DE102011005680A1

DE102011005680A1 - Schaltzylinderanordnung

Info

Publication number: DE102011005680A1
Application number: DE102011005680A
Authority: DE
Inventors: Radoje Prijovic
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-10-04
Also published as: WO2012123181A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltzylinderanordnung für mindestens drei Schaltpositionen (L, N, R), umfassend einen Zylinder (2), einen Betätigungskolben (3) mit einer Kolbenstange (3a) und einen Schwimmkolben (4). Es wird vorgeschlagen, dass der Schwimmkolben (4) als Ringkolben ausgebildet und auf der Kolbenstange (3a) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltzylinderanordnung für mindestens drei Schaltpositionen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Durch die DE 694 04 052 T2 wurde ein Schaltzylinder für drei Schaltstellungen bekannt, wobei der Schaltzylinder einen Betätigungskolben und einen so genannten Zentrierkolben aufweist, welcher in einem erweiterten Zylinderbereich geführt ist. Der Zentrierkolben, auch als Schwimmkolben bezeichnet, dient als variabler Anschlag für den Betätigungskolben, sodass dieser drei Schaltpositionen einnehmen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltzylinderanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine Erweiterung für weitere Schaltpositionen, insbesondere vier Schaltpositionen ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schwimmkolben als Ringkolben ausgebildet und auf der Kolbenstange geführt ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Länge der Schaltzylinderanordnung verkürzt und der Gesamtbauraum reduziert werden. Gleichzeitig wird erreicht, dass der Schwimmkolben bei Druckbeaufschlagung den Betätigungskolben aus einer Endstellung in eine Mittelstellung mitnimmt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zylinder mindestens zwei Durchmesserbereiche auf, nämlich einen ersten Bereich mit einem kleineren Durchmesser, in welchem der Betätigungskolben geführt ist, und einen zweiten Bereich mit einem größeren Durchmesser, in welchem der Schwimmkolben abgedichtet und geführt ist, wobei beide Durchmesserbereiche durch eine Schulter voneinander abgesetzt sind. Die Schulter dient als einer von zwei Anschlägen für den Weg des Schwimmkolbens; der zweite Anschlag wird durch eine Stirnwand des Zylinders gebildet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden durch den Zylinder, den Betätigungskolben und den Schwimmkolben drei variable Druckräume begrenzt, welche jeweils über ein eigenes Ventil ansteuerbar sind. Die Ventile steuern somit die Druckbeaufschlagung – mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmedium – und bewirken die Verschiebung des Schwimmkolbens und/oder des Betätigungskolbens innerhalb des Zylinders.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zylinder um einen vierten Druckraum und einen zweiten Schwimmkolben erweitert. Damit wird der Vorteil erreicht, dass eine vierte Schaltposition anfahrbar ist. Der zweite Schwimmkolben bildet für den Betätigungskolben einen zusätzlichen variablen Anschlag auf der dem ersten Schwimmkolben entgegengesetzten Seite. Dabei kann die Schaltzylinderanordnung für drei Schaltpositionen übernommen werden, d. h. es ergibt sich nur eine Schnittstelle zum vierten Druckraum, der als Modul mit dem zweiten Schwimmkolben hinzugefügt werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der vierte Druckraum einen Zylinderabschnitt größeren Durchmessers als der erste Zylinderabschnitt kleineren Durchmessers auf und ist durch eine zweite Schulter von dem ersten Zylinderabschnitt abgesetzt. Durch die zweite Schulter wird einer der beiden Anschläge des zweiten Schwimmkolbens gebildet; der andere Anschlag für den zweiten Schwimmkolben ist eine Stirnwand des Zylinders.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der vierte Druckraum über ein eigenes viertes Ventil ansteuerbar. Durch Druckbeaufschlagung über das vierte Ventil wird der Schwimmkolben gegen die zweite Schulter in seine Anschlaglage bewegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Schaltzylinderanordnung mit drei Schaltpositionen und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Schaltzylinderanordnung mit vier Schaltpositionen.
1 zeigt eine Schaltzylinderanordnung 1, welche einen Zylinder 2, einen Betätigungskolben 3 und einen Schwimmkolben 4 umfasst. Der Betätigungskolben 3 weist eine aus dem Zylinder 2 herausgeführte Kolbenstange 3a auf, welche drei Schaltpositionen, gekennzeichnet mit den Großbuchstaben L, N, R, einnehmen kann. Der Schwimmkolben 4 ist als Ringkolben ausgebildet und auf der Kolbenstange 3a gleitend angeordnet. Der Zylinder 2 weist einen ersten Zylinderabschnitt 2a geringeren Durchmessers und einen zweiten Zylinderabschnitt 2b größeren Durchmessers auf. Beide Zylinderabschnitte 2a, 2b sind über eine umlaufende Schulter 5 abgesetzt, sodass die Schulter 5 einen Anschlag für den Schwimmkolben 4 bildet. Durch den Zylinder 2, welcher eine durchgehende Stirnwand 2c und eine für die Kolbenstange 3a durchbrochene Stirnwand 2d aufweist, den Betätigungskolben 3 und den Schwimmkolben 4 werden drei Druckräume, ein erster Druckraum 6 zwischen Stirnwand 2d und Schwimmkolben 4, ein zweiter Druckraum 7, zwischen Schwimmkolben 4 und Betätigungskolben 3 sowie ein dritter Druckraum 8 zwischen Betätigungskolben 3 und Stirnwand 2c begrenzt. Die drei variablen Druckräume 6, 7, 8 sind über Bohrungen 6a, 7a, 8a mit Schaltventilen 9, 10, 11 verbunden, welche den Zu- und Abfluss eines Druckmediums, flüssig oder gasförmig, kontrollieren.
Die Schaltzylinderanordnung 1 arbeitet wie folgt: In der dargestellten Position N des Betätigungskolbens 3, eine Mittelstellung, sind die Ventile 9, 11 geöffnet, d. h. der erste Druckraum 6 und der dritte Druckraum 8 mit Druckmedium beaufchlagt. Der Schwimmkolben 4 liegt an der Schulter 5 an, und der Betätigungskolben 3 liegt am Schwimmkolben 4 an, der somit als Anschlag wirkt. Soll der Betätigungskolben 3 bzw. die Kolbenstange 3a in die Position L, in der Zeichnung nach links, verfahren werden, so wird lediglich das dritte Ventil 11 geöffnet, sodass der dritte Druckraum 8 mit Druckmedium beaufschlagt wird. Der erste Druckraum 6 und der zweite Druckraum 7 werden entlüftet.
Soll die dritte Position R angefahren werden, so wird der Betätigungskolben 3 in der Zeichnung nach rechts bis an die Stirnwand 2c bewegt, d. h. der dritte Druckraum 8 wird entlüftet, und der erste sowie der zweite Druckraum 6, 7 werden mit Druckmedium beaufschlagt. Alternativ ist es für die Position R auch möglich, nur das zweite Ventil 10 zu öffnen, während das erste Ventil 9 entlüftet.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar eine Schaltzylinderanordnung 12 für vier Schaltpositionen, welche mit den Großbuchstaben L, N, R, R1 gekennzeichnet sind. Ein Zylinder 13 umfasst einen ersten Zylinderabschnitt 13a geringeren Durchmessers, einen zweiten Zylinderabschnitt 13b größeren Durchmessers sowie einen dritten Zylinderabschnitt 13c, ebenfalls mit größerem Durchmesser sowie eine geschlossene Stirnwand 13d und eine durchbrochene Stirnwand 13e. In dem ersten Zylinderabschnitt 13a ist ein Betätigungskolben 14 geführt, welcher eine durch die Stirnwand 13e nach außen geführte Kolbenstange 14a aufweist. Im zweiten Zylinderabschnitt 13b ist ein erster Schwimmkolben 15 und im dritten Zylinderabschnitt 13c ist ein zweiter Schwimmkolben 16 gleitend angeordnet. Durch den Zylinder 13, den Betätigungskolben 14 sowie die beiden Schwimmkolben 15, 16 werden vier variable Druckräume, ein erster Druckraum 17 zwischen Stirnwand 13e und erstem Schwimmkolben 15, ein zweiter Druckraum 18 zwischen erstem Schwimmkolben 15 und Betätigungskolben 14, ein dritter Druckraum 19 zwischen Betätigungskolben 14 und zweitem Schwimmkolben 16 sowie ein vierter Druckraum 20 zwischen zweitem Schwimmkolben 16 und Stirnwand 13d begrenzt. Jeder der vier Druckräume 17, 18, 19, 20 weist eine Bohrung 17a, 18a, 19a, 20a auf, welche jeweils mit einem ersten Schaltventil 21, einem zweiten Schaltventil 22, einem dritten Schaltventil 23 und einem vierten Schaltventil 24 verbunden ist. Zwischen dem ersten Zylinderabschnitt 13a und den beiden benachbarten Zylinderabschnitten 13b, 13c sind jeweils Schultern 25, 26 ausgebildet, welche als Anschlag für den ersten Schwimmkolben 15 bzw. den zweiten Schwimmkolben 16 dienen.
Die Schaltzylinderanordnung 12 arbeitet wie folgt: In der Zeichnung ist die Schaltposition N dargestellt. Für die Schaltposition N sind das erste Ventil 21, das dritte Ventil 23 sowie das vierte Ventil 24 geöffnet, d. h. der erste Druckraum 17, der dritte Druckraum 19 und der vierte Druckraum 20 sind mit dem Druckmedium beaufschlagt. Der Betätigungskolben 14 liegt somit am ersten Schwimmkolben 15 an. Für die Schaltposition L wird der Betätigungskolben 14 aus der in der Zeichnung dargestellten Position nach links verfahren, d. h. der Druckraum 17 wird entlüftet, das dritte Ventil 23 und das vierte Ventil 24 sind geöffnet, sodass der dritte Druckraum 19 und der vierte Druckraum 20 mit Druckmedium beaufschlagt sind. Für die Schaltposition R wird der Betätigungskolben 14 aus der in der Zeichnung dargestellten Position nach rechts verschoben, und zwar bis zum Anschlag an den zweiten Schwimmkolben 16, welcher gegen die zweite Schulter 26 gedrückt wird. Hierzu ist das vierte Ventil 24 geöffnet und der vierte Druckraum 20 druckbeaufschlagt. Ferner sind das erste Ventil 21 und das zweite Ventil 22 geöffnet, sodass der erste Druckraum 17 und der zweite Druckraum 18 druckbeaufschlagt sind. Für die vierte Schaltposition R1 wird der Betätigungskolben 14 aus der Position R in der Zeichnung weiter nach rechts verschoben, d. h. der Schwimmkolben 16 bewegt sich gegen die als Anschlag wirkende Stirnwand 13d, der vierte Druckraum 20 wird entlüftet. Das erste Ventil 21 und das zweite Ventil 22 sind geöffnet, sodass der erste und der zweite Druckraum 17, 18 druckbeaufschlagt sind und den Betätigungskolben 14 nach rechts drücken.
Ein Vergleich der beiden Ausführungsformen gemäß 1 und 2 zeigt, dass die Ausführungsform gemäß 2 durch Hinzufügen eines weiteren Druckraumes 20, d. h. eines weiteren Zylinderabschnittes 13c und eines weiteren Schwimmkolbens 16 aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 entstanden ist. Die Ausführungsform gemäß 2 mit vier Schaltpositionen lässt sich somit ohne großen Aufwand aus der Ausführungsform gemäß 1 mit drei Schaltpositionen weiterbilden. Die hierfür vorgesehene Schnittstelle ist aus Gründen der Vereinfachung nicht in der Zeichnung dargestellt.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist auch auf fünf und mehr Positionen ausbaubar.
Bezugszeichenliste

1: Schaltzylinderanordnung
2: Zylinder
2a: erster Zylinderabschnitt
2b: zweiter Zylinderabschnitt
2c: Stirnwand
2d: Stirnwand
3: Betätigungskolben
3a: Kolbenstange
4: Schwimmkolben
5: Schulter
6: erster Druckraum
6a: Bohrung
7: zweiter Druckraum
7a: Bohrung
8: dritter Druckraum
8a: Bohrung
9: erstes Ventil
10: zweites Ventil
11: drittes Ventil
12: Schaltzylinderanordnung
13: Zylinder
13a: erster Zylinderabschnitt
13b: zweiter Zylinderabschnitt
13c: dritter Zylinderabschnitt
13d: Stirnwand
13e: Stirnwand
14: Betätigungskolben
14a: Kolbenstange
15: erster Schwimmkolben
16: zweiter Schwimmkolben
17: erster Druckraum
17a: Bohrung
18: zweiter Druckraum
18a: Bohrung
19: dritter Druckraum
19a: Bohrung
20: vierter Druckraum
20a: Bohrung
21: erstes Ventil
22: zweites Ventil
23: drittes Ventil
24: viertes Ventil
25: erste Schulter
26: zweite Schulter
L: Schaltposition
N: Schaltposition
R: Schaltposition
R1: Schaltposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69404052 T2 [0002]

Claims

Schaltzylinderanordnung für mindestens drei Schaltpositionen (L, N, R), umfassend einen Zylinder (2, 13), einen Betätigungskolben (3, 14) mit einer Kolbenstange (3a, 14a) und einen Schwimmkolben (4, 15), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkolben (4, 15) als Ringkolben ausgebildet und auf der Kolbenstange (3a, 14a) geführt ist.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2, 13) mindestens zwei Zylinderabschnitte (2a, 2b, 13a, 13b) aufweist, die durch eine Schulter (5, 25) voneinander abgesetzt sind.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Zylinder (2, 2a, 2b, 13, 13a, 13b), den Betätigungskolben (3, 14) und den Schwimmkolben (4, 15) drei Druckräume (6, 7, 8, 17, 18, 19) begrenzt werden, welche jeweils über ein eigenes Ventil (8, 9, 10, 11, 21, 22, 23) ansteuerbar sind.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (13) um einen vierten Druckraum (20) und einen zweiten Schwimmkolben (16) erweitert ist.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Druckraum (20) einen Zylinderabschnitt (13c) aufweist und durch eine zweite Schulter (26) von dem benachbarten Zylinderabschnitt (13a) abgesetzt ist.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des zweiten Schwimmkolbens (16) durch die zweite Schulter (26) und eine Stirnwand (13d) des Zylinders (13) begrenzt ist.
Schaltzylinderanordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Druckraum (20) über ein eigenes viertes Ventil (24) ansteuerbar ist.