DE2510392C3

DE2510392C3 - Switching device for gear change transmissions, in particular in motor vehicles

Info

Publication number: DE2510392C3
Application number: DE19752510392
Authority: DE
Inventors: Peter 7990 Friedrichshafen Fischer; Friedrich 7996 Meckenbeuren Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2510392A1; DE2510392B2

Description

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Bei Nutzfahrzeugen ist der Handschalthebel eines von Hand zu schaltenden Wechselgetriebes oft relativ weit vom Getriebe entfernt Wenn das Fahrerhaus wegen der Zugänglichkeit von Motor und Getriebe im ganzen kippbar ist und federnd abgestützt wird, entsteht das Problem, daß sich die Eigenbewegungen des gefederten Kippfahrerhauses bei herkömmlichen Schalteinrichtungen auf die Funktion der Schaltübertragung ungünstig auswirken. Ein weiteres Problem entsteht beim Kippen des Fahrerhauses, da bei bisherigen Schalteinrichtungen dann entweder die Verbindung Schalthebel-Getriebe getrennt werden muß oder bei motorfester Lagerung des Handschalthebels eine entsprechend große öffnung im Fahrerhaus vorgesehen sein muß, durch die Motorlärm, Schmutz usw. in das Fahrerhaus eindringen kann.In commercial vehicles, the manual shift lever of a manual gearbox is often relative far from the gearbox If the driver's cab is in the whole is tiltable and is resiliently supported, the problem arises that the proper movements of the sprung tipping cab with conventional switching devices on the function of the switching transmission have an unfavorable effect. Another problem arises when tilting the cab, because at previous switching devices then either the connection shift lever transmission must be separated or if the manual gearshift lever is fixed to the motor, a correspondingly large opening in the driver's cab must be provided through which engine noise, dirt, etc. can penetrate into the cab.

Diese Probleme lassen sich durch hydrostatische Getriebeschaltungen nach dem Ausgangspunkt der Erfindung (z.B. DT-OS 23 31647) zufriedenstellend lösen. Derartige hydrostatische Schalteinrichtungen arbeiten ohne Fremdenergie, d. h. ohne die Hilfe einer Druckmittelpumpe, so daß zum Ausgleich der im Dauerbetrieb unvermeidlichen Leckölmengen und zum Druckausgleich von nach erfolgtem Kolbenhub in den Zylindern verbleibenden Differenzdrücken besondere Maßnahmen erforderlich sind. Zu diesen Maßnahmen zählen Rastmittel zur Fixierung der Schalthebelendlagen und Gangebenen, ein Druckmittelbehälter sowie Druckmittelleitungen zwischen dem Behälter und den Zylindern mit zugehörigen Einrichtungen zum öffnen bzw. Verschließen der Druckmittelleitungen.These problems can be solved by hydrostatic gear shifts according to the starting point of Invention (e.g. DT-OS 23 31647) satisfactory to solve. Such hydrostatic switching devices work without external energy, d. H. without the help of one Pressure medium pump, so that to compensate for the unavoidable quantities of leakage oil in continuous operation and for Pressure equalization of differential pressures remaining in the cylinders after the piston stroke has taken place Measures are required. These measures include locking means for fixing the shift lever end positions and aisle levels, a pressure medium container and pressure medium lines between the container and the Cylinders with associated devices for opening or closing the pressure medium lines.

Die Schalteinrichtung nach der DT-OS 23 31 647 hat jeweils einen Druckausgleich in der Leerlaufstellung und in beiden Endstellungen des Geber-Zylinders. Dies wird jeweils durch zwei in den Kolben eingearbeitete Ausgleichskanäle erreicht, die mit Umlaufnuten in den Zylindern in der Weise zusammenwirken, daß in den Endstellungen sowie der Mittelstellung des Schalthebels ein Druckausgleich der Zylinder stattfinden kann. Der Ausgleich von Leckverlusten kann dagegen nur in der Mittelstellung des Schalthebels erfolgen. Verbleibt die Schalteinrichtung längere Zeit in einer Endstellung, so können Leckölverluste auftreten, die nicht ersetzt werden und daher bei nachfolgenden Schaltungen u.U. Störungen verursachen können. Weiterhin hat es sich als nachteilig herausgestellt, in der Mitte des Kolbenweges (Leerlaufstellung) die Zylinder zum Leckölausgleich mit dem Druckmittelbehälter zu verbinden, da durch kleine Pendelbewegungen des Schalthebels um die Mittellage, beispielsweise durch Schwingungen des Schalthebels oder Spielen des Fahrers während der Wartezeit vor der Ampel schrittweise kleine Druckmittelmengen in den Zylinderraum eines Nehmerkolbens gepumpt werden und so den Nehmerkolben wandern lassen können, bis die Schalteinrichtung plötzlich außer Funktion gerät.The switching device according to DT-OS 23 31 647 each has a pressure compensation in the idle position and in both end positions of the master cylinder. This is achieved by two incorporated into the piston Compensating channels reached, which cooperate with circumferential grooves in the cylinders in such a way that in the End positions and the middle position of the shift lever pressure equalization of the cylinders can take place. Of the Compensation for leakage losses, on the other hand, can only take place in the middle position of the shift lever. That remains Switching device in one end position for a long time, so leakage oil losses can occur that are not replaced and can therefore cause malfunctions in subsequent circuits. Furthermore it has turned out to be disadvantageous, in the middle of the piston path (idle position) the cylinder to compensate for leakage oil to connect with the pressure medium tank, as by small pendulum movements of the shift lever around the Middle position, for example due to vibrations of the gearshift lever or play by the driver during the Waiting time in front of the traffic light gradually small amounts of pressure medium into the cylinder chamber of a slave piston be pumped and so can move the slave piston until the switching device suddenly out of order Function device.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, den Lecköl- und Druckausgleich in den hydrostatischen Übertragungskreisen einer Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so vorzunehmen, unter allen vorkommenden Betriebsbedingungen eine zuverlässige Funktion zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung nach Anspruch 1 gelöst.It is therefore the object of this invention to compensate for leakage oil and pressure in the hydrostatic transmission circuits a switching device according to the preamble of claim 1 to undertake under all to achieve a reliable function under the operating conditions that occur. This task is accomplished by a Switching device according to claim 1 solved.

Durch die besondere Lage der Einmündungen in die Zylinder erfolgt ein zuverlässiger Druck- und Leckölausgleich in den Endstellungen, so daß ein unbegrenzt langes Verbleiben des Schalthebels auch in den Endstellungen ohne Funktionsstörungen möglich ist. In der Mittellage des Schalthebels erfolgende kleine Schwingungsausschläge bzw. Pendelbewegungen können ebenfalls keine Funktionsstörungen hervorrufen.The special position of the junctions in the cylinders ensures reliable pressure and leakage oil compensation in the end positions, so that the shift lever can remain indefinitely in the End positions without malfunctions is possible. Small ones occurring in the middle position of the shift lever Oscillation swings or pendulum movements cannot cause any malfunctions either.

Mit den zusätzlichen Rückschlagventilen nach Anspruch 2 werden fehlende Druckmittelmengen in den Druckmittelleitungen auch während des Kolbenhubes und unabhängig von der Richtung der Schaltbewegung aus dem Druckmittelbehälter ergänzt, was für die eng unterteilte Schaltbewegung »Wählen der Gasse« besonders vorteilhaft ist.With the additional check valves according to claim 2, missing amounts of pressure medium are in the Pressure medium lines also during the piston stroke and regardless of the direction of the switching movement added from the pressure medium tank, what for the narrowly divided switching movement "select the alley" is particularly advantageous.

Die Anwendung von Rückschlagventilen zum Leckölausgleich in einem hydrostatischen Übertragungskreis einer Schalteinrichtung ist für sich bereits aus der GB-PS 7 35 664 bekannt. Hierbei sind jedoch keine in die Zylinderräume mündende Ausgleichsleitungen vorgesehen. The use of check valves to compensate for leakage oil in a hydrostatic transmission circuit a switching device is already known from GB-PS 7 35 664. However, there are no in Equalizing lines opening into the cylinder spaces are provided.

Einzelheiten zu Rastmitteln zur Fixierung der Schaltstellungen der Nehmereinheiten gemäß demDetails of locking means for fixing the switching positions of the slave units according to the

Oberbegriff dieser Erfindung gehen aus der US-PS 20 79 684 hervor, während der grundsätzliche Aufbau einer einen hydrostatischen Übertragungskreis für die Schalt- und für die Wählbewegung enthaltenden Schalteinrichtung durch die FR-PS 13S4 809 bekannt ist.The preamble of this invention emerges from US-PS 20 79 684, while the basic structure one containing a hydrostatic transmission circuit for the switching and for the selection movement Switching device known from FR-PS 13S4 809 is.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert Es zeigt The invention is explained using several exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 eine schematisch-perspektivische Darstellung einer Schalteinrichtung mit je einem hydrostatischen Übertragüiigskreis für die Wähl- und die Schaltbewegung, F i g. 1 is a schematic perspective illustration a switching device with a hydrostatic transmission circuit each for the selection and the switching movement,

Fig.2 ein Gangschema für das Beispiel nach Fig. 1, perspektivisch dargestellt und lagerichtig dem Schalthebel 7 in F i g. 2 zugeordnet,2 shows a gear diagram for the example according to FIG. 1, shown in perspective and in the correct position of the shift lever 7 in FIG. 2 assigned,

F i g. 3 u. 4 je eine Prinzipdarstellung eines hydrostatischen Übertragungskreises für eine bestimmte Bewegungsrichtung des Handschalthebels; mit Geber- und Nehmerzylindern, Druckmittelleitungen, Ausgleichsleitungen und einem Druckmittelbehälter,F i g. 3 and 4 each show a schematic diagram of a hydrostatic transmission circuit for a specific direction of movement of the manual shift lever; with master and slave cylinders, pressure medium lines, compensating lines and a pressure medium tank,

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeuges mit federnd gelagertem Kippfahrerhaus und einer Schalteinrichtung nach dieser Erfindung.F i g. 5 is a schematic representation of a utility vehicle with a resiliently mounted tilting driver's cab and a switching device according to this invention.

Die Schalteinrichtung nach Fig. 1, deren Gangschema in Fig.2 dargestellt ist, überträgt die Schaltbewegungen des in mehreren Richtungen beweglichen Handschalthebels in Komponenten mit zwei verschiedenen Bewegungsrichtungen aufgeteilt üoer vier Gebereinheiten 10, 20, 30, 40 auf hydraulischem Wege über zugeordnete Nehmereinheiten 14, 24, 34, 44, in denen die anteiligen Druckmittelbewegungen wieder zu einer zusammengesetzten Schaltbewegung zurückverwandelt werden. Die Gebereinheiten 10 und 20 übertragen die in die Bewegungsrichtung A-B fallenden Schaltbewegungsteile, die in diesem Beispiel zum Wählen der Gangebenen dienen, während die Gebereinheiten 30 und 40 die in die Bewegungsrichtung C- D fallenden Schaltbewegungsteile übertragen. Die Geberund Nehmereinheiten bestehen jeweils aus Kolben und Zylinder, Teile 11 und 12,21 und 22,31 und 32 sowie 41 und 42. Die Kolben U, 21, 31, 41 und die zugehörigen Zylinder 12, 22, 32, 42 der Gebereinheiten dienen in diesem Beispiel gleichzeitig als Lagerung für den Schalthebel 7, indem sie in den feststehenden Zylindern gleiten. Bei einer Schaltbewegung am Schalthebel 7 in Richtung A werden die Kolben 11 und 23 gemeinsam bewegt. Aus dem Zylinder 12 wird Druckmittel über die Druckleitung f.3 in den Zylinder 16 verdrängt und bewegt damit den Kolben 15 und den damit verbundenen Kolben 25 nach rechts, wodurch die Schaltmittel 9 eine bestimmte Gangebene auswählen. Gleichzeitig wird das durch den Kolben 25 aus dem Zylinder 26 verdrängte Druckmittel über die Druckmittelleitung 23 in den sich vergrößernden Zylinderraum 22 gedrückt.The switching device according to FIG. 1, the gear diagram of which is shown in FIG. 24, 34, 44, in which the proportional pressure medium movements are converted back to a composite switching movement. The transmitter units 10 and 20 transmit the switching movement parts falling in the direction of movement AB , which in this example serve to select the gear levels, while the transmitter units 30 and 40 transmit the switching movement parts falling in the direction of movement C-D. The master and slave units each consist of a piston and cylinder, parts 11 and 12, 21 and 22, 31 and 32 as well as 41 and 42. The pistons U, 21, 31, 41 and the associated cylinders 12, 22, 32, 42 of the master units are used in this example at the same time as a storage for the shift lever 7 by sliding in the fixed cylinders. With a switching movement on the switching lever 7 in direction A , the pistons 11 and 23 are moved together. Pressure medium is displaced from the cylinder 12 via the pressure line f.3 into the cylinder 16 and thus moves the piston 15 and the piston 25 connected to it to the right, as a result of which the switching means 9 select a specific gear level. At the same time, the pressure medium displaced from the cylinder 26 by the piston 25 is pressed into the expanding cylinder space 22 via the pressure medium line 23.

Sinngemäß gilt der gleiche Funktionsablauf auch für die anderen Bewegungsrichtungen B, C und D und für beliebige Bewegungen, deren Komponenten in Richtung A - B und C - D jeweils getrennt übertragen werden. Die Geber- und Nehmereinheiten einer Bewegungsrichtung, z. B. 10, 20,14, 24 für Richtung A- B, bilden mit den zugeordneten Druckleitungen jeweils ein geschlossenes System. Die jeweiligen Schaltstellungen, d. h. die einzelnen Gangebenen bei der Wählbewegung und die Gangendlagen bei der Schaltbewegung werden durch in Fig. 3 u. 4 schematisch dargestellte Rastmittel 81, 82 fixiert, deren Rastkräfte ausreichend groß sind, z. B., um die eingerastete Stellung unter allen im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen auch ohne Unterstützung durch hydraulische Kräfte einzuhalten und deren Wirkungs- bzw. Einfangzone beiderseits der Raststellung größer ist als die hydraulisch bedingten Schaltwegabweichungen. Wenn die hydraulisch übertragenen Schaltwege nicht exakt in den Rastpunkten enden, so streben die Schaltmittel 9 infolge der Rastwirkung selbsttätig in die exakte Schaltstellung. Um die beim Einrasten teilweise auftretenden geringfügigen zusätzlichen Druckmittelbewegungen zu ermöglichen und um eine Druckmittelreserve zu haben, ist ein Druckmittelbehälter 60 vorgesehen, dessen Flüssigkeitsinhalt mit Druckluft vorgespannt ist. Eine Anordnung von Ausgleichsleitungen und Rückschlagventilen bewirkt nach jeder vollzogenen Schaltbewegung einen raschen Ausgleich von Druckabweichungen in den Druckmittelleitungen 13, 23, 33 und 43 gegenüber dem Druckmittelbehälter und damit ein sofortiges Einrasten der Schaltmittel 9 in die jeweilige Schaltstellung. Die hydraulische Anordnung zum Druckausgleich für das geschlossene System von Geber- und Nehmereinheiten 30, 34, 40, 44 für eine Bewegungsrichtung ist in F i g. 4 angegeben und enthält je eine Ausgleichsleitung 65,66, 67 und 68 zwischen jedem der Zylinder 32,36,42 und 62 und dem Druckmittelbehälter 60. Die Ausgleichsleitungen 65 bis 68 münden jeweils an einer bestimmten Stelle in die zugeordneten Zylinder, die von den zugehörigen Kolben erst nahe der Endstellung, wenn sich die Schaltmittel 9 bereits im Einflußbereich der Rastwirkung befinden, freigegeben werden. Auf diese Weise werden die Zylinderräume 32, 36, 42 und 46 in jeder Endstellung mit dem Druckmittelbehälter und damit auch untereinander verbunden. Hierdurch werden positive und negative Druckabweichungen in den Kolben-Endstellungen ausgeglichen. Die Ausgleichsleitungen 66 und 68 sind außerdem noch mit den Druckmittelleitungen 33 bzw. 43 über Rückschlagventile 73 und 74 verbunden, durch die sich ein niedriger Druck in den Druckmittelleitungen 33, 43 gegenüber dem Druckmittelbehälter 60 in jeder Kolbenstellung sofort ausgleicht.Correspondingly, the same functional sequence also applies to the other directions of movement B, C and D and to any movements, the components of which are transmitted separately in directions A - B and C - D. The donor and receiver units of a direction of movement, z. B. 10, 20, 14, 24 for direction A-B, each form a closed system with the associated pressure lines. The respective shift positions, ie the individual gear levels in the selection movement and the gear end positions in the shift movement, are fixed by locking means 81, 82 shown schematically in Figures 3 and 4, the locking forces of which are sufficiently large, e.g. B. in order to maintain the locked position under all loads occurring while driving, even without the support of hydraulic forces, and the effective or trapping zone on both sides of the locked position is greater than the hydraulically-related shift travel deviations. If the hydraulically transmitted switching paths do not end exactly in the locking points, the switching means 9 automatically seek the exact switching position as a result of the locking effect. In order to enable the slight additional pressure medium movements that occur in part when engaging and to have a pressure medium reserve, a pressure medium container 60 is provided, the fluid content of which is biased with compressed air. An arrangement of compensation lines and check valves causes a rapid compensation of pressure deviations in the pressure medium lines 13, 23, 33 and 43 compared to the pressure medium container and thus an immediate engagement of the switching means 9 in the respective switching position after each switching movement. The hydraulic arrangement for pressure equalization for the closed system of transmitter and receiver units 30, 34, 40, 44 for one direction of movement is shown in FIG. 4 and contains a compensating line 65,66, 67 and 68 between each of the cylinders 32,36,42 and 62 and the pressure medium tank 60. The compensating lines 65 to 68 each open at a specific point in the associated cylinder, which is from the associated Pistons are only released near the end position when the switching means 9 are already in the area of influence of the latching effect. In this way, the cylinder spaces 32, 36, 42 and 46 are connected to the pressure medium container and thus also to one another in every end position. This compensates for positive and negative pressure deviations in the piston end positions. The compensation lines 66 and 68 are also connected to the pressure medium lines 33 and 43 via check valves 73 and 74, through which a low pressure in the pressure medium lines 33, 43 compared to the pressure medium container 60 is immediately compensated for in every piston position.

In F i g. 3 ist eine weitere hydraulische Anordnung für die Übertragung der Bewegung »Schalten« dargestellt, die sich von der bereits beschriebenen und in F ■ g. 3 dargestellten Anordnung nur dadurch unterscheidet, daß keine Rückschlagventile vorgesehen sind. Damit erfolgt der Druckausgleich der Zylinder mit dem Druckmittelbehälter ausschließlich in den Kolben-Endstellungen. In Fig. 3 is another hydraulic arrangement for the transmission of the movement "switching" is shown, which differs from the already described and in F ■ g. 3 The arrangement shown differs only in that no check valves are provided. In order to the pressure equalization of the cylinder with the pressure medium tank takes place exclusively in the piston end positions.

Die Anwendung der vorstehend erläuterten Schalteinrichtung in einem Nutzfahrzeug ist in F i g. 5 dargestellt. Die Gebereinheiten mit dem Zylindergehäuse 78 sind an dem gefederten und um die Kippachse 77 kippbaren Fahrerhaus 76 gefestigt und stellen gleichzeitig die Schwenklagerung des Schalthebels 7 dar. Druckmittelleitungen 13, 23, 33 und 43, die in der Nähe der Fahrerhaus-Kippachse einen flexiblen Abschnitt aufweisen, führen zum Zahnräderwechselgetriebe 8, in dem sich die nicht einzeln dargestellten Nehmereinheiten befinden.The application of the switching device explained above in a commercial vehicle is shown in FIG. 5 shown. The transmitter units with the cylinder housing 78 are on the sprung and around the tilt axis 77 tiltable driver's cab 76 and at the same time represent the pivot bearing of the shift lever 7. Pressure medium lines 13, 23, 33 and 43, which have a flexible section in the vicinity of the cab tilt axis have, lead to the gear change transmission 8, in which the slave units, not shown individually are located.

Nicht in allen Anwendungsfällen ist es unbedingt erforderlich, sowohl die Geber- vie auch die Nehmerzylinder eines hydrostatischen Übertragungskreises über Ausgleichsleitungen an den Druckmittelbehälter anzuschließen. In einigen Fällen führt auch eine Schalteinrichtung mit einem nur teilweise bzw. nicht ständig erfolgenden Lecköl- und Druckausgleich zu zufriedenstellender Betriebssicherheit. Wenn z. B. nur dieIt is not absolutely necessary in all applications, both the master cylinder and the slave cylinder a hydrostatic transmission circuit to be connected to the pressure medium tank via compensating lines. In some cases, a switching device with a only partially or not continuously leads resulting leakage oil and pressure equalization for satisfactory operational safety. If z. B. only the

Zylinder der Gebereinheiten mit Ausgleichsleitungen versehen sind, kann so eine Hydraulikleitung zwischen Geber- und Nehmerteil eingespart werden, d. h. es sind für zwei hydrostatische Schaltkreise einer Schalteinrichtung nur vier Druckmittelleitungen (zwischen den Zylindern) und keine Leckölleitung erforderlich. In diesem Fall erfolgt ein Ausgleich bei zwei Zylindern sofort und bei den anderen Zylindern bei der Rückbewegung des Kolbens, was in besonderen Fällen ausreichen kann, da die bei der Rückbewegung beaufschlagten Zylinder in jedem Falle sofort ausgeglichen werden.Cylinders of the transmitter units are provided with compensating lines, so a hydraulic line between Donor and receiver parts are saved, d. H. they are for two hydrostatic switching circuits of a switching device only four pressure medium lines (between the cylinders) and no leakage oil line required. In In this case, two cylinders are compensated immediately and the other cylinders are compensated for Return movement of the piston, which can be sufficient in special cases, since the return movement pressurized cylinder must be compensated immediately in any case.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Switching device for gear change transmissions, especially in motor vehicles, with an in handshift lever movable in several directions, its shifting movements each with a separate hydrostatic transmission circuit for the selection movement (selecting the gate) and the Switching movement (engaging the desired gear) on switching means of the gear change transmission ι ο are transmitted, the hydrostatic transmission circuits each consisting of piston and cylinder existing encoder and receiver units, pressure medium lines between the cylinders of the encoder and Slave units, locking means on the master and '5 slave units or parts connected therewith to fix the switching positions even without hydrostatic support, a pressure medium tank to compensate for leakage losses as well as compensating lines between cylinders and pressure medium tanks to compensate for hydrostatic pressures in the cylinders when they are fixed by locking means Switch positions of the slave units comprise, furthermore, the flow through the equalizing lines interrupted during the stroke movement of the piston assigned to the cylinder in question is, characterized in that the junctions of the compensating lines (65 to 68) in the associated cylinders (12, 22, 16, 26; 32, 42) are closely adjacent to the end position in which the relevant piston (11, 21, 31, 41) is extended to the maximum and the switching means (9) of the Gear already located in the area of influence of the locking means, whereby these cylinder spaces during the stroke movement closed by the piston, are only released near this end position, and so in the extended end position of the piston with the pressure medium container and with it are also connected to one another (Figs. 3 and 4).

2. Switching device according to claim 1, characterized in that the slave cylinders (36, 46) associated compensation lines (66, 68) with the associated pressure medium lines (33, 43) are also connected via check valves (73,74), which are directed towards the pressure medium lines open (Fig. 4).