DE2502578A1

DE2502578A1 - Stellungs-gangschalter zur schaltung elektrohydraulisch gesteuerter getriebe

Info

Publication number: DE2502578A1
Application number: DE19752502578
Authority: DE
Inventors: Willy Beig; Guenter Schwarz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1976-07-29
Also published as: BR7600324A; SE411401B; FR2298827A1; HU174407B; FR2298827B1; IT1053278B; DE2502578B2; SE7600719L

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Stellungs-Gangschalter zur Schaltung elektrohydraulisch gesteuerter Getriebe

Die Erfindung betrifft einen Stellungs-Gangschalter zur Schaltung elektro-hydraulisch gesteuerter Getriebe mit einem in zwei nebeneinanderliegenden Ebenen schwenkbaren Gangschalthebel, der nach jedem Schalten in seiner jeweiligen Stellung durch eine Rastung festgehalten wird. Ein solcher Stellungs-Gangschalter wird vorzugsweise in Baufahrzeugen, schweren Nutzfahrzeugen und Omnibussen angewendet.

Beispielsweise können mit dem Ganghebel eines solchen Stellungs-Gangschalters in einer ersten Schwenkebene Vorwärtsgänge und in der dazu parallelen Schwenkebene Rückwärtsgänge geschaltet werden. Außerdem läßt sich ein solcher Stellungs-Gangschalter auch als-Wählschalter für ein automatisches Getriebe verwenden, wobei der Wählhebel in einer einzigen, fortlaufenden Bewegungsbahn mit parallel versetzten Abschnitten geführt wird. -

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ORIGINAL INSPECTED

Die Aufgabe dieser Erfindung ist ein Gangschalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 <(^der sich durch einfachen Aufbau, wenige unkomplizierte und unempfindliche Teile so~ wie kostengünstige Herstellmöglichkeit und geringen Raumbedarf auszeichnet ./Diese Aufgabe wird durch einen Gangschal¹-ter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Das in Anspruch 1 angegebene Rastsystem mit einem federnden Rastkörper am Ende des Gangschalthebels_f entgegengesetzt zum Bedienungsknauf, und mit einem Rastenblech, das doppelreihig angeordnete Rastvertiefungen auf einer zylindrisch geformten Innenfläche aufweist, ist sehr einfach im Aufbau, wirkt mit nur einem Rastkörper in allen vorkommenden Bewegungsrichtungen und ergibt eine kräftige Rastierung bei geringem Platzaufwand, Zwischenstellungen lassen sich durch schmale Stege zwischen den Rastvertiefungen mit ausreichender Sicherheit vermeiden.

In den Fällen, in denen je nach den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges ein diagonales Schalten, d, h, ein Schwenken des Gangschalthebels in einer Schwenkebene und gleichzeitig quer zu dieser, mit Sicherheit ausgeschlossen werden muß, ist es besonders vorteilhaft, wenn beim Rastenblech an den Kreu« zungspunkten der zwischen den Rastvertiefungen liegenden Ste^ ge (jeweils in der Mitte zwischen vier ein Viereck bildenden Rastvertiefungen) Sperrnocken angeordnet sind. Diese Sperr**

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nocken können beispielsweise durch im Rastenblech befestigte Nie.tköpfe gebildet werden und zwingen den Schalthebel, die diagonale Bewegungsrichtung zu umgehen.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist eine im Gehäuse angeordnete Schaltwelle, die zur Lagerung des Gangschalthebels und Übertragung von" Schaltbewegungen innerhalb der ersten oder zweiten Bewegungsebene dient, mit dem Gangschalthebel über ein weich-elastisches Ringelement (Gummilager) spielfrei verbunden. Dadurch werden Rastgeräusche und -erschütterungen vermindert und gleichzeitig ein wartungsfreies Kardangelenk gebildet, das im Platzbedarf gut mit dem Rastsystem harmoniert und kostengünstig herstellbar ist.

Durch Verwendung einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung anstelle einer Verdrahtung im Innern des Gangschalters läßt sich die Montage vereinfachen und es ist eine Einsparung an Bauraum möglich. Gleichzeitig läßt sich die Anzahl der Teile vermindern und eine Erleichterung bei bestimmten Reparaturen erreichen.

Ein gemäß Anspruch 5 gestalteter Stellungs-Gangschalter besteht aus mehreren vollständig vormontierbaren Baugruppen für eine vereinfachte Montage, wobei die Baugruppen zwei voneinander getrennte Funktionsräume bilden. Hierbei ist für die Scha,lt* hebellagerung und Rastung, d. h, den mechanischen Teil, ein eigener Funktionsraum zugeordnet, bei dem infolge der Robustheit des mechanischen Teils eine öffnung, nach außen durch die offene

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Kulisse nicht nachteilig ist. Für die empfindlichen Schaltelemente und sonstigen Bauteile des elektrischen Teils steht ein getrennter, abgedichteter Funktionsraum zur Verfügung. Der mechanische Teil ist auf der Lagerplatte komplett vormontierbar, während die Leiterplatte mit den elektrischen Schaltelementen ebenfalls getrennt zu einer Baueinheit zusammengestellt werden kann. Zum Schluß brauchen nur noch vier Hauptteile - zwei Gehäuseteile, Lagerplatte und Leiterplatte zusammengefaßt werden.

Eine Schaltsperre, die elektromagnetisch steuerbar ist und in bestimmten Betriebszuständen eine Umschaltung verhindern kann, ist in Anspruch 6 angegeben. So ist beispielsweise in den Fällen, wo bei bestimmten Getriebearten in einem Gang eine für eine Rückschaltung zu hohe Geschwindigkeit gefahren wird, eine Schaltsperre zum Schutz des Antriebsmotors gegen Überdrehzahlen erforderlich. Mit den Merkmalen, daß der Gangschalthebel über eine Schaltwelle mit einem Sperrkörper verbunden ist, der mehrere Ausnehmungen aufweist und über eine radial zur Schaltwelle in einem Gehäuseteil geführte Kugel, die mit den Ausnehmungen zusammenwirkt, in seiner Bewegung dadurch gehemmt werden kann, daß die Kugel über einen elektromagnetisch betätigbaren, quer zur Führung der Kugel verschiebbaren Schieber in eine der Ausnehmungen bewegt und dort verriegelt wird, läßt sich der Einsatzbereich des Stellungs-Qangschalters wesentlich erweitern.

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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 12 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Stellungs-Gangschalter in räumlicher Ansicht mit eingetragenen Bewegungsrichtungen des Gangschalthebels,

Fig. 2 ein Schema der Schaltkulisse dieses Gangschalters für ein Lastschaltgetriebe mit je vier Vorwärts- und Rückwärtsgängen und Begrenzung der Reversierung auf die beiden unteren Gänge und Neutralstellung,

Fig. 3 ein anderes Schema einer Schaltkulisse ähnlich Fig. 2_f jedoch mit nur zwei Rückwärtsgängen, Reversierung nur über Neutralstellung möglich,

Fig. 4 ein weiteres Schema einer Schaltkulisse, geeignet für einen Vorwahl-Gangschalter für Automatik-Getriebe,

Fig. 5 ein weiteres Schema einer Schaltkulisse,

Fig. 6 einen Schnitt etwa am Gangschalthebel entlang durch das Gehäuse des Gangschalters nach Fig. 1,

Fig. 7 eine Draufsicht auf diesen Gangschalter bei teilweise entferntem Gehäuse,

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Fig. 8 einen Schnitt durch den elektrischen Abschnitt dieses Schaltergehäuses mit gestrichelt eingezeichnetem Verlauf der leitenden Bahnen der Leiterplatte,

Fig. 9 ein Rastenblech mit doppelreihig angeordneten Bohr* rungen als Rastvertiefungen,

Fig. 10 ein ähnliches Rastenblech wie in Fig, 9_f mit Sperr« nocken, die jeweils in der Mitte zwischen vier ein Viereck bildenden Rastvertiefungen angeordnet sind,

Fig. 11 einen anderen Stellungs-Gangschalter mit elektomagnetischer Kugelsperre, Schnittverlauf ist in der nachfolgend beschriebenen Fig. 12 gekennzeichnet,

Fig, 12 diesen Stellungs-Gangschalter, Schnittverlauf etwa am Gangschalthebel entlang.

Der Gangschalter besteht im wesentlichen aus dem Gangschalt* hebel 1, dem Schaltergehäuse 2 mit Schaltergehäuse-Oberteil 3 und -Unterteil 4, einer Lagerplatte 5 zwischen beiden Schaltergehäuseteilen, einer Leiterplatte 6, einer S.chaltwelle 7, die eine mit Nocken 8 versehene Schaltwalze 9 trägt und in der Lagerplatte 5 drehbar gelagert ist, und fünf nachfolgend mit Mikroschalter bezeichnete elektrische Schaltelemente 10 bis 14 mit kleinem Bauvolumen zum Schalten von Steuerströmen,

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Das, Schaltergehäuse-Oberteil 3 ist als Befestigungsträger zum Befestigen des Gangschalters ausgebildet und wird durch eine Lagerplatte 5 abgeschlossen. In dem so gebildeten Raum ist der mechanische Teil des Gangschalters untergebracht. Das Schaltergehäuse-Unterteil 4 wird ebenfalls von der Lagerplatte 5 abgeschlossen und enthält den elektrischen Teil des Gangschalters.

Mit dem in einem weich-elastischen Ringelement 15 (Gummilager) kardanisch aufgehängten Gangschalthebel 1 lassen sich

je 5 leicht unterschiedbare Schaltstellungen (Gänge, Fahrstufen) in 2 Ebenen (Gassen) A-B und C-D einstellen. Je 1 Gasse ist für die Vorwärts- bzw. Rückwärts-Fahrtrichtung.

Eine Schalterausführung für 6 Schaltstellungen in 2 Ebenen (Gassen) ist bei gleicher Gehäusegröße möglich«

Der Schalthebel 1 wird in einer im Gehäuse-Oberteil 3 eingegossenen Kulisse 16, die in Fig. 2 dargestellt ist, geführt. Die Schaltstellungen sind auf dem Oberteil gut sichtbar markiert (aufgegossen). Eine Lampenanzeige oder ähnliches kann damit entfallen.

Die kräftige Rastierung des Schalthebels 1 sowohl in den Schaltstellungen wie in den beiden Gassen erfolgt durch den Druck einer gefederten Kugel 17 in einem doppelreihig gelochten Rastenblech 18. Zwischeusteilungen sind infolge der schmalen

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Stege 19 zwischen den Rastlöchern 20 kaum möglich.

Das Rastenblech 18 weist an den Kreuzungspunkten der Stege zwischen den Rastlöchern 20 Sperrnocken 31 auf, die beim Stanzvorgang als warzenförmige Ausprägungen erzeugt worden sind und eine diagonale bzw. schräge Schalthebelbewegung verhindern.

Bei Schaltung der nach Fig. 1 unteren Gasse C-D wird durch ein Segment 21 am Schalthebel 1 mittels eines Druckbolzens 22 ein Mikroschalter 10 betätigt (Umschaltung V/R).

Die 5 Schalthebelstellungen werden auf vier Mikroschalter. 11 bis 14 übertragen, welche radial um die mit Nocken versehene Schaltwalze 9 angeordnet sind.

Die Verbindungswelle 7 zwischen Schalthebel 1 und Schaltwalze 9 sowie der Druckbolzen 22 für die Betätigung des Mikroschalter s 10 sind in Buchsen auf der Lagerplatte 5 zwischen Gehäuse-Ober- und Unterteil 3 und 4 gelagert« Hierdurch entsteht ein wartungsfreies Kreuzgelenk. An der Lagerplatte 5 ist auch das Rastenblech 18 befestigt (Punktschweißung).

Alle Mikroschalter 10 bis 14 sind auf der Leiterplatte 6 ' aufgelötet. Die elektrische Verbindung erfolgt durch die in Fig. 8 gestrichelt eingezeichneten Leiterbahnen auf der Leiterplatte.

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Der elektrische Anschluß geht über eine Kabelverbindung mit einem Anschluß an das Bordnetz und einem Anschluß an das Getriebe (Elektromagnet-Ventile). Die Befestigung der Kabelverbindung 28 erfolgt dadurch, daß eine flanschartige Aufweitung 38 am Ende des Kabelschlauches zusammen mit einem Dichtring 39 zwischen dem Gehäuseboden und der Leiterplatte 6 festgespannt ist. Eine besondere Kabelverschraubung ist deshalb nicht notwendig, was sich günstig auf die Herstellkosten auswirkt.

Die Leitungen der Kabelverbindung sind direkt in die Leiterplatte eingelötet.

Einzelheiten des Rastsystems und der Scha.lthebel-Lage" rung in dem weich-elastischen Ringelement. 15 werden nachstehend erläutert.

An dem Ende 23 des Gangscha,lthebels 1, das dem Bedienungsknauf 24 gegenüberliegt, ist die Kugel 17 als Rastkörper federnd angeordnet. Das mit der Kugel 17 zusammenwirkende Ra^ stenblech 18 weist auf einer zylindrisch geformten Innenfläche 25 doppelreihig angeordnete Rastlöcher 20 auf, je fünf für die Vorwärts- und Rückwärtsganghebelstellungen. Die geometrische Achse des Zylinders, nach dem die Innenfläche 25 geformt ist, geht durch den Schwenkmittelpunkt 26 des Gangschalthebels und fällt mit der Mittelachse der Schaltwelle 7 zusammen. Dadurch hat jedes der Rastlöcher 20 etwa gleichen Abstand vom Schwenkmittelpunkt 26 des Gangschalthebels, was für gleichmäßige Rast-

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kräfte erforderlich ist.

Der Gangschalthebel 1 ist in seinem Abstützbereich, d. h. am Schwenkmittelpunkt, ringförmig gestaltet, wobei dieser ringförmige Abschnitt 27 die Schaltwelle 7 konzentrisch umgibt, so daß zwischen diesen Teilen 1 und 27 und 7 ein Ringraum verbleibt. Dieser Ringraum wird von dein weich-elastischen Ringelement. 15, das in diesem Fall aus Gummi besteht, spielfrei, d. h. mit einer leichten Vorspannung, ausgefüllt. Dieses Ringelement 15 aus Gummi ergibt eine Verbindung zwischen dem Gangschalthebel 1 und der Schaltwelle 7, die sehr gut radiale Kräfte, z. B. die Rastkräfte oder Bedienungskräfte, übertragen kann und dennoch winkelbeweglich genug ist, um die Aufgabe eines Kardan^ gelenkes übernehmen zu können. Nicht zuletzt aber wirken sich die Dämpfungseigenschaften des Ringelementes 15 positiv auf Erschütterungen und Geräusche des Rastsystems aus»

Es kann in besonderen Fällen günstig sein, als zusätzliche Sicherungsmaßnahme den ringförmigen Abschnitt 27 des Gangschalthebels 1 durch einen (nicht gezeichneten) Stift mit der Schaltwelle 7 zu verbinden, um im Falle einer Alterung des Gummis des Ringelementes 15 die Mitnahme der Schaltwelle 7 beim Schwenken des Gangschalthebels sicherzustellen. Dieser Stift geht dann quer zur Längsachse des Gangschalthebels durch den Schwenkmittelpunkt hindurch und erzeugt mit dem ringförmigen Abschnitt 27 und der Schaltwelle 7 ein Kardangelenk, das allerdings durch das Gummi-Ringelement 7 kräftemäßig soweit

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entlastet ist, daß es wartungsfrei ist und der Stift nur relativ dünn im Vergleich zu einem herkömmlichen Kardangelenk zu sein braucht und die Lagerflächen auf ein geringes Maß reduziert werden können.

Der beschriebene Gangschalter ist für solche Getriebe verwendbar, welche entsprechend ihrem Einsatzgebiet für schnelles und häufiges Reversieren während der Fahrt ausgelegt sind und keine Rucksehaltsperre erfordern.

Es ist aber auch möglich, den Stellungs-Gangschalter mit einer einfachen Rückschaltsperre auszustatten, die elektromagnetisch betätigt wird. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 11 und 12 dargestellt. Der Aufbau dieses Gangschalters stimmt in vielen Punkten mit dem zuerst beschriebenen Gangschalter überein, so daß nur die Rückschaltsperre selbst näher erläutert wird.

Eine Schaltwelle 7, die mit dem Gangschalthebel 1 in Verbindung steht, trägt als Sperrkörper eine Sperrscheibe 32_f die am äußeren Rand kreisförmig ausgerundete Ausnehmungen 33 auf^ weist. Eine Kugel 34 ist in einer Bohrung radial zur Schaltwelle 7 beweglich geführt und wirkt mit den Ausnehmungen zusam^ men. Ein Schieber 36, der über einen Elektromagneten 38 bewegt werden kann, weist eine umlaufende Ausnehmung 40 und einen zylindrischen Abschnitt 41 auf. Infolge der Verschiebbarkeit

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des Schiebers 36 kann wahlweise entweder der·zylindrische Abschnitt 41 oder die Ausnehmung 40 des Schiebers 36 in den Bereich der Kugel 34 gebracht werden.

Wenn der zylindrische Abschnitt 41 des Schiebers 36 der Kugel 34 gegenüberliegt, so ist diese in der Ausnehmung 33 der Sperrscheibe 32 festgehalten und diese mit dem Gangschalthebel hierdurch arretiert. Ist dagegen die umlaufende Ausnehmung 40 des Schiebers 36 in einer der Kugel 34 gegenüber<-> liegenden Lage, so erhält die Kugel 34 soviel zusätzlichen BewegungsSpielraum, daß sie aus der Ausnehmung 33 der Sperrscheibe 32 herausbewegt werden kann, wodurch die Schaltsperre aufgehoben ist. Die Form der Ausnehmungen 33 und 40 ist so gewählt, daß die Kugel 34 je nach dem Schaltzustand, des Schiebers 36 jeweils selbsttätig die entsprechende Lage in einer der Ausnehmungen 33 oder der umlaufenden Ausnehmung einnimmt, ohne sich zu verklemmen.

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Claims

9 Sf)? S78 Patentansprüche ."'■;:. ■

^/Stellungs-Gangschalter zur Schaltung elektrohydraulisch gesteuerter Getriebe mit einem in zwei nebeneinanderliegenden Ebenen schwenkbaren Gangschalthebel, der nach jedem Schalten in seiner jeweiligen Stellung durch eine Rastung festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren bzw. dem Bedienungsknauf (24) entgegengesetzten Ende (23) des Gangschalthebels (1) ein Rastkörper (17) federnd angeordnet ist, der mit einem Rastenblech (18) zusammenwirkt, das doppelreihig angeordnete Bohrungen (20) oder andere Rastvertiefungen auf einer zylindrisch geformten Innenfläche (25) aufweist, wobei die geometrische Achse des Zylinders, nach dem die Innenfläche (25) des Rastenbleches (18) geformt ist, durch den Schwenkmittelpunkt (26) des Gangschalthebels (1) geht.
2. Stellungs-Gangschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Rastenblech (18) an den Kreuzungspunkten (30) der. zwischen den Rastvertiefungen (20) liegenden Stege (19) Sperrnocken (31) angeordnet sind.
3, Stellungs-Gangschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Gehäuse (2) des Stellungs-Gangschalters angeordnete Schaltwelle (7), die zur Lagerung des Gangschalthebels (1) und Übertragung von Schaltbewegungen innerhalb der ersten oder zweiten Bewegungsebene A-B bzw.

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"ff.

CD, (Vorwärts- oder Rückwärtsgänge) dient, mit dem Gangschalthebel über ein weich-elastisches Ringelement (15), spielfrei verbunden ist, wodurch die Rastgeräusche und -erschütterungen vermindert werden und gleichzeitig ein Kardangelenk gebildet wird.
4. Stellungs-Gangschalter nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungsleitungen im Gehäuse des Gangschalters zwischen dem Anschlußkabel (28) und elektrischen Schaltelementen (10, 11, 12, 13, 14) in Form einer gedruckten Schaltung auf einer Leiterplatte (6) erfolgt.
5. Stellungs-Gangschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Befestigungsträger ausgebildetes erstes Gehäuseteil (3) durch eine Lagerplatte (5) abgeschlossen ist und in dem so gebildeten Raum der Gangschalthebel (1) und die Rastung (17, 18) untergebracht ist, und daß ein zweites Gehäuseteil (4) mit der Lagerplatte (5) einen weiteren abgeschlossenen Raum bildet, das elektrische Schaltelemente (10 bis 14), Schaltwalze bzw. -scheibe (9) und die Leiterplatte (6) aufnimmt, und daß der Gangschalthebel (1) , Rastung (17,. 18) und eine Schaltwelle (7) mit der Schaltwalze auf der Lagerplatte gelagert und vormontierbar ist und daß die elektrischen Schaltelemente (10 bis 14) auf der Leiterplatte befestigt sind.

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6. Stellungs-Gangschalter nach einem der Ansprüche 1 , bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangschalthebel (1) über eine Schaltwelle (7) mit einem Sperrkörper (32) verbunden ist, der mehrere Ausnehmungen (33) aufweist und
über eine radial zur Schaltwelle (7) in einem Gehäuseteil geführte Kugel (34), die mit den Ausnehmungen (33) zusammenwirkt, in seiner Bewegung dadurch gehemmt werden kann, daß die Kugel (34) über einen elektromagnetisch betätigbaren, quer zur Führung der Kugel (34) verschiebbaren
Schieber (36) in eine der Ausnehmungen (33) bewegt und
dort verriegelt wird.

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