DE1750114C3 - Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben
für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung.
Ein derartiges Gerät ist aus der französischen Patentschrift 1 337 316 bekannt. Nach dieser wirkt der
mit elektronischen Elementen ausgebildete Kommandoßeber, dem ein Vergleichsgerät für die Feststellung
des Synchronlaufes und die Steuerung von Synchronisierhilfen zugeordnet ist, auf ein z.B. elektrohydraulisch
arbeitendes Steuerteil für ein Getriebeschaltteil ein. Einzelheiten des Steuerteils und des
Getriebeschaltteiles enthält die französische Patentschrift 1337 316 nicht, in der lediglich folgender
Wirkungsablauf der Umschaltung angegeben ist: Nach Auskuppeln und Ausschalten des bisher eingeschalteten
Ganges Drehzahlvergleich, gegebenenfalls
ίο Hilfsmaßnahmen zum schnellen Erreichen des
Gleichlaufes und nach Feststellung des Gleichlaufes Einschalten des neuen Ganges zugleich mit Abschaltung
der gegebenenfalls vorher wirksamen Synchron'sierhilfen,
Einkuppeln und Wiederanschluß der Motorregelung an das vom Fahrer betätigbare Stellorgan.
Mit solchen Einrichtungen ist es jedoch bisher nicht gelungen, ein zuverlässiges halb- rH?r -,/ollaulnmatisches
Schallen der üblichen Zahnräderwechsel-
ao getriebe, insbesondere von Lastkraftfahrzeugen, zustande
zu bringen. Das Verschieben der in Eingriff zu bringenden Bauteile, meist Klaucnschaltmuffen,
dauerte zu lange, so daß zwischen Feststellen des Synchronlaufes und Herstellen des Eingriffes bei
»5 schwierigen Fahrbedingungen, wie Befahren von
Steigungen und Gelände, der Synchronzustand schon zu weit verlassen war.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der in Rede stehenden Art zu schaffen, welches diese
Nachteile vermeidet und gewährleistet, daß das bei einem Gangwechsel zu schaltende Bauteil bei Synchronlauf
desselben und des damit in Eingriff zu bringenden Bauteils schnell verschoben wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
angegebene Merkmalskombination gelöst.
Es ist bisher in hydraulischen Anlagen bekannt, statt eines einen Druckmittelstroin steuernden Ventils
ein elektromagnetisches Vorsteuerventil und ein davon gesteuertes Hauptventil vorzusehen, wenn ein
großer Druckmittelstrom zu steuern ist, so daß auf Grund der hohen Stellkräfte des Steuerkolbens hei
einem nicht vorgesteuerten elektromagnetischen Ventil ein sehr großer Elektromagnet erforderlich
wäre. Um dies zu vermeiden, wird der Druckmittelstrom von einem druckmittelbetätigbarcn Hauptvcntil
mit großem Querschnitt gesteuert, welches selbst von einem elektromagnetischen Vorstcuerventil mit
kleinem Querschnitt gesteuert ist (Zoebl. »Ölhydraulik«.
1963).
Die Kombination gemäß der Erfindung ergibt einen sehr schnellen Ablauf der Umschaltung nach
Auslösen eines Schaltvorganges. Infolge des Zusammenwirkens des Magnetventils mit dem Stellzylinder
und mit dem Steuerteil wird vom Magnetventil mit dem Geben eines Umschaltbefehls sofort die Schaltbercitschaft
des Steuertcils und gleichzeitig die NeutralslelHing
des Wechselgetriebes als Voraussetzung für das Synchronisieren herbeigeführt. Dazu kommt
das schnelle Fertigschalteri nach Gleichlauf infolge der sehr schnellen Ansprache des Vorsteuerventils
und des Hauptventils mit Freigabe eines großen Querschnitts für die rasche Umstellung des Stellzylinders.
Auch unter schwierigen Fahrbedingungen hat sich daher der Fahrzustand des Fahrzeuges zwischen
Geben des Umschaltsignals und Vollzug des Umschaltens auf den neuen Gang nicht wesentlich geändert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ben 37 bzw. 38 versehen. Die Beaufschlagung der
in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet, für deren Hauptventile 33 und 34 wird jeweils durch ein» z'aße"
Gegenstände jeweils nur in Verbindung mit dem höriges elektromagnetisches Vorsteuerventi! 39 bzw.
Hauptanspruch Schutz beansprucht ist. 40 gesteuert, dessen Wicklung 41 bzw. 42 mn dem
• Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfin- 5 Kommandogeber 20 verbunden ist. Die Vorsteuerdung
an Hand der Zeichnung beispielsweise bc- ventile 39 und 40 sind jeweils an den Leitungszweig
schrieben, deren einzige Figur schematisch ein Zahn- 29 angeschlossen.
räderwechselgetriebe mit zwei Gängen und das züge- An der Hauptkolbenstange 7 ist ein Schaltnocken
hörige Schaltgerät wiedergibt. 43 angebracht, welcher in den beiden Endstellen des
Das Zahnräderwechselgetriebe weist drei Zahnrä- io Hauptkolbens 8 einen Kontakt 44 bzw. 45 betätigt,
der I, 2 und 3 auf. Das Zahnrad 3 ist axial verschieb- so daß das Erreichen jeder Endstellung des Hauptlich,
und zwar mit Hilfe einer Schaltgabel 4, weiche kolbens 8 und somit der Schaltgabel 4 dem Kommanum
eine Achse 5 verschwenkbar ist und an einem dogeber 20 mitgeteilt wird. .
Nocken 6 einer Hauptkolbenstange 7 angreift. Der Das Steuerteil 19 ist über eine Rücklaufleitung 40
Hauptkolben 8 an der Hauptkolbenstange 7 gehört 15 mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden. Es weist terzu
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 Steuerteile 19 ermöglichen,
stange Ii 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. s^"zy!I "
flüssiakeitsquelle vorgesehen. Eine Pumpe 13 saugt 20 der9 ir. Neutralstellung und r'.as Steuerteil 19 sow.
Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter 14 und das Magnetventil 26 in Ruhest .<iung wiedergegenen.
drückt es über ein Rückschlagventil If in einen Dabei ist die Verbindung zwischen der D™^ktl"ss!g'
Druckspeicher 16. Überschüssiges Hydrauliköl wird keitsleiiung 27 und dem Druckspeicher 16 durcn üas
räch Auffüllen des Druckspeichers 16 durch ein Magnetventil 26 unterbrochen. Die zum Steuerteil iv
(Überströmventil 17 und eine Rücklaufleitung 18 in as fühlende Druckflüssigkeitsleitung 27 ist mit der zum
den Vorratsbehälter 14 zurückgeführt. " Vorratsbehälter 14 führenden Rucklautleitung 10
Zwischen Druckflüssigkeitsquelle undStellzylinder9 verbunden. Der Druck im Steuerteil 19 und im siui
ist ein Steuerteil 19 vorgesehen, welches mit einem zylinder 9 kann sich somit abbauen, so daü aas ny
elektrischen Kommandogeber 20 zusammenwirkt. drauliköl in den Leitungen und Aggregaten arucwi»
Dieser ist mit mehreren Meßwertgebern 21 verbun- 30 ist. . ,
den welche beispielsweise die Motordrehzahl, die Die Vorsteuerventile 39 und 40 verbinden in oti
Gaspedalstellung und die Fahrgeschwindigkeit eines Ruhestellung die den Betat.gungskolben il raw. .
Kraftfahrzeuges angeben. Der Kommandogeber 20 des zugehörigen Hauptvent.ls 33 bzw. 34 emnaiILI
kann aber auch von Hand mittels Drucktasten 22 Kammer mit der Rücklaufleitung 4Ä des ^ em
und 23 ausgelöst werden. Abhängig von den Meß- 35 19 bzw. mit dem Leitungszweig 29. Die "auPlven!.
wertgebern findet ein vollautomatisches Schalten des 33 und 34 verbinden den Jew"ls..z"ß?o"g^ %
Wechselgetriebes statt, abhängig von den Druckta- beitsraum 31 bzw. 32 des StelUy'inde« ' mt der
sten ein sogenanntes halbautomatisches Schalten. Rücklaufle.tung 46 bzw. dem Leitun|^f'g .
Der Kommandogeber 20 ist über eine elektrische Während also der erste Arbeitsraum,30 und1 der
Leitung 24 mit dem Steuerteil 19 und über eine wei- 40 dritte Arbeitsraum 32 sowie .^r Betat.gungsko ben
tere elektrische Leitung 25 mit einem Magnetventil 38 des zugehörigen Hauptventils 34über d«^Lertung
26 verbunden, welches zwischen dem Speicher 16 27 mittels des Magnetventils^ mi dem Von* be
und einer Druckflüssigkeitsleitung 27 liegt, welche halter 14 verbunden sind sind der ^ ArD^,„
sich in einen ersten Zweig 28 und einen zweiten raum 31 des StellzyInders,9 und der B* gj »
7wpiP 29 aufteilt 45 ben 37 des zugehörigen Hauptvent.ls 33 "nr"lttel^r
Der Steizylinder 9 ist als Dreistellenzylinder mit über die Rücklaufleitung 46 mit dem Vorratsbehälter
einem ersten Arbeitsraum 30 zwischen der von der 14 verbunden. 7-,hnrad cinee-
nach außen ragenden Hauptkolbenstange 7 durch- Soll ein Gang eingelegt d.h-^Zjhnrad^ng
setzten Zylinderstirnseite und dem Hauptkolben 8, rück, werden, dann erregt ^r KomrnandogeD
einem zweiten Arbeitsraum 31 zwischen dem Haupt- 50 zunächst über die Le.tun8 ^S das.Magien I^
kolben8 und dem Hilfskolben 10 und einem dritten
>o daß dieses umschaltet und das SchaHger m e
Arbeitsraum 32 zwischen dem Hilfskolben 10 und Bereitschaftss.dlung versetzt wd Die Le.jung
der anderen Zyiinderstirnseite ausgebildet und über wird mit den* Speicher 16 in Verbindung ge e
das Steuerteil b und da» Magnetventil 26 m,t der __ dai>
die^ArbeUsraume 30 undI 32 d«S^l.nd -
während die Arbeitsräume 31 und 32 jeweils mit den Anschlag 12 de^n g;™f^fHilfskolbens
einem hydraulisch betätigbaren Hauptvcnbl 33 bzw. 60 ben 8 gegen die ^Ibejs jnge 11 ^ ^
34 über eine Leitung 35 bzw. 36 verbunden sind, 10 so daß der Ha"P^P'be" Neitralstellung zenwelche
andererseits jeweils mit dem Leitungszweig -chnensch -^ge^ Neutralste ^^ g^ ^
34 sind großvolumig aus- fi^^J^^Jj^a
msii^Ä
8eS^i^enommen, daß das Zahnrad 3 mit dem
in der Zeichnung rechten Zahnrad 2 in Eingriff gebracht
werden soll. Sobald zwischen den beiden Zahnrädern2 und 3 Synchronlauf vorliegt, wird die
Wicklung 41 des elektromagnetischen Vorsteuerventils 39 über die elektrische Leitung 24 vom Kornmandogeber
20 erregt. Das Vorsteuerventil 39 schaltet um und verbindet den Leitungszweig 29 mit der
zum Betätigungskolben 37 des zugehörigen Hauptventils 33 führenden Leitung. Auch dieses schaltet
um, so daß die Leitung 35 mit dem Leitungszweig 28 verbunden ist und der Arbeitsraum 31 des Stellzylinders
9 zusätzlich zum beaufschlagt bleibenden Arbeitsraum druckbeaufschlagt wird. Da die wirksame
Fläche auf der in der Zeichnung rechten Seite des Hauptkolbens 8 größer ist als auf der linken Seite,
wird der Hauptkolben 8 nach links verschoben, so daß die Schaltgabel 4 um die Achse 5 verschwenkt
und das Zahnrad 3 nach rechts in Eingriff mit dem Zahnrad 2 bewegt wird.
lst dies geschehen, dann schließt der Kontakt 44, so daß dem Kommandogeber 20 die Ausführung des
Schaltvorganges gemeldet und die erwähnte Ausgangssperre
im Kommandogeber 20 zur elektrischen Leitung 24 geschlossen wird und ein neuer Schalt-Vorgang
blockiert ist, solange die Zahnräder 2 und 3 miteinander in Eingriff stehen. Gleichzeitig wird das
Magnetventil 26 stromlos, so daß es in die in der Zeichnung wiedergegebene Stellung umschaltet und
die Leitung 27 mit dem Vorratsbehälter 14 verbindet. so daß der Stellzylinder 9 und das Steuerteil 19
hydraulisch entlastet sind.
Soll nunmehr das Zahnrad 3 mit dem in der Zeichnung linken Zahnrad 1 in Eingriff gebracht
werden, dann wird zunächst vom Kommandogeber 20 wieder über die elektrische Leitung 25 das Magnetventil
26 erregt, so daß es umschaltet und die Arbeitsräume 30 sowie 32 des Stellzylinders 9 druckbeaufschlagt
werden. Hauptkolben 8 und Hüfskolben 10 werden also wieder in die in der Zeichnung
wiedergegebene Stellung gebracht. Dabei verschwenkt die Schaltgabel 4 und bewegt das Zahnrad
3 aus der Verzahnung heraus in die in der Zeichnung wiedergegebene Mittelstellung.
Sobald die Zahnräder 1 und 3 synchron laufen. wird die Wicklung 42 des elektromagnetischen Vorsteuerventils
40 vom Kommandogeber 20 über die elektrische Leitung 24 erregt. Das Vorsteuerventil 40
schaltet um, damit auch das zugehörige Hauptventil 34, so daß der Arbeitsraum 32 des Stellzylinders 9
über die Leitungen 36 und 46 mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden ist. Der Arbeitsraum 32 wird also
drucklos, und die Kolben 8 sowie 10 verschieben sich aus der zeichnerisch wiedergegebenen Neutralstellung
nach rechts, und zwar unter der Wirkung des Druckes im Arbeitsraum 30 des Stellzylinders 9. Die
Schaltgabel 4 verschwenkt und verschiebt das Zahnrad 3 nach links in Eingriff mit dem Zahnrad 1.
Dies wird durch Schließen des Kontaktes 45 dem Kommandogeber 20 mitgeteilt, welcher die Erregung
des Magnetventils 26 abschaltet und die erwähnte Ausgangssperre im Kommandogeber 20 zur elektrisehen
Leitung 24 schließt.
Im Steuerteil 19 sind je Schaltrichtung ein kleinvolumiges, elektromagnetisches Vorsteuerventil 39
bzw. 40 und ein davon gesteuertes, großvolumiges, flüssigkeitsbetätigbares Hauptventil 33 bzw. 34 vorgesehen,
welches den jeweiligen, eigentlichen Schalt-Vorgang steuert. Die Vorsteuerventile 39 und 40 können
äußerst klein ausgebildet werden, so daß ihre Wicklungen 41 und 42 nur geringe Induktivitäten
aufweisen und bei Erregung derselben nur eine sehr kurze Zeitspanne verstreicht, bis das zum Umschalten
nötige Magnetfeld aufgebaut ist. Da die Hauptventile 33 und 34 jeweils flüssigkeitsbetätigbar sind, schalten
sie sehr schnell um. Durch die Kombination eines kleinvolumigen, elektromagnetischen Vorsteuerventils
mit einem großvolumigen, flüssigkeilsbetätigbaren Hauptventil ergibt sich eine geringstmögliche
Zeilverzögerung für die Durchführung jedes Schalt-Vorganges. Beispielsweise läßt sich eine reine Schaltzeit
von 35 Millisekunden vom Eintreffen des Schaltbefehles des Kommandogebers 20 am jeweiligen
Vorsteuerventil 39 bzw. 40 bis zum Ende der entsprechenden Verstellung des Hauptkolbens 8 erzieao
len. Würde man hingegen die großvolumigen Hauptventile 33 und 34 selbst als elektromagnetische Ventile
ausbilden, so müßten diese entsprechend den größeren Durchflußvolumina größere Magnete mit
entsprechend hochinduktiver Wicklung haben, was as einen verhältnismäßig langsamen Aufbau des jeweiligen
Magnetfeldes zur Folge hätte, so daß eine um das 4- bis 5fachc Verlängerung der Schaltzcit nicht
unterschritten werden kann.
Hinzu kommt, daß ein Stellzylinder mit definierter Neutralstellung und ein vom Kommandogeber gesteuertes
Magnetventil vorgesehen sind, welches beim Auslösen eines Schaltvorganges eine Bereit-Schaftsstellung
des Schaltgerätes gewährleistet, in welcher der Stellzylinder die Neutralstellunc einnimmt.
Wird der Synchronlauf der zu schaltenden Getriebe elektrisch erfaßt und dem Kommandogeber
20 zugeführt, dann gibt dieser beim Passieren des Synchronpunktes den Schaltbefehl, so daß die
Getriebeteile in kürzester Zeit miteinander in Eingriff gebracht werden. Bei den erzielbaren kurzen
Schaltzeitcn ist es grundsätzlich sogar möglich, ohne
ein Auskuppeln des Wechselgetriebes bei den Schaltvorgängen auszukommen, nämlich die beiden bei
dem jeweiligen Schaltvorgans miteinander in Eingriff zu bringenden Getriebeteile bei geschlossener Kupplung
aus der Neutralstellung in gegenseitigen Eineriff zu bringen.
Das Magnetventil 26 entlastet das Steuerteil 19 und den Stellzylinder 9 hydraulisch sowohl in dei
zeichnerisch wiedergegebenen Neutralstellung de;
Stellzylinders 9 als auch in den beiden geschilderter
Endsteliunsen des Hauptkolbens 8 des Stellzylinders9.
Der Hauptkolben 8 kann daher nach jedenausgeführten Schaltvorgang sich geringfügig bewegen.
wenn die verrastete Schaltgabel 4 vom Wechselgetriebe her erschüttert wird und geringfügig«
Schwingungen ausführt.
Einer kurzen Schaltzeit kommt auch zugute, wem
mindestens die Vorsteuerventile 39 und 40 als Ku
gelsitzventile ausgebildet sind. Solche Ventile weiser gegenüber Ventilen mit Steuerschieber und positivei
Überdeckung einen kürzeren Arbeitshub auf, so dai
die tiektromagnete kleiner und mit geringerer Wick
lungsinduktivität ausgebildet werden können als be
.65 den besagten Schieberventilen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben für
Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftfahrzeuge, welches eine Druckmittelquelle, mindestens einen
mit dem jeweils zu schaltenden Bauteil verbundenen Stellzylinder und ein mit einem elektrischen
Kommandogeber zusammenwirkendes Steuerteil zwischen jedem Stellzylinder und der Druckmittelquelle
aufweist, gekennzeichnet durch
a) mindestens einen Stellzylinder (9) mit definierter Neutralstellung, wie an sich bekannt,
und
b) ein vom Kommandogeber (20) gesteuertes Magnetventil (26), durch das beim Auslösen
eines Schiltvorganges das vorher entlastete Steuerventil (19) an die Druckmittelquelle
angeschlossen und der in Einschaltstellung befindliche Stellzylinder (9) in die Neutralstellung
gebracht wird, wobei
c) das Steuerteil (19) wenigstens mit einem die Druckmittelzufuhr und -abiuhr bei dem zugehörigen
Stellzylinder (9) steuernden, druckmittelbetätigbaren Hauptventil (33
bzw. 34) großen Durchflußquerschnitts und mit einen, elektromagnetischen, mit dem
Kommandogeber (20) verbundenen Vorsteuerventil (39 bzw. 40) kleinen Durchflußquerschnitts
versehen und r'is Vorsteuerventil (39 bzw. 40) drosselfrei mit dem Hauptventil
(33 bzw. 40) verbunden ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Vorsteuerventil (39
bzw. 40) als Kugelsitzventil ausgebildet ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 mit drei Schaltstellungen, dadurch gekennzeichnet, daß
der als Dreistellungszylinder mit einem ersten Arbeitsraum (30) zwischen der von der nach
außen ragenden Hauptkolbenstange (7) durchsetzten Zylinderstirnseite und dem Hauptkolben
(8), einem zweiten Arbeitsraum (31) zwischen dem Hauptkolbeü (8) und einem Hilfskolben
(10) und einem dritten Arbeitsraum (32) zwischen dem Hilfskolben (10) und der anderen Zylinderstirnseite
ausgebildete Stellzylinder (9) mit dem ersten Arbeitsraum (30) unmittelbar an die
Druckflüssigkeitsquelle (13, 16) angeschlossen ist, während der zweite und dritte Arbeitsraum
(31 bzw. 32) jeweils mit einem Hauptventil (33 bzw. 34) in Verbindung stehen.
Priority Applications (8)
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| DE1750114A DE1750114C3 (de) | 1968-03-30 | 1968-03-30 | Gerät zum halb- oder vollautomatischen Schalten von Zahnräderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge |
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| CH464969A CH508147A (de) | 1968-03-30 | 1969-03-27 | Hydraulisches Schaltgerät |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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| DE1750114C3 true DE1750114C3 (de) | 1975-01-30 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (31)
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