DE2655263B1 - Schalteinrichtung fuer ein aus einem Haupt- und einem Zweibereichs-Gruppengetriebe bestehenden Zahnraederwechselgetriebe - Google Patents

Description

• Es zeigt F i g. 1 eine Gesamtdarstellung eines Zahnräderwechselgetriebes mit Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Darstellung, F i g. 2 das Schaltstellungsschema in Blickrichtung von oben auf den Handschalthebel dieses Zahnräderwechselgetriebes, F i g. 3a und 3b einen Schnitt entlang der Linie III-III in F i g. 1, zum Ermöglichen eines größeren Abbildungsmaßstabes in zwei Teilen ausgeführt - F i g. 3b stellt die axiale Fortsetzung von F i g. 3a an der strichpunktierten Linie dar, wobei in diesem Schnitt eine Schaltwelle mit Schaltfinger und Rasteinrichtungen erkennbar ist, Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3aund
• F i g. 5 bis 8 jeweils einen Schnitt entlang der Linie V-V in F i g. 3a, in vereinfachter Darstellung, um in schematisierter Form die Phasen der Bereichsumschaltung darzustellen.
• Das Zahnräderwechselgetriebe 10 besteht aus einem Hauptgetriebe 11 mit vier Vorwärtsgängen und einem Gruppengetriebe 12 mit zwei Bereichen (Gängen). Das Gruppengetriebe 12 verdoppelt im Endeffekt die vier Gänge des Grundgetriebes 12, so daß dadurch insgesamt 8 Vorwärtsgänge zur Verfügung stehen, die in zwei Übersetzungsbereichen hintereinander gefahren werden. Die Eingangswelle 13 des Zahnräderwechselgetriebes führt in das Hauptgetriebe 11, dem das Gruppengetriebe 12 direkt nachgeschaltet ist, so daß die Ausgangswelle 14 des Zahnräderwechselgetriebes aus dem Gruppengetriebe 12 herausführt Für das Folgende ist es jedoch nicht wesentlich, ob das Gruppengetriebe im Kraftfluß vor oder hinter dem Hauptgetriebe liegt.
• Die Schalteinrichtung dieses Zahnräderwechselgetriebes besteht aus einem auf einem Block 9a allseitig drehbar gelagerten Handschalthebel 9, dessen nach dem in Fig 2 dargestellten Schema erfolgenden Bewegungen durch Zug/Schub bzw. Drehung an einer Schaltstange 15 über eine Kurbel 16 und unter Mitwirkung einer Gelenkstütze 17 auf eine Schaltwelle 18 übertragen werden, an der Wählbewegungen (quer zu den Gassen 1-2, 3-4 usw.) des Handschalthebels als entsprechende Axialbewegungen in Erscheinung treten.
• Wie F i g. 3a und 3b zeigen, ist die Schaltwelle 18 in Wälzlager 19 und 20 drehbar und zugleich axialbeweglich geführt Die Weiterleitung der Schaltbewegung erfolgt jeweils über einen von zwei Schaltfingern 21 bzw. 22, die jeweils einem Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes zugeordnet sind, auf eine der Schaltstangen 23, 24 oder 25, die jeweils den Gängen 3, 4/7, 8 bzw. 1, 2/5, 6 bzw. dem Rückwärtsgang zugeordnet sind und hierzu auf die entsprechenden (nicht dargestellten) Schaltkupplungen einwirken. In den Gängen 1 bis 4 kommt der Schaltfinger 21 und in den Gängen 5 bis 8 der Schaltfinger 22 in Eingriff mit der entsprechenden Schaltstange 23 oder 24.
• Die Umschaltung des Gruppengetriebes 12 erfolgt über einen (nicht dargestellten) pneumatischen Betätigungszylinder mit einem auf beiden Seiten beaufschlagbarer Kolben. Die Druckmittelzufuhr zum Betätigungszylinder wird durch zwei 3/2-Wegeventile 26 und 27 gesteuert, die im Gehäuse bzw. einem Gehäusedeckel 28 des Gruppengetriebes nahe der Schaltwelle 18 angeordnet sind. Jedes der 3/2-Wegeventile steuert die Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Kolbenseiten des Betätigungszylinders, so daß jedes 3/2-Wegeventil einer bestimmten Stellung des Kolbens und damit einem bestimmten Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes zugeordnet ist. In Durchlaßstellung des 3/2-Wegeventils 26 ist der niedrigere Übersetzungsbereich mit den Gängen R, 1 bis 4 und in der Durchlaßstellung des 3/2-Wegeventils 27 der höhere Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes mit den Gängen 5 bis 8 eingeschaltet Die beweglichen Ventilteile 29, 30 der 3/2-Wegeventile 26 und 27 sind im Gehäuse 28 radial zur Schaltwelle 18 geführt und werden jeweils durch einen gleichachsig zu den Ventilteilen axialbeweglichen Taststift 31 bzw. 32 mit kegelförmiger Tastspitze 33 bzw. 34 betätigt Hierzu ist auf der Schaltwelle 18 ein Nockenstück 35 befestigt, das zwei nutenartige Nockenbahnen 36 und 37 enthält, die.jeweils den Taststiften 31 bzw. 32 der 3/2-Wegeventile 26 und 27 zugeordnet sind. Der innere Aufbau der 3/2-Wegeventile ist so, daß dieses nur bei maximal ausgefahrenem Taststift, wenn sich die Tastspitze voll in der zugehörigen vertieften Nockenbahn befindet, in Durchlaßstellung geschaltet ist.
• Die Schaltwelle 18 wird analog zu dem in F i g. 2 dargestellten Bewegungsschema zum Wählen der gewünschten Gasse (R, 1-2, 3-4, 5-6, 7-8) axial verschoben und zum Einlegen des Ganges (innerhalb der betreffenden Gasse) verdreht. In einem ersten axialen Bewegungsbereich der Schaltwelle, der die Gassen R, 1-2 und 3-4 umfaßt, ist der niedrige Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes eingeschaltet, während in einem zweiten axialen Bewegungsbereich, der die Gassen 5-6 und 7-8 umfaßt, der höhere Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes eingeschaltet ist Die Einschaltung des entsprechenden Ubersetzungsbereiches erfolgt durch die nutenartigen Nockenbahnen 36 bzw. 37, die jeweils dem niedrigen bzw.
• höheren Übersetzungsbereich zugeordnet sind. Die Gestaltung der Nockenbahnen, d. h. die gewählte Form und relative Lage bei vorgegebenen Gassen- und Drehstellungen der Schaltwelle 18 erlaubt nur jeweils einem der beiden Taststifte 31 bzw. 32 das Ausfahren und damit dem zugehörigen Ventil, die Durchflußstellung einzunehmen und dies auch nur dann, wenn die Schaltwelle 18 in der Neutralstellung ist, d. h. wenn kein Gang eingelegt ist.
• Das auf der Schaltwelle 18 befestigte Nockenstück 35 ist breiter als der gesamte axiale Verschiebeweg der Schaltwelle. Die Taststifte 31,32 der 3/2-Wegeventile 26 und 27 sind, wie F i g. 4 zeigt, in einer gemeinsamen Axialebene, jedoch in Umfangsrichtung versetzt, angeordnet Die Lage des Nockenstücks 35 zu den Taststiften 31, 32 ist so gewählt, daß beide Taststifte stets mit dem Nockenstück in Eingriff stehen.
• Die dem niedrigen Gruppenbereich und dem Taststift 31 zugeordnete nutenförmige Nockenbahn 36 (siehe Fig 5) erstreckt sich auf dem Nockenstück 35 bis in eine axiale Ebene, die bei der Gassenstellung 3-4 auf gleicher Höhe mit dem Taststift 31 liegt, während die dem höheren Gruppenbereich und dem Taststift 32 zugeordnete Nockenbahn 37 in einer axialen Ebene beginnt, die bei der Gassenstellung 5-6 auf gleicher Höhe mit dem Taststift 32 liegt. Beide Nockenbahnen 36 und 37 sind achsparallel gerichtet und verlaufen auf dem Nockenstück jeweils entlang einer axialen Linie, die sich in der Leerlaufstellung der Schaltwelle 18 mit der Mittelachse des zugeordneten Taststückes 31 bzw. 32 schneidet.
• Die Wirkungsweise der Nockensteuerung wird anhand einer Gangumschaltung vom 4. in den 5. Gang, bei der eine Bereichs-Umschaltung des Gruppengetriebes stattfindet, näher erläutert. In F i g. 5 bis 8 sind vier Phasen dieses Vorganges schematisch dargestellt. In F i g. 5 befindet sich die Schaltwelle 18 mit dem Nockenstück 35 in der dem 4. Gang entsprechenden Schaltstellung. Die als Punkte schematisch dargestellten Taststifte 31 und 32, die in einer unveränderlichen Stellung zum Gehäuse 28 geführt sind, befinden sich in axialer Überdeckung mit der Nockenbahn 36. Da die Schaltwelle 18 mit dem Nockenstück infolge des eingelegten Ganges aus der Neutralstellung verdreht ist, liegt der Taststift 31 außerhalb der nutenartigen Nockenbahn 36 auf der zylindrisch geformten Außenfläche des Nockenstücks auf. Somit ist das 3/2-Wegeventil 26 in Sperrstellung. Der Taststift 32 befindet sich nicht in axialer Überdeckung mit der zugeordneten nutförmigen Nockenbahn 37, schon aus diesem Grunde ist auch das 3/2-Wegeventil 27 in Sperrstellung. Aber auch durch die Verdrehung der Schaltwelle 18 aus der Neutralstellung bei eingelegtem Gang ist der Taststift 32 außerhalb der Nockenbahn 37. Somit ist die Druckmittelzufuhr zum Stellmotor der Gruppenumschaltung abgeschaltet. Der bisherige Schaltzustand des Gruppengetriebes (in diesem Falle niedriger Bereich) wird durch Rastmittel fixiert.
• In F i g. 6 ist die Stellung der Schaltwelle 18 mit dem Nockenstück 35 in der Leerlaufstellung innerhalb der Gasse 3-4 dargestellt. Nunmehr befindet sich der Taststift 31 des dem niedrigen Gruppenbereich zugeordneten 3/2-Wegeventils 26 in der zugeordneten nutenartigen Nockenbahn 36 und damit in einem ausgefahrenen Zustand. Dadurch ist dieses Ventil in Durchflußstellung, so daß die dem niedrigen Gruppenbereich zugeordnete Kolbenseite des Stellmotors druckbeaufschlagt wird. Da das Gruppengetriebe in diesem Fall bereits in den niedrigen Bereich geschaltet ist - vor dem Einlegen des 4. Ganges hatte sich die Schaltwelle in jedem Falle bereits in der gleichen Stellung befunden - erfolgt dabei keine Umschaltung des Gruppengetriebes.
• In F i g. 7 ist die Schaltwelle 18 mit dem Nockenstück 35 in die Gasse 5-6 verschoben worden (unter Beibehaltung der Leerlaufstellung). Nunmehr ist der Taststift 32 axial außerhalb der Nockenbahn 36 und liegt auf der Außenfläche des Nockenstücks 35 auf, während der Taststift 32 in die Nockenbahn 37 eingetaucht ist.
• Somit ist das 3/2-Wegeventil 26 von der Durchfluß- in die Sperrstellung und das andere 3/2-Wegeventil 27 von der Sperr- in die Durchflußstellung umgeschaltet worden. Hierdurch erfolgt eine Druckmittelzufuhr auf die dem höheren Übersetzungsbereich zugeordnete Kolbenseite des Stellmotors des Gruppengetriebes, während die bisher beaufschlagte Kolbenseite durch Entlüftung entlastet wird. Damit wird das Gruppengetriebe in den höheren Übersetzungsbereich umgeschaltet. Infolge der Leerlaufstellung ist im Hauptgetriebe jedoch noch kein Gang eingeschaltet.
• In F i g. 8 ist die Schaltwelle 18 mit dem Nockenstück 35 in der dem 5. Gang zugeordneten Stellung. Infolge der Verdrehung der Schaltwelle 18 sind beide Taststifte 31, 32 außerhalb der Nockenbahnen. Taststift 31 ist ferner außerhalb der axialen Überdeckung mit der zugeordneten Nockenbahn 36 und kann aus diesem Grunde nicht mit dieser in Eingriff kommen. Beide 3/2-Wegeventile sind daher in Sperrstellung, so daß die Druckmittelzufuhr zum Stellmotor abgeschaltet ist, wobei der bisherige Schaltzustand des Gruppengetriebes durch die Rastmittel beibehalten wird.
• Bei weiteren Gangwechseln innerhalb der dem höheren Gruppenbereich zugeordneten Gassen 5-6 und 7-8 wird bei jedem Durchgang durch die Neutralstellung die Druckmittelzufuhr zum Stellmotor freigegeben, und zwar auf die dem höheren Gruppenbereich zugeordnete Kolbenseite. Da das Gruppengetriebe jedoch bereits in den höheren Übersetzungsbereich geschaltet ist, kann dabei keine Umschaltung des Gruppengetriebes erfolgen. Sinngemäß gilt dies auch für den niedrigen Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes. Eine Umschaltung des Gruppengetriebes erfolgt dagegen stets beim Übergang von der Gasse 3-4 auf die Gasse 5-6 bzw. umgekehrt.
• In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die Nockenausbildung so gewählt, daß die in der Neutralstellung der Schaltwelle jeweils mit den zugeordneten Taststiften zusammenwirkenden Nockenbahnen in das Nockenstück nutenartig vertieft eingearbeitet sind. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, die Nockenbahnen auf dem Nockenstück erhaben auszubilden und die Schaltzuordnung der 3/2-Wegeventile so zu wählen, daß diese bei einwärts bewegtem Taststift in Durchflußstellung geschaltet ist.
• Im Prinzip ist es auch möglich, die 3/2-Wegeventile mit der Schaltstange gegenüber gehäusefesten Nockenbahnen zu bewegen. Ferner ist es denkbar, anstelle der direkt arbeitenden 3/2-Wegeventile Vorsteuerventile zu verwenden, über die dann die 3/2-Wegeventile betätigt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Schalteinrichtung für ein aus einem Hauptgetriebe und einem über einen druckmittelbetätigten Stellmotor (z. B. Betätigungszylinder) schaltbaren Gruppengetriebe bestehenden Zahnräderwechselgetriebe, mit einem Handschalthebel, dessen Bewegungen über Schaltmittel auf Formschlußkupplungen des Hauptgetriebes übertragen werden, wobei Teile dieser Schaltmittel durch besondere Einrichtungen hintereinander mehrfach im Einsatz sind, damit trotz der in den Bereichen an sich in gleicher Weise erfolgenden Schaltungen des Hauptgetriebes jedem Gang des Zahnräderwechselgetriebes eine eigene Stellung des Handschalthebels zugeordnet werden kann (HH-Schaltbild), wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die das Gruppengetriebe beim Übergang in die Gassenstellung eines anderen Gruppenbereichs über den druckmittelbetätigten Stellmotor umgeschaltet wird, und wobei eine im Gehäuse des Zahnräderwechselgetriebes axial und drehbeweglich gelagerte Schaltwelle, die beim Wählen der Gasse (Wählbewegung) in mehreren axialen, jeweils einem Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes zugeordneten Bewegungsbereichen axial verschoben und zum Einschalten der Gänge (Schaltbewegung) verdreht wird, mit mehreren, jeweils einem Ubersetzungsbereich des Gruppengetriebes zugeordneten Nockenbahnen aufweisenden Bauteil fest verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß diesen nebeneinander liegenden Nockenbahnen (36, 37) jeweils 3/2-Wegeventile (26,27) zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum Stellmotor nahe der Schaltwelle im Gehäuse zugeordnet sind, deren bewegliche Ventile (29, 30) jeweils mit einem Abtastelement (31, 32) verbunden sind, daß das jeweils dem betreffenden Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes zugeordnete 3/2-Wegeventil abhängig von der Bewegung der Schaltwelle in die Durchlaß- oder Sperrstellung bewegt, wobei die Nockenbahnen (36, 37) hinsichtlich Form, Abmessung und relativer Lage bei vorgegebenen Stellungen der Schaltwelle zu den Abtastelementen (31, 32) der 3/2-Wegeventile so gestaltet sind, daß in den Schaltstellungen der Schaltwelle (Endstellungen der Schaltbewegung) sämtliche 3/2-Wegeventile in Sperrstellung sind, daß in den den Übersetzungsbereichen des Gruppengetriebes zugeordneten, axialen Bewegungsbereichen der Schaltwelle (Gassen R, 1-2, 3-4 bzw. 5-6, 7-8) nur das jeweils zugeordnete 3/2-Wegeventil (26 oder 27) in Durchflußstellung sein kann und daß der Schaltfinger (21,22) den Übersetzungsbereichen des Gruppengetriebes entsprechend mehrfach vorhanden und mit der Schaltwelle (18) fest verbunden ist.

   Eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist aus dem DE-GM 7532 116 bekannt, bei der die an sich wiederkehrenden Schaltvorgänge im Hauptgetriebe durch einen auf der Schaltwelle in Verbindung mit einer Nabe verschiebbar gelagerten Schaltfinger ermöglicht werden.

   Diese Nabe muß mit oder in zusätzlichen Einrichtungen wie Federn, Anschlägen, Hülsen, Kolben, Gehäuse und Verriegelungen und auch noch Druckmittel beaufschlagt bewegt und mit ihr verriegelt werden, so daß bei unterschiedlicher, axialer Schaltwellenstellung der Schaltfinger, zugeordnet den beiden Schaltgassengruppen, zweimal die gleichen Schaltvorgänge im Hauptgetriebe ausführt. Eine weitere Schalteinrichtung ist notwendig, um das Gruppengetriebe zu schalten, und schließlich ist noch eine dritte Einrichtung notwendig, die eine Schaltung des Gruppengetriebes nur in der Neutralstellung der Schaltwelle, also wenn keine Gänge eingelegt sind, zuläßt. Das Zusammenspiel von allein vier Federn mit den Anschlägen, Hülsen, Kolben und der Verriegelung für die Relativbewegung des Schaltfingers und die zusätzliche Einrichtung für die Gruppenschaltung ist neben der aufwendigen Herstellung und deren Abstimmung noch nicht so sicher in der Wirkung wie es für eine Schalteinrichtung notwendig ist.

   Es ist Aufgabe dieser Erfindung derartige Schalteinrichtungen zu vereinfachen und eine sichere Verriegelung der Schaltmittel für das Gruppengetriebe zu garantieren und damit Fehlschaltungen absolut sicher auszuschalten.

   Die Erfindung nutzt mit ihrer Lösung in vorteilhafter Weise die Tatsache, daß an der im Getriebegehäuse gelagerten Schaltwelle sowohl die Wählbewegung -von welcher der Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes abhängt - wie auch die Schaltbewegung - von der die Abschaltung der Druckmittelzufuhr der Hilfskrafteinrichtung abhängen soll - übertragen wird.

   Mit der Nockensteuerung wird erreicht, daß der zur gewählten Gasse zugeordnete Übersetzungsbereich des Gruppengetriebes zwangsläufig eingeschaltet wird bzw.

   eingeschaltet bleibt und daß bei eingelegtem Gang keine Druckmittelzufuhr zum Stellmotor (Betätigungszylinder) der Gruppenumschaltung erfolgen kann.

   Ein Getriebe mit mehrfach ausgeführten Schaltmitteln ist auch durch die DE-PS 11 300 bekannt, bei dem das Schalten der vier Gänge des Hauptgetriebes und damit eines Bereiches nach den üblichen H-förmigen Schaltbewegungsschema erfolgt und bei dem durch einen zweiten in Schaltstangen des Hauptgetriebes eingreifenden Schaltfinger das Schalten der vier Gänge des höheren Bereiches nach einem gleichen H-förmigen Schaltbewegungsschema wie im unteren Bereich, jedoch seitlich versetzt und an dieses angrenzend, erfolgt, so daß das Gesamtschema die Form eines doppelten »H« erhält (HH-Schaltbild). Die Schaltung des Haupt- und Gruppengetriebes erfolgt zwar auch hier über nur einen Schalthebel, das Gruppengetriebe wird aber nicht über einen druckmittelbetätigten Stellmotor, sondern über mechanische Schaltmittel betätigt.

   Die Erfindung wird anhand der F i g. 1 bis 8 erläutert.