DE3613800C2 - Notbetätigungseinrichtung für ein fremdkraftbetätigtes Fahrzeug-Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Notbetätigungseinrichtung für ein fremdkraftbetätigtes Fahrzeug-Getriebe gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Bei Fahrzeugen mit fremdkraftbetätigten und elektronisch gesteuerten Getrieben ist eine Schaltmöglichkeit für den Fall erforderlich, daß die elektronische Steuerung des Getriebes ausfällt. Mit dieser Notbetätigungseinrichtung des Getriebes ist es möglich, das Getriebe von Hand unter Umgehung der Elektronik in eingeschränkter Weise rein mechanisch zu schalten. Es wird damit verhindert, daß das Fahrzeug bei einem Fehler im elektronischen Teil der Getriebesteuerung liegen bleibt.

Die gleiche Schaltmöglichkeit muß auch für eine elektro­ nisch gesteuerte Kupplung vorgesehen sein. Es muß also im Notfall sichergestellt sein, daß die Kupplung auch ohne Beteiligung der Elektrik bzw. Elektronik vor einem Gang­ wechsel ausgerückt und nach vollzogener Umschaltung wieder eingerückt werden kann.

Es ist bekannt, für solche Notfälle ein hydraulisches Handschaltventil vorzusehen, mit dem der Rückwärtsgang oder die Neutralstellung des Getriebes manuell eingelegt werden können (DE-OS 27 15 553).

Es ist weiter bekannt, einen als pneumatisches Dreistellungsventil ausgebildeten Notschalter vorzusehen, durch welchen der Gangzylinder des Getriebes in die Stel­ lungen "Neutral" und "Notgang" geschaltet werden kann (DE-OS 34 22 056).

Schließlich ist aus der DE-OS 34 20 060 eine fluidbetriebene Getriebesteuerung für ein Hydraulikgetriebe bekannt, welches mit Steuerventilen arbeitet, die als Magnetventile ausgebildet sind. Bei Störungen im elektrischen Teil können diese nicht mehr betätigt werden. Aus diesem Grund sind zusätzliche mechanische Notfall-Steuerventile vorgesehen, die bei einer Störung der Magnetventile von Hand betätigbar sind. Hierdurch ist es möglich, auch im Störungsfall das Getriebe zu schalten.

Bei derartigen Notschaltungen ist zu beachten, daß die Betätigung von Kupplung und Getriebe in der richtigen Reihenfolge und in vorgegebenem zeitlichen Abstand er­ folgen muß. Um den Fahrer in einer Not-Situation nicht zusätzlich zu belasten und um Fehlbedienungen zu ver­ meiden, sollte daher die Betätigung durch einen einzigen Schaltvorgang erfolgen. Zu beachten ist ferner, daß Fehlschaltungen auch durch einen nicht ausreichenden Druck im Druckmittel-Vorrat verursacht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und kostengünstige mechanische Notbetätigungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die Fehlschaltungen eindeutig ausschließt und weiterhin die zeitlich richtige Betätigung von Kupplung und Getriebe mit nur einem Schalt­ vorgang ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 enthal­ tene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer durch eine Elektronik gesteuerten fremdkraftbetätigten Kupplungs- und Getriebesteuerung und in

Fig. 2 ein in der Steuerung nach Fig. 1 eingesetztes Ab­ sperrventil im Längsschnitt.

Zum besseren Verständnis wird zunächst die ungestörte Funktion der Steuerung erläutert.

Gemäß dem Blockschaltbild enthält die Steuerung einen Schalthebel (4), mit welchem die Schaltsignale "Herauf­ schalten", "Herunterschalten" oder "Neutral" gegeben werden können. Falls der Fahrer z. B. das Signal "Herauf­ schalten" gibt, wird die entsprechende Bewegung des Schalthebels (4) durch den Sensor (7) abgefühlt und einer Elektronik (8) mit einem Mikrocomputer (µC) mitge­ teilt. Diese wählt daraufhin den nach dem jeweiligen Fahrzustand und anderen Kriterien günstigsten Gang aus und veranlaßt durch Ansteuerung von Ventilen (13, 14, 15, 16, 18 und 19) dessen Einlegung am Hauptgetriebe.

Durch einen Sperrmagneten (6) wird der Schalthebel (4) solange in einer Zwischenstellung gehalten, bis der neue Gang im Getriebe tatsächlich eingelegt ist. Hierdurch erhält der Fahrer eine Rückmeldung über das Einlegen des Ganges. Vor und nach dem Einlegen oder Wechseln des Ganges im Getriebe wird durch die Elektronik (8) durch Ansteue­ rung von Ventilen (40, 41) ein Kupplungs-Betätigungszylin­ der (42) mit Druckluft beaufschlagt. Bei Belüftung über das Ventil (40) wird die Kupplung (nicht dargestellt) ausgerückt, und bei Entlüftung über das Ventil (41) wieder eingerückt.

Der gerade eingelegte Gang oder ein empfohlener Gang wird auf einer Ganganzeige (9) angezeigt. Die Elektronik (8) erhält über einen Drehgeber (12) für die Motor-Dreh­ zahl sowie eventuell weitere (nicht gezeichnete) Sensoren eine Information über den gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrzeuges. Eine derartige Getriebesteuerung ist aus der DE-OS 32 37 508 bekannt.

Zum Einlegen eines neuen Ganges muß nach dem Öffnen der Kupplung zunächst mit einem Gassenzylinder (3) die rich­ tige Schalt-Gasse aufgesucht werden. Anschließend muß ein Gangzylinder (2) in der richtigen Richtung betätigt werden.

Der Gassenzylinder (3) ist als Dreistellungszylinder aus­ gebildet.

Der Gassenzylinder (3) wird durch zwei Ventile (15, 16) angesteuert. Dabei ergeben sich folgende Möglichkeiten bzw. Stellungen des Zylinders: eine Seite belüftet, die andere Seite entlüftet und beide Seiten belüftet.

Die Stellung des Gassenzylinders 3 wird durch einen Weg­ sensor (11) abgefühlt und der Elektronik (8) mitgeteilt.

Die Entleerung der nicht druckbeaufschlagten Räume des Gassenzylinders (3) erfolgt über die Ventile (15, 16) und eine Entlüftung (17).

Nach Erreichen der richtigen Gassenposition wird durch den Gangzylinder (2) der gewünschte Gang eingelegt. Der Gangzylinder (2) wird durch die Ventile (13, 14) ange­ steuert. Es ergeben sich drei Stellungen, je nachdem, ob die eine Seite, die andere Seite, oder beide Seiten des Kolbens belüftet sind. Dabei entspricht die Stellung bei beidseitiger Belüftung des Kolbens der Neutralstellung (N). Die Stellung des Gangzylinders (2) wird durch einen Wegsensor (10) abgetastet und der Elektronik (8) mitge­ teilt.

Nach durchgeführter Schaltung muß der Gangzylinder (2) wieder entlüftet werden, da ein dauernd anstehender Druck auf die Gangschaltelemente im Getriebe aus Verschleiß­ gründen unzulässig ist. Die Entlüftung geschieht über Ventile (18, 19), zwei weiter unten beschriebene Absperr­ ventile (20, 21) und eine Entlüftung (23). Die genannten Ventile (18, 19) werden nach vollzogener Gangschaltung durch die Elektronik (8) auf Entlüftung umgesteuert (ge­ zeichnete Stellung).

Im folgenden wird die Funktion der Gangschaltung im ge­ störten Notbetrieb, d. h. bei Ausfall des Mikrocomputers (µC) in der Elektronik (8), erläutert.

Für die Gang-Notbetätigung ist ein Notschalter (22) ein­ gebaut. Dieser läßt sich durch den Fahrer von Hand in zwei Arbeitsstellungen heraufziehen oder herunterdrücken. Es ist auch eine Dreh-Betätigung möglich. Damit läßt sich rein manuell entweder als Notgang ein bestimmter Vorwärtsgang, beispielsweise der dritte Gang, oder die Neutralstellung (N) einschalten.

Der Notschalter (22) besitzt eine federzentrierte Mittel­ stellung, in welcher zwei Druckmittel-Leitungen (29, 30) mit einer Entlüftung (31) verbunden sind. Die Arbeits­ räume des Gangzylinders (2) sind in der (gezeichneten) Ruhestellung hierdurch unbeaufschlagt.

Zur pneumatischen Abtrennung des Notschalters (22) von den zur Betätigung des Gangzylinders (2) dienenden Bau­ teilen sind Absperrventile (20, 21) eingebaut.

Falls der Fahrer mittels des Notschalters (22) den Not­ gang einschalten will, drückt er das Ventilglied des Notschalters kurz nach unten. Hierdurch wird die Leitung (30) mit dem Druckluftvorrat (1) verbunden. Daraufhin drückt sich ein Ventilglied (26) des Absperrventils (21) mit schräger Dichtlippe (25) (siehe Fig. 2) nach oben und sperrt einen mit dem Ventil (19) verbundenen Dichtsitz (27) ab. Die Druckluft überströmt anschließend die Dicht­ lippe (25) und wird über einen Anschluß (32) in die rechte Druckkammer des Gangzylinders (2) geleitet. Hier­ durch bewegt sich der Kolben des Gangzylinders in seine linke Endstellung, welche dem Notgang (3. Gang) ent­ spricht.

Läßt der Fahrer, nachdem der Gang eingelegt ist, den Betätigungsknopf des Notschalters (22) wieder los, führen die vorgespannten Federn (27) und (38) das Not­ schaltventil (22) in die Mittelstellung zurück. Dadurch wird die Leitung (30) und somit der Raum (39) im Absperr­ ventil (21) drucklos. Durch den noch im rechten Zylinder­ raum des Gangzylinders (2) anstehenden Druck wird das Ventilglied (26) nach unten gedrückt und die Druckluft aus dem Gangzylinder (2) über den Anschluß (32), den Dichtsitz (27), das Entlüftungsventil (19) und die Ent­ lüftung (23) herausgelassen.

Zur Einlegung der Neutralstellung wird das Ventil­ glied des Notschalters (22) durch den Fahrer kurzzeitig angehoben. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, werden hierdurch beide Leitungen (29, 30) mit Druckmittel be­ aufschlagt. Hierdurch werden beide Seiten des Dreistel­ lungs-Gangzylinders (2) belüftet, wodurch dieser die Mittelstellung (Neutral) einnimmt. Die Entlüftung der Kammern nach vollzogener Gangschaltung erfolgt in der bereits oben beschriebenen Weise.

Vor dem oben beschriebenen Schalten des Gang- und Gassen­ zylinders muß unbedingt die Kupplung ausgerückt werden, um eine Zerstörung des Getriebes zu verhindern. Aus diesem Grund ist dem Notschalter (22) ein Notvorratsventil (43) vorgeschaltet, das bei "Zündung aus" oder "Notprogramm" der Elektronik (8) den Notschalter (22) mit Druck versorgt und somit die Notbetätigung des Getriebes nur bei "Zündung aus" oder "Notprogramm" der Elektronik ermöglicht. Falls dagegen diese Zustände nicht vorliegen, ist der Druckluft- Vorrat vom Notschalter (22) abgetrennt.

Um das Getriebe sicher schalten zu können, ist weiterhin nötig, daß der Betätigungsdruck für den Kupplungsbetäti­ gungszylinder (42) und für den Gangzylinder (2) ausreichend hoch ist. Dies wird gewährleistet durch in die Leitungen (29, 30) eingefügte federbelastete Rückschlagventile (44) bis (47). Die Rückschlagventile (44) und (46) sind so eingestellt, daß ein Luftdurchgang erst bei ausreichen­ der Druckhöhe erfolgt, und somit der Notgang bzw. die Neutralstellung sicher eingelegt werden können. Damit ist auch die zur Betätigung des Kupplungszylinders (42) not­ wendige Druckhöhe gewährleistet. Anstelle von Rückschlag­ ventilen können auch Überströmventile verwendet werden.

Die den Rückschlagventilen (44, 46) parallel liegenden, umgekehrt gerichteten Rückschlagventile (45, 47) dienen zur Entlüftung und öffnen deshalb schon bei geringem Druck.

Damit der Kupplungs-Betätigungszylinder (42) sowohl in der Neutralstellung als auch in der Notgang-Stellung des Not­ schalters (22) betätigbar ist, ist der Zylinder (42) über ein Wechselventil (48) an beide Leitungen (29, 30) ange­ schlossen. Der Anschluß kann sowohl vor (gezeichnet) als auch hinter den Rückschlagventilen (44) bis (47) erfolgen.

Zur Umgehung des Ventils (40) ist der Zylinder (42) über ein Absperrventil (49) und eine Leitung (50) an das Wechselventil (48) angeschlossen. Das Absperrventil (49) ist genauso aufgebaut und arbeitend wie die Ventile (20) und (21). Bei Belüftung im Notbetrieb sperrt das Absperr­ ventil (49) die Entlüftung über das Ventil (41) ab und belüftet den Zylinder (42) durch Überströmen der Dicht­ lippe (25) (vergl. Fig. 2).

Nachdem der Fahrer den Notschalter (22) wieder losgelassen hat, nimmt dieser die Mittelstellung wieder ein, und die Leitung (50) wird über die Entlüftung (31) entlüftet. Hier­ durch schaltet das Absperrventil (49) wieder um, und der Kupplungsbetätigungs-Zylinder (42) entlüftet sich über das Ventil (41). Durch ihre Rückholfeder wird die Kupplung wieder geschlossen.

Das Einkuppeln kann durch Einfügen eines Rückschlagven­ tils (51) zwischen dem Zylinder (42) und dem Rückraum des Absperrventiles (49) verlangsamt werden, wodurch sich ein ruckfreies Kuppeln ergibt. Der Zylinder (42) wird in diesem Fall langsam über das Rückschlagventil (51) entlüftet, da das Ventilglied (26) (Fig. 2) in der oberen Stellung stehen bleibt. Voraussetzung ist, daß der Fahrer die Leitung (50) über die Drossel (52) am Notschalter (22) langsam entlüftet. Die Größe der Drossel (52) kann auch abhängig von der Stellung des Notschalters (22) veränderlich gestaltet werden (nicht dargestellt).

Claims (8)

1. Notbetätigungseinrichtung für ein fremdkraftbetätigtes Fahrzeug-Getriebe mit einer Kupplung, wobei die Kupplung und das Getriebe durch eine Elektronik (8) gesteuert und durch ein Druckmittel von Betätigungs-Zylindern (42, 2, 3) betätigbar sind, gekennzeichnet durch

• a) einen als Dreistellungsventil ausgebildeten Notschalter (22) zur Notbetätigung des Getriebes bei Ausfall der Elektronik (8) oder nicht eingeschalteter Elektronik (8), der zwischen Druckmittel-Steuerleitungen (29, 30, 50) zu den Gang- und Kupplungsbetätigungszylindern (2, 42) und einem Druckmittelvorrat (1) angeordnet ist, und der in seiner federzentrierten Mittelstellung die Druckmittelleitungen (29, 30, 50) entlüftet, in gedrückter Stellung eine Druckmittelleitung (30) zum Gangeinlegen belüftet und in ausgerückter Stellung alle Druckmittelleitungen (29, 30, 50) belüftet.
• b) federbelastete Ventile (44, 46) in den Leitungen (29, 50) zum Gangzylinder (2), wobei die Federbelastung der Ventile so eingestellt ist, daß diese nur dann öffnen, wenn der Vorrats-Druck über dem zur Betätigung des Kupplungsbetätigungszylinders (42) nötigen Druck liegt.

2. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ventilen (44, 46) je ein bei geringem Druck öffnendes Rückschlagventil (45, 47) in umgekehrter Richtung parallel geschaltet ist.

3. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckmittelsteuerleitungen (29, 30) und dem Druckmittelvorrat (1) ein bei ausgeschalteter Zündung oder Elektronik (8) im Notbetrieb öffnendes Notvorratsventil (43) eingefügt ist.

4. Notbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsbetätigungszylinder (42) über ein Wechselventil (48) an die zur Notbetätigungseinrichtung vorgesehenen Druckmittel-Steuerleitungen (29, 30) angeschlossen ist.

5. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Wechselventils (48) und der Arbeitskammer des Kupplungsbetätigungszylinders (42) ein Absperrventil (49) mit rückwärts überströmter Dichtlippe (25) eingefügt ist.

6. Notbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Notschalter (22) abhängig von seiner Betätigungsstellung der Kupplungsbetätigungszylinder (42) unterschiedlich schnell entlüftbar ist.

7. Notbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kupplungsbetätigungszylinder (42) und dem Raum (39) des Absperrventils (49) ein Rückschlagventil (51) angeordnet ist, das beim Entlüften des Kupplungsbetätigungszylinders (42) in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist.

8. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (44, 46) als Rückschlagventile ausgebildet sind.