WO2020088888A1

WO2020088888A1 - Servounterstützungseinrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: WO2020088888A1
Application number: PCT/EP2019/077029
Authority: WO
Inventors: Zafer Buegrue; Michael Waibel; Jürgen Meschenmoser
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-05-07
Also published as: DE102018218437A1; CN212616248U; CN112955682A; CN112955682B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servounterstützungseinrichtung (20), insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, aufweisend eine Kolbenstange (4) mit Kolben (2), eine koaxial zur Kolbenstange (4) angeordnete, axial verschiebbare Steuerstange, einen im Kolben (2) angeordneten Schleppkolben (11), welcher gegenüber dem Kolben (2) abgestützt ist, einen axial verschiebbar auf der Steuerstange angeordneten Ventilkolben (6), welcher über eine erste oder äußere Ventilkolbenfeder (7) gegenüber der Steuerstange abstützbar ist, insbesondere in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkolbens (6), sowie ein Ventil, durch welches die Zufuhr eines gasförmigen Druckmediums zur Beaufschlagung des Schleppkolbens (11) und des Ventilkolbens (6) kontrollierbar ist und welches durch den Ventilkolben (6) betätigbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Schleppkolben (11) deaktiviert ist.

Description

Servounterstützungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuqqetriebe

Die Erfindung betrifft eine Servounterstützungseinrichtung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 , 8 und 10, bekannt durch die DE 10 2007 048 400 A1.

Durch die DE 10 2007 048 400 A1 wurde eine pneumatische Servounterstützungs- einrichtung zum Schalten von Gängen eines Kraftfahrzeuggetriebes bekannt. Die Servounterstützungseinrichtung, auch Pneumatikzylinder zur Schaltkraftunterstüt- zung oder pneumatische Schalthilfe genannt, umfasst im Wesentlichen eine Steuer- stange, welche über ein Schaltgestänge mit einem Schalthebel verbunden ist, und eine mit einem Kolben (Arbeitskolben) verbundene Kolbenstange, welche mit einer Schaltschiene des Getriebes zur Schaltung von Gangübersetzungen verbunden ist. Innerhalb der Kolbenstange sind ein zwei Ventilschieber aufweisendes Ventil zur Kontrolle eines Servodruckes und zwei Ventilkolben, jeweils gegenüber der Steuer- stange über eine Ventilkolbenfeder und ein Anschlagelement abgestützt, axial glei- tend auf der Steuerstange angeordnet. Der Pneumatikzylinder umfasst ferner zwei axial innerhalb der Kolbenstange gleitend angeordnete Schleppkolben, welche je- weils durch eine Schleppkolbenfeder an der Kolbenstange respektive dem Kolben abgestützt sind. Die jeweils zweifach vorhandenen Komponenten sind spiegelbildlich zu einer Radialmittelebene durch das Ventil angeordnet. Die Steuerstange kann, an- gesteuert vom Schalthebel, drei Positionen einer Schaltgasse einnehmen, nämlich eine erste Endstellung, beispielsweise für den ersten Gang, eine zweite Endstellung, beispielsweise für den zweiten Gang, und eine mittlere Stellung, welche einer Neut- ralstellung entspricht. Im Zusammenspiel von Ventilkolben mit Ventilkolbenfeder, dem Anschlagelement, dem Schleppkolben und Schleppkolbenfeder wird die vom Fahrer des Kraftfahrzeuges am Schalthebel ausgeübte Handschaltkraft über einen veränderlichen Servodruck, der auf den Arbeitskolben wirkt, derart verstärkt, dass sich eine definierte Servokennlinie, kurz Kennlinie genannt, ergibt. Diese Kennlinie stellt eine Funktion der Servokraft in Abhängigkeit von der Handschaltkraft dar. Mit dem bekannten Pneumatikzylinder wird eine Kennlinie erreicht, welche einen Knick- punkt aufweist, wobei die Kennlinie bis zum Knickpunkt zunächst einen steilen Ver- lauf und nach dem Knickpunkt einen flachen Verlauf aufweist, d. h. die Steigung der Kennlinie ist nach dem Knickpunkt geringer als vor dem Knickpunkt. Der Knickpunkt ergibt sich im Wesentlichen daraus, dass bei der Bewegung der Steuerstange zu nächst die Kraft der Ventilkolbenfeder den Servodruck bestimmt. Erst nach einem definierten Federweg wird die Schleppkolbenfeder durch einen erhöhten Servodruck komprimiert, wodurch die gesamte, der Handkraft bzw. Steuerstangenkraft entge- genwirkende Druckkraft vergrößert wird. Der Knickpunkt der Kennlinie kann durch die Auslegung der Schleppkolbenfeder entsprechend festgelegt werden. Bezüglich wei- terer Einzelheiten betreffend den Aufbau und die Funktion der bekannten Servoun- terstützungseinrichtung wird auf die DE 10 2007 048 400 A1 , deren Inhalt voll um- fänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird, verwiesen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, weitere Potenziale der bekannten Servounterstützungseinrichtung zu erschließen, insbesondere im Hinblick auf den Verlauf einer Servokennlinie und einen verbesserten Schaltkomfort.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 , 8 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schleppkolben deaktiviert ist. Der Begriff„deaktiviert“ ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass der Schleppkolben seine Funktion nicht ausüben kann, d. h. er führt auch bei hinreichender Druckbeaufschlagung durch den Servodruck keine Gleitbewegung in axialer Richtung aus. Diese Gleitbewegung wird durch geeignete Mittel verhindert. Durch die Deaktivierung des Schleppkolbens wird erreicht, dass die Kennlinie keinen geknickten Verlauf aufweist, sondern steil, d. h. mit einer konstanten Steigung ver- läuft. Dadurch wird eine erhöhte Servounterstützung erreicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schleppkolben durch einen Ab- standshalter, insbesondere eine Hülse deaktiviert, welche am Kolben respektive der Kolbenstange abgestützt ist. Der Schleppkolben ist damit gegenüber dem Kolben blockiert. Durch den als Hülse ausgebildeten Abstandshalter wird die Schleppkolben- feder gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik (vgl. Fig. 1 ) ersetzt. Der Abstandshalter kann auch als ein Federelement mit einer Federsteifigkeit unendlich ausgebildet sein oder verstanden werden. Vorteilhaft ist, dass eine bekannte Ausfüh- rungsform (Schleppkolbenfeder) durch einen Teiletausch bezüglich ihrer Kennlinie dahingehend geändert werden kann, dass im oberen Bereich der Kennlinie eine stärkere Schaltkraftunterstützung erfolgt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Schleppkolben und der den Schleppkolben blockierende Abstandshalter einstückig, insbesondere als Hohl- zylinder ausgebildet, welcher gegenüber dem Kolben und der Kolbenstange in axia- ler Richtung fixiert ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass lediglich ein Bauteil anstatt von zwei Bauteilen montiert und auf Lager gehalten werden muss.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Servounterstützungs- einrichtung, auch kurz Pneumatikzylinder genannt, eine zweite oder innere Ventilkol- benfeder auf, über welche der Ventilkolben gegenüber der Steuerstange abgestützt ist. Die zweite oder innere Ventilkolbenfeder bildet eine ständige, federnde Abstüt- zung des Ventilkolbens gegenüber der Steuerstange; wird diese (in der Zeichnung) nach links bewegt, dadurch das Ventil geöffnet und der Ventilkolben mit Druckluft beaufschlagt, ist der Ventilkolben durch die innere Ventilkolbenfeder abgestützt. Bei steigendem Druck auf den Ventilkolben wird die innere Ventilkolbenfeder soweit komprimiert, bis der Axialspalt zwischen erstem Anschlagelement und Ventilkolben überbrückt ist - dann wirkt auch die zweite oder äußere Ventilkolbenfeder. Der Wir- kungsbereich der zweiten oder inneren Ventilkolbenfeder wird als zweiter Arbeitsbe- reich bezeichnet, welcher sich mit dem ersten Arbeitsbereich der ersten oder äuße- ren Ventilkolbenfeder überschneidet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkolben gegenüber der Steuerstange nicht durch eine zweite oder innere Ventilkolbenfeder abgestützt; es kommt somit nur die erste oder äußere Ventilkolbenfeder zur Wirkung, und zwar sobald der Axialspalt oder wenn der Axialspalt zwischen Ventilkolben und erstem Anschlagelement überbrückt ist. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkolben über die erste oder äußere Ventilkolbenfeder sowie über ein erstes Anschlagelement gegenüber der Steuerstange abstützbar, und zwar in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkol bens, wobei zwischen dem ersten Anschlagelement und dem Ventilkolben ein Axial- spalt vorhanden ist, in welchem ein Abstandselement angeordnet ist, welches den Axialspalt überbrückt. Durch die Überbrückung des Axialspalts tritt die Wirkung der äußeren Ventilkolbenfeder bei Bewegung der Steuerstange nach links sofort ein. Durch das den Axialspalt überbrückende Abstandselement, welches vorzugsweise als Ring oder Scheibe ausgebildet ist, werden die innere und die äußere Ventilkol- benfeder parallel geschaltet, erster und zweiter Arbeitsbereich überdecken sich. Die Federkräfte addieren sich. Im Hinblick auf eine veränderter Kennlinie ergibt sich ein steilerer Verlauf und eine stärkere Schaltkraftunterstützung (s. hierzu auch Fig. 2a).

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Ventilkolben über eine erste oder äußere Ventilkolbenfeder und ein erstes Anschlagelement gegenüber der Steuer- stange abstützbar, insbesondere in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkolbens, wobei zwischen dem ersten Anschlagelement und dem Ventilkolben ein Axialspalt vorhanden ist, welcher durch ein Abstandselement, welches vorzugsweise als Ring oder Scheibe ausgebildet ist, überbrückt ist. Durch die Überbrückung des Axialspalts mittels des Abstandselements werden die innere und die äußere Ventilkolbenfeder parallel geschaltet, so dass sich ihre Federkräfte addieren und gleichzeitig wirksam werden. Im Hinblick auf die dadurch veränderte Kennlinie wird auf Fig. 4a verwiesen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Pneumatikzylinder, dessen Schleppkolben durch eine Schleppkolbenfeder gegenüber dem Kolben abgestützt ist, der Ventilkolben durch einen Abstandshalter, vorzugsweise eine Hülse an der Steu- erstange abgestützt. Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik (vgl. Fig. 1 ) ist die innere Ventilkolbenfeder durch die Hülse bzw. den Abstandshalter er- setzt, der sich innerhalb des ersten Anschlagelements befindet. Damit entfällt eine Druckregelung durch den Ventilkolben, da dieser nicht mehr federnd, sondern starr gegenüber der Steuerstange abgestützt ist. Der Ventilkolben ist also blockiert, und die äußere Ventilkolbenfeder ist deaktiviert. Im Hinblick auf die dadurch geänderte Kennlinie ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik eine stärkere Schaltkraftun- terstützung (vgl. hierzu insbesondere Fig. 6a).

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Pneumatikzylinder spie- gelbildlich aufgebaut, wobei die Spiegelung an einer durch das Ventil verlaufenden Radialmittelebene erfolgt. Somit sind die Komponenten Ventilkolben und Schlepp- kolben zumindest zweifach vorhanden. Die spiegelbildliche Anordnung ergibt sich aus den drei anzusteuernden Positionen in einer Schaltgasse, nämlich eine erste Endlage, eine Neutralposition und eine zweite Endlage. Die Bewegung der Steuer- stange beim Schalten des Ganges erfolgt aus der Neutralstellung, also entweder (in der Zeichnung) nach links oder nach rechts.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen wird der gemeinsame Vorteil erreicht, dass man einen bekannten Pneumatikzylinder durch einfache Änderungen, insbesondere durch den Austausch von wenigen Teilen und den Ersatz durch einfache neue Teile in Bezug auf die Kennlinie und den Schaltkomfort an geänderte Spezifikationen an- passen kann. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere bei serienmäßig in relativ großen Stückzahlen hergestellten Pneumatikzylindern verstärkt aus, da eine Vielzahl von Gleichteilen der bekannten Pneumatikzylinder wieder verwendet werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeich- nung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

Fig. 1 eine Servounterstützungseinrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 1a eine Kennlinie (Funktion der Servokraft in Abhängigkeit von der Fland- schaltkraft) zu Fig. 1 ,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Servounterstützungseinrichtung (Pneumatikzy- linder) als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2a Kennlinien zu Fig. 2,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Pneumatikzy- linder,

Fig. 3a Kennlinien zu Fig. 3, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Pneumatikzylin- der,

Fig. 4a Kennlinien zu Fig. 4,

Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Pneumatikzylin- der,

Fig. 5a Kennlinien zu Fig. 5,

Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Pneumatikzy- linder und

Fig. 6a Kennlinien zu Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine im Wesentlichen zur Hälfte dargestellte Servounterstützungseinrich- tung 1 , wie sie durch die eingangs genannte DE 10 2007 048 400 A1 , insbesondere Fig. 7 bekannt wurde. Im Folgenden werden hauptsächlich die für die Erfindung we- sentlichen Merkmale und Teile der Servounterstützungseinrichtung 1 beschrieben - bezüglich des weiteren Aufbaus und der Funktion wird auf die

DE 10 2007 048 400 A1 verwiesen. Die Servounterstützungseinrichtung 1 , auch pneumatische Schalthilfe oder Pneumatikzylinder 1 genannt, umfasst einen Kol- ben 2, auch Arbeitskolben 2 genannt, welcher axial gleitend in einem Zylinder 3 an- geordnet und fest mit einer Kolbenstange 4 verbunden ist. Koaxial und innerhalb der Kolbenstange 4 ist eine Steuerstange 5 axial verschiebbar angeordnet. Auf der Steuerstange 5 ist axial gleitend ein Ventilkolben 6, dem eine erste oder äußere Ven- tilkolbenfeder 7, eine zweite oder innere Ventilkolbenfeder 8, ein erstes Anschla- gelement 9 sowie ein zweites Anschlagelement 10 zugeordnet sind, angeordnet. In- nerhalb der Kolbenstange 4 ist axial gleitend ein Schleppkolben 11 angeordnet, wel- cher über eine Schleppkolbenfeder 12 an der Kolbenstange 4 abgestützt ist. Der Ventilkolben 6 steht in Wirkverbindung mit einem Ventil 13, welches zwei gleitend auf der Steuerstange 5 angeordnete Ventilschieber 13a, 13b sowie eine zwischen den Ventilschiebern 13a, 13b angeordnete Ventilfeder 13c aufweist. Die Servounterstüt- zungseinrichtung 1 ist spiegelbildlich aufgebaut, was aus Fig. 5 und zugehöriger Be- schreibung der DE 10 2007 048 400 A1 deutlich hervorgeht. Die Komponenten Schleppkolben 11 mit Schleppkolbenfeder 12, Ventilkolben 6 mit Ventilkolbenfedern 7, 8 sowie Anschlagelementen 9, 10 sind somit zweifach vorhanden, wobei die Spie- gelung an einer hier nicht dargestellten Radialmittelebene, welche durch das Ventil 13 verläuft, erfolgt. Die Servounterstützungseinrichtung 1 wird mit einem gasförmigen Medium, vorzugsweise Druckluft, betrieben, welche einen Servodruck (Unterstüt- zungsdruck) aufweist und durch eine Durchtrittsöffnung 3a im Zylinder 3 und eine Durchgangsöffnung 2a im Kolben 2 in den Eintrittsbereich des Ventils 13 gelangt.

Fig. 1a zeigt eine Kennlinie KL für die bekannte Servounterstützungseinrichtung 1 , wobei die Servokraft S (pneumatische Unterstützung) als Funktion der Handschalt- kraft Fl aufgetragen ist. Kennlinien dieser Art sind z.B. aus der

DE 10 2004 042 609 A1 bekannt. Die Kennlinie KL ist durch verschiedene Bereiche Unterschiedlicher steigungen und Knickpunkte K1 , K2, K3 gekennzeichnet, wobei sich dieser Verlauf bei einer Axialverschiebung der Steuerstange 5 aus dem Zusam- menspiel der beiden Ventilkolbenfedern 7, 8, der Schleppkolbenfeder 12, dem Ven- tilkolben 6 sowie dem Schleppkolben 11 in Verbindung mit dem jeweils innerhalb der Kolbenstange 4 wirkenden Servodruck ergibt. Dabei befinden sich der Ventilkolben 6 und der Schleppkolben 11 jeweils im Gleichgewicht mit den auf sie wirkenden Feder- und Druckkräften. Die beiden Ventilkolbenfedern 7, 8 sind derart hintereinander ge- schaltet, dass bei einer Bewegung der Steuerstange 5 (in der Zeichnung) nach links zunächst die innere Ventilkolbenfeder 8 (erste Stufe) komprimiert und dadurch der Ventilkolben 6 gegen den Ventilschieber 13a verschoben wird, wodurch das Ventil 13 öffnet und Druckluft einströmt, welche den Ventilkolben 6 beaufschlagt und im

Gleichgewicht mit der auf den Ventilkolben 6 wirkenden Federkraft der inneren Ven- tilkolbenfeder 8 steht. Zwischen Ventilkolben 6 und erstem Anschlagelement 9 ist in der Ruhestellung (Neutralstellung) der Steuerstange 5 ein Axialspalt s angeordnet, so dass die Wirkung der äußeren Ventilkolbenfeder 7 (2. Stufe) bei einer Verschie- bung der Steuerstange 5 (in der Zeichnung) nach links verzögert wird, d.h. erst nach Überwindung des Axialspalts s eintritt. Die Ventilkolbenfedern 7, 8 sowie die

Schleppkolbenfeder 12 wirken also nicht gleichzeitig, sondern mit der Bewegung der Steuerstange 5 nacheinander. Sobald die Wirkung einer weiteren Feder hinzutritt, ergibt sich in der Kennlinie KL ein Knick: K1 markiert den Knickpunkt, bei welchem die Wirkung der äußeren Ventilkobenfeder 7 zusätzlich zur Wirkung der inneren Ven- tilkolbenfeder 8 hinzutritt. K2 markiert den Knickpunkt, bei welchem die Wirkung der Schleppkolbenfeder 12 im Gleichgewicht mit den Druckkräften auf den Schleppkol- ben 11 steht. Der Knickpunkt K3 markiert den Punkt, bei welchem das System abre- gelt, d.h. keine pneumatische Reglung mehr stattfindet.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Pneumatikzylinder 20, welcher mit Ausnahme von zwei Merkmalen dem bekannten Pneumatikzylinder 1 gemäß Fig. 1 entspricht.

Es werden daher für gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 verwen- det. Das erste Merkmal betrifft einen als Hülse 21 ausgebildeten Abstandshalter, welcher die Schleppkolbenfeder 12 aus Fig. 1 ersetzt und den Schleppkolben 11 ge- genüber dem Kolben 2 bzw. der Kolbenstange 4 blockiert - der Schleppkolben 11 ist damit deaktiviert. Das zweite Merkmal betrifft ein als Ring 22 oder Scheibe 22 aus- gebildetes Abstandselement, welches zwischen dem Ventilkolben 6 und dem ersten Anschlagelement 9 angeordnet ist und den Axialspalt s aus Fig. 1 überbrückt. Die Wirkung des Ringes 22 besteht darin, dass die beiden Ventilkolbenfedern, die innere Ventilkolbenfeder 8 und die äußere Ventilkolbenfeder 7, parallel geschaltet sind, d.h. ihre Federkräfte addieren sich und wirken gleichzeitig. Ist beispielsweise die innere Ventilkolbenfeder 8 auf einen Druck von zwei bar und die äußere Ventilkolbenfeder 7 auf einen Druck von fünf bar ausgelegt, ergibt sich eine auf den Ventilkolben 6 wir- kende resultierende Federkraft, die sieben bar entspricht.

In Fig. 2a sind die Kennlinie K20 des modifizierten Pneumatikzylinders 20 und im Vergleich dazu die Kennlinie KL (gestrichelt) des bekannten Pneumatikzylinders 1 aus Fig. 1a dargestellt. Ersichtlich verläuft die Kennlinie K20 wesentlich steiler als die Kennlinie KL. Dies bedeutet eine stärkere Schaltkraftunterstützung.

Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Pneumatikzylin- der 30, der sich von dem Pneumatikzylinder 20 gemäß Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass die innere Ventilkolbenfeder 8 (Fig. 2) entfernt wurde - es ist also nur eine Ven- tilkolbenfeder, nämlich die äußere Ventilkolbenfeder 7 vorhanden, die - wie im vorhe- rigen Ausführungsbeispiel - auf fünf bar ausgelegt sein kann.

Fig. 3a zeigt die Kennlinie K30 des Pneumatikzylinders 30 im Vergleich mit der Kenn- linie KL (gestrichelt) gemäß Fig. 1 (Stand der Technik). Man erkennt bei K30 den gleichen steilen Verlauf wie bei der Kennlinie K20 in Fig. 2a, allerdings hat K30 ein geringeres Druckniveau von ca. fünf bar gegenüber ca. sieben bar bei K20.

Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Pneumatikzylin- der 40, welcher sich gegenüber dem bekannten Pneumatikzylinder 1 gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass in dem Axialspalt s (Fig. 1 ) zwischen Ventilkolben 6 und erstem Anschlagelement 9 ein als Ring oder Scheibe 22 ausgebildetes Abstandse- lement angeordnet ist, welches den Axialspalt s überbrückt. Die beiden Ventilkolben- federn 7, 8 sind damit parallel geschaltet, d.h. ihre Federkräfte addieren sich. Der Schleppkolben 11 ist aufgrund der Schleppkolbenfeder 12 aktiviert.

Fig. 4a zeigt die Kennlinie K40 des Pneumatikzylinders 40 im Vergleich zum Stand der Technik, d.h. zur Kennlinie KL (gestrichelt). Man erkennt, dass K40 im unteren Bereich einen„Bauch“ ausbildet und damit eine stärkere Schaltkraftunterstützung bietet.

Fig. 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Pneumatikzylin- der 50, welcher sich gegenüber dem bekannten Pneumatikzylinder 1 gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die Schleppkolbenfeder 12 (Fig. 1 ) durch einen als Hül- se 21 ausgebildeten Abstandshalter ersetzt ist, d.h. der Schleppkolben 11 ist deakti- viert, da er gegenüber der Kolbenstange 4 blockiert ist. Die Hülse 21 kann somit auch als eine Druckfeder mit einer Federsteifigkeit unendlich bzw. einem Federweg Null verstanden werden.

Fig. 5a zeigt die Kennlinie K50 des Pneumatikzylinders 50 im Vergleich mit der Kenn- linie KL (gestrichelt) gemäß Fig. 1. Im unteren Bereich verlaufen die Kennlinien K50 und KL - wegen der unveränderten Ventilkolbenfedern 7, 8 - identisch, d.h. bis zum Verzweigungspunkt. Oberhalb des Verzweigungspunktes ergibt sich aufgrund des Ersatzes der Schleppkolbenfeder 12 (Fig. 1) durch die Hülse 21 ein stärkerer Gradi- ent für K50 und damit eine stärkere Schaltkraftunterstützung.

Fig. 6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Pneumatikzylin- der 60, welcher sich gegenüber dem bekannten Pneumatikzylinder 1 gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die innere Ventilkolbenfeder 8 (Fig. 1 ) durch einen als Hülse 23 ausgebildeten Abstandshalter ersetzt ist, der innerhalb des ersten Anschla- gelements 9 angeordnet ist. Dadurch ist der Ventilkolben 6 gegenüber der Steuer- stange 5 blockiert, die äußere Ventilkolbenfeder 7 ist deaktiviert, und die Schleppkol- benfeder 12 ist wirksam. Bei einer Bewegung der Steuerstange 5 (in der Zeichnung) nach links wird der Ventilkolben 6 durch die Hülse 23 eins zu eins nach links ver- schoben, wodurch das Ventil 13 öffnet und Druckluft einströmt. Dabei werden der (blockierte) Ventilkolben 6 und der (aktivierte) Schleppkolben 11 von der Druckluft beaufschlagt, die Schleppkolbenfeder 12 wird dabei komprimiert. Eine Druckregelung findet bei dieser Ausführungsform nicht statt.

Fig. 6a zeigt die Kennlinie K60 des Pneumatikzylinders 60 im Vergleich mit der Kenn- linie KL (gestrichelt) des Pneumatikzylinders 1 gemäß Fig.1. Im unteren Bereich, d.h. bis zum Knickpunkt K1 verläuft K60 steil, danach flacher, was durch die Kompression der Schleppfeder 12 bewirkt wird.

Bezuaszeichen

1 (10) Servounterstützungseinrichtung/Pneumatikzylinder (78) Kolben

a Durchgangsöffnung

(76) Zylinder

a Durchtrittsöffnung

(22) Kolbenstange

(20) Steuerstange

(82) Ventilkolben

(118) erste/äußere Ventilkolbenfeder

(84) zweite/innere Ventilkolbenfeder

(120) erstes Anschlagelement

10 (92) zweites Anschlagelement

11 (88) Schleppkolben

12 (90) Schleppkolbenfeder

13 (98) Ventil

13a (80) erster Ventilschieber

13b (102) zweiter Ventilschieber

13c (100) Ventilfeder

20 Pneumatikzylinder

21 Abstandshalter/Hülse

22 Abstandselement/Ring

23 Abstandshalter/Hülse

30 Pneumatikzylinder

40 Pneumatikzylinder

50 Pneumatikzylinder

60 Pneumatikzylinder

H Handschaltkraft

K1 Knickpunkt

K2 Knickpunkt K3 Knickpunkt

KL Kennlinie (Stand der Technik) K20 Kennlinie für Pneumatikzylinder 20

K30 Kennlinie für Pneumatikzylinder 30

K40 Kennlinie für Pneumatikzylinder 40

K50 Kennlinie für Pneumatikzylinder 50

K60 Kennlinie für Pneumatikzylinder 60

S Servokraft

s Axialspalt

Claims

Patentansprüche

1. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, auf- weisend

eine Kolbenstange (4) mit Kolben (2),

eine koaxial zur Kolbenstange (4) angeordnete, axial verschiebbare Steuer- stange (5),

einen im Kolben (2) angeordneten Schleppkolben (11 ), welcher gegenüber dem Kolben (2) abgestützt ist,

einen axial verschiebbar auf der Steuerstange (5) angeordneten Ventilkolben (6), welcher über eine erste oder äußere Ventilkolbenfeder (7) gegenüber der Steuerstange (5) abstützbar ist, insbesondere in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkolbens (6), sowie

ein Ventil (13), durch welches die Zufuhr eines gasförmigen Druckmediums zur Beaufschlagung des Schleppkolbens (11 ) und des Ventilkolbens (6) kon- trollierbar ist und welches durch den Ventilkolben (6) betätigbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppkolben (11 ) deaktiviert ist.

2. Servounterstützungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppkolben (11) durch einen Abstandshalter, insbesondere eine Hülse (21 ), welche am Kolben (2) abgestützt ist, deaktiviert ist.

3. Servounterstützungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppkolben (11 ) und der Abstandshalter, insbesondere die Hülse (21 ) einstü- ckig, insbesondere als einstückiger Hohlzylinder ausgebildet sind.

4. Servounterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine zweite oder innere Ventilkolbenfeder (8) vorhanden ist, über die der Ventilkolben (6) gegenüber der Steuerstange (5) abgestützt ist, insbesondere in einem von einer Ruheposition des Ventilkolbens (6) ausgehenden und sich mit dem ersten Arbeitsbereich überschneidenden zweiten Arbeitsbereich des Ventilkol- bens (6).

5. Servounterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Ventilkolben (6) gegenüber der Steuerstange (5) in einer Ru- heposition des Ventilkolbens (6) über keine zweite oder innere Ventilkolbenfeder (8) abgestützt ist.

6. Servounterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Ventilkolben (6) über die erste oder äußere Ventilkolbenfeder (7) sowie ein erstes Anschlagelement (9) gegenüber der Steuerstange (5) abstützbar ist, insbesondere in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkolbens (6), wobei zwi- schen dem ersten Anschlagelement (9) und dem Ventilkolben (6) ein Axialspalt (s) vorhanden und in dem Axialspalt (s) ein Abstandselement (22), welches den Axial- spalt (s) überbrückt, angeordnet ist,

7. Servounterstützungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (22) ringförmig ausgebildet ist.

8. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, auf- weisend

eine Kolbenstange (4) mit Kolben (2),

einen axial verschiebbar auf der Steuerstange (5) angeordneten Ventilkolben (6), welcher über eine erste oder äußere Ventilkolbenfeder (7) sowie ein erstes Anschlagelement (9) gegenüber der Steuerstange (5) abstützbar ist, insbe- sondere in einem ersten Arbeitsbereich des Ventilkolbens (6), wobei zwischen dem ersten Anschlagelement (9) und dem Ventilkolben (6) ein Axialspalt (s) vorhanden ist, sowie

ein Ventil (13), durch welches die Zufuhr eines gasförmigen Druckmediums zur Beaufschlagung des Schleppkolbens (11 ) und des Ventilkolbens (6) kon- trollierbar und welches durch den Ventilkolben (6) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Axialspalt (s) ein Abstandselement (22), wel- ches den Axialspalt (s) überbrückt, angeordnet ist.

9. Servounterstützungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (22) ringförmig ausgebildet ist.

10. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, aufweisend

eine Kolbenstange (4) mit Kolben (2),

einen axial verschiebbar im Kolben (2) angeordneten Schleppkolben (11 ), welcher durch eine Schleppkolbenfeder (12) gegenüber dem Kolben (2) abge- stützt ist,

einen auf der Steuerstange (5) angeordneten Ventilkolben (6), welcher gegen- über der Steuerstange (5) abgestützt ist, sowie

ein Ventil (13), durch welches die Zufuhr eines gasförmigen Druckmediums zur Beaufschlagung des Schleppkolbens (11 ) und des Ventilkolbens (6) kon- trollierbar und welches durch den Ventilkolben (6) betätigbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (6) durch einen Abstandshalter, ins- besondere eine Hülse (23) an der Steuerstange (5) abgestützt ist.

11. Servounterstützungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen spiegelbildlichen Aufbau, bei welchem zumindest zwei Ventilkolben (6), sowie zwei Schleppkolben (11 ) spiegelbildlich zu einer Radialmittel- ebene durch das Ventil (13) angeordnet sind.