelegt. Dieser umfasst ein Paar Schubstangen 17, 18 mit je einer Aussparung 19, in die ein Finger 20 auf einer Regelachse 21 eingeführt werden kann. Die Schubstange 17 ist führbar mit einer im Getriebekasten 1 schwenkbar gelagerten Schaltgabel 22 verbunden, die in die Verbindungsmuffe 15 greift, während die Schubstange 18 führbar mit einer im Getriebekasten gelagerten Schaltgabel 23 verbunden ist, die in Verbindungsmuffe 16 greift. Die Regelachse 21 ist quer zur Achsrichtung des Getriebekastens gelagert und in dieser Richtung verschiebbar bzw. drehbar. Bei der Verschiebung der Regelachse 21 wird der Finger 20 seitlich aus der Verankerung in der Aussparung 19 von einer der Schubstangen 17 oder 18 und in die entsprechende Aussparung der angrenzenden Schubstange 18 oder 17 verschoben. Durch die Drehung der Regelachse 21 kommt es zur Verschiebung einer der Schubstangen mit nachfolgender Schwenkung der dazugehörigen Schaltgabel 22 oder 23 und zum Ein- bzw. Auskuppeln des ersten, zweiten oder dritten Gangs.

An einem aus dem Gehäuse 1a herausragenden Ende der Hauptachse 4 ist ein Sonnenrad 30 in einem generell mit 31 bezeichneten Planetengetriebe fixiert. Das Planetengetriebe 31 ist von einem Gehäuse 1b umschlossen, das am Gehäuse 1a festgeschraubt ist. Das Sonnenrad 30 greift in die Planetenräder 32, die von einem Planetenradträger 33 gehalten werden, der fest mit einer abgehenden Welle 34 verbunden ist. Mit Hilfe einer axial verschiebbaren Verbindungsmuffe 35 kann ein in die Planetenräder 32 eingreifendes Ringrad 36 entweder mit Gehäuse 1b verbunden werden, wobei die Drehzahl der abgehenden Welle 34 im Verhältnis zur Drehzahl der Hauptachse 4 reduziert wird (untere Schaltstufe), oder mit dem Planetenradträger 33, wobei die genannten Achsen zusammen arretiert werden, so dass die abgehende Welle 34 direkt angetrieben wird (obere Schaltstufe). Die Übersetzung des vom Planetengetriebe 31 gebildeten Rangegetriebe ist so gewählt, dass die Position des ersten Gangs im Basisgetriebekasten den vierten Gang, die Position des zweiten Gangs den fünften Gang und die Position des dritten Gangs den sechsten Gang ergeben, wenn im Rangegetriebe die obere Schaltstufe eingelegt ist. Das bedeutet, dass der vierte Gang dieselbe Schalthebelstellung hat wie der erste Gang, der fünfte Gang dieselbe Stellung wie der zweite Gang und der sechste Gang dieselbe Stellung wie der dritte Gang hat.

Das Getriebe hat eine generell mit 40 bezeichnete Leerlaufpositionssperre, die unter Hinweis auf Abb. 2 näher beschrieben wird. Die Sperre ist mit einem Kammelement 41 versehen, das in der gezeigten Ausführung in einem Stück mit dem Schaltfinger 20 auf der Regelachse 21 konstruiert ist, und das folglich relativ zur Regelachse fixiert ist. Das Kammelement 41 ist mit einer V-förmigen Spur 42 ausgeführt, in welche ein Ende 43 eines Riegels 44 eingeführt werden kann. Das Kammelement und die Spur sind in Achsrichtung der Regelachse so dimensioniert, dass sich ein Teil der Spur 42 unabhängig von der Seitenlage der Regelachse 21 in Leerlauf­ position immer in der Mitte vor dem Ende des Riegels 44 befindet. Mit dem in die Spur 42 des Kammelements 41 eingeführten Ende des Riegels ist die Regelachse 21 gegen Drehbewegungen gesperrt, was bedeutet, dass der mit der Regelachse verbundene Schalthebel 50 des Basisgetriebekastens nur mit großem Widerstand aus der Leerlaufposition gebracht werden kann.

Der Sperrkolben 44 ist mit einem Regelkolben 45 in einem Druckluftzylinder 46 eines Druckluftkreises verbunden, der einen Luftkompressor 47, ein erstes Sperrventil 48, ein zweites Sperrventil 49, ein Magnetventil 51 und ein Relaisventil 52 integriert in eine Druckluftzylinderanordnung 53 enthält und das Servosystem für die Stufenschaltung des Rangegetriebes bildet. Außerdem gibt es ein in den Schalthebel 50 integriertes Vorwahlventil (nicht abgebildet) mit einem Wählknopf 54.

Der Einlass des Sperrventils 48 kommuniziert über eine Druckluftleitung 55 mit der Druckseite des Kompressors 47, während dessen Auslass über eine Leitung 56 mit dem Relaisventil 52 kommuniziert. Ein mit dem Kupplungsfinger 20 verbundenes Kammelement 57 wirkt mit einem Stift 58 zusammen, der mit einem im Sperrventil 48 angeordneten Ventilkörper 59 so verbunden ist, dass das Ventil bei allen Stellungen des Kammelements 57 geschlossen ist, außer wenn der Stift 58 wie in Abb. 2 dargestellt in eine Vertiefung 60 auf dem Kammelement 57 hineingeschoben wird, wenn der Ventilkörper die Verbindung zwischen den Leitungen 55 und 56 öffnet.

Der Einlass des zweiten Sperrventils 49 kommuniziert über eine Druckluftleitung 61 mit der Druckseite des Kompressors 47, während dessen Auslass über eine Leitung 62 mit dem Druckluftzylinder 46 des Riegels 44 kommuniziert. Das Ventil 49 hat einen Ventilkörper, der mit einem Stift 63 verbunden ist und mit einer Kolbenstange 64 des Servozylinders 53 so zusammenwirkt, dass das Ventil geschlossen ist, wenn sich der Stift 63 entweder in die Aussparung 65 oder 66 schiebt, die die beiden Schaltpositionen des Rangegetriebes ausmachen.

In Abb. 2 befinden sich der Schalthebel 50 in Leerlaufposition, und der Stift 58 in der Vertiefung 60 des Kammelements, was bedeutet, dass das Sperrventil 48 offen ist, und dass über die Leitung 56 Druckluft in den Servozylinder 53 geleitet wird. Das Servoventil 52 ist durch das Vorwahlventil auf dem Schalthebel 50 in eine Position gestellt, die mit sich bringt, dass der Schaltvorgang im Rangegetriebe eingeleitet ist, was dadurch angezeigt wird, dass der Stift 63 zwischen den Aussparungen 65 und 66 in der Kolbenstange liegt. Das Sperrventil 49 ist somit offen, und der Druckluftzylinder 46 steht unter Druck, so dass sich der Riegel 44 in die Spur des Kammelements 41 schiebt und die Regelachse 21 gegen Drehbewegungen sperrt. Wenn der Stift 63 langsam mitten vor der Aussparung 65 oder 66 zu liegen kommt, (je nach Schaltrichtung), schließt sich das Sperrventil 49, und der Druckluftzylinder 46 wird entlüftet, so dass der Riegel 44 aus seiner Verriegelungsstellung geführt wird, um einen Schaltvorgang im Basisgetriebekasten zu ermöglichen. Dabei schließt sich das Sperrventil 48, und die Leitung 56 wird entlüftet.

Jedes Mal, wenn der Schalthebel in seine Leerlaufposition gelangt, öffnet sich das Sperrventil 48, so dass die Leitung 56 unter Druck gesetzt wird. Wenn kein neuer Gang vorgewählt worden ist und das Relaisventil 52 seine Stellung folglich nicht verändert hat, geschieht nichts anderes, als dass die Leitung 56 kurzzeitig unter Druck gesetzt und danach entlüftet wird, wenn der Hebel aus der Leerlaufposition gebracht wird und sich Ventil 48 dabei schließt.

Diese Funktion wird in der vorliegenden Erfindung genützt, um beim Schalten im Basisgetriebekasten die in Abb. 2 generell mit 70 bezeichnete manuell zu schaltende Lamellenkupplung, die von konventioneller Bauweise sein kann, automatisch auszukuppeln, d. h. dass sie in eingekuppelter Stellung federbelastet ist und durch axiale Verschiebung eines Auskupplungslagers 71 ausgekuppelt wird, dessen Verschiebung mit Hilfe eines an einen Hebel 72 gekoppelten Servoaggregats 73 zustande kommt, das auch von an sich bekannter Bauart sein kann. Das in Abb. 2 schematisch dargestellte Servoaggregat 73 hat einen Hydraulikzylinder 74 und einen Druckluftzylinder 75, wovon letzterer über ein vom Druck im Hydraulikzylinder 74 gesteuertes Ventil 76 unter dem vom Kompressor 47 hervorgerufenen Druck steht, was mit dem Pfeil "p" in Abb. 2 angedeutet wird. Das Servoaggregat 73 kann wie abgebildet und wie in SE-A 392 754 näher beschrieben ausgeführt sein. Dessen Hydraulikzylinder 74 steht über eine Leitung 77 mit einem Hydrualikzylinder 78 in Verbindung, der einen Kolben 79 hat, der an das Kupplungspedal 80 gekoppelt ist. Bei Herabdrücken des Kupplungspedals 80 kommt es zu einer Drucksteigerung im Hydraulikzylinder 78, der sich zum Hydraulikzylinder 74 des Servoaggregats 73 fortpflanzt. Der Druck wirkt auf einen im Zylinder 74 befindlichen Kolben 81 und auf einen Ventilkörper 82 im Ventil 76. Der Kolben 81 bildet auch die Kolbenstange eines Kolbens 83 im Druckluftzylinder 75 und ist mit dem Hebel 72 verbunden.

Beim manuellen Auskuppeln wird das Kupplungspedal 80 herabgedrückt, woraufhin der Druck im Zylinder 78 zunimmt. Bei einem bestimmten Druck auf den Ventilkörper 82 öffnet sich dieses Ventil 76, so dass Druckluft in den Druckluftzylinder 75 gelangt, wie mit dem Pfeil "p" angezeigt wird. Unter Einwirkung des Drucks gegen den Kolben 83 verschiebt sich die Kolbenstange 81 nach links in Abb. 2, wodurch ausgekuppelt wird.

Gemäß der Erfindung ist das Servoaggregat 73 mit einem zusätzlichen Einlass 84 für Druckluft ausgeführt. In den Einlass 84 mündet eine Druckluftleitung 85, die von der Druckluftleitung 56 auf der Auslassseite des Sperrventils 48 abzweigt. Das bedeutet, dass jedes Mal, wenn der Schalthebel 50 in die Leerlaufposition kommt und das Sperrventil 48 öffnet, so dass der Druckluftzylinder auf dem Servoaggregat 53 des Rangegetriebes unter Druck gesetzt wird, auch der Druckluftzylinder 75 im Servoaggregat der Kupplung 70 unter Druck gesetzt wird, was bewirkt, dass die Kupplung jedes Mal, wenn der Schalthebel beim Schalten in die Leerlaufposition kommt, automatisch ausgekuppelt wird. Nach dem Starten des Fahrzeugs muss der Fahrer den Leerlauf beim Schalten daher nicht manuell einlegen, nichts im System hindert ihn jedoch daran, dies zu tun. Insbesondere bei den unteren Gängen kann es von Vorteil sein, manuell zu schalten, um ein weicheres Einlegen der Gänge zu gewährleisten, als dies mit dem oben beschriebenen einfachen Automatiksystem möglich ist. Ein langsameres Entlüften durch das Sperrventil 48 und damit ein langsameres Einkuppeln als Auskuppeln kann indessen erzielt werden, indem ein Rückschlagventil 86 in der Leitung 85 angebracht wird und eine Shuntleitung 87 mit einer Drosselung 88 parallel gelegt wird, siehe Abb. 2.

In einem herkömmlichen Getriebe mit einem Sperrventil und Sperrzylinder, der den Schalthebel während des Schaltverlaufs im Rangegetriebe blockiert, wird somit durch die Erfindung mit ganz einfachen Mitteln eine Automatisierung einer manuellen Lamellenkupplung erzielt.

Claims (3)

1. Fahrzeuggetriebe umfassend eine über ein Kupplungspedal zu bedienende Reibkupplung (70) mit einem Servoaggregat (73), das auf ein Druckmedium reagiert, und einen Getriebekasten, der wiederum folgende Teile umfasst: ein Basisteil (1a) mit mehreren Gängen und einer in das Basisteil hineinführenden Welle (2), die an ein von der Reibkupplung abgehendes Element gekoppelt ist, einen Schalthebel (50) zum Schalten im Basisteil, ein an eine vom Basisteil abgehende Welle gekoppeltes zweistufiges Rangeteil (1b), einen Gangwähler (54), der ein Servoaggregat (43) für das Schalten im Rangeteil steuert, und ein vom Schalthebel gesteuertes, zwischen einer Druckmedienquelle und einem Regelkreis für das Servoaggregat des Rangegetriebes eingefügtes Sperrventil (48), das die Druckmedienquelle mit dem Regelkreis verbindet, wenn sich der Schalthebel in seiner Leerlaufposition befindet, dadurch gekennzeichnet ist, dass das Servoaggregat (73) der Reibkupplung an der Auslassseite des Sperrventils (48) mit dem Regelkreis (56) kommuniziert, so dass das Druckmedium dem Servoaggregat (73) zugeführt wird und die Reibkupplung (70) unabhängig von der Lage des Kupplungspedals ausgekuppelt wird, wenn der Schalthebel (50) die Leerlaufposition erreicht und das Sperrventil öffnet, und das Servoaggregat drainiert wird und die Reibkupplung eingekuppelt wird, wenn der Schalthebel eine Gangposition erreicht und das Sperrventil schließt.

2. Fahrzeuggetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Servoaggregat (73) der Reibkupplung eine erste hydraulische Kolbenzylinderanordnung (74, 81) hat, deren Zylindergehäuse mit einem Zylindergehäuse in einer zweiten Kolbenzylinderanordnung (78) kommuniziert, deren Kolben (79) mit dem Kupplungspedal (80) verbunden ist, so dass ein Herabdrücken des Kupplungspedals eine Drucksteigerung im genannten Zylindergehäuse mit sich bringt, dass das Servoaggregat (73) der Reibkupplung eine pneumatische Kolbenzylinderanordnung (75, 83) aufweist, die über ein Steuerungsventil (76) mit einer Druckluftquelle (47) kommuniziert, dass das Steuerungsventil mit dem Hydraulikdruck gesteuert wird und so ausgeführt ist, dass es sich bei einem bestimmten Druck öffnet, um das Zylindergehäuse der pneumatischen Kolbenzylinderanordnung mit der Druckluftquelle zu verbinden, und dass letztgenanntes Zylindergehäuse an der Auslassseite des Sperrventils (48) auch mit dem Regelkreis (56) kommuniziert, so dass Druckluft bei geschlossenem Steuerventil dem letztgenannten Zylindergehäuse zugeführt wird, wenn der Schalthebel in seiner Leerlaufposition das Sperrventil öffnet.

3. Fahrzeuggetriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (85) zwischen dem Servoaggregat (73) der Reibkupplung und dem Regelkreis (56) an der Auslassseite des Sperrventils (48) ein Rückschlagventil und ein Drosselorgan (86, 88) umfasst, die so angeordnet sind, dass das Druckmedium langsamer drainiert wird als es dem Servoaggregat zugeführt wird.