DE69308452T2

DE69308452T2 - Getriebeeinheit

Info

Publication number: DE69308452T2
Application number: DE69308452T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Lasoen
Original assignee: Massey Ferguson SA
Current assignee: AGCO SA
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: GB9221205D0; EP0592170A1; EP0592170B1; DE69308452D1; US5473959A; GB2271400B; GB9320686D0; GB2271400A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Getriebeeinheiten, bei denen die wirksame Übersetzung durch ein Wählsystem gewählt wird, welches Fluiddruck-betätigte Aktuatoren unter der Steuerung von magnetisch betätigten Ventilen aufweist. Derartige Getriebeeinheiten werden zum Beispiel bei landwirtschaftlichen/industriellen Traktoren verwendet.
Während solche Getriebeeinheiten effektiv funktionieren, können sie dazu neigen, aufgrund geringerer elektrischer Probleme und dergleichen zusammenzubrechen, was die Ventile und somit die Fluiddruck-betätigten Aktuatoren funktionslos und damit die Getriebeeinheit vollständig unbrauchbar macht.
Die US 4 580 457 beschreibt ein Getriebe mit einem mechanischen Betätigungsglied, das von dem Getriebegehäuse absteht und das sowohl translatorisch, als auch rotatorisch bewegt werden kann, um verschiedene Gänge innerhalb des Getriebes in dem Fall des Versagens der normalen Gangwechselbetätigungsmittel in Eingriff zu bringen. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist gegenüber dieser Druckschrift abgegrenzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuggetriebe bereitgestellt, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
Eine Getriebeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung stellt demnach eine "Rückkehr"-Einrichtung bereit, die es ermöglicht, eine oder mehrere Antriebsübersetzungen der Einheit, manuell auszuwählen, falls die Fluiddruck-betätigten Aktuatoren oder die Ventile ausfallen.
Vorzugsweise sind die Fluiddruck-betätigten Aktuatoren mit den übersetzungseinlegenden Mitteln (beispielsweise den Wählgabeln) über mechanische Gestängemittel verbunden und das eine oder die mehreren vorgenannten mechanischen Betätigungsglieder sind ebenfalls mit diesen mechanischen Gestängemitteln verbunden.
Das mechanische Betätigungsglied oder die Betätigungsglieder können eine oder mehrere Wellen aufweisen, die von dem Getriebegehäuse abstehen und die mit einem Schraubenschlüssel oder einem ähnlichen Instrument manipuliert werden können, um die Auswahl einer oder mehrerer Antriebsübersetzungen in der Einheit auszuführen.
Die Getriebeeinheit kann manuell durch einen Bediener gesteuert werden, der jede Antriebsübersetzungswahl einleitet, oder automatisch beispielsweise durch ein elektronisches Steuersystem, das jede Antriebsübersetzungswahl gemäß vorbestimmter Fahrzeugleistungsparameter einleitet.
Jetzt wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, so wie sie bei einem landwirtschaftlichen Traktorgetriebe angewendet wird, als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen beschrieben werden, in denen
Figur 1 eine grafische Darstellung der grundsätzlichen Traktorgetriebeauslegung und
Figur 2 eine grafische Darstellung des Übersetzungswählsystems einer die vorliegende Erfindung verwirklichenden Getriebeeinheit ist.
Figur 1 zeigt zeichnerisch die Auslegung eines Traktorgetriebes, wobei ein Motor E die vorderen und hinteren Räder W1 und W2 über Differentiale D1 und D2, eine Hauptkupplung C, eine Planetengetriebeeiheit P, ein Hauptschaltgetriebe G und ein Verteilergetriebe T antreibt. Das Hauptschaltgetriebe G weist typischerweise vier Übersetzungen und einen Vorwärts-/Rückwärtsrichtungswahlstrang zusätzlich zu einer oberer/unterer-Bereichswahleinrichtung auf, die als gestricheltes Detail H/L in Figur 1 angedeutet ist.
Das US-Patent 5 249 481 offenbart eine geeignete Ausführungsform einer Planetenschaltgetriebeeinheit P zur Verwendung bei dem Getriebe, die vier Übersetzungen aufweist, welche Bereiche A, B, C und D des Getriebes bereitstellen. Vier Kupplungen sind vorgesehen, um die Übersetzungen der Planetenschaltgetriebeeinheit P einzukuppeln. Diese Kupplungen sind in zwei Paare aufgeteilt, wobei eine Kupplung von jedem Paar hydraulisch eingekuppelt wird und die andere mechanisch durch Federkraft. Die Konfiguration des Planetenschaltgetriebestrangs ist derart, daß eine Kupplung von jedem Paar in Eingriff gebracht werden muß, um einen Antriebspfad durch die Planetenschaltgetriebeeinheit bereitzustellen. So stellt in dem Fall eines Ausfalls des hydraulischen Drucks die jeweils federbetätigten Kupplungen der Paare einen Antriebspfad durch die Planetenschaltgetriebeeinheit bereit.
Weitere Details einer geeigneten Ausführungsform einer Planetenschaltgetriebeeinheit und eines geeigneten Übersetzungswählsystems für die Planetenschaltgetriebeeinheit sind in dem US- Patent Nummer 5 249 481 enthalten, auf das zuvor Bezug genommen wurde, und werden hier nicht wiederholt werden, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.
Das Hauptschaltgetriebe G bildet eine Getriebeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, deren vier Antriebsübersetzungen, deren Vorwärts-/Rückwärtsrichtungswahl und deren unterer/oberer- Bereichswahleinrichtung sämtlich unter Verwendung von magnetisch betätigten Fluidfluß-Steuerventilen hydraulisch betätigt werden.
Figur 2 zeigt zeichnerisch ein Übersetzungswählsystem für das Hauptschaltgetriebe G bei dem vier Übersetzungen des Schaltgetriebes durch zwei Wählgabeln, von denen jeweils ein Ende bei 10 und 11 gezeigt ist, ausgewählt werden. Die Wählgabel 10 ist, wie durch Pfeile 1 und 2 angedeutet ist, aus der Leerlauf- Antriebsstellung, die in Figur 2 dargestellt ist, bewegbar um Übersetzungen 1 und II des Schaltgetriebes anzuwählen. Entsprechend ist die Wählgabel 11 in den durch Pfeile 3 und 4 angedeuteten Richtungen bewegbar, um Übersetzungen III und IV des Schaltgetriebes anzuwählen. Die Wählgabeln sind mit einem Betätigungsglied 12 bewegbar, das auf einer Betätigungswelle 13 angeordnet ist, wobei diese Welle sowohl verdrehbar als auch axial verlagerbar ist. Die Welle 13 wird von einer Feder 14 in die in Figur 2 gezeigte axiale Stellung beaufschlagt, in der das Betätigungsglied 12 in die Wählgabel 11 eingreift. Das Betätigungsglied 12 ist um die Längserstreckungsachse der Welle 13 mit einem doppelt wirkenden Kolben verschwenkbar, der in einer Bohrung in dem Getriebegehäuse 47 verschiebbar ist, um Endkammern 17 beziehungsweise 18 zu definieren. Der Kolben 15 ist mit der Welle 13 über einen Arm 19 verbunden, der drehfest an der Welle 13 befestigt ist und einen spatenartigen Endbereich 20 aufweist, der in einen Schlitz 21 in dem Kolben 15 eingreift.
So wird nachvollziehbar, daß die Welle 13 durch Druckbeaufschlagung der Endkammer 16 unter Einsatz des magnetisch betätigten Ventils 21 im Uhrzeigersinn verdreht werden kann, wie durch Pfeil X angedeutet ist, so daß die Wählgabel 11 bewegt wird, um die Übersetzung III in dem Schaltgetriebe G einzulegen. Entsprechend kann die Welle 13 durch Druckbeaufschlagung der Endkammer 17 unter Einsatz des magnetisch betätigten Ventils 22 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht werden, wie durch Pfeil Y angedeutet ist. Dies bewegt die Wählgabel 11, um die Übersetzung IV des Schaitgetriebes einzulegen. Die axiale Stellung des Kolbens 15 und damit die wirksame Position der Wählgabel 11 (und ebenso der Wählgabel 12, wenn diese im Eingriff mit dem Glied 12 steht) wird durch ein Drehpotentiometer 24 angezeigt, das mit einem Endbereich 20 des Arms 19 über einen Stift 25 verbunden ist, der in eine Ausnehmung in einem Arm 27 eingreift, welcher auf der Spindel 24A des Potentiometers 24 angeordnet ist.
Die Welle 13 wird durch Druckbeaufschlagung einer Kammer 28, die einen Kolbenbereich 29 aufnimmt, welcher an die Welle 13 angeformt ist, axial in der Richtung P verlagert. Die Druckbeaufschlagung der Kammer 28, die durch ein magnetisch betätigtes Ventil 36 gesteuert wird, verlagert die Welle 13, um das Betätigungsglied 12 aus der Wählgabel 11 in die Wählgabel 10 zu bewegen. Ein Sperrglied 30, das an der Oberseite des Betätigungsglieds 12 ausgebildet ist, wirkt mit einer Sperre 31, die an dem Gehäuse ausgebildet ist zusammen, um sicherzustellen, daß das Betätigungsglied 12 nur dann aus dem Eingriff mit der Wähigabel 11 heraus- und in den Eingriff mit der Wählgabel 10 hineingebracht werden kann, wenn sich die Welle 13 in Ihrer Leerlauf-Wählstellung befindet, wie in Figur 2 dargestellt ist.
Die axiale Stellung der Welle 13 wird durch einen Näherungssensor 32 angezeigt, der mit einem Scheibenglied 33 zusammenarbeitet, welches auf einer Gleitstange 34 angeordnet ist. Das Glied 33, welches in Bohrungen 47A und 47B in dem Getriebegehäuse 47 angeordnet ist, wird auch von einer Ausnehmung 35 in der Lagernabe des Arm 19 aufgenommen. Wenn das Wählglied 12 in die Wählgabel 11 eingreift, wie in Figur 2 dargestellt ist, positioniert die linksseitige Ecke 35a der Ausnehmung 35 das Scheibenglied 23 gegenüber dem Sensor 32, um einen hohen Einlesewert von dem Sensor bereitzustellen. Wenn die Welle 13 in der Richtung P bewegt wird, um in die Wählgabel 10 einzugreifen, liegt die rechtsseitige Ecke 35b des Schlitzes 35 an dem Scheibenglied 33 während des letzten Teils der Bewegung der Welle 13 an, um das Scheibenglied 23 in der Richtung P, weg von dem Näherungssensor 32 zu bewegen. So wird ein niedriger Einlesewert von dem Sensor bereitgestellt, der anzeigt, daß die Welle axial verlagert wurde, um in die Wählgabel 10 einzugreifen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Welle 13 mit einem quadratisch oder hexagonal geformten Endbereich 13a versehen, welcher nach außen von dem Getriebegehäuse 47 absteht, und welcher sowohl für drehende als auch für axiale Verlagerung mit einem geeigneten Schraubenschlüssel oder einem anderen Werkzeug erfaßt werden kann, um das Wählglied 12 manuell zu bewegen, um jede der Übersetzungen I bis IV der Getriebeeinheit zu wählen, sollten die Kolben 15 und 29 aufgrund eines hydraulischen oder elektrischen Fehlers ausgefallen sein.
Die Vorwärts-/Rückwärtsantriebsrichtung wird mit einer Gabel gewählt, von der ein Ende bei 37 gezeigt ist. Die Gabel 37 wird mit einem doppeltwirkenden Kolben 38 bewegt, der in einer Bohrung 39 verschiebbar ist, um Endkammern 40 beziehungsweise 41 zu definieren. Der Kolben 38 kann durch Druckbeaufschlagung entweder der Endkammer 40 unter Einsatz des magnetisch betätigten Ventils 42 oder der Kammer 41 unter Einsatz des magnetisch betätigten Ventils 43 verlagert werden. Eine Stange 44 verbindet den Kolben 38 mit einem Wählglied 45, das mit einer Lagerwelle 46 umläuft, die in dem Getriebegehäuse 47 gelagert ist.
So verlagert die Druckbeaufschlagung der Endkammer 40 die Stange 44 bezüglich der Sichtweise von Figur 2 axial nach links und verschwenkt so das Wählglied 45 mit der Stange 46 in dem Getriebegehäuse 47 entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Wähigabel 37 aus ihrer dargestellten Leerlaufstellung nach links zu verlagern. Damit wird der Rückwärtsantriebszustand bei der Getriebeeinheit erreicht. Entsprechend bewegt eine Druckbeaufschlagung der Endkammer 41 die Stange 44 nach rechts, so daß das Wählglied 45 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird und damit die Wählgabel 37 nach rechts bewegt, um den Vorwärtsantriebszustand der Getriebeeinheit zu erreichen.
Die Stellung des Kolbens 38 und damit der bei der Getriebeeinheit vorliegende Antriebszustand werden durch den Einlesewert eines Drehpotentiometers 48 angezeigt, das mit dem Wählglied 45 über einen Arm 49, einen Stift 50 und einen geschlitzten Arm 51, der auf der Spindel 48a des Drehpotentiometers angeordnet ist, verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Lagerwelle 46 ebenfalls mit einem quadratisch oder hexagonal geformten Endbereich 46a versehen, der nach außen von dem Getriebegehäuse 47 absteht und mit einem geeigneten Schraubenschlüssel oder anderem Werkzeug ergriffen und verdreht werden kann, um das Wählglied 45 zu verlagern und so manuell entweder die Vorwärts- oder die Rückwärtsantriebsrichtung einzulegen, sollte der Kolben 38 aufgrund von hydraulischen oder elektrischen Fehlern ausfallen.
Die unterer/oberer-Bereichswahleinrichtung der Getriebeeinhe it wird von einem Kolben 55 betätigt, der in einer Bohrung 56 läuft und so Endkammern 61 und 62 definiert. Der Kolben 55 ist mit einer Stange 57 versehen, die eine Wähigabel einer unterer/oberer-Bereichswahleinrichtung bewegt, von der ein Ende bei 58 gezeigt ist. Ein Näherungssensor 59 arbeitet mit einem Bereich 60 vergrößerten Durchmessers der Stange 57 zusammen, um die axiale Stellung des Kolbens 55 und damit anzuzeigen, ob der obere oder untere Bereich der Wahleinrichtung eingelegt ist. Um den oberen Bereich der Wahleinrichtung einzulegen, wird das magnetisch betätigte Ventil 63 betätigt, um die Endkammer 62 mit dem hydraulischen Systemdruck der Leitung 65 zu verbinden. Die Endkammer 61 ist permanent mit der Leitung 65 verbunden, so daß beide Seiten des Kolbens 55 dem Arbeitsdruck ausgesetzt sind, und als Ergebnis des Differenzflächeneffekts, der durch die Anordnung der Stange 57 an nur einer Seite des Kolbens 55 hervorgerufen wird, wird der Kolben bezüglich der Sichtweise von Figur 2 in seine extreme rechtsseitige Laufstellung bewegt.
Um den unteren Bereich der Wahleinrichtung einzulegen, wird die Kammer 62 unter Einsatz des Ventils 63 drucklos gemacht, so daß der Druck in der Kammer 61 den Kolben 55 nach links bewegt und so den unteren Bereich einlegt. Bei der unterer/oberer-Bereichswahleinrichtung ist kein Leerlauf vorgesehen, so daß die Wahleinrichtung in dem Fall eines hydraulischen oder elektrischen Fehlers in Abhängigkeit von den zum Zeitpunkt des Fehlers gewählten Bedingungen entweder den oberen oder den unteren Antriebsbereich bereitstellt.
Das oben für das Schaltgetriebe G beschriebene Wählsystem verwendet magnetisch betätigte Ventile 21, 22, 36, 42, 43 und 63 und diesen zugeordnete hydraulische Aktuatoren in Form der Kolben 15, 29, 38 und 55 um die verschiedenen Übersetzungen, die Antriebsrichtung und den wirksamen oberen oder unteren Bereich der Wahleinrichtung des Schaltgetriebes auszuwählen. Um die Notwendigkeit, den hydraulischen Systemdruck auf den Kolben 15, 29, 38 und 55 für alle Zeiten aufrechtzuerhalten, ist jeder dieser Kolben mit einem (in Figur 2 nicht dargestellten) Verriegelungssystem verbunden, das den Kolben mechanisch in der zuletzt mit dem hydraulischen Druck gewählten Stellung hält.
Die Ventile 21, 22, 36, 42, 43 und 63 können in einer weiten Vielfalt von Arten gesteuert werden. Zum Beispiel können die Ventile manuell durch den Traktorbediener gesteuert werden, der zum Beispiel die in Figur 1 gezeigten Steuerhebel 70, 80 und 90 bedient. Der Steuerhebel 70 bewegt sich in einem geraden Steuergatter 71, das die Wahlpositionen A, B, C und D entsprechend den vier Übersetzungen der Planetenschaltgetriebeeinheit P aufweist. Der Steuerhebel 80 bewegt sich in einem geraden Gatter 81, um die Vorwärts-, Leerlauf- und Rückwärtsantriebsbedingungen des Schaltgetriebes anzuwählen. Der Steuerhebel 90 bewegt sich in einem konventionellen H-förmigen Gatter 91 mit Übersetzungsstellungen I bis IV für die Auswahl der vier Übersetzungen des Schaltgetriebes G und einer Leerlaufebene N. Ein zwei-Positionen-Knopf oder -Schalter 92 am oberen Ende des Steuerhebeis 90 wird verwendet, um entweder den oberen oder den unteren Bereich der Wahleinrichtung anzuwählen.
Alternativ können die Ventile 21, 22, 36, 42, 43 und 63 durch ein automatisches Getriebesteuersystem (mit oder ohne einer manuellen Übersteuerungsmöglichkeit für den Bediener) in Abhängigkeit von vorbestimmten Traktorbetriebsparametern gesteuert werden.
Aus dem Voranstehenden ist nachvollziehbar, daß das vollständige Getriebe immernoch funktionsfähig ist, sollte ein hydraulischer oder elektrischer Fehler auftreten, da die Planetenschaltgetriebeeinheit P und die oberer/unterer-Bereichswahleinrichtung, wie oben beschrieben ist, weiterhin ihre Antriebseignung behalten und das Hauptschaltgetriebe G weiterhin seine volle mechanische Wahlmöglichkeit durch Ansetzen eines Schraubenschlüssels oder anderen Werkzeugs an dem Endbereich 13A und 46A der Wählwellen 13 und 46 behält.

Claims

1. Fahrzeuggetriebeeinheit, die in einem Getriebegehäuse (47) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Antriebsübersetzungspfaden aufweist, welche wahlweise mit einem Übersetzungswählsystem einlegbar sind, das Fluiddruck-betätigte Aktuatoren (15, 29, 38, 55) unter Ansteuerung von magnetisch betätigten Ventilen zum Wählen der wirksamen Antriebsübersetzung des Getriebes aufweist, wobei das Getriebe weiterhin ein mechanisches Gestänge mit einem Wählglied (12) und einem mechanischen Betätigungsglied (13a) aufweist, wobei das Betätigungsglied (13a) von der Außenseite des Getriebegehäuses (47) zugänglich ist und zu einer translatorischen Bewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung, in denen das Gestänge mit einer ersten bzw. einer zweiten Gangwählgabel (10, 11) in Eingriff steht, fähig ist sowie zu einer rotatorischen Bewegung fähig ist, um die jeweils im Eingriff mit dem Gestänge stehende erste oder zweite Gangwählgabel (10, 11) zu bewegen, um eine Antriebsübersetzung zu wählen oder den Leerlauf zu wählen, wodurch eine oder mehrerer Antriebsübersetzungen der Einheit im Fall des Versagens der Fluiddruck-betätigten Aktuatoren oder der magnetisch betätigten Ventile durch Manipulation dieses mechanischen Betätigungsglieds (13a) gewählt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das Wählglied (12) und das Gehäuse (47) zusammenwirkende Ausbildungen (30, 31) aufweisen, die die translatorische Bewegung des Aktuatorglieds (13a) nur dann erlauben, wenn seine rotatorische Stellung so ist, daß der Leerlauf gewählt ist.

2. Fahrzeuggetriebeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Fluiddruck-betätigten Aktuatoren (15, 29, 38, 55) über das mechanische Gestänge mit der ersten und der zweiten Wählgabel (10, 11) verbunden sind.

3. Fahrzeuggetriebeeinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das mechanische Betätigungsglied (13a, 46a) eine von dem Getriebegehäuse (47) abstehenden Welle aufweist, die mit einem Schraubenschlüssel oder einem ähnlichen Instrument manipuliert werden kann, um bei der Getriebeeinheit die Wahl einer oder mehrerer Übersetzungen auszuführen.

4. Fahrzeuggetriebeeinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, die manuell von dem Bediener gesteuert wird, der jede Antriebsübersetzungswahl einleitet.

5. Fahrzeuggetriebeeinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, die automatisch von einem elektronischen Steuersystem gesteuert wird, das jede Antriebsübersetzungs wahl gemäß vorbestimmten Fahrzeugleistungsparametern einleitet.