DE2600483C2 - Hilfskraftunterstützte Schalteinrichtung für Wechselgetriebe - Google Patents

Description

60

Synchrongetriebe für hohe Leistungen, z. B. in utzfahrzeugen, können je nach den Einsatz- und itriebsbedingungen sowohl mit wie auch ohne ;hallhilfe ausgestattet sein. Um die Herstellkosten edrig zu hallen und auch einen leichteren Austausch ■.w. spätere Umrüstung zu ermöglichen, ist es erwünscht, beide Ausführungen so weit wie möglich gleich auszuführen, , ,. .„ ,

Die Schaltkraft wird bei einer Schalthilfe der im Oberbegriff von Anspruch I näher bezeichneten Art zum wesentlichen Teil mit Hilfe eines Druckmediums aufgebracht, dessen Zufuhr durch ein abhängig vom elastischen Verformungsweg eines elastischen Elementes betätigtes Steuerventil gesteuert wird, wobei durch Begrenzungen des Verformungsweges des elastischen Elementes auch bei Ausfall der Hilfskraft noch ein Schalten möglich ist.

Bei einigen bisher bekannten Schalteinrichtungen ist das elastische Element und das Steuerventil in die Schaltstange eingebaut (DT-OS 19 61 597 und DT-OS 21 40 881). Daraus ergeben sich unterschiedliche Schaltstangen für die Ausführungen mit und ohne Hilfskraftunterstützung.

Ferner ergeben sich ungünstigere Einbaumaße für die Schalteinrichtung, da sich der Platzbedarf der Schaltstange durch das eingebaute Schaltventil vergrößert. Dies kann ein empfindlicher Nachteil sein, wenn die Schaltstange, wie es bei Nutzfahrzeugen vorkommt, dicht über den Antriebsmotor hinweg geführt werden muß.

Ein weiterer Nachteil von Ausführungen, bei denen ein Steuerventil in die Schaltstange eingebaut ist, ergibt sich aus der Anfälligkeit dieser Anordnung gegen Schwingungen der Schaltstange, wobei die Massenkräfte der beiden relativ zueinander verschiebbaren Teile der Schaltstange die Lager bzw. Gleitführungen des Steuerventils stark belasten und u. U. vorzeitig verschleißen können.

Durch die DT-AS 19 17 368 ist eine Schalteinrichtung bekannt, bei der das Schaltventil und das elastische Element in ein Verbindungsteil zwischen Schaltstange und Schaltglied eingebaut wird. Als Verbindungsieil dient eine relativ kurze, in einer Verlängerung des Getriebegehäuses geführte zusätzliche Schaltstange. Diese Anordnung ist zwar gegen Schwingungen relativ wenig empfindlich, doch sind es auch hier unterschiedliche Schaltstangen für die Ausführungen mit und ohne Schalthilfe erforderlich. Außerdem entsteht ein höherer Platzbedarf in axialer Richtung, da das Getriebegehäuse durch die angebaute Hilfskrafteinrichtung verlängert wird.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine hilfskraftunterstützte, gegen Massenkräfte unempfindliche Schalteinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, deren Einbauverhältnisse nicht ungünstiger sind als bei einer Schalteinrichtung ohne Hilfskraflunterstützung für das gleiche Wechselgetriebe. Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß ein am Ende der Schaltstange angeordnetes Kugelgelenk als elastisches Element ausgebildet ist und der bei der Übertragung der Handkraft sich einstellende Verformungsweg dieses niachgiebigen Kugelgelenks zur Betätigung des Steuerventils dient, kann ein Getriebe mit einer hilfskraftunterstützien Schalteinrichtung in den Einbaumaßen gleich gehalten werden mit dem vergleichbaren Getriebe ohne Hilfskraftunterstül/.ung. Die Schaltstanga kann dabei für beide Ausführungen gleich sein. Die Gleitführungen der gegeneinander beweglichen Teile des Kugelgelenks unterliegen dabei keinen Momentenwirkungen aus den Ma'senkräften der Schaltstange, da sich die Gleitführungen nahezu im Unterstützungspunkt, d. h. im Bereich des Kugelgelenks, befinden.

26 OO

Eine platzsparende Anordnung ergibt sich bei einer Schalteinrichtung, bei der das; Steuerventil unmittelbar am Kugelgelenk angeordnet und mit diesem fest verbunden ist. Der Herstellaufwand der Schalteinrichtung läßt sich außerdem gering halten, wenn da> Gehäuse des Steuerventils mit einem Teil des Kugelgelenks fest verbunden ist und die beweglichen Teile des Steuerventils (Ventilschieber usw.) mit dem anderen Teil des Kugelgelenks mittelbar oder unmittelbar verbunden sind. Dabei ergeben sich bei Verwendung eines Gelenkhebels nach Anspruch 4 weitgehend frei wählbare Möglichkeiten der Anordnung des Steuerventils im Verhältnis zum Kugelgelenk. Ferner läßt sich infolge einer möglichen Hebelübersetzung ein größerer Betätigungsweg für das Steuerventil erreichen.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 bis 3 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung mit einem Steuerventil und einem Kugelgelenk als Baueinheit ausgeführt,

F)g. 2das hydraulische Funktionsschema hierzu und

Fig.3 eine mit der nach Fig. 1 vergleichbare Anordnung, die hierzu lediglich bauliche Unterschiede aufweist.

Die Anordnung nach Fig. I und 2 besteht aus einem Steuerventil 10 zur Steuerung der Druckmittelzufuhr einer Hilfskrafteinrichtung und einem Kugelgelenk 11 als Bestandteil einer hilfskraftunterstützten Schalteinrichtung für synchronisierte Wechselgetriebe.

Bei dieser Schalteinrichtung werden die Bewegungen eines Handschalthebels 45 durch Schub/Druck und Drehung einer Schaltstange 46 über das Kugelgelenk 11 auf ein weiterführendes Schaltglied 47 (Schwinge, weitere Schaltstange) des Schaltgestänges übertragen. An diesem im Kraftfluß hinter dem Kugelgelenk 11 liegenden Schaltglied 47 greift ein Hilfskraftkolben 12 (schematisch in F i g. 2 dargestellt) an, dessen Druckmittelzufuhr durch das Steuerventil 10 gesteuert wird.

Das Kugelgelenk 11 enthält einen Gelenkzapfen 13 mit einem Kugelkopf 14 und einem Befestigungsgewinde 15, mit dem der Gelenkzapfen beispielsweise in einer Schaltschwinge befestigt ist. Der Kugelkopf 14 des Gelenkzapfens 13 wird von einem Lagerkörper 16 nahezu spielfrei umschlossen. Der Lagerkörper 16 ist in einem Gehäuse 17 quer zur Mittelachse des Gelenkzapfens verschiebbar geführt und durch eine Anordnung von Federn 18 und Scheiben 19 federzentriert, d. h. der Lagerkörper 16 mit dem Kugelkopf 14 sucht unter dem Einfluß der Federn 18 stets eine mittlere Lage einzunehmen, in der der Lagerkörper mit den Gehäusekanten 20 bündig ist. Der Verschiebeweg des Lagerkörpers 16 relativ zum Gehäuse 17 ist dadurch begrenzt, daß der Gelenkzapfen an dem Rand seiner Austrittsöffnung des Gehäuses 17 anschlagen kann oder die Feder auf ihre Blockhöhe zusammengedrückt wird. Dieser Verschiebeweg des Lagerkörpers gegenüber dem Gehäuse ist abhängig von der Handbetätigungskraft, die über die Schaltstange auf den Gewindezapfen und damit das Gehäuse 17 übertragen wird, und ist im Verhältnis zum Schaltweg gering.

Im Kugelkopf 14, der zu diesem Zweck eine zum Kugelmittelpunkt führende Aufnahmebohrung 22 aufweist, ist das mit einem Kugelkopf 23 versehene Ende eines Gelenkhebels 24 so gelagert, daß die jeweiligen Kugelmittelpunkte zusammenfallen. Der Gelenkhebel 24 greift mit seinem anderen, ebenfalls mit einem fts Kugelkopf 25 versehenen Ende in eine Aufnahmebohrung mit einem Kugelkopf 25 versehenen Ende in eine Aufnahmebohrung 26 eines Vcntilschicbers 27, der in einer Ventilbohrung 28 des Steuerventils 10 längsbeweglich geführt ist. Der Gelenkhebel ist in seinem Mittelteil mit einem Kugelbund 29 versehen, der in einer Aufnahmebohrung 30 des Gehäuses 17 nahezu spielfrei geführt ist. Auf diese Weise überträgt der Gelenkhebel 24 jede Relativbewegung des Lagerkörpers 16 bzw. Kugelkopfes 14 zum Gehäuse 17 auf den Ventilschieber 27, der sich daraufhin relativ zum Ventilgehäuse 31 des Steuerventils 10 verschiebt. Das Gehäuse 17 des Kugelgelenks und das Ventilgehäuse 31 sind über eine reichlich dimensionierte Schraubenverbindung miteinander verbunden, die ein axaktes Justieren der Mittellage des Ventilschiebers 27 des Steuerventils auf die federzentrierte Mittellage des Kugelgelenks erlaubt und nach dem Anziehen der Schrauben beide Gehäuse unverschiebbar zusammenhalt.

Das Ventilgehäuse 31 weist einen Anschluß Vfür eine Druckluftquelle, Anschlüsse A und B, die der Druckmittelzufuhr zum Hilfskraftzylinder (jeweils einer Betätigungsrichtung zugeordnet) dienen, sowie eine Entlüftung E auf, deren Austrittsbohrung durch ein Einsatzstück 32 gegen das Eindringen von Schmutz usw. geschützt ist.

Die Ventilbohrung 28 besteht aus einem Mittelteil 33, der um ein geringes Maß länger ^:st als der Ventilschieber 28, sowie zwei erweiterten Abschnitten 34, die sich jeweils mit einer als Ventilsitz dienenden Planfläche 35 an den Mittelteil anschließen. An den Planflächen 35 liegen jeweils, angedrückt durch Federn 36, Ventilkörper 37 an. Die Ventilbohrung 28 ist an beiden Enden durch Deckel fest verschlossen.

In die von den Ventilkörpern 37 abgeschlossenen Abschnitte 34 der Ventilbohrung münden Bohrungen, die mit der Druckluftquelle bzw. Anschluß V Verbindung haben. Von den Anschlüssen A und B ausgehend münden Bohrungen 38 nahe an den Planflächen 35 in den Mittelteil 33 der Ventilbohrung. Der Venti!schieb°r 33 ist an beiden Enden im Durchmesser abgesetzt, damit die Einmündungen der Bohrungen 38 nicht vom Ventilschieber abgedeckt werden. Der Ventilschieber 27 weist von jeder Stirnseite ausgehende konzentrische Bohrungen 39 auf, die sich im Querbohrungen 40 treffen. Die Querbohrungen 40 sind im mittleren Bereich des Ventilschiebers angeordnet und münden in einen Ringraum 41, der durch eine Erweiterung des Mittelteils 33 gebildet ist und mit der Entlüftung £ Verbindung hat. Die Bohrungen 38 und 39 stellen also je nach der Stellung des Ventilschiebers 27 eine Verbindung der Anschlüsse A und/oder Bmit der Entlüftung Eher.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist wie folgt: Es sei angenommen, daß vom Schalthebel 45 eine Schaltbewegung eingeleitet wird, die über die Schaltstange 46 und den darin eingeschraubten Gewindezapfen 21 das Gehäuse 17, bezogen auf die Darstellung nach Fig. 1, nach rechts verschiebt. Infolge der bei einem schweren Synchrongetriebe unvermeidlichen Schaltwiderstände folgt der Gelenkzapfen 13 dieser Bewegung zunächst nicht. Dadurch verschiebt sich der Lagerkörper 16 relativ zum Gehäuse 17, Wi.bei die linke Scheibe 19 von der Gehäusekante 20 abhebt und die linke Feder 18 zusammengedrückt wird. Infolge der so erfolgenden Relaiiv-Verschiebung des Lagerkörpers 16 zum Gehäuse 17 wird der Ventilschieber 27 über den Gelenkhebel relativ /um Ventilgehäuse nach rechts verschoben, so daß der rechte Ventilkörper 37 durch den Vcnlilschieber von seinem Dichtsilz 35 abgehoben wird. Hierdurch kann Druckluft aus der Drtickluftquelle aus dem im Abschnitt 34 der Ventilboh-

rung liegenden Raum zum Anschluß B gelangen. Gleichzeitig wird durch den an der Stirnseite des Ventilschiebers 27 anliegenden Ventilkörper 37 die Bohrung 39 verschlossen, so daß der Anschluß B nicht mehr mit der Entlüftung verbunden ist. Die Leitung B führt Druckluft in den Hilfskraftzylinder auf die Seite des Hilfskraftkolbens, die eine mit der Handbetätigungskraft gleichsinnige Hilfskraft erzeugt.

Wenn der Handschalthebel in umgekehrter Richtung bewegt wird, läuft der Vorgang sinngemäß in gleicher Weise ab, wobei lediglich die relative Bewegungsrichtung des Lagerkörpers 16 und des Ventilschicbers 27 umgekehrt ist und dem Anschluß A Druckluft zugeführt wird.

Wenn die durch das Kugelgelenk übertragene Schaltkraft so gering ist, daß die Vorspannkraft einer der Federn 18 nicht überwunden wird, so erfolgt die Übertragung direkt ohne Hilfskraftunterstützung. Bei Ausfall der Druckluftquelle erfolgt die Übertragung ebenfalls ohne Hilfskraftunterslützung, jedoch wird sich der Gelenkzapfcn dabei gegenüber dem Gehäuse bis zum Anschlag verschieben.

Das in Fig. 2 dargestellte hydraulische Funktionsschema wird wegen seiner Übersichtlichkeit nur kurz erläutert. Aus einer Druckluftquelle 42 wird Druckluft über das Steuerventil 10, das als 5/3-Wegevcntil ausgebildet ist, wahlweise über die Anschlüsse A oder Ii dem Hilfskraftzylinder 43 verbunden. Das Steuerventil 10 wird durch die relative Verschiebung der beiden Teile des Kugelgelenks 11 betätigt. Der Hilfskraftkolbcn 12 greift an dem Teil 47 des Schaltgcstängcs an.

Das Funktionsschema nach Fig. 2 gilt auch für die Anordnung nach Fig. 3, die im Grundprinzip mit der Ausführung nach Fig. 1 völlig übereinstimmt und lediglich Unterschiede baulicher Art aufweist. Ks werden nachfolgend nur die zur Ausführung nach F i g. I unterschiedlichen Merkmale beschrieben.

Ein den Kugelkopf 14 des Gclenkzapfens 13 umschließender Lagerkörper 50 ist zweiteilig ausgeführt mit einer Gcicnkschalc 51 und einem Führungsteil 52, an dem ein Bolzen 53 befestigt ist.

Der Bolzen 53 ist mit Anschlügen 54 versehen, an denen Scheiben 55 anliegen. Zwischen den Scheiben 55 ist eine Feder 56 angeordnet, die als Zentrierfederung für die Mittelstellung des Kugelgelenks dient. Der Bolzen 53 ist nahe an seinem Ende mit einer Querbohrung versehen, in der ein Kugelbund 57 eines Gelcnkhebels58 nahezu spielfrei geführt ist.

Der Lagerkörper 50 des Kugelgelenks wird von einer Hülse 59 geführt und umschlossen, das über einen Gewindezapfen 60 mit einer nicht gezeigten Schallstange verbunden ist. An der Hülse 59 ist außerdem das Ventilgehäuse 61 eines Steuerventils 62 befestigt, das mit dem nach F i g. 1 weitgehend übereinstimmt.

Der Gelenkhebel 58 ist wie im Beispiel nach F i g. 1 an jedem Ende mit einem Kugelkopf 63 bzw. 64 versehen.

Während der Kugelkopf 63 in den Ventilschiebcr des Steuerventils eingreift, ist der Kugelkopf 64 in einem Einstcllstück 65 gelagert, das mit dem Ventilgehäuse 61 über eine Schraubenverbindung verbunden ist und eine exakte Justierung der Mittellage des Kugelgelenks auf die Mittellage des Vcntilschiebers gestattet.

Durch die beschriebene Lagerung des Gelenkhebels werden die Wege des Bolzens 53 gegenüber dem Ventilgehäuse 61 bei der Übertragung auf den Ventilschiebcr im Betrag verdoppelt.

Die Funktionsweise der Anordnung nach Fig.3 entspricht sinngemäß derjenigen Anordnung nach Fig.3. Weitere Abwandlungen sind ohne weiteres möglich, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere äst es ohne weiteres auch möglich, den Ventilschieber des Steuerventils direkt

d. h. ohne Zwischenschaltung eines umlenkender Hcbelstückes, mit einem Teil des Kugelgelenks zi koppeln.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausfülirungsbci spielen war stets der Lagerkörper des Kugelgelenks mi dem Ventilschiebcr und das den Lagerkörper nnchgic big führende Gehäuse des Kugelgelenks mit den Ventilgehäuse gekoppelt. Es ist in gleicher Weise aucl die Umkehrung möglich, d.h. die Koppelung de Lagerkörpers mit dem Ventilgehäuse und des Kugelge lenk-Gehäuses mit dem Ventilschiebcr.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hilfskraftunterstützte Schalteinrichtung für synchronisierte Wechselgetriebe, bei der die Bewejungen eines Handschalthebels durch Schub bzw. Zug und/oder Drehen einer Schaltstange über Kugelgelenke auf weitere Schaltglieder übertragen werden, mit einem im Kraftfluß dieser Schalteinrichtung angeordneten elastischen Element, dessen der Handbetätigungskraft etwa proportionaler, durch Anschläge begrenzter und relativ kurzer Verformungsweg zur Betätigung eines Steuerventils dient, mit dem die Druckmittelzufuhr zur Hilfskrafteinrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das an einem Ende der Schaltstange (46) angeordnete Kugelgelenk (11) als elastisches Element gestaltet ist in einer Weise, daß der mit der Schaltstange (46) verbundene Teil (17) des Kugelgelenks gegenüber dem mit einem weiterführenden Schaltglied (47) der Schalteinrichtung verbundene Teil (14 bzw. 16) relativ begrenzt bewegbar ist und beide Teile (14, 17) über eine Federeinrichtung (18) elastisch miteinander verbunden sind und die relative Verschiebung dieser Teile (14, 17), die während der Übertragung der Handbetätigungskraft über das Kugelgelenk eintritt, zur Betätigung des Steuerventils (10) dient.

2. Hilfskraftunterstüizte Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) unmittelbar am Kugelgelenk (11) angeordnet und mit diesem fest verbunden ist.

3. Hilfskraftunterstützte Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) des Steuerventils mit einem Teil (17) des Kugelgelenks verbunden ist und die beweglichen Teile (27,37) des Steuerventils (10) mit dem anderen Teil (14) des Kugelgelenks mittelbar oder unmittelbar verbunden sind.

4. Hiifskraftunterstützie Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beweglichen Teilen (27, 37) des Steuerventils (10) und einem Teil (14) des Kugelgelenks über einen Gelenkhebel (24) mit kugelig geformten Anlenkpunkten (23, 25, 29) erfolgt.

5. Hilfskraftunterstützte Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Gehäuses (31) des Steuerventils mit einem Teil (17) des Kugelgelenks oder die Verbindung der beweglichen Ventilteile (27, 37) des Steuerventils mit dem anderen Teil (14) des Kugelgelenks durch ein Einstellstück (65), das nach dem Lösen einer Schraubenverbindung verschoben werden kann, einstellbar ist, um die durch die Federn (18, 56) bestimmte Mittellage des Kugelgelenks exakt auf die Mittelstellung der Ventilteile (27, 37) einstellen zu können.