DE4117737A1 - Selbsttaetige schaltvorrichtung eines mehrgaengigen zahnraederwechselgetriebes - Google Patents

Selbsttaetige schaltvorrichtung eines mehrgaengigen zahnraederwechselgetriebes

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einer bekannten Schaltvorrichtung dieser Art (DE 27 44 286 A1) wird der manuell ausgewählte Gangbereich in der elektro­ nischen Steuereinheit ausgewertet, welche somit von sich aus das Schalten der durch den ausgewählten Gangbereich ausgenom­ menen Gänge unterdrückt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, bei einer selbsttätigen Schaltvorrichtung eines mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebes, bei welcher die Gang­ schaltungen von einer elektronischen Steuereinheit ausgelöst werden, über einen manuell zu betätigenden Wählhebel Gänge sperren zu können, wobei die Forderung nach einer mechanischen Verbindung zwischen dem Wählhebel und dem hydraulischen Steu­ ersystem für die mit hydraulischer Druckmittelkraft arbeitenden Schaltstellglieder zu erfüllen ist, um vor einem Ausfall der Steuerelektronik geschützt zu sein.
Ausgehend von einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art ist die erläuterte Aufgabe in vorteilhafter Weise mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der Schaltvorrichtung nach der Erfindung arbeiten die vom Handwählhebel her betätigbaren Anschlagmittel mit den in be­ wegungsabhängiger Verbindung mit dem beweglichen Ventilglied des Mehrwege-Ventiles stehenden Gegenanschlagmitteln so zusam­ men, daß das gegenseitige Bewegungsspiel zwischen diesen Mit­ teln dem gewählten Gangbereich entspricht.
Die mit dem Handwählhebel verbundenen Anschlagmittel können bei einer Ausführungsform durch eine Kulisse gebildet werden, mit der ein mit dem beweglichen Ventilglied verbundener Kulissen­ stein zusammenarbeitet.
Die Anschlagmittel können so ausgeführt sein, daß mechanisch verhindert ist, daß das Mehrwege-Ventil in die Ventilstellung für die Schaltung des RW-Ganges gebracht werden kann, wenn vom Wählhebel lediglich der Vorwärtsgangbereich freigegeben worden ist.
Der mechanische Eingriff der vom Handwählhebel betätigbaren Anschlagmittel am Mehrwege-Ventil hat Vorrang vor der Betäti­ gung durch das in Abhängigkeit von der elektronischen Steuer­ einheit arbeitende Ventilstellglied. Wenn das Mehrwege-Ventil durch die Anschlagmittel in eine andere Stellung betätigt wird, wird das Ventilstellglied zwangsweise entsprechend mitbetätigt, weil Anschlag- und Gegenanschlagmittel in gegenseitiger Anlage stehen.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von drei in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsformen. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer selbsttätigen Schalt­ vorrichtung nach der Erfindung für ein 5-gängiges Zahnräderwechselgetriebe mit von ihrer Welle ab­ schaltbaren Zahnrädern,
Fig. 2 das Mehrwege-Steuerventil der Schaltvorrichtung von Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform 13 anhand eines die Ventilachse enthaltenden Axial­ schnittes,
Fig. 3 das Mehrwege-Steuerventil 13 von Fig. 2 in einem Querschnitt nach Linie III-III,
Fig. 4 das Mehrwege-Steuerventil 13 von Fig. 2 in einem Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 das Mehrwege-Steuerventil der Schaltvorrichtung von Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform 14 anhand eines die Ventilachse enthaltenden Axial­ schnittes,
Fig. 6 das Mehrwege-Steuerventil 14 von Fig. 5 in einem Querschnitt nach Linie VI-VI,
Fig. 7 das Mehrwege-Steuerventil 14 von Fig. 5 in Seitenansicht gemäß Pfeilrichtung VII in Fig. 6, und
Fig. 8 das Mehrwege-Steuerventil der Schaltvorrichtung von Fig. 1 in einer dritten Ausführungsform 15 anhand eines die Ventilachse enthaltenden Axial­ schnittes.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 arbeitet die Schaltvorrichtung mit drei Schaltstellgliedern 9 bis 11 jeweils in Form eines 3- Stellungs-Zylinders mit einem doppeltwirkenden Axialkolben 40, welcher in eine mittlere Ruhestellung durch federnde Mittel sowie unter Vermittlung je einer Arbeitsdruckleitung 41 bzw. 42 in eine Stellung für einen niedrigeren Gang und in eine Stellung für einen benachbarten höheren Gang fakultativ betätig­ bar ist. So werden die Gänge 1 und 2 durch das Schaltstellglied 9, die Gänge 3 und 4 durch das Schaltstellglied 10 sowie der 5. Gang und der RW-Gang durch das Schaltstellglied 11 geschaltet.
Die Schaltstellglieder 9 bis 11, welche in der übliche Weise jeweils eine das Losrad der Zahnradstufe des betreffenden Ganges mit seiner Welle kuppelnden Zahnradkupplung betätigen, sind über ihre Arbeitsdruckleitungen 41 und 42 mit je einem 4/3-Wege-Schaltventil 37 bis 39 verbunden, welche jeweils durch federnde Mittel in ihre mittlere Ruhestellung betätigbar sowie jeweils über eine Steuerdruckleitung 43 zur Auslösung der Schal­ tung in den niedrigeren Gang und über eine Steuerdruckleitung 44 zur Auslösung der Schaltung in den höheren Gang mit einem Mehrwege-Steuerventil 12 verbunden sind.
Das Mehrwege-Steuerventil 12 weist sechs jeweils einem der Gänge 1 bis 5 und dem RW-Gang zugehörige Ventilstellungen auf, in die es durch einen in Abhängigkeit von einer elektronischen Steuereinheit 16 arbeitenden Schrittmotor 17 betätigbar ist.
In jeder der sechs Ventilstellungen ist die dem betreffenden Gang zugehörige Steuerdruckleitung 43 bzw. 44 mit einer von einer Hauptdruckleitung 45 über eine Drossel 46 abgezweigten Nebendruckleitung 47, dagegen alle übrigen Steuerdruckleitungen mit einem Vorratsbehälter 48 verbunden. In Fig. 1 ist dieser Schaltzustand für den ersten Gang angedeutet, wobei die Steu­ erdruckleitung 43 des Schaltventiles 37 über das Mehrwege­ Steuerventil 12 mit der Nebendruckleitung 47 und alle übrigen Steuerdruckleitungen 43 und 44 mit dem Vorratsbehälter 48 ver­ bunden sind. Dadurch ist über das Schaltventil 37 die Arbeits­ druckleitung 41 des 1. Ganges mit der Hauptdruckleitung 45 und die Arbeitsdruckleitung 42 des 2. Ganges mit dem Vorratsbehäl­ ter 48 verbunden.
Die übrigen Gänge werden mittels des Mehrwege-Steuerventiles 12 in entsprechender Weise geschaltet.
Den drei Ausführungsformen 13 bis 15 der Fign. 2 bis 8 ist ge­ meinsam, daß das Mehrwege-Steuerventil in Drehschieberbauart ausgebildet ist und für jeden der sechs Getriebe-Gänge eine besondere Ventilgehäuseebene 49-49 aufweist, wobei alle Ven­ tilgehäuseebenen 49-49 zueinander parallel sowie senkrecht zur Ventilachse 50-50 liegen.
In den Fign. 2, 5 und 8 ist der jeweilige Drehschieber 30 der drei Ausführungsformen in der Drehwinkelstellung für den 5. Gang gezeichnet. Diesem 5. Gang ist die nach dem Blockschalt­ bild der Fig. 1 - vom Schrittmotor 17 aus gesehen - an vierter Stelle liegende Ventilgehäuseebene 49-49 zugeordnet, in welcher eine Steuerbohrung 23 des Drehschiebers 30, ein mit der Neben­ druckleitung 47 verbundener Ventileingang 53, ein mit der Steuerdruckleitung 43 des Schaltventiles 39 verbundener Ventil­ ausgang 54 sowie ein mit dem Vorratsbehälter verbundener, je­ doch nicht dargestellter Ventilausgang liegen, wobei nur in dieser Drehwinkelstellung die Steuerbohrung 23 mit den Ventil­ anschlüssen 53 und 54 fluchtet und gegenüber dem mit dem Vor­ ratsbehälter 48 verbundenen Ventilausgang abgesperrt ist, wäh­ rend die Steuerbohrung 23 den Ventilausgang 54 in den übrigen Drehwinkelstellungen des Drehschiebers 30 mit dem mit dem Vor­ ratsbehälter 48 verbundenen Ventilausgang verbindet.
Für jede der fünf anderen Ventilgehäuseebenen 49-49 ist eine entsprechende Anordnung mit einer Steuerbohrung im Drehschieber 30, mit einem mit der Nebendruckleitung 47 verbundenen Ventil­ eingang, mit einem mit der Steuerdruckleitung 43 oder 44 des betreffenden Ganges verbundenen Ventilausgang und mit einem mit dem Vorratsbehälter 48 verbundenen Ventilausgang getroffen.
Weiterhin ist bei jeder der drei Ausführungsformen 13 bis 15 ein Ventilgehäuse 24 bzw. 25 bzw. 26 verwendet sowie darin drehbar angeordnet der Drehschieber 30 und eine Triebscheibe 27 bzw. 28 bzw. 29.
Die Triebscheiben sind jeweils mit einer Kulisse 18 und die Drehschieber 30 mit einem in letztere eingreifenden Kulissen­ stift 22 versehen, um Ventilstellungen des Drehschiebers 30 und somit die zugehörigen Gänge in der üblichen Weise mittels eines Handwählhebels 51 sperren zu können.
Drehschieber 30 und jeweiliges Ventilgehäuse 24 bzw. 25 bzw. 26 sind übereinstimmend jeweils mit einem Anschlagstift 55 bzw. mit einer korrespondierenden Kulisse 56 versehen, um den Ver­ drehbereich des Drehschiebers 30 auf die möglichen Gang­ stellungen zu begrenzen.
Schließlich ist bei jeder der drei Ausführungen 13 bis 15 vor­ gesehen, daß zur Drehachse 50-50 des Drehschiebers 30 fluchtend und in Reihe angeordnet sind:
Der Drehschieber 30 - eine mit dem Drehschieber 30 fest ver­ bundene Ventilwelle 32 - ein die Ventilwelle 32 antreibendes Zwischengetriebe 36 und ein Schrittmotor 17.
Die drei Ausführungsformen 13 bis 15 unterscheiden sich auf folgende Weise:
Bei der Ausführungsform 13 der Fign. 2 bis 4 wird die auf der dem Schrittmotor 17 zugekehrten Seite des Drehschiebers 30 an­ geordnete Triebscheibe 27, welche einen zur Ventilachse 50-50 zentrischen Zahnkranz 31 drehfest trägt, von der Ventilwelle 32 drehbeweglich durchsetzt. Der Zähnkranz 31 kämmt mit einer Zahn­ stange 19, welche als Glied einer kinematischen Kette 52 mit dem Handwählhebel 51 verbunden ist.
Bei der Ausführungsform 14 der Fig. 5 bis 7 ist die Trieb­ scheibe 28 auf der zum Schrittmotor 17 entgegengesetzten Seite des Drehschiebers 30, auf einem Lagerzapfen 57 des letzteren drehbeweglich zentriert, angeordnet und mit einem Stellhebel 20 als Glied der zum Handwählhebel 51 führenden kinematischen Kette 52 fest verbunden.
Bei der Ausführungsform 15 der Fig. 8 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 26 der Drehschieber 30 mit seiner Ventilwelle 32, die von der Ventilwelle 32 drehbeweglich durchsetzte Triebscheibe 29, ein mit der Triebscheibe 29 an seinem einen Stegende be­ wegungsfest verbundener U-förmiger Antriebssteg 34, das Zwi­ schengetriebe 36, der Schrittmotor 17 und eine mit dem anderen Stegende des Antriebssteges 34 bewegungsfest verbundene Stell­ welle 33 angeordnet. Die die eine Stirnwand 35 des Gehäuses 26 drehbeweglich durchsetzende Stellwelle 33 ist an ihrem äußeren Ende zumindest drehfest mit einem Stellhebel 21 als Glied der zum Handwählhebel 51 führenden kinematischen Kette 52 verbun­ den.
So kann bei jeder der drei Ausführungsformen 13 bis 15 durch den Handwählhebel 51 in gleicher Weise eine Änderung der Dreh­ winkellage der Kulisse 18 gegenüber der Kulisse 56 vorgenommen werden, so daß bei fluchtender Anordnung der Stift 22 und 55 der tatsächliche Überdeckungsbereich der Kulissen 18 und 56 - bei nicht fluchtender Anordnung ein den Drehwinkelversatz zwischen den Stiften 22 und 55 berücksichtigender fiktiver Überdeckungsbereich - festlegt, welche Gänge gesperrt sind.

Claims (12)

1. Selbsttätige Schaltvorrichtung eines mehrgängigen Zahnräder­ wechselgetriebes, bei der zum Schalten jeweils eines Ganges verwendeten Schaltstellgliedern ein Mehrwege-Ventil zugeordnet ist, welches durch ein in Abhängigkeit von einer elektronischen Steuereinheit arbeitendes Ventilstellglied in mehrere, jeweils einem Gang zugeordnete Ventilstellungen betätigbar ist, in denen ausschließlich das dem betreffenden Gang zugeordnete Schaltstell­ glied zu einer Schaltbetätigung veranlaßt wird, während die übrigen Schaltstellglieder in einer Ruhestellung belassen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwege-Ventil (12 bis 15) unter Vermittlung von An­ schlag- und Gegenanschlagmitteln (Kulisse 18, Kulissenstift 22) zum Sperren von Ventilstellungen mit einem von Hand betätigba­ ren Wählstellglied (Handwählhebel 51) kinematisch verbunden ist.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag- und Gegenanschlagmittel eine Kulisse (18) und ein korrespondierender Kulissenstein (22) verwendet sind.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Wählstellglied (Handwählhebel 51) abgehende kine­ matische Kette (52) eine an einem Gehäuse (24 bzw. 25 bzw. 26) des Mehrwege-Ventiles (13 bis 15) drehbar gelagerte Triebscheibe (27 bzw. 28 bzw. 29) aufweist, zu der die Anschlag­ mittel (Kulisse 18) bewegungsfest angeordnet sind.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanschlagmittel (Kulissenstift 22) bewegungsfest mit dem beweglichen Ventilglied (Drehschieber 30) des Mehr­ wege-Ventiles (13 bzw. 14 bzw. 15) verbunden sind.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebscheibe (27) einen Zahnkranz (31) aufweist, welcher mit einer mit dem Wählstellglied (Handwählhebel 51) kinematisch verbundenen Zahnstange (19) kämmt.
6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Triebscheibe (28 bzw. 29) ein mit dem Wählstell­ glied (Handwählhebel 51) kinematisch verbundener Stellhebel (20 bzw. 21) bewegungsfest verbunden ist.
7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebscheibe (27 bzw. 29) von einer mit einem Dreh­ schieber (30) des Mehrwege-Ventiles (12 bis 15) bewegungsfest verbundenen Ventilwelle (32) drehbeweglich durchsetzt wird.
8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebscheibe (29) mit einer zum Mehrwege-Ventil (15) koaxial und mit axialem Abstand angeordneten Stellwelle (33) durch einen U-förmigen Antriebssteg (34) drehfest verbunden ist.
9. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilwelle (32) und Stellwelle (33) ein vom An­ triebssteg (34) mit Abstand übergriffener Schrittmotor (17) angeordnet ist, welcher die Ventilwelle (32) antreibt.
10. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe ein Drehschieber (30) des Mehrwege-Ventiles (15), die Triebscheibe (29), der Schrittmotor (17) und die Stellwelle (33) in einem Gehäuse (26) aufgenommen sind, welches an seiner einen Stirnwand (35) von der Stellwelle (33) durchsetzt ist.
11. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich zwischen Triebscheibe (29) und Schrittmotor (17) ein Zwischengetriebe (36) angeordnet ist.
12. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwege-Ventil (12 bis 15) zum Ansteuern von Schalt­ ventilen (37 bis 39) verwendet ist, welche den Arbeitsdruck der Schaltstellglieder (9 bis 11) zu- und abschalten.
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