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Schaltvorrichtung für ein aus einem mehrgängigen Wechselgetriebe und
einem Zuschaltgetriebe bestehendes Vielganggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein aus einem mehrgängigen Wechselgetriebe
und einem Zuschaltgetriebe bestehendes Vielganggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
wobei in jeder Stufe des Zuschaltgetriebes alle Gänge des Wechselgetriebes nacheinander
schaltbar und beide Getriebe vennittels einer dreh- und verschiebbaren Schaltwelle
von einem gemeinsamen Schalthebel aus bedienbar sind und wobei der Schaltstange
ein Steuerprofil derart zugeordnet ist, daß bei Längsbewegung der Schaltwelle über
den Schaltbereich des Wechselgetriebes hinaus selbsttätig die nächste Stufe des
Zuschaltgetriebes geschaltet wird.
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Eine bekannte Schaltvorrichtung obiger Art hat eine mit dem Schalthebel
verbundene schwingenartige Kulissenführung, durch welche rein mechanisch das Zuschaltgetriebe
geschaltet wird. Diese Bauart ist zunächst in ihrer Herstellung recht kompliziert,
vor allem aber ist sie völlig unbrauchbar, wenn das Wechselgetriebe und das Zusatzgetriebe
aus irgendeinem Grund einmal baulich getrennt angeordnet sein sollte.
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Die Erfindung hat die Verbesserung eines Vielganggetriebes unter Vermeidung
obiger Nachteile zur Aufgabe. Diese Aufgabe wird bei den eingangs erwähnten Getrieben
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltwelle selbst das Steuerprofil bildet,
dieses Steuerprofil als Einschnitt in der Schaltwelle ausgebildet und ihm eine Ventilanordnung
für eine an sich bekannte Druckmittelbetätigung des Zuschaltgetriebes zugeordnet
ist.
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Es ist zwar die Druckmittelbetätigung des Zuschaltgetriebes von Vielganggetrieben
bekannt, jedoch handelt es sich dabei um ein Getriebe mit einer Schaltvorrichtung
anderer Bauart, bei dem das Zuschaltgetriebe der Planetenräderbauart zwischen die
Gänge des Wechselgetriebes geschaltet wird. Bei diesem bekannten Getriebe ist zwischen
Druckmittelbetätigung und ihrer Auslösung noch eine elektrische übertragung geschaltet,
die von einer Nockenscheibe auf der nur drehbaren Schaltwelle betätigt wird, was
unnötig kompliziert ist. Außerdem bildet auch dort die Schaltwelle nicht selbst
das Steuerprofil. Ferner ist eine Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe ohne
Zuschaltgetriebe mit Druckluft-Hilfskraftunterstützung der Schaltbewegungen bekannt,
bei der mit dem Schalthebel eine dreh- und verschiebbare Steuerstange mit einem
Steuerprofil bewegt wird, welches Ventile für den doppeltwirkenden Betätigungskolben
auf der rohrförinigen, die Steuerstange umschließenden, dreh-und verschiebbaren
Schaltwelle des Wechselgetriebes steuert. Die Ventile sind im festen Gehäuse angeordnet.
Die Steuerstange ist mit der Schaltwelle drehfest verbunden, aber um einen bestimmten
Betrag relativ zur Schaltwelle verschieblich, um die paarweise einander gegenüberliegenden,
in der Schaltwelle radial verschieblich geführten, mit dem Steuerprofil zusammenarbeitenden
Ventilstößel zu betätigen. Da die Ventilstößel Schwenk- und Verschiebebewegungen
der rohrförinigen Schaltwelle mitmachen, sind halbzylinderförmige Zwischenstücke
zur Ventilbetätigung den Ventilstößeln nachgeordnet. Normalerweise wird mittels
der Hilfskraft die rohrförmige Schaltwelle, die in die Schaltmittel des Wechselgetriebes
eingreift, den Bewegungen der das Steuerprofil tragenden Steuerstange nachgeführt.
Wenn auch bei Ausfall der Druckluft die Steuerstange nach überwinden des relativen
Spiels gegenüber der Schaltwelle mittels mechanischer Kupplungselemente zur Schaltwelle
zum mechanischen Schalten des Wechselgetriebes benutzbar ist, so ist diese Bedienungsart
doch nicht die Regel. Auf Grund dieser und der sonstigen Unterschiede, z. B. Fehlen
eines Zuschaltgetriebes, kann diese bekannte Einrichtung die Erfindungsmerkmale
nicht nahelegen.
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Mit der Erfindung lassen sich alle geschilderten Nachteile vermeiden.
Sie ergibt zudem eine baulich einfache Ausführung. So kann z. B. bei einer Ausführungsform
mit einem viergängigen Wechselgetriebe und einem als zweigängiges Planetengetriebe
ausgebildeten Zuschaltgetriebe das letztere durch einen an sich bekannten pneumatischen
Betätigungskolben schaltbar sein, welcher durch die Ventilanordnung an der Schaltwelle
gesteuert wird.
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Jeder Seite des doppeltwirkend ausgebildeten Betätigungskolbens kann
dabei ein Einlaß- und ein Entlüftungsventil zugeordnet sein - wie an sich
bekannt
-, wobei zur Entlastung der Schaltwelle beide Einlaßventile
auf der einen und beide Entlüftungsventile auf der anderen Seite der Schaltwelle
derart liegen, daß das Einlaßventil der einen Kolbenseite dem Entlüft=gsventil der
anderen Kolbenseite gegenüberliegt. Dadurch wird vermieden, daß sich die Schaltwelle
durch einseitigen Druck im Gehäuse verklemmen kann.
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Zwar wird dasselbe auch bei der erwähnten, bekannten Hilfskraftschaltvorrichtung
durch die gegenüberliegenden Ventilstößel erzielt, aber dort sind die Ventile anders
verteilt, weil Einlaß- und Auslaßventil für je eine Zylinderseite koaxial
hintereinander auf einer Seite liegen.
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Der Einschnitt in der Schaltstange ist als Ringnut mit an sich bekannten
kegeligen übergangsflächen ausgebildet, und die Ventilstößel liegen mit einem Ende
an der Schaltwelle an. Sie haben an diesem Ende in an sich bekannter Weise gleichgeneigte
Kegelflächen wie die übergangsflächen der Ringnut und sind am anderen Ende federnd
mit einem bekannten, topfartig ausgebildeten Ventilkörper verbunden. Diese Stößelausbildung
ist ebenfalls aus der erwähnten Hilfskraftschaltvorrichtung bekannt. Der Ventilkörper
ist durch eine im öffnungssinn wirkende Feder gegen das Ventilgehäuse abgestützt.
Die Feder sorgt gleichzeitig für eine ständige Anlage des Ventilstößels an der Schaltwelle.
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Die Ventilsitze liegen zweckmäßig in der Verlängerung der Stößelachse,
und in an sich bekannter Weise sind die durch die Ventilkörper zu steuernden
Öff-
nungen der zu derselben Seite des Betätigungskolbens gehörenden Ventile
durch eine gemeinsame Leitung mit dem Zylinder für den Betätigungskolben verbunden.
Alle Ventile können untereinander gleich sein. Bei den Einlaßventilen sind
die in die Ventilinnenräume mündenden Bohrungen in an sich bekannter Weise mit der
Preßluftzuleitung und bei den Entlüftungsventilen in ebenfalls an sich bekannter
Weise mit der Außenluft bzw. einer Entlüftungsleitung verbunden.
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Das Wechselgetriebe ist in bekannter Weise mit lElfe von Wechselkupplungen
durch Schaltstangen schaltbar, und für die weiteren Schaltbereiche sind weitere
Schaltstangen vorgesehen, wobei je eine weitere Schaltstange brückenartig
in an sich bekannter Weise mit der entsprechenden des ersten Schaltbereiches verbunden
ist. Auf diese Weise wird beim Durchschalten durch alle Gänge mit der Schaltwelle
abwechselnd die eine und die andere Schaltstange und damit auch die eine und die
andere Wechselkupplung betätigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 das Vielganggetriebe mit Schalteinrichtung im Schema und
F i g. 2 die Ventämordnung für die Schalteinrichtung im Schnitt.
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Nach F i g. 1 besteht das Vielganggetriebe aus einem viergängigen
Wechselgetriebe 10 mit vier Zahnradpaaren und einem Planetenradgetriebe 14.
Die vier Zahnradpaare des Wechselgetriebes 10 werden durch Wechselkupplungen
11 und 12 in an sich bekannter Weise paarweise geschaltet. Die Wechselkupplungen
11 und 12 sind auf der Getriebeeingangswelle 13 angeordnet.
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Dem Wechselgetriebe 10 ist das zweigängige Planetenradgetriebe
14 nachgeschaltet. Dabei ist der Planetenradträger 15 mit der Ausgangswelle
16 des Wechselgetriebes 10 verbunden, während das Sonnenrad
17 auf der Abtriebswelle 18 angeordnet ist bzw. mit dieser in Verbindung
steht. Das äußere Ringrad 1.9 ist als Schieberad ausgebildet und kann durch
eine Schaltgabel 20 wahlweise mit einer Verzahnung 21 am Planetenradträger
15 oder einer ortsfesten Verzahnung 22 am Getriebegehäuse gekuppelt werden.
Im ersten Fall ist das Planetenradgetriebe 14 in sich gesperrt und läuft als Ganzes
um, so daß die Drehzahl der Abtriebswelle 18 allein durch die Gänge des Wechselgetriebes
10 bestimmt wird, während im zweiten Fall das Planetengetriebe 14 für alle
Gänge des Wechselgetriebes 10 als nochmalige Übersetzung wirkt.
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Die Schaltung des gesamten Vielganggetriebes erfolgt durch den Schalthebel
23 derart, daß zunächst bei in sich gesperrtem Planetengetriebe 14 (linke
Endlage des Betätigungskolbens 33 in F i g. 1, rechte Endlage des
Betätigungskolbens 33 in F i g. 2) das an sich bekannte Schaltschema
des Wechselgetriebes 10 einmal und anschließend nach Einschalten der Übersetzung
des Planetenradgetriebes (rechte Endlage des Betätigungskolbens 33 in F i
g. 1, linke Endlage des Betätigungskolbens 33 in F i g. 2)
dasselbe Schaltschema des Wechselgetriebes 10 mit demselben Schalthebel noch
ein zweites Mal durchlaufen wird. Auf diese Weise ergeben sich acht Gänge, die von
demselben Schalthebel 23 geschaltet werden können. Außerdem ist noch ein
Rückwärtsgang vorhanden, der zur Vereinfachung nicht besonders dargestellt wurde.
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Der Schalthebel 23 ist bei 24 kugelgelenkartig gelagert und
greift in eine Schaltwelle 25 ein, die axial bewegbar und drehbar ist. Auf
dieser sitzt ein Schaltfinger 26, der in die einzelnen Schaltstangen
27, 28,
29 und 30 des Wechselgetriebes 10 eingreift.
Die Schaltstangen 27 und 28 bilden den ersten Bereich und die Schaltstangen
29, 30 den zweiten.
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Die Schaltstangen 27 und 29 sowie 28 und
30 sind brückenartig miteinander verbunden. Die erstgenannten wirken auf
die Wechselkupplung 11, die letztgenannten auf die Wechselkupplung 12 des
Wechselgetriebes 10. Auf diese Weise kann mit dem Schalthebel 23 zunächst
in einem ersten Bereich das Wechselgetriebe 10 durch Betätigung der Schaltstangen
27
und 28 in vier Gängen geschaltet werden.
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Zum Schalten der Gänge 5 bis 8, d. h. des nächsten Bereiches,
wird die Schaltwelle 25 nach rechts bewegt und betätigt dabei durch den ringnutförmigen
Einschnitt 31 eine Ventilanordnung 32. Diese steuert den Zutritt von
Preßluft zum Betätigungskolben 33, der die Schaltgabel 20 des Planetenradgetriebes
14 betätigt, so daß das äußere Ringrad 19 des Planetenradgetriebes zum Eingriff
mit der gehäusefesten Verzahnung 22 kommt. Dadurch ist das Planetenradgetriebe auf
Übersetzung geschaltet. In diesem zweiten Bereich werden nunmehr als Gänge
5 bis 8 dieselben Gänge 1 bis 4 des Wechselgetriebes
10 durch die mit den Schaltstangen 29 und 30 verbundenen Schaltstangen
27 und 28 in derselben Weise und mit demselben Schaltschema betätigt.
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Nach F i g. 2 ist der ringnutfönnige Einschnitt 31
der
Schaltwelle 25 mit kegelförinigen Übergangsflächen 34 und 35 versehen.
Durch diese Übergangsflächen werden die Ventilstößel 36 gesteuert. Die Ventile
37 bis 40 sind einander gegenüberliegend angeordnet, so daß auf die Schaltwelle
25 von beiden
Seiten die gleiche Kraft wirkt und eine einseitige
starke Reibung im Gehäuse vermieden wird. Alle Ventile sind untereinander gleich
ausgebildet. Die beiden Ventile 37 und 38 auf der einen Seite der
Schaltwelle 25 dienen als Einlaß- und die ihnen gegenüberliegenden Ventile
39 und 40 als Entlüftungsventile. Dabei liegt das Einlaßventil
37 für die linke Seite des Betätigungskolbens 33 dem Entlüftungsventil
39 für die rechte Kolbenseite gegenüber. Entsprechend sind die Ventile
38 und 40 angeordnet. Die Ventilgruppen 37, 39 bzw. 38, 40
sind durch Leitungen 41 bzw. 42 mit den entsprechenden Seiten im Zylinder für den
Betätigungskolben 33 verbunden.
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Alle vier Ventile haben je einen Ventilraum 43, an dessen Stirnseite
44 in der Stößelachse der Ventilsitz 45 liegt. Er wird durch einen topfartigen Ventilkörper
46 verschlossen, der durch eine im öffnungssinn wirkende Feder 47 gegen die Wandung
des Ventilraumes 43 abgestützt ist. Die Feder 47 hält gleichzeitig den Stößel
36 stets in Anlage an der Schaltwelle 25. Die Verbindung der Stößel
36 mit dem topfförmigen Ventilkörper 46 erfolgt zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen
od. dgl. durch eine weitere Feder 48, die im Inneren des Ventilkörpers 46 angeordnet
ist. Die Ventilräume 43 der Einlaßventile 37
und 38 sind mit der Druckluftzuleitung
49 und die Ventilräume 43 der Entlüftungsventile 39 und 40 mit der Auslaßleitung
50 verbunden.
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In der dargestellten Stellung sind das Einlaßventil 37 für
die linke Seite des Betätigungskolbens 33 und das Entlüftungsventil
39 für die rechte Kolbenseite offen. Infolgedessen befindet sich der Betätigungskolb#en
33 in der rechten Endlage. Hier werden nun in einem Bereich vier Gänge geschaltet,
z. B. die Gänge 1 bis 4.
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Für den anderen Bereich wird die Schaltwelle 25 in Richtung
des Pfeiles 51 bewegt. Dabei werden durch die Übergangsfläche 34 die beiden
Stößel 36 der vorgenannten Ventile 37 und 39 nach außen bewegt
und diese Ventile geschlossen. Gleichzeitig gibt die Über-# gangsfläche
35 die Ventilstößel 36 der beiden Ventile 38 und 40 frei, so
daß letztere durch ihre Ventilfedem 47 geöffnet werden. Dadurch erhält der Betätigungskolben
33 durch das Einlaßventil 38 über die Leitung 42 Druck auf der rechten
Seite, während die linke Kolbenseite über die Leitung 41 und das Entlüftungsventil
40 entlastet wird. Der Betätigungskolben 33
geht damit in die in F i
g. 2 strichpunktiert gezeichnete linke Endlage über, so daß das Planetenradgetriebe
14 entsperrt und auf Übersetzung geschaltet wird. In diesem Bereich werden z. B.
die Gänge 5 bis 8 geschaltet. Beim Herunterschalten verläuft der Vorgang
entsprechend.