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Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftschaltvorrichtung für Stufenwechselgetriebe,
insbesondere von Kraftfahrzeugen, bei der die Ganggruppe von Hand vorwählbar und
das Schalten der Gänge über einen druckmittelbetätigten Hilfsantrieb unterstützbar
ist, welcher zwei im Gehäuse in koaxial gegenüberliegenden Zylindern bewegliche,
durch eine parallel zur Verschieberichtung der Schaltgabeln verlaufende Kolbenstange
verbundene und die jeweils ausgewählte Schaltgabel verschiebende Kolben sowie zwei
durch Bewegung des Handschalthebels betätigbare, ebenfalls in koaxial gegenüberliegenden
Gehäuseausnehmungen angeordnete Steuerventile für die Druckmittelzufuhr zu den Kolben
aufweist.
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Es sind Hilfskraftschaltungen bekannt, die mit Druckluft als Druckmittel
arbeiten, nachdem in der Regel bei Kraftfahrzeugen von einer gewissen Größe an pneumatische
Anlagen, beispielsweise pneumatische Bremsanlagen, vorhanden sind. Eine bekannte
Hilfskraftschaltvorrichtung (schweizerische Patentschrift 349174) weist einen doppeltwirkenden
Kolben auf, welcher zusammen mit den zu einer Baueinheit zusammengefaßten Steuerventilen
in einem gemeinsamen Ansatz des Getriebegehäuses untergebracht ist. Zur Übertragung
der Schaltbewegungen sind hierbei zwischen Handschalthebel und Schaltgabeln mehrere
weitere Übertragungsglieder zwischengeschaltet, was einerseits einen erhöhten Raumbedarf
mit sich bringt und andererseits - abgesehen von den Übertragungsschwierigkeiten
durch das unvermeidliche Spiel zwischen den einzelnen Teilen -am Handschalthebel
bei Ausfall der Hilfskraft hohe Schaltkräfte notwendig macht.
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Bei einer anderen bekannten Hilfskraftschaltvorrichtung, die der eingangs
angeführten Gattung ; entspricht (deutsche Auslegeschrift 1l31522), betätigt der
Handschalthebel über ein Gelenk einen in die Schaltgabeln eingreifenden Schaltfinger.
Fällt hierbei die Hilfskraft aus, so muß durch die Reibung in diesem Gelenk beim
Schalten auf den Handschalthebel eine große Kraft einwirken. Um eine gleichmäßige
Beaufschlagung der Ventile zu erreichen, sind mehrere zusätzliche Einzelteile vorhanden,
deren Herstellung bereits einen relativ großen Aufwand erfordert und bei deren Zusammenspiel
Schwierigkeiten im Betrieb infolge Verklemmens nur durch entsprechenden Konstruktionsaufwand
vermeidbar sind.
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Mit der Erfindung soll eine Hilfskraftschaltvorrichtung geschaffen
werden, die bei einfachem Aufbau auch bei Ausfall des Druckmittels ohne besonderen
Kraftaufwand ein Schalten des Getriebes ermöglicht. Dabei soll ein hohes Maß an
Betriebssicherheit gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausnehmungen
für die Steuerventile achsparallel zu den Zylindern auf deren den Schaltgabeln abgekehrter
Seite angeordnet und die Steuerventile durch eine sie abwechselnd betätigende, parallel
zur Kolbenstange längs verschiebliche Steuerstange verbunden sind, deren Weg beiderseits
durch Anschläge begrenzt ist und auf der der Handschalthebel in Abstand von seinem
getriebeseitigen Ende um die Steuerstangenachse und senkrecht dazu verschwenkbar
gelagert ist, und daß der die Steuerstange getriebeseitig überragende Teil des Handschalthebels
die Kolbenstange in einem quer zu deren Achse verlaufenden Schlitz durchsetzt und
weist Kugelköpfe auf, von denen der eine am freien Ende angeordnet ist und zur Bewegung
der Schaltgabeln dient, während der andere im Schlitz der Kolbenstange angeordnet
ist und an dessen quer zur Achse der Kolbenstange verlaufenden Seitenwände anliegt.
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Da der Handschalthebel direkt mit den Schaltgabeln zusammenwirkt,
ist auch bei Ausfall des Druckmittels eine verhältnismäßig leichte Betätigung des
Getriebes gewährleistet. Zudem gestaltet sich der Aufbau der Vorrichtung sehr einfach,
da der Handschalthebel gleichzeitig zur Betätigung der Steuerventile dient und an
ihm die die Hilfskraft erzeugenden Kolben unmittelbar angreifen. Die Kraftübertragung
erfolgt in sehr einfacher Weise dadurch, daß der einen Schlitz der Kolbenstange
durchsetzende Handschalthebel sich gegen die Seitenwände dieses Schlitzes mit einem
Kugelkopf abstützt. Da der Handschalthebel direkt auf der die Steuerventile verbindenden
Steuerstange gelagert ist und für ihn folglich keine zusätzlichen Lagerelemente
vorgesehen sein müssen, ermöglicht diese Ausbildung, die Hilfskraftschaltvorrichtung
auf verhältnismäßig kleinem Raum unterzubringen. Da die Zylinder für die Kolben
und die Ausnehmungen für die Steuerventile achsparallel und übereinander im Getriebegehäuse
untergebracht sind, dient der Handschalthebel gleichzeitig zur direkten Betätigung
der Steuerventile und zur Verschiebung der Schaltgabeln. Darüber hinaus erfolgt
der Angriff der Hilfskraft ebenfalls am Handschalthebel.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß jedem Steuerventil ein mittels
der Steuerstange innerhalb eines Rohrstutzens verschieblicher Hohlstößel zugeordnet
ist, der mit dem Ventilteller des Steuerventils zusammenwirkt, dessen freies Ende
ferner in der Ruhestellung im Abstand vom zugehörigen Ventilteller angeordnet und
dessen Inneres mit dem Druckmittelaustritt verbunden ist.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Handschalthebel zwischen
den beiden Kugelköpfen einen weiteren Kugelkopf aufweist, der in an sich bekannter
Weise zur Betätigung einer jeweils nur eine Schaltgabel zur Verschiebung freigebenden
Sperrplatte dient. Die Sperrplatte blockiert zwei der an den Steuerstangen vorgesehenen
Schaltgabeln und gibt somit nur jeweils eine Schaltgabel zur Verschiebung frei.
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Vorteilhafterweise ist die Hilfskraftschaltvorrichtung, wie an sich
bekannt, im Getriebegehäusedeckel angeordnet. Somit erfüllt dieser Getriebegehäusedeckel
zwei Aufgaben, nämlich einerseits den Getriebekasten zu verschließen und andererseits
die Hilfskraftschaltvorrichtung zu halten. Auch diese Anordnung bringt im Hinblick
auf den Raumbedarf und auch hinsichtlich der Fertigung des gesamten Getriebes erhebliche
Vereinfachungen mit sich.
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An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben. Hierbei zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen mit
der Hilfskraftschaltvorrichtung versehenen Getriebedeckel, parallel zu den Schaltgabeln
des Getriebes, und F i g. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1. Der Getriebegehäusedeckel
K des Stufenwechselgetriebes sieht Organe zur Betätigung einer Dreiergruppe von
Schaltgabeln 10,12 und 14 vor, welche auf am Getriebegehäuse befestigten Stangen
16,18 und 20 verschiebbar sind. Jede dieser Schaltgabeln wirkt auf bekannte Weise
mit dem entsprechenden Radsatz des Getriebes zusammen.
Die Schaltgabeln
10, 12, 14 weisen Nuten 22, 24 und 26 mit auf gleicher Höhe liegenden Oberkanten
auf, wobei die Nuten so ausgerichtet sind, daß die in der Leerlaufstellung des Wechselgetriebes
durch sie verlaufende gemeinsame, mittlere Ebene senkrecht zu den parallelen Achsen
der Stangen 16, 18 und 20 ist. Mit diesen Nuten kommt abwechselnd
ein an einem Handschalthebel 30 vorgesehener Kugelkopf 28 zum Eingriff,
während das andere Ende des Handschalthebels 30 einen Griff zur Handbetätigung
aufweist.
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Wie im nachfolgenden näher erläutert wird, sind für den Handschalthebel
30 zwei Schwenkachsen vorgesehen, die rechtwinklig zueinander verlaufen, so daß
der Handschalthebel 30 in zwei zueinander senkrechten, durch die Pfeile
X und Y dargestellten Ebenen verschwenkt werden kann.
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Ein zweiter Kugelkopf 32 ist neben dem Kugelkopf 28 am Handschalthebel
30 vorgesehen und greift in einen zur Verschieberichtung der Schaltgabeln
10, 12,
14 parallelen Schlitz 34 einer Sperrplatte 36 ein. Die Länge dieses
Schlitzes entspricht dem beim Schalten der Gänge ausgeführten Weg der Schaltgabeln
10, 12
und 14.
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An der Sperrplatte 36 sind seitlich koaxiale Zapfen 40 und
41 angeordnet, deren gemeinsame Achse rechtwinklig zu den Achsen der Stangen
16, 18 und 20 verlaufen. Die Zapfen 40, 41 sind am Deckel K
in Hülsen 42 und 43 geführt. In diesen Hülsen sind Schraubenfedern
44 und 45 untergebracht und werden darin durch Verschlußmuttern 46
und 47 gehalten. Die Feder 44 wirkt unmittelbar auf das freie Ende des Zapfens 40,
während die Feder 45 mittelbar über einen Teller 48, dessen Rand sich an
einem Absatz in der Hülse 43 abstützt, auf das freie Ende des Zapfens
41 wirkt.
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Die Feder 45 ist stärker als die Feder 44, damit der
Handschalthebel 30 senkrecht zur Achse der Zapfen 40 und
41 gehalten wird, wobei er mittels des Kugelkopfs 28 mit der Nut
24 im Eingriff steht.
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Die Sperrplatte 36 weist an ihrer unteren Fläche beidseits des Schlitzes
34 miteinander fluchtende Ansätze 50 und 51 auf, die parallel zur Achse der
Zapfen 40 und 41 ausgerichtet sind. Sie sind so bemessen, daß sie als Sperre
in die beiden der drei Nuten 22, 24 und 26 ragen, die gerade den Kugelkopf
28 nicht aufnehmen. Ferner ist auf dem Handschalthebel 30 neben den
Kugelköpfen 28 und 32 ein dritter Kugelkopf 54 vorgesehen, der mit einem Schlitz
56 in einem prismatischen Ansatz 58 einer Kolbenstange 60 zum Eingriff kommt. Die
Längsachse des Schlitzes 56 bildet einen rechten Winkel zur Verschieberichtung der
Schaltgabeln 10, 12, 14. An den beiden Enden der Kolbenstange 60 sind Kolben 62
und 63 befestigt, die in Zylindern 64, 65 des Getriebedeckels K abgedichtet gleiten
und auf den der Kolbenstange abgekehrten Stirnflächen mit Druckmittel beaufschlagt
sind.
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Der Handschalthebel 30 arbeitet ferner mit einer Steuerstange
70, 80, 81 zusammen. Hierzu ist er mit einem Bügel 68 versehen, in dessen
Schenkelöffnungen ein zur Steuerstange gehörendes profiliertes Zwischenstück 70
eingeschoben und dort von einem Stift 72 gehalten wird, der im Zwischenstück befestigt
und mit entsprechendem Spiel durch Bohrungen des Bügels 68 geführt ist.
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Die Enden des Stiftes 72 sind abgerundet und wirken mit den ihnen
gegenüberliegenden Enden der beiden Schrauben 74 und 75 zusammen, die in der Wandung
des Gehäuses 76 angeordnet sind. An den Längsenden des Zwischenstücks 70 sind Bolzen
80 und 81 angebracht, welche in den Rohrstutzen 82 und
83 geführt werden, welche ihrerseits über Hülsen 86 und
87 und Verschlußschrauben 84
und 85 im Gehäuse 76 befestigt sind. Die
Rohrstutzen 82 und 83 sind mit Ansätzen zum Abstützen der Buchsen
88 und 89 versehen, die an den Hohlstößeln 90 und
91 befestigt sind. Diese sind koaxial in den Hülsen 86 und 87 so angeordnet,
daß sie mit ihren Enden Steuerventile 92 und 93 betätigen, welche ihrerseits durch
die Wirkung der Federn 94 und 95 an ihren am Ende der Hülsen
86, 87 vorgesehenen Sitz angepreßt werden. Unter normalen Verhältnissen wirken
die Hohlstößel 90 und 91 infolge der Vorspannung der Federn
96 und 97 auf die Bolzen 80 und 81
und sind daher von
den Steuerventilen 92 und 93 abgehoben.
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Die Verschlußschrauben 84 und 85 bilden gleichzeitig
Anschlüsse H für die Leitungen eines Druckluftspeichers, so daß bei Öffnung des
einen der Steuerventile 92 oder 93 eine Verbindung zwischen den Anschlüssen H und
dem Inneren einer der Hülsen 86 oder 87 hergestellt wird.
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Diese Kammern sind durch die Leitungen 98 und 99 mit den Zylindern
64 und 65 verbunden, außerdem stehen sie über die Hohlstößel 90 und
91 mit der Atmosphäre in Verbindung, nachdem die durch den Innenraum der
Rohrstutzen 82 und 83 gebildeten Kammern über Bohrungen
100 und 101 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.
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Wird die Vorrichtung nicht betätigt, so nehmen deren bewegliche Teile
die in der Zeichnung dargestellte Lage ein, d. h., die Zylinder 64 und
65 sind über die Leitungen 98-100 und 99-101 mit der Außenluft
verbunden, nachdem die Stößel 90 und 91
von den jeweiligen Ventilen
92 und 93 abgehoben sind, welche wiederum an die an den Hülsen
86 und 87 vorgesehenen Sitze gepreßt werden.
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Befinden sich die Steuerstange und die Steuerventile in dieser Stellung,
so kann das Getriebe auf Leerlauf geschaltet oder ein Gang eingerückt sein. Das
Einlegen eines beliebigen Ganges geschieht wie folgt: Der Handschalthebel
30 wird je nach zu wählender Schaltgabel in Richtung des Pfeiles Y (F i g.
2) oder entgegengesetzt um die Zapfen 80 und 81 als Drehachse verschwenkt.
Das Verschwenken des Handschalthebels 30 bringt den an seinem Ende befindlichen
Kugelkopf 28 mit einer der drei Nuten 22, 24
und 26 in Eingriff,
nachdem die Nuten - bei Leerlaufstellung des Getriebes - miteinander fluchten und
daher der Kugelkopf 28 frei schwenken kann.
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Bei Verschwenken des Handschalthebels 30 verschiebt der Kugelkopf
32 gleichzeitig die Sperrplatte 36, um den einen und/oder den anderen der beiden
Ansätze 50 und 51 mit zwei der drei Nuten zum Eingriff zu bringen
und damit das Sperren der nicht betätigten Schaltgabeln zu bewirken. Während diesen
Schwenkung kann der Kugelkopf 54 ungehindert in dem Schlitz 56 des prismatischen
Ansatzes 58 verschoben werden.
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Nach diesem Vorgang wird der Handschalthebel 30 in Pfeilrichtung X
(F i g. 1) oder entgegengesetzt geschwenkt. In diesem Fall wird er infolge des Schaltwiderstandes
des Getriebes zunächst um einen durch den Kugelkopf 28 gebildeten Drehpunkt
geschwenkt, um die Bolzen 80 und 81 längs ihrer Achse zu verschieben.
Werden die Zapfen von rechts nach links
verschoben, so hebt der
Hohlstößel 90 das Steuerventil 92 von seinem Sitz. Die Druckluft strömt daher
vom Anschluß H über die Leitung 98 in den Zylinder 64, und dessen Kolben 62 wird
unter der Wirkung des Druckmittels von links nach rechts geschoben und die entsprechende
Schaltgabel zur Einschaltung des gewählten Ganges bewegt.
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Für den Fall, daß aus irgendeinem Grund die Druckluft nicht in den
Zylinder 64 gelangen sollte oder nur ungenügenden Druck aufweist, erfolgt die Schaltung
des Ganges trotzdem, nachdem der Stößel 90 nach Erreichen seiner Endlage dem Handschalthebel
30 gestattet, die Lage seines Drehpunktes zu ändern und sich um den Stift 72 zu
drehen. Damit wird die Verschiebung von links nach rechts (F i g. 1) der entsprechenden
Schaltgabel zum Einlegen des Ganges am Getriebe bewirkt. Wird der Handschalthebel
30 freigegeben, so kehrt er durch die Wirkung der Federn 96 und 97 in seine Ruhelage
zurück, während der Stößel 90 vom Steuerventil 92 abgehoben wird,
das somit geschlossen wird. So wird selbsttätig bei der dem eingelegten Gang entsprechenden
Lage der Kolben 62 und 63 über den Hohlstößel 90 und die Bohrung 100 die
Verbindung des Zylinders 64 mit der Außenluft hergestellt.
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Das Einlegen eines neuen Ganges kann erst nach Ausrücken des zuvor
eingelegten vorgenommen werden. Dieses Schalten in dem Leerlauf erfolgt durch Verschwenken
des Handschalthebels 30 in der der vorherigen Hebelbewegung entgegengesetzten Richtung.
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Die Abstände der Kugelköpfe 28, 32 und 54 voneinander können je nach
der auf den Handschalthebel 30 auszuübenden Kraft verändert werden, und zwar kann
die Kraft durch Verringerung des Achsenabstandes der Kugelköpfe 32 und
54 verringert werden.