DE19939204A1 - Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes Wechselgetriebe - Google Patents
Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes WechselgetriebeInfo
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Abstract
Für die Gestaltung der Schaltzylinder der Gangschalteinrichtung eines synchronisierten Wechselgetriebes, insbesondere eines teilautomatisierten Zahnräderwechselgetriebes für Kraftfahrzeuge, wird zur Erzielung einer auf einen möglichst verschleißfreien Betrieb der Synchronisiereinrichtung ausgerichteten Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens eines Schaltzylinders vorgeschlagen, daß eine die Bewegungsgeschwindigkeit und die Stellkraft des Kolbens eines Schaltzylinders in Arbeitsrichtung beherrschende Dämpfungseinrichtung durch einen sich wenigstens über einen Teil des Arbeitsweges des Kolbens hin erstreckenden, in der Zylinderwandung ausgebildeten Bypass-Weg gebildet ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes
Wechselgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei teilautomatisierten Zahnräderwechselgetrieben in Kraftfahrzeugen, in denen der
Gangwechsel mit Hilfe druckmittelbeaufschlagter Schaltzylinder bewerkstelligt wird, ist
auf der einen Seite anzustreben, daß der Schaltvorgang beim Gangwechsel möglichst
schnell durchgeführt bzw. abgeschlossen wird um einen allzu großen Abfall der
Motordrehzahl während des Schaltvorganges zu vermeiden. Auf der anderen Seite
muß darauf geachtet werden, daß die an der Synchronisation beteiligten Teile der
Synchronisiereinrichtung nicht übermäßig belastet bzw. verschlissen werden.
Eine bekannte und zumindest im praktischen Versuch gebräuchliche Möglichkeit die
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens eines Dreistellungs-Schaltzylinders und damit
die Geschwindigkeit des gegenseitigen Einschubes der beiden Teile einer nach Art
einer Reibungskupplung ausgebildeten Synchronisiereinrichtung zu beeinflussen bzw.
auf einen einen verschleißfreien Betrieb gewährleistenden Betrag zu reduzieren,
besteht in der Anwendung von Proportionalventilen in der Druckmittelbeaufschlagung
des Kolbens des Schaltzylinders. Diese Maßnahme führt zwar auch bei kleinbauend
ausgebildeten Schaltzylindern zu einer hinreichenden Schaltgeschwindigkeit bei
gleichzeitig geringem Verschleiß der Synchronisiereinrichtung, ist aber auf der
anderen Seite mit einem sehr hohen Aufwand für die erforderlichen Proportionalventile
in der Druckmittelbeaufschlagung der Schaltzylinder behaftet.
Bei einer anderen bekannt gewordenen Ausbildung DE-OS 21 36 960 eines drei
Stellungen, d. h. neben einer neutralen Mittelstellung zwei Schaltstellungen,
ermöglichenden Schaftzylinders für eine in dieser Hinsicht ausgelegte
Gangschalteinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes ist vorgesehen, daß in die
Druckmittelversorgung für den Schaltzylinder eine schaltbare Drossel eingeschaltet
ist, mittels derer die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens des Schaltzylinders und
damit die Einschubgeschwindigkeit der Teile der Synchronisiereinrichtung auf einen
solchen Betrag verringert werden kann, der einen wenigstens annähernd
verschleißfreien Betrieb der Synchronisierungseinrichtungen gewährleistet.
Bei einer weiteren bekannt gewordenen Ausbildung eines Schaltzylinders ist eine
Dämpfungseinrichtung vorgesehen, die eine innerhalb des Schaltkolbens des
Schaltzylinders angeordnete Bypassöffnung umfaßt, welche von einem durch Anschlag
an einer Zylinderstirnfläche verstellbaren Schieber beherrscht wird, in der Weise, daß
der Schieber in einer ersten Stellung die Bypassöffnung verschließt und in einer
zweiten Stellung den Druckmitteldurchgang durch die Bypassöffnung frei gibt. Mit
einer solchen Ausbildung einer Dämpfungseinrichtung läßt sich zwar bei erträglichem
Aufwand eine Dämpfung des Kolbens erreichen, jedoch beschränkt auf eine
Endlagendämpfung, da der die Bypassöffnung beherrschende Schieber nur durch
Anschlag am Zylinderboden oder Zylinderdeckel in seine Freigabestellung gelangen
kann.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem vorstehend aufgezeigten Stand der Technik
die Aufgabe zugrunde, für eine Gangschalteinrichtung zum Gangwechsel in einem
synchronisierten Wechselgetriebe, insbesondere einem teilautomatisierten
Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge einen drei Stellungen der Schaltmuffe
ermöglichenden Schaltzylinder einerseits kleinbauend auszubilden und andererseits
mit einer Dämpfungseinrichtung auszustatten, welche in einzelnen Wegabschnitten die
auf die Schaltmuffe ausgeübte Betätigungskraft und zugleich auch deren
Bewegungsgeschwindigkeit auf einen möglichst verschleißfreien Betrieb der
Synchronsiereinrichtung sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsformen
angegeben.
Die Anwendung eines den Kolben über wenigstens eine Wegstrecke hin umgehenden
gedrosselten Bypass-Weges für das Druckmittel als Einrichtung zur Dämpfung
gestattet es, eine Dämpfung sowohl der Kraft als auch der Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens insbesondere dann mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu
verwirklichen, wenn der Bypass-Weg in Form einer in die Zylinderwandung
eingebrachten Längsnutausnehmung ausgebildet ist. Dabei eröffnet diese Ausbildung
des Bypass-Weges die weitere Möglichkeit die Betätigungskraft und die
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens über einzelne Wegabschnitte des Kolbens hin
sehr genau und so einzuregeln, daß sich bezüglich der Verstellung der Schaltmuffe
ausgehend von einer Leerlaufstellung in der sie mit keinem der benachbarten Losräder
in Berührung steht eine Schiebebewegung der Schaltmuffe in Richtung auf eines der
Losräder hin über einen kurzen Weg hin mit einer ersten Bewegungsgeschwindigkeit
und vorzugsweise geringer Kraft und nachfolgend mit Beginn des Eingriffes
schaltmuffenseitigen Teiles mit dem losradseitigen Teil der Synchronisierung mit einer
geringen Geschwindigkeit aber höherer Kraft sowie schließlich nach Abschluß der
Synchronisierungsphase wieder mit höherer Geschwindigkeit und vorzugsweise
geringerer Kraft erfolgt. Nach dem Vorschlag der Erfindung kann eine solche
Steuerung von Bewegungsgeschwindigkeit und Kraft des Kolbens in besonders
einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die den Bypass-Weg bildende
Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung über ihre Längserstreckung hin
unterschiedliche Querschnittsflächen aufweist, wobei sich eine mit einem geringem
Herstellungsaufwand realisierbare Ausführungsform daraus ergibt, daß die
Längsnutausnehmung über ihre Längserstreckung hin zwar eine gleichbleibende
Nutbreite aber abschnittsweise eine unterschiedliche Nuttiefe aufweist. Bei einem als
doppelt wirkenden Druckmittelzylinder ausgebildeten Schaltzylinder ist die den
Bypass-Weg bildende Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des
Schaltzylinders beiderseits einer der ausgerückten Stellung beider Losräder
entsprechenden neutralen Mittellage der Schaltmuffe entsprechenden Nullstellung des
Kolbens des Schaltzylinders symmetrisch ausgebildet.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines iii der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines mit hilfskraftbetätigten
Gangwechseleinrichtungen ausgestatteten, Zahnräderwechselgetriebes;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in der Fig. 1.
In einem in der Zeichnung nur andeutungsweise dargestellten Getriebegehäuse 1
eines wenigstens teilautomatischen Zahnräderwechselgetriebes für Kraftfahrzeuge ist
neben in der Zeichnung im Einzelnen nicht gezeigten, auf eigenen Wellen
angeordneten Festrädern eine entsprechende Anzahl von auf eigenen Wellen
angeordneten Losrädern vorgesehen, wobei die Losräder zur Bildung eines eine
Gangstufe bildenden Antriebszuges einzeln und wahlweise mit der sie tragenden
Losradwelle kuppelbar sind. Dem drehsicheren kuppeln der Losräder mit der
Losradwelle sind dabei Schaltmuffen zugeordnet, welche einerseits über eine
Verzahnung formschlüssig drehsicher mit der Losradwelle im Eingriff stehen und
anderseits über einen Verzahnungseingriff auch formschlüssig drehsicher mit einem
von zwei einander benachbarten Losrädern kuppelbar sind, derart, daß wechselweise
eine drehsichere Verbindung des einen oder anderen Losrades 3 mit der Losradwelle
herstellbar ist. Zum Ausgleich von unterschiedlichen Drehzahlen zwischen Festrädern
und Losrädern während des Schaltvorganges ist eine in der Zeichnung zum
Ausführungsbeispiel nicht im Einzelnen dargestellte Synchronisiereinrichtung
vorgesehen, welche aus einem schaltmuffenseitigen und einem losradseitigen
Reibungskupplungsteil besteht und deren beide Reibungskupplungsteile mit
zunehmendem Verschieben der Schaltmuffe zunehmend miteinander in Kontakt
kommen bis schließlich bei vollem gegenseitigen Anliegen ihrer beiden
Reibungskupplungsteile der Synchronisiereinrichtung ein absoluter Gleichlauf von
Losrad und Festrad der einzurückenden Gangstufe gewährleistet ist. Dabei ist die
Synchronisierungseinrichtung zweistufig ausgebildet und in eine Vorsynchronisierung
und eine Synchronisierung unterteilt.
Die Schaltmuffe verbleibt jeweils in einer mittigen Neutralstellung, wenn keines der
beiden ihr zugeordneten Losräder eines Losradpaares der gerade benötigten
Gangstufe entspricht. Dem Verschieben der die Schaltgabeln tragenden Lagerungen
auf der jeweils entsprechenden Schaltstange ist jeweils ein als doppelt wirkenden
Druckmittelzylinder 2 ausgebildeter Schaltzylinder zugeordnet. In dem Schaltzylinder 2
ist ein vermittels Druckmittelleitungen 3 und 4 in Abhängigkeit von der Verstellung
einer Gangwahleinrichtung je nach Schaltrichtung an seiner einen oder seiner anderen
Seite mit Druckmittel beaufschlagbarer Kolben 5 angeordnet, dessen Kolbenstange 6
über ein Koppelelement 7 mit einer im Einzelnen nicht gezeigten Schaltgabel in
Antriebsverbindung steht. Der Kolben 5 ist in seiner dargestellten neutralen
Mittelstellung bei drucklosem Schaltzylinder 2 mittels einer einzigen, beidendig gegen
den Schaltzylinder 2 abgestützten Druckfeder 8 stabil gehalten. Die als
Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 8 ist zwischen zwei gegen den Zylinder 2
abgestützten Widerlagern 9 und 10 eingespannt. Jedes der beiden der Druckfeder 7
zugeordneten Widerlager 9 und 10 umfaßt zwei zur Kolbenstange 6 konzentrisch
angeordnete Hülsen 11 bzw. 12, wobei jede der beiden Hülsen 11 und 12 eine
ringförmige Widerlagerfläche für die Druckfeder 8 aufweist. Der Schaltzylinder 2 weist
zwei gegeneinander stufenförmig abgesetzte Längenabschnitte 13 und 14 auf. Der
Längsabschnitt 14 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Längsabschnitt 13.
Der den Arbeitsraum des Kolbens 5 bildende Längenabschnitt 14 des Schaltzylinders
2 ist über einen Teil seiner Gesamtlänge hin mit einer bezüglich des Kolbens 5 einen
Bypass-Weg 15 für das Druckmittel bildenden Längsnutausnehmung versehen. Die den
Bypassweg 15 bildende Längsnutausnehmung im Innenumfang des den Arbeitsraum
des Kolbens 5 bildenden Längenabschnittes 14 des Schaltzylinders 2 ist in der
gezeigten Ausführungsform bezüglich der dargestellten mittleren Neutrallage des
Kolbens 5 symmetrisch ausgebildet und durch Ausfräsen hergestellt, wobei sie über
ihre gesamte Längserstreckung hin eine gleichbleibende Nutbreite -L- aufweist. Die
für die Erzielung über gewisse Wegstrecken hin unterschiedlicher
Bewegungsgeschwindigkeiten und Kräfte des Kolbens 5 erforderlichen
unterschiedlichen Querschnittsflächen der den Bypass-Weg 15 für das Druckmittel
bildenden Längsnutausnehmung wird durch unterschiedliche Nuttiefen erreicht.
In der gezeigten Ausführungsform weist die den Bypassweg 15 bildende
Längsnutausnehmung ausgehend von der gezeigten Neutralstellung des Kolbens 5 in
beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens eine relativ große Nuttiefe -a- und damit
eine große Querschnittsfläche auf, woraus eine verringerte
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 5 resultiert. Über eine anschließende, einer
Vorsynchronisation der beiden zu schaltenden Zahnräder zugeordneten Wegstrecke
des Kolbens 5 hin ist die Querschnittsfläche der den Bypassweg 15 bildende
Längsnutausnehmung durch eine Vertiefung -b- der Längsnutausnehmung vergrößert,
verbunden mit einer Herabsetzung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 5.
Über die für den nachfolgenden Synchronisiervorgang erforderliche Wegstrecke hin ist
eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens bei gleichzeitig höherer Kraft
erforderlich, was durch eine steile Verringerung -c- der Querschnittsfläche der den
Bypassweg 15 bildende Längsnutausnehmung erreicht wird. Schließlich sind dem
Durchschalten mit nachfolgendem Einfädeln der Schaltmuffenverzahnung mit der
Losradverzahnung eine sich allmählich auf Null verringernde Querschnittsfläche -d- der
den Bypassweg 15 bildenden Längsnutausnehmung und schließlich eine Wegstrecke
-e- des Kolbens 5 ohne Bypassweg 15 zugeordnet.
Claims (7)
1. Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes Wechselgetriebe, insbesondere ein
teilautomatisiertes Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, bei dem zum Ein-
oder Ausrücken der Gänge paarweise einander benachbarte, durch Losräder gebildete
Schafträder vermittels auf der oder den Losradwellen des Getriebes angeordneter, je
zugeordnetem Losrad jeweils mit einer Hälfte einer Synchronisierungskupplung
ausgerüsteter durch jeweils eine Schaltgabel verschiebbarer Schaltmuffen drehsicher
mit der sie tragenden Losradwelle gekuppelt oder von dieser entkuppelt werden, und
bei dem jeder Schaltgabel als Verschiebeantrieb ein als doppelt wirkenden
Druckmittelzylinder ausgebildeter und über Schaltventile in Abhängigkeit von der
Verstellung einer Gangwahleinrichtung in wechselnden Richtungen mit
druckmittelbeaufschlagbarer Schaltzylinder zugeordnet ist, dessen Kolben einerseits
entgegen seiner Arbeitsrichtung mittels einer Druckfederanordnung in einer stabilen
Mittellage bzw. Neutralstellung gehalten ist und andererseits mit einer seine
Bewegungsgeschwindigkeit und die Stellkraft beeinflussenden Dämpfungseinrichtung
ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegungsgeschwindigkeit und
die Stellkraft des Kolbens (5) des Schaltzylinders (2) in Arbeitsrichtung beherrschende
Dämpfungseinrichtung durch einen sich wenigstens über einen Teil des Arbeitsweges
des Kolbens (5) hin erstreckenden, in der Zylinderwandung ausgebildeten Bypass-Weg
(15) gebildet ist.
2. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den
Kolben (5) umgehende Bypass-Weg (15) für das Druckmittel durch eine den
Arbeitsweg des Kolbens (5) in wenigstens einer Arbeitsrichtung überbrückende
Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des Schaltzylinders (2) gebildet ist.
3. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
den Bypass-Weg (15) bildende Längsnutausnehmung mindestens zur Erzielung
unterschiedlicher Bewegungsgeschwindigkeiten des Kolbens (5) über ihre
Längserstreckung hin unterschiedliche Querschnittsflächen besitzt.
4. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Bypass-Weg (15) bildende Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des
Schaltzylinders (2) über ihre Länge hin eine gleichbleibende Nutbreite (L) aufweist und
zur Erzielung wenigstens über dessen Arbeitsweg hin unterschiedlicher
Bewegungsgeschwindigkeiten des Kolbens (5) mit wechselnde Querschnittsflächen
ergebenden, variierenden Nuttiefen (a bis e) ausgestattet ist.
5. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Bypass-Weg (15) bildende Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des
Schaltzylinders (2) über ihre Länge hin, ausgehend von der Nullage des Kolbens (5)
eine einer großen Querschnittsfläche entsprechende Nuttiefe (a) und über eine
anschließende Sychronisierungsstrecke hin eine eine Vergrößerung der
Querschnittsfläche des Bypass-Weges (15) bewirkende Erhöhung ihrer Nuttiefe (b)
sowie eine dem Durchschalten zugeordnete steile Abnahme ihrer Nuttiefe (c, d)
Querschnittsfläche und schließlich eine dem nachfolgenden Einfädeln der
Schaltmuffenverzahnung mit der Losradverzahnung zugeordnete auf Null verringerte
Nuttiefe (e) und damit auf null verringerte Querschnittsfläche aufweist.
6. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Synchronisierungsstrecke in zwei Abschnitte unterteilt ist, deren einer Abschnitt der
Vorsychronisierung und deren zweiter Abschnitt der Synchronisierung zugeordnet ist,
und denen jeweils unterschiedliche Querschnittsflächen der den Bypass-Weg (15)
bildenden Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des Schaltzylinders (2)
zugeordnet sind.
7. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Bypass-Weg (15) bildende Längsnutausnehmung in der Zylinderwandung des
Schaltzylinders (2) beiderseits einer der ausgerückten Stellung beider Losräder
entsprechenden neutralen Mittellage der Schaltmuffe entsprechenden Nullstellung des
Kolbens (5) des Schaltzylinders (2) symmetrisch ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
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DE1999139204 DE19939204B4 (de) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes Wechselgetriebe |
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DE1999139204 DE19939204B4 (de) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes Wechselgetriebe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19939204A1 true DE19939204A1 (de) | 2001-02-22 |
DE19939204B4 DE19939204B4 (de) | 2012-09-20 |
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Family Applications (1)
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DE1999139204 Expired - Fee Related DE19939204B4 (de) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Gangschalteinrichtung für ein synchronisiertes Wechselgetriebe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19939204B4 (de) |
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- 1999-08-18 DE DE1999139204 patent/DE19939204B4/de not_active Expired - Fee Related
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EP2290263A3 (de) * | 2009-08-31 | 2011-04-13 | ZF Friedrichshafen AG | Verfahren zur Synchronisierung, Stellmotor und Schalteinrichtung mit Stellmotor |
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DE19939204B4 (de) | 2012-09-20 |
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