DE3784274T2

DE3784274T2 - Servogangschaltvorrichtung fuer ein handgeschaltetes getriebe.

Info

Publication number: DE3784274T2
Application number: DE8787305897T
Authority: DE
Inventors: Shoji Toyota Jidosha Kab Jinbo; Kenichi Kikuchi; Hideaki Toyota Jidosha Matsui; Yukio Toyota Jidosha Ka Ohtake; Akira Toyota Jidosha Kabu Sato; Fumihiro Ushijima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2007-07-04
Also published as: EP0251807A2; EP0251807A3; US4742724A; DE3784274D1; EP0251807B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangschaltvorrichtung für ein handgeschaltetes Getriebe in Kraftfahrzeugen und spezieller auf eine Servogangschaltvorrichtung, die imstande ist, eine hydraulische Servohilfe für den auf einen Handschalthebel des Getriebes bei einem Schaltvorgang aufbrachten Bedienungsaufwand zu schaffen.
In konventionellen, handgeschalteten Getrieben wird der Wählbetrieb des Handschalthebels durch eine geringe Anstrengung bewirkt. Jedoch ist es besonders bei einem mit einer Antriebsmaschine mit großem Drehmoment und einem großen Kupplungsaufbau ausgestatteten Kraftfahrzeug erforderlich, bei einem Schaltvorgang eine große Anstrengung aufzubringen. In der Japanischen Gebrauchsmuster-Vorveröffentlichung Nr. 48-38276 ist eine Servogangschaltvorrichtung mit einem pneumatischen Arbeitszylinderaufbau vorgestellt worden, der eine pneumatische Servohilfe für die auf den Handschalthebel bei Schaltvorgängen aufgebrachten Anstrengungen des Bedieners schafft. Der Arbeitszylinderaufbau enthält ein Zylindergehäuse, eine Kolbenstange, die in axialer Richtung verschiebbar im Zylindergehäuse luftdicht angeordnet ist, um das Innere des Gehäuses in zwei Druckkammern zu unterteilen und einen Ventilmechanismus für die wahlweise Zuführung der unter Druck befindlichen Luft in die Druckkammern durch die Kolbenstange. Der Ventilmechanismus ist jedoch aus einer großen Anzahl von Einzelteilen zusammengesetzt und im Aufbau kompliziert, woraus sich ein Anstieg der Herstellungskosten ergibt.
Darum ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servogangschaltvorrichtung zu schaffen, die mit einem hydraulischen Arbeitszylinderaufbau verbunden ist, der aus einer kleinen Anzahl von Einzelteilen in einer einfachen Konstruktion zusammengesetzt ist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Servogangschaltvorrichtung mit den oben genannten Eigenschaften zu schaffen, die imstande ist, eine hydraulische Servohilfe in Übereinstimmung mit den auf den Handschalthebel aufgewendeten Anstrengungen des Bedieners zu schaffen.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Servogangschaltvorrichtung vorzusehen, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist und imstande ist, das Auftreten einer übermäßigen hydraulischen Servohilfe zu den auf den Handschalthebel aufgebrachten Anstrengungen des Bedieners zu verhindern und den Schaltvorgang der Schaltvorrichtung auch zu bewirken, wenn der Arbeitszylinderaufbau beschädigt worden ist.
Die Patentschrift US-A-4,485,726 offenbart eine Servogangschaltvorrichtung, die die Konstruktionsmerkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die erste Aufgabe durch Schaffung einer Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
In der Servogangschaltvorrichtung kann die zweite querliegende Welle durch eine Hohlwelle ersetzt werden, die auf der ersten querliegenden Welle drehbar montiert ist und innerhalb des Quergehäuses drehbar gestützt wird. Bei dieser Anordnung sitzt eine Gleitbuchse, in axialer Richtung verschiebbar, auf der auf der Hohlwelle und ist mit dem Handschalthebel verbunden, so daß sie bei Wählbetrieb des Handschalthebels in axialer Richtung bewegt wird, wobei die Gleitbuchse mit einem Schalt- und Wählhebel eine Einheit bildet, der in das Innere des Getriebegehäuses ragt, so daß er bei axialer Bewegung der Gleitbuchse wahlweise mit den Schaltköpfen in Eingriff gebracht wird.
Um eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, sind die Kolbenstange und der Ventilkörper an ihrem einen Ende mit Hilfe eines elastischen Bauteils miteinander verbunden, so daß sie in Abhängigkeit von einem auf die erste querliegende Welle aufgebrachten Betriebsdrehmoment gegeneinander versetzt werden.
Vorzugsweise besteht das elastische Bauteil aus einem Paar paralleler Blattfedern, die an ihrem einen Ende miteinander verbunden sind, wobei eine der Blattfedern an ihrem anderen Ende mit einem Ende der Kolbenstange befestigt ist und die andere Blattfeder mit ihrem anderen Ende an einem Ende des Ventilkörpers befestigt ist.
Um die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist die Servogangschaltvorrichtung mit Einrichtungen zur Einschränkung der Drehung der querliegenden Wellen zueinander in einem vorbestimmten Ausmaß versehen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gelangen kann, wird nun durch Beispiel Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Servogangschaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht der in der Fig. 1 gezeigten Servogangschaltvorrichtung ist;
Fig. 3 eine vergrößerte, horizontale Schnittansicht der Servogangschaltvorrichtung der Fig. 1 ist;
Fig. 4 ein vergrößerter Aufriß als Teilschnitt, der durch einen Pfeil IV in der Fig. 3 gezeigt wird, ist;
Fig. 5 eine Grundrißansicht eines in der Fig. 4 gezeigten elastischen Bauteils ist;
Fig. 6 eine vergrößerte, horizontale Schnittansicht von einer Modifikation des in den Figs. 2 und 3 gezeigten hydraulischen Arbeitszylinderaufbaus ist;
Fig. 7 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht von einer Modifikation der in den Figs. 2 und 3 gezeigten Servogangschaltvorrichtung ist;
Fig. 8 eine vergrößerte, horizontale Schnittansicht der in der Fig. 7 gezeigten Modifikation ist;
Fig. 9 ein vergrößerter Aufriß als Teilschnitt der durch einen Pfeil IV der Fig. 8 gezeigt wird;
Fig. 10 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung in auseinandergezogener Anordnung von Einzelteilen des in den Figs. 7 und 8 gezeigten Arbeitszylinderaufbaus ist;
Figs. 11(a) bis 11(d) eine Verbindungsmethode eines ringförmigen Dichtungsbauteils in dem in der Fig. 8 gezeigten Arbeitszylinderaufbaus veranschaulichen.
Fig. 12 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht einer weiteren Modifikation der in den Figs. 2 und 3 gezeigten Servogangschaltvorrichtung ist;
Fig. 13 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht von den in der Fig. 12 gezeigten schwenkbaren Armbauteilen ist; und
Fig. 14 ein vergrößerter Grundriß der in der Fig. 13 gezeigten schwenkbaren Armbauteile ist.
Bezüglich der Zeichnungen veranschaulicht die Fig. 1 eine Servogangschaltvorrichtung 10 für ein handgeschaltetes Getriebe in einem Kraftfahrzeug, die in einem Gehäuse 21a des handgeschalteten Getriebes 21 eingebaut ist und zwischen dem oberen Abschnitt des Getriebegehäuses 21a und einem Fahrzeugkabinenboden 22, wie in Fig. 2 gezeigt, untergebracht ist. Ein Handschalthebel 23 ist im Fahrzeugkabinenboden 22 eingebaut und mit der Gangschaltvorrichtung 10 durch Druck- Zugkabel 24a und 24b verbunden, so daß ein Schaltvorgang der Gangschaltvorrichtung 10 bei Betätigung nach vorn und nach hinten und ein Wählbetrieb der Gangschaltvorrichtung 10 bei Betätigung in einer Querrichtung bewirkt wird.
Wie in den Figs. 2 und 3 gezeigt wird, enthält die Gangschaltvorrichtung 10 erste und zweite querliegende Wellen 11 und 12 und ist mit einem Arbeitszylinderaufbau verbunden, der ein Zylindergehäuse 13, eine Kolbenstange 14 und einen Ventilkörper 15 enthält. Die erste querliegende Welle 11 ist in einem Quergehäuse 21b abgedichtet drehbar gelagert, das auf dem oberen Abschnitt des Getriebegehäuses 21a starr aufgebaut ist und an einem Ende aus dem Quergehäuse 21b herausragt. Die zweite querliegende Welle 12 hat die Form einer Hohlwelle, die drehbar und verschiebbar auf der ersten querliegenden Welle 11 montiert ist. Die querliegende Hohlwelle 12 hat einen Endabschnitt, der als eine Keilwelle 12a ausgebildet ist, und ein anderer Endabschnitt ist mit einem Schalt- und Wählhebel 12b als eine Einheit ausgebildet. Eine mit einer Innenkeilnut versehene Verbindungsbuchse 16 ist axial verschiebbar mit der Keilwelle 12a der Welle 12 verbunden und drehbar innerhalb des Quergehäuses 21b montiert, so daß die Drehung der querliegenden Welle 12 möglich ist. Die querliegende Welle 12 wird durch Vorspannkräfte eines mit ihr in Eingriff befindlichen, sich gegenüberliegenden Druckfederpaares 17a und 17b elastisch in einer neutralen Position gehalten. Der Schalt- und Wählhebel 12b ragt in das Innere des Getriebegehäuse 21a hinein und ist angebracht, um wahlweise mit ersten, zweiten und dritten Schaltköpfen 25a, 25b und 25c in Eingriff gebracht zu werden, beziehungsweise zur Einrichtung eines ersten oder zweiten Geschwindigkeitsgetriebegangs, zur Einrichtung eines dritten oder vierten Geschwindigkeitsgetriebegangs und zur Einrichtung eines fünften Geschwindigkeitsgetriebegangs oder Rückwärtsgangs. Die Schaltköpfe 25a, 25b und 25c sind auf gewöhnliche Art und Weise jeweils an Gabelwellen 25d, 25e und 25f montiert.
Das erste Druck-Zugkabel 24a hat einen Innendraht, der an seinem einen Ende mit dem Handschalthebel 23 und an seinem anderen Ende mit einem schwenkbaren Hebel 26a verbunden ist, der an dem äußeren Ende der querliegenden Welle 11 befestigt ist, während das zweite Druck-Zugkabel 24b einen Innendraht hat, der an seinem einen Ende mit dem Handschalthebel 23 und an seinem anderen Ende mit einem Kurbelhebel 26b verbunden ist, der auf dem querliegenden Gehäuse 21b schwenkbar montiert ist.
Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, ist der Kurbelhebel 26b als eine Einheit an seiner Basis mit einem weiteren Kurbelhebel 26c zur gemeinsamen Drehung verbunden. Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, greift der Kurbelhebel 26c an seinem beweglichen Ende in einen ausgesparten Abschnitt der querliegenden Welle 12 ein, um die axiale Bewegung der querliegenden Welle 12 in eine Drehbewegung des Kurbelhebels 26a umzuwandeln.
Wie in der Fig. 1 gezeigt wird, ist das Zylindergehäuse 13 des Arbeitszylinderaufbaus mit dem rechten Ende des Quergehäuses 21b als eine Einheit verbunden und ragt an einer Seite des Getriebegehäuses 21a entlang nach hinten. Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, ist das Zylindergehäuse 13 an seinem Zwischenabschnitt mit einer Einlaßöffnung 13a versehen, die an eine Fluidpumpe 28a als Hydraulikdruckquelle angeschlossen ist und an seinem hinteren Ende mit einer Auslaßöffnung 13b versehen, die mit einem Fluidbehälter 28b verbunden ist. Die Kolbenstange 14 ist als eine Hohlwelle mit einem Kolbenabschnitt 14a von großem Durchmesser ausgebildet und in dem Zylindergehäuse 13 axial verschiebbar. Der Kolbenabschnitt 14a der Hohlwelle 14 unterteilt das Innere des Zylindergehäuses 13 in zwei Fluidkammern R&sub1; und R&sub2;. Der Kolbenabschnitt 14a der Hohlwelle 14 wirkt wie eine mit dem Ventilkörper 15 zusammenarbeitende Ventilbuchse, wobei der Kolbenabschnitt 14a mit einer Ringnut 14c und in offener Verbindung mit der Einlaßöffnung 13a stehend, mit einer Vielzahl von radialen Kanälen 14e zwischen der Ringnut 14c und einer Axialbohrung 14d der Stange 14, einer Vielzahl von Kanälen 14f und 14g zwischen der Axialbohrung 14d der Welle 14 und den Fluidkammern R&sub1;, R&sub2; und mit einem Paar von axial beabstandeten Ringnuten 14h und 14i in offener Verbindung mit der Axialbohrung 14d der Stange 14 ausgebildet ist.
Der Ventilkörper 15 hat die Form eines stangenähnlichen Bauteils, der in der Axialbohrung 14d der Stange 14 axial verschiebbar angeordnet ist und mit dem Kolbenabschnitt 14a der Stange 14 zusammenwirkt und dadurch wie ein Schaltventil des Mittelpunkttyps (mit offener Mitte) wirkt. Der stangenähnliche Ventilkörper 15 ist mit jeweils einem Paar von axial beabstandeten Ringnuten 15a und 15b in offener Verbindung mit den Kanälen 14f und 14g in der Stange 14, einem axialen Sackloch 15c in offener Verbindung mit der Auslaßöffnung 13b und mit jeweils axial beabstandeten radialen Kanälen 15d und 15e in offener Verbindung mit der Axialbohrung 15c und den Ringnuten 14h, 14i der Stange 14 ausgebildet.
Wie in den Figs. 2,3 und 4 gezeigt wird, ist ein Paar halbzylindrischer Bauteile 18a und 18b mit dem Vorderende der Kolbenstange 14 verbunden und durch Befestigungsschrauben 18c und 18d gesichert. Das halbzylindrische Bauteil 18a ist mit einer radialen Aussparung 18e zum Eingriff in einen schwenkbaren Arm 16a der Verbindungsbuchse 16 ausgebildet. Mit solch einer Anordnung des halbzylindrischen Bauteils 18a, ist die Kolbenstange 14 mit der querliegenden Welle 12 durch die Verbindungsbuchse 16 verbunden, um eine Drehung der querliegenden Welle 12 bei deren axialer Bewegung zu bewirken. Der stangenähnliche Ventilkörper 15 ist mit einer radialen Aussparung 15f zum Eingriff in ein Armbauteil 17c ausgebildet, das an dem rechten Ende der querliegenden Welle 11 zur gemeinsamen Drehung befestigt ist. Mit solch einer Anordnung der radialen Aussparung 15f ist der Ventilkörper 15 mit der querliegenden Welle 11 durch das Armbauteil 17c verbunden und bewirkt, daß die Schaltbewegung in eine Drehung der querliegenden Welle 11 umgesetzt wird. Wie in den Figs. 2 und 4 gezeigt wird, ist die Verbindungsbuchse 16 mit einem Paar von am Umfang beabstandeten Stoppern 16b und 16c als eine Einheit vorgesehen, die angeordnet sind, um eine Drehung des Ärmbauteils 17c durch Anlage daran in einer vorbestimmten Größe einzuschränken. Nachdem das Armteil 17c an einem der Stopper 16b oder 16c bei seiner Drehbewegung anliegt, wird bewirkt, daß sich die Verbindungsbuchse 16 mit der querliegenden Welle 12 dreht.
Die Kolbenstange 14 und der Ventilkörper 15 sind an ihren Vorderenden durch ein elastisches Bauteil 19 miteinander verbunden. Wie in der Fig. 5 gezeigt wird, besteht das elastische Bauteil 19 aus einem Paar paralleler Blattfedern 19a und 19b, die als eine Einheit miteinander an ihrem einen Ende verbunden sind und an ihrem anderen Ende durch Befestigungsschrauben 19c und 19d mit den Vorderenden der Kolbenstange 14 und dem Ventilkörper 15 befestigt sind. Wenn ein auf die querliegende Welle 11 aufgebrachtes Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Blattfeder 19b gegenüber der Blattfeder 19a gebogen, was eine relative Verstellung zwischen der Kolbenstange 14 und dem Ventilkörper bewirkt. In der Fig. 3 stellt das Bezugszeichen 27 einen konventionellen Mechanismus zur Vermeidung eines Schaltfehlers des Handschalthebels aus seiner Vorwärtsganglage in seine Rückwärtsganglage dar.
Bei Betrieb der Gangschaltvorrichtung 10 werden die Kurbelhebel 26b und 26c durch den Handschalthebel 23 in ihren Wählbetrieb gedreht, um eine Axialbewegung der querliegenden Welle 12 zu bewirken. Daraus ergibt sich ein Eingriff des Schalt- und Wählhebels 12b mit jeweils einem der Schaltköpfe 25a, 25b oder 25c. Wenn der Handschalthebel 23 in die Vor-und Zurück-Richtung gestellt wird, um den schwenkbaren Hebel 26a zu drehen, dann dreht sich die querliegende Welle 11 mit dem Armbauteil 17c, um eine Axialbewegung des Ventilkörpers 15 zu bewirken. Bei einer solchen Anfangsschaltung des Handschalthebels 23 wirkt das elastische Bauteil 19 und führt eine Axialbewegung der Kolbenstange 14 in Übereinstimmung mit der Axialbewegung des Ventilkörpers 15 herbei und infolgedessen wird der schwenkbare Arm 16a der Verbindungsbuchse 16 durch die Axialbewegung der Kolbenstange 14 gedreht, so daß die querliegende Welle 12 gedreht wird, um eine Schaltung des gewählten Schaltkopfes 25a, 25b oder 25c zu bewirken. Wenn der Handschalthebel 23 infolge des Betriebs einer Synchronisiereinrichtung (nicht gezeigt), die mit dem gewählten Schaltkopf verbunden ist, belastet wird, dann überschreitet das auf die querliegende Welle 11 aufgebrachte Betriebsdrehmoment den vorbestimmten Wert. Im Ergebnis wird die Blattfeder gebogen, so daß eine relative Verstellung zwischen der Kolbenstange 14 und dem Ventilkörper 15 zur Aktivierung des Arbeitszylinderaufbaus bewirkt wird.
Vorausgesetzt, daß es beim Schalten des Handschalthebels 23 keine relative Verstellung der Kolbenstange 14 zu dem Ventilkörper 15 gibt, strömt die von der Pumpe 28a in die Einlaßöffnung 13a eines Zylindergehäuses 13 unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit durch die Ringnut 14c und die radialen Kanäle 14e in die Ringnuten 15a, 15b und strömt durch die Ringnuten 14h, 14i, die radialen Kanäle 15d, 15e und die Axialbohrung 15c zu der Auslaßöffnung 13b zurück in den Fluidbehälter 28b. Vorausgesetzt, daß der Ventilkörper 15 relativ zu der Kolbenstange 14 in eine durch einen Pfeil A in Fig. 3 gezeigte Richtung verstellt wird, ist die Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 14e und der Ringnut 15a blockiert, während die Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 14e und der Ringnut 15b hergestellt ist. Gleichzeitig ist die Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 15a und 14h hergestellt, während die Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 15b und 14i blockiert ist. Folglich wird das unter Druck befindliche Hydraulikfluid aus den radialen Kanälen 14e durch die Ringnut 15b und die Kanäle 14g in die Kammer R&sub2; geliefert, während das Hydraulikfluid in die Kammer R&sub1; durch die Kanäle 14f, die Ringnuten 15a, 14h, die radialen Kanäle 15d und die Axialbohrung 15c aus der Auslaßöffnung 13b in den Fluidbehälter 28b ausgestoßen wird. Im Ergebnis wird die Kolbenstange 14 durch das in der Kammer R&sub2; unter Druck befindliche Hydraulikfluid axial in die Richtung A bewegt, so daß sich die querliegende Welle 12 dreht. Das schafft eine hydraulische Kraftunterstützung zu den Anstrengungen, die der Bediener am Handschalthebel 23 aufbringt.
Wenn der Ventilkörper 15 relativ zu der Kolbenstange 14 in eine durch einen Pfeil B in der Fig. 3 angezeigte Richtung verstellt wird, ist eine Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 14e und der Ringnut 15a hergestellt, während die Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 14e und der Ringnut 15b blockiert ist. Gleichzeitig ist die Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 15a und 14h blockiert, während die Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 15b und 14i hergestellt ist. Im Ergebnis wird die Kolbenstange 14 mit dem in Kammer R&sub1; unter Druck befindlichen Hydraulikfluid beaufschlagt, um sich in die Richtung B zu bewegen und dadurch eine hydraulische Arbeitshilfe zu den auf den Handschalthebel 23 aufgebrachten Anstrengungen des Bedieners zu schaffen.
Wie aus der obigen Beschreibung verständlich wird, ist die Gangschaltvorrichtung 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinderaufbau an einer Seite der querliegenden Wellen 11 und 12 angeordnet ist und hauptsächlich aus dem Zylindergehäuse 13, einer Kolbenstange 14 und einem Ventilkörper 15 in einer einfachen Konstruktion zusammengesetzt ist. Mit solch einer Anordnung des Arbeitszylinderaufbaus kann die Gangschaltvorrichtung 10 in solch einem begrenzten Raum zwischen dem Getriebegehäuse 21a und dem Fahrzeuginnenboden 22, wie in Fig. 2 gezeigt, montiert werden. Weiterhin ist der Arbeitszylinderaufbau dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bauteil 19 so angepaßt ist, die Kolbenstange 14 und den Ventilkörper 15 auf eine solche Art und Weise miteinander zu verbinden, um eine relative Verstellung zueinander in Übereinstimmung mit einem auf die querliegende Welle 11 aufgebrachten Drehmoment zu bewirken. Mit solch einer Anordnung des elastischen Bauteils 19 ist es möglich, eine hydraulische Arbeitshilfe für die auf den Handschalthebel 23 aufgebrachten Anstrengungen des Bedieners zu schaffen. Das gibt dem Bediener bei Schaltvorgängen des handgeschalteten Getriebes ein sicheres Gefühl. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Stopper 16b und 16c an der Verbindungsbuchse 16 angebracht, um die gegenseitige Verdrehung der querliegenden Wellen 11 und 12 in einer vorbestimmten Größe und die gegenseitige Verstellung der Kolbenstange 14 und des Ventilkörpers 15 in einer vorbestimmten Größe einzuschränken. Das ist wirkungsvoll, so daß ein Auftreten einer übermäßigen hydraulischen Arbeitshilfe zu dem auf den Handschalthebel 23 aufgebrachten Bedienaufwand vermieden wird und eine mechanische Verbindung zwischen den querliegenden Wellen 11 und 12 geschaffen wird, um einen Schaltvorgang des Getriebes zu bewirken auch wenn der Arbeitszylinderaufbau beschädigt worden ist.
In der Fig. 6 wird eine Modifikation des oben beschriebenen Arbeitszylinderaufbaus veranschaulicht, wobei sich das axiale Sackloch 15c des Ventilkörpers 15 bis zu dem Vorderende der Kolbenstange 14 erstreckt und in dem das halbzylindrische Bauteil 18b mit einem Kanal 18f versehen ist, der angebracht ist, um das vordere Ende der Axialbohrung 15c mit einer vorderen Vertiefung R&sub4; in dem Zylindergehäuse 13 zu verbinden. In dieser Modifikation ist eine hintere Vertiefung R&sub3; in dem Zylindergehäuse 13 mit der vorderen Vertiefung R&sub4; durch die Axialbohrung 15c des Ventilkörpers 15 verbunden, so daß die Kolbenstange 14 mit demselben Hydraulikdruck an seinen gegenüberliegenden Enden beaufschlagt wird. Dies ist nützlich, um eine leichte relative Verstellung der Kolbenstange 14 und des Ventilkörpers 15 ohne einen von einem Austrittsdruck des Hydraulikfluids verursachten Einfluß zu bewirken.
In den Figs. 7 und 8 wird eine Modifikation der Gangschaltvorrichtung 10 in der Form einer Gangschaltvorrichtung 30 veranschaulicht, die erste und zweite querliegende Wellen 31 und 32a einschließt und mit einem Arbeitszylinderaufbau verbunden ist, der eine Kolbenstange 34 und einen Ventilkörper 35 enthält, die innerhalb des Zylindergehäuses 13 angeordnet sind. Die erste querliegende Welle ist abgedichtet in dem Quergehäuse 21b drehbar gelagert und ragt mit ihrem einen Ende aus dem Quergehäuse 21b nach außen. Die zweite querliegende Welle 32a hat die Form einer Hohlwelle, die mit der ersten querliegenden Welle 31 drehbar verbunden ist und in dem Quergehäuse 21b drehbar gelagert ist. Die hohle, querliegende Welle 32a hat einen Endabschnitt, der mit einer Außenkeilnut 32a&sub1; und einen weiteren Endabschnitt, der mit einer Außenkeilnut 32a&sub2; ausgebildet ist. Eine mit Innenkeilnut versehene Gleitbuchse 32b ist mit einem Schalt- und Wählhebel 32b&sub1; als eine Einheit ausgebildet und axial verschiebbar mit der Außenkeilnut 32a&sub2; der querliegenden Welle 32a zur gemeinsamen Drehung verbunden. Die Gleitbuchse 32b wird durch Rückstellkräfte der in sie eingreifenden, gegenüberliegenden Druckfederringe 17a und 17b elastisch in einer neutralen Position gehalten. Der Schalt- und Wählhebel 32b&sub1; ragt in das Innere des Getriebegehäuses 21a und ist angebracht, um wahlweise in Eingriff mit den ersten, zweiten und dritten Schaltköpfen 25a, 25b und 25c zu kommen. Wenn die Gangschaltvorrichtung 30, der schwenkbare Hebel 26a an dem äußeren Ende der querliegenden Welle 31 zur gemeinsamen Drehung befestigt ist, befindet sich der Kurbelhebel 26c an seinem beweglichen Ende mit einem ausgesparten Abschnitt der Gleitbuchse 32b im Arbeitseingriff.
Wie in der Fig. 8 gezeigt wird, ist das Zylindergehäuse 13 des Arbeitszylinderaufbaus an seinem Zwischenabschnitt mit den Ein- und Auslaßöffnungen 13a und 13b versehen. Die Kolbenstange 34 hat die Form einer Hohlwelle, die mit einem Kolbenabschnitt 34a mit großem Durchmesser ausgebildet und in dem Zylindergehäuse 13 axial verschiebbar ist. Der Kolbenabschnitt 34a der Hohlwelle 34 unterteilt das Innere des Zylindergehäuses 13 in zwei Fluidkammern R&sub1; und R&sub2;.
In diesem Arbeitszylinderaufbau ist das Zylindergehäuse 13 an seiner Umfangswand mit einem Kanal 13c ausgebildet, durch den eine vordere Vertiefung R&sub4; des Zylindergehäuses 13 mit einer hinteren Vertiefung R&sub3; des Zylindergehäuses 13 verbunden wird. Der Kolbenabschnitt 34a der Hohlwelle 34 betätigt eine Ventilbuchse, die mit dem Ventilkörper 35 zusammenarbeitet, wobei der Kolbenabschnitt 34a mit einer Ringnut 34c in offener Verbindung mit der Einlaßöffnung 13a, einer Vielzahl von radialen Kanälen 34e zwischen der Ringnut 34c und einer Axialbohrung 34d der Welle 34, einer Vielzahl von Kanälen 34f und 34g zwischen der Axialbohrung 34d der Welle 34 und den Fluidkammern R&sub1; und R&sub2; und einem Paar von axial beabstandeten Ringnuten 34h und 34i in einer offenen Verbindung mit der Axialbohrung 34d der Welle 34 ausgebildet ist.
Der Ventilkörper 35 hat die Form eines stangenähnlichen Bauteils, das innerhalb der Axialbohrung 34d der Welle 14 axial verschiebbar angebracht ist, um mit dem Kolbenabschnitt 34a der Welle 34 zusammenzuarbeiten und dadurch ein Schaltventil des Mittelpunkttyps zu schaffen. Der stangenähnliche Ventilkörper 35 ist mit jeweils einem Paar von axial beabstandeten Ringnuten 35a und 35b in offener Verbindung mit den Kanälen 34f und 34g in der Welle 34, einem axialen Sackloch 35c, das durch einen Stopfen an seinem äußeren Ende geschlossen wird und jeweils in offener Verbindung mit der Axialbohrung 35c und den Ringnuten 34h, 34i der Welle 34 stehenden, axial beabstandeten, radialen Kanälen 35d und 35e ausgebildet. Zusätzlich ist die hohle Kolbenwelle 34 mit einer Ringnut 34j und radialen Kanälen 34k versehen, die in offener Verbindung mit der Auslaßöffnung 13b stehen, während der Ventilkörper 35 mit radialen Kanälen 35f zwischen der Axialbohrung 35c und den radialen Kanälen 35f ausgebildet ist. Folglich steht die Axialbohrung 35c durch die radialen Kanäle 35f, 34k und die Ringnut 34j mit der Auslaßöffnung 13b in Verbindung.
Wie in den Figs. 7,9 und 10 gezeigt wird, ist ein schwenkbares Armbauteil 37a mit dem inneren Ende der querliegenden Welle 31 durch Keilnut zur gemeinsamen Drehung verbunden und steht in Eingriff mit einer radialen Aussparung 35g in dem vorderen Endabschnitt des Ventilkörpers 35. Ähnlich ist ein schwenkbares Armbauteil 37b mit dem inneren Ende 32a&sub1; der querliegenden Welle 32a durch Keilnut zur gemeinsamen Drehung verbunden und steht in Eingriff mit einer radialen Aussparung 34m in dem vorderen Endabschnitt der Kolbenwelle 34. Wie in Fig. 10 gezeigt wird, ist die Kolbenwelle 34 an ihrem vorderen Endabschnitt mit einem durchgehenden Langloch 34n ausgebildet, durch das das schwenkbare Armbauteil 37a in die radiale Aussparung 35g des Ventilkörpers 35 eingesetzt ist. Die Kolbenwelle 34 ist weiterhin an ihrem vorderen Endabschnitt mit einem abgestuften Vorsprung 34p versehen. Bei der obigen Anordnung ist die Kolbenwelle 34 mit der querliegenden Welle 32a durch das Armbauteil 37b verbunden, um die Drehung der querliegenden Welle 32a bei ihrer axialen Bewegung zu bewirken. Der stangenähnliche Ventilkörper 35 ist mit der querliegenden Welle 31 durch das Armbauteil 37a verbunden, um dessen axiale Bewegung in eine Drehung der querliegenden Welle 31 umzuwandeln. Wie in den Figs. 9 und 10 gezeigt, ist das Armbauteil 37b mit einem Paar von am Umfang beabstandeten Stoppern 37b&sub1; und 37b&sub2; als eine Einheit versehen, die angebracht sind, um die Drehung des schwenkbaren Armbauteils 37a durch Anlage daran in einer vorbestimmten Größe einzuschränken. Nachdem das schwenkbare Armbauteil 37a an einem von beiden Stoppern 37b&sub1; und 37b&sub2; bei seiner Drehbewegung anliegt, veranlaßt es die querliegende Welle 32a mit der Gleitbuchse 32b zu drehen. Wie in den Figs. 8 und 9 gezeigt wird, sind die Kolbenwelle 34 und der Ventilkörper 35 miteinander an ihren vorderen Enden durch das elastische Bauteil 19 verbunden. In diesem Arbeitszylinderaufbau ist die Blattfeder 19a an dem abgestuften Vorsprung 14p der Kolbenwelle 34 durch die Befestigungsschraube 19c befestigt, während die Feder 19b an dem vorderen Ende des Ventilkörpers 35 durch die Befestigungsschraube 19d befestigt ist. Wenn ein auf die querliegende Welle 31 aufgebrachtes Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Feder 19b gegenüber der Feder 19a gebogen, um eine relative Verstellung zwischen der Kolbenwelle 34 und dem Ventilkörper 35 zu bewirken.
Bei Betrieb der Gangschaltvorrichtung 30, werden die Kurbelhebel 26b und 26c durch den Handstellhebel 23 in ihre Wählstellung gedreht, um eine axiale Bewegung der Gleitbuchse 32b zu bewirken. Daraus ergibt sich ein Eingriff des Schalt- und Wählhebels 32b&sub1; mit einem der Schaltköpfe 25a, 25b oder 25c. Wenn der Handschalthebel 23 nach vorn und nach hinten geschaltet wird, so daß sich der schwenkbare Hebel 26a dreht, dreht sich die querliegende Welle 31 mit dem schwenkbaren Hebel 37a, so daß eine axiale Bewegung des Ventilkörpers 35 bewirkt wird. Bei solch einem Anfangsschaltvorgang des Handschalthebels 23 bewirkt das elastische Bauteil 19 die axiale Bewegung der Kolbenwelle 34 in Übereinstimmung mit der axialen Bewegung des Ventilkörpers 35, und infolgedessen wird das schwenkbare Armbauteil 37b durch die axiale Bewegung der Kolbenwelle 34 gedreht, so daß die querliegende Welle 32a gedreht wird, um einen Schaltvorgang der ausgewählten Schaltköpfe 25a, 25b oder 25c zu bewirken. Wenn der Handschalthebel 23 infolge des Betriebs der mit dem ausgewählten Schaltkopf verbundenen Synchronisiereinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt wird, dann überschreitet das auf die querliegende Welle 31 aufgebrachte Betriebsdrehmoment den vorbestimmten Wert. Im Ergebnis wird die Feder 19b gebogen, so daß eine relative Verstellung zwischen der Kolbenwelle 34 und dem Ventilkörper 35 zur Aktivierung des Arbeitszylinderaufbaus bewirkt wird.
Vorausgesetzt, daß es keine relative Verstellung zwischen der Kolbenwelle 34 und dem Ventilkörper 35 bei Schaltbetrieb des Handschalthebels 23 gibt, strömt das aus der Pumpe 28a unter Druck in die Einlaßöffnung 13a des Zylindergehäuses 13 zugeführte Hydraulikfluid durch die Ringnut 34c und die radialen Kanäle 34e in die Ringnuten 35a, 35b und strömt durch die Ringnuten 34h, 34i, die radialen Kanäle 35d, 35e, die Axialbohrung 35c, die radialen Kanäle 18f,34k und die Ringnut 34j zu der Auslaßöffnung 13b zurück in den Fluidbehälter 28b. Vorausgesetzt, daß der Ventilkörper 35 relativ zu der Kolbenwelle 34 in eine durch einen Pfeil A in Fig. 8 gezeigte Richtung verstellt wird, ist die Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 34e und der Ringnut 35a blockiert, während die Fluidverbindung zwischen den radialen Kanälen 34e und der Ringnut 35b hergestellt ist. Gleichzeitig ist die Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 35a und 34h hergestellt, während zwischen den Ringnuten 35b und 34i die Fluidverbindung blockiert ist. Folglich wird das unter Druck befindliche Hydraulikfluid aus dem radialen Kanal 34e durch die Ringnut 35b und die Kanäle 34g in die Kammer R&sub2; zugeführt, während das Hydraulikfluid in der Kammer R&sub1; durch die Kanäle 34f, die Ringnut 35a, 34h, die radialen Kanäle 35d, die Axialbohrung 35c, die radialen Kanäle 35f, 34k und die Ringnut 34j aus der Auslaßöffnung 13b in den Fluidbehälter 28b ausgelassen wird. Im Ergebnis wird die Kolbenwelle 34 durch das in der Kammer R&sub2; unter Druck befindliche Fluid axial in die Richtung A bewegt, so daß sich die querliegende Welle 32a und die Gleitbuchse 32b drehen. Das schafft eine hydraulische Arbeitshilfe für die auf den Handschalthebel 23 aufgebrachte Anstrengung des Bedieners.
Wie aus der obigen Beschreibung verständlich wird, ist die Gangschaltvorrichtung 30 dadurch gekennzeichnet, daß die querliegenden Wellen 31 und 32a mit dem Ventilkörper 35 und der Kolbenwelle 34 jeweils durch die Armbauteile 37a und 37b verbunden sind und daß die Armbauteile 37a und 37b an ihren beweglichen Enden mit den entsprechenden radialen Aussparungen 35g, 34m in dem Ventilkörper 35 und der Kolbenwelle 34 in einer einfachen Konstruktion in Eingriff stehen.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, daß ein Ringdichtungsbauteil 39 für die Kolbenwelle 34 an Ort und Stelle in einer einfachen, in den Figs. 11(a) bis 11(d) gezeigten Art und Weise angeordnet werden kann.
In der Fig. 12 wird eine Modifikation der Gangschaltvorrichtung 30 veranschaulicht, wobei die Armbauteile 37a und 37b durch schwenkbare Armbauteile 47a und 47b ersetzt sind, die jeweils an den querliegenden Wellen 31 und 32a befestigt sind. Das Armbauteil 47a ist an seinem Basisabschnitt mit einer halbkreisförmigen Aussparung 47a&sub1; versehen, während das Armbauteil 47b an seinem Basisabschnitt mit einem Vorsprung 47b&sub1; von halbkreisförmigem Querschnitt als eine Einheit ausgebildet ist, der innerhalb der halbkreisförmigen Aussparung 47a&sub1; verbunden ist, um die relative Verdrehung der querliegenden Wellen 31 und 32a in einer vorbestimmten Größe zu beschränken.

Claims

1. Servogangschaltvorrichtung für ein handgeschaltetes Getriebe in einem Kraftfahrzeug enthält:

ein Quergehäuse (21b), das auf einem Gehäuse (21a) des Getriebes montiert ist;

eine erste querliegende Welle (11), die drehbar innerhalb des Quergehäuses (21b) montiert ist und die betrieblich mit einem Handschalthebel (23) verbunden ist, so daß sie beim Schalten mit dem Schalthebel gedreht wird;

eine zweite querliegende Welle (12) in der Form einer Hohlwelle, die in axialer Richtung verschiebbar auf der ersten querliegenden Welle (11) montiert ist und die betrieblich mit dem Handschalthebel verbunden ist, so daß sie bei Wählbetrieb des Schalthebels in axialer Richtung bewegt wird, wobei die zweite querliegende Welle mit einem Schalt- und Wählhebel (12b) eine Einheit bildet, der sich in das Innere des Getriebegehäuses (21a) erstreckt und bei axialer Bewegung der zweiten querliegenden Welle (12) wahlweise in eine Vielzahl von Schaltköpfen (25a,25b,25c) eingreift; und

eine fluidbetriebene Servozylinderbaugruppe zur Unterstützung von Schaltvorgängen, die ein Zylindergehäuse (13) enthält, das mit einer Einlaßöffnung (13a) zum Anschluß an eine Fluiddruckquelle (28a) und einer Auslaßöffnung (13b) zum Anschluß an einen Fluidbehälter (28b) versehen ist; eine hohle Kolbenstange (14), die einen Kolbenabschnitt (14a) aufweist, der in axialer Richtung verschiebbar innerhalb des Zylindergehäuses sitzt, um das Innere des Zylindergehäuses in zwei Fluidkammern (R&sub1;;R&sub2;) zu unterteilen, und ein Ventilkörper (15), der in axialer Richtung verschiebbar innerhalb der Kolbenstange (14) angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse (13) als eine Einheit mit einem Ende des Quergehäuses (21b) verbunden ist und sich entlang einer weite des Gehäuses (21a) erstreckt; und dadurch, daß die Kolbenstange (14) betrieblich an einem Ende mit der zweiten querliegenden Welle (12) verbunden ist, um die zweite querliegende Welle bei deren axialen Bewegung zu drehen; daß der Ventilkörper (15), der betrieblich mit einem Ende mit der ersten querliegenden Welle (11) verbunden ist, durch Drehung der ersten querliegenden Welle verstellt wird, daß der Ventilkörper (15) mit dem Kolbenabschnitt (14a) der Kolbenstange (14) zusammenarbeitet, um wahlweise in Übereinstimmung mit einer relativen Verstellung der Kolbenstange (14) und des Ventilkörpers (15) das unter Druck befindliche Hydraulikfluid von der Druckquelle (28a) durch die Einlaßöffnung (13a) an die Fluidkammern (R&sub1;, R&sub2;) zu richten.

2. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite querliegende Welle die Form einer Hohlwelle (32a) aufweist, die drehbar auf der ersten querliegenden Welle (31) montiert ist und an Ort und Stelle innerhalb des Quergehäuses (21b) drehbar gestützt wird, wobei die Vorrichtung dadurch modifiziert wird, daß eine Gleitbuchse (32b) in axialer Richtung verschiebbar auf der Hohlwelle (32a) sitzt und mit dem Handschalthebel (23) verbunden ist, so daß sie bei Wählbetrieb des Schalthebels in axialer Richtung bewegt wird, und wobei die Gleitbuchse (32b) mit einem Schalt- und Wählhebel (32b&sub1;) eine Einheit bildet, der sich in das Innere des Getriebegehäuses erstreckt, so daß er bei axialer Bewegung der Gleitbuchse (32b) wahlweise mit den Schaltköpfen (25a, 25b, 25c) in Eingriff gebracht wird.

3. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein erstes schwenkbares Armbauteil (17c) an seinem Basisabschnitt mit einem Ende der ersten querliegenden Welle (11) zur gemeinsamen Drehung verbunden ist und an seinem beweglichen Ende mit dem Ventilkörper (15) in Eingriff steht, um eine axiale Bewegung des Ventilkörpers bei Drehung der ersten querliegenden Welle zu bewirken, und wobei ein zweites schwenkbares Armbauteil (16a) an seinem Basisabschnitt mit einem Ende der zweiten querliegenden Welle (12) zur gemeinsamen Drehung verbunden ist und an seinem beweglichen Ende mit der Kolbenstange (14) in Eingriff steht, um eine Drehung der zweiten querliegenden Welle bei axialer Bewegung der Kolbenstange zu bewirken.

4. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 3, bei der eines der schwenkbaren Armbauteile (16a) mit einem Paar in Umfangsabstand stehender Stopper (16b, 16c) eine Einheit bildet, die eine Drehung des anderen Armbauteils (17c) durch gegenseitige Anlage in einem vorbestimmten Umfang einschränkt.

5. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 3, bei der eines der schwenkbaren Armbauteile (47a) an seinem Basisabschnitt mit einer halbkreisförmigen Aussparung (47a&sub1;) versehen ist, während das andere schwenkbare Armbauteil (47b) an seinem Basisabschnitt mit einem Vorsprung (47b&sub1;) von halbkreisförmigem Querschnitt versehen ist, der in die halbkreisförmige Aussparung des schwenkbaren Armbauteils eingreift, um ein gegenseitiges Verdrehen der querliegenden Wellen in einem vorbestimmten Umfang einzuschränken.

6. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kolbenstange (14) und der Ventilkörper (15) an einem ihrer Enden mit Hilfe eines elastischen Bauteils (19) miteinander verbunden sind, so daß sie in Abhängigkeit mit einem Betriebsdrehmoment gegeneinander versetzt werden, das auf die erste querliegende Welle (11) aufgebracht wird.

7. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das elastische Bauteil aus einem Paar paralleler Blattfedern (19a; 19b) besteht, die an einem ihrer Enden miteinander verbunden sind, wobei eine der Blattfedern (19a) an ihrem anderen Ende an einem Ende der Kolbenstange (14) befestigt ist, und die andere Blattfeder (19b) an ihrem anderen Ende an einem Ende des Ventilkörpers (15) befestigt ist.

8. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite querliegende Welle (12) mit Hilfe von einem Paar sich gegenüberliegender, mit ihr in Eingriff stehender Druckfedern (17a; 17b) elastisch in einer neutralen Position gehalten wird.

9. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Gleitbuchse (32b) mit Hilfe eines Paars sich gegenüberliegender, mit ihr in Eingriff stehender Druckfedern (17a; 17b) elastisch in einer neutralen Position gehalten wird.

10. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein erster Hohlraum (R&sub3;), der in einem Endabschnitt des Zylindergehäuses (13) ausgebildet ist, mit einem zweiten Hohlraum (R&sub4;) verbunden ist, der in einem weiteren Endabschnitt des Zylindergehäuses so ausgebildet ist, daß die Kolbenstange (14) an ihren gegenüberliegenden Enden mit einem entspannten Hydraulikdruck beaufschlagt wird.

11. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 10, bei der im Ventilkörper (15) eine axiale Bohrung (15c) ausgebildet ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlraum (R&sub3;; R&sub4;) zu schaffen.

12. Servogangschaltvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Zylindergehäuse (13) in seiner Umfangswand mit einem Durchgang (13c) als Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlraum (R&sub3;; R&sub4;) versehen ist.