DE4015290A1

DE4015290A1 - Elektropneumatisches schaltsystem

Info

Publication number: DE4015290A1
Application number: DE19904015290
Authority: DE
Inventors: Karlmann Hamma
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1990-05-12
Publication date: 1990-11-22

Description

Die Erfindung betrifft ein elektro-pneumatisches Schaltsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Schaltsysteme, die dem Fahrer eines vorrangig schweren Fahrzeuges mit oftmals vielen Gängen, je nach Ausgestaltung des Systems, entlasten sollen, sind in vielen Varianten bekannt.

Mit Easyshift (ES) ist aus der Druckschrift F 43 546/RT 34 30 887 ein Schaltsystem bekannt, bei dem die Bedienungselemente (Schalthebel und Kupplungspedal) wie bei der üblichen Getriebeschaltung vorhanden sind und vom Fahrer auch bedient werden müssen. Das übliche Schaltgestänge ist jedoch nicht mehr vorhanden, weil über den Gangschalter bzw. Schalthebel die Schaltbefehle des Fahrers elektrisch an den zentralen Ventilblock am Schaltgetriebe gegeben werden. Dort werden diese elektrischen Schaltimpulse in pneumatische Signale umgesetzt. Über den Auslöseschalter am Kupplungspedal und das Hauptschaltventil wird dann der Befehl für eine Schaltung gegeben und von den entsprechenden Schaltzylindern ausgeführt.

Es ist auch schon ein Schaltsystem mit einer automatischen Vorwählschaltung (AVS) bekannt - ZF-Schrift F 32 437/RT 34 31 887 -, bei dem der Anfahrvorgang und alle weiteren Schaltungen in einer bestimmten Fahrstellung des Vorwählschalters vorgewählt werden. Der Fahrer muß in dieser Stellung des Vorwählschalters zur Gangumschaltung nur noch das Kupplungspedal betätigen. Die Gangschaltung erfolgt dann, wie schon im Zusammenhang mit dem ES-Schaltsystem beschrieben, über Schaltzylinder pneumatisch.

An solchen Schaltsystemen ist gemeinsam, daß zum Bewegen des Fahrzeuges, vorrangig zum Gangschalten, elektrische Energie zur Betätigung der Magnetventile und Druckluft für die Stellzylinder - Gangschaltzylinder - benötigt wird.

Es ist auch noch eine Notschaltung bekannt, die rein pneumatisch arbeitet und beim Ausfall der elektrischen Anlage ein Bewegen des Fahrzeuges, wenn auch eingeschränkt, ermöglicht.

Diese Einrichtung ist aber nur bei Fahrzeugstillstand einschaltbar und beim Ausfall der Druckluft unwirksam. Aber gerade das allgemeine Druckluftsystem des Fahrzeuges ist besonders störanfällig, weil neben den Magnetventilen für die Getriebeschaltung auch noch andere Verbraucher, z.B. die Bedienung der Türen in einem Bus, angeschlossen und deshalb dieser Druckluftkreis weit verzweigt und sehr störanfällig ist. So kann z.B. bei einer längeren Standzeit des Fahrzeuges infolge von Mängeln in Dichtungen der Druck so weit abfallen, daß das Fahrzeug nicht mehr schaltbar ist. Aber auch während des Betriebes kann eine Dichtmanschette platzen, so daß das Fahrzeug bewegungsunfähig wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein elektro-pneumatisches Schaltsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 in einfacher Weise weiterzuentwickeln, so daß bei Druckluftausfall im sogenannten allgemeinen Versorgungskreis des Fahrzeuges und bei Stromausfall dieses weiterbewegt oder überhaupt in Betrieb genommen werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt. Mit einer zweiten Druckmittelquelle und ein über kurze Leitung verbundenes, gesondert angeordnetes Mehrstellungs-Schaltventil steht eine äußerst unempfindliche Druckmittelanlage für die Notschaltung des Getriebes zur Verfügung, die sowohl von dem allgemeinen Druckluft-Versorgungskreis wie auch notfalls noch von einer Handpumpe befüllt werden kann. Während des Normalbetriebes, in dem die Stellzylinder für die Gangumschaltung über die Magnetventile aus dem allgemeinen Druckluft-Versorgungskreis versorgt werden, ist die zusätzliche Druckmittelanlage abgesperrt und damit gegen Druckabfall besonders unempfindlich. Eine Handpumpe ist deshalb nur bei einem extremen Sicherheitsbedürfnis erforderlich. Die Druckluftversorgung des Mehrstellungs-Schaltventiles für die Notschaltung des Getriebes kann noch von Sicherheitsventilen abhängig gemacht werden, die in Verbindung mit der Kupplung und in besonderen Fällen noch mit der Handbremsbetätigung stehen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das ZF-Schaltsystem AVS - eine automatisierte Vorwählschaltung;

Fig. 2 die pneumatische Notschaltanordnung in Verbindung mit der normalen Druckluftversorgung der Stellzylinder über die Magnetventile.

In dem Schaltsystem AVS nach Fig. 1 wird ein Getriebe 1 elektropneumatisch geschaltet. Dabei entstehen in der M-Stellung (manuell) des Drehschalters 80 die Schaltbefehle bei der Betätigung des Tippschalters 800 und für die Kupplungs-Betätigung im Auslöseschalter 81 am Kupplungspedal 82 und gelangen über elektrische Leitungen 83 zum elektronischen Steuergerät 10 und zum zentralen Ventilblock 4, in dem die Magnetventile 41 und 41 A bis 48 gemeinsam angeordnet sind. In der Stellung A (Automatik) des Drehschalters 80 werden der Anfahrgang und alle weiteren Gänge vom elektronischen Steuergerät 10 vorgewählt, und die Gangschaltung wird nur über das Kupplungspedal 82 in Verbindung mit dem Auslöseschalter 81 ausgelöst, wobei der Vollzug der Gangschaltung im Getriebe am Kupplungspedal 82 über einen Signalgeber 11 spürbar ist. Zur Information des Fahrers ist noch eine optische Ganganzeige 12 angeordnet, in der der gerade eingelegte Gang als Ziffer und der von dem elektronischen Steuergerät ermittelte vorteilhafte Gang in Form von Hoch- und Rückschaltsymbolen angezeigt wird. Ein elektronischer Tacho 89 vervollständigt die Information für den Fahrer, und ein Lastgeber 130 am Gaspedal 13 gibt seine Information an das elektronische Steuergerät 10. Die Versorgung mit Druckluft erfolgt über den Druckluftanschluß 3 und die Leitung 85 für die Magnetventile im zentralen Ventilblock 4. Die eigentliche Schaltung der Gänge im Getriebe erfolgt über die Stellzylinder 2, deren Stellung von den Magnetventilen im zentralen Ventilblock gesteuert werden. Die Druckmittelversorgung ist als sogenanntes allgemeines Druckluftsystem 6 des Fahrzeuges in diesem unabhängig vom Schaltsystem installiert und hat einen Druckluftbehälter 61 mit einem Druckluftreiniger und Wasserabscheider 62.

In Fig. 2 ist die pneumatische Notschaltanordnung alternativ zur Druckluftversorgung beim normalen Betrieb dargestellt. 4 ist dabei der zentrale Ventilblock mit dem Druckluftanschluß 31, über den alle Magnetventile 41 bis 48 im Normalbetrieb vom allgemeinen Druckluftsystem 6 aus versorgt werden. Die Magnetventile 41 bis 48 werden vom elektronischen Steuergerät 10 und eventuell in Verbindung mit dem Vorwählschalter 8 und Drehschalter 80 sowie Tippschalter 800 geschaltet. Beim Ausfall der elektrischen Anlage besteht keine Möglichkeit, auf diesem Weg Druckluft an die Stellzylinder zum Schalten des Getriebes zu fördern.

In so einer Situation erfolgt über ein Notschaltventil 9, das als Mehrstellungs-Ventil ausgestaltet ist, die Versorgung von ausgewählten Stellzylindern 21 bis 24 mit Druckluft. Bei einem Vielgang-Getriebe mit einem 4gängigen Grundgetriebe, einem Gruppengetriebe zur Verdopplung der Gänge des Grundgetriebes und einem GV-Getriebe (Splitter), mit dem die 8 Vorwärtsgänge aus dem Grund- und Gruppengetriebe noch einmal verdoppelt werden, sind das eben 4 Stellzylinder, wenn man, wie notwendig, die Neutralstellung zum Anlassen des Motors, den Rückwärtsgang und zwei sinnvoll ausgewählte Vorwärtsgänge, z.B. den 1. und den 3. Gang, in einem Notschaltprogramm schalten will. Dazu werden in den Versorgungsleitungen 410, 420, 440 und 460, die von den Magnetventilen 41 A, 42, 44 und 46 zu den Neutralstellungen und zu einer der Endstellungen der Stellzylinder 21, 22, 23 führen, Wechselventile 53 angeordnet. Über eine zweite Druckluftleitung 410/1, 420/1, 440/1, 460/1 und über diese Wechselventile kann die Verstellung der genannten Stellzylinder in die Neutralstellung und für die z.B. jeweils tieferen Gänge 1/5, 3/7 sowie für den R.-Gang im Stellzylinder 23 bewirkt werden. Der für die Notschaltung benötigte Stellzylinder 24 für die Kupplungsschaltung in den langsamen Bereich L wird ermöglicht über die Anordnung eines Wechselventils 53 in die Versorgungsleitung 470/1 im Gruppenschaltventil 58 und wird bewirkt über die zweite Druckluftleitung 410/2.

Das Notschaltventil/Mehrstellungsventil 9 wird mit Druckluft von oder über eine zweite Druckluftquelle 7 und den zweiten Druckluftanschluß 32 direkt oder über ein erstes Sicherheitsventil 55, das bei geöffneter Kupplung - nicht dargestellt - den Druckluftdurchgang ermöglicht, versorgt. Die zweite Druckluftwelle 7 kann dabei über ein Rückschlagventil 59 von dem allgemeinen Druckluftsystem 6 gefüllt werden. Es ist aber auch eine von diesem allgemeinen Druckluftsystem völlig unabhängige Füllung, z.B. über eine Handpumpe 72, möglich. Und schließlich ist es auch denkbar, über den zweiten Druckluftanschluß 32 eine weitere Druckluftquelle, eventuell auch eine dem Fahrzeug fremde Quelle, zu nutzen. Wenn die Benutzung der Notschalteinrichtung nur bei Stillstand des Fahrzeuges garantiert werden soll, ist es möglich, die Druckluftzufuhr zum Notschaltventil 9 nur über ein weiteres Sicherheitsventil 56 zuzulassen, das nur bei betätigter Handbremse geöffnet ist. Wird eine Notschaltung mit diesem zweiten Sicherheitsventil 56 vorgesehen, können zwei Vorwärtsgänge nacheinander nicht geschaltet werden. Es ist dann nur möglich, jeweils einen der eventuell vorgesehenen Vorwärtsgänge, z.B. den ersten oder den dritten Gang, zum Anfahren und zum Fahren in Vorwärtsfahrrichtung, auszuwählen.

Das Mehrstellungsventil 9, das als Notschaltventil wirkt, hat z.B. fünf Stellungen, und zwar die Aus-Stellung 92, in der alle zweiten Druckluftleitungen 410/1 und 410/2, 420/1, 440/1 und 460/1 entlüftet sind und damit die Versorgung der Stellzylinder 21 bis 25 über die Magnetventile 41 bis 48 einschließlich 41 A, 47 A, 48 A und das allgemeine Druckluftsystem 6 des Fahrzeuges über den ersten Druckluftanschluß 31 erfolgt. In der Neutralstellung N - der zweiten Stellung 93 - ist die zweite Druckluftleitung 410/1 und 410/2 mit Druck beaufschlagt. Die in dieser Leitung angeordneten Wechselventile 53 springen um - nicht dargestellt - und die Stellzylinder 21, 22 und 23 werden über die zweite Hälfte der Versorgungsleitung 410 in die Neutralstellung verstellt oder in dieser Stellung gehalten. Der Gruppenstellzylinder 24 wird über den zweiten Teil der Versorgungsleitung 470/1 in die langsame Stellung L bewegt. Die zweiten Druckluftleitungen 420/1, 440/1 und 460/1 sind in dieser Neutralstellung entlüftet, wobei in dieser Neutralstellung der Motor des Fahrzeuges angelassen werden kann.

Den nächsten beiden Stellungen I und II, also 94 und 95, sind zwei Vorwärtsgänge zugeordnet. Über I wird die zweite Druckluftleitung 420/1 und die Versorgungsleitung 420 beaufschlagt, so daß der Dreistellungszylinder 21 in die Gangstellung G 1; G 5 verstellt wird. Da der Gruppenstellzylinder 24 sich in der L-Stellung - langsam - befindet, ist also der erste Gang z.B. zum Anfahren eingelegt. Ist nur das erste Sicherheitsventil 55 angeordnet, das mechanisch mit der Kupplung verbunden ist, ist es möglich, nach dem Anfahren über eine erneute Betätigung der Kupplung auch einen weiteren Gang über das Mehrstellungsventil 9 zu schalten - Stellung II - mit der z.B. über die Druckluftleitung 440/1 und die Versorgungsleitung 440 die tiefere Stellung G 3; G 7 des Druckstellungszylinders 22 geschaltet wird, so daß der dritte Gang eingelegt ist. Die jeweils nicht beaufschlagten Leitungen sind, wie schon zur Stellung N neutral erläutert, entlüftet.

Da ein Fahrzeug auch im Notbetrieb eine Rückwärtsfahrtmöglichkeit haben muß, ist in einer weiteren Stellung 96 des Mehrstellungsventils 9 die zweite Druckluftleitung 460/1 und die Versorgungsleitung 460 mit der R.-Gangstellung des Stellzylinders 23 verbunden, so daß nach dem Einlegen der Kupplung eine Rückwärtsfahrt möglich ist. In jeder Stellung 93 bis 96, außer der Aus-Stellung 92 des Mehrstellungsventils 9, ist jeweils nur eine die in diesem Beispiel angeordnete Druckluftleitung 410/1, 420/1, 440/1 und 460/1 mit der zweiten Druckluftquelle 7 verbunden, während die jeweils anderen zweiten Druckluftleitungen über das Mehrstellungsventil 9 entlüftet sind. Zur Beschleunigung einer Schaltung können im Bereich der vier Vorwärtsgänge im Grundgetriebe in Verbindung mit den Stellzylindern 21 und 22 und den Versorgungsleitungen 420, 430, 440 und 450 noch Schnellentlüftungsventile 54 angeordnet sein. Weiter können auch in den beiden Zuleitungen zur schnellen S- und zur langsamen L-Gruppe vom Magnetventil 47 A im Gruppenschaltventil 58 zum Gruppenstellzylinder 24 zum gleichen Zweck Schnellentlüftungsventile 54 angeordnet sein. Vorteilhaft ist die Ausgestaltung des Mehrstellungsventils 9 zum Drehen für die aktiven Stellungen N, I, II, R in einer zweiten axialen Ebene, die durch Eindrücken des Stellknopfes 97 eingestellt wird. Dadurch, daß die Aus-Stellung 92 in einer ersten Ebene, in der der Stellknopf nicht eingedrückt, untergebracht ist, ergibt sich eine hohe Sicherheit gegenüber unbeabsichtigter Verstellung des Notschaltventils 9. Aus Sicherheitsgründen kann im Mehrstellungsventil 9 noch ein elektrischer Schalter 98 angeordnet sein, der nur in der Aus-Stellung des Mehrstellungsventils geschlossen und in allen übrigen Stellungen geöffnet ist und damit die elektrische Versorgung der elektrischen Steuerung - elektronisches Steuergerät 10, Vorwählschalter 8 und Magnetventile 41 bis 48 - unterbricht. Der elektrische Schalter 98 kann auch für drei Stellungen eingerichtet sein, wobei die zweite Stellung dann der Neutralstellung des Notschaltventils 9 entspricht und das Anlassen des Motors ermöglicht. In der Mittelstellung, die den Stellungen R, I, II des Notschalters 9 zugeordnet ist, sind Schaltungen des Normalbetriebes, wie schon beschrieben, aber auch das Anlassen des Motors nicht möglich. In Verbindung mit dem elektronischen Steuergerät 10 sind noch Drehzahlfühler 14, 15 für die Getriebeeingangsdrehzahl und in Verbindung mit dem elektronischen Tacho 89 für die Getriebeausgangsdrehzahl angeordnet.

Bezugszeichen

  1 Wechselgetriebe
  2 Stellzylinder (allgemein)
21 3-Stellungs-Stellzylinder
22 3-Stellungs-Stellzylinder
23 2-Stellungs-Stellzylinder für Neutral N und Rückwärts R
24 2-Stellungs-Stellzylinder für Gruppengetriebe mit Stellung L Langsam, S Schnell
25 2-Stellungs-Stellzylinder für GV (Split)
  3 Druckluftanschluß
31 erster Druckluftanschluß
32 zweiter Druckluftanschluß
  4 zentraler Ventilblock
41, 41 A Magnetventile
42 bis 46 Magnetventile
47, 47 A Magnetventile
48, 48 A Magnetventile
410, 420 bis 480 Versorgungsleitungen
410/1, /2 zweite Druckluftleitung
420/1 zweite Druckluftleitung
440/1 zweite Druckluftleitung
460/1 zweite Druckluftleitung
  5 Ventil
53 Wechselventil
54 Schnellentlüftungsventil
55 Sicherheitsventil - Kupplung -
56 Sicherheitsventil - Handbremse -
57 Leitung
58 Gruppenschaltventil
59 Rückschlagventil
  6 allgemeines Druckluftsystem des Fahrzeuges
61 Druckluftbehälter
62 Druckluftreiniger mit Wasserabscheider
  7 zweite Druckluftquelle/Druckluftbehälter
72 Handpumpe
  8 Vorwählschalter
80 Drehschalter
800 Kippschalter
81 Auslöseschalter
82 Kupplungspedal
83 elektrische Leitung
85 Leitung
  9 Notschaltventil/Mehrstellungsventil
92 Aus-Stellung
93 Neutralstellung N
94 erste Vorwärtsfahrstellung I
95 zweite Vorwärtsfahrstellung II
96 Rückwärtsfahrtstellung R
97 Stellknopf
98 elektrischer Schalter
10 elektronisches Steuergerät
11 Signalgeber
12 Ganganzeige optisch
13 Gaspedal
130 Lastgeber
14 Drehzahlfühler
15 Drehzahlfühler
I erste Vorwärtsgangstellung
II zweite Vorwärtsgangstellung
R Rückwärtsgangstellung
N Neutralstellung
L langsame Gruppe
S schnelle Gruppe

Claims

1. Elektro-pneumatisches Schaltsystem für ein Wechselgetriebe (1), bei dem die Schaltungen der Gänge, die von Magnetventilen (41 bis 48) gesteuert werden, über Stellzylinder (2, 21 bis 25) pneumatisch erfolgt, wobei im Normalbetrieb die Magnetventile (41 bis 48) bzw. der zentrale Ventilblock (4), in dem die Magnetventile zusammengefaßt sind, über einen Druckluftanschluß (31) versorgt werden und in einem Notschaltbetrieb die Druckluft über ein gesondertes Schaltventil (9) einer Auswahl von Stellzylindern (2) direkt zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Druckluftquelle (7) angeordnet und mit einem gesondert angeordneten Mehrstellungsschaltventil (9) verbunden ist und daß die Stellzylinder (21, 22, 23, 24) für die Neutralstellung (N) und die Gänge der Notschaltung (R, I, II) über Wechselventile (53) über dieses Mehrstellungs-Schaltventil (9) mit Druck beaufschlagt und auch entlüftet werden.

2. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmittelquelle (7, 32) ein über kurze, nicht verzweigte Leitungen (57) mit dem Mehrstellungsschaltventil (9) verbundener Druckluftbehälter (7) ist, der über ein Rückschlagventil (59) mit dem allgemeinen Druckluftsystem des Fahrzeuges (6) verbunden ist.

3. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmittelquelle (7) mit einer Handpumpe (72) zur Druckmittelerzeugung verbunden ist.

4. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft dem Mehrstellungsschaltventil (9) nur über ein (55) oder mehrere Sicherheitsschaltventile (55, 56) zugeleitet wird.

5. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste Sicherheitsventil (55) mit der Anfahr- und Schaltkupplung (82) mechanisch verbunden ist und nur bei geöffneter Kupplung auch geöffnet ist.

6. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Sicherheitsventil (56) mit dem Handbremshebel verbunden ist und nur bei betätigter Handbremse geöffnet ist.

7. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten der Aus-Stellung (92) des Mehrstellungsschaltventiles (9) alle Druckluftleitungen zu den Wechselventilen (53) entlüftet sind.

8. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 1 und einem Wechselgetriebe (1), das mit einem 4gängigen Grundgetriebe und mindestens einem zweigängigen Gruppengetriebe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten der Neutralstellung N (92) des Mehrstellungsschaltventils (9) alle an der Notschaltung beteiligten Stellzylinder (21 bis 24) über die Wechselventile mit Druckluft versorgt werden, so daß die 3-Stellungszylinder (21, 22) des Grundgetriebes in die Neutralstellung der 2-Stellungszylinder für den R.-Gang (23) in die Neutralstellung (N) und der 2-Stellungszylinder (24) für die Gruppenumschaltung in die langsame Gruppe (L) verstellt wird und daß in einer dritten Stellung (94) für einen ersten Vorwärtsgang (I) ein erster 3-Stellungszylinder (21) mit Druckluft versorgt und in eine Schaltstellung für den z.B. ersten Gang verstellt wird, und daß in einer vierten Stellung (95) für einen zweiten Vorwärtsgang (II) ein zweiter 3-Stellungszylinder (22) mit Druckluft versorgt und in eine Schaltstellung, z.B. für den 3. Gang verstellt wird und daß in einer fünften Stellung (96) für den Rückwärtsgang ein 2-Stellungszylinder (23) in die Rückwärtsgangstellung (R) verstellt wird.

9. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung für die beiden Gangschaltungen in den 3-Stellungs-Stellzylindern (21, 22) zur zusätzlichen Entlüftung noch ein Schnellentlüftungsventil (54) angeordnet ist, mit denen die Entlüftung der Stellzylinder beschleunigt wird.

10. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Mehrstellungsschaltventil ein elektrischer Schalter (98) angeordnet ist, der in der Aus-Stellung (92) geschlossen und in den übrigen Stellungen (93 bis 96) geöffnet ist.

11. Elektro-pneumatisches Schaltsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- Stellung (92) im Mehrstellungsventil (9) in einer ersten axialen Ebene und die übrigen Stellungen (93 bis 96) in einer zweiten axialen Ebene sich befinden und daß über einen gedrückten und gedrehten Stellknopf (97) die Neutralstellung N (93) und die Vor- und Rückwärtsgangstellungen I, II, R (94 bis 96) eingestellt werden.