DE1191195B

DE1191195B - Druckmittelbetaetigte Schaltvorrichtung, insbesondere fuer mechanisch- oder druckmittelgesteuerte Wendegetriebe

Info

Publication number: DE1191195B
Application number: DEW27232A
Authority: DE
Inventors: Josef Frania; Helmut Goettling
Original assignee: Westinghouse Bremsen und Apparatebau GmbH
Current assignee: Westinghouse Bremsen und Apparatebau GmbH
Priority date: 1960-02-12
Filing date: 1960-02-12
Publication date: 1965-04-15
Also published as: GB927884A

Description

Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung, insbesondere für mechanisch- oder druckmittelgesteuerte Wendegetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung, insbesondere für mechanisch- oder druckmittelgesteuerte Wendegetriebe mit einer Vorrichtung, welche bei Ausfall des Druckmittels die Kupplungsmuffe des Wendegetriebes in eine der beiden Schaltstellungen überführt.
Bekannt ist eine Schaltvorrichtung für Wechselreibungskupplungen mit den Schalthebel gegen feste Punkte abstützendem und in gestreckter Lage die Kupplung verriegelndem Kniegelenk. Dabei ist ein Gelenkviereck vorgesehen, welches aus einer Lenkerplatte, zwei am Gehäuse schwenkbar angeordneten gleich langen Lenkern und einer an der Lenkerplatte angelenkten Schaltstange besteht. Hierdurch wird eine Art Kniehebelverschluß gebildet, welcher in den Schaltstellungen eine feste Verriegelung der Kupplungen sicherstellt.
Es ist ferner ein Kippsprungwerk zur Umsteuerung von Wechsel- und Wendegetrieben nicht mehr neu, bei welchen ein Lenker zwischen einem Speicherelement und einer Lenkerplatte angeordnet ist. Bei dieser an sich bekannten Einrichtung tritt das maximale Moment in der Schaltstellung auf, hingegen ist das Moment in der Nähe der Totpunktlage außerordentlich klein, was nachteilig ist.
Bekannt ist auch eine Schalteinrichtung für Fahrtwendegetriebe, insbesondere in Verbindung mit hy- draulischen Wechselgetrieben in Fahrzeugen. Dabei wird eine durch Druckkolben bewegbare Wendeklaue in ihren beiden Endstellungen durch feste Haltevorrichtungen selbsttätig verriegelt. Um bei einem etwaigen Entweichen der Druckluft aus den Kolbenräumen zu verhindern, daß die Wendeklaue aus ihrer Betriebsstellung verschoben wird, ist ein Sicherungshebel vorgesehen, der sich um einen festen Drehpunkt bewegt. Dieser Sicherungshebel ist mit Klinken versehen, die je nach Stellung desselben in Ansätzen eines Fahrtrichtungshebels eingreifen. Als weitere zusätzliche Sicherung für den Fahrtrichtungshebel dient eine in sich verschiebbare und durch eine Feder gestreckte Kuppelstange, welche an dem Fahrtrichtungshebel und an dem Sicherungshebel angeordnet ist.
Schließlich ist ein Hebelsystem mit selbsttätige-. Totpunktüberwindung bekannt, bei welchem quer zu einer das System verstellbaren Hauptfederkraft Hilfsfederkräfte vorgesehen sind. Diese Hilfsfederkräfte befinden sich an einer bestimmten Stelle zwischen der Totpunktlage und einer Endlage des Systems im Gleichgewichtszustand, während außerhalb dieses Gleichgewichtszustandes jeweils die eine Hilfsfeder die Stellkraft der Hauptfeder in abnehmendem Maße unterstützt und die andere Hilfsfeder derselben in zunehmendem Maße entgegenwirkt. Zur Erzeugung großer Querkräfte in der Totpunktlage sind vergleichsweise große Federn erforderlich, was nachteilig ist. überdies sind Hilfsfedern wegen der bekannten Ermüdungserscheinungen kein für diese Zwecke geeignetes Element.
Aufgabe der Erfindung ist es, druckmittelbetätigte Schaltvorrichtungen dieser Art so zu verbessern, daß kurz vor dem Totpunkt das größte Moment auftritt um den Totpunkt in keinem Augenblick wirksam werden zu lassen. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß die Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen-.
a) Ein an sich bekanntes Gelenkviereck, bestehend aus einer Lenkerplatte, zwei gleich langen Lenkern, die am Gehäuse schwenkbar angeordnet sind und einer an der Lenkerplatte angelenkten Schalterstange, b) ein an sich bekannter Lenker, der zwischen dem Speicherelement und der Lenkerplatte symmetrisch zu den anderen Lenkerpunkten angeordnet ist, c) an dem außerhalb des Angriffspunktes der Schwingachse des Lenkers liegenden Momentandrehpunkt greift das Speicherelement an.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schaltstange an der Schwingachse angelenkt. Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist die Schaltstange in der SprungstelIung im Momentandrelipunkt angelenkt.
Durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung wird bereits bei kleinsten Auslenkungen ein maximales Drehmoment erreicht, welches mit absoluter Sicherheit eine Mittellage der Kupplungsmuffe verhindert. Dabei ist das Drehmoment in unmittelbarer Nähe der Sprunglage ein Maximum, während es in den Schaltstellungen den kleinsten Wert besitzt.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in Verbindung mit einem druckmittelbetätigten Wendegetriebe sind in der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt in rein schematischer Weise F i g. 1 eine Ansicht bzw. einen Schnitt durch eine erste Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in der Sprunglage, F i g. 2 eine Ansicht bzw. einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in der Auslenklage, F i g. 3 ein Querkraftdiagramm der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung bzw. der herkömmlichen Schaltvorrichtungen, F i g. 4 eine Ansicht bzw. einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in der Sprunglage, F i g. 5 eine Ansicht bzw. einen Schnitt durch eine zweite Ausführungform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in der Auslenklage, F i g. 6 ein Querkraftdiagramm der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung nach den F i g. 4 und 5. In F i g. 1 ist die Schaltvorrichtung in der Sprunglage dargestellt. An der Innenwand eines Gehäuses 1 befinden sich die beiden festen Gelenkaugen 2 und 3. Auf der Mittelsenkrechten zur Verbindungslinie dieser Gelenkaugen 2, 3 bewegt sich z. B. mittels einer Kolbenführung das Gelenkauge 4. Es steht unter der Einwirkung der Kraft 5, welche beispielsweise durch das Kraftspeicherelement 6 hervorgerufen wird. An diese drei Gelenkaugen 2, 3 und 4 sind je ein zweiaugiger Lenker 7 bis 9 angeschlossen, von denen die Lenker 8 und 9 gleich lang sind. Der Lenker 7 ist symmetrisch zu den anderen Lenkerpunkten 10, 11 angeordnet. Die Lenker 7 bis 9 sind mit der Lenkerplatte 12 gelenkig verbunden. Die F i g. 1, 2, 4 und 5 stellen je eine Ausführungform der Schaltvorrichtung in der Sprunglage bzw. in der Auslenklage dar.
Bei der Ausführungform nach den F i g. 1 und 2 betätigt das untere Ende der Schalterstange 13 über den gleicharmigen Hebel 14 die Klauenkupplung 15. Das obere Ende der Schaltstange 13 ist durch eine Schlitzführung 16 und die Schwingachse 17 an die Lenkerplatte 12 angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform liegt der Momentandrehpunkt M der Lenkerplatte 12 in der Sprunglage (F i g. 1) auf der Mittelsenkrechten 18 der feststehenden Gelenkaugen 2 und 3 sowie außerhalb des Angriffspunktes 17 der Querkraft, welche auf die Schaltstange 13 übertragen wird. Der Momentandrehpunkt M liegt im Schnittpunkt der Mittellinien der Lenker 8 und 9.
Bei der Ausführung nach den F i g. 4 und 5 ist der Druckmittelzylinder 19 oben angebracht, und die Querkraft wird durch eine Schaltstange 20 über den Hebel 14 auf die Klauenkupplung 15 übertragen. Bei dieser Ausführungsform liegt der Momentandrehpunkt M der Lenkerplatte 12 in der Sprunglage (F i g. 4) ebenfalls auf der Mittelsenkrechten 18; er fällt jedoch mit dem Angriffspunkt der Querkraft, also dem der Schaltstange 20 zusammen.
Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folgende: In der in F i g. 1 dargestellten Sprunglage befindet sich der Momentandrehpunkt M auf der Mittelsenkrechten 18. Von diesem Punkt aus wandert er während des Sprunges auf Linien, die gegen die Mittelsenkrechte 18 Winkel von 45' bilden. Hat sich die Schwingachse 17 auf der Wirkungslinie W2 von der Mittelsenkrechten 18 entfernt (F i g. 2), so ist der Momentandrehpunkt M an die Stelle M, gerückt. In dieser Lage wirkt auf die Lenkerplatte 12 ein Drehmoment, bestehend aus dem Produkt der Komponente K, der Federkraft und dem Hebel Hi. Da der Momentandrehpunkt M unter 45' zur Horizontalen gewandert ist, wird das auf die Lenkerplatte 12 einwirkende Drehmoment mit dem Hebelarm H2 gleich H, an die Schaltstange 14 abgegeben. Infolgedessen ist die an die Schaltstange 13 abgegebene Kraft K, ebenfalls gleich der Kraft Ki. Die Gleichheit der Hebelarme H, und H, bleibt während der Kippsprünge stets erhalten, so daß auch die Kräfte K, und K, stets gleich groß sind. Selbst bei geringster Ab- weichung der Schwingachse 17 von der Mittelsenkrechten 18 wird die volle Federkraft auf die Schaltstange 13 übertragen. In F i g. 3 sind die Querkräfte K, in Abhängigkeit vom Weg s der Schaltstange 13 graphisch dargestellt. Nach dem bisher Gesagten müßten die Linien A -B und D-E horizontal verlaufen. Der Anstieg der Kraft K., von A nach B und E nach D erklärt sich dadurch, daß die Kraft 5 (F i g. 1) wegen der größten Kontraktion des Speicherelementes 6 in der Sprungstellung das Maximum erreicht. Die Kinematik und der aus ihr resultierende Verlauf der Querkräfte K2 der Schaltvorrichtung bewirken einen Umsprungbereich S (F i g. 3) in der Dimension eines Punktes. Es ist daher praktisch völlig unmöglich, ein in der Sprunglage verharrendes Gleichgewicht hQrzustellen.
In der beispielsweisen Ausführung nach den F i g. 4 und 5 werden die Querkräfte K2 zur Sprungstellung hin noch wesentlich vergrößert, weil der Hebelarm Hi (F i g. 5) um ein Vielfaches größer als der Hebelarm H2 ist. In gleichem Verhältnis erhöht sich auch die auf die Schaltstange 20 wirkende Kraft K2. Der entsprechende Verlauf der Querkräfte ist in F i g. 6 graphisch dargestellt.
Im Gegensatz zu den F i g. 3 und 6 verlaufen die Querkräfte der bekannten Schaltvorrichtungen dieser Art nach Maßgabe der gestrichelten Kurve A-C-E in F i g. 3. Sie nehmen also zur Sprunglage hin ab, was die bereits beschriebenen Nachteile zur Folge hat. Die vorliegende Schaltvorrichtung hingegen entwickelt die maximalen Ouerkräfte sehr nahe der Sprunglage. Sie bewirkt daher einen zuverlässigen Umsprung sowie die in vielen Verwendungsfällen erforderliche große Querkraftabgabe in der Nähe der Sprunglage. Die Umsprungzeit sinkt außerdem durch die starke Anfangsbeschleunigung auf ein Minimum.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung, insbesondere für mechanisch- oder druckmittelgesteuerte Wendegetriebe mit einer Vorrichtung, welche bei Ausfall des Druckmittels die Kupplungsmuffe des Wendegetriebes in eine der beiden Schaltstellungen überführt, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale: a) eines an sich bekannten Gelenkvierecks, bestehend aus einer Lenkerplatte (12), zwei gleich langen Lenkem (8,9), die am Gehäuse (11) schwenkbar angeordnet sind, und einer an der Lenkerplatte angelenkten Schaltstange (13, 20), b) eines an sich bekannten Lenkers (7), der zwischen dem Speicherelement(6) und der Lenkerplatte (12) symmetrisch zu den anderen Lenkerpunkten (10, 11) angeordnet ist, und e) eines Momentandrehpunktes (M), der außerhalb des Angriffspunktes der Schwingachse (17) des Lenkers (7) liegt, an dem das Speicherelement (6) angreift.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (14) an der Schwingachse (10) angelenkt ist. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (19) in der Sprungstellung im Momentandrehpunkt (M) angelenkt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 575 932, 672 695, 1029 210, 1029 742, 1036 169; österreichische Patentschrift Nr. 152 027; britische Patentschrift Nr. 386 837; USA.-Patentschrift Nr. 1 540 247; AWF-VDMA-VI), Getriebehefte 4 und 5, Beuth-Vertrieb, Berlin 1957; H. L. Peek »Trip-Free-Mechanismus«, Mechanical Engineering, Verlag America Soc. of Mechanical Engineers, Easton/Pennsylvania, März 1959, S. 48 bis 53.