DE1750114B2

DE1750114B2 - Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1750114B2
Application number: DE1750114A
Authority: DE
Inventors: Karl 8541 Neu-Katzwang Prenzel; Gunter 8500 Nuernberg Siebers
Original assignee: Ardie-Werk 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Ardie-Werk 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1968-03-30
Filing date: 1968-03-30
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE1750114A1; US3530668A; FR2005084A1; NL6904903A; CH508147A; AT296052B; DE1750114C3; GB1233620A; SE350815B

Description

bereitschaft des Steuerteils und gleichzeitig die Neutralstellung des Wechselgetriebes als Voraussetzung für das Synchronisieren herbeigeführt. Dazu kommt

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum 6o das schnelle Fertigschalten nach Gleichlauf infolge halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahn- der sehr schnellen Ansprache des Vorsteuerventils räderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge, insbeson- und des Hauptventils mit Freigabe eines großen dere Lastkraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Querschnitts für die rasche Umstellung des Stellzy-Hauptanspruchs angegebenen Gattung. linders. Auch unter schwierigen Fahrbedingungen hat

Ein derartiges Gerät ist aus der französischen Pa- 65 sich daher der Fahrzustand des Fahrzeuges zwischen tentschrift 1 337 316 bekannt. Nach dieser wirkt der Geben des Umschaltsignals und Vollzug des Ummit elektronischen Elementen ausgebildete Komman- Schaltens auf den neuen Gang nicht wesentlich geändogeber, dem ein Vergleichsgerät für die Feststellung dert.

3 4

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ben 37 bzw. 38 versehen. Die Beaufschlagung der

in den Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichnet, für deren Hauptventile 33 und 34 wird jeweils durch ein zuge-

Gegenstände jeweils nur in Verbindung mit dem höriges elektromagnetisches Vorsteuerventil 39 bzw.

Hauptanspruch Schutz beansprucht ist, 40 gesteuert, dessen Wicklung 41 bzw. 4% mit dem

Nachstehend ist eine Ausfiiihrungsform der Erfin- 5 Kommandogeber 20 verbunden ist. Die Vorsteuerdung an Hand der Zeichnung beispielsweise be- ventile 39 und 40 sind jeweils an den Leittragszweig schrieben, deren einzige Figur schematisch ein Zahn- 29 angeschlossen.

räderwechselgetriebe mit zwei Gängen und das züge- An der Hauptkolbenstange 7 ist ein Schaltnocken

hörige Scbaltgerät wiedergibt. 43 angebracht, welcher in den beiden Endstellen des

Das Zaiinräderwechselgetrlebe weist drei Zahnrä- io Hauptkolbenb 8 einen Kontakt 44 bzw. 45 betätigt, derl, 2 und 3 auf. Das Zahnrad 3 ist axial verschieb- so daß das Erreichen jeder Endstellung des Hauptlich, und zwar mit HiUe einer SchaJtgabel 4, welche kolbens 8 und somit der Schaltgabel 4 dem Kommanum eine Achse 5 verschwerikbar ist und an einem dogeber 20 mitgeteilt wird.

Nocken 6 einer Hauptkolbeiastange 7 angreift. Der Das Steuerteil 19 ist über eine Rücklaufleitung 46

Hauptkolben 8 an der Hauptkolbenstanße 7 gehört 15 mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden. Es weist fer-

zu einem Stellzylinder 9. Dieser weist neben dem ner Anschlüsse 7, 48 und 49 auf, welche das An-

Hauptkolben 8 einen Hilfskolben 10 mit Kolben- bringen weiterer Stsuerteile 19 ermöglichen,

stange 11 sowie einen inneren Anschlag 12 auf. In der Zeichnung ist das Zahnräderwechselge-

Zur Betätigung des Stellzylinders 9 ist eine Druck- triebe mit ausgedrücktem Zahnrad 3, der Stellzylin-

flüssigkeitsqueüe vorgesehen. Eine Pumpe 13 saugt 20 der 9 in Neutralstellung und das Steuerteil 19 sowie

Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter 14 und das Magnetventil 26 in Ruhestellung wiedergegeben,

drückt es über ein Rückschlagventil 15 in einen Dabei ist die Verbindung irischen der Druckflüssig-

Druckspeicher 16. Überschüssiges Hfdrauliköl wird keitsleitung 27 und dem Druckspeicher 16 durch das

nach Auffüllen des Druckspeichers 16 durch ein Magnetventil 26 unterbrochen. Die zum Steuerteil 19

Überströmventil 17 und eine Rücklaufleitung 18 in as führende Dnickflüssigkeitsleitung 27 ist mit der zum

den Vorratsbehälter 14 zurückgeführt. Vorratsbehälter 14 führenden Rücklaufleitung 18

Zwischen Druckflüssigkeitsquelle und Stellzylinder 9 verbunden. Der Druck im Steuerteil 19 und im Stellist ein Steuerteil 19 vorgesehen, welches mit einem zylinder 9 kann sich somit abbauen, so daß das Hyelektrischen Kommandogeber 20 uisammenwirkt. drauliköl in den Leitungen und Aggregaten drucklos Dieser ist mit mehreren Meßwertgebern 21 verbun- 30 ist.

den, welche beispielsweise die Motordrehzahl, die Die Vorsteuerventile 39 und 40 verbinden in der Gaspedalstellung und die Fahrgeschwindigkeit eines Ruhestellung die den Betätigungskolben 37 bzw. 38 Kraftfahrzeuges angeben. Der Kommandogeber 20 des zugehörigen Hauptventils 33 bzw. 34 enthaltende kann aber auch von Hand mittels Drucktasten 22 Kammer mit der Rücklaufleitung 46 des Steuerteils und 23 ausgelöst werden. Abhängig von den Meß- 35 19 bzw. mit dem Leitungszweig 29. Die Hauptventile wertgebern findet ein vollautomatisches Schalten des 33 und 34 verbinden den jeweils zugehörigen Ar-Wechselgetriebes statt, abhängig von den Druckta- beitsraum 31 bzw. 32 des Stdlzylinders 9 mit der sten ein sogenanntes halbautomatisches Schalten. Rücklaufleitung 46 bzw. dem Leitungszweig 28.

Dei Kommandogeber 20 ist über eine elektrische Während also der erste Arbeitsraum 30 und der

Leitung 24 mit dem Steuerteil 19 und über eine wei- 40 dritte Arbeitsraum 32 sowie der Betätigungskolben

tere elektrische Leitung 25 mit einem Magnetventil 38 des zugehörigen Hauptventils 34 über die Leitung

26 verbunden, welches zwischen dem Speicher 16 27 mittels des Magnetventils 26 mit dem Vorratsbe-

und einer Dnickflüssigkeitsleitung 27 liegt, welche halter 14 verbunden sind, sind der zweite Arbeits-

sich in einen ersten Zweig 28 und einen zweiten raum 31 des Stellzylinders 9 und der Betätigungskol-

Zweig 29 aufteilt. 45 ben 37 des zugehörigen Hauptventils 33 unmittelbar

Der Stellzylinder 9 ist als Dreistellenzylinder mit über die Rücklaufleitung 46 mit dem Vorratsbehälter

einem ersten Arbeitsraum 30 zwischen der von der 14 verbunden.

nach außen ragenden Hauptkolbenstange 7 durch- Soll ein Gang eingelegt, d.h. das Zahnrad eingesetzten Zylindersurnseite und dem Hauptkolben 8, rückt werden, dann erregt der Kommandogeber 20 einem zweiten Arbeitsraum 31 zwischen dem Haupt- 50 zunächst über die Leitung 25 das Magnetventil 26, kolben 8 und dem Hilfskolben 10 und einem dritten so daß dieses umschaltet und das Schaitgerät in eine Arbeitsraum 32 zwischen dem Hilfskolben 10 und Bereitschaftssiellung versetzt wird. Die Leitung 27 der anderen Zylinderstirnseite ausgebildet und über wird mit dem Speicher 16 in Verbindung gesetzt, so das Steuerteil 19 und das Magnetventil 26 mit der daß die Arbeitsräume 30 und 32 des Stellzylinders 9 Druckflüssigkeitsquelle verbunden. 55 vom Druck des Speichers 16 beaufschlagt werden,

Dabei steht der Arbeitsraum 30 über den Lei- und zwar unmittelbar über den Leitungszweig 28

tungszweig 28 und die Druckflüssigkeitsleitung 27 bzw. ü>>er das Hauptventil 34 und die Leitung 36.

unmittelbar mit dem Magnetventil 26 in Verbindung, Der Hilfskolben 10 des Stell Zylinders 9 wird gegen

während die Arbeitsräume 31 und 32 jeweils mit den Anschlag 12 desselben gerückt, der Hauptkol-

einem hydraulisch betätigbaren Hauptventil 33 bzw. 60 ben 8 gegen die Kolbenstange 11 des Hilfskolbens

34 über eine Leitung 35 bzw. 36 verbunden sind, 10, so daß der Hauptkolben 8 hydraulisch in der

welche andererseits jeweils mit dem Leitungszweig zeichnerisch wiedergegebenen Neutralstellung zen-

28 in Verbindung stehen. triert ist. Die Kontakte 44 und 45 sind offen, so daß

Die Hauptveitile 33 und 34 sind großvolumig aus- die Neutrülstellung des Hauptkolbens 8 dem Kom-

gebildet und für das Durchströmen desjenigen Hy- 65 mandogeber 20 gemeldet und in diesem eine elektro-

drauliköles vorgesehen, welches den jeweiligen nische Ausgangssperre zur elektrischen Leitung 24

Schaltvorgang bewirkt. Sie sind mittels Druckflüssig- geöffnet wird,

keit betätigbar und jeweils mit einem Betätigungskol- Es sei angenommen, daß das Zahnrad 3 mit dem

in der Zeichnung rechten Zahnrad 2 in Eingriff ge- flüssigkeitsbetätigbares Hauptventil 33 bzw. 34 vorbracht werden soll. Sobald zwischen den beiden gesehen, welches den jeweiligen, eigentlichen Schalt-Zimhnrädern 2 und 3 Synchronlauf vorliegt, wird die Vorgang steuert. Die Vorsteuerventile 39 und 40 kön-Wicklung 41 des elektromagnetischen Vorsteuerven- nen äußerst klein ausgebildet werden, so daß ihre tils 39 über die elektrische Leitung 24 vom Korn- 5 Wicklungen 41 und 42 nur geringe Induktivitäten mandogeber 20 erregt. Das Vorsteuerventil 39 schal- aufweisen und bei Erregung derselben nur eine sehr tet um und verbindet den Leitungszweig 29 mit der kurze Zeitspanne verstreicht, bis das zum Umschalten zum Betätigungskolben 37 des zugehörigen Haupt- nötige Magnetfeld aufgebaut ist. Da die Hauptventile ventils 33 führenden Leitung. Auch dieses schaltet 33 und 34 jeweils flüssigkeitsbetätigbar sind, schalten um, so daß die Leitung 35 mit dem Leitungszweig 28 io sie sehr schnell um. Durch die Kombination eines verbunden ist und der Arbeitsraum 31 des Stellzylin- kleinvolumigen, elektromagnetischen Vorsteuervenders 9 zusätzlich zum beaufschlagt bleibenden Ar- tils mit einem großvolumigen, flüssigkeitsbetätigbabeitsraum druckbeaufschlaet wird. Da die wirksame ren Hauptventil ergibt sich eine geringstmögliche Fläche auf der in der Zeichnung rechten Seite des Zeitverzögerung für die Durchführung jedes Schalt-Hauptkolbens 8 größer ist als auf der linken Seite, 15 Vorganges. Beispielsweise läßt sich eine reine Schaltwird der Hauptkolben 8 nach links verschoben, so zeit von 35 Millisekunden vom Eintreffen des Schaltdaß die Schaltgabel 4 um die Achse 5 verschwenkt befehles des Kommandogebers 20 am jeweiligen und das Zahnrad 3 nach rechts in Eingriff mit dem Vorsteuerventil 39 bzw. 40 bis zum Ende der ent-2'ahnrad 2 bewegt wird. sprechenden Verstellung des Hauptkolbens 8 erzielst dies geschehen, dann schließt der Kontakt 44, « len. Würde man hingegen die großvolumigen Hauptso daß dem Kommandogeber 20 die Ausführung des ventile 33 und 34 selbst als elektromagnetische Ven-Schaltvorganges gemeldet und die erwHhnte Aus- tile ausbilden, so müßten diese entsprechend den gangssperre im Kommandogeber 20 zur elektrischen größeren Durchflußvolumina größere Magnete mit Leitung 24 geschlossen wird und ein neuer Schalt- entsprechend hochinduktiver Wicklung haben, was Vorgang blockiert ist, solange die Zahnräder 2 und 3 as einen * srhältnismäßig langsamen Aufbau des jeweilimiteinander in Eingriff stehen. Gleichzeitig wird das gen Magnetfeldes zur Folge hätte, so daß eine um Magnetventil 26 stromlos, so daß es in die in der das 4- bis Sfache Verlängerung der Schaltzeit nicht Zeichnung wiedergegebene Stellung umschaltet und unterschritten werden kann.

die Leitung 27 mit dem Vorratsbehälter 14 verbin- Hinzu kommt, daß ein Stellzylinder mit definierter

det, so daß der Stellzylinder 9 und das Steuerteil 19 30 Neutralstellung und ein vom Kommandogeber gehydraulisch entlastet sind, steuertes Magnetventil vorgesehen sind, welches Soll nunmehr das Zahnrad 3 mit dem in der beim Auslösen eines Schaltvorganges eine Bereit-SLeichnung linken Zahnrad 1 in Eingriff gebracht Schaftsstellung des Schaltgerätes gewährleistet, in werden, dann wird zunächst vom Kommandegeber welcher der Stellzylinder die Neutralstellung ein- 20 wieder über die elektrische Leitung 25 das Ma- 35 nimmt. Wird der Synchronlauf der zu schaltenden i^ietventil 26 erregt, so daß es umschaltet und die Getriebe elektrisch erfaßt und dem Kommando-Ärbeitsräume 30 sowie 32 des Stellzylinders 9 druck- geber 20 zugeführt, dann gibt dieser beim Passieren beaufschlagt werden. Hauptkolben 8 und Hilfskol- des Synchronpunktes den Schaltbefehl, so daß die ben 10 werden also wieder in die in der Zeichnung Getriebeteile in kürzester Zeit miteinander in Ein·· wiedergegebene Stellung gebracht. Dabei ver- 40 griff gebracht werden. Bei den erzielbaren kurzen schwenkt die Schaltgabel 4 und bewegt das Zahnrad Schaltzeiten ist es grundsätzlich sogar möglich, ohne 3 aus der Verzahnung heraus in die in der Zeichnung ein Auskuppeln des Wechselgetriebes bei den Schaltwiedergegebene Mittelstellung, vorgängen auszukommen, nämlich die beiden bei Sobald die Zahnräder 1 und 3 synchron laufen, dem jeweiligen Schaltvorgan;? miteinander in Eingriff wird die Wicklung 42 des elektromagnetischen Vor- 45 zu bringenden Getriebeteile bei geschlossener Kuppsteuerventils 40 vom Kommandogeber 20 über die lung aus der Neutralstellung in gegenseitigen Eingriff elektrische Leitung 24 erregt. Das Vorsteuerventil 40 zu bringen.

schaltet tun, damit auch das zugehörige Hauptventil Das Magnetventil 26 entlastet das Steuerteil 19

34, so daß det Arbeitsraum 32 des Steltzylmders 9 und den Stellzylinder 9 hydraulisch sowohl in det über die Leitungen 36 und 46 mit dem Vorratsbehäl- 5° zeichnerisch wiedergegebenen Neutralsteälüng des ter 14 verbunden ist Der Arbeitsraum 32 wird also Stellzylinders 9 als auch in den beiden geschilderten drucklos, und die Kolben 8 sowie 10 verschieben Endstellungen des Hauptkolbens 8 des Stelkylinsich aus der zeichnerisch wiedergegebenen Neutral- ders9. Der Hauptkolben 8 kann daher nach jeden stellung nach rechts, und zwar unter der Wirkung des ausgeführten Schaltvorgang sich geringfügig bewe-Druckes im Arbeitsraum 30 des Stellzylinders 9. Die 55 gen, wenn die verrastete Scliialtgabel 4 vom Wechsel· Schaltgabel 4 verschwenkt und verschiebt das Zahn- getriebe her erschüttert wird und geringfügig* rad 3 oach links in Eingriff mit dem Zahnrad 1. Schwingungen ausfuhrt.

Dies wird durch Schließen des Kontaktes 45 dem Einer kurzen Schaltzeit kommt auch zugute, wem Kommandogeber 20 mitgeteilt, welcher die Erregung mindestens die Vorsteuerventiie 39 und 40 als Ku des Magnetventils 26 abschaltet und die erwähnte ⁶° gelsitzventile ausgebildet sind. Solche Ventile weisei Altsgangssperre hn Kommandogeber 20 zur elektri* gegenüber Ventilen mit Steuerschieber und positive sehen Leitung 24 sehließt Oberdeckung einen kürzeren Afbeitsirab anf, so dal

Im Steuerteil 19 sind je Schaltrichtung ein kleinvo- die Elektromagnete kleiner und nrit geringerer "Wick lumiges, elektromagnetisches Vorsteuerventil 39 lungsinduktivität ausgebildet werden ltönfien als be bzw. 40 und ein davon gesteuertes, großvoltaniges, 65 den besagten Schieberventien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 750 114 3 des Synchronlaufes und die Steuerung von Synchro- Patentansprüche; nisierhilfen zugeordnet ist, auf eia s:.B, elektrohy· draulisch arbeitendes Sttmerteil für ein Getriebe-

1. Gerät zum halb- oder vollautomatischen scbaltteil ein. Einzelheiten des Steuerteils und des Schalten von Zahnräderwechselgetrieben iör 5 Getriebeschaltteiles euthält die französische Patent-Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftfab rzeuge, schrift 1337316 nicht, in der lediglich folgender welches eine Dructanittelquelle, mindestens einen Wirkungsablauf der Umschaltung angegeben ist: mit dem jeweils zu schaltenden Bauteil verbünde- Nach Auskuppeln und Ausschalten des bisher eingenen Stellzylinder und ein mit einem elektrischen schalteten Ganges Drehzahlvergleich, gegebenenfalls Kommandogeber zusammenwirkendes Steuerteil io Hilfsmaßnahmen zum schnellen Erreiclsn des zwischen jedem Stellzylinder und der Druckmit- Gleichlaufes und nach Feststellung des Gleichlaufes telquelleaufweist, gekennzeichnet durch Einschalten des neuen Ganges zugleich mit Abschal-

... . _c. „ ,, , ,_QN .. , ,. tung der gegebenenfalls vorher wirksamen Synchro-

a) mindestens eujenStellzylmder (9) rmt deft- ^,h^ Einkuppeln und Wiederanschluß der nierter Neutralstellung, wie an sich bekannt, _{15 Motorregelun? an da}^ _{vom Fahrer betäti}gbare Stell- ^und organ.

b) ein vom Kommandogeber (20) gesteuertes Mit solchen Einrichtungen ist es jedoch bisher Magnetventil (26), durch das beim Auslösen nicht gelungen, ein zuverlässiges halb- oder vollautoeines Schaltvorganges das vorher entlastete matisches Schalten der üblichen Zahtirück rwechsel-Steuerven'Al (19) an die Druckmittelquelle ao getriebe, insbesondere von Lastkraftfahrzeugen, zuangeschlossen und der in Einschaltstellung stände zu bringen. Das Verschieben der in Eingriff befindliche Stellzylinder (9) in die Neutral- zu bringenden Bauteile, meist Klauenschaltmuffen, stellung gebracht wird, wobei dauerte zu lange, so daß zwischen Feststellen des

.... ., ..„- . .. . ,. Synchronlaufes und Herstellen des Eingriffes bei

c) das Steuerten (19) wenigstens;mit einem die ,,. _schwierigen Fahrbedingungen, wie Befahren von Druckmittelzufuhr und -abfuhr bei dem zu- _{Steigu und Gelände} ^B _d£_r synchronzustand schon gehörigen Stellzylinder (9) steuernden _zu Verlassen w«r.

druckmittelbetatigbaren Hauptventil (33 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der

bzw. 34) großen Durchflußquerschnitts und _{m Rede stehenden} ^ % _schaffen>
wei_ches diese mit einem elektromagnetischen, m.t dem _{3o Nachteile} v^idet und gewährleistet, daß das bei Kommanuogeber (20) verbundenen Vor- _{dnem G chsd zu st}f_haUende Bauteil bei Syn-

steuerventil (39 bzw. 40) kleinen Durchfluß- _chronlauf |_{esselben und des damii in} Eingriff zu querschnitts versehen uno das Vorsteuerven- _{bringenden Bauteils schnell versc}hoben wird.

til (39 bzw. 40) drossdfre mit dem Haupt- _G|_{mäß der Erfind wird diese Auf} _{be durch}

ventil (33 bzw. 40) verbunden ist. _{35 die jm kennzeichnenden} Teil des Hauptanspruchs

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- angegebene Merkmalskombination gelöst,
zeichnet, daß mindestens das Vorsteuerventil (39 Es ist bisher in hydraulischen Anlagen bekannt, bzw. 40) als Kugelsitzventil ausgebildet ist. statt eines einen Druckmittelstrom steuernden Ven-

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 mit drei tils ein elektromagnetischem Vorateuerventil und ein Schaltstellungen, dadurch gekennzeichnet, daß 4° davon gesteuertes Hauptventil vorzusehen, wenn ein der als Dreistellungszylinder mit einem ersten großer Druckmittelstrom zu steuern ist, so daß auf Arbeitsraum (30) zwischen der von der nach Grund der hohen Stellkräfte des Steuerkolbens bei außen ragenden Hauptkolbenstange (7) durch- einem nicht vorgesteuerten elektromagnetischen setzten Zylhiderstirnseite und dem Hauptkolben Ventil ein sehr großer Elektromagnet erforderlich (B), einem zweiten Arbeitsraum (31) zwischen 45 wäre. Um dies zu vermeiden, wird der Druckmittelclem Hauptkolben (8) und einem Hilfskolben strom von einem druckmittelbetatigbaren Hauptven-(10) und einem dritten Arbeitsraum (32) zwi- til mit großem Querschnitt gesteuert, welches selbst sehen dem Hilfskolben (10) und der anderen Zy- von einem elektromagnetischen Vorsteuerventil mit linderstirnseite ausgebildete Stellzylinder (9) mit kleinem Querschnitt gesteuert ist (Z ο e b 1, »ölhydem ersten Arbeitsraum (30) unmittelbar an die so draulik«, 1963).

iDruckflüssigkeitsquelle (13, 16) angeschlossen Die Kombination gemäß der Erfindung ergibt

ist, während der zweite und dritte Arbeitsraum einen sehr schnellen Ablauf der Umschaltung nach (31 bzw. 32) jeweils mit einem Hauptventil (33 Auslösen eines Schaltvorganges. Infolge des Zusam- bzw. 34) in Verbindung stehen. menwirkens des Magnetventils mit dem Stellzylinder

55 und mit dem Steuerteil wird vom Magnetventil mit dem Geben eines Umschaltbefehls sofort die Schalt-