DE949142C - Schaltvorrichtung fuer Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 13. SEPTEMBER 1956

Z 4559II163 c-

(Bodensee)

Die Erfindung 'betrifft eine Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe, deren Schaltwelle ©ine axiale und eine Drehbewegung ausführt. Die Drehbewegung dient zur Vorwahl der einzelnen Ganggassen und erfordert im allgemeinen keine hohen Kräfte. Die Längsbewegung dient zum Einlegen des Ganges und erfordert insbesondere bei Getrieben mit Synchronisierung für schwere Fahrzeuge und solchen mit vom Führerstand entfernt angeordnetem Getriebe größere Schaltkräfte.

Nach der Erfindung soll die Längsbewegung einer Getriebeschaltvorrichtung durch eine Hilfskraft, vorwiegend Druckluft, unterstützt werden, während die Drehbewegung mit der Hand ausgeführt wird.

Es sind bereits vollhydraulische Schalteinrichtungen für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe bekanntgeworden, bei denen die Ventile izur Steuerung der hydraulischen Schaltkraft durch den Handschalthebel betätigt werden. Die Herstellungskosten derartiger vollhydraulischer Einrichtungen betragen ein Mehrfaches der Kosten des Schaltgetriebes. Ihr Hauptnachteil besteht darin, daß der Fahrer nach dem Betätigen des Handschalthebels keinen Einfluß mehr auf den Ablauf der Schaltbewegung hat. Bei Wegbleiben der Kraftquelle wird das Fahrzeug manövrierunfähig.

Die genannten Nachteile werden durch eine Schaltvorrichtung nach der Erfindung vermieden. Dadurch, daß nur ein Teil der Schaltbewegung

durch eine Servokraft unterstützt wird, vereinfacht sich der Aufbau, und das Schaltgerät wird erheblich billiger als Voll-Servo-Schaltungen. Dadurch, daß die Schaltbewegung der Kupplungsmuffen durch Druckluft unterstützt wird, tritt für den Fahrer eine erhebliche Erleichterung des Schaltens ein.

Nach der Erfindung wird das vom Fahrer mittels des Handschalthebels verstellte Schaltglied auf einem Teil seiner Länge als Kraftkol'ben ausgeführt. Dadurch wird gegenüber den genannten Voll-Servo-Schaltungen der Vorteil erzielt, daß die Hand des Fahrers zwangläufig der Bewegung des Kraftkolibens folgt. Der Fahrer kann daher den Ablauf des Schaltvorganges unmittelbar kontrollieren und nötigenfalls das Schaltglied zusammen mit dem Kraftkolben mit der Hand durchziehen.

Die Ventile zum Steuern der Druckluft zu dem den Kraftkolben umgebenden Zylinder werden in an sich bekannter Weise durch eine Nachlaufsteuerung betätigt. Diese besteht darin, daß Steuerschieber und Schaltglied um einen gewissen Steuerweg j gegeneinander verschieiblich sind. Durch diese Verschiebbewegung werden Schlitze, Ventile od.dgl. zur Führung desDruckmittelstromes gesteuert, so daß as je nach der Richtung der Relativbewegung zwischen Steuerglied und Schaltglied das vorhandene Druckmittel auf die eine oder die andere Seite des Kraftkolbens geführt bzw. Abflußkanäle zum Fortleiten des Druckmittels vom Zylinder raum geöffnet werden.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, erläutert.

Abb. ι zeigt die Schalteinrichtung schematisch in einem Längsschnitt;

Abb. 2 ist ein teilweiser Querschnitt nach der

Linie A-B in Abb. i, wobei der Schalthebel und die Sehaltstange in der mittleren Schaltgasse liegen; Abb. 3 ist der gleiche Querschnitt, die Schaltstange ist jedoch um den Schaltwinkel α gedreht;

Abb. 4 ist ein Querschnitt durch das Ende der

" Schaltstange ι;

Abb. 5 . zeigt das Ende der Schaltstange ι in Stirnansicht;

Abb. 6 zeigt den Kupplungsflansch zwischen innerer und äußerer Schaltstange;

Abb. 7 ist ein Querschnitt durch den Kupplungsflansch nach der Linie A-A der Abb. 6;

Abb. 8 ist ein Querschnitt durch die Rasteinrichtung zwischen den Schaltstangen 1 und 5 in vergrößertem Maßstab.

In Abb. ι bedeutet 1 die längs verschiebliche und drehbare äußere Schaltstange. Sie ist mit dem Schaltfinger 2 fest verbunden, welcher die Gangschaltung ausführt. Die äußere Schaltstange 1 ist in ihrer linken Schaltstellung dargestellt. Der Schalthebel 3 greift wie üblich in einen Schaltbügel 4 ein, welcher an der inneren Schaltstange 5 befestigt ist. Diese ist im Innern der äußeren Schaltstange 1 längs verschieiblich und ihr gegenüber nicht drehbar gelagert. Sie kann nach beiden Seiten beliebig verlängert sein, so daß bei Fernbetätigung die dargestellte Schaltvorrichtung in größerem Abstand vom Schalthebel 3 als gezeichnet angeordnet sein kann. Die Längsbewegung der Schaltstange 5 in der Schaltstange 1 wird durch eine Nut 40 in der Schaltstange 1 und einen in einem Kupplungsflansch 6 befestigten Federring 7 begrenzt. Der Innendurchmesser des Federringes 7 ist wenig größer als der Durchmesser des Grundes der Nut 40. Die Muffe 6 ist mit der Schaltstange 5 fest verbunden und mit Klauen versehen, die in entsprechende Ausnehmungen der Schaltstange 1 eingreifen (s. Abb. 4 bis 7). Dadurch wird eine drehfeste Verbindung zwischen Schaltstange 1 und Schaltstange 5 hergestellt, die auch eine gegenseitige Verschiebung dieser beiden Teile zuläßt. In der dargestellten Nullage der Schaltstange 5 liegt der Ring 7 in der Mitte der Nut 40 und hat gegenüber den Stirnflächen nach beiden Seiten das Spiel s, welches dem Steuerweg entspricht. Die Neutrallage zwischen den beiden Schaltstangen 1 und 5 wird durch die federbelastete Kugel 43 (Abb. 8) gesichert, die in einer Bohrung 52 der äußeren Schaltstange 1 liegt und durch eine in einer Bohrung 53 des . Schaltfingers 2 untergebrachte Feder 51 in eine Nut 54 der inneren Schaltstange 5 gedrückt wird. Die Nut 54 hat lange, ansteigende Randflächen 55 und 56, welche bewirken, daß die innere Schaltstange 5 nach Beendigung des Arbeits- 9» hubes gegenüber der Schaltstange 1 zurück in die Neutrallage gedrückt wird. Die Länge der ansteigenden Flächen 55 und 56 ist in Achsrichtung größer als der Steuerweg s, so daß auch bei Verschiebung der Schaltstange 5 gegenüber der Schaltstange 1 um den vollen Steuerweg s die Kugel 43 noch imstande ist, die Schaltstange 5 in die Neutrallage zurückzudrücken.

Auf einem Teil ihrer Länge ist die Schaltstange 1 als Arbeitskol'ben 8 ausgebildet, der sich im Innern des Arbeitszylinders 9 bewegt. Der Arbeitszylinder 9 ist durch den Deckel 10 und durch das Ventilgehäuse 11 abgeschlossen. Das Ventilgehäuse besitzt zwei Öffnungen 12 und 12' zum Eintritt der Druckluft. Je ein Einlaßventil 13, in der Zeichnung in geschlossener Stellung dargestellt, steuert die Zufuhr der Preßluft zu den beiden Seiten des Arbeitskolbens 8. Das Auslaßventil 14 bzw. 14' ist in geöffneter Lage· dargestellt, so daß die Drudeluft vor dem Raum 27 des Arbeitskolbens 8 entsprechend der gestrichelten Linie mit Pfeil durch den Luftkanal 33 und das geöffnete Ausläßventil 14 und die Bohrung 15 entweichen kann.

Das Auslaßventil ist mit einem Federteller 16 verbunden und wird durch eine Feder 17 gegen die Stößelschale 18 bzw. 18' zur Anlage gebracht. Die Stößelschale 18 ist mit zwei Ventilstößeln 19 und 20 fest verbunden, deren Abstand H dem gesamten Hub der Schaltstange 1 entspricht. Die Ventilstößel 19 und 20 mit der Schale 18 steuern das Auslaßventil 14, welches für die Bewegung der Sehaltstange aus der gezeichneten Stellung nach rechts vorgesehen ist. Entsprechend steuern die Ventilstößel 19' und 20' mit der Nockenschale 18' die Linksbewegung der Schaltstange 1. Die Schaltstängel besitzt Schlitze21, 22 bzw. 21', 22' zur

Führung der vorgenannten Ventilstößel. Diese Führungsschlitze sind in gleichen Querschnittsebenen angeordnet. Der Abstand der Führungsschlitze in Längsrichtung beträgt H.

Die Schaltstange 5 ist mit Vertiefungen 23 und 24 bzw. 23' und 24' versehen, in welche die Ventilstößel hineinragen und durch welche sie beim Verschieben der Steuerstange aus der gezeichneten Neutralstellung nach rechts oder links angehoben werden. Die Vertiefungen 23, 24 sind gegenüber den Vertiefungen 23', 24' um den Betrag J versetzt angeordnet. Ihre Länge ist ebenfalls um den Betrag s größer als die Breite der Ventilstößel.

Abb. 2 zeigt einen Querschnitt nach der t₅ Linie A-B in Abb. 1. Es sind 18 und 18' die beiden Halbschalen, welche mit den Ventilstößeln 20 und 2o' (bzw. mit den nicht sichtbaren Stößeln 19 und 19') fest verbunden sind. Die Ventilstößel sind in der Schaltstange 1 geführt und ragen in die Vertiefungen 24 und 24' der Steuerstange 5 hinein. Die Schaltstange 1 und die Schaltstange 5 sind in ihrer neutralen Drehlage dargestellt, welche der mittleren Schaltgasse entspricht. Abb. 3 gibt den gleichen Querschnitt wie Abb. 2 wieder, jedoch sind hier die Steuerteile gegenüber der Senkrechten um den Schaltwinkel α gedreht. Die dargestellte Lage entspricht der Stellung der Schaltorgane für eine der mittleren Schaltgasse benachbarte Schaltgasse. Durch die zylindrische Form der Schalen wird er-' reicht, daß in allen Winkelstellungen der Schaltstange ι gleichmäßige Anlage zwischen den Schalen 18, 18' und den Federtellern 16 und 16' vorhanden ist. Durch Anordnen je zweier Stößel an einer Schale wird erreicht, daß die Schale in jeder Stellung der Schaltstange waagerecht angehoben wird und nicht eckt.

Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist folgende: Die Schaltstange ι ist in ihrer linken Endstellung gezeichnet. Die Schaltstange 5 nimmt gegenüber der Schaltstange 1 ihre Neutrallage ein. In dieser sind dieEinlaßventilei3 und 13'geschlossen, die Auslaßventile 14 und 14' sind geöffnet. Dementsprechend sind die beiden Zylinderräume 27 und 28 zu beiden Seiten des Kolbens 8 entlastet. Ein bestimmter Gang ist eingeschaltet. Zum Umschalten auf einen weiteren Gang in der gleichen Schaltgasse wird der Schalthebel 3 nach rechts bewegt. Diese Bewegung wird durch den Bügel 4 auf die Schaltstange 5 übertragen. Diese bewegt sich gegenüberderSchaltstange 1 nach rechts, bis die Ventilstößel 19 und 20 mit der Schale 18 und dem Auslaßventil 14 angehoben worden sind. Das Auslaßventil 14 drückt gegen die Unterkante 30 des Einlaßventils 13, welches geöffnet wird.

Es strömt Druckluft duroh die Öffnung 12 und den geöffneten Ventilsitz 31 mit Ringrauni32 durch den Luftkanal 33 in den Druckraum 27. Die Druckluft befördert nun den Kolben 8 mit der Schaltstange ι nach rechts, welche also der Bewegung der Schaltstange 5 nachfolgt, und zwar so lange, bis der Schalthebel 3 die Neutrallage erreicht und stehenbleibt. Dadurch wird auch die Schaltstange S festgehalten. Die Schaltstange 1 bewegt sich zunächst noch weiter, und zwar so weit, bis die Ventilstößel 19 und 20 wieder in die Vertiefungen · 23 und 24 einrasten. In diesem Punkt hat sich das Auslaßventil 14 wieder gesenkt, das Einlaßventil ist geschlossen. Die Druckluft entweicht aus dem Raum 27 durch den Luftkanal 33, das Auslaßventil 14 mit Öffnung 15 nach außen. Der Kolben 8 kommt also in seiner mittleren Stellung zwischen den 'beiden Endstellungen zur Ruhe und das Getriebe (ist auf Leerlauf geschaltet. Wenn keine Druckluft vorhanden ist, wird die Schaltstange 5 mit dem Ring 7 bis zum Ende der Nut 40 bewegt und nimmt dann die Schaltstange 1 nur auf mechanischem Wege mit.

Zum Wdterschalten aus der Leerlaufstellung in den benachbarten Gang der gleichen Schaltgasse wird der Schalthebel 3 weiter nach rechts 'bewegt. Die Ventile 13 und 14 werden betätigt und die Schaltstange 1 folgt mit dem Schaltfinger 2 der inneren Schaltstange 5 nach, bis der Schaltfinger seine neue, dem gewünschten Gang entsprechende Endlage im Getriebe erreicht hat. Hier kommt auch der Kolben 8 zum Stillstand, und die Steuerstange 5 wird durch den Druck der Kugel 43 auf die Nut 54 in ihre Neutrallage zurückgedrückt, so daß auch die Ventilstößel 19 und 20 wieder in die Vertiefungen 23 und 24 eintreten können und die Ventile 13 und 14 geschlossen werden.

Beim Zurückschalten aus dem jetzt erreichten Gang in die Neutrallage bewegt sich die Schaltstange 5 gegenüber der Schaltstange 1 nach links. Dadurch werden die Ventilstößel 19' und 20' und damit das Auslaßventil 14' mit dem zugehörigen nicht gezeichneten Einlaßventil 13' betätigt. Die Ventilstößel 19 und 20 bleiben in Ruhestellung. Der Kolben 8 wird durch Einströmen von Druckluft durch den Kanal 26 in 'den Raum 28 nach links gedrückt. Gleichzeitig entlüftet sich der Raum 27 über den Kanal 33 und das geöffnete Auslaßventil 14.

Zum Übergang in Leerlauf von einer Schaltgasse zur benachbarten wird der SchaMiebel 3 und damit der Bügel 4 und die Schaltstange 5 um den Winkel α (Abb. 3) gedreht. Durch die Muffe 6 wird die Schaltstange 1 um den gleichen Winkel mitgedreht. Die Steuereinrichtung für die Ein- und Auslaßventile wird dadurch nicht beeinflußt und schaltet die in der neuen Schaltgasse liegenden Gänge in gleicher Weise wie oben beschrieben.

Abb. 4 bis 7 zeigen Einzelteile d'er Kupplung zwischen der inneren und der äußeren Schaltstange.

In Abb. 4 ist das Kupplungsende der äußeren Schaltstange 1 im Querschnitt dargestellt. Abb. 5 zeigt eine Stirnansicht der Schaltstange. Der ursprünglich volle Rohrquerschniitt ist seitlich abgefräst, so daß zwei Klauen 41 und 42 entstehen. Auf diesen ist die Nut 40 eingeschnitten, in der sich ein Federring 7 bewegt.

Abb. 6 zeigt eine Klauenmuffe 6, in deren Innenbohrung 44 die Schaltstange 5 befestigt ist. Eine · Bohrung 45 nimmt einen Stift 46 (Abb. 1) auf, der die Muffe 6 auf der Schaltstange 5 befestigt.

Abb. 7 zeigt einen Querschnitt nach der Linie A-A der Abb. 6. Aus dem Rohrquerschnitt ist

ein Schlitz von der Breite b herausgefräst, in welchen die Klauen 41 und 42 (Abb. 5) passen. Durch die Ausfräsung b entstehen zwei Klauen 47 und 48, in welche eine Nut 49 eingeschnitten ist. In diese Nut wird der Federring 7 eingelegt, dessen Innendurchmesser im entspannten Zustand etwas größer ist als der Grund der Nut 40, so daß der Ring 7 in die Nut 40 der Schaltstange 1 eingreifen und die Steuerwege zwischen den Schaltstangen 1 und 5 begrenzen kann.

Bei Heckantrieb mit vor dem Motor liegendem Getriebe dient der Flansch 50 der Muffe 6 zum Befestigen des Schaltbügels 4. Aus Fertigungsgründen und zur Verringerung der Reibung beim Drehen der Schaltstangen 1 und 5. kann der Kolben 8 als getrenntes Teil ausgeführt und drehbar auf der Schaltstange 1 gelagert sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 20

   i. Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit durch eine Hilfskraft unterstützter Schaltbewegung und mit einem eine Drehbewegung und eine Längsverschiebung ausführendem Schaltglied, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltglied (1) vorhanden ist, dessen Drehung lediglich mit der Hand und dessen Verschiebebewegung unter Mitwirkung einer Hilfskraft bewerkstelligt wird. .30 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 mit

   durch ein Druckmittel ausgeübter Hilfskraft, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (1) auf einem Teil seiner Länge als ein in einem doppeltwirkenden Druckmittelzylinder (9) be-" 35 weglicher Kraftkolben (8) ausgebildet ist und in seinem Innern ein mit dem Schaltglied (1) drehfest verbundenes Steuerglied (5) aufweist, das aus einer durch eine Rastvorrichtung od. dgl. gegenüber dem Schaltglied festgelegten Neutralstellung heraus in beiden Richtungen begrenzte Steuerwege ί gegenüber dem Schaltglied (1) zurücklegen kann, und daß Steuerorgane, wie Ventile, Steuerschlitze od. dgl. vorhanden sind, welche durch die gegenseitige Ver-Schiebung des Schaltgliedes (1) und des Steuergliedes (5) geöffnet und geschlossen werden, wodurch das vorhandene Druckmittel je nach der Bewegungsrichtung des Steuergliedes (5) auf die eine oder die andere Seite des Kraftkolbens (3) geleitet werden kann.

   3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit Druckluft als Hilfsschaltkraft, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) des Druckmittelzylinders (9) feste Ventile (13, 14 bzw. 13', 14') vorhanden sind, welche durch im längs verschieblichen Schaltglied (1) gelagerte und durch die gegenseitige Bewegung von Schaltglied (1) und Steuerglied (5) betätigte Organe gesteuert werden.

   4. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilsteuerorgane vorhanden sind, bestehend aus je einer Halbzylinderschale (18, 18'), welche den federnden Ventilkörper (14 bzw. 14') abstützt und zwei im Schaltglied (i) geführte und in Vertiefungen (23, 24 bzw. 23', 24') des Steuergliedes (5) hineinragende Stößel (19, 20 bzw. 19', 20') besitzt, deren Abstand in Längsrichtung etwa gleich dem Gesamthub H des Schaltgliedes (1) ist.

   5. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerung der Ventilpaare (13, 14 und 13', 14') bewirkenden Vertiefungen (23, 24 und 23', 24') um einen Betrag in Längsrichtung des Schaltgliedes 'gegeneinander versetzt sind, der gleich dem Steuerweg s ist.

   6. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Schaltstangen (1 und 5) durch Klauen (41, 42 und 47, 48) hergestellt wird, welche mittels eines Federringes (7) die erforderlichen Steuerwege begrenzen.

   7. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugel (43) mit im Schaltfmger (2) vorhandener Feder (51) in eine breite Nut (54, 55, 56) eingreift und die Neutrallage zwischen den Schaltstangen (1 und 5) sichert.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 870501, 675501.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 698/282 3.56 (609 609 9. 56)