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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gesamtheit einer Gangschaltgabel
für ein
automatisches Getriebe und eine Schaltvorrichtung, in welcher diese
Gesamtheit integriert ist.
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Man
kennt aus dem Dokument
US 2 508
564 ein System einer Schaltgabel für Schaltgetriebe, welches eine
Schaltgabel aufweist, die verschiebbar zwischen einer ersten und
zweiten stellung, jeweils entsprechend dem Schalten von ersten und
zweiten Gängen,
montiert ist.
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Dieses
System weist, auch wenn es in mechanischer Hinsicht zufrieden stellt,
den Nachteil auf, einen doppelt wirkenden Zylinder zu erfordern,
um die Gabel zu verschieben, um in den gewünschten Gang zu schalten.
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Ein
derartiger Zylinder, welcher einen Kolben aufweist, der geeignet
ist, sich in die eine oder die andere von zwei Richtungen, welche
gegenüberliegend zu
denjenigen seiner Flächen
sind, welche dem Fluiddruck ausgesetzt sind, ist gleichzeitig kostspielig und
raumeinnehmend.
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Die
vorliegende Erfindung hat als Aufgabe, diesen Nachteil zu reduzieren.
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Man
löst diese
Aufgabe der Erfindung durch eine Gesamtheit einer Schaltgabel für ein automatisiertes
Getriebe, wobei sie eine Schaltgabel für Gänge aufweist, welche verschiebbar
zwischen einer ersten und zweiten Stellung, jeweils entsprechend
zum Schalten von ersten und zweiten Gängen, montiert ist, die darin
besonders ist, dass sie einfach wirkende erste und zweite Zylinder
aufweist, welche gegenüberliegend
montiert sind, zum Verstellen der Gabel in Richtung von jeweils
der ersten und zweiten Stellung.
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Dadurch,
dass der doppelt wirkende Zylinder des Standes der Technik durch
zwei einfach wirkende Zylinder ersetzt ist, welche gegenüberliegend montiert
sind, wird es ermöglicht,
die Herstellungskosten und den Raumbedarf der Gesamtheit der Gabel
zu reduzieren.
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Gemäß anderen
Merkmalen dieser Gabelgesamtheit sind die Zylinder im Wesentlichen
identisch und es weist jeder von ihnen auf:
- – einen
Körper,
der geeignet bzw. fähig
ist, ein Druckfluid, wie z. B. Öl,
aufzunehmen,
- – eine
Verschlusskappe, welche verschiebbar und dicht auf dem Umfang des
Körpers
montiert ist, wobei sie mit der Gabel zusammenwirkt,
- – ein
hohles Gleitstück,
welches einen Kopf und eine Stange aufweist, das an seinem Ende
mit Vertiefungen versehen ist, wobei dieses Gleitstück verschiebbar
im Innern des Körpers
zwischen einer eingezogenen Stellung, wo es sich im Inneren dieses
Körpers
befindet, und einer ausgefahrenen Stellung, wo der Kopf in Anschlag
zu dem Körper
ist und wo die Stange in Richtung zu der Außenseite des Körpers und
in Richtung zum Inneren der Verschlusskappe gerichtet ist,
in
einer Weise, dass, wenn das Fluid sich gleichzeitig bei gleichem
Druck in den Zylindern befindet, es einen Schub auf die Gleitstücke ausüben kann
und auf die Verschlusskappen ausüben
kann, um diese Bauteile bis in eine stabile Gleichgewichtsstellung
zu bringen, in welcher sich jedes Gleitstück in der Anschlagstellung
im Verhältnis
zum Körper
befindet und sich jede Verschlusskappe in Anschlag gegen das Ende
der Stange des entsprechenden Gleitstücks befindet, wobei so ermöglicht wird,
die Gabel in eine Totpunkt-Stellung zu platzieren, welche zwischen
der ersten und der zweiten Stellung angeordnet ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat ebenso als Aufgabe, ein System eines Gangwechselns
bereit zu stellen, welches ermöglicht,
sich von den oben genannten Nachteilen zu befreien.
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Man
löst diese
Aufgabe der Erfindung mit einer Schaltvorrichtung für ein automatisiertes
Getriebe, welche darin bemerkenswert ist, dass sie mindestens eine
Gesamtheit einer Gabel entsprechend zu dem Vorherigen aufweist,
sowie einen hydraulischen Steuerkreis, der angepasst ist, um selektiv
den einen oder den anderen der Zylinder dieser Gesamtheit oder diese
zwei Zylinder gleichzeitig zu betätigen.
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Gemäß anderen
Merkmalen weist diese Schaltvorrichtung auf:
- – mindestens
zwei Gesamtheiten entsprechend zu dem Vorherigen und der Hydraulikkreis
weist Mittel auf, um die Zylinder von einer der Gesamtheiten unabhängig von
den Zylindern der anderen Gesamtheit zu betätigen,
- – vier
Gesamtheiten entsprechend zu dem Vorherigen, und die unabhängigen Betätigungsmittel weisen
ein Elektroventil mit drei Stellungen und drei Wegen auf, das mit
acht Elektroventilen mit zwei Stellungen und drei Wegen verbunden
ist, wobei dieses die Zylinder steuert,
- – mindestens
zwei Gesamtheiten entsprechend zu dem Vorherigen und der Hydraulikkreis
weist Mittel auf, um die gleichzeitige Betätigung der Zylinder, welche
einen Teil unterschiedlicher Gesamtheiten bilden, zu unterbinden,
- – vier
Gesamtheiten entsprechend zu dem Vorherigen und die Betätigungsmittel
weisen ein Elektroventil mit drei Stellungen und drei Wegen auf, welches
mit zwei Elektroventilen mit zwei Stellungen und drei Wegen verbunden
ist, die selbst mit einem Elektroventil mit zwei Stellungen und
acht Wegen verbunden sind, das selbst mit einem Elektroventil mit
zwei Stellungen und sechzehn Wegen verbunden ist, welches die Zylinder
steuert,
- – vier
Gesamtheiten entsprechend zu dem Vorherigen und die Betätigungsmittel
weisen zwei Elektroventile mit drei Stellungen und drei Wegen auf, die
mit einem Elektroventil mit zwei Stellungen und acht Wegen verbunden
sind, das selbst mit einem Elektroventil mit zwei Stellungen und
sechzehn Wegen verbunden ist, welches die Zylinder steuert.
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Aufgrund
dieser Merkmale erhält
man eine Gangschaltvorrichtung, in welcher jede Schaltgabel über ihre
eigenen Betätigungsmittel
verfügt,
was es erlaubt, an Schnelligkeit hinzuzugewinnen, wenn man es wünscht, ein
Gangschalten auszuführen,
das einen Wechsel der zu betätigenden
Gabel erfordert.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der nachfolgenden Beschreibung und beim Studium der beigefügten Zeichnung
offenbar, in welcher:
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1 eine perspektivische,
teilweise auseinandergezogene Ansicht von vier Schaltgabelgesamtheiten
gemäß der Erfindung
ist,
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2 bis 4 Schnittansichten eines Paares von Zylindern
sind, die zu einer Schaltgabelgesamtheit gemäß der Erfindung gehören, in
drei verschiedenen Stellungen,
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5 bis 7 Schemata sind, welche drei unterschiedliche
Ausführungsformen
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
wiedergeben, und
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8 bis 10 Funktionstabellen darstellen, welche
jeweils die Funktionsweise der Vorrichtungen der 5 bis 7 beschreiben.
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Man
bezieht sich nun auf 1,
in welcher vier Gabelgesamtheiten gemäß der Erfindung Fa, Fb, Fc,
Fd in der Stellung wiedergegeben wurden, welche sie normalerweise
in einem Getriebe mit sechs Gängen
und einem Rückwärtsgang
ein nehmen, von dem die anderen Bauteile (Schiebewellen, Synchronisierringe,
bewegliche Gangritzel) nicht wiedergegeben worden sind.
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Man
wird die Gabelgesamtheit Fa noch genauer beschreiben, wobei es sich
von selbst versteht, dass die anderen Gabelgesamtheiten vollständig analog
sind.
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In
den Figuren werden die analogen Bauteile dieser vier Gabelgesamtheiten
mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, welche jeweils mit dem
Index der Buchstaben a, b, c, und d versehen sind.
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Die
Gabelgesamtheit Fa umfasst genau genommen eine Schaltgabel bzw.
Gabel eines Gangwechsels 1a, welche verschiebbar an einem
Stab 3a zwischen ersten und zweiten Stellungen montiert
ist, welche jeweils dem Schalten eines ersten und zweiten Ganges
entsprechen.
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Wie
es dem Fachmann bekannt ist, wird das Schalten dieser Gänge durch
eine Klauenkupplung einer Schiebewelle auf beweglichen Gangritzeln (nicht
wiedergegeben) unter der Wirkung der Gabel 1a bewerkstelligt.
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Diese
Gabel umfasst einen Finger 5a, der sich gemäß einer
im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung zu dem Stab 3a erstreckt.
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Zwei
einfach wirkende Zylinder 7a, 7a' sind gegenüberliegend beiderseits des
Fingers 5a montiert.
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Man
bezieht sich vorliegend auf 2,
in welcher man die zwei Zylinder 7a, 7a' mehr im Detail wiedergegeben
hat.
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Wie
man es in dieser Figur sehen kann, sind die zwei Zylinder im Wesentlichen
identisch, wobei jeder von ihnen einen Körper 8a, 8a' umfasst, in
welchem ein Gleitstück 9a, 9a' auf dichte
Weise gleiten kann bzw. verschoben werden kann.
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Jedes
dieser Gleitstücke
weist einen Kopf 10a, 10a', der fähig ist, in Kontakt gegen ein
Anschlagteil 11a, 11a' zu gelangen, und einen hohlen Schaft 12a, 12a' auf.
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In
der Nähe
des Anschlagteils 11a, 11a' weist der Körper 8a, 8a' eine Mehrzahl
von radialen Auslasskanälen 13a, 13a' auf.
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Jede
der Stangen 12a, 12a' weist an ihrem Ende, welches außen von
dem Körper 8a, 8a' angeordnet
ist, Vertiefungen 14a, 14a' auf.
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Jeder
Zylinder weist des Weiteren ein Bauteil auf, welches eine Verschlusskappe 15a, 15a' bildet, das
fähig ist,
auf dichte Weise auf dem Umfang des Körpers 8a, 8a', welcher zwischen
das Gleitstück 9a, 9a' und dem Finger 5a gesetzt
ist, zu gleiten.
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Ein
Hydraulikkreis (siehe unten) ist mit jedem der Körper der Zylinder 8a, 8a' in einer Weise
verbunden, um in diesen ein Druckfluid, wie z. B. Öl, zu leiten.
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In 2 ist lediglich der Zylinder 7a unter Druck
gesetzt.
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In 3 ist lediglich der Zylinder 7a' unter Druck
gesetzt.
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In 4 sind die zwei Zylinder 7a und 7a' unter Druck
gesetzt.
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Man
bezieht sich jetzt auf 5,
in welcher man eine erste Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
wiedergegeben hat.
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Diese
Vorrichtung umfasst vier Gabelgesamtheiten Fa, Fb, Fc, Fd, die oben
beschrieben wurden, sowie einen hydraulischen Steuerkreis, welcher mit
den Zylindern 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' verbunden ist.
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Dieser
hydraulische Steuerkreis weist einen Tank 19 eines Fluids,
wie z. B. Öl,
auf, der mit einer Hydraulikpumpe 21 verbunden ist, die
fähig ist,
durch einen Motor 23 betätigt zu werden, wobei die Pumpe Öl in eine
Steuerleitung über
ein Elektroventil 27 mit drei Stellungen und drei Wegen über eine
Rückschlagklappe
oder ein Rückschlagventil 25 liefert.
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Ein
Druckspeicher 29 und ein Drucksensor 31 sind mit
dem Hydraulikkreis zwischen dem Rückschlagventil 25 und
dem Elektroventil 27 verbunden.
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Dieses
letztere ist mit acht Elektroventilen mit zwei Stellungen und drei
Wegen 29a, 29a', 29b, 29b', 29c, 29c', 29d, 29d' verbunden,
welche jeweils die acht Zylinder 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' steuern.
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Die
Elektroventile 27, 29a, 29a', 29b, 29b', 29c, 29c', 29d, 29d' sind darüber hinaus
mit einem Öl-Rückführsammler 32 in
den Tank 19 verbunden.
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Man
bezieht sich nun auf 6,
in welcher man eine andere Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
wiedergegeben hat.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorherigen darin, dass das Elektroventil 27 mit
drei Stellungen und drei Wegen mit ersten 33 und zweiten 33' Elektroventilen
mit zwei Stellungen und drei Wegen verbunden ist, die selbst mit
einem Elektroventil 34 mit zwei Stellungen und acht Wegen
verbunden sind, das selbst mit einem Elektroventil 35 mit
zwei Stellungen und sechzehn Wegen verbunden ist, das die acht Zylinder 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' steuert.
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Die
Elektroventile 27, 33, 33', 34 und 35 sind außerdem mit
dem Öl-Rückführsammler 32 in das Reservoir 19 verbunden.
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Man
bezieht sich nun auf 7,
in welcher man noch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung
wiedergegeben hat.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorherigen darin, dass sie zwei Elektroventile 27, 27' mit drei Stellungen
und drei Wegen aufweist, die mit dem Elektroventil 34 mit
zwei Stellungen und acht Wegen verbunden sind.
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Die
Funktionsweise und die Vorteile der Gabelgesamtheit und der Vorrichtung
gemäß der Erfindung
ergeben sich direkt aus der vorangegangenen Beschreibung.
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Wenn
man Fluid unter Druck, wie z. B. Öl, in den Körper 8a des Zylinders 7a (siehe 2) einspritzt, wobei es
dem Fluid, welches sich in dem Körper 8a' des Zylinders 7a' befindet, erlaubt
wird, herauszugehen, gelangt das Gleitstück 9a in Anschlag gegen
das Bauteil 11a, wobei die Luft, welche sich zwischen dem
Kopf 10a dieses Gleitstücks
und dem Bauteil 11a befindet, durch die Auslasskanäle 13a entweicht.
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Das
hydraulische Fluid dringt ebenso in die hohle Stange 12a ein
und füllt
den Raum, welcher sich zwischen dieser Stange und der Verschlusskappe 15a befindet,
auf.
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Die
Verstellung des Gleitstücks 9a sowie
das Vorhandensein von Öl
unter Druck im Innern der Verschlusskappe 15a haben als
Wirkung, diese in Richtung nach rechts in 2 zu drücken.
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Diese
Verschlusskappe verschiebt so unter Einwirken auf den Finger 5a die
Gabel 1a (siehe 1)
auf dem Stab 3a in Richtung nach rechts der Figur, was
ermöglicht,
den entsprechenden Gang in Eingriff zu bringen.
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Umgekehrt,
wenn man ein Druckfluid, wie z. B. Öl, in den Körper 8a' des Zylinders 7a' (siehe 3) einspritzt, wobei man
dem Fluid, welches sich in dem Körper 8a des
Zylinders 7a befindet, ermöglicht, zu entweichen, verstellt
man die Gabel 1a in Richtung nach links in der Figur, was
es ermöglicht, den
anderen entsprechenden Gang in Eingriff zu bringen.
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Wenn
man z. B. ausgehend von der Situation der 3 ebenfalls Druckfluid in den Körper 8a des Zylinders 7a einspritzt,
wird dieses Fluid das Gleitstück 10a und
die Verschlusskappe 11a bis zu dem Punkt drücken, wo
die Kräfte,
welche durch die Verschlusskappen 15a und 15a' auf den Finger 5a ausgeübt werden,
gleich sind, d. h. bis zu dem Moment, wo das Gleitstück 9a in
Anschlag gegen das Bauteil 11a gelangt, und wo die Verschlusskappe 15a' in Anschlag
an dem Ende der Stange 12a' (siehe 4) gelangt.
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Man
erreicht auf diese Art und Weise eine stabile Gleichgewichtsstellung,
entsprechend zu einer Totpunkt-Situation der Gabel 1a.
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Wie
man nun verstehen kann, ersetzen die einfach wirkenden Zylinder,
welche für
das Betätigen der
Gabeln Fa, Fb, Fc, Fd bestimmt sind, vorteilhafterweise die doppelt
wirkenden Auswahl- und Schaltzylinder des Standes der Technik.
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Diese
einfach wirkenden Zylinder erlauben es, direkt die Gabeln Fa, Fb,
Fc, Fd zu betätigen, ohne über eine
Auswahlphase zu gehen. Man kann auf diese Art und Weise sehr schnelle
Gangschaltvorgänge
erhalten.
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Außerdem werden
die Totpunkt-Stellungen dieser Gabeln auf sehr einfache Weise erhalten.
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Man
wird ebenso feststellen, dass die Zylinder es ermöglichen,
bei geringen Kosten, ein automatisches Getriebe zu erhalten, dessen
Raumbedarf viel geringer ist als ein Getriebe, welches Auswahl- und
Schaltzylinder aufweist, die notwendigerweise gemäß unterschiedlichen
Richtungen ausgerichtet werden müssen.
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Bei
den Vorrichtungen der 5 bis 7 erlauben es der Tank 19,
die Hydraulikpumpe 21, der Motor 23, die Klappe 25,
der Druckspeicher 29 und der Drucksensor 31, die
Zylinder 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' unter einem
vorbestimmten Fluiddruck selektiv zu speisen.
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Der
Sammler 32 ermöglicht
es dem Fluid, welches sich in den ausgewählten Zylindern befindet, aus
diesen zu entweichen und in den Tank 19 zurück zu gelangen.
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Die
Wahrheitstabelle bzw. Funktionstabelle der 8 beschreibt die Funktionsweise der Vorrichtung
der 5.
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Man
hat in der oberen Zeile dieser Tabelle einerseits die Kennzeichnungen
der Elektroventile 27, 29a, 29a', 29b, 29b', 29c, 29c', 29d, 29d' und andererseits
diejenigen der acht Zylinder 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' notiert.
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Man
hat in der linken Spalte dieser Tabelle einerseits die acht Gänge und
den Rückwärtsgang M.Ar
und andererseits die vier Totpunkte PMFa, PMFb, PMFc, PMFd notiert,
welche mit den acht Gabeln Fa, Fb, Fc, Fd erhalten werden können.
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In
den Spalten, welche sich unter den Kennzeichnungen der genannten
Elektroventile befinden, geben die Werte "1" und "0" an, dass sich die betroffenen Elektroventile
in der einen oder der anderen der Stellungen befinden, welche auf
die gleiche Weise in 5 verzeichnet
sind.
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In
den Spalten, welche sich unter den Kennzeichnungen der genannten
Zylinder befinden, geben die Werte "1" und "0" jeweils an, dass man in den betroffenen
Zylinder Druckfluid einspritzt, oder dass man dem Fluid, welches
sich in diesem Zylinder befindet, ermöglicht, zu entweichen.
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Wie
dies beim Studium der Tabelle der 8 offenbar
wird, ermöglicht
die Ausführungsform
der 5 auf unabhängige Weise
jedem der acht Zylinder 7a, 7a', 7b, 7b', 7c, 7c', 7d, 7d' zu betätigen.
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Eine
derartige Vorrichtung weist gewisse Nachteile auf.
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Nichts
verhindert z. B. Druckliquid gleichzeitig in die Zylinder 7a und 7b einzuspritzen:
Es reicht hierfür
aus, gleichzeitig die Elektroventile 29a und 29b in
Stellung "1" zu setzen.
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Man
sieht, dass dies bedeuten würde,
dass man den ersten und den dritten Gang gleichzeitig in Eingriff
bringen möchte,
was selbstverständlich
nicht möglich
ist und die Gefahr birgt, das Getriebe stark zu beschädigen.
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Aus
diesen Gründen
ist es nützlich,
Mittel vorzusehen, um die gleichzeitige Betätigung der Zylinder, welche
Teil von unterschiedlichen Gabelgesamtheiten sind, zu unterbinden.
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Die
Vorrichtungen der 6 und 7 weisen derartige Mittel
auf.
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In
den Wahrheitstabellen der 9 und 10, welche jeweils den Vorrichtungen
der 6 und 7 entsprechen, kann man z.
B. leicht verifizieren, dass man nicht Gefahr läuft, gleichzeitig den ersten
und dritten Gang in Eingriff zu bringen.
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Tatsächlich geben
diese Tabellen an, dass es hierfür
notwendig wäre,
dass sich das Elektroventil 35 mit zwei Stellungen und
sechzehn Wegen gleichzeitig in der Stellung "1" und "0" befindet, was nicht möglich ist.
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Wie
man es nun verstehen kann, ermöglicht die
Vorrichtung gemäß der Erfindung,
auf relativ einfache Weise die Gabelgesamtheiten gemäß der Erfindung
zu steuern mit einem Maximum an Sicherheit hinsichtlich Risiken
von gleichzeitigem Ineingriffbringen der Gänge.
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Die
Gabelgesamtheiten gemäß der Erfindung
können
in einem automatischen Getriebe verwendet werden, welches mehr oder
weniger als sechs Gänge
aufweist.