DE2145667A1

DE2145667A1 - Gangschaltvorrichtung

Info

Publication number: DE2145667A1
Application number: DE2145667A
Authority: DE
Inventors: Joseph Sauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-09-13
Filing date: 1971-09-13
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1405905A; CH540793A; JPS4837558A; SE383298B; FR2154001A5; US3808903A

Description

R. 509
6.9.71 Vo/Sm

.Anlage z\ir

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

E 0 B E R ¹S BOSCH G Tl B IL Stuttgart

Gan [^schaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine durch Druckmittel betätigbare Gangschal tvorrichtung für ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe mit einem in einer Ebene arbeitenden Ganggassenv/ählmotor und einem in einer zur ersten Ebene senkrechten Ebene arbeitenden Gangbefcätigungsmotor.

Eino hydraulisch betätigbare Gangschaltvorrichtung ist aus der
US-Pat:ont 2 137 961 bekannt. Diese Gangschaltvorrichtung hat
einen Ganggansenv.'ählmotor und einen in einer zu dessen Bewegung^- ebone senkrechten Bewegungsebene arbeitenden Gaiigbetätigungsmotor. Diese Motoren werden von einer von Hand betätigbaren Ventilsteuer-

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einrichtung gesteuert. Beim Einlegen eines Ganges wird zuerst der Ganggassenwählmotor der ebenso wie der Gangbetätigungsmotor als druckbeaufschlagter Stellzylinder ausgebildet ist entsprechend der zu wählenden Ganggasse mit unter Druck stehendem Druckmittel beschickt· Nach dem Wählen der Ganggasse wird als nächster Schritt der Gangbetätigungsmotor über die Ventilsteuereinrichtung mit unter Druck stehendem Druckmedium versorgt, so daß der gewählte Gang eingelegt wird· Beim Gangbetätigen baut sich der Druck im Gangbetätigungsmotor in einem Zuge auf· Eine Beeinflussung des Druckaufbaues während des Gangeinlegens ist nicht vorgesehen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Gangschaltvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei d.er die Schaltkräfte beim Einlegen der Gänge derart variiert werden, daß zum Synchronisieren ein ausreichend bemessener zur schonenden Betätigung der Synchronisiervorrichtung notwendiger Zeitraum zur Verfugung steht·

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Gangbetätigungsmotor ein Druckmittelmotor mit einem doppelseitig beaufschlagten Arbeitskolben ist, bei dem jede Druckmittelzuleitung in den auf beiden Seiton des Arbeitskolbens gelegenen Räumen über ein entsperrbares Rückschlagventil mit einer parallel geschalteten Drossel geleitet wird.

Das hat den Vorteil, daß der Arbeitskolben des Gangbetätigungsmotors langsam an den Anlegepunkt herangeführt wird, wodurch für die Synchronisierarbeit eine ausreichend bemessene Zeitspanne zur Verfügung steht und daß anschließend der Gang schnell eingelegt wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Rückschlagventil der einr Druckmittelzuleitung zum Gangbetätigiingsmotor durch den in der anderen Druckmittelzuleitung herrschenden Druck entsperrbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegens bandes ist in der Zeichnung dargestellt· Diese zeigt in

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Fig. 1 eine Gangschaltvorrichtung,

Pig. 2a ein Steuerdruck-Weg-Diagramm,

Fig. 2b ein Wege-Zeit-Magramm des Gangbetätigungsmotors

beim Gangeinlegen und in
Fig. 3a ein Steuerdruck-Weg-Diagramm
Fig. J>\> ein Weg-Zeit-Diagramm beim Gangauslegen.

Die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtimg ist prinzipiell aus den folgenden Hauptbestandteilen aufgebaut: einer Druckenergiequelle, einem Ganggassenwählmotor mit zugehörigen Druckmittel-Steuervorrichtungen und einem Gangbetätigungsmotor mit den zugehörigen Druckmittelsteuervorrichtungen. Nicht zur vorliegenden Erfindung aber dennoch zu der Gangschaltvorrichtung gehört außerdem noch ein elektronisches Steuergerät, das elektrische Schaltimpulse erzeugt, welche dann über die Druckniittelsteuervorrichtung die Gänge auslösen.

Als Druckenergiequelle kann beispielsweise eine von einem nichtgezeichneten Motor getriebene Hydraulikpumpe 1 dienen, an deren Ausgang ein Druckbegrenzungsventil 2 und zum Ausgleich von. Druckschwankung en und als Hilfskraftquelle ein Druckspeicher 3 angeordnet sind. Das Druckmittel saugt die Pumpe 1 aus einem Vorratstank 4 an.

Der Pumpe 1 nachgeschaltet ist ein von einem Elektromagnetventil 5 vorgesteuertes Abschaltventil 6.

Vom Abschaltventil 6 geht eine Druckmittel]oitung 7 zum Ganggacsenwählinotor 8 und eine zweite Druckmittel leitung 9 zum Gangbetätigunns-KiO tor 10.

Der Ganßganßonv'Uhliaotor O ist ein Druokmittelinotor mit einem doppelfjeitig beaufschlagten Arboitskolbon 11, der an einer beid-

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seitig geführten Kolbenstange 11' im Arbeitszylinder 12 geführt ist. Nahe den Stirnseiten des Arbeitszylinders sind an diesem zwei Druckmittelzuflüsse 13,14- angeordnet, die über ein durch den Druckmittelstrom selbst betätigtes Ventil 15 jeweils ^mi"t ^er Druckmittelleitung 7 verbindbar sind. Hier kann beispielsweise ein in der DT-OS 18 15 915 beschriebenes Wegeventil verwendet werden, das den Druckmittelstrom jeweils auf die Seite des Arbeitskolbens steuert, auf der sich ein Druck aufbauen kann.

Außerdem sind am Arbeitszylinder 12 noch vier Druckmittelabflüsse 16,17>18»19 vorgesehen, die jeder von dem Arbeitskolben 11 steuerbar über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 20,21,22,23 mit dem Rücklauf zum Tank 4 verbindbar sind.

Die Kolbenstange 11', die mit dem über einen aus dem Arbeitszylinder 12 herausragenden Ende in Bohrungen von um die Achse der Kolbenstange 11' drehbaren Schaltfingern 24,25,26,27 gelagert ist, ist über zwei, mindestens aber einen Mitnehmer 28 jeweils mit einem Schaltfinger 24,25,26,27 drehfest verbindbar. Der Mitnehmer 28 ist beispielsweise nach dem ITut-IF'eder-Prinzip aufgebaut.

Über eine' axiale Verschiebungen zulassende Mitnehmerverbindung, hier über die Keilwellenverzahnung 29, ist die Kolbenstange 11' mit einem Drehhebel 30 drehfest gekoppelt, der seinerseits durch den Gangbetätigungsmotor 10 ebenfalls um die Achse der Kolbenstange 11' geschwenkt werden kann.

Jeder Schaltfinger 24,25,26,27 ist durch eine Schalt- oder Koppelstange mit einer Schaltgabel verbunden, die wiederum eine Schaltmuffe eines Kraftfahrzeuggetriebes umfaßt.

Der Gangbetätigungsmotor 10 hat einen als zweiseitiger Stufenkolben ausgeführten Arbeitskolben 3I, der von einer Kolbenstange 32 geführt mit je einer seiner beiden beaufschlagten Seiten in je

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einen von zwei einander koaxial gegenüberliegenden Arbeitszylindern 33,33' eintaucht. In jedem Zylinder· 33133* ist links bzw. rechts von einer Anschlagstufe 34, 34' auf dem verjüngten Teil 35,35' ^des Arbeitskolbens 31 je ein innen und außen dichtender Führungsring 36,36' angeordnet. Der Führungsring 36,36' kann auf dem verjüngten Kolbenteil 35»35* frei hin und hergleiten.

Die beaufschlagte Stirnfläche des Führungsringes 36,36' ist gleich groß gewählt wie die beaufschlagte freie Stirnfläche des verjüngten Teils 35,35' des Arbeitskolbens 31.

In die beiden innerhalb der Führungsringe 36,36' gelegenen, einander zugewandten Ringräume der Zylinder 33,33* mündet je ein Druckmittelabfluß zum Tank 4, in jeden der beiden außerhalb des Arbeitskolbens 31 und der Führungsringe 36,36' gelegenen Räume je ein Druckmittelzufluß 37₅38.

Die Kolbenstange 32 hat an ihrem zwischen den Arbeitszylindern 33, 33' gelegenen Teil eine Ausnehmung 39, in die das kugelähnlich ausgebildete Ende des Drehhebels 30 eingreift.

Den Druckmittelzuleitungen 37,38 ist ein entsperrbares Zwillingsrückschlagventil 40 mit parallel geschalteten Drosseln vorgeschaltet. Das Zwillingsrückschlagventil 40 besteht aus zwei Rückschlagventilen 41,42, von denen jedes mit einer Druckmittelzuleitung 37, 38 verbunden ist. Die Rückschlagventile sind für den zum Arbeitskolben 31 fließenden Druckmittelstrom offen. Jedem Rückschlagventil 4-1,42 ist je eine Drossel 43,44 parallel geschaltet.

Das in die eine Druckmittelzuleitung 37 geschaltete Rückschlagventil ist von dem in der anderen Druckmittelzuleitung 38 herrschenden Druck entsperrbar; das in die Druckmittelzuleitung 38 geschaltete Rückschlagventil ist von dem in der Druckmittelzuleitung 37 herrschenden Druck entsperrbar. Jedes der beiden Rückschlagventile

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ist über eine Druckmittelleitung 45,46 in die je gin von einem Elektromagnetventil 47,48 vorgesteuertes Abschaltventil ■ 49,50 geschaltet ist, gemeinsam mit der Druckmittelleitung 9 verbunden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Gangschaltvorrichtung ist folgende:

Gibt' der Fahrer eines Kraftfahrzeuges dem zur Gangschaltvorrichtung gehörenden elektronischen Steuergerät den Befehl, einen bestimmten Gang einzulegen, so veranlaßt dieses in aufeinander abgestimmter Zeitfolge die zum Gangschalten notwendigen Arbeitsgänge, Auskuppeln, Herausnehmen des eingeschalteten Ganges, Wählen dee neuqinzulegenden Ganges, !Einlegen des Ganges und darauf wieder Einkuppele«

Das Wählen und Einlegen des Ganges, d. h. der eigentliche Getriebeschal tvorgang, wird von der erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung ausgeführt.

Das elektronische Steuergerät erzeugt dazu einen elektrischen Steuerstromj der eines der stromlos geschlossenen, elektromagnetisch betätigten Ventile 20,21,22,23 - hier z. B. 21 und damit den Druckmittelabfluß 17 - öffnet. Da der links vom Arbeitskolben 11 gelegene Raum im Arbeitszylinder 12, dann zum Tank 4 entlastet X3t, steuert das Ventil 15 den von der Pumpe 1 kommenden Druckmittelstrom über den Druckmittelzufluß 14 in den rechts vom Arbeitskolbeq. 11 gelegenen Raum, so daß sich der Arbeitskolben nach links bewegt. Bereits kurz bevor er den geöffneten Druckmittelabfluß 17 erreicht, wird der Arbeitskolben 11 durch den eich rasch aufbauenden Gegendruck abgebremst, bis er schließlich den Abfluß 17 zusteuert und dort verharrt. Durch den sich nun in beiden - links und rechts vom Arbeitskolben 11 - gelegenen Räumen aufbauenden Druck wird das Ventil 15 wieder in seine Neutralstellung zurückgebracht, so daß beide Seiten des Arbeitskolbens gleich mit Druck beaufschlagt werden. Über den Mitnehmer'28 ist die Kolbenstange 11* je*²** drehfest mit dem Schaltfinger 25 verbunden.

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Nachdem dieser Vorgang beendet ist, gibt das elektronische Steuergerät dem Gangbetätigungsmotor den Befehl den Gang einzulegen. Dazu wird eines der Ventile 49,50 - etwa das Ventil 49 - geöffnet, wodurch der Druckmittelstrom über das in dieser Richtung offene Rückschlagventil 4-1 und die Druckmittelzuleitung 37 in den links außerhalb des Arbeitskolbens 31 und des Führungsrings 36 gelegenen Raum des Arbeitszylinder 33 gelangen kann. Damit der Arbeitskolben 31 nach rechts verschoben werden kann, muß aus dem im rechten Arbeitszylinder 33' befindlichen Raum das enthaltene Druckmittel ausgeschoben werden. Bedingt durch das Flächenverhältnis zwischen dem Führungsring 36,36' und dem verjüngten Teil 35»35' des Arbeitskolbens 31 2mß aus dem Zylinder 33' ein doppelt so großes Volumen ausgeschoben werden wie in den Zylinder 33 einströmt. Das ausgeschobene Druckmittel muß, da das Rückschlagventil42 in abströmender Richtung sperrt, über die Drossel 44 fließen. Der sich hierbei aufbauende Druck ist aus dem in Fig. 2 dargestellten Steuerdruckwegdiagramm ersichtlich. Der Arbeitskolben wird bei nahezu konstantem Steuerdruck so lange nach rechts bewegt, bis - in Fig. 2 beim Punkt 16 - der Anlegepunkt der Synchroneinrichtung erreicht wird. Bedingt durch den dabei auftretenden mechanischen Widerstand für den Arbeitskolben 3I steigt der Steuerdruck im Arbeitskolben 33 an, bis schließlich der EntSperrdruck des Rückschlagventils 42 erreicht ist. In diesem Zeitpunkt, in dem der Synchronisiervorgang beendet ist, wird das Rückschlagventil 42 geöffnet und damit für das aus dem Arbeitskolben 33' abströmende Druckmedium ein ungehinderter Abströmweg geöffnet. Hierdurch wird ein schnelles Einlegen des nunmehr synchronisierten Ganges erreicht. Der Arbeitskolben 3I bewegt sich dabei im Steuerdruckwegdiagramm der Fig. 2 vom Punkt 61 bei wiederum nahezu konstantem Steuerdruck bis zum Punkt 62, in dem der Einlegevorgang beendet ist. Im Wege-Zeit-Diagramm der Fig. 2 ist als gestrichelter Verlauf der Arbeitslinie ein schließlich im Punkt 63 endender Gangoinlegevorgang dargestellt, bei dem das Rückschlagventil 42 nicht entsperrt worden wäre.

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In Fig. 3- der Zeichnung ist ein Steuerdruck-Weg-Diagramm und ein Weg-Zeit-Diagramm für einen Gangauslegevorgang dargestellt. Dieser wird dadurch eingeleitet, daß das elektronische Steuergerät den von der Pumpe 1 kommenden Druckmittel strom über das Ventil 50 und über das in dieser Richtung offene Rückschlagventil 42 in den im Arbeitszylinder 33 rechts außen vor dem Arbeitskolben 31 gelegenen Raum leitet. Wiederum bedingt durch das Flächenverhältnis zwischen dem Arbeitskolben und den Führungsringen muß in den Arbeitszylinder 33' - ein doppelt so großes Volumen einfließen, wie aus dem gegenüberliegenden Arbeitskolben 33 abfließen muß. Da die Drosseln 43,44 so eingestellt sind, daß sich bei hohem Durchfluß ein großer Druckabfall ergibt, wobei die Strömung stark verlangsamt wird, während bei kleinem Durchfluß nur ein unwesentlicher Einfluß auf das durchströmende Druckmedium ausgeübt wix*d, kann das Druckmittel aus dem Arbeitszylinder 33 ungehindert über die Drossel 43 abfließen. Da der Steuerdruck beim Gangauslegen nicht das hohe Niveau wie beim Gangeinlegen erreicht, spricht der Entsperrmechanismus für das Rückschlagventil 41 hier gar nicht an. Schließlich ist im Punkt 64 de3? Arbeitslinie (I^?ig. 3) der Gangauslegevorgang beendet, so daß sich dor Arbeitskolben 31 wieder in seiner Neutralstellung befindet.

Der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes verwendete Ganggassenwählmotor ist nicht erfindungsnotwendig. Es kann, wenn andere Konstruktionsbedingungen vorliegen, auch ein anderer Ganggassenwählmotor verwendet werden. Auch läßt sich das Flächenverhältnis zwischen Führungsring und verjüngtem Kolbenteil dee ArbeitskoIbens variieren, wenn eine andere Steuer-Charakteristik verlangt wird.

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Claims

- 9." Robert Bosch GmbH H. 509 Stutteart 2H5667 Ansprüche

1.J Durch Druckmittel betätigbare Gangschaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe mit einem in einer Ebene arbeitenden Ganggassenwählmotor und einem in einer zur ersten Ebene senkrechten Ebene arbeitenden Gangbetätigungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangbetätigungsmotor (10) ein Druckmittelmotor mit einem doppelseitig beaufschlagten Arbeitskolben (31) ist, bei dem jede Druckmittelzuleitung (37»38) in den auf beiden Seiten des Arbeitskolbens (31) gelegenen Räumen über ein ent sperrbar es Rückschlagventil (4-1,42) mit einer parallel geschalteten Drossel (4-3,44) geleitet wird.

2. Gangschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (41 bzw. 42) der einen Druckmittelzuleitung (37 bzw. 38) zum Gangbetätigungsmotor (31) durch den in der anderen Druckmittelzuleitung (38 bzw. 37) herrschenden Druck entsperrbar ist.

3. Gangschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (41,4-2) für den zum Arbeitskolben fließenden Druckmittelstrom offen ist.

4. Gangschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (41,42) der beiden zum Gangbetätigungsmotor (10) führenden Druckmittelzuleitungen (37>

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38) zusammen mit den jeweils zugeordneten Drosseln zu einem Zwillingsrückschlagventil (40) zusammengefaßt sind.

5. Gangschlatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangbetätigungsmptor (10) einen als zweiseitiger Stufenkolben ausgeführten Arbeitskolben (31)

- hat, der von einer Kolbenstange (32) geführt mit je einer seiner beiden beaufschlagten Seiten in je einen von zwei einander koaxial gegenüberliegenden Arbeitszylindern (33»33') eintaucht, daß auf dem verjüngten Teil (35>35*) des Arbeitskolbens (31) in jedem Zylinder (33j33') links bzw· rechts von einer Anschlagstufe (34-,'3⁷I-¹ ) je ein innen und außen dichtender Führungsring (36,36') angeordnet ist, daß die beiden innerhalb der Führungsringe gelegenen, einander zugewandten Ringräume der Zylinder (33»33') zum Tank (4) entlastet sind und in jeden der beiden außerhalb des Arbeitskolbens (31) und der Führungsringe (36,36') gelegenen Räume eine Druckmittelzuleitung (37j38) mündet.

6. Gangschaltvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beaufschlagte Stirnfläche des Führungsrings (36,36') gleich groß ist wie die beaufschlagte freie Stirnfläche des verjüngten Teils (35,35') des Arbeitskolbens (31).

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