WO2018077462A1

WO2018077462A1 - Schaltzylinder eines automatisierten schaltgetriebes

Info

Publication number: WO2018077462A1
Application number: PCT/EP2017/001205
Authority: WO
Inventors: Lars Didwiszus; Andreas Freyer; Romain Poux; Dennis Reimann
Original assignee: Wabco Europe Bvba
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2018-05-03
Also published as: DE102016012854A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltzylinder (1) eines automatisierten Schaltgetriebes, der asymmetrisch aufgebaut ist und einen Kolben (33) aufweist, der endseitig an einer Schaltstange (21) des Schaltgetriebes befestigt ist, und welcher in einem axial nach außen verengt abgestuften Zylindergehäuse (2) des Schaltzylinders (1) axialbeweglich geführt ist sowie den Innenraum des Zylindergehäuses (2) axial in einen äußeren Druckraum (31) und einen inneren Druckraum (32) unterteilt, wobei der Kolben (33) durch eine Beaufschlagung eines der beiden Druckräume oder beider Druckräume mit einem Druckmittel selektiv in zwei endseitige Schaltstellungen und eine mittlere Schaltstellung verschiebbar ist. Zur Realisierung eines asymmetrisch aufgebauten Schaltzylinders mit verbesserten Steuerungseigenschaften und kompakten Abmessungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass axial beidseitig des Kolbens (33) jeweils ein Ringkolben (42, 50) angeordnet ist, dass die beiden Ringkolben (42, 50) axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse (2) und auf dem Kolben (33) geführt sind, und dass die beiden Ringkolben (42, 50) in der mittleren Schaltstellung des Kolbens (33) jeweils mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche (48, 49; 56, 57) zugleich an einer Anschlagfläche (27, 28) des Zylindergehäuses (2) und an einer Anschlagfläche (35, 36) des Kolbens (33) anliegen.

Description

Schaltzylinder eines automatisierten Schaltgetriebes

Die Erfindung betrifft einen Schaltzylinder eines automatisierten Schaltgetriebes, der asymmetrisch aufgebaut ist und einen Kolben aufweist, welcher einseitig an einer Schaltstange des Schaltgetriebes befestigt ist, und der in einem axial nach außen verengt abgestuften Zylindergehäuse des Schaltzylinders axialbeweglich geführt ist sowie den Innenraum des Zylindergehäuses axial in einen äußeren Druckraum und einen inneren Druckraum unterteilt, wobei der Kolben durch eine Beaufschlagung eines der beiden Druckräume oder beider Druckräume mit einem Druckmittel selektiv in zwei endseitige Schaltstellungen und eine mittlere Schaltstellung verschiebbar ist.

Automatisierte Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen sind zumeist in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die schaltbaren Gang- oder Übersetzungsstufen durch Stirnradstufen gebildet sind, die jeweils ein auf einer Getriebewelle drehfest angeordnetes Festrad und ein auf einer weiteren achsparallelen Getriebewelle drehbar gelagertes Losrad aufweisen. Die Losräder axial benachbarter Stirnradstufen sind paarweise auf derselben Getriebewelle angeordnet, so dass die betreffenden Gang- oder Übersetzungsstufen durch eine zwischen diesen Losrädern drehfest und axial verschiebbar auf der Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe wechselweise ein- und auslegbar sind. Durch eine Axialverschiebung der Schaltmuffe in die eine oder andere Richtung wird das Losrad der betreffenden Stirnradstufe durch den Eingriff einer Schaltverzahnung der Schaltmuffe in eine Schaltverzahnung des betreffenden Losrades drehfest mit der Getriebewelle verbunden, wodurch die entsprechende Gang- oder Übersetzungsstufe eingelegt ist. Zum Auslegen der eingelegten Gang- oder Übersetzungsstufe wird die Schaltmuffe entgegengesetzt verschoben, sodass die betreffenden Schaltverzahnungen außer Eingriff kommen, und das Losrad der Stirnradstufe gegenüber der Getriebewelle wieder drehbar ist.

Zu ihrer Axialverschiebung weisen die Schaltmuffen jeweils eine radial äußere Ringnut auf, in die eine starr an einer achsparallelen Schaltstange befestigte Schaltgabel oder eine schwenkbar in dem Getriebegehäuse gelagerte und mit einer achsparallelen Schaltstange in Stellverbindung stehende gabelförmige Schaltschwinge eingreift. Die Axialverschiebung der Schaltmuffen und damit das Ein- und Auslegen der Gang- oder Übersetzungsstufen wird somit durch eine Axialverschiebung der Schaltstangen bewirkt, welches bei einem automatisierten Schaltgetriebe mittels jeweils einem

Schaltsteller, wie einen hydraulischen oder pneumatischen Schaltzylinder oder eine elektromechanische Schalteinheit, erfolgen kann. Soweit hier von einem Schaltzylinder gesprochen wird, ist damit eine Kolben-Zylinder-Einheit gemeint.

Vorliegend wird von einem asymmetrisch aufgebauten Schaltzylinder ausgegangen, der einen endseitig an einer Schaltstange des Schaltgetriebes befestigten Kolben aufweist. Der Kolben ist in einem axial nach außen verengt abgestuften Zylindergehäuse des Schaltzylinders axialbeweglich geführt und unterteilt den Innenraum des Zylindergehäuses axial, bezogen auf das betreffende Ende der Schaltstange, in einen äußeren Druckraum und einen inneren Druckraum. Der Schaltzylinder ist als ein sogenannter Dreistellungszylinder ausgebildet, bei dem durch eine Beaufschlagung eines der beiden Druckräume oder beider Druckräume mit einem unter einem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel, wie Hydrauliköl oder Druckluft, der Kolben selektiv in zwei endseitige Schaltstellungen und eine mittlere Schaltstellung verschoben werden kann. Durch die Verschiebung des Kolbens und der mit dieser fest verbundenen Schaltstange in eine der beiden endseitigen Schaltstellungen wird jeweils eine der beiden zugeordneten Gang- oder Übersetzungsstufen eingelegt, wogegen in der mittleren Schaltstellung beide Gangoder Übersetzungsstufen ausgelegt sind.

In der DE 10 2005 015 482 A1 ist ein Schaltmodul eines automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei dem mehrere Schaltstangen achsparallel nebeneinander angeordnet und mittels jeweils einem Schaltzylinder axial verschiebbar sind. Die Schaltzylinder sind als symmetrisch aufgebaute Dreistellungszylinder ausgebildet und jeweils koaxial auf der zugeordneten Schaltstange angeordnet. Der jeweilige Kolben ist axialbeweglich in einem Zylindergehäuse geführt und auf der betreffenden Schaltstange befestigt. Axial beidseitig des Kolbens ist jeweils ein Ringkolben angeordnet, die axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse und auf dem Kolben geführt sind. In der mittleren Schaltstellung des Kolbens liegen die Ringkolben jeweils mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche zugleich an einer Anschlagfläche eines Ringsteges des Zylindergehäuses und des Kolbens an. Bei einer Beaufschlagung eines der beiden Druckräume mit einem unter einem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel wird der Kolben unter Mitnahme des von dem unter Druck stehenden Druckraum abgewandten Ringkolbens in den anderen, drucklos geschalteten Druckraum verschoben, wodurch bei Erreichen der betreffenden endseitigen Schaltstellung die zugeordnete Gang- oder Übersetzungsstufe des Schaltgetriebes eingelegt wird. Zum Auslegen dieser Gang- oder Übersetzungsstufe wird der zuvor unter Druck stehende Druckraum drucklos geschaltet und der andere Druckraum mit dem Druckmittel beaufschlagt, so dass der Kolben zurück in Richtung der mittleren Schaltstellung verschoben wird. Bis zum Erreichen der mittleren Schaltstellung ist die Wirkfläche des Kolbens durch die äußere Stirnfläche des an der Anschlagfläche des Kolbens anliegenden Ringkolbens vergrößert, so dass die wirksame Stellkraft entsprechend erhöht ist. Um die mittlere Schaltstellung des Kolbens anzufahren und zu halten, werden beide Druckräume mit dem Druckmittel beaufschlagt. Da die Wirkfläche des Kolbens auf der jeweils ausgelenkten Seite um die äußere Stirnfläche des mitgenommenen Ringkolbens vergrößert ist, wird die mittlere Schaltstellung des Kolbens relativ schnell erreicht und stabil gehalten. Vorteilhaft ist an einem derartigen symmetrisch aufgebauten Schaltzylinder, dass die Schaltkräfte und die Schaltgeschwindigkeiten aufgrund beidseitig gleich großer Wirkflächen des Kolbens und gleich großer Druckräume in beiden Schaltrichtungen jeweils gleich groß sind. Nachteilig an einem derartigen symmetrisch aufgebauten Schaltzylinder sind aber die relativ großen, insbesondere axialen Abmessungen, die sich aus der Verwendung der beiden Ringkolben ergeben.

Aus der US 8 1 17 934 B2 ist ein Schaltmechanismus eines automatisierten Schaltgetriebes bekannt, bei dem ein hydraulischer Schaltzylinder als ein asymmetrisch aufgebauter Dreistellungszylinder ausgebildet und koaxial am Ende einer Schaltstange angeordnet ist. Das Zylindergehäuse des Schaltzylinders weist eine, bezogen auf das betreffende Ende der Schaltstange, axial nach außen verengt abgestufte Innenwand auf. In dem Zylindergehäuse ist ein Kolben axialbeweglich geführt und endseitig an einer Schaltstange befestigt. Auf der axialen Innenseite des Kolbens ist ein Ringkolben angeordnet, der axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse sowie auf dem Kolben geführt ist. In der mittleren Schaltstellung des Kolbens liegt der Ringkolben mit einer axial bezüglich des Kolbens innenliegenden Stirn- oder Bundfläche zugleich an einer durch die Abstufung gebildete Anschlagfläche des Zylindergehäuses und an der inneren Stirnfläche des Kolbens an.

Ein ähnlicher asymmetrisch aufgebauter Dreistellungszylinder ist auch aus der DE 10 2010 009 338 A1 bekannt, er wird in der dort beschriebenen Schaltvorrichtung jedoch als ein druckmittelbetätigter Wahlsteller zur Verschiebung eines Schaltfingers innerhalb einer Wählgasse verwendet. Auch bei diesem Stellzylinder weist das Zylindergehäuse des Schaltzylinders eine, bezogen auf das betreffende Ende der Schaltstange, axial nach außen verengt abgestufte Innenwand auf. In dem Zylindergehäuse ist ein Kolben axialbeweglich geführt und endseitig auf einer Schaltstange befestigt. Auf der axialen Innenseite des Kolbens ist ein Ringkolben angeordnet, der axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse sowie auf einem Absatz des Kolbens mit verringertem Durchmesser geführt ist. In der mittleren Schaltstellung des Kolbens liegt der Ringkolben mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche zugleich an einer durch die Abstufung gebildeten Anschlagfläche des Zylindergehäuses beziehungsweise an einer durch den Absatz gebildeten Anschlagfläche des Kolbens an.

Bei einer Beaufschlagung des äußeren Druckraums mit einem unter einem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel wird der Kolben unter Mitnahme des Ringkolbens in den inneren, dann drucklos geschalteten Druckraum verschoben. Bei einer Beaufschlagung des inneren Druckraums mit dem Druckmittel wird der Kolben in den äußeren Druckraum verschoben, wobei der Ringkolben an der Anschlagfläche des Zylindergehäuses verbleibt. Zum Verlassen dieser endseitigen Schaltstellungen wird jeweils der zuvor unter Druck stehende Druckraum drucklos geschaltet und der andere Druckraum mit dem Druckmittel beaufschlagt, so dass der Kolben zurück in Richtung der mittleren Schaltstellung verschoben wird. Ausgehend von der inneren Schaltstellung ist die Wirkfläche des Kolbens bis zum Erreichen der mittleren Schaltstellung zunächst durch die äußere Stirnfläche des an der inneren Stirnfläche des Kolbens anliegenden Ringkolbens vergrößert, danach auf die innere Stirnfläche des Kolbens begrenzt. Ausgehend von der äußeren Schaltstellung ist die Wirkfläche des Kolbens unabhängig von der aktuellen Stellposition durch die äußere Stirnfläche des Kolbens gebildet. Die äußere Stirnfläche des Kolbens ist größer als die innere Stirnfläche des Kolbens, jedoch kleiner als die Summe aus der inneren Stirnfläche des Kolbens und der äußeren Stirnfläche des Ringkolbens. Somit kann die mittlere Schaltstellung des Kolbens schnell angefahren und stabil gehalten werden, indem beide Druckräume gleichzeitig mit dem Druckmittel beaufschlagt werden.

Vorteilhaft an derartigen asymmetrisch aufgebauten Schaltzylindern sind deren relativ kleinen axialen Abmessungen. Nachteilig an derartigen asymmetrisch aufgebauten Schaltzylindern ist jedoch, dass die Schaltkräfte und die Schaltgeschwindigkeiten aufgrund beidseitig unterschiedlich großer Wirkflächen des Kolbens und unterschiedlich großer Druckräume in beiden Schaltrichtungen unterschiedlich groß sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen asymmetrisch aufgebauten Schaltzylinder eines automatisierten Schaltgetriebes der eingangs genannten Bauart vorzuschlagen, der bei kompakten Abmessungen die Nachteile der bekannten

asymmetrisch aufgebauten Schaltzylinder vermeidet.

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass axial beidseitig des Kolbens jeweils ein Ringkolben angeordnet ist, dass die beiden Ringkolben axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse und auf dem Kolben geführt sind, dass die beiden Ringkolben in der mittleren Schaltstellung des Kolbens jeweils mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche zugleich an einer Anschlagfläche des Zylindergehäuses und an einer Anschlagfläche des Kolbens anliegen, und dass die wirksamen Stirnflächen des Kolbens und die äußeren Stirnflächen der Ringkolben jeweils gleich groß sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses erfindungsgemäßen Schaltzylinders sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung geht demnach aus von einem an sich bekannten Schaltzylinder eines automatisierten Schaltgetriebes, der asymmetrisch aufgebaut ist und einen einseitig an einer Schaltstange des Schaltgetriebes befestigten Kolben aufweist. Der Kolben ist in einem axial nach außen verengt abgestuften Zylindergehäuse des Schaltzylinders axialbeweglich geführt und unterteilt den Innenraum des Zylindergehäuses axial in einen äußeren Druckraum und einen inneren Druckraum. Durch eine Beaufschlagung eines der beiden Druckräume oder beider Druckräume mit einem Druckmittel ist der Kolben selektiv in zwei endseitige Schaltstellungen und eine mittlere Schaltstellung verschiebbar.

Im Gegensatz zu bekannten asymmetrischen Schalt- oder Stellzylindern sind nun zwei Ringkolben vorgesehen, die axial beidseitig des Kolbens angeordnet und axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse sowie auf dem Kolben geführt sind. Analog zu symmetrischen Schalt- oder Stellzylindern liegen die Ringkolben in der mittleren Schaltstellung des Kolbens jeweils mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche zugleich an einer Anschlagfläche des Zylindergehäuses und des Kolbens an. Aufgrund der Verwendung von zwei Ringkolben in Verbindung mit dem abgestuften Zylindergehäuse ist es leicht möglich, eine Angleichung der Stirnflächen des Kolbens und der äußeren Stirnflächen der Ringkolben zu erzielen, wodurch sich in beiden Schaltrichtungen zumindest ähnlich große Schaltkräfte und Schaltgeschwindigkeiten ergeben.

Sofern in beiden Schaltrichtungen exakt gleich große Schaltkräfte und Schaltgeschwindigkeiten gefordert sind, kann dies dadurch erreicht werden, dass die wirksamen Stirnflächen des Kolbens und die äußeren Stirnflächen der Ringkolben jeweils gleich groß ausgebildet sind.

Wenn aber in beiden Schaltrichtungen zumindest abschnittsweise unterschiedlich große Schaltkräfte und Schaltgeschwindigkeiten toleriert werden können, so können die wirksamen Stirnflächen des Kolbens und/oder die äußeren Stirnflächen der Ringkolben auch jeweils unterschiedlich groß ausgebildet sein.

Die Abstufung des Zylindergehäuses ist vorzugsweise in der Axialposition der Anschlagfläche des Zylindergehäuses für den äußeren Ringkolben angeordnet, da sich hierdurch die Möglichkeit ergibt, einen rohrzylindrischen Einsatzring zu verwenden, dessen Stirnwände die Anschlagflächen des Zylindergehäuses für beide Ringkolben bilden. Der Einsatzring liegt in dem radial erweiterten Abschnitt an der Innenwand sowie an dem Absatz des Zylindergehäuses an und ist derart ausgeführt, dass dessen radiale Dicke die innere Höhe der Abstufung des Zylindergehäuses übertrifft, und dass dessen axiale Tiefe dem Abstand der beiden Anschlagflächen des Zylindergehäuses entspricht. Durch die Verwendung des Einsatzrings wird im Gegensatz zu einer unmittelbaren Anordnung der Anschlagflächen für die beiden Ringkolben in dem Zylindergehäuse eine aufwendige mechanische Bearbeitung dieser Anschlagflächen, bei der auch ein Werkzeugwechsel erfolgen müsste, vermieden.

Die Führungsfläche des Kolbens für zumindest einen der Ringkolben ist bevorzugt durch die zylindrische Außenwand einer rohrzylindrischen Führungshülse des Kolbens gebildet. Im Vergleich mit einer massiven Ausführung des Führungsabschnittes des Kolbens hat die hohlzylindrische Ausführung neben der Einsparung von Material und der Reduzierung der Massenträgheit des Kolbens den Vorteil, dass der Kolben bei der Verstellung zentrale Abschnitte des Zylindergehäuses axial überfahren kann, welches im Ergebnis zu kompakten axialen Abmessungen des erfindungsgemäßen Schaltzylinders führt.

Zur einfachen Herstellung und Montage umfasst das Zylindergehäuse vorteilhaft ein topfzylindrisches Gehäuseaußenteil und einen axial innenliegenden Gehäusedeckel mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Schaltstange. Das Gehäuseaußenteil kann im Tiefziehverfahren aus einem Stahl- oder Aluminiumblech hergestellt sein und zur Montage auf den bereits an der Schaltstange montierten sowie mit den beiden Ringkolben und dem Einsatzring versehenen Kolben von außen axial aufgeschoben sowie dann mit dem zuvor auf die Schaltstange aufgesetzten Gehäusedeckel verschraubt oder auf andere Weise verbunden werden.

Das Gehäuseaußenteil weist in seiner Bodenwand gemäß einem Ausführungsbeispiel eine topfzylindrische Einbuchtung auf, die derart bemessen ist, dass der an sich größere äußere Druckraum des Schaltzylinders auf die Größe des inneren Druckraums reduziert ist. Durch gleich große Druckräume erfolgt deren Befüllung mit dem Druckmittel und deren Entleerung weitgehend gleich schnell, wodurch die Schaltgeschwindigkeiten des Schaltzylinders in beiden Schaltrichtungen außer durch die gleichen Wirkflächen auf den Kolben weiter aneinander angeglichen werden.

Der Gehäusedeckel ist vorteilhaft mit einer axial nach innen gerichteten, zentralen rohrzylindrischen Lagerbuchse zur radialen Lagerung der Schaltstange versehen. Durch die Lagerung der Schaltstange in dem Gehäusedeckel wird eine sonst erforderliche Lagerung in dem Getriebegehäuse eingespart, wobei durch die innenliegende Anordnung der Lagerbuchse eine Vergrößerung der axialen Abmessungen des Schaltzylinders vermieden wird.

Radial außen weist der Gehäusedeckel bevorzugt ein axial nach innen gerichtetes rohrzylindrisches Ansatzstück auf, das in das Gehäuseaußenteil eingreift, und dessen Außenrand an der zugewandten Stirnwand des Einsatzringes anliegt, und dessen Innenwand die Führungsfläche des Zylindergehäuses für den inneren Ringkolben bildet. Durch das Ansatzstück des Lagerdeckels ist der Einsatzring im montierten Zustand mit dem Gehäuseaußenteil automatisch axial fixiert. Zudem kann die Führungsfläche des Zylindergehäuses für den inneren Ringkolben am Gehäusedeckel einfacher mechanisch bearbeitet werden als am Gehäuseaußenteil.

Die Ringkolben bestehen vorteilhaft zumindest weitgehend aus einem gummielastischen Material, wie Kunststoff oder Gummi, da hierdurch leicht weitere Funktionselemente in die Ringkolben integriert werden können.

So können hierdurch radial innen und radial außen jeweils mindestens eine Dichtlippe einstückig an die Ringkolben angeformt sein, wodurch die Verwendung separater Dichtringe vermieden wird.

Ebenso kann hierdurch axial außen jeweils ein rohrzylindrisches Ansatzstück einstückig an die Ringkolben angeformt sein, dessen axiale Tiefe derart bemessen ist, dass der Außenrand des jeweiligen Ansatzstückes beim Anfahren der betreffenden endseitigen Schaltposition an der Bodenwand des Gehäuseaußenteils beziehungsweise an dem Gehäusedeckel anschlägt. Durch die elastischen Ansatzstücke an den Ringkolben ist auf einfache Weise eine wirksame Anschlagdämpfung für den Kolben gebildet, durch die Schlaggeräusche und eine mechanische Abnutzung an Bauteilen der betreffenden Schaltvorrichtung vermieden werden.

Neben der hier vorgesehenen Verwendung des erfindungsgemäßen Dreistellungszylinders als Schaltzylinder in einem automatisierten Schaltgetriebe kann ein entsprechend ausgebildeter Stellzylinder selbstverständlich auch in jeder anderen Anwendung zur druckmittelbetätigten Einstellung von drei Stellpositionen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schaltzylinder mit einem in einer mittleren Schaltstellung befindlichen Kolben in einem Längsmittelschnitt,

Fig. 2 den Schaltzylinder gemäß Fig. 1 mit dem in einer inneren endseitigen Schaltstellung befindlichen Kolben in einem Längsmittelschnitt, und

Fig. 3 den Schaltzylinder gemäß Fig. 1 und Fig. 2 mit dem in einer äußeren endseitigen Schaltstellung befindlichen Kolben in einem Längsmittelschnitt.

Ein in den Figuren 1 bis 3 jeweils in einem Längsmittelschnitt in unterschiedlichen Schaltstellungen abgebildeter erfindungsgemäßer Schaltzylinder 1 ist asymmetrisch aufgebaut und koaxial an einem freien Ende 22 einer Schaltstange 21 angeordnet. Der Schaltzylinder 1 umfasst ein Zylindergehäuse 2 und einen axialbeweglich in diesem geführten Kolben 33. Das Zylindergehäuse 2 besteht aus einem nach axial außen verengend abgestuften topfzylindrischen Gehäuseaußenteil 3 und einem axial innenliegenden Gehäusedeckel 1 1 , der eine zentrale Durchtrittsöffnung 12 für die Schaltstange 21 aufweist.

Das Gehäuseaußenteil 3 ist durch die Abstufung 6 in einen erweiterten Abschnitt 4 und einen verengten Abschnitt 7 unterteilt. In das Gehäuseaußenteil 3 ist ein rohrzylindrischer Einsatzring 26 mit der radialen Dicke D und der axialen Tiefe T eingesetzt, der radial außen an der Innenwand 5 des erweiterten Abschnitts 4 sowie axial an der Abstu- fung 6 des Gehäuseaußenteils 3 anliegt, wobei die Dicke D des Einsatzrings 26 die innere Höhe H der Abstufung 6 übertrifft (D > H). In seiner Bodenwand 9 weist das Gehäuseaußenteil 3 eine topfzylindrische Einbuchtung 10 auf.

Der Gehäusedeckel 1 1 ist radial innen im Bereich der Durchtrittsöffnung 12 mit einer axial nach innen gerichteten zentralen, rohrzylindrischen Lagerbuchse 13 zur radialen Lagerung der Schaltstange 21 versehen. Hierzu ist eine Gleitlagerbuchse 17 in die Lagerbuchse 13 eingesetzt. Zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung 12 ist axial innen ein Radialdichtring 18 in die Lagerbuchse 13 eingesetzt. Radial außen weist der Gehäusedeckel ein axial nach innen gerichtetes rohrzylindrisches Ansatzstück 14 auf, das in das Gehäuseaußenteil 3 eingreift, und dessen axial freier Außenrand 15 an der ihm zugewandten Stirnwand 28 des Einsatzringes 26 anliegt. Zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen dem Gehäuseaußenteil 3 und dem Gehäusedeckel 1 1 sind zwei Dichtringe 19, 20 in jeweils eine radial äußere Ringnut in dem Ansatzstück 14 des Gehäusedeckels 1 1 eingelegt.

Der Kolben 33 unterteilt den Innenraum des Zylindergehäuses 2 in einen axial äußeren Druckraum 31 und einen axial inneren Druckraum 32. Die topfzylindrische Einbuchtung 10 in der Bodenwand 9 des Gehäuseaußenteils 3 ist derart bemessen, dass die Druckräume 31 , 32 in der mittleren Schaltstellung des Kolbens 33 hinsichtlich ihres Volumens weitgehend gleich groß sind, wodurch die Befüllung und Entleerung dieser Druckräume 31 , 32 mit beziehungsweise von dem Druckmittel und damit der Druckaufbau sowie der Druckabbau in den Druckräumen 31 , 32 gleich schnell erfolgen kann.

Der Kolben 33 weist einen kreisscheibenförmigen Grundkörper 34 auf, der mit einer Zentralbohrung 37 auf einen endseitigen Befestigungsschaft 23 der Schaltstange 21 aufgepresst und durch einen in eine Ringnut 24 eingelegten Sicherungsring 25 fixiert ist. Radial außen ist der Grundkörper 34 des Kolbens 33 axial gleitbeweglich in der Innenwand 29 des Einsatzrings 26 geführt, wobei der betreffende Ringspalt durch einen in eine Ringnut des Kolbens 33 eingesetzten Dichtring 30 abgedichtet ist. Axial beidseitig ist der Kolben 33 jeweils mit einer rohrzylindrischen Führungshülse 38, 40 mit jeweils einer zylindrischen, radialen Außenwand 39, 41 versehen. Axial beidseitig des Kolbens 33 ist jeweils ein Ringkolben 42, 50 angeordnet, die axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse 2 und auf dem Kolben 33 geführt sind. Die beiden Ringkolben 42, 50 bestehen weitgehend aus einem gummielastischen Material, sie weisen zu ihrer Stabilisierung aber jeweils einen aus einem Stahl- oder Aluminiumblech hergestellten Stützkörper 47, 55 auf, der teilweise mit dem gummielastischen Material umspritzt ist. Radial außen weisen die Ringkolben 42, 50 jeweils eine Abstufung mit einer, bezogen auf den Grundkörper 34 des Kolbens 33, axial innenliegenden Bundfläche 48, 56 auf.

Radial innen und radial außen ist jeweils eine Dichtlippe 43, 44; 51 , 52 einstückig an die beiden Ringkolben 42, 50 angeformt. Die radial innere Dichtlippe 43 des axial äußeren Ringkolbens 42 liegt an der als Führungs- und Dichtfläche wirksamen Außenwand 39 der axial äußeren Führungshülse 38 des Kolbens 33 an. Die radial äußere Dichtlippe 44 des axial äußeren Ringkolbens 42 liegt an der als Führungs- und Dichtfläche wirksamen Innenwand 8 des verengten Abschnitts 7 des Gehäuseaußenteils 3 an. Die radial innere Dichtlippe 51 des axial inneren Ringkolbens 50 liegt an der als Führungs- und Dichtfläche wirksamen Außenwand 41 der axial inneren Führungshülse 40 des Kolbens 33 an. Die radial äußere Dichtlippe 52 des axial inneren Ringkolbens 50 liegt an der als Führungs- und Dichtfläche wirksamen Innenwand 16 des Ansatzstückes 14 des Gehäusedeckels 1 1 an. Bezogen auf den Grundkörper 34 des Kolbens 33 ist axial außen jeweils ein rohrzylindrisches Ansatzstück 45, 53 einstückig an die beiden Ringkolben 42, 50 angeformt.

Die beiden Stirnwände 27, 28 des Einsatzrings 26 bilden jeweils eine Anschlagfläche des Zylindergehäuses 2 für die axial innenliegende Bundfläche 48, 56 des betreffenden Ringkolbens 42, 50. Die radial außenliegenden Stirnwände 35, 36 des Kolbengrundkörpers 34 bilden jeweils eine Anschlagfläche des Kolbens 33 für die axial innenliegende Stirnfläche 49, 57 des betreffenden Ringkolbens 42, 50.

In der in Fig. 1 abgebildeten mittleren Schaltstellung des Kolbens 33 liegen beide Ringkolben 42, 50 zugleich mit ihren Bundflächen 48, 56 an den Anschlagflächen 27, 28 des Zylindergehäuses 2 als auch mit ihren axial innenliegenden Stirnflächen 49, 57 an den Anschlagflächen 35, 36 des Kolbens 33 an.

Ausgehend von der in Fig. 1 abgebildeten mittleren Schaltstellung wird der Kolben 33 durch eine Beaufschlagung des äußeren Druckraums 31 mit einem unter einem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel, wie Hydrauliköl oder Druckluft, unter axialer Mitnahme des inneren Ringkolbens 50 in den dann drucklos geschalteten inneren Druckraum 32 verschoben, wobei die innere Führungshülse 40 des Kolbens 33 die Lagerbuchse 13 des Lagerdeckels 1 1 zumindest teilweise berührungslos axial überquert. Der äußere Ringkolben 42 verbleibt dabei an der als Anschlagfläche des Zylindergehäuses 2 wirksamen äußeren Stirnwand 27 des Einsatzrings 26. Bei Erreichen der in Fig. 2 abgebildeten inneren endseitigen Schaltstellung des Kolbens 33 stößt der axiale Außenrand 54 des mit einer entsprechenden axialen Tiefe versehenen Ansatzstückes 53 des inneren Ringkolbens 50 an den Gehäusedeckel 1 1 an, wodurch eine wirksame Anschlagdämpfung für den Kolben 33 gegeben ist.

Ebenso wird der Kolben 33 durch eine Beaufschlagung des inneren Druckraums 32 mit dem Druckmittel unter Mitnahme des äußeren Ringkolbens 42 in den dann drucklos geschalteten äußeren Druckraum 31 verschoben, wobei die äußere Führungshülse 38 des Kolbens 33 die Einbuchtung 10 in der Bodenwand 9 des Gehäuseaußenteils 3 zumindest teilweise berührungslos axial überquert. Der innere Ringkolben 50 verbleibt dabei an der als Anschlagfläche des Zylindergehäuses 2 wirksamen inneren Stirnwand 28 des Einsatzrings 26. Bei Erreichen der in Fig. 3 abgebildeten äußeren endseitigen Schaltstellung des Kolbens 33 stößt der axiale Außenrand 46 des mit einer entsprechenden axialen Tiefe versehenen Ansatzstückes 45 des äußeren Ringkolbens 42 an die Bodenwand 9 des Gehäuseaußenteils 3 an, wodurch ebenso eine wirksame Anschlagdämpfung für den Kolbens 33 gegeben ist.

Durch eine gleichzeitige Beaufschlagung beider Druckräume 31 , 32 mit dem Druckmittel wird unabhängig von der aktuellen Stellposition des Kolbens 33 die in Fig. 1 abgebildete mittlere Schaltposition angefahren und stabil gehalten, weil die wirksame Stirnfläche des Kolbens 33 auf der axial ausgelenkten Seite jeweils um die äußere Stirnfläche des mitgenommenen Ringkolbens 42, 50 vergrößert ist und damit die gegenüberliegende Stirnfläche des Kolbens 33 übertrifft.

Die Außenradien R_K __A, RKJ der beiden Führungshülsen 38, 40 des Kolbens 33 sind derart bemessen, dass die wirksamen Stirnflächen A« __a, A_K des Kolbens 33 axial beidseitig gleich groß sind (A_{K a} = A_K_j) . Die äu ßere Wirkfläche A_{K a} des Kolbens 33 ergibt sich aus der Formel A_{K a} = RK_₃ ² * ττ, wogegen die innere Wirkfläche A_K auf der anderen Seite des Kolbens 33 unter Berücksichtigung des Radius Rs der Schaltstange 21 mit der Formel AKJ = (RKJ² - Rs²) * ττ bestimmt wird. Ebenso sind die Radien RR«I , RRK2 der als äu ßere Führungs- und Dichtflächen wirksamen Innenwände 8, 1 6 des verengten Abschnitts 7 des Gehäuseaußenteils 3 und des Ansatzstückes 14 des Gehäusedeckels 1 1 derart bemessen, dass die wirksamen äu ßeren Stirnflächen A_RKi , A_RK2 der beiden Ringkolben 42, 50 gleich groß sind (A_RKi = A_RK2). Die Wirkfläche A_RKi des äu ßeren Ringkolbens 42 ergibt sich aus der Formel A_R«i = (RRKI ² - RK_₃ ²) * π. Die Wirkfläche A_RK2 des inneren Ringkolbens 50 wird analog dazu mit Hilfe der Formel A_RK2 = (RRK2² - RKJ²) * T bestimmt. Dadurch, dass die wirksamen Stirnflächen

AK_3, A_{K i} des Kolbens 33 und die äu ßeren Stirnflächen A_RKi , A_RK2 der Ringkolben 42, 50 jeweils gleich groß sind (A_{K a} = A J; A_RKI = A_RK2), ergeben sich vorteilhaft in bei^¬ den Schaltrichtungen gleich große Schaltkräfte und Schaltgeschwindigkeiten.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Schaltzylinder

2 Zylindergehäuse

3 Gehäuseaußenteil

4 Erweiterter Abschnitt des Zylindergehäuses

5 Innenwand des Zylindergehäuses

6 Abstufung des Zylindergehäuses

7 Verengter Abschnitt des Zylindergehäuses

Innenwand des Zylindergehäuses

9 Bodenwand des Zylindergehäuses

10 Einbuchtung in der Bodenwand

1 1 Gehäusedeckel

12 Durchtrittsöffnung im Gehäusedeckel

13 Lagerbuchse

14 Ansatzstück am Gehäusedeckel

15 Außenrand des Gehäusedeckels

16 Innenwand des Gehäusedeckels

17 Gleitlagerbuchse

18 Radialdichtring

19 Erster Dichtring

20 Zweiter Dichtring

21 Schaltstange

22 Freies Ende der Schaltstange

23 Befestigungsschaft der Schaltstange

24 Ringnut

25 Sicherungsring

26 Einsatzring

27 Äußere Stirnwand, Anschlagfläche

28 Innere Stirnwand, Anschlagfläche

29 Innenwand

30 Dritter Dichtring 31 Äußerer Druckraum

32 Innerer Druckraum

33 Kolben

34 Grundkörper des Kolbens

35 Äußere Stirnwand, Anschlagfläche

36 Innere Stirnwand, Anschlagfläche

37 Zentralbohrung des Kolbens

38 Äußere Führungshülse

39 Außenwand der äußeren Führungshülse

40 Innere Führungshülse

41 Außenwand der inneren Führungshülse

42 Äu ßerer Ringkolben

43 Innere Dichtlippe

44 Äußere Dichtlippe

45 Ansatzstück

46 Außenrand

47 Stützkörper

48 Bundfläche

49 Innere Stirnfläche

50 Innerer Ringkolben

51 Innere Dichtlippe

52 Äu ßere Dichtlippe

53 Ansatzstück

54 Au ßenrand

55 Stützkörper

56 Bundfläche

57 Innere Stirnfläche

A_K_a Äu ßere Wirkfläche von Kolben 33

A_K_i Innere Wirkfläche von Kolben 33

ARKI Wirkfläche von Ringkolben 42

ARK2 Wirkfläche von Ringkolben 50

D Radiale Dicke von Einsatzring 26 H Innere Höhe von Abstufung 6

RK_a Außenradius von Führungshülse 38

RK_I Au ßenradius von Führungshülse 40

RRKI Radius von Innenwand 8

RRK2 Radius von Innenwand 16

Rs Radius von Schaltstange 21

T Axiale Tiefe von Einsatzring 26

Claims

Patentansprüche

1 . Schaltzylinder (1 ) eines automatisierten Schaltgetriebes, der asymmetrisch aufgebaut ist und einen Kolben (33) aufweist, welcher endseitig an einer Schaltstange (21 ) des Schaltgetriebes befestigt ist, und der in einem axial nach au ßen verengt abgestuften Zylindergehäuse (2) des Schaltzylinders (1 ) axialbeweglich geführt ist sowie den Innenraum des Zylindergehäuses (2) axial in einen äu ßeren Druckraum (31 ) und einen inneren Druckraum (32) unterteilt, wobei der Kolben (33) durch eine Beaufschlagung eines der beiden Druckräume oder beider Druckräume mit einem Druckmittel selektiv in zwei endseitige Schaltstellungen und eine mittlere Schaltstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass axial beidseitig des Kolbens (33) jeweils ein Ringkolben (42, 50) angeordnet ist, dass die beiden Ringkolben (42, 50) axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse (2) und auf dem Kolben (33) geführt sind, und dass die beiden Ringkolben (42, 50) in der mittleren Schaltstellung des Kolbens (33) jeweils mit einer axial innenliegenden Bund- oder Stirnfläche (48, 49; 56, 57) zugleich an einer Anschlagfläche (27, 28) des Zylindergehäuses (2) und an einer Anschlagfläche (35, 36) des Kolbens (33) anliegen.

2. Schaltzylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Stirnflächen (A«__a, A«_i) des Kolbens (33) und die äußeren Stirnflächen (A_RKi , A_R«2) der Ringkolben (42, 50) jeweils gleich groß ausgebildet sind (A_{K a} = A« ,; A_RKi = A_RK2)-

3. Schaltzylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Stirnflächen (A_{K a}, A_K j) des Kolbens (33) und/oder die äußeren Stirnflächen (A_RKi , A_RK2) der Ringkolben (42, 50) jeweils unterschiedlich groß ausgebildet sind (A_{K a} A_{K i};

4. Schaltzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung (6) des Zylindergehäuses (2) in der Axialposition der Anschlagfläche (27) des Zylindergehäuses (2) für den äu ßeren Ringkolben (42) angeordnet ist, dass die Anschlagflächen des Zylindergehäuses (2) für beide Ringkolben (42, 50) durch die Stirnwände (27, 28) eines rohrzylindrischen Einsatzringes (26) gebildet sind, und dass der rohrzylindrische Einsatzring (26) in dem erweiterten Abschnitt (4) an der Innenwand (5) sowie an dem Absatz (6) des Zylindergehäuses (2) anliegt, wobei die radiale Dicke (D) des Einsatzringes (26) die innere Höhe (H) der Abstufung (6) des Zylindergehäuses (2) übertrifft (D > H), und dessen axiale Tiefe (T) dem Abstand der beiden Anschlagflächen (27, 28) des Zylindergehäuses (2) entspricht.

5. Schaltzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche des Kolbens (33) für zumindest einen der beiden Ringkolben (42, 50) durch die zylindrische Außenwand (39, 41 ) einer rohrzylindrischen Führungshülse (38, 40) des Kolbens (33) gebildet ist.

6. Schaltzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) ein topfzylindrisches Gehäuseaußenteil (3) und einen axial innenliegenden Gehäusedeckel (1 1 ) mit einer zentralen Durchtrittsöffnung (12) für die

Schaltstange (21 ) umfasst.

7. Schaltzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseaußenteil (3) in seiner Bodenwand (9) eine topfzylindrische Einbuchtung (10) aufweist, die derart bemessen ist, dass der äußere Druckraum (31 ) auf die Größe des inneren Druckraums (32) reduziert ist.

8. Schaltzylinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (1 1 ) mit einer axial nach innen gerichteten zentralen rohrzylindrischen Lagerbuchse (13) zur radialen Lagerung der Schaltstange (21 ) versehen ist.

9. Schaltzylinder nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (1 1 ) radial außen ein axial nach innen gerichtetes rohrzylindrisches Ansatzstück (14) aufweist, welches in das Gehäuseaußenteil (3) eingreift, dass der axiale Außenrand (15) des Ansatzstücks (14) an der zugewandten Stirnwand (28) des Einsatzringes (26) anliegt, und dass die Innenwand (16) des Ansatzstücks (14) die Führungsfläche des Zylindergehäuses (2) für den inneren Ringkolben (50) bildet.

10. Schaltzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringkolben (42, 50) weitgehend aus einem gummielastischen Material bestehen.

1 1 . Schaltzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Ringkolben (42, 50) radial innen und radial außen jeweils mindestens eine Dichtlippe (43, 44; 51 , 52) einstückig angeformt ist.

12. Schaltzylinder nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Ringkolben (42, 50) axial außen jeweils ein rohrzylindrisches Ansatzstück (45, 53) einstückig angeformt ist, dessen axiale Tiefe derart bemessen ist, dass der Außenrand (46, 54) des jeweiligen Ansatzstückes (45, 53) beim Anfahren der betreffenden endseitigen Schaltposition an der Bodenwand (9) des Gehäuseaußenteils (3) beziehungsweise an dem Gehäusedeckel (1 1 ) anschlägt.