DE2343711A1

DE2343711A1 - Schalteinrichtung fuer ein mechanisches wechselgetriebe von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2343711A1
Application number: DE19732343711
Authority: DE
Inventors: Kevin J Edwards; Walter Manning
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1974-03-28
Also published as: GB1352668A; DE2343711C2

Description

(0221)825- Z/DR-2 Sp Uk

Patentanmeldung Schalteinrichtung für ein mechanisches Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für ein mechanisches Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einer über einen Schalthebel zur Auswahl einer Vorwählebene radial verschwenkbaren und zum Einrücken einer Gangstufe axial verschiebbaren Schaltwelle, wobei die Einrttcfcbeweging über eine Hilfskrafteinrichtung unterstützbar ist.

Bei bekannten Schalteinrichtungen der eingangs genannten Art werden mechanische Wechselgetriebe verwendet, die mit mechanischen Synchronisiereinrichtungen ausgestattet sind, um ein geräuschloses und sicheres Einrücken der einzelnen Gangstufen zu ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die für ein mechanisches Wechselgetriebe geeignet ist, bei dem keine mechanischen Synchronisiereinrichtungen im Getriebe vorgesehen sind. Die Erfindung soll trotz der Verwendung von baulich einfacheren Klauenkupplungen im Getriebe ein geräuschloses und sicheres Einrücken der verschiedenen Gangstufen ermöglichen.

GB-138 / 15. August 1973⁴ 0 9 8 13/0357

Sitz der Gesellschaft: Köln Registergericht Köln, HRB 84 - Vorsitzender des Aufsichtsrates: Max Ueber ■ Vorstand: Hans-Adolf Barthelmeh Vorsitzender Franz J. Bohr · WaWemar Ebers - Charles W. Flynn · Wilhelm Inden · Alfred Langer ■ Hans Schaberger Stellvertretend: Klaus-Dieter Banzhaf ■ Horst Bergemann · Paul A.Guckel ■ Hans-Joachim Lehmann

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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem Fühler vorgesehen sind, die die Auswahl einer Gangstufe anzeigen und eine elektrische Einheit vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von den Fühlern und von Gebern, die die Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangswelle des Wechselgetriebes anzeigen, die Hilfskrafteinrichtung nur wirksam werden läßt, sobald ein Gleichlauf der für die gewählte Gangstufe in Eingriff zu bringenden Getriebeteile vorliegt.

Die Fühler zeigen hierbei an, welche Vorwählebene ausgewählt und welche Einrückbewegung begonnen wurde.

Die Fühler bestehen hierbei aus einer ersten Anordnung von elektrischen Schaltern, die bei Auswahl einer Vorwählebene über einen Vorsprung an der Schaltwelle betätigt werden sowie aus einer zweiten Anordnung von elektrischen Schaltern, die durch eine anfängliche Einrückbewegung über ein Segment an der Schaltwelle betätigt werden.

Die Hilfskrafteinrichtung besteht hierbei aus einem in einem Zylinder angeordneten, doppelt wirkenden Kolben, der über ein von der elektrischen Einheit bei Vorliegen eines Gleichlaufs geöffneten ersten Schaltventil und einem durch eine anfängliche Einrückbewegung betätigten, den entsprechenden Einlaß im Zylinder ansteuernden zweiten Steuerventil mit Druckmittel beaufschlagbar ist.

Das erste Schaltventil ist hierbei vorzugsweise ein über einen Solenoid gesteuertes Ventil.

Das zweite Steuerventil "besteht hierbei aus zwei parallel zueinander angeordneten, zwischen dem ersten Schaltventil und je einem Einlaß der Hilfskrafteinrichtung geschalteten einfachen Kolbenventil, die über Schrägflächen an der Schaltwelle betätigbar sind.

GB-138 / 15. August 1973 ^09813/0357

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Aueführungsbeiepieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Fühleranordnung von Fig. 1. Fig. 3 zeigt eine Frontansicht der in Fig. 2 gezeigten Fühleranordnung.

Fig. 4 zeigt eine Aufstellung über den Schaltzustand der die Fühleranordnung bildenden elektrischen Schalter in den verschiedenen Gangstufen.

Ein herkömmliches mechanisches Wechselgetriebe 10 für einen Lastkraftwagen weist vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf, die innerhalb des Getriebes durch miteinander in Eingriff bringen von einfachen Klauenkupplungen schaltbar sind. Das Wechselgetriebe 10 ist hierbei mit keiner mechanischen Synchronisiereinrichtung versehen.

Die Schalteinrichtung besteht aus einem Schalthebel 11 und einer Schaltwelle 12, die mit einer Auewähl- und Einrückeinrichtung im Getriebe verbunden ist. Die Auswahl- und Einrückeinrichtung ist hierbei durch das Schaltschema 13 angedeutet.

Die Schaltwelle 12 ist in Lagern 16 und 17 radial verschwenkbar und axial verschiebbar gelagert. Der Schalthebel 11 ist in einem Lager 14 kugelgelenkig gelagert und bei 15 gelenkig mit einem ab gekröpften Teil der Schaltwelle 12 verbunden.

GB-138 / 15. August 1973 - 4 -

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Die Bewegungen des Schalthebels 11, die zum Auswählen und Einrücken der verschiedenen Gangstufen möglich sind, sind durch das Schaltschema 18 angedeutet. Diese Auswähl- und Einrückbewegungen des Schalthebels 11 werden aif die Schaltwelle 12 übertragen.

Die Schaltwelle 12 ist an ihrem einen Ende mit einem Kolben 19 verbunden, der in einem Zylinder 20 angeordnet ist. Die Schaltwelle 12 erstreckt sich hierbei über den Zylinder 20 hinaus und weist an ihrem einen Ende eine Fühleranordnung 21 auf.

Die Fühleranordnung 21 zeigt die Auswahl einer Gangstufe an und besteht aus vier elektrischen Mikrosehaltern A, B, C und D, die über einen Vorsprung 22 und ein Segment 23 an der Schaltwelle 12 abwechselnd betätigt werden. Der Vorsprung 22 betätigt den elektrischen Mikroschalter A, wenn die Schaltwelle 12 radial in die Vorwahlebene für den 1. und 2. Gang verschwenkt ist, während

die er den Mikroschalter B betätigt, wenn die Schaltwelle 12 in Vorwahlebene für den 3. und 4. Gang verschwenkt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Längsbewegung der Schaltwelle 12 keine Änderung der Betätigung der Mikroschalter A oder B ergibt, da sich der Vorsprung 22 so weit parallel zur Schaltwelle 12 erstreckt, daß er beim Einrücken einer Gangstufe in Berührung mit dem entsprechenden Mikroschalter bleibt.

Das Segment 23 erstreckt sich entgegengesetzt zum Vorsprung 22 und steht in Berührung mit zwei elektrischen Mikroschaltern C und D, deren Betätigung durch ein Verechwenken der Schaltwelle 12 durch die Segznentform nicht verändert wird. Eine Vorwärtsbewegung der Schaltwelle 12 aus ihrer in Fig. gezeigten Neutralstellung öffnet den Mikroschalter D und zeigt dadurch an, daß die Schaltwelle 12 entweder in Richtung Einrücken einer zweiten oder vierten Gangstufe bewegt wird.

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Eine Rückwärtsbewegung der Schaltwelle 12 aus der in Fig. 2 gezeigten Neutralstellung öffnet den Mikroschalter C und zeigt an, daß entweder die erste oder die dritte Gangstufe ausgewählt wurde. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Mikroschalter C und D während einer anfänglichen Einrückbewegung der Schaltwelle 12 betätigt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß nach einer anfänglichen Einrückbewegung das Segment 23 beide Mikroschalter C und D freigibt.

In Fig. 4 sind die Schalterkombinationen aufgezeigt, die anzeigen, welche Gangstufe ausgewählt wurde.

Eine elektrische Einheit 24 ist mit einem Geber N l/der die Drehzahl der Eingangswelle abfühlt und mit einem Geber N 0, der die Drehzahl der Ausgangswelle abfühlt, verbunden. Der Geber N 1 ist hierbei benachbart einem Zahnrad 25 an der Eingangswelle angeordnet und erzeugt eine Anzahl von Impulsen, deren Frequenz proportional der Drehzahl der Eingangswelle ist. In ähnlicher Weise ist der Geber N 0 benachbart einem Zahnrad 26 auf der Ausgangswelle angeordnet und erzeugt eine Anzahl von Impulsen, deren Frequenz proportional der Drehzahl der Ausgangswelle ist. Die elektrische Einheit 24 erhält weiterhin eine Kombination von Signalen von den Mikro-8ehalterη A bis D, die anzeigen, welche Gangstufe ausgewählt wurde.

Das bedeutet, daß festgestellt wird, welche der vorhandenen Klauenkupplungen eingerückt werden muß, um die entsprechende Gangstufe zu schalten. Die elektrische Einheit 24 vergleicht nun die Drehzahl der Eingangswelle mit der Drehzahl der Ausgangswelle, wobei sie die Übersetzung der ausgewählten Gangstufe berücksichtigt und zeigt an, wann sich die beiden Teile der einzurückenden Klauenkupplung im Gleichlauf befinden. Sobald dieser Gleichlauf vorliegt, erzeugt die elektrische Einheit 24 ein Signal in der Leitung 28.

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Ein Zylinder 20 ist mit einem ersten Einlaß 29 über ein erstes Kolbenventil

30 und ein Schaltventil 31 mit einer Druckmittelquelle verbunden. Ein zweiter Einlaß 32 des Zylinders 20 ist über ein zweites Kolbenventil 33 und das Schaltventil 31 mit der Druckmittelquelle verbunden. In Fig. 1 sind die verschiedenen Ventile in ihren Stellungen gezeigt, die sie im Leerlauf einnehmen.

Die Schaltwelle 12 ist mit Schrägflächen 34 und 35 versehen. Eine anfängliche Einrückbewegung der Schaltwelle 12 in Vorwärtsrichtung bewirkt über die Schrägfläche 35 ein öffnen des Kolbenventiles 30. Eine ähnliche Bewegung der Schaltwelle 12 in Rückwärtsrichtung bewirkt über die Schrägfläche 34 ein öffnen des Kolbenventiles 33.

Das Schaltventil 31 wird über einen Solenoid 34 geöffnet sobald die elektrische Einheit 24 durch ein Signal in der Leitung 28 anzeigt, daß ein Gleichlauf, der für die gewählte Gangstufe in Eingriff zu bringende Getriebeteile vorliegt.

Ale Beispiel der Funktionsweise der e rf indungs gemäßen Schalteinrichtung vArd nun die Auswahl und das Einrückendes 3. Ganges beschrieben.

Der Schalthebel wird verschwenkt und in die Vorwählebene für den 3. und 4. Gang gebracht. Dadurch gelangt der Vorsprung 22 in Berührung mit dem Mikroschalter B und öffnet diesen. Eine anfängliche Einrückbewegung des Schalthebels 11 nach vorn in Richtung auf den 3. Gang bewirkt eine Verschiebung der Schaltwelle 12 nach hinten, so daß das Segment 23 den Mikroschalter C freigibt und dadurch öffnet. Die Schrägfläche 34 an der Schaltwelle 12 öffnet hierbei das Kolbenventil 33. Zu diesem Zeitpunkt wird keiner der Einlasse des Zylinders 20 mit Druckmittel beaufschlagt, da das Schaltventil

31 geschlossen ist. Die elektrische Einheit 24 weiß nunmehr aus der Kombination von Signalen, die sie von den Mikroschalter η A bis D erhält, welche Gangstufe der Fahrer des Fahrzeuges ausgewählt hat und entscheidet nun, ob die Drehzahl der Eingangewelle, die sie über den Geber N 1 abfühlt

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und die Drehzahl der Ausgangswelle, die sie über den Geber N O abfühlt, in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß ein Gleichlauf der für die gewählte Gangstufe in Eingriff zu bringenden Getriebeteile vorliegt. Sobald die elektrische Einheit 24 feststellt, daß ein Gleichlauf vorliegt, erzeugt sie ein Signal in der Leitung 28, das den Solenoid 34 betätigt, wodurch dieser das Schaltventil 31 öffnet. Hierdurch wird Druckmittel über das Schaltventil 31 und das Kolbenventil 33 zum Einlaß 32 des Zylinders 20 geführt und untersttttzt hierdurch die Einrückbewegung der Schaltwelle 12. Sobald ein Gleichlauf der in Eingriff zu bringenden Getriebeteile vorliegt, wird die Hilfskraftbetätigung wirksam und ermöglicht ein Einrücken der Gangstufe ohne hohen Kraftaufwand für den Fahrer.

Die beschriebene Schalteinrichtung stellt keine Möglichkeit zur Verfügung, einen Gleichlauf der miteinander in Eingriff zu bringenden Getriebeteile schneller herzustellen, vielmehr bleibt dies nach wie vor dem Fahrer überlassen, der durch Doppelkuppeln oder Zwischengas geben für ein rascheres Erreichen des Gleichlaufes Sorge tragen kann, es nimmt jedoch dem Fahrer die Schwierigkeit der Entscheidung ab, welcher Zeitpunkt der geeignete ist, nunmehr die Einrückbewegung der gewählten Gangstufe durchzuführen.

Die Kolbenventile 30 und 33 können gleichfalls über Solenoide betätigt werden, die in Abhängigkeit von Signalen von den Mikro schaltern A bis D betätigt werden können. Das Schaltventil 31 kann hierbei entfallen, wenn die Signale, die die Kolbenventile 30 und 33 steuern, von der elektrischen Einheit 24 über die Leitung 28 geliefert werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung besteht darin, daß bei einem Ausfall eines Teiles der elektrischen Einrichtung oder der pneumatischen oder hydraulischen Hilfskrafteinrichtung jede Gangstufe weiterhin vom Fahrer ausgewählt und eingerückt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

f 1. / Schalteinrichtung für ein mechanisches Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einer über einen Schalthebel zur Auewahl einer Vorwählebene radial verschwenkbaren und zum Einrücken einer Gangstufe axial verschiebbaren Schaltwelle, wobei die Einrückbewegung über eine Hilfskrafteinrichtung unterstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Fühler (21) vorgesehen sind, die die Auswahl einer Gangstufe (1, 2, 3 und 4) anzeigen und eine elektrische Einheit (24) vorgeed*en ist, die in Abhängigkeit von den Fühlern (21) und von Gebern (N 0 und N 1), die die Drehzahlen der Eingangs- und Auegangswelle des Wechselgetriebes anzeigen, die Hilfskrafteinrichtung (19/20) nur wirksam werden läßt, sobald ein Gleichlauf der für die gewählte Gangstufe in Eingriff zu bringende Getriebeteile vorliegt.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (21) anzeigen, welche Vorwählebene (1. - 2. Gang bzw 3. - 4. Gang) ausgewählt und welche Einrückbewegung (in Richtung 2. und 4. Gang bzw 1. und 3. Gang) begonnen wurde.
3. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (21) aus einer ersten Anordnung von elektrischen Schaltern (A und B), die bei Auswahl einer Vorwählebene

(1. -2. Gang bzw 3. -4-. Gang) über einen Vorsprung (22) an der Schaltwelle (12) betätigt werden, sowie einer zweiten Anordnung von elektrischen Schaltern (C und D), die durch eine anfängliche Einrückbewegung (in Richtung 2. und 4. Gang bzw 1. und 3. Gang) über ein Segment (23) an der Schaltwelle (12) betätigt werden, bestehen.

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4. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskrafteinrichtung (19./20) aus einem in einem Zylinder (20) angeordneten, doppelt wirkenden Kolben (19) besteht, der über ein von der elektrischen Einheit (24) bei Vorliegen- eines Gleichlaufs geöffneten ersten Schaltventil (31) und einen durch eine anfängliche Einrückbewegung betätigten, den entsprechenden Einlaß (29 bzw 32) im Zylinder (20) ansteuernden zweiten Steuerventil (30/33) mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
5. Schalteinrichtung rach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltventil (31) einüber einen Solenoid (34) gesteuertes Ventil ist.
6. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (30/33) aus zwei parallel zueinander angeordneten, zwischen den ersten Schaltventil (31) und je einem Einlaß (29 bzw 32) der Hilfskrafteinrichtung (19/20) geschalteten, einfachen Kolbenventilen (30 und 33) besteht, die über Schrägflächen (34 bzw 35) an der S_chaltwelle (12) betätigbar sind.

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