DE102022108361A1

DE102022108361A1 - Switching device for a manual transmission of a vehicle

Info

Publication number: DE102022108361A1
Application number: DE102022108361.6A
Authority: DE
Inventors: Hauke Karstens
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Schaltvorrichtung (1) für ein Schaltgetriebe (30), mit einem Schaltzylinder (4) und einem darin beweglichen und druckmittelbetätigbaren Schaltkolben (3), welcher zwei Druckräume (7, 8) voneinander trennt, wobei die Druckräume mit einer Ventileinheit (26) verbunden sind, mittels der die Druckräume belüftbar und entlüftbar sind, wobei der Schaltkolben mit einer Schaltstange (9) gekoppelt ist, die mit einer Schaltgabel (10) verbunden ist, wobei die Schaltgabel (10) mit einem Schaltelement (11) einer Gangkupplung (12) im Eingriff ist, wobei die Stellelemente Schaltkolben, Schaltstange, Schaltgabel oder Schaltschwinge und Schaltelement bei einem Schaltvorgang zusammen bewegt werden und dabei als eine bewegte Stelleinheit (2) mit einer kumulierten Masse wirksam sind, und bei der eine Anschlagdämpfungseinrichtung (25) zur Dämpfung oder Vermeidung eines Anschlagens der Stelleinheit an einem Bauteil der Schaltvorrichtung vorhanden ist. Weiter ist vorgesehen, dass die Anschlagdämpfungseinrichtung in jeder Stellrichtung eine Impulsaufnahmeeinrichtung (13, 19) aufweist, dass die Impulsaufnahmeeinrichtung einen Impulsabsorber (14, 20) sowie eine Dämpfungseinrichtung (15, 21) zur Aufnahme eines mechanischen Impulses der Stelleinheit aufweist, dass der Impulsabsorber eine Impulsaufnahmemasse aufweist, welche wenigstens annähernd der kumulierten Masse der Stelleinheit entspricht, und dass der Impulsabsorber so angeordnet und mit der Dämpfungseinrichtung beweglich verbunden ist, dass ein Bauteil der Stelleinheit bei einem Schaltvorgang vor dem Erreichen eines Gangkupplungsbauteils, eines Schaltgetriebebauteils und/oder eines Endanschlags zuerst auf den Impulsabsorber trifft.Switching device (1) for a manual transmission (30), with a switching cylinder (4) and a switching piston (3) movable therein and actuated by pressure medium, which separates two pressure chambers (7, 8) from one another, the pressure chambers being connected to a valve unit (26). , by means of which the pressure chambers can be ventilated and vented, the switching piston being coupled to a switching rod (9) which is connected to a switching fork (10), the switching fork (10) being connected to a switching element (11) of a gear clutch (12). Engagement is, wherein the control elements switching piston, switching rod, switching fork or switching rocker and switching element are moved together during a switching process and thereby act as a moving control unit (2) with a cumulative mass, and in which a stop damping device (25) for damping or avoiding a Abutment of the actuating unit is present on a component of the switching device. It is further provided that the stop damping device has a pulse recording device (13, 19) in each actuating direction, that the pulse absorbing device has a pulse absorber (14, 20) and a damping device (15, 21) for receiving a mechanical pulse from the actuating unit, that the pulse absorber has a has a pulse-receiving mass which corresponds at least approximately to the cumulative mass of the actuating unit, and that the pulse absorber is arranged and movably connected to the damping device in such a way that a component of the actuating unit comes into contact first during a switching process before reaching a gear clutch component, a manual transmission component and/or an end stop hits the impulse absorber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit einem Schaltzylinder und einem darin entlang einer geometrischen Längsachse beweglich geführten und druckmittelbetätigbaren Schaltkolben, wobei der Schaltkolben zwei volumenvariable Druckräume in dem Schaltzylinder voneinander trennt, mittels denen der Schaltkolben doppelseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei die beiden Druckräume mit einer Ventileinheit verbunden sind, mittels der eine Druckbeaufschlagung oder Entlüftung jeder der beiden Druckräume schaltbar ist, wobei der Schaltkolben mit einer Schaltstange gekoppelt ist, die mit einer Schaltgabel oder Schaltschwinge verbunden ist, wobei die Schaltgabel oder Schaltschwinge mit einem Schaltelement einer Gangkupplung im Eingriff oder wirkverbunden ist, wobei die Stellelemente Schaltkolben, Schaltstange, Schaltgabel oder Schaltschwinge und Schaltelement bei einem Schaltvorgang zusammen bewegt werden und dabei als eine bewegte Stelleinheit mit einer kumulierten Masse wirksam sind, und bei der eine Anschlagdämpfungseinrichtung zur Dämpfung oder Vermeidung eines Anschlagens der bewegten Stelleinheit an einem Bauteil der Schaltvorrichtung vorhanden ist.The invention relates to a switching device for a manual transmission of a vehicle, with a switching cylinder and a switching piston which is movably guided therein along a geometric longitudinal axis and can be actuated by pressure medium, the switching piston separating two volume-variable pressure chambers in the switching cylinder from one another, by means of which the switching piston can be acted upon by a pressure medium on both sides, wherein the two pressure chambers are connected to a valve unit, by means of which pressurization or venting of each of the two pressure chambers can be switched, the switching piston being coupled to a switching rod which is connected to a switching fork or switching rocker, the switching fork or switching rocker being connected to a switching element Gear clutch is engaged or operatively connected, wherein the actuating elements shift piston, shift rod, shift fork or shift rocker and shift element are moved together during a switching process and thereby act as a moving actuating unit with a cumulative mass, and in which a stop damping device for damping or avoiding a stop of the moving actuating unit is present on a component of the switching device.

Bei den bekannten, mit einem Druckmittel betätigbaren Schaltgetrieben in Fahrzeugen, beispielsweise bei automatischen oder automatisierten Schaltgetrieben in Nutzfahrzeugen, bewegt sich ein zum Beispiel pneumatisch betätigbarer Schaltkolben in einem Schaltzylinder zwischen zwei Anschlagflächen. Dabei entstehen Schaltgeräusche und Schaltstöße infolge des Anschlags des Schaltkolbens mit vergleichsweise hoher dynamischer Kraft an einer der Anschlagflächen im Schaltzylinder oder an anderen Bauteilen der Schaltvorrichtung. Diese Geräusche werden von dem Fahrer eines solchen Fahrzeugs als nachteilig empfunden.In the known manual transmissions in vehicles that can be actuated with a pressure medium, for example in automatic or automated manual transmissions in commercial vehicles, a pneumatically actuated switching piston, for example, moves in a switching cylinder between two stop surfaces. Switching noises and switching shocks arise as a result of the switching piston striking one of the stop surfaces in the switching cylinder or on other components of the switching device with a comparatively high dynamic force. These noises are perceived as disadvantageous by the driver of such a vehicle.

Das geschilderte Problem wird dadurch vergrößert, dass in der Regel während eines Schaltvorgangs in einer Synchronisierungsphase des Schaltgetriebes, unmittelbar vor dem Anschlagen des Schaltkolbens, die Bewegung der Schaltstange unterbrochen und diese in einer Sperrstellung gehalten wird, während sich der pneumatische Druck auf den Schaltkolben weiter aufbaut. Nach der Freigabe der Stellbewegung durch die erfolgte Synchronisation kann das Schaltelement, beispielsweise eine Schaltmuffe des Getriebes, den Gang einrücken und den Kraftschluss zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle in dem geschalteten Gang herstellen.The problem described is magnified by the fact that, as a rule, during a switching process in a synchronization phase of the manual transmission, immediately before the switching piston hits, the movement of the switching rod is interrupted and it is held in a locked position while the pneumatic pressure on the switching piston continues to build up . After the actuating movement has been released through the synchronization, the switching element, for example a shift sleeve of the transmission, can engage the gear and establish the frictional connection between a drive shaft and an output shaft in the shifted gear.

Die zwischenzeitlich aufgebaute pneumatische Vorspannung auf den Schaltkolben durch den im Schaltzylinder aufgebauten hohen Druck kann dazu führen, dass der Schaltkolben nach der Entsperrung schlagartig mit einer hohen Aufprallgeschwindigkeit auf seinen Endanschlag im Schaltzylinder trifft, wobei die bewegten Massen die Gangkupplung mit einem hohen Stellimpuls beaufschlagen, wodurch laute Schaltgeräusche und Schaltstöße entstehen. Ähnliche Probleme treten bei unsynchronisierten Klauengetrieben aufgrund von Zahn-Auf-Zahn-Stellungen auf. Die betroffenen Bauteile werden dadurch mechanisch vergleichsweise stark beansprucht. Durch häufige und heftige mechanische Stöße an den Anschlägen kann sich die maximale Gebrauchsdauer von Schaltelementen, wie beispielsweise Schalthebel, Schaltgabeln, Schaltmuffen sowie von Schaltkupplungsteilen und Getriebebauteilen, wie beispielsweise Synchronringen und Zahnrädern, verringern. Laute Anschlaggeräusche und Schaltstöße beeinträchtigen auch deshalb den Schaltkomfort eines Getriebes erheblich.The pneumatic preload built up in the meantime on the switching piston due to the high pressure built up in the switching cylinder can lead to the switching piston suddenly hitting its end stop in the switching cylinder at a high impact speed after unlocking, whereby the moving masses apply a high actuating impulse to the gear clutch, which means that loud switching noises and switching shocks occur. Similar problems occur with unsynchronized claw gears due to tooth-on-tooth positions. The affected components are subjected to comparatively high mechanical stress. Frequent and violent mechanical shocks to the stops can reduce the maximum service life of switching elements, such as shift levers, shift forks, shift sleeves, as well as shift clutch parts and transmission components, such as synchronizer rings and gears. Loud stop noises and switching shocks also have a significant impact on the shifting comfort of a transmission.

Bei einem derartigen Schaltgetriebe scheint es daher einerseits sinnvoll, die Anschlagsgeschwindigkeit auf ein Minimum zu verringern, um eine sanfte Bewegung, nämlich ein stufenweises und/oder kontinuierliches Herantasten von Schaltkolben beziehungsweise Schaltstange an den Anschlag herbeizuführen. Dadurch entsteht jedoch ein Zielkonflikt, da die Schalteinrichtungen hohe Stellgeschwindigkeiten des Schaltkolbens beziehungsweise der Schaltstange erzeugen sollen, um die Getriebegänge schnellstmöglich einzulegen, um kurze Schaltzeiten zu erreichen und um Drehmomentverluste beim Antrieb des Fahrzeugs während der Schaltung der Gänge so gering wie möglich zu halten.With such a manual transmission, it therefore seems sensible, on the one hand, to reduce the stop speed to a minimum in order to bring about a gentle movement, namely a gradual and/or continuous approach of the switching piston or switching rod to the stop. However, this creates a conflict of objectives, since the switching devices are intended to generate high actuating speeds of the switching piston or the switching rod in order to engage the transmission gears as quickly as possible, to achieve short switching times and to keep torque losses when driving the vehicle as low as possible while shifting the gears.

Bereits bekannt sind verschiedene Möglichkeiten, eine Endanschlagskraft des Schaltkolbens im Schaltzylinder über eine pneumatische oder mechanische Endlagendämpfung zu reduzieren. Bei den bekannten pneumatischen Endlagendämpfungseinrichtungen wird der Schaltkolben vor Erreichen seiner Endanschlagposition dadurch abgebremst, dass er gegen ein eingesperrtes Luftvolumen in einer Kammer geschoben wird. Derartige Luftpolsterdämpfungen weisen den Nachteil auf, dass sich damit die Schaltzeiten meistens deutlich verlängern.Various possibilities are already known for reducing an end stop force of the switching piston in the switching cylinder via pneumatic or mechanical end position damping. In the known pneumatic end position damping devices, the switching piston is braked before reaching its end stop position by being pushed against a trapped air volume in a chamber. Such air cushion damping has the disadvantage that the switching times are usually significantly longer.

Bei den bekannten mechanischen Endlagendämpfungseinrichtungen wird der Schaltkolben beim Auftreffen auf einen elastischen Puffer abgebremst. Derartige Pufferdämpfungen weisen den Nachteil auf, dass der Schaltkolben aus seiner Endposition zurückfedern kann, wodurch der Schaltkolben in einer nicht vorhersehbaren Endstellung stehen bleibt. Zudem können durch das Zurückfedern des Schaltkolbens unerwünschte Kräfte und Momente in Ausrückrichtung des eingelegten Ganges an den Schaltelementen und an der Gangkupplung erzeugt werden, welche den Verschleiß im Getriebe erhöhen.In the known mechanical end position damping devices, the switching piston is braked when it hits an elastic buffer. Such buffer dampings have the disadvantage that the switching piston can spring back from its end position, as a result of which the switching piston remains in an unpredictable end position. In addition, the springing back of the switching piston can cause undesirable forces and moments in the disengaging direction of the engaged gear Shifting elements and the gear clutch are generated, which increase wear in the transmission.

Die DE 197 56 638 A1 zeigt eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe, mit einem Schaltzylinder sowie einem darin angeordneten pneumatisch betätigbaren Schaltkolben, und mit einer Wegmesseinrichtung, welche die Stellung des Schaltkolbens im Schaltzylinder misst. Der Schaltkolben ist über elektromagnetische Wegeventile mit einer externen Druckquelle verbunden. Die Wegeventile werden in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltkobens im Schaltzylinder angesteuert, um die Kolbengeschwindigkeit zu variieren und den Schaltkolben vor Erreichen seines Endanschlags abzubremsen. Nachteilig daran ist der hohe Steuerungsaufwand für eine schnelle und gleichzeitig genaue Erfassung der aktuellen Kolbenstellung sowie für eine schnelle und genaue Steuerung der Stellbewegung des Schaltkolbens.The DE 197 56 638 A1 shows a switching device for a manual transmission, with a switching cylinder and a pneumatically actuated switching piston arranged therein, and with a position measuring device which measures the position of the switching piston in the switching cylinder. The switching piston is connected to an external pressure source via electromagnetic directional control valves. The directional control valves are controlled depending on the switching position of the switching piston in the switching cylinder in order to vary the piston speed and to brake the switching piston before it reaches its end stop. The disadvantage of this is the high control effort for a quick and at the same time precise detection of the current piston position as well as for a quick and precise control of the actuating movement of the switching piston.

Aus der DE 10 2017 003 017 A1 ist ein Schaltgetriebe mit einer zweistufigen Endanschlagsdämpfungseinrichtung zur Dämpfung eines Endanschlags eines in einem Schaltzylinder axial beweglich geführten und pneumatisch betätigbaren Schaltkolbens bekannt. Bei einer ersten, pneumatisch wirksamen Dämpfungsstufe wird in einem variabel belüftbaren oder entlüftbaren Druckraum auf der jeweiligen Gegenseite der Kolbenbewegung ein variabel einstellbarer Gegendruck erzeugt, der den Schaltkolben zunächst verlangsamt. In einer anschließenden zweiten, mechanisch wirksamen Dämpfungsstufe wird die restliche kinetische Energie beim Auftreffen des Schaltkolbens auf einen Gummipuffer abgebaut. Durch die zweistufige Endanschlagsdämpfungseinrichtung wird einerseits der Schaltzeitverlust aufgrund der Begrenzung des Gegendrucks bei der pneumatischen Dämpfung begrenzt. Gleichzeitig verbleibt der Schaltkolben aufgrund der geringen kinetischen Restenergie beim Erreichen seines Endanschlags in seiner Position ohne merklich zurück zu federn. Nachteilig daran ist der zusätzliche Herstellungs- und Kostenaufwand für die pneumatisch und mechanisch wirksamen zwei Dämpfungsstufen sowie der relativ hohe Steuerungsaufwand zur Regelung des Gegendrucks der pneumatisch wirksamen Dämpfungsstufe.From the DE 10 2017 003 017 A1 is a manual transmission with a two-stage end stop damping device for damping an end stop of an axially movably guided and pneumatically actuated switching piston in a switching cylinder. In a first, pneumatically effective damping stage, a variably adjustable counter pressure is generated in a variably ventilated or vented pressure chamber on the respective opposite side of the piston movement, which initially slows down the switching piston. In a subsequent second, mechanically effective damping stage, the remaining kinetic energy is reduced when the switching piston hits a rubber buffer. On the one hand, the two-stage end stop damping device limits the loss of switching time due to the limitation of the back pressure in the pneumatic damping. At the same time, due to the low residual kinetic energy, the switching piston remains in its position without noticeably springing back when it reaches its end stop. The disadvantage of this is the additional manufacturing and cost effort for the pneumatically and mechanically effective two damping stages as well as the relatively high control effort for regulating the back pressure of the pneumatically effective damping stage.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe der eingangs genannten Art, also mit einem druckmittelbetätigbaren Schaltkolben einer Stelleinheit und mit einer Anschlagdämpfungseinrichtung der Stelleinheit zu schaffen, welche weitgehend verschleißfreie sowie geräuschfreie Schaltvorgänge mit kürzeren Schaltzeiten ermöglicht, und die zudem kostengünstig in der Herstellung sowie einfach betreibbar ist. Dabei sollen insbesondere die Bauteile der Stelleinheit bei deren Betätigung möglichst schnell und dennoch ohne Schaltstöße zu verursachen ihre vorgesehenen Endpositionen erreichen und zielgenau einnehmen. Außerdem soll eine solche Schalteinrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang eines Nutzfahrzeugs geeignet sein.Against this background, the invention is based on the object of creating a switching device for a manual transmission of the type mentioned at the outset, i.e. with a pressure-operated switching piston of an actuating unit and with a stop damping device of the actuating unit, which enables largely wear-free and noise-free switching processes with shorter switching times, and which also is inexpensive to produce and easy to operate. In particular, the components of the actuating unit should reach their intended end positions and assume them precisely as quickly as possible when they are actuated, yet without causing switching shocks. In addition, such a switching device should be suitable for use in a vehicle transmission in the drive train of a commercial vehicle.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den davon abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind.The solution to this problem results from the features of the independent claim, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the claims dependent thereon.

Die Erfindung betrifft demnach eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit einem Schaltzylinder sowie einem darin entlang einer geometrischen Längsachse beweglich geführten und druckmittelbetätigbaren Schaltkolben, wobei der Schaltkolben zwei volumenvariable Druckräume in dem Schaltzylinder voneinander trennt, mittels denen der Schaltkolben doppelseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei die beiden Druckräume mit einer Ventileinheit verbunden sind, mittels der eine Druckbeaufschlagung oder Entlüftung jeder der beiden Druckräume schaltbar ist, wobei der Schaltkolben mit einer Schaltstange gekoppelt ist, welche mit einer Schaltgabel oder Schaltschwinge verbunden ist, wobei die Schaltgabel oder Schaltschwinge mit einem Schaltelement einer Gangkupplung im Eingriff oder wirkverbunden ist, wobei die Stellelemente Schaltkolben, Schaltstange, Schaltgabel oder Schaltschwinge und Schaltelement bei einem Schaltvorgang zusammen bewegt werden und dabei als eine bewegte Stelleinheit mit einer kumulierten Masse wirksam sind, und bei der eine Anschlagdämpfungseinrichtung zur Dämpfung oder Vermeidung eines Anschlagens der bewegten Stelleinheit an einem Bauteil der Schaltvorrichtung vorhanden ist.The invention therefore relates to a switching device for a manual transmission of a vehicle, with a switching cylinder and a switching piston which is movably guided therein along a geometric longitudinal axis and can be actuated by pressure medium, the switching piston separating two volume-variable pressure chambers in the switching cylinder from one another, by means of which the switching piston can be acted upon by a pressure medium on both sides , wherein the two pressure chambers are connected to a valve unit, by means of which pressurization or venting of each of the two pressure chambers can be switched, the switching piston being coupled to a switching rod which is connected to a switching fork or switching rocker, the switching fork or switching rocker being connected to a switching element a gear clutch is engaged or operatively connected, wherein the actuating elements shift piston, shift rod, shift fork or shift rocker and shift element are moved together during a switching process and thereby act as a moving actuating unit with a cumulative mass, and in which a stop damping device for damping or avoiding a stop the moving actuating unit is present on a component of the switching device.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Anschlagdämpfungseinrichtung in jeder Stellrichtung der Stelleinheit jeweils eine Impulsaufnahmeeinrichtung aufweist, dass die jeweilige Impulsaufnahmeeinrichtung einen mechanischen Impulsabsorber sowie eine Dämpfungseinrichtung zur Aufnahme eines mechanischen Impulses der Stelleinheit aufweist, dass der Impulsabsorber eine Impulsaufnahmemasse aufweist, welche wenigstens annähernd der kumulierten Masse der bei einem Schaltvorgang bewegten Stelleinheit entspricht, und dass der Impulsabsorber derart angeordnet und mit der Dämpfungseinrichtung beweglich verbunden ist, dass ein Bauteil der Stelleinheit bei einem Schaltvorgang vor dem Erreichen eines Gangkupplungsbauteils, eines Schaltgetriebebauteils und/oder eines Endanschlags zunächst auf den Impulsabsorber trifft, wobei die Stelleinheit ihren mechanischen Impuls auf den Impulsabsorber überträgt und infolge dieser Impulsübertragung zumindest annähend zum Stillstand kommt.To solve the problem, the invention provides that the stop damping device has a pulse-receiving device in each positioning direction of the actuating unit, that the respective pulse-receiving device has a mechanical pulse absorber and a damping device for receiving a mechanical pulse of the actuating unit, that the pulse absorber has a pulse-receiving mass, which corresponds at least approximately to the cumulative mass of the actuating unit moved during a switching process, and that the pulse absorber is arranged and movably connected to the damping device in such a way that a component of the actuating unit initially opens during a switching process before reaching a gear clutch component, a manual transmission component and / or an end stop hits the impulse absorber, whereby the actuating unit transfers its mechanical impulse to the impulse absorber carries and comes to at least an approximate standstill as a result of this impulse transfer.

Durch diese Anordnung ist eine Schaltvorrichtung geschaffen, welche schnellere und genauer steuerbare Schaltvorgänge ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sehr kurze Schaltzeiten erreicht werden können und zugleich die empfindlichen Elemente der Gangkupplung, wie beispielsweise Synchronringe, geschont werden. Der Schaltkolben federt beim Erreichen seiner Endlagenposition vorteilhaft nicht zurück, sodass seine Endlage stets genau definiert ist. Die Schaltvorgänge erfolgen außerdem sehr geräuscharm, da die Stelleinheit ihren mechanischen Impuls beziehungsweise ihre kinetische Energie über einen Impulsabsorber abbaut und dadurch bei dem Schaltvorgang keine nachteiligen Stöße in der Gangkupplung entstehen. Die Schaltvorrichtung benötigt dafür weder eine steuerbare pneumatische Dämpfung mit zusätzlichen Ventilmitteln, noch Pufferelemente aus elastomeren Materialien, was sich kostensparend auswirkt.This arrangement creates a switching device which enables faster and more precisely controllable switching processes. What is particularly advantageous is that very short switching times can be achieved and at the same time the sensitive elements of the gear clutch, such as synchronizer rings, are protected. The switching piston advantageously does not spring back when it reaches its end position, so that its end position is always precisely defined. The switching processes also take place very quietly because the actuating unit reduces its mechanical impulse or kinetic energy via a pulse absorber and therefore no adverse shocks occur in the gear clutch during the switching process. The switching device does not require controllable pneumatic damping with additional valve means, nor buffer elements made of elastomeric materials, which has a cost-saving effect.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die bei einem Schaltvorgang die Bewegungsenergie aus den beweglichen Teilen der Stelleinheit der Schaltvorrichtung abzuführen, bevor diese mit den empfindlichen Übertragungselementen der Gangkupplung in Kontakt kommen. Die Erfindung macht sich demnach den Impulserhaltungssatz zunutze, wonach der Gesamtimpuls eines Systems konstant ist, wenn keine äußeren resultierenden Kräfte auf das betreffende System einwirken. Das dem Erfindungsgedanken zugrunde liegende physikalische Prinzip der Impulserhaltung lässt sich an einem an sich bekannten Kugelstoßpendel veranschaulicht. Bezogen auf die Stelleinheit der Schalteinrichtung bei einem Schaltvorgang bedeutet dies, dass die kumulierte Masse des Schaltkolbens, der Schaltstange, der Schaltgabel und dem Schaltelement, beispielsweise Schaltmuffe oder Schaltklaue, kurz vor dem Erreichen der Bauteile einer Synchronisierung, einer Klauenkupplung oder eines Endanschlags auf eine gleich große Masse trifft.The basic idea of the invention is to dissipate the kinetic energy from the moving parts of the actuating unit of the switching device during a switching process before they come into contact with the sensitive transmission elements of the gear clutch. The invention therefore makes use of the law of conservation of momentum, according to which the total momentum of a system is constant if no external resulting forces act on the system in question. The physical principle of conservation of momentum on which the idea of the invention is based can be illustrated using a known shot put pendulum. In relation to the actuating unit of the switching device during a switching process, this means that the cumulative mass of the switching piston, the switching rod, the switching fork and the switching element, for example a switching sleeve or a switching claw, is equal to one shortly before reaching the components of a synchronization, a claw clutch or an end stop large mass hits.

Bei einem Schaltvorgang befindet sich das Schaltelement demnach zunächst in einer neutralen Mittelstellung. Zu Beginn des Schaltvorgangs setzen sich der Schaltkolben und damit die Stelleinheit in der angesteuerten Schaltrichtung beziehungsweise Bewegungsrichtung pneumatisch in Bewegung und darf dabei eine hohe Stellgeschwindigkeit für einen schnellen Schaltvorgang erreichen. Wenn die Stelleinheit die zugeordneten Bauteile der Synchronisierung oder Klauenkupplung, oder der Schaltkolben einen Endanschlag nahezu erreicht hat, trifft der Schaltkolben oder ein anderes Element der Stelleinheit zunächst auf den mechanischen Impulsabsorber und kommt idealerweise sofort zum Stillstand. Nach dem physikalischen Gesetz der Impulserhaltung überträgt die Stelleinheit dabei ihren aus der kumulierten Masse m und der Stellgeschwindigkeit v resultieren den mechanischen Impuls p in der Stoßzeit t mit der Stoßkraft F gemäß der Formel p = m × v = F × t auf den Impulsabsorber, welcher geeignet positioniert ist und die gleiche Masse aufweist.During a switching process, the switching element is initially in a neutral central position. At the beginning of the switching process, the switching piston and thus the actuating unit start to move pneumatically in the controlled switching direction or direction of movement and can thereby achieve a high actuating speed for a quick switching process. When the actuating unit has almost reached the associated components of the synchronization or claw clutch, or the switching piston has almost reached an end stop, the switching piston or another element of the actuating unit first hits the mechanical pulse absorber and ideally comes to a standstill immediately. According to the physical law of conservation of momentum, the actuating unit transfers its mechanical impulse p resulting from the cumulative mass m and the actuating speed v in the impact time t with the impact force F according to the formula p = m × v = F × t to the impulse absorber, which is positioned appropriately and has the same mass.

Der Impulsabsorber ist separat von der Stelleinheit angeordnet und mit einer Dämpfungseinrichtung beweglich verbunden. Über die Dämpfungseinrichtung kann der Impulsabsorber beim Aufprall der Stelleinheit beziehungsweise des Schaltkolbens die aufgenommene Energie vergleichsweise langsam abbauen. Eine lose bewegliche Anordnung des Impulsabsorbers an der Dämpfungseinrichtung sorgt dafür, dass die kinetische Energie der Stelleinheit auf den Impulsabsorber, jedoch nicht auf den Schaltzylinder, in dem der Schaltkolben verschoben wird, oder auf ein anderes Gehäuseteil der Schalteinrichtung übertragen wird.The pulse absorber is arranged separately from the actuating unit and is movably connected to a damping device. Via the damping device, the pulse absorber can reduce the energy absorbed comparatively slowly when the actuating unit or the switching piston impacts. A loosely movable arrangement of the impulse absorber on the damping device ensures that the kinetic energy of the actuating unit is transferred to the impulse absorber, but not to the switching cylinder in which the switching piston is displaced, or to another housing part of the switching device.

Außerdem sorgt die Dämpfungseinrichtung dafür, dass der Impulsabsorber eine definierte Ausgangsstellung einnimmt beziehungsweise nach einem Stoß durch den Schaltkolben in eine definierte Ausgangsstellung zurückkehrt. Der Impulsabsorber verhält sich somit in den verschiedenen Phasen des Schaltvorgangs, also während der Synchronisation und während des anschließenden Formschlusses des neuen Getriebeganges, hinsichtlich des Stoßes positionstreu.In addition, the damping device ensures that the pulse absorber assumes a defined starting position or returns to a defined starting position after a shock from the switching piston. The pulse absorber therefore behaves in a position-stable manner with regard to the shock in the various phases of the switching process, i.e. during synchronization and during the subsequent positive locking of the new transmission gear.

Die Aufhängung beziehungsweise Lagerung des Impulsabsorbers an der Dämpfungseinrichtung ist derart lose konzipiert, dass die Stelleinheit mittels der pneumatischen Beaufschlagung des Schaltkolbens den zu schaltenden Gang leicht einrücken kann. Mit anderen Worten: Der Impulsabsorber kann die kinetische Energie eines ersten Stoßes durch den Schaltkolben aufnehmen, kurz bevor oder wenn die Schaltmuffe die Gangsynchronisierungsmittel erreicht, und anschließend beim Entsperren der axialen Stellbewegung der Schaltstange nach der erfolgten Synchronisation einen zweiten Stoß aufnehmen, wenn die Schaltmuffe den Formschluss des betreffenden Gangradpaares herstellt. Bei jedem dieser Stöße gibt die durch den pneumatischen Druck auf den Schaltkolben gegen den Impulsabsorber bewegte Stelleinheit ihre gesamte kinetische Energie an den Impulsabsorber ab, der anschließend diese absorbierte Energie über die Dämpfungseinrichtung in Form von abzustrahlender Wärmeenergie abbaut.The suspension or storage of the impulse absorber on the damping device is designed so loosely that the actuating unit can easily engage the gear to be shifted by means of the pneumatic action on the switching piston. In other words: The pulse absorber can absorb the kinetic energy of a first shock by the shift piston shortly before or when the shift sleeve reaches the gear synchronization means, and then absorb a second shock when the shift sleeve unlocks the axial actuating movement of the shift rod after the synchronization has taken place Positive connection of the gear pair in question is established. With each of these impacts, the actuating unit, which is moved against the pulse absorber by the pneumatic pressure on the switching piston, releases its entire kinetic energy to the pulse absorber, which then breaks down this absorbed energy via the damping device in the form of heat energy to be radiated.

Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Impulsaufnahmeeinrichtung verhindert, dass durch den sich während der Unterbrechung der Bewegung der Schaltstange in der Sperrstellung der Synchronisierungsphase weiter aufbauenden pneumatischen Druck auf den Schaltkolben nach der erfolgten Synchronisation und der dann folgenden erneuten Stellbewegung ein starker und lauter Schaltstoß auf den Endanschlag des Schaltkolbens beziehungsweise auf das Zahnradpaar des eingelegten Ganges einwirkt. Die Stelleinheit kann also die Gangkupplung in den aufeinanderfolgenden Phasen eines Schaltvorgangs, nämlich in einer Synchronisationsphase und in einer Formschlussphase, stoßfrei oder zumindest nahezu stoßfrei betätigen.In particular, the pulse recording device according to the invention prevents the synchronization phase from continuing to build up during the interruption of the movement of the switching rod in the locking position pneumatic pressure on the switching piston after synchronization and the subsequent new actuating movement, a strong and loud switching shock acts on the end stop of the switching piston or on the gear pair of the engaged gear. The actuating unit can therefore actuate the gear clutch smoothly or at least almost smoothly in the successive phases of a switching process, namely in a synchronization phase and in a positive locking phase.

Gemäß einer ersten Weiterbildung der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung der Impulsaufnahmeeinrichtung einen Stoßdämpfer sowie ein als Schraubendruckfeder ausgebildetes Federelement aufweist, wobei der Stoßdämpfer zum Abbau eines auf den Impulsabsorber übertragenen mechanischen Impulses wirksam ist, und wobei das Federelement als eine Rückstellfeder ausgebildet und angeordnet ist, sodass der Impulsabsorber beweglich in einer definierten Ausgangsstellung in dem Schaltzylinder gehalten ist.According to a first development of the switching device according to the invention, it can be provided that the damping device of the pulse recording device has a shock absorber and a spring element designed as a helical compression spring, the shock absorber being effective for reducing a mechanical impulse transmitted to the pulse absorber, and the spring element acting as a return spring is designed and arranged so that the pulse absorber is movably held in a defined starting position in the switching cylinder.

Der Impulsabsorber ist demnach mit einer Dämpfungseinrichtung verbunden, welche einerseits die kinetische Energie beim Aufprall der Stelleinheit ableiten soll. Andererseits soll die Dämpfungseinrichtung den Impulsabsorber in einer definierten Ausgangslage halten, damit der Impulsabsorber bei jedem Stoß während eines Schaltvorgangs den jeweiligen Impuls der Stelleinheit aufnehmen kann. Diese beiden Funktionen für eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung können durch eine Dämpfungseinrichtung in Form eines Stoßdämpfers in Verbindung mit einem Federelement einfach und kostengünstig erreicht und sichergestellt werden. The impulse absorber is therefore connected to a damping device, which, on the one hand, is intended to dissipate the kinetic energy when the actuating unit impacts. On the other hand, the damping device should hold the pulse absorber in a defined starting position so that the pulse absorber can absorb the respective pulse of the actuating unit with every shock during a switching process. These two functions for a switching device with the features of the invention can be achieved and ensured simply and inexpensively by a damping device in the form of a shock absorber in conjunction with a spring element.

Gemäß einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Impulsaufnahmeeinrichtung innerhalb des Schaltzylinders angeordnet ist. Demnach kann eine erste Impulsaufnahmeeinrichtung für eine erste Stellrichtung der Stelleinheit sowie eine zweite Impulsaufnahmeeinrichtung in einer der ersten Stellrichtung entgegengesetzten zweiten Stellrichtung innerhalb des Schaltzylinders angeordnet sein, in dem der Schaltkolben axial beweglich geführt ist. Bei einem Schaltvorgang trifft der Schaltkolben demnach auf die erste oder die zweite Impulsaufnahmeeinrichtung, an welcher der Impuls in der betreffenden Stelleinrichtung abgebaut wird. Durch die Integration der beiden Impulsaufnahmeeinrichtungen in den Schaltzylinder kann ein zusätzliches separates Bauteil an der Stelleinheit entfallen. Der Schaltzylinder kann für den Einbau der Impulsaufnahmeeinrichtungen baulich angepasst sein. Falls die Stelleinheit für nur eine Stellrichtung vorgesehen ist, kann eine der beiden Impulsaufnahmeeinrichtungen entfallen.According to another development, it can be provided that the pulse recording device is arranged within the switching cylinder. Accordingly, a first pulse recording device for a first actuation direction of the actuating unit and a second pulse recording device in a second actuation direction opposite to the first actuation direction can be arranged within the switching cylinder, in which the switching piston is guided in an axially movable manner. During a switching process, the switching piston therefore hits the first or second pulse recording device, at which the pulse is reduced in the relevant actuating device. By integrating the two pulse recording devices into the switching cylinder, an additional separate component on the actuating unit can be eliminated. The switching cylinder can be structurally adapted for the installation of the pulse recording devices. If the actuating unit is intended for only one actuating direction, one of the two pulse recording devices can be omitted.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen sein, dass die Impulsaufnahmeeinrichtung an der Schaltstange außerhalb des Schaltzylinders angeordnet ist. Die Impulsaufnahmeeinrichtungen können demnach alternativ außerhalb des Schaltzylinders angeordnet sein. Grundsätzlich ist eine Anordnung an jeder beliebigen Stelle der Schaltstange der Stelleinheit möglich. Dies hat den Vorteil, dass ein vorhandener Schaltzylinder verwendet werden kann. Gegebenenfalls kann sogar ein wesentlich einfacherer, kompakterer und kostengünstigerer Schaltzylinder verbaut werden kann, da herkömmliche pneumatische und/oder mechanische Endanschlagsdämpfungseinrichtungen innerhalb des Schaltkolbens entfallen.According to another embodiment, it is provided that the pulse recording device is arranged on the shift rod outside the shift cylinder. The pulse recording devices can therefore alternatively be arranged outside the switching cylinder. In principle, an arrangement at any point on the switching rod of the actuating unit is possible. This has the advantage that an existing switching cylinder can be used. If necessary, a much simpler, more compact and more cost-effective switching cylinder can be installed, since conventional pneumatic and/or mechanical end stop damping devices within the switching piston are no longer required.

Die beiden genannten Ausführungsformen können in einer weiteren Ausführungsform alternativ miteinander kombiniert sein, sodass eine erste Impulsaufnahmeeinrichtung für eine erste Stellrichtung der Stelleinheit innerhalb des Schaltzylinders und eine zweite Impulsaufnahmeeinrichtung für eine zweite Stellrichtung der Stelleinheit außerhalb des Schaltzylinders angeordnet ist. Durch die verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung der Impulsaufnahmeeinrichtungen kann die Schaltvorrichtung einfacher an vorgegebene Einbauverhältnisse des Schaltgetriebes angepasst werden. The two embodiments mentioned can alternatively be combined with one another in a further embodiment, so that a first pulse recording device for a first positioning direction of the actuating unit is arranged inside the switching cylinder and a second pulse recording device for a second positioning direction of the actuating unit is arranged outside the switching cylinder. Due to the various options for arranging the pulse recording devices, the switching device can be more easily adapted to predetermined installation conditions of the manual transmission.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Schaltgetriebe für ein Nutzfahrzeug oder einen Personenkraftwagen, mit einer Schaltvorrichtung, welche gemäß einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut ist.Finally, the invention also relates to a manual transmission for a commercial vehicle or a passenger car, with a switching device which is constructed according to one of the device claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments shown in the accompanying drawing. Shown in the drawing

1 a schematic sectional view of a switching device for a manual transmission according to a first embodiment of the invention, and
2 a schematic sectional view of a switching device for a manual transmission according to a second embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematisch stark vereinfachte Schaltvorrichtung 1, beispielsweise für ein automatisiertes Schaltgetriebe eines Nutzfahrzeugs, dessen Aktuatoren mittels einer Druckluftversorgungsanlage des Nutzfahrzeugs zum Schalten von mehreren Gängen pneumatisch betätigbar sind. In 1 ist exemplarisch eine Schaltvorrichtung zum wechselseitigen Schalten zweier Gänge dargestellt. In oder an einem Nutzfahrzeuggetriebe sind entsprechend seiner Gangzahl üblicherweise mehrere derartige Schaltvorrichtungen verbaut. 1 shows a schematically very simplified switching device 1, for example for an automated manual transmission of a commercial vehicle, the actuators of which can be pneumatically actuated by means of a compressed air supply system of the commercial vehicle to shift several gears. In 1 A switching device for alternating two gears is shown as an example. Several such switching devices are usually installed in or on a commercial vehicle transmission depending on the number of gears.

Demnach weist eine in 1 gezeigte Schaltvorrichtung 1 eines automatisierten Schaltgetriebes 30 an sich bekannter Bauart eine Stelleinheit 2 mit einem Schaltkolben 3 auf, der in einem als Zylindergehäuse ausgebildeten Schaltzylinder 4 koaxial zu einer geometrischen Längsachse 5 gleitend beweglich angeordnet ist. Der Schaltkolben 3 unterteilt eine Kolbenkammer 6 des Schaltzylinders 4 in zwei mit Druckluft beaufschlagbare Druckräume 7, 8 mit variablem Volumen, welche gegeneinander abgedichtet sind. Die beiden Druckräume 7, 8 der Kolbenkammer 6 sind an eine Ventileinheit 26 angeschlossen. Die Ventileinheit 26 ist über eine erste pneumatische Verbindungsleitung 27 mit dem ersten Druckraum 7 über zweite pneumatische Verbindungsleitung 28 mit dem zweiten Druckraum 8 verbunden. Die beiden Druckräume 7, 8 sind über nicht dargestellte Magnetventile mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckluftversorgungseinrichtung verbindbar. Zur Entlüftung an die Umgebung sind die beiden Druckräume 7, 8 über die genannten Magnetventile mit einer nicht dargestellten Entlüftungsleitung verbindbar.Accordingly, an in 1 shown switching device 1 of an automated manual transmission 30 of a known type has an actuating unit 2 with a switching piston 3, which is arranged to be slidably movable coaxially to a geometric longitudinal axis 5 in a switching cylinder 4 designed as a cylinder housing. The switching piston 3 divides a piston chamber 6 of the switching cylinder 4 into two pressure chambers 7, 8 with a variable volume that can be pressurized with compressed air and are sealed against one another. The two pressure chambers 7, 8 of the piston chamber 6 are connected to a valve unit 26. The valve unit 26 is connected to the first pressure chamber 7 via a first pneumatic connecting line 27 and to the second pressure chamber 8 via a second pneumatic connecting line 28. The two pressure chambers 7, 8 can be connected to a compressed air supply device, also not shown, via solenoid valves (not shown). For ventilation to the environment, the two pressure chambers 7, 8 can be connected to a ventilation line, not shown, via the solenoid valves mentioned.

An dem Schaltkolben 3 ist eine Schaltstange 9 befestigt, welche in dem Schaltzylinder 4 gleitend gelagert und längs der Längsachse 5 geführt ist. Die Schaltstange 9 weist eine Schaltgabel 10 auf, die in bekannter Weise mit einem Schaltelement 11 einer Gangkupplung 12 im Eingriff ist. Der Schaltkolben 3, die Schaltstange 9, die Schaltgabel 10 und das Schaltelement 11 bilden zusammen die erwähnte Stelleinheit 2 der Schaltvorrichtung 1, welche bei einem Schaltvorgang zusammen bewegt wird.A switching rod 9 is attached to the switching piston 3, which is slidably mounted in the switching cylinder 4 and guided along the longitudinal axis 5. The shift rod 9 has a shift fork 10, which is in engagement with a shift element 11 of a gear clutch 12 in a known manner. The switching piston 3, the switching rod 9, the switching fork 10 and the switching element 11 together form the aforementioned actuating unit 2 of the switching device 1, which is moved together during a switching process.

Das in 1 lediglich im Ausschnitt dargestellte Schaltgetriebe 30 ist vorliegend als ein Wechselgetriebe in Vorgelegebauweise mit im Eingriff stehenden Zahnradpaaren ausgebildet und weist in bekannter Weise eine Vorgelegewelle 31 sowie eine dazu parallel angeordnete Abtriebswelle 32 auf. Die Vorgelegewelle 31 ist über eine koaxial zur Abtriebswelle 32 angeordnete Antriebswelle eines Antriebsmotors und ein getriebeeingangsseitiges Stirnradpaar antreibbar ist (nicht dargestellt). Auf der Vorgelegewelle 31 befinden sich mehrere mit der Vorgelegewelle 31 fest verbundene Festräder, die mit zugeordneten Losrädern auf der Abtriebswelle 32 im Eingriff stehende Gangradpaare bilden. In dem in 1 gezeigten Ausschnitt bildet ein erstes Festrad 33a mit einem ersten Losrad 33b ein erstes Gangradpaar 33 sowie ein zweites Festrad 34a mit einem zweiten Losrad 34b ein zweites Gangradpaar 34.This in 1 Manual transmission 30, shown only in detail, is designed here as a change gear in a countershaft design with meshing gear pairs and has, in a known manner, a countershaft 31 and an output shaft 32 arranged parallel to it. The countershaft 31 can be driven via a drive shaft of a drive motor arranged coaxially to the output shaft 32 and a pair of spur gears on the transmission input side (not shown). On the countershaft 31 there are several fixed gears which are firmly connected to the countershaft 31 and which form pairs of gear wheels which are in engagement with associated idler gears on the output shaft 32. In the in 1 In the detail shown, a first fixed gear 33a with a first idler gear 33b forms a first gear pair 33 and a second fixed gear 34a with a second idler gear 34b forms a second gear pair 34.

Das Schaltelement 11 der Stelleinheit 2 ist auf der Abtriebswelle 32 des Schaltgetriebes 30 axial verschiebbar und mit der Abtriebswelle 32 drehfest verbunden angeordnet. Durch eine Verschiebung des Schaltelements 11 lässt sich die Gangkupplung 12 zur Bildung einer Drehmomentübertragung des Schaltgetriebes 30 zwischen Antrieb und Abtrieb entweder mit dem ersten Losrad 33b des ersten Gangradpaares 33 oder mit dem zweiten Losrad 34b des zweiten Gangradpaares 34 drehfest verbinden. Die Gangkupplung 12 kann eine Kupplung mit einer Synchronisierung sein, mit einem Schaltelement 11 in Form einer Schalt- oder Schiebemuffe, oder eine einfache Klauenkupplung mit einem Schaltelement 11 in Form einer Schaltklaue.The switching element 11 of the actuating unit 2 is arranged on the output shaft 32 of the manual transmission 30 in an axially displaceable manner and is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 32. By shifting the switching element 11, the gear clutch 12 can be connected in a rotationally fixed manner to form a torque transmission of the manual transmission 30 between the drive and output either with the first idler gear 33b of the first gear pair 33 or with the second idler gear 34b of the second gear pair 34. The gear clutch 12 can be a clutch with a synchronization, with a switching element 11 in the form of a switching or sliding sleeve, or a simple claw clutch with a switching element 11 in the form of a switching claw.

Der Schaltkolben 3 ist in der Kolbenkammer 6 des Schaltzylinders 4 zwischen einer ersten Impulsaufnahmeeinrichtung 13 und einer zweiten Impulsaufnahmeeinrichtung 19 einer Anschlagdämpfungseinrichtung 25 axial bewegbar. Die erste Impulsaufnahmeeinrichtung 13 umfasst einen ersten Impulsabsorber 14 sowie eine erste Dämpfungseinrichtung 15, wobei die erste Dämpfungseinrichtung 15 einen ersten Stoßdämpfer 16 und ein erstes Federelement 17 in Form einer Schraubendruckfeder aufweist. Der erste Impulsabsorber 14 ist über die erste Dämpfungseinrichtung 15 axial beweglich in dem Schaltzylinder 4 gehalten, wobei der erste Impulsabsorber 14 mittels des ersten Federelements 17 im entspannten Zustand eine definierte, etwa axial mittige Ausgangsstellung einnimmt. Die Schaltstange 9 des Schaltkolbens 3 ist in einer Axialbohrung 18 des ersten Impulsabsorbers 14 gleitend gelagert und gegen den benachbarten ersten Druckraum 7 abgedichtet. Die zweite Impulsaufnahmeeinrichtung 19 umfasst in entsprechender Weise einen zweiten Impulsabsorber 20 sowie eine zweite Dämpfungseinrichtung 21, wobei die zweite Dämpfungseinrichtung 21 einen zweiten Stoßdämpfer 22 und ein zweites Federelement 23 in Form einer Schraubendruckfeder aufweist. Die beiden Stoßdämpfer 16, 22 können beispielsweise als hydraulische oder elektromagnetische Stoßdämpfer ausgebildet sein.The switching piston 3 is axially movable in the piston chamber 6 of the switching cylinder 4 between a first pulse recording device 13 and a second pulse recording device 19 of a stop damping device 25. The first pulse recording device 13 comprises a first pulse absorber 14 and a first damping device 15, the first damping device 15 having a first shock absorber 16 and a first spring element 17 in the form of a helical compression spring. The first pulse absorber 14 is held axially movably in the switching cylinder 4 via the first damping device 15, the first pulse absorber 14 assuming a defined, approximately axially central starting position by means of the first spring element 17 in the relaxed state. The switching rod 9 of the switching piston 3 is slidably mounted in an axial bore 18 of the first pulse absorber 14 and sealed against the adjacent first pressure chamber 7. The second pulse recording device 19 correspondingly comprises a second pulse absorber 20 and a second damping device 21, the second damping device 21 having a second shock absorber 22 and a second spring element 23 in the form of a helical compression spring. The two shock absorbers 16, 22 can be designed, for example, as hydraulic or electromagnetic shock absorbers.

Beide Impulsabsorber 14, 20 sollen die gleiche Masse besitzen. Der Materialverlust des ersten Impulsabsorbers 14 durch die erste Axialbohrung 18 ist an dem zweiten Impulsabsorber 20 beispielsweise durch eine geringere axiale Dicke, ein leichteres Material und/oder eine Ausnehmung kompensiert. In der 1 ist dies durch eine zweite Axialbohrung 24 angedeutet, welche nach außen abgedichtet ist. Die Masse des jeweiligen Impulsabsorbers 14, 20 gleicht der kumulierten Masse der Stelleinheit 2 aus Schaltkolben 3, Schaltstange 9, Schaltgabel 10 und Schaltelement 11.Both pulse absorbers 14, 20 should have the same mass. The loss of material of the first impulse absorber 14 through the first axial bore 18 is compensated for on the second impulse absorber 20, for example by a smaller axial thickness, a lighter material and/or a recess. In the 1 This is indicated by a second axial bore 24, which is sealed to the outside. The mass of the respective pulse absorber 14, 20 is equal to the cumulative mass of the actuating unit 2 consisting of the switching piston 3, switching rod 9, switching fork 10 and switching element 11.

Die Funktionsweise der Schaltvorrichtung 1 mit den beschriebenen Impulsaufnahmeeinrichtungen 13, 19 ist wie folgt:

In der in 1 dargestellten Betriebssituation befinden sich der Schaltkolben 3 und damit die Stelleinheit 2 in einer Neutralstellung. Der Schaltkolben 3 ist dazu mittig in der Kolbenkammer 6 zwischen den beiden Impulsabsorbern 14, 20 positioniert. In dieser Betriebssituation besteht ein Druckausgleich der beiden Druckräume 7, 8 mit der Umgebungsatmosphäre. Um die Stelleinheit 2 aus der in 1 gezeigten Neutralstellung beispielsweise nach rechts in Richtung zu dem zweiten Gangradpaar 34 zu verschieben, wird über die Ventileinheit 26 der zweite Druckraum 8 mit Druckluft beaufschlagt und der erste Druckraum 7 entlüftet. Der Schaltkoben 3 setzt mit der Schaltstange 9 und der Schaltgabel 10 mit zunehmender Geschwindigkeit in Bewegung und nimmt das Schaltelement 11 in Form einer Schaltmuffe mit.

The operation of the switching device 1 with the described

pulse recording devices

13, 19 is as follows:

In the in 1 The operating situation shown is the switching piston 3 and thus the Actuating unit 2 in a neutral position. For this purpose, the switching piston 3 is positioned centrally in the piston chamber 6 between the two pulse absorbers 14, 20. In this operating situation there is a pressure equalization of the two pressure chambers 7, 8 with the ambient atmosphere. To get the actuating unit 2 out of the in 1 To move the neutral position shown, for example, to the right in the direction of the second gear pair 34, the second pressure chamber 8 is pressurized with compressed air via the valve unit 26 and the first pressure chamber 7 is vented. The shift piston 3 moves with the shift rod 9 and the shift fork 10 at increasing speed and takes the shift element 11 with it in the form of a shift sleeve.

Unmittelbar bevor das Schaltelement 11 bei der Stellbewegung der Stelleinheit 2 ein Bauteil der Gangkupplung 12, wie einen Synchronring der Synchronisierungseinrichtung des Schaltgetriebes 30 erreicht, schlägt der Schaltkolben 3 an den ersten Impulsabsorber 14 im Schaltzylinder 4 an. Bei dem Aufprall überträgt der Schaltkolben 3 den ganzen Impuls der Stelleinheit 2 auf den ersten Impulsabsorber 14, wodurch die Stelleinheit 2 ihre kinetische Energie verliert und zunächst zum Stillstand kommt. Durch den pneumatischen Druck auf den Schaltkolben 3 wird über die Stelleinheit 2 eine ausreichend große Schaltkraft erzeugt, welche das Schaltelement 11 in Form einer Schaltmuffe sanft gegen die Gangkupplung 12 beziehungsweise gegen den zugeordneten Synchronring drückt. In dessen Folge wird dieser Synchronring mit seinem Gegenkonus mit dem Reibkonus eines Kupplungskörpers des Losrades 34b des Gangradpaares 34 in Reibkontakt gebracht und die Synchronisation erfolgt, also die Drehzahlangleichung zwischen dem Schaltelement 11 und dem Losrad 34b.Immediately before the switching element 11 reaches a component of the gear clutch 12, such as a synchronizer ring of the synchronization device of the manual transmission 30, during the actuating movement of the actuating unit 2, the switching piston 3 strikes the first pulse absorber 14 in the switching cylinder 4. During the impact, the switching piston 3 transmits the entire impulse of the actuating unit 2 to the first pulse absorber 14, whereby the actuating unit 2 loses its kinetic energy and initially comes to a standstill. The pneumatic pressure on the switching piston 3 generates a sufficiently large switching force via the actuating unit 2, which gently presses the switching element 11 in the form of a switching sleeve against the gear clutch 12 or against the associated synchronizer ring. As a result, this synchronizer ring with its counter cone is brought into frictional contact with the friction cone of a clutch body of the idler gear 34b of the gear pair 34 and synchronization takes place, i.e. the speed adjustment between the switching element 11 and the idler gear 34b.

Synchronringe mit Gegenkonen und Kupplungskörper mit Reibkonen sind sämtlich Teile der Gangkupplung 12 und befinden sich jeweils benachbart zu dem jeweiligen Losrad 34a, 34b. Diese Teile sind an sich bekannt und nicht explizit in der 1 dargestellt. Wichtig ist lediglich, dass bei einem Schaltvorgang die Stelleinheit 2 weder mit dem Schaltkolben 3 auf eine stirnseitige Endanschlagsfläche im Schaltzylinder 4 noch mit dem Schaltelement 11 auf eines der genannten Bauteile der Gangkupplung 12 ungebremst auftrifft, sondern zuvor seinen Impuls auf den betreffenden Impulsabsorber 14, 20 überträgt.Synchronizer rings with counter cones and clutch bodies with friction cones are all parts of the gear clutch 12 and are each located adjacent to the respective idler gear 34a, 34b. These parts are known per se and are not explicitly stated in the 1 shown. The only important thing is that during a switching process, the actuating unit 2 does not hit an end stop surface in the switching cylinder 4 with the switching piston 3, nor does the switching element 11 hit one of the components of the gear clutch 12 mentioned without braking, but rather its impulse first hits the relevant pulse absorber 14, 20 transmits.

Während der Synchronisation ist die Stellbewegung gesperrt. Gleichzeitig baut der erste Impulsabsorber 14 die absorbierte Energie des ersten Stoßes über die zugehörige erste Dämpfungseinrichtung 15 ab und wird gegebenenfalls durch das erste Federelement 17 in die Ausgangslage zurückgebracht. Der erste Impulsabsorber 14 ist mit der Dämpfungseinrichtung 15 nun für den folgenden zweiten Stoß vorbereitet, welcher bei der Entsperrung der Stelleinheit 2 nach der erfolgten Synchronisation entsteht. Die kinetische Energie dieses zweiten Stoßes durch den Schaltkolben 3 wird wiederum vollständig auf den ersten Impulsabsorber 14 übertragen. Daraufhin stellt das Schaltelement 11 mittels der auf den Schaltkolben 3 wirksamen Schaltkraft den Formschluss mit dem Kupplungskörper des Losrades 34b bei der nun erreichten Drehzahlgleichheit zwischen Schaltelement 11 und Losrad 34b her, sodass dieses drehfest mit der Abtriebswelle 32 verbunden und der gewählte Gang eingerückt ist. Während des gesamten Schaltvorgangs werden sämtliche schädliche Stöße auf die empfindlichen Bauteile der Gangkupplung 12 vermieden.The actuating movement is blocked during synchronization. At the same time, the first pulse absorber 14 reduces the absorbed energy of the first shock via the associated first damping device 15 and is optionally returned to the starting position by the first spring element 17. The first pulse absorber 14 is now prepared with the damping device 15 for the following second shock, which occurs when the actuating unit 2 is unlocked after the synchronization has taken place. The kinetic energy of this second impact by the switching piston 3 is in turn completely transferred to the first pulse absorber 14. The switching element 11 then establishes the positive connection with the clutch body of the idler gear 34b by means of the switching force acting on the switching piston 3, with the speed equality now achieved between the switching element 11 and the idler gear 34b, so that it is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 32 and the selected gear is engaged. During the entire shifting process, all damaging impacts on the sensitive components of the gear clutch 12 are avoided.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Schaltvorrichtung 1.1 mit den Merkmalen der Erfindung, bei welcher die beiden Impulsaufnahmeeinrichtungen 14, 19 in einem separaten zylindrischen Impulsabsorber-Gehäuse 35 außerhalb des Schaltzylinders 4 angeordnet sind. Die Schaltstange 9 ist in dem Impulsabsorber-Gehäuse 35 gleitend gelagert und koaxial zu deren geometrischen Längsachse 5 geführt. An der Schaltstange 9 ist eine Anschlagscheibe 36 angeordnet und mit der Schaltstange 9 fest verbunden. Die Anschlagscheibe 36 bewegt sich bei einem Schaltvorgang zwischen den zwei Impulsaufnahmeeinrichtungen 13, 19 und prallt bei einem Schaltvorgang auf den ersten Impulsabsorber 14 oder den zweiten Impulsabsorber 20. Der Schaltzylinder 4 kann zusätzliche stirnseitige Endanschlagsflächen für den Schaltkolben 3 im Schaltzylinder 4 aufweisen (nicht dargestellt). Im Übrigen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise dieser zweiten Schaltvorrichtung 1.1 der ersten Schalteinrichtung 1 gemäß 1. 2 shows a second embodiment of a switching device 1.1 with the features of the invention, in which the two pulse recording devices 14, 19 are arranged in a separate cylindrical pulse absorber housing 35 outside the switching cylinder 4. The switching rod 9 is slidably mounted in the pulse absorber housing 35 and guided coaxially to its geometric longitudinal axis 5. A stop disk 36 is arranged on the shift rod 9 and is firmly connected to the shift rod 9. During a switching process, the stop disk 36 moves between the two pulse receiving devices 13, 19 and impacts the first pulse absorber 14 or the second pulse absorber 20 during a switching process. The switching cylinder 4 can have additional front end stop surfaces for the switching piston 3 in the switching cylinder 4 (not shown). . Otherwise, the structure and functionality of this second switching device 1.1 correspond to the first switching device 1 according to 1 .

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)List of reference symbols (part of the description)

11: Schaltvorrichtung (1. Ausführungsform)Switching device (1st embodiment)
1.11.1: Schaltvorrichtung (2. Ausführungsform)Switching device (2nd embodiment)
22: StelleinheitActuator unit
33: Schaltkolbenswitching piston
44: Schaltzylinderswitching cylinder
55: Geometrische LängsachseGeometric longitudinal axis
66: KolbenkammerPiston chamber
77: Erster DruckraumFirst printing room
88th: Zweiter DruckraumSecond pressure room
99: SchaltstangeShift rod
1010: SchaltgabelShift fork
1111: Schaltelement, SchaltmuffeSwitching element, switching sleeve
1212: Gangkupplunggear clutch
1313: Erste ImpulsaufnahmeeinrichtungFirst pulse recording device
1414: Erster ImpulsabsorberFirst impulse absorber
1515: Erste DämpfungseinrichtungFirst damping device
1616: Erster StoßdämpferFirst shock absorber
1717: Erstes FederelementFirst spring element
1818: Axialbohrung im ersten ImpulsabsorberAxial bore in the first impulse absorber
1919: Zweite ImpulsaufnahmeeinrichtungSecond pulse recording device
2020: Zweiter ImpulsabsorberSecond impulse absorber
2121: Zweite DämpfungseinrichtungSecond damping device
2222: Zweiter StoßdämpferSecond shock absorber
2323: Zweites FederelementSecond spring element
2424: Axialbohrung im zweiten ImpulsabsorberAxial bore in the second impulse absorber
2525: AnschlagdämpfungseinrichtungImpact dampening device
2626: VentileinheitValve unit
2727: Erste pneumatische VerbindungFirst pneumatic connection
2828: Zweite pneumatische VerbindungSecond pneumatic connection
3030: SchaltgetriebeManual transmission
3131: Vorgelegewellecountershaft
3232: Abtriebswelleoutput shaft
3333: Erstes GangradpaarFirst gear pair
33a33a: Erstes FestradFirst fixed gear
33b33b: Erstes LosradFirst loose wheel
3434: Zweites GangradpaarSecond gear pair
34a34a: Zweites FestradSecond fixed gear
34b34b: Zweites LosradSecond loose wheel
3535: Impulsabsorber-Gehäuse (2. Ausführungsform)Pulse absorber housing (2nd embodiment)
3636: Anschlagscheibe an der Schaltstange (2. Ausführungsform)Stop washer on the shift rod (2nd embodiment)
EkinEkin: Kinetische EnergieKinetic energy
pp: Impulspulse
mm: MasseDimensions
vv: StellgeschwindigkeitActuating speed
FF: StoßkraftImpact force
tt: ZeitTime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19756638 A1 [0008]
DE 102017003017 A1 [0009]

Claims

Switching device (1, 1.1) for a manual transmission (30) of a vehicle, with a switching cylinder (4) and a switching piston (3) which is guided movably along a geometric longitudinal axis (5) and can be actuated by pressure medium, the switching piston (3) having two volume-variable pressure chambers ( 7, 8) in the switching cylinder (4) separates each other, by means of which the switching piston (3) can be pressurized on both sides with a pressure medium, the two pressure chambers (7, 8) being connected to a valve unit (26), by means of which a pressurization or Ventilation of each of the two pressure chambers (7, 8) can be switched, the switching piston (3) being coupled to a switching rod (9) which is connected to a switching fork (10) or switching rocker, the switching fork (10) or switching rocker being connected to a Shifting element (11) of a gear clutch (12) is engaged or operatively connected, the actuating elements shift piston (3), shift rod (9), shift fork (10) or shift rocker and shift element (11) being moved together during a shifting process and moving as one Actuating unit (2) is effective with a cumulative mass, and in which a stop damping device (25) for damping or preventing the moving actuating unit (2) from striking a component of the switching device (1, 1.1) is present, characterized in that the stop damping device (25) has a pulse recording device (13, 19) in each actuating direction of the actuating unit (2), that the respective pulse recording device (13, 19) has a mechanical pulse absorber (14, 20) and a damping device (15, 21) for receiving a mechanical Pulse of the actuating unit (2) has that the pulse absorber (14, 20) has a pulse absorption mass which corresponds at least approximately to the cumulative mass of the actuating unit (2) moved during a switching process, and that the pulse absorber (14, 20) is arranged in such a way and with the damping device (15, 21) is movably connected so that a component of the actuating unit (2) first hits the pulse absorber (14, 20) during a switching process before reaching a gear clutch component, a manual transmission component and / or an end stop, the actuating unit ( 2) transmits its mechanical impulse to the impulse absorber (14, 20) and comes to a standstill at least approximately as a result of this impulse transfer.

switching device Claim 1 , characterized in that the damping device (15, 21) of the pulse recording device (13, 19) has a shock absorber (16, 22) and a spring element (17, 23) designed as a helical compression spring, the shock absorber (16, 22) being used to dismantle a mechanical impulse transmitted to the impulse absorber (14, 20) is effective, and wherein the spring element (17, 23) is designed and arranged as a return spring, so that the impulse absorber (14, 20) is movable in a defined starting position in the switching cylinder (4) is held.

switching device Claim 1 or 2 , characterized in that the pulse recording device (13, 19) is arranged within the switching cylinder (4).

Switching device (1.1) according to one of the Claims 1 until 2 , characterized in that the pulse recording device (13, 19) is arranged on the shift rod (9) outside the shift cylinder (4).

Switching device according to one of the Claims 1 until 2 , characterized in that a first pulse recording device for a first actuation direction of the actuating unit is arranged inside the switching cylinder (4) and a second pulse recording device for a second actuating direction of the actuating unit is arranged outside the switching cylinder (4).

Manual transmission (30) for a commercial vehicle or a passenger car, with a switching device (1, 1.1), which is constructed according to one of the device claims.