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WO1999032808A1 - Schalteinrichtung - Google Patents

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WO1999032808A1
WO1999032808A1 PCT/EP1998/008198 EP9808198W WO9932808A1 WO 1999032808 A1 WO1999032808 A1 WO 1999032808A1 EP 9808198 W EP9808198 W EP 9808198W WO 9932808 A1 WO9932808 A1 WO 9932808A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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switching
piston
cylinder
shift
valves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1998/008198
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Petzold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of WO1999032808A1 publication Critical patent/WO1999032808A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2823—Controlling actuator force way characteristic, i.e. controlling force or movement depending on the actuator position, e.g. for adapting force to synchronisation and engagement of gear clutch
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    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor

Definitions

  • the invention relates to a switching device with a hydraulic or pneumatic auxiliary for manual transmissions in vehicles according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • the switching piston is braked shortly before it reaches its end stop position by being displaced against a chamber with an enclosed air volume.
  • the switching piston often springs back when it is guided against the air cushion.
  • the hydraulic end position damping known from practice is based on the principle that the switching piston must displace a hydraulic aid shortly before it reaches its end position, the displacement resistance braking the movement of the switching piston when it reaches its end stop.
  • damping elements are generally elastomers or other resilient stops, which have the considerable disadvantage that the switching piston springs back again when it hits this buffered stop surface.
  • DE 37 40 669 C2 discloses end position damping for a pneumatic shock absorber with a cylinder and a piston, which has a check valve which forms an inlet and via which a pressure space in the cylinder which is delimited by the piston is connected to an external pressure source, and an outlet has outlet duct.
  • the external pressure source is connected to a pressure chamber via a pressure regulator, and a sensor and an electronic pressure control circuit acting on the pressure regulator as a function of the sensor signal are provided for detecting the movement and / or the position of the piston at least in the region of the minimum pressure chamber volume.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a switching device in which the end stop of the switching piston in the switching cylinder is significantly damped and, at the same time, shorter switching times are achieved.
  • the end stop of the switching piston is considerably damped, and the switching elements involved in a switching process are due to the reduced dynamic on - Reduced impact forces.
  • the end position damping of the switching piston in the switching cylinder is particularly effective through the use of pulsed 2/2-way valves, which are controlled depending on the position of the switching piston in the switching cylinder, as this achieves a variable piston speed, and the switching piston before reaching its end stop without any design Effort can be slowed down.
  • Another significant advantage of the switching device according to the invention is that the switching times are significantly reduced by largely minimizing the dead times in the switching sequence. Switching times can be reduced by up to 30%.
  • the use of a displacement measuring device together with the spontaneously reacting, pulsable valves also has the advantage that two contradicting requirements, namely shorter switching times and longer synchronous life, can be combined with one another and solved in such a way that the pulsating valves are known react spontaneously to the current gear position and pressurize the shift piston quickly and gently in accordance with the current practical requirements and thus set it in motion.
  • Figure 1 shows the arrangement of the switching devices in the transmission.
  • Fig. 2 shows the summary of several switching devices and Fig. 3 is a schematic diagram of a switching device.
  • the gearbox 102 has a clutch bell 104, a main gearbox 106 and an auxiliary gearbox 108, furthermore an input shaft 110 and an output shaft 112 with an output flange 114.
  • a component 116 is provided on the main gearbox 106.
  • the component 116 shows three individual switching devices 118, 120 and 122 in the arrangement shown here.
  • the switching device 118 shown by way of example engages with a shift fork 124 in a sliding sleeve 126 which is axially displaceable along a shaft 128 and is connected to the shaft 128 in a rotationally fixed manner.
  • the switching devices 118, 120 and 122 are connected via electrical lines 134 to a control device 136, for example an electronic transmission computer or vehicle control computer.
  • the switching devices 118, 120 and 122 are also connected to a pressure source 138 for an actuating fluid via lines 140.
  • Fig. 2 shows a section of the housing of gear 102, in which the switching devices 118, 120 and 122 are combined in a component 116.
  • the component 116 is fastened to the transmission 102 with the aid of connecting elements 144.
  • Lines 140 for supplying the actuating fluid and electrical lines 134 for connection to the control device 136 lead to the switching devices 118, 120 and 122.
  • 3 shows a basic illustration of a switching device 118 for automated manual transmissions in vehicles with position measuring device and pulsable directional valves in longitudinal section, which has a switching cylinder 1, which is formed from two cylinder parts 1A and 1B, and a switching piston 2.
  • the switching cylinder 1 By designing the switching cylinder 1 from two separate cylinder parts 1A and 1B, the moving masses can be considerably reduced, as a result of which the end stop damping is made considerably easier.
  • the switching piston 2 designed as a switching element moves between the fixed cylinder parts 1A and IB.
  • the shift piston 2 is designed with a shift fork 2A as a one-piece component, so that connecting elements between the shift piston 2 and another shift element, such as the shift fork 2A or a possible shift rocker, are not required.
  • the connection between the shift piston 2 and shift fork 2A is thus robust and designed in the shortest possible way.
  • the cylinder derwel 1A and IB serve as switching elements, whereby a more variable gear design is possible.
  • a displacement measuring device 3 is attached parallel to the displacement axis of the switching piston 2, for example inductive displacement sensors, which are connected to a control device 136, which is dependent on the inductive displacement sensors determined position of the switching piston 2 passes on electronic control signals to pulsable valves 4, 5, 6 and 7.
  • the switching piston 2 has a guide shoulder 2B, over which it is guided in a recess 8, which is formed on each of the cylinder parts 1A and IB. Both the cylinder parts 1A and IB and the switching piston 2 are arranged around a rail 9 which runs centrally through the cylinder parts 1A and IB and the switching piston 2 in the direction of movement of the switching piston 2.
  • the arrangement of the cylinder parts 1A and IB of the shift cylinder 1 and the shift piston 1 on the rail 9 is particularly advantageous in that a series of shift cylinders can be easily arranged in a small installation space, the reduced number of parts and the simple assembly bringing decisive cost advantages .
  • the actuations for all switching devices of a transmission can be attached to this rail 9.
  • the cylinder parts 1A and IB are pre-assembled on the rail 9, they can of course also be fixed in the installed state depending on the gearbox tolerances.
  • a pneumatic or hydraulic pressure medium is supplied to the switching device from a pressure source 138 via the pressure lines 10 or 11.
  • two electromagnetic 2/2-way valves 4 and 5 or 6 and 7 are interposed, which control the flow of the pressure medium through the pressure lines 10 and 11 such that the switching piston 2 moves at a speed which corresponds to an optimal speed determined empirically or via a simulation in this path position.
  • the type of valve actuation can be adjusted depending on the gearbox and the masses to be switched.
  • the pulsable valves 4, 5, 6 and 7 are designed for continuous operation at 4 volts, but they are operated here with 24 volt pulses. By activating the pulse valves 4, 5, 6 and 7 with strong current pulses, they react very quickly.
  • the pulse valves 4, 5, 6 and 7 are controlled via the control device 136 as a function of the position of the switching piston 2 in the switching cylinder 1, which is detected by the displacement measuring device 3. Depending on the position of the switching piston 2, different electrical pulses are emitted to the pulse valves 4, 5, 6 and 7, the pulse valves being opened with a predefined, high pulse frequency and being closed with a predefined, lower pulse frequency.
  • the switching piston speed is varied by two pulsable 2/2-way valves in such a way that the switching piston is moved as far as possible with full pressure force during the switching path up to the start of synchronization of the transmission and at a low speed after the end of the synchronization phase its end position is brought.
  • the pulse valve 5 which has the function of an inflow valve, is opened, while the pulse valve 4, which is designed as an outflow valve, is closed.
  • Pressure medium thus passes via the line 10 through the cylinder part 1A into the working space 12 of the switching piston 2 and moves the switching piston 2 from a stop surface 13 on the cylinder part 1A in the direction of a stop surface 14 on the cylinder part IB opposite the stop surface 13.
  • the part of the working chamber 12 of the switching piston lying in the direction of movement of the switching piston 2 is relaxed during the entire switching process via the pressure line 11 and the opened pulse valve 6, which is designed as a drain valve.
  • the pulse valve 7 serving the pressure medium supply is closed.
  • the switching piston 2 is unlocked, which sets it in motion again in the direction of its end position on the stop face 14, at high speed due to the high pressure applied during the synchronization process.
  • the respective position of the switching piston 2 is detected by the displacement measuring device 3, which controls the pulse valves 6 and 7 via electrical pulses in such a way that the venting pulse valve 6 is closed, which leads to a so-called cushion of pressure medium causing the movement of the switching piston 2 drastically reduced on the last short path to the stop surface 14.
  • the pressure supply via the pulse valve 5 on the pressure line 10 is already set during or towards the end of the brief stoppage of the switching piston 2 during the synchronization phase of the transmission by closing the supply valve 5.
  • the pulse valve 6 is switched into an open position by the displacement measuring device 3 directly before the stop of the switching piston 2 on the stop surface 14, so that the switching piston 2 and Stop surface 14 located Druckmit- tel can escape via the pressure line 11 and the switching piston 2 does not spring back when it stops on the stop surface 14.

Landscapes

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Abstract

Eine Schalteinrichtung (118) mit einer hydraulischen oder pneumatischen Hilfskraft für Schaltgetriebe in Fahrzeugen weist einen Schaltzylinder (1) und einen darin angeordneten Schaltkolben (2) auf, wobei der Schaltkolben (2) und der Schaltzylinder (1) als Schaltelemente ausgebildet sind und wobei eine Wegmesseinrichtung (3) die Stellung des Schaltkolbens (2) im Schaltzylinder (1) erfasst. Der Schaltkolben (2) ist über elektromagnetische Ventile (4, 5, 6, 7) mit einer externen Druckquelle (138) verbunden. Eines der Schaltelemente (1, 2) ist direkt mit einer Schaltschwinge bzw. Schaltgabel (2A) verbindbar und ist gegen das andere verschiebbar. Dabei ist die Verschiebegeschwindigkeit der Schaltelemente (1, 2) zueinander während einer Schaltung durch die elektromagnetischen Ventile (4, 5, 6, 7), die als pulsfähige 2/2-Wegeventile ausgeführt sind, in Abhängigkeit der von der Wegmesseinrichtung (3) erfassten Stellung des als Schaltkolben (2) ausgebildeten Schaltelementes variierbar.

Description

Schalteinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung mit einer hydraulischen oder pneumatischen Hilfskraft für Schaltgetriebe in Fahrzeugen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Bei den aus der Praxis bekannten Schaltgetrieben in Fahrzeugen bewegt sich in einem Schaltzylinder ein Schaltkolben zwischen zwei Anschlagflachen. Dabei entstehen hohe Schaltgeräusche infolge des Anschlages des Schaltkolbens mit hoher dynamischer Kraft an einer der Anschlagflächen im Schaltzylinder oder an anderen Schaltungsteilen, was darauf zurückzuführen ist, daß der Schaltkolben während einer Syn- chronisierungsphase des Getriebes unmittelbar vor seinem Endanschlag in einer Sperrstellung gehalten wird, jedoch weiterhin mit Druck beaufschlagt wird, so daß nach dem Ent- sperren der Schaltkolben mit der während der Synchronisie- rung aufgebauten, hohen Vorspannungskraft auf seinen Endanschlag im Schaltzylinder trifft.
Gleiches gilt für klauengeschaltete Getriebe. Dort kann bei Zahn-auf-Zahn-Stellungen die Vorspannkraft im Schaltzylinder ebenfalls entsprechend ansteigen, was nachteilig auch noch zu einer Erschwernis des Auflösens dieser Zahn-auf-Zahn-Stellung beiträgt.
Neben den hohen Anschlaggeräuschen wird aufgrund der relativ großen bewegten Massen mit dem heftigen Auftreffen des Schaltkolbens die Bauteilfestigkeit der Schaltelemente stark beansprucht. Infolge der durch die großen dynamischen Kräfte ausgelösten Erschütterungen können Schaltgabelbrü- ehe, Zylinderdeckelrisse, das Lösen einer Schaltgabelverbindung und der Ausfall von Elektronikbauteilen auftreten.
Aus der Praxis sind verschiedene Möglichkeiten be- kannt, die Endanschlagskraft des Schaltkolbens im Schaltzylinder über eine pneumatische, hydraulische oder mechanische Endlagendämpfung zu reduzieren.
Bei den aus der Praxis bekannten pneumatischen Endla- gendämpfungen wird der Schaltkolben kurz vor Erreichen seiner Endanschlagposition dadurch abgebremst, daß er entgegen einer Kammer mit eingesperrtem Luftvolumen verschoben wird.
Diese bekannten pneumatischen Endlagendämpfungen haben jedoch den Nachteil, daß dabei sehr hohe Drücke entstehen, welche die bei pneumatischen Systemen verwendeten Elastomerdichtungen überbeanspruchen.
Des weiteren kommt es häufig zu einem Zurückfedern des Schaltkolbens, wenn dieser gegen das Luftpolster geführt wird.
Die aus der Praxis bekannten hydraulischen Endlagendämpfungen beruhen auf dem Prinzip, daß der Schaltkolben kurz vor Erreichen seiner Endlage ein hydraulisches Hilfsmittel verdrängen muß, wobei der Verdrängungswiderstand die Bewegung des Schaltkolbens bei Erreichen seines Endanschlages abbremst.
Diese bekannten hydraulischen Endlagendämpfungen sind jedoch konstruktiv sehr aufwendig und teuer in der Herstellung, und haben nachteilhafterweise meist eine unzureichende Lebensdauer. Die in der Praxis angewandten mechanischen Endlagendämpfungen sind in der Regel so ausgestaltet, daß der Schaltkolben in seiner Endstellung auf einen Puffer bzw. ein Dämpfungselement auftrifft.
Diese Dämpfungselemente sind in der Regel Elastomere oder sonstige federnde Anschläge, welche den erheblichen Nachteil aufweisen, daß der Schaltkolben nach dem Auftreffen auf diese gepufferte Anschlagfläche wieder zurück- federt.
In der DE 37 40 669 C2 ist eine Endlagendämpfung für einen pneumatischen Stoßdämpfer mit einem Zylinder und einem Kolben offenbart, das ein einen Einlaß bildendes Rückschlagventil, über das ein durch den Kolben begrenzter Druckraum im Zylinder mit einer externen Druckquelle verbunden ist, und einen einen Auslaß bildenden Auslaßkanal aufweist. Die externe Druckquelle ist dabei über einen Druckregler mit einem Druckraum verbunden und zur Erfassung der Bewegung und/oder der Stellung des Kolbens wenigstens im Bereich minimalen Druckraumvolumens ist ein Sensor sowie ein auf den Druckregler in Abhängigkeit des Sensorsignals einwirkender elektronischer Druckregelkreis vorgesehen.
Auf diese Weise kann bei Stoßdämpfern die Dämpfung des Kolbens im Zylinder automatisch geregelt werden.
Diese Lösung ist jedoch auf Getriebeschalteinrichtungen nicht übertragbar, da die pneumatische Regelung zu langsam reagiert, wodurch die Schaltzeiten in nicht hinnehmbarer Weise verzögert werden. Des weiteren wird nachteiligerweise an der konventionellen Bauweise eines einteiligen Zylinders, mit einem sich darin verschiebbar angeordneten zylindrischen Kolben mit Kolbenstange festgehalten, womit durch die hohen bewegten Massen wie bei den aus der Praxis bekannten Schalteinrichtungen große dynamische Kräfte auftreten, für die eine entsprechend starke und aufwendige Dämpfung vorzusehen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung zu schaffen, bei der der Endanschlag des Schaltkolbens im Schaltzylinder deutlich gedämpft wird und gleichzeitig kürzere Umschaltzeiten erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, welche vorteilhafterweise zum Schalten von allen automatisierten Klauen- und Synchrongetrieben geeignet ist und sowohl für pneumatische und hydraulische Systeme eingesetzt werden kann, wird der Endanschlag des Schaltkolbens erheblich gedämpft, und die bei einem Schaltvorgang beteiligten Schaltelemente werden infolge der reduzierten dynamischen An- Schlagkräfte geschont.
Die Endlagendämpfung des Schaltkolbens im Schaltzylinder wird besonders effektiv durch den Einsatz von gepulsten 2/2-Wegeventilen, die in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltkolbens im Schaltzylinder angesteuert werden, da dadurch eine variable Kolbengeschwindigkeit erreicht wird, und der Schaltkolben vor Erreichen seines Endanschlages ohne konstruktiven Aufwand abbremsbar ist. Ein weiterer bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung besteht darin, daß die Schaltzeiten deutlich verkürzt werden, indem die Totzeiten im Schaltablauf weitgehend minimiert werden. So können die Schaltzeiten um bis zu 30 % verkürzt werden.
Der Einsatz einer Wegmeßeinrichtung zusammen mit den spontan reagierenden, pulsfähigen Ventilen bringt ferner den Vorteil, daß gleichzeitig zwei an sich widersprüchliche Forderungen, nämlich nach kürzeren Schaltzeiten und nach einer höheren Synchronlebensdauer, miteinander kombiniert werden können und dahingehend gelöst werden, daß die pulsfähigen Ventile in Kenntnis der aktuellen Getriebestellung spontan reagieren und dabei den Schaltkolben entsprechend den aktuellen Praxisanforderungen schnell und schonend mit Druck beaufschlagen und damit in Bewegung setzen.
Dies führt auch zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit, da fehlerhafte Schaltabläufe durch das Erfassen der aktuellen Kolbenstellung und der entsprechenden Aussteuerung der Ventile vermieden werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel . Es zeigen:
Fig. 1 die Anordnung der Schalteinrichtungen im Getriebe;
Fig. 2 die Zusammenfassung mehrerer Schalteinrichtungen und Fig. 3 eine Prinzip-Darstellung einer Schalteinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 102 in einem hier nicht dargestellten Fahrzeug. Das Getriebe 102 weist eine Kupplungsglocke 104, ein Hauptgetriebe 106 und ein Hilfsgetriebe 108 auf, weiterhin eine Antriebswelle 110 und eine Abtriebswelle 112 mit Abtriebsflansch 114. Am Hauptgetriebe 106 ist ein Bauteil 116 vor- gesehen. Das Bauteil 116 zeigt in der hier dargestellten Anordnung drei einzelne Schalteinrichtungen 118, 120 und 122. Die beispielhaft gezeigte Schalteinrichtung 118 greift mit einer Schaltgabel 124 in eine Schiebemuffe 126 ein, die entlang einer Welle 128 axial verschiebbar und mit der Welle 128 drehfest verbunden ist. Durch eine Verschiebung läßt sich die Schiebemuffe 126 zur Bildung einer Drehmomentübertragung entweder mit dem Zahnrad 130 oder dem Zahnrad 132 verbinden. Die Schalteinrichtungen 118, 120 und 122 sind über elek- trische Leitungen 134 mit einer Steuereinrichtung 136, beispielsweise einem elektronischen Getrieberechner oder Fahrzeugleitrechner, verbunden. Ebenfalls sind die Schalteinrichtungen 118, 120 und 122 mit einer Druckquelle 138 für ein Betätigungsfluid über Leitungen 140 verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Gehäuses von Getriebe 102, in dem in einem Bauteil 116 die Schalteinrichtungen 118, 120 und 122 zusammengefaßt sind. Das Bauteil 116 ist mit Hilfe von Verbindungselementen 144 am Getriebe 102 befestigt. Zu den Schalteinrichtungen 118, 120 und 122 führen Leitungen 140 zur Zuführung des Betätigungs- fluids und elektrische Leitungen 134 zur Verbindung mit der Steuereinrichtung 136. Die Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Schalteinrichtung 118 für automatisierte Schaltgetriebe in Fahrzeugen mit Wegmeßeinrichtung und pulsfähigen Wegeventilen im Längsschnitt, welche einen Schaltzylinder 1, der aus zwei Zylinderteilen 1A und 1B ausgebildet ist, und einen Schaltkolben 2 aufweist.
Durch die Gestaltung des Schaltzylinders 1 aus zwei separaten Zylinderteilen 1A und 1B können die bewegten Mas- sen erheblich reduziert werden, wodurch die Endanschlagdämpfung wesentlich erleichtert wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich der als Schaltelement ausgebildete Schaltkolben 2 zwischen den fixierten Zylinderteilen 1A und IB.
Der Schaltkolben 2 ist dabei mit einer Schaltgabel 2A als einstückiges Bauteil ausgeführt, wodurch Verbindungselemente zwischen dem Schaltkolben 2 und einem weiteren Schaltelement, wie beispielsweise der Schaltgabel 2A oder einer möglichen Schaltschwinge, nicht benötigt werden. Die Verbindung zwischen Schaltkolben 2 und Schaltgabel 2A ist somit robust und auf kürzestem Wege ausgebildet.
Genauso ist es aber auch in einer anderen, nicht dargestellten Ausführung möglich, daß die Zylinderteile 1A und 1B mit der Schaltgabel 2A verbunden sind, wobei die Zylinderteile 1A und 1B die Bewegung relativ zum Schaltkolben 2 ausführen.
Aufgrund der konstruktiv sehr vorteilhaften Ausführung des Schaltzylinders 1, nämlich in geteilter Bauweise aus zwei Zylinderteilen 1A und 1B, können somit auch die Zylin- derteile 1A und IB als Schaltelemente dienen, wodurch eine variablere Getriebegestaltung möglich ist.
Zur Erfassung der Stellung des Schaltkolbens 2 im Schaltzylinder 1 bzw. zwischen den Zylinderteilen 1A und IB gemäß der Zeichnung ist parallel zur Verschiebeachse des Schaltkolbens 2 eine Wegmeßeinrichtung 3 angebracht, beispielsweise induktive Wegsensoren, die mit einer Steuereinrichtung 136 verbunden sind, welche in Abhängigkeit der von den induktiven Wegsensoren ermittelten Stellung des Schaltkolbens 2 elektronische Steuersignale an pulsfähige Ventile 4, 5, 6 und 7 weitergibt.
Der Schaltkolben 2 weist einen Führungsabsatz 2B auf, über den er in einer Eindrehung 8, welche an jedem der Zylinderteile 1A und IB ausgebildet ist, geführt ist. Sowohl die Zylinderteile 1A und IB als auch der Schaltkolben 2 sind um eine Schiene 9 angeordnet, welche mittig durch die Zylinderteile 1A und IB und den Schaltkolben 2 in Be- wegungsrichtung des Schaltkolbens 2 verläuft.
Die Anordnung der Zylinderteile 1A und IB des Schaltzylinders 1 und des Schaltkolben 1 auf der Schiene 9 ist vor allem dahingehend vorteilhaft, daß dadurch eine Reihe von Schaltzylindern auf geringem Bauraum einfach angeordnet werden können, wobei besonders der verringerte Teileaufwand und die einfache Montage entscheidende Kostenvorteile bringen. Prinzipiell können die Betätigungen für alle Schalteinrichtungen eines Getriebes auf dieser Schiene 9 ange- bracht werden.
Bezug nehmend auf Fig. 3 sind die Zylinderteile 1A und IB auf der Schiene 9 fest vormontiert eingebaut, sie können aber selbstverständlich auch abhängig von den Getriebetoleranzen im eingebauten Zustand fixiert werden.
Zum Schalten des Schaltkolbens 2 im Schaltzylinder 1 wird aus einer Druckquelle 138 über die Druckleitungen 10 bzw. 11 ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel der Schalteinrichtung zugeführt. In den Druckleitungen 10 und 11 sind jeweils zwei elektromagnetische 2/2-Wegeven- tile 4 und 5 bzw. 6 und 7 zwischengeschaltet, die den Durchfluß des Druckmittels durch die Druckleitungen 10 bzw. 11 derart steuern, daß sich der Schaltkolben 2 mit einer Geschwindigkeit, die einer empirisch oder über eine Simulation ermittelten Optimalgeschwindigkeit in dieser Wegposition entspricht, bewegt. Die Art und Weise der Ventil- ansteuerung kann dabei getriebespezifisch von den zu schaltenden Massen abhängig angepaßt werden.
Die pulsfähigen Ventile 4, 5, 6 und 7 sind für einen Dauerbetrieb bei 4 Volt ausgelegt, jedoch werden sie hier mit 24 Volt-Impulsen betrieben. Durch die Ansteuerung der Pulsventile 4, 5, 6 und 7 mit starken Stromimpulsen, reagieren diese sehr schnell. Die Pulsventile 4, 5, 6 und 7 werden dabei in Abhängigkeit der Stellung des Schaltkolbens 2 im Schaltzylinder 1, welche von der Wegmeßeinrich- tung 3 erfaßt wird, über die Steuereinrichtung 136 angesteuert. Je nach Stellung des Schaltkolbens 2 werden unterschiedliche elektrische Impulse an die Pulsventile 4, 5, 6 und 7 abgegeben, wobei die Pulsventile mit einer vordefinierten, hohen Pulsfrequenz geöffnet und mit einer vorde- finierten, geringeren Pulsfrequenz geschlossen werden. So wird der Durchfluß von Druckmittel, welches den Schaltkolben 2 im Schaltzylinder • 1 in Bewegung setzt, und damit auch die Geschwindigkeit des Schaltkolbens 2 während eines Schaltvorganges im Schaltzylinder 1 variiert. Die Ansteuerung der Pulsventile 4, 5, 6 und 7 ist dabei so ausgelegt, daß alle pulsfähigen Ventile einzeln, gegeneinander oder miteinander aussteuerbar sind. Dadurch ergeben sich unter- schiedliche Geschwindigkeiten für den Schaltkolben und somit auch unterschiedliche dynamische Kräfte.
Auf diese Weise wird die Schaltkolbengeschwindigkeit von jeweils zwei pulsfähigen 2/2-Wegeventilen derart vari- iert, daß der Schaltkolben während des Schaltweges bis zu einem Synchronisationsbeginn des Getriebes möglichst mit voller Druckkraft bewegt wird und nach dem Ende der Syn- chronisierungsphase mit geringer Geschwindigkeit in seine Endstellung gebracht wird.
Zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Schalteinrichtung wird nachfolgend ein Schaltablauf prinzipmäßig beschrieben.
Wird bei einem Schaltvorgang Druckmittel durch die Leitung 10 der Schalteinrichtung zugeführt, so ist das Pulsventil 5, das die Funktion eines Zuflußventiles hat, geöffnet, während das als Abflußventil ausgebildete Pulsventil 4 geschlossen ist. Damit gelangt Druckmittel über die Leitung 10 durch das Zylinderteil 1A in den Arbeitsraum 12 des Schaltkolbens 2 und bewegt den Schaltkolben 2 von einer Anschlagfläche 13 am Zylinderteil 1A in Richtung einer der Anschlagfläche 13 gegenüberliegenden Anschlagfläche 14 am Zylinderteil IB.
Bei Eintreten einer Synchronisierungsphase im Getriebe verharrt der Schaltkolben 2 kurz vor seinem Anschlag an der Anschlagfläche 14 in einer Sperrstellung, wobei die Druck- beaufschlagung des Schaltkolbens 2 durch weitere Zuführung von Druckmittel durch die Leitung 10 erheblich zunimmt.
Der in Bewegungsrichtung des Schaltkolbens 2 liegende Teil des Arbeitsraumes 12 des Schaltkolbens wird während des gesamten Schaltvorganges über die Druckleitung 11 und das geöffnete Pulsventil 6, das als Abflußventil ausgestaltet ist, entspannt. Das der DruckmittelZuführung dienende Pulsventil 7 ist dabei geschlossen.
Mit Ende des Synchronisierungsvorganges wird der Schaltkolben 2 entsperrt, womit sich dieser wieder in Richtung seiner Endposition an der Anschlagfläche 14 in Bewegung setzt, und zwar mit großer Geschwindigkeit aufgrund der hohen Druckbeaufschlagung während des Synchronisierungsvorganges. Dabei wird die jeweilige Stellung des Schaltkolbens 2 von der Wegmeßeinrichtung 3 erfaßt, welche über elektrische Impulse die Pulsventile 6 und 7 derart ansteuert, daß das der Entlüftung dienende Pulsventil 6 geschlossen wird, was dazu führt, daß ein sogenanntes Polster von Druckmittel die Bewegung des Schaltkolbens 2 auf dem letzten kurzen Wegstück zur Anschlagflache 14 drastisch reduziert. Die DruckZuführung über das Pulsventil 5 an der Druckleitung 10 wird bereits während oder gegen Ende des kurzfristigen Stillstandes des Schaltkolbens 2 während der Synchronisierungsphase des Getriebes durch Schließen des Zuleitungsventiles 5 eingestellt. Um den Schaltkolben 2 trotz des Druckmittelpolsters zwischen Schaltkolben 2 und Anschlagfläche 14 in seine Endstellung zu bringen, wird das Pulsventil 6 von der Wegmeßeinrichtung 3 unmittelbar vor dem Anschlag des Schaltkolbens 2 an der Anschlagfläche 14 in eine geöffnete Stellung geschaltet, damit das zwischen Schaltkolben 2 und Anschlagfläche 14 befindliche Druckmit- tel über die Druckleitung 11 entweichen kann und der Schaltkolben 2 bei seinem Anschlag an der Anschlagfläche 14 nicht zurückfedert.
Bei einem Umschalten erfolgt der gleiche Schaltablauf in umgekehrter Richtung, wobei die Pulsventile 5 und 6 geschlossen sind, die Schalteinrichtung über die Druckleitung 11 und das geöffnete Pulsventil 7 mit Druck beaufschlagt wird und über das geöffnete Pulsventil 4 und die Druckleitung 10 entspannt wird.
Bezugszeichen
1 Schaltzylinder 102 Getriebe
1A Zylinderteil 104 Kupplungsglocke
IB Zylinderteil 106 Hauptgetriebe
2 Schaltkolben 108 Hilfsgetriebe
2A Schaltgabel 110 Antriebswelle
2B Führungsabsatz 112 Abtriebswelle
3 Wegmeßeinrichtung 114 Abtriebsflansch
4 pulsfähiges Ventil 116 Schalteinrichtung
5 pulsfähiges Ventil 118 Schalteinrichtung
6 pulsfähiges Ventil 120 Schalteinrichtung
7 pulsfähiges Ventil 122 Schalteinrichtung
8 Eindrehung 124 Schaltgabel
9 Führungsschiene 126 Schiebemuffe
10 Druckleitung 128 Welle
11 Druckleitung 130 Zahnrad
12 Arbeitsraum 132 Zahnrad des Schaltkolbens 134 Leitung
13 Anschlagfläche 136 Steuereinrichtung
14 Anschlagfläche 138 Druckquelle 140 Leitung 144 Verbindungselement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schalteinrichtung (118) mit einer hydraulischen oder pneumatischen Hilfskraft für Schaltgetriebe in Fahrzeugen, mit einem Schaltzylinder (1) und einem darin angeordneten Schaltkolben (2) , wobei der Schaltkolben (2) und der Schaltzylinder (1) als Schaltelemente ausgebildet sind, und einer Wegmeßeinrichtung (3), die die Stellung des Schaltkolbens (2) im Schaltzylinder (1) erfaßt, und wobei der Schaltkolben (2) über elektromagnetische Ventile (4, 5, 6, 7) mit einer externen Druckquelle (138) verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eines der Schaltelemente (1, 2) direkt mit einer Schaltschwinge bzw. Schaltgabel (2A) verbindbar ist und gegen das andere verschiebbar ist, wobei die Verschiebegeschwindigkeit der Schaltelemente (1, 2) zueinander während einer Schaltung durch die elektromagnetischen Ventile, die als pulsfähige 2/2-Wegeventile (4, 5, 6, 7) ausgeführt sind, in Abhängig- keit der von der Wegmeßeinrichtung (3) erfaßten Stellung des als Schaltkolben (2) ausgebildeten Schaltelementes variierbar ist.
2. Schalteinrichtung (118) nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltelemente (1,
2) an einer Führungsschiene (9) angeordnet sind.
3. Schalteinrichtung (118) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eines der Schaltelemente (1, 2) mit einer Schaltschwinge bzw. Schaltgabel (2A) als einstückiges Bauteil ausgeführt ist.
4. Schalteinrichtung (118) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das als Schaltzylinder ausgeführte Schaltelement (1) aus zwei separaten Zylinderteilen (1A, IB) ausgebildet ist, zwischen denen der Schaltkolben (2) angeordnet ist.
5. Schalteinrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes Zylinderteil (1A, IB) über jeweils zwei pulsfähige 2/2- Wegeventile zur Be- und Entlüftung mit der externen Druckquelle verbunden ist.
6. Schalteinrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß alle pulsfähigen Ventile (4, 5, 6, 7) einzeln, gegeneinander oder miteinander ansteuerbar sind.
7. Schalteinrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wegmeßeinrichtung (3) mit induktiven Wegsensoren ausgestattet ist.
8. Schalteinrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Steuereinheit (36) in Abhängigkeit der von der Wegmeßeinrichtung (3) erfaßten Stellung des Schaltkolbens (2) den pulsfähigen Ventilen (4, 5, 6, 7) unterschiedliche elektrische Impulse zuführt.
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