DE1155348B - Pneumatische Betaetigungsvorrichtung zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

T 17448 Π/63 c

ANMELDETAG: 7. NOVEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 3. OKTOBER 1963

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Betätigungsvorrichtung zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, einem in diesem bewegbaren Hauptkolben, einer mit dem Hauptkolben fest verbundenen Kolbenstange, die zugleich die Schaltstange bildet, und einem auf der Kolbenstange frei beweglichen, gegen Kolbenstange und Zylinderlauffläche abgedichteten Hilfskolben, dessen Hub durch einen Anschlag auf einen Teilhub des Hauptkolbens begrenzt ist.

Bei solchen Betätigungsvorrichtungen kommt es häufig darauf an, daß bei der Umschaltung von einer auf eine andere Gangstufe nach einem verhältnismäßig schnellen Herausnehmen des vorher eingeschalteten Ganges zunächst eine der Synchronisation der Eingriffsteile der anderen Gangstufe dienende Schaltpause eintritt, an die sich die Einschaltung des neuen Ganges mit allmählich anwachsender Schaltkraft anschließt. Einen derartigen Schaltablauf zu erzielen, der die bei reiner Handschaltung einem geübten Fahrer mögliche Anpassung nachahmt, bereitet bei den bekannten pneumatischen Betätigungsvorrichtungen noch Schwierigkeiten oder erfordert zumindest einen großen baulichen Aufwand.

Eine bekannte Schaltbetätigung hat den eingangs erwähnten Aufbau des Zylinders und der beiden Kolben. Sie dient jedoch der Verstellung eines hydrostatischen Getriebes mit stufenlos einstellbarem Übersetzungsverhältnis, wobei ein Teilhub den verschiedenen Vorwärtsübersetzungen, ein weiterer Teilhub der Rückwärtsübersetzung zugeordnet ist. Die drei entstehenden Teilzylinderräume sind voneinander getrennt und für sich speisbar und entleerbar. Je nach Übersetzung bleiben die Kolben in verschiedenen Hubstellungen stehen und werden hierzu von einer komplizierten Regelvorrichtung abhängig von Drehzahl und Drehmoment gesteuert. Für die Lösung des erwähnten, gänzlich anderen Synchronisationsproblems ist diese bekannte Einrichtung nicht geeignet.

Bei einer anderen bekannten Betätigungsvorrichtung für ein Stufenwechselgetriebe wirkt ein Umschaltschieber mit einer besonderen, von den Schaltzylindern getrennten Steuervorrichtung für den Schaltablauf zusammen. Dabei sorigt die vom Umschaltschieber her gesteuerte Vorrichtung für einen bestimmten zeitlichen Verlauf der während des Schaltvorganges erzeugten Kraft für das Anlegen von Reibungsvorrichtungen, wie z. B. Kupplungen oder Bremsen von Umlaufrädergetrieben. Der Umschaltschieber weist eine Ventilanordnung mit sieben Pneumatische Betätigungsvorrichtung

zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes,

insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Tatra, närodni podnik,
Koprivnice (Tschechoslowakei)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Tschechoslowakei vom 13. November 1958 (Nr. 5771)

Rudolf Soukup, Koprivnice (Tschechoslowakei),
ist als Erfinder genannt worden

Druckmittelanschlüssen auf, während die Regelvorrichtung außer einem Kolben und einem mit diesem durch eine Feder verbundenen Hilfskolben (Vorspannkolben) einen durch einen Speicherraum mit gedrosseltem Zulauf kompliziert gestalteten Zylinderraum besitzt und ferner noch mit einem Regelventil in Form eines mit dem Hauptkolben verbundenen Hilfskolbens versehen ist. Damit ist diese Anordnung sehr aufwendig und auch störanfällig.

Schließlich ist noch eine Betätigungsvorrichtung zum Schalten von Wechselgetrieben für Kraftfahrzeuge bekannt, die im wesentlichen ein Zylindergehäuse und einen in diesem verschiebbaren Kolben umfaßt, wobei auf diesen Kolben, der einen kleineren Durchmesser hat als der Innendurchmesser des Zylinders, verschiebbare Ringkörper aufgebracht sind, mit denen der Kolbenkörper im Zylinder gelagert ist, und wobei die Ringkörper mit je zwei Anschlagringen an den Enden der Kolbenkörperoberfläche und an der Zylinderwandung derart zusammenwirken, daß bei Druckmittelzufluß zwischen die beiden Ringkörper diese in entgegengesetzten Richtungen an je einen ringförmigen Anschlag des Kolbenkörpers und der Zylinderwandung angedrückt werden, so daß der Kolbenkörper in seiner mittleren Lage blockiert ist. Die drei entstehenden Arbeitsräume sind voneinander getrennt und getrennt speis- bar bzw. entleerbar. Diese bekannte Ausbildung hat den Zweck, mit nur einem einzigen Schaltzylinder drei definierte Schaltstellungen zu erzwingen. Das

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angeschnittene Synchronisationsproblem ist daher Die dargestellte Betätigungsvorrichtung bildet einen auch durch diese Einrichtung nur mit getrennten Bestandteil der pneumatischen Betätigungsvorrichweiteren Steuerorganen lösbar. tung eines insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimm-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ten Stufenwechselgetriebes. Sie besteht im wesenteingangs genannte Betätigungsvorrichtung unter Ver- 5 liehen aus einem Steuerzylinder 5, einem darin Vermeidung der geschilderten Mängel so abzuwandeln, schiebbaren und mit einer gleichzeitig die Schaltdaß die angestrebte schnelle Ausschaltung des vor- stange bildenden Kolbenstange 10 fest verbundenen her eingeschalteten Ganges und die verzögerte sowie Hauptkolben 4 und einem auf der Kolbenstange 10 verhältnismäßig weiche Einlegung des neuen Ganges innerhalb des Steuerzylinders S frei beweglichen möglichst vorteilhaft und insbesondere mit einfachen io Hilfskolben 1, der von einer Drosselöffnung 2 durchtechnischen Mitteln gewährleistet wird. setzt ist.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist in den wesentlichen dadurch gelöst, daß der Hilfskolben Steuerzylinder 5 noch eine an seiner Innenwandung von einer Drosselöffnung durchquert ist, daß der anliegende Buchse 6 fest eingesetzt, die kurzer als Steuerzylinder an der der Kolbenstange abgewandten 15 der Steuerzylinder 5 ist und einen Teil des kolben-Seite eine Entlüftungsöffnung aufweist und daß in stangenseitigen Bereichs des Steuerzylinders 5 frei bekannter Weise der Hauptkolben in Richtung einer läßt. Die Buchse 6 bildet mit ihrer dortigen Stirn-Verschiebung auf die Kolbenstangenseite vorge- fläche eine Anschlagfläche für einen Bund auf der spannt sowie die Schaltstangenbewegung lediglich dem Hauptkolben 4 abgewandten Seite des Hilfsdurch Zuführen oder Ablassen von Druckluft an der 20 kolbens 1, der dadurch nur mit einem Teilhub des Kolbenstangenseite des Steuerzylinders gesteuert ist. Hauptkolbens 4 im kolbenstangenseitigen Bereich Eine solche Ausbildung der Betätigungsvorrichtung des Steuerzylinders 5 verschiebbar ist. Der Hilfsbietet den Vorteil, daß beim Betätigen eine dem kolben 1 gleitet mit seiner übrigen Mantelfläche in Schaltrhythmus von Synchrongetrieben angepaßte der Buchse 6. Der Hauptkolben 4 ist demgegenüber Kraft erzeugt wird. Das Umschalten von einer Schalt- 25 gänzlich innerhalb der Buchse 6 geführt und kann stellung in die andere geschieht nämlich derart, daß trotz dieser Führung bis in eine äußere Endstellung das Wechselgetriebe sehr schnell von der eingeschal- verschoben werden, bei der er an dem seinerseits teten Getriebestellung in die Leerlaufstellung geschal- am kolbenstangenseitigen Ende des Steuerzylinders 5 tet wird, in der die Kraft auf die Schaltstange erst anliegenden Hilfskolben 1 anliegt, allmählich zunimmt, so daß sie während des Syn- 30 An seiner dem Hilfskolben 1 zugekehrten Stirnchronisationsvorganges nicht mit der vollen Kraft flache weist der Hauptkolben 4 eine elastisch nachauf das Getriebegestänge wirkt, während die auf den giebige Dämpfungsauflage 3 auf, wodurch vor allem Hauptkolben am Ende des Synchronisierungsvorgan- das Schaltergeräusch gedämpft wird. Der Steuerzylinges wirkende Kraft doch eine solche Höhe erreicht der 5 ist an seinem kolbenstangenseitigen Ende an hat, daß nunmehr die Umschaltung des Getriebes 35 die weiteren (nicht dargestellten) den Schaltdruck von der Leerlauf stellung in die andere Schaltstellung führenden Steuerteile des Stufenwechselgetriebes über auf Grand der in den Raum zwischen dem Kolben eine Öffnung 7 angeschlossen, durch die dem dorti- und dem Hilfskolben gedrosselt eingeströmten Luft gen Innenraum des Steuerzylinders 5 Druckluft zubewirkt wird. Der zweistufige Schaltablauf ist für geführt bzw. dieser wieder entlüftet werden kann, beide Schaltrichtungen des Hauptkobens gewähr- 40 Das andere Ende des Steuerzylinders 5 ist lediglich leistet, da in der umgekehrten Schaltrichtung die mit einer axialen Entlüftungsöffnung 8 versehen, Drosselöffnung während der Synchronisationsphase durch welche der der Kolbenstange 10 abgelegene als Entleerungsdrossel wirkt. Ein weiterer wesent- Raum 9 des Steuerzylinders 5 ständig mit der Außenlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Betätigungs- luft in Verbindung steht.

vorrichtung liegt darin, daß ihr Aufbau sehr einfach 45 Der Hilfskolben 1 ist durch einen äußeren Dicht-

und unkompliziert ist. ring 11 gegenüber der Buchse 6 und durch einen

Der Anschlag für den frei beweglichen Hilfskolben inneren Dichtring 12 gegenüber der Kolbenstange 10

ist vorzugsweise als eine in den Steuerzylinder ein- abgedichtet, während der Hauptkolben 4 lediglich

gesetzte Buchse ausgebildet, die zugleich als Zylinder- durch einen äußeren Dichtring 13 gegenüber der

buchse für den Haupt- und den Hilfskolben dient. 50 Buchse 6 abgedichtet ist.

Der mit der Kolbenstange fest verbundene Haupt- Die beschriebene Betätigungsvorrichtung arbeitet

kolben weist an seiner dem Hilfskolben zugekehr- folgendermaßen:

ten Stirnfläche eine vorzugsweise aufvulkanisierte, Bei der in Fig. 1 dargestellten äußeren Endstellung elastisch verformbare Dämpfungsauflage auf. Diese des Hauptkolbens 4 ist über die Kolbenstange 10 hat die Aufgabe, ein geräuschfreies Arbeiten der 55 und eine (nicht dargestellte) Schaltmuffe die eine Betätigungsvorrichtung zu gewährleisten. Gangstufe eingeschaltet. Soll die andere Gangstufe, Die Erfindung ist an Hand sehematischer Zeich- bei der sich der Hauptkolben in seiner inneren (dem nungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend be- kolbenstangenseitigen Ende des Steuerzylinders 5 schrieben. In der Zeichnung zeigt gegenüberliegenden) Endstellung befindet, einge-Fig. 1 die Betätigungsvorrichtung in einem axialen 60 schaltet werden, so wird hierzu Druckluft durch die Längsschnitt (die Schaltstange befindet sich in ihrer Öffnung 7 in den kolbenstangenseitig des Hilfsäußeren Endstellung), kolbens 1 befindlichen Raum des Steuerzylinders 5 Fig. 2 denselben Schnitt der Betätigungsvorrich- eingeführt, wodurch der Hilfskolben 1 samt daran tung bei in ihrer Mittelstellung befindlicher Schalt- — über die elastisch nachgiebige Dämpfungsaufstange; 65 lage 3 — abgestütztem Hauptkolben 4 und Kolben-Fig. 3 denselben Schnitt der Betätigungsvorrich- stange 10 schnell bis in die aus Fig. 2 ersichtliche tung bei in ihrer inneren Endstellung befindlicher Mittelstellung verschoben wird, bei der der Hilfs-Schaltstange. kolben 1 durch seinen Anschlag an der Buchse 6

an einer Weiterbewegung gehindert ist. Diese Verschiebung kann auch deshalb schnell vor sich gehen, weil die im Raum 9 des Steuerzylinders befindliche Luft dabei durch die Entlüftungsöffnung 8 schnell entweichen kann.

Die Weiterverschiebung der Kolbenstange 10 aus der der Leerlaufstellung »0« entsprechenden Mittelstellung gemäß Fig. 2 — in Richtung des Pfeiles II der Fig. 3 — in die aus Fig. 3 ersichtliche andere Schaltstellung ist nur noch langsam möglich, weil hierbei die durch die Öffnung 7 zugeführte Druckluft erst durch die Drosselöffnung 2 des Hilfskolbens 1 in den zwischen den beiden Kolben befindlichen Raum 14 eindringen muß. Infolgedessen kann auch die Einschaltung der entsprechenden Gangstufe nur so langsam erfolgen, daß die hierzu notwendige Synchronisierung rechtzeitig vorher möglich ist und die Einschaltung der Gangstufe nach erfolgter Synchronisierung völlig geräuschlos erfolgt.

Soll aus der letztgenannten Einstellung wieder die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung herbeigeführt werden, so wird der schaltstangenseitige Raum des Steuerzylinders 5 durch die Öffnung 7 entlüftet. Es können dadurch sowohl der Hilfskolben 1 als auch der Hauptkolben 4 und die Kolbenstange 10 gemeinsam schnell so weit nach außen verschoben werden, bis der Hilfskolben 1 am kolbenstangenseitigen Ende des Steuerzylinders 5 anliegt. Da hierbei der Raum 14 zwischen den beiden Kolben zunächst noch in seiner vollen Größe (vgl. Fig. 3) erhalten und mit Luft angefüllt ist, befinden sich der Hauptkolben 4 und die Kolbenstange 10 hiernach in der aus Fig. 2 ersichtlichen Mittelstellung, bei der die Schaltmuffe ihre Leerlaufstellung einnimmt. Die Weiterverschiebung des Hauptkolbens 4 in seine aus Fig. 1 ersichtliche Endstellung ist nur unter gleichzeitiger Verdrängung der Luft aus dem Raum 14 durch die Drosselöffnung 2 und aus dem kolbenstangenseitigen Raum des Steuerzylinders 5 nach außen möglich und erfolgt entsprechend langsam. Infolgedessen ist auch hier eine einwandfreie Synchronisierung der Schaltstufe gewährleistet, bevor die Kolbenstange 10 in Richtung des Pfeiles I der Fig. 1 in ihre äußere Endstellung gelangen kann. Dabei wird die Geräuschlosigkeit des Schaltvorganges noch dadurch unterstützt, daß der Hauptkolben 4 am Ende einer Auswärtsbewegung nur über seine Dämpfungsunterlage 3 am Hilfskolben 1 anschlagen kann.

Damit die Schaltgeräusche weiterhin herabgemindert werden, kann der Hauptkolben 4 (wie dargestellt) auch noch an seiner der Kolbenstange 10 abgelegenen Stirnfläche mit einer elastisch nachgiebigen Dämpfungsauflage versehen sein. Außerdem könnte auch der Hilfskolben 1 an seiner dem Hauptkolben 4 abgewandten Stirnfläche eine Dämpfungsauflage aufweisen, um die Schaltgeräusche auf ein Minimum zurückzuführen.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Pneumatische Betätigungsvorrichtung zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, einem in diesem bewegbaren Hauptkolben, einer mit dem Hauptkolben fest verbundenen Kolbenstange, die zugleich die Schaltstange bildet, und einem auf der Kolbenstange frei beweglichen, gegen Kolbenstange und Zylinderlauffläche abgedichteten Hilfskolben, dessen Hub durch einen Anschlag auf einen Teilhub des Hauptkolbens begrenzt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hilfskolben (1) von einer Drosselöffnung (2) durchquert ist, daß der Steuerzylinder (5) an der der Kolbenstange (10) abgewandten Seite eine Entlüftungsöffnung (8) aufweist und daß in bekannter Weise der Hauptkolben (4) in Richtung einer Verschiebung auf die Kolbenstangenseite vorgespannt sowie die Schaltstangenbewegung lediglich durch Zuführen oder Ablassen von Druckluft an der Kolbenstangenseite des Steuerzylinders gesteuert ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als eine in den Steuerzylinder (5) eingesetzte Buchse (6) ausgebildet ist, die zugleich als Zylinderbuchse für den Haupt- und den Hilfskolben dient.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kolbenstange (10) fest verbundene Hauptkolben (4) an seiner dem Hilfskolben (1) zugekehrten Stirnfläche eine aufvulkanisierte, elastisch verformbare Dämpfungsauflage (3) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 506 223, 933 432,
609;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 030 695.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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