-
Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Betätigungsvorrichtung
zum Umschalten eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend
aus einem hohlen, geschlossenen Zylinder, durch dessen Boden eine an ihrem inneren
Ende einen Schaltkolben tragende verschiebbare Schaltstange hindurchragt und in
dessen Hohlraum an beiden Enden zwei Öffnungen für den Durchfluß von Arbeitsmedium
einmünden, mit einem relativ zum Schaltkolben im Zylinder verschiebbaren Hilfskolben,
der von einer Drosselöffnung durchsetzt und dessen Hubstrecke durch einen Anschlag
auf einen Teilhub des Schaltkolbens begrenzt ist.
-
Eine solche Betätigungsvorrichtung ist bekannt (französische Patentschrift
1243 071). Der Hilfskolben ist bei dieser einseitig nur im schaltstangenseitigen
Arbeitsraum des Zylinders vorgesehen. Beim Schalten in der einen Richtung aus der
schaltstangenseitigen Endlage nimmt der Hilfskolben den Schaltkolben bis zum Anschlag
in der vorübergehenden Leerlaufstellung mit, von der ab der zunächst sehr kleine
Raum zwischen Hilfs- und Schaltkolben gedrosselt gefüllt wird, wobei eine Synchronisierphase
entsteht. Bei der anderen Schaltrichtung tritt die vorübergehende Leerlaufstellung
bei einem großen Raum zwischen Hilfs- und Schaltkolben auf, der zwar unter dem Schaltkolbendruck
gedrosselt entleert wird, aber wegen der Zusammendrückbarkeit der Luft keine exakt
gesteuerte Synchronisierphase in dieser Schaltrichtung garantiert.
-
Ein Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, daß es beim Zurückschalten
zu einem geräuschvollen und ruckartigen Schaltvorgang kommen kann, da in der Leerlaufstellung
kein Sperren der Sperrsynchronisation erfolgt.
-
Bekannt sind außerdem Vorrichtungen zur Betätigung von Stufenwechselgetrieben,
bei denen zwischen zwei Gangstufen eine mittlere Leerlaufstellung vorhanden ist,
die als dauernde Stellung existiert. Bei diesen Vorrichtungen dauert das Durchschalten
durch die dauernde Leerlaufstellung verhältnismäßig lange, und das Umschalten von
einer zur anderen Stufe erfolgt in zwei Arbeitsphasen; der Mechanismus des Schaltzylinders
muß dabei mit drei Zuleitungen für das Arbeitsmedium versehen sein, und der Schaltzylinder
erhält eine größere Baulänge. Hierbei ist eine komplizierte Regelvorrichtung oder
ein manueller Eingriff des Fahrers erforderlich, um die Synchronisation und das
Umschalten getrennt zu steuern. Außerdem arbeiten diese Vorrichtungen in allen Stellungen
ohne jede Dämpfung, und die einzelnen Anschlagflächen erfahren eine verhältnismäßig
starke Abnutzung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß die Synchronisation und ihre Steuerung in beiden
Schaltrichtungen vollkommen gleich verläuft, die Abnutzung verringert und die Funktion
verbessert wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hilfskolben
als zylinderförmiges, hohles, geschlossenes Gehäuse ausgebildet ist, durch dessen
Boden die Schaltstange hindurchragt, deren Schaltkolben im zylinderförmigen Hohlraum
des Gehäuses verschiebbar angeordnet ist; wobei sowohl der Boden als auch der Deckel
des Gehäuses mit Drosselöffnungen versehen sind, die den Hohlraum des Gehäuses einerseits
mit dem schaltstangenseitigen Arbeitsraum des Zylinders und der zu diesem Arbeitsraum
gehörenden Öffnung für den Durchfluß des Arbeitsmediums in beiden Richtungen und
andererseits mit dem inneren Arbeitsraum des Zylinders und der zu diesem Arbeitsraum
gehörende Öffnung für den Durchfluß des Arbeitsmediums in beiden Richtungen verbinden.
-
Dadurch wird ein Einschalten der drei Gangschaltstellungen während
des Schaltvorganges von einer zur anderen Stufe ermöglicht, wobei in den Endstellungen
die entsprechenden Gangstufen eingeschaltet sind und die mittlere Leerlaufstellung
mit beiderseitiger Synchroniation vorübergehend ist. Die Anordnung des Schaltzylinders
ermöglicht dabei eine selbsttätige Funktion der erwähnten Sperrsynchronisation.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Umschaltungen der zugehörigen Gangstufen
in beiden Richtungen ein durchlaufender Synchronisiervorgang ermöglicht wird, wobei
das Schalten vollkommen ruhig und unter minimalem Verschleiß vor sich geht und der
Schaltzylinder eine sehr kurze Baulänge erhält.. Dabei wächst die,--Kraft in einem
der Größe des Schaltwiderstandes entsprechenden Verhältnis an, und es ist gleichgültig,
in welcher Stellung sich die Schaltstange gerade befindet. Dies hat eine größere
Zuverlässigkeit des gesamten Schaltungsablaufs zur Folge, da auch bei stark abgenutzten
Synchronisationskegeln der anfängliche Eingriff und die Andrückkraft gleichermaßen
fein und exakt ohne Rücksicht darauf gesteuert werden, in welcher Stellung die Endphase
der Schaltung erfolgt.
-
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt es auch dann, wenn sich
aus irgendeinem Grund, z. B. durch eine Störung im Schaltgetriebe, eine schnelle
Verschiebung des Schaltkolbens in der zweiten Bewegungsphase ergibt, zu keinem heftigen
Anschlag und starken Verschleiß, da der Kolben gegenüber dem kolbenartigen Gehäuse
und umgekehrt durch die Drosselwirkung der Drosselöffnungen gedämpft ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in Stellung I, F i g.
2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in der vorübergehenden Leerlaufstellung,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in Stellung II.
-
Die Vorrichtung enthält einen Zylinder 3 mit einem schaltstangenseitigen
Arbeitsrauih 6 und einem inneren Arbeitsraum 22; in denen ein zylinderförmiges,
hohles, durch einen Deckel 20 abgeschlossenes und einen Hilfskolben bildendes Gehäuse
14 gleitend gelagert ist. In dem zylinderförmigen Hohlraum 27 dieses Gehäuses 14
ist ein Schaltkolben 10 gleitend angeordnet, der eine Schaltstange 2 und eine an
deren Ende befestigte Schaltgaben betätigt. Die Schaltstange 2 ragt durch den Boden
des Zylinders 3 und den Boden des Gehäuses 14 hindurch.
-
Der Zylinder 3 ist an einer Seite mit einer zum schaltstangenseitigen
Arbeitsraum 6 führenden Öffnung 5 für den Durchfluß des Arbeitsmediums in beiden
Richtungen versehen. In seinem Boden ist eine Lageröffnung 25 zur Führung
der Schaltstange 2
vorgesehen. Der Deckel 7 des Zylinders 3 weist eine zum
inneren Arbeitsraum 22 führende Öffnung 8 für den Durchfluß des Arbeitsmediums in
beiden Richtungen auf. Um die Öffnungen 8 und 25 herum sind ringförmige Angüsse
23 und 24 vorgesehen, die hauptsächlich
zur Schaffung der Anfangsarbeitsräume
6, 22 in beiden Endstellungen des Gehäuses 14 dienen. Gleichzeitig bilden sie Anschläge
für das Gehäuse 14 in seinen Endstellungen, wobei im Anguß 24 eine Seitenöffnung
9 für den Durchfluß des Arbeitsmediums aus der Öffnung 8 in den inneren Arbeitsraum
22 des Zylinders 3 (in der Endstellung II des Gehäuses 14, wo sein Deckel 20 am
Anguß 24 anliegt) vorgesehen ist. In der Lageröffnung 25 des Zylinders 3 ist eine
Dichtung 4 untergebracht.
-
Das Gehäuse 14 enthält in seinem Boden eine Lageröffnung 26 für die
Schaltstange 2 und eine oder mehrere (Drossel-)Verbindungsöffnungen 17 von kleinem
Durchmesser (etwa 1 mm) für den Durchfluß des Arbeitsmediums in den inneren Hohlraum
27 des Gehäuses 14. Dieser Raum 27 im Gehäuse 14 wird von dem durch einen Sicherungsring
19 gesicherten Deckel 20 abgeschlossen. Der Deckel 20 des Gehäuses 14 ist gleichfalls
mit einer oder mehreren (Drossel-)Verbindungsöffnungen 21 von kleinem Durchmesser
versehen. Der Schaltkolben 10 ist beiderseitig mit ringförmigen Ausnehmungen 11
versehen, die auch beim Anliegen des Gehäuses 14 am Schaltkolben 10 eine Verbindung
des Arbeitsraumes 27 mit den Drosselöffnungen 17 und 21 aufrechterhalten. In der
durchgehenden Lageröffnung 26 des Gehäuses 14 ist eine Dichtung 16 untergebracht;
die Außenwand des Gehäuses 14 ist mit einer Dichtung 15 versehen. Der Deckel 20
des Gehäuses 14 weist eine Dichtung 18 auf. Der an der Schaltstange 2 befestigte
und in dem zylinderförmigen Arbeitsraum 27 des Gehäuses 14 gelagerte Schaltkolben
10 ist an seinem Umfang mit einer Dichtung 13 versehen.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen: Nach Einlassen
des Arbeitsmediums durch die Öffnung 5 in den Arbeitsraum 6 des Zylinders 3 verschiebt
sich das gesamte Gehäuse 14 zusammen mit dem Schaltkolben 10, der Schaltstange 2
und der Gabel 1 in Pfeilrichtung »S«, bis der Deckel 20 des Gehäuses 14 am Anguß
24 des Deckels 7 des Zylinders 3 anstößt. Während der Verschiebung strömt zwar bereits
ein Teil des Arbeitsmediums vom vorderen Arbeitsraum 6 durch die kleine (Drossel-)
Verbindungsöffnung 17 in die ringförmige Ausnehrnung 12, ruft jedoch keine Verschiebung
des Schaltkolbens 10 im Gehäuse 14 hervor, da in der Verbindungsöffnung 17 eine
starke Drosselung erfolgt. Wenn jedoch das Gehäuse 14 mit seinem Deckel 20 am Anguß
24 anstößt, hat sich der Druck des Arbeitsmediums im vorderen Arbeitsraum 6 und
in dem von der ringförmigen Ausnehmung 12 des Schaltkolbens 10 inzwischen so weit
ausgeglichen, daß er zur Weiterverschiebung des Schaltkolbens 10 im Hohlraum 27
des Gehäuses 14 bis an seinen Deckel 20 ausreicht.
-
Wenn das Gehäuse 14 mit seinem Deckel 20 an den Anguß 24 anstößt,
kommt es also nicht gleich zu einer Bewegung des Schaltkolbens 10, sondern dessen
Verschiebung beginnt erst nach dem Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum 6 und
der ringförmigen Ausnehmung 12. Dieser kurze Zeitverzug in der Verschiebung
entspricht der Dauer der Leerlaufstellung, während der es zu einer vollkommenen
und wirkungsvollen Synchronisation des Schaltgetriebes kommt, wodurch ein geräuschloses
und stoßfreies Einschalten der nächsten Gangstufe ermöglicht wird. Beim Verschieben
des Gehäuses 14 in Pfeilrichtung »S« entweicht das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum
22 des Zylinders 3 durch die Öffnung 8; beim Verschieben des Schaltkolbens
10 tritt das Arbeitsmedium aus dem Hohlraum 27 des Gehäuses 14 durch die
(Drossel-)Verbindungsöffnung 21 zunächst in den Arbeitsraum 22 des Zylinders 3 und
aus diesem durch die im Deckel ? des Zylinders 3 vorgesehene hintere Öffnung B.
-
In grundsätzlich gleicher Weise, jedoch in umgekehrter Folge, verläuft
der Vorgang beim Zurückschalten entgegen der Pfeilrichtung »S«. Das Arbeitsmedium
wird in diesem Falle durch die Öffnung 8 im Deckel 7 des Zylinders 3 sowie durch
die Seitenöffnung 9 im Anguß 24 in den Arbeitsraum 22 des Zylinders 3 geleitet.
Während der ersten Phase drängt das Arbeitsmedium das Gehäuse 14 in die Ausgangslage
bis zum Anguß 23 am Boden des Zylinders 3 zurück. Nach dem Anschlagen des Gehäuses
14 dringt das Arbeitsmedium durch die (Drossel-)Verbindungsöffnung 21 in die ringförmige
Ausnehmung 11 des Schaltkolbens 10 ein und verdrängt nach dem Druckausgleich zwischen
dem Arbeitsraum 22 und der Ausnehmung 11 den Schaltkolben bis an den Boden des Gehäuses
14. Der Zeitverzug in der Verschiebung während des Druckausgleiches zwischen dem
Arbeitsraum 22 und der ringförmigen Ausnehmung 11 entspricht in diesem Falle der
Dauer der Leerlaufstellung, in der es zur Synchronisierung des Schaltgetriebes kommt.
Das Arbeitsmedium entweicht aus dem Arbeitsraum 6 während der Rückverschiebung durch
die Öffnung 5 im Zylinder 3 und beim Verschieben des Schaltkolbens 10 im Hohlraum
27 des Gehäuses 14 zunächst durch die (Drossel-) Verbindungsöffnung 17 in den Arbeitsraum
6 des Zylinders 3 und aus diesem durch die Öffnung 5.