-
Zahnräderwechselgetriebe mit hydraulisch betätigten Schieberädern
Bei Getrieben mit Zahnradverschiebeblöcken ist es wichtig, daß diese Blöcke nach
dem Schaltvorgang eine ihrer beiden Endstellungen erreichen, da sonst der Zahneingriff
nicht immer in ausreichender Breite gewährleistet ist. Von besonderer Bedeutung
ist dies, wenn die Räderblöcke in ihren Endlagen. nicht verrastet sind. Bei auftretenden
Axialkräften wandern dann die Blöcke nach und nach aus ihrer Arbeitsstellung aus,
und es kommt zu irgendwelchen Getriebeschäden.
-
Es sind nun verschiedene Mittel bekannt, die Endlagen der Blöcke zu
sichern. Bei mechanischer Verstellung können z. B. die Schaltgabeln oder deren Betätigungshebel
mit Rasten versehen werden. Ferner kann man in den Endlagen elektrische Schalter
anordnen, die erst dann das Getriebe funktionsfähig machen, wenn alle Endschalter
betätigt sind. Hat nach einem Schaltvorgang ein Block seine ihm zugedachte Endlage
nicht erreicht, so wird durch die elektrische Verriegelung entweder das Arbeiten
mit der Maschine verhindert, oder es ertönt ein Signal. Die gleichen Mittel können
wirksam werden, wenn der Block während der Arbeit mit der Maschine langsam aus seiner
Endlage auswandert. Ein wesentlicher Nachteil ist hierbei, daß die elektrischen
Kontakte sich in öldunsterfüllten Räumen befinden, so daß ein sicherer Stromdurchgang
dabei nicht gewährleistet ist. Gekapselte Endschalter sind hinwiederum so groß,
daß sie nicht in allen Fällen an den Stellen, wo sie benötigt werden, unterzubringen
sind. Eine Fernübertragung des Endschalterhubes mit bekannten Mitteln, z. B. mit
einem Bowdenzug, ist umständlich und in verschachtelten Getrieben nur schwer möglich.
-
Es ist ferner bekannt, bei hydraulisch betätigten Schieberäderblöcken
die Einstellungen der Stellzylinder zu kontrollieren und hierfür eine Kontrollleitung
anzuordnen, die die Druckmittelquelle mit einem Abschalt- oder Anzeigeorgan verbindet.
Es ist weiter bekannt, zum wechselweisen Öffnen und Verschließen hydraulischer Leitungen
entweder in Zylindern laufende Steuerschieber oder federbelastete Ventile zu verwenden.
-
Man hat auch schon bei hydraulisch geschalteten Getrieben hydraulische
Mittel zur Kontrolle der Schaltstellungen verwendet. Schließlich ist es auch bekannt,
die Stellungen eines hydraulischen, zur Schaltung eines Zahnrädergetriebes dienenden
Kolbens zu kontrollieren, indem die Stößel hydraulischer Ventile in Ausnehmungen
der Kolbenstange ragen.
-
Die bekannten Einrichtungen ermöglichen es, die hydraulischen Kolben
unter Öldruck zu halten und dadurch die Kolbenstellung selbst bei ungenauer Einstellung
zu korrigieren. Sie haben jedoch den Nachteil, daß bei Schaltung auf eine Einstellung,
die der zuletzt eingestellten nicht unmittelbar benachbart ist, unkontrollierbare
Verschiebungen stattfinden, da gegebenenfalls mehrere andere Einstellungen zu überfahren
sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnräderwechselgetriebe
mit hydraulisch betätigten Schieberädern zu schaffen, bei dem die hydraulischen
Zylinder in ihren Einstellungen festgelegt sind, aber nicht dauernd unter Öldruck
stehen.
-
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in an sich bekannter
Weise mit den Verschiebekolben der hydraulischen Stellzylinder hydraulische Steuerorgane
verbunden sind, daß ferner in ebenfalls bekannter Weise eine Kontrolleitung zur
Überwachung .der Endstellungen der Verschiebekolben vorhanden ist, die einen hydraulischen
Stehkolben einer Warn- oder Abschalteinrichtung mit der Druckmittelquelle verbindet,
und daß Abzweige von der Kontrolleitung durch die Steuerorgane in den Endstellungen
der Kolben verschlossen, hingegen, in Zwischenstellungen der Kolben geöffnet bzw.
mit Auslaßöffnungen verbunden sind.
-
Durch diese Anordnung kann ohne weiteres jede Einstellung vorgewählt
werden:, ohne ,daß Verschiebungen der Räderblöcke stattfinden. Werden solche zur
Umschaltung -des Getriebes auf eine andere Stufe erwünscht, so erfolgen nicht mehr
Verschiebungen, als für die Umschaltung erforderlich sind. Nach einem Schaltvorgang
sind -die Steuermagnete der Elektroventile wieder stromlos, und die hydraulischen
Leiturigen sind zwar abgesperrt, aber drucklos.
-
Vorteilhaft sind die hydraulischen Steuerorgane, die die Abzweige
von der Kontrolleitung öffnen oder
schließen, an sich bekannte Steuerschieber,
die in den Stellzylindern der die Schieberäder verschiebenden Kolben laufen.
-
An Stelle der Abzweige von der Kontrolleitung können Ringkanäle an
den Innenwänden der Zylinder vorhanden sein, die über die Kontrolleitung miteinander
in Verbindung stehen.
-
Wenn sich Steuerschieber nicht anbringen lassen, z. B. :dann, wenn
die Steuerkanten des Steuerschiebers aus dem Zylinderraum austreten und somit Verschmutzungsgefahr
besteht, kann als hydraulisches Steuerorgan am Abzweig von. der Kontrolleitung ein
an sich bekanntes hydraulisches Ventil vorhanden sein, das in den Endstellungen
des Kolbens geschlossen und in den Zwischenstellungen des Kolbens geöffnet ist.
-
Vorteilhaft wird das Ventil in an sich bekannter Weise durch eine
Feder geschlossen und durch einen Stößel geöffnet, wobei der Stößel in den Endstellungen
des Kolbens in Ausnehmungen der Kolbenstange bineinragt.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Abb.1 ein Schema einer elektrohydraulischen Steuerung für ein Zahnräderwechselgetriebe
mit drei Schieberäderblöcken, Abb.2 einen Schnitt durch einen beiderseitig beaufschlagten
Stellkolben mit Steuerkolben und Abb. 3 einen Schnitt durch einen Stellzylinder
mit Kontrollventil.
-
Nach Abb. 1 wird von der Druckmittelquelle 1 der Druckölstrom zu dem
magnetbetätigten Hauptventil 2 und, falls dieses eingeschaltet ist, über die magnetbetätigten
Steuerventile 3 a, 3 b und 3 c in die hydraulischen Stellzylinder 4 a, 4b, 5a, 5
b und 6a, 6 b gefördert, und zwar auf jene Kolbenseite, die durch die Stellungen
der Steuerventile 3a, 3b, 3 c ausgewählt wurde. Die durch die Kolbenstangen
7, 8 und 9 verbundenen Verschiebekolben 10 a, 10 b, 11 a, 11 b und 12 a,12 b gleiten
in die ihnen bestimmte Lage und schalten dabei über die Schaltgabeln 13, 14, 15
die Räderblöcke50. Im dargestellten Beispiel sind Steuerschieber 16, 17, 18 auf
den Kolbenstangen befestigt und in dieselben Zylinder 4 a, 5a, 6 a eingepaßt, die
auch die Verschiebekolben 10a, 11a, 12a aufnehmen. Diese Steuerkolben können auch
mit den verlängerten Verschiebekolben jeweils aus einem Stück bestehen. In den Endstellungen
der Verschiebekolben schließen die Steuerkolben die in die Zylinderwände eingedrehten
Ringkanäle 19, 20, 21 ab. Ist die Schaltung beendet, so wird das Hauptventil 2 ausgeschaltet,
und der Ölstrom geht nun über ein Druckminderventil 24 zum Schmiersystem des Getriebes.
Die Stellzylinder sind ohne Druckölbeaufschlagung.
-
Aus dem zwischen dem Hauptventil 2 und dem Druckminderventil 24 liegenden
Leitungsteil wird Öldruckentnommen und durch die Kontrolleitung 25 zu den Ringkanälen
19, 20, 21 geführt. Aus dem letzten der in Reihe hintereinander angeschlossenen
Ringräume gelangt das Öl in ein federbelastetes Kolbenventi 126, das durch eine
Schraube 29a eingestellt werden kann. Es schiebt den hydraulischen Stellkolben 27
entgegen dem Druck der Feder 28 zurück. Der Steuerstift 29 betätigt dabei die Warn-
oder Abschalteinrichtung30. Hat einer der Steuerschieber und damit eines der umzuschaltenden
Zahnräder des Verschiebeblockes 50 nicht die Endstellung erreicht, so läuft das
das Ventil 26 betätigende Drucköl drucklos ab, und zwar in der linken Schaltstellung
durch eine der Bohrungen 51 und in der rechten Schaltstellung, wie am Steuerschieber
18 gezeigt, durch eine Öffnung des Zylinderraumes nach außen, z. B. in den Getriebekasten.
Die Feder 28 des Kolbenventils 26 drückt den jetzt druckentlasteten Kolben 27 nach
unten, wobei der Endschalter 30 freibegeben wird und die ihm zugedachte Funktion
erfüllt, nämlich eine Warn- oder Abschalteinrichtung in Tätigkeit setzt.
-
Derselbe Vorgang spielt sich ab, wenn ein Räderblock 50 während des
Betriebes nach und nach seine Endstellung verläßt. Während eines Schaltvorganges
wird die Funktion der Warn- oder Abschalteinrichtung 30 wirkungslos gemacht, damit
keine unnötigen Warnsignale ausgelöst werden.
-
Sollen mehrere Verschiebeblocksysteme unabhängig voneinander überwacht
werden, so kann dies auf eine Weise erreicht werden, wie dies am Beispiel der Abb.1
dargestellt ist.
-
Der Ölstrom von der Druckmittel quelle l wird, wenn das gezeichnete
System 3 a, 3 b, 3 c usw. nicht eingeschaltet ist, durch das Hauptventil 2 auf das
magnetgesteuerte Ventil 31 geleitet, das für ein anderes System - nichteingezeichnet
- bestimmt ist.
-
Von hier geht das Drucköl in gleicher Weise wie im gezeichneten Beispiel
über eine Leitung 32 in ein zweites Verschiebeblocksystem und betätigt dieses sinngemäß.
Der Kontrollölstrom wird von der Leitung 25 abgezweigt und über ein gleichartiges
System von Ringkanälen zu einem dem Ventil 26 entsprechenden Kolbenventil geführt.
Hier betätigt dann ein zweiter Endschalter ein eigenes, diesem Verschiebeblocksystem
zugeordnetes Warn- oder Abschaltorgan. Auch hier wind der Ventilkolben vom Drucköl
nach oben geschoben, wenn die Kontrolleitung gesperrt ist, und von einer Feder nach
unten zurückgeführt, wenn das Ö1 aus der Kontrolleitung an irgendeiner Stelle ungehindert
abfließen kann. Im letzteren Falle würde das gesamte Kontrollsystem ansprechen.
Damit dies nicht geschieht, ist der Leitung 25 a ein Rückschlagventil 33 eingefügt,
das ein Rückfließen des Öles verhindert.
-
Da dasselbe auch im umgekehrten Falle eintreten würde, so muß eine
weitere Absperrung sinngemäß für das zweite Verschiebeblocksystem durch ein Rückschlagventil34
erfolgen. Es ist möglich, einen oder mehrere solcher Kontrollölströme von der Leitung
25 abzuzweigen, wenn man eine Querverbindung zu den anderen Strängen durch. Rückschlagventile
verhindert.
-
Die beschriebene Anordnung kann selbstverständlich auch bei einem
einzelnen, beidseitig beaufschlagten Kolben verwandt werden. Eine solche Ausführung
ist in Abb. 2 angedeutet. Der Steuerschieber 35 ist hier in dem vor dem Abschlußboden
36 liegenden Zylinderteil geführt und arbeitet sinngemäß wie vorher beschrieben.
-
Auch ist es möglich, die beschriebene Kontrolleinrichtung als gesondertes
Gerät, das von der Kolben-bzw. Schaltgabelbewegung beeinflußt wird, auszubilden.
-
Bei der in Abb. 3 dargestellten Einrichtung ist in den Zylinder 37,
in dem der einseitig beaufschlagte Kolben 38 hin- und hergleitet, das hydraulische
Ventil 40 eingeschraubt. Dieses besteht aus dem Stößel 41, dem Ventilgehäuse 42,
der Kugel 43, der Feder 44 und dem Deckel 45. Der Stößel 41 greift in den Endlagen
unter Einwirkung der Feder 44 in an sich bekannter Weise in Ausnehmungen 46 und
46 a oder Kolbenstange 39 ein. Beim Verschieben aus der jeweiligen Endlage wird
Bier Steuerstift 41 herabgedrückt und verdrängt die Kugel 43 aus ihrem Dichtungssitz.
Alle Kontrollventile eines Blocksystems wenden über die Leitung 25a und idie Bohrung
47 mit Drucköl beaufsehlagt. Am Ende der Leitung 25 a ist, wie vorher beschrieben,
das
Kolbenventil 26 angebracht, das den Endschalter 30 betätigt.
-
Wenn alle Verschiebekolben 38 ihre Endlagen erreicht haben, dann sind
alle Kontrollstifte 41 in die entsprechenden Ausnehmungen 46 oder 46 a der Kolbenstangen
39 getaucht, und alle Kugeln 43 dichten in ihrem Sitz ab, so daß das Drucköl nirgendwo
abfließen kann. Der Öldruck belastet also das Kolbenventil 26, und die Warn- oder
Abschalteinrichtung 30 ist außer Tätigkeit. Tritt an irgendeinem Kontrollventil
40 durch die Bohrung 48 Ö1 aus, was dann geschieht, wenn der Stift 41 die Kugeln
43 aus ihrem Sitz gedrückt hat, dann wird der Kolben 27 des Ventils 26 vom Öldruck
entlastet und durch die Ventilfeder 28 in seine Ruhelage zurückgeführt. Dadurch
wird die Einrichtung 30 wirksam und vermittelt ein Warnsignal oder leitet einen
Abschaltvorgang ein.
-
Anstatt die Kolbenstange 39 mit Ausnehmungen 46 und 46a zu versehen,
kann auch :auf eine entsprechende dünnere Kolbenstange 39 eine Büchse gesetzt werden,
deren Enden konisch abgedreht sind und als Auflauframpen für den Stößel 41 dienen.