DE2741867A1

DE2741867A1 - Vorrichtung zur entsperrbaren verriegelung eines schaltgliedes

Info

Publication number: DE2741867A1
Application number: DE19772741867
Authority: DE
Inventors: Jerald Dietrich Hinke; Kenneth Albert Moehle; Jack Reinhardt
Original assignee: JI Case Co
Current assignee: Case LLC
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1978-03-23
Also published as: AU506807B2; BR7706053A; ZA773649B; AU2864077A; GB1565139A; US4070914A; CA1043131A; FR2364781A1

Description

Vorrichtung zur entsperrbaren Verriegelung eines Schaltgliedes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur entsperrbaren Verriegelung eines Schaltgliedes, insbesondere einer Schaltgabel in einem Wechselgetriebe, dessen einzelne Gangstufen während der Betätigung einer dem Wechselgetriebe vorgeschalteten Kupplung durch Verschieben jeweils eines Schaltgliedes und damit eines zugeordneten Gangrades einschaltbar sind, wobei jedes Schaltglied auf mindestens einer Führungsschiene geführt und gelagert und an vorgegebenen Stellen entlang der Führungsschiene mit Hilfe eines federbelasteten Sperrgliedes fixierbar ist, dessen Wirkung durch einen Schaltvorgang überwindbar ist.

Derartige Vorrichtungen finden vor allen Dingen in den Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen Verwendung. Es kommt dabei immer wieder vor, daß ein eingelegter Gang herausspringt bzw. durch unbeabsichtigten Kontakt mit dem zugehörigen Schalthebel eine Verschiebung des entsprechenden Gangrades eintritt. Als einzige Abhilfe kann bisher die Wirkung des Sperrgliedes verstärkt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die Schaltbarkeit nicht darunter leidet, daß also die gewünschte Überwindung der Sperrung beim Schalten nicht zu große Bedienungskräfte erfordert.

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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine unbeabsichtigte Verschiebung eines Gangrades so gut wie ausgeschlossen ist, und die dabei einen Schaltvorgang trotz der größeren Sicherheit nicht erschwert.

Die Erfindung besteht darin, daß innerhalb der Schaltvorgänge das Sperrglied mit Hilfe des von einem Hydrauliksystem aufgebrachten Druckes in seiner Fixierstellung blockiert ist und daß innerhalb des Hydrauliksystems ein zusammen mit der Kupplung verstellbares Ventil zur Beseitigung des Druckes auf das Sperrglied bei einem Schaltvorgang vorgesehen ist.

Die Entsperrung des Sperrgliedes wird also immer mit der Betätigung der dem Wechselgetriebe vorgeschalteten Kupplung verbunden, so daß immer nur dann die Entsperrung eintritt, wenn die Bedienungsperson, die auch die Kupplung betätigt, bereits den Schalthebel zum Wechseln eines Ganges in die Hand genommen hat, so daß ein unbeabsichtigtes Schalten während der entsperrten Phase so gut wie ausgeschlossen ist. Jedes unbeabsichtigte Berühren des Schalthebels oder sonstige, auf den Schalthebel einwirkende, unerwünschten Kräfte wie z.B. Beschleunigungskräfte beim Fahren des zugehörigen Fahrzeuges auf unebenem Untergrund, sind völlig unwirksam, da ohne die Betätigung der Kupplung der eingelegte Gang wegen der hydraulischen Blockierung des Schaltgliedes gegenüber seiner Führungsschiene unverrückbar ist. Die innerhalb der erfindüngsgemäßen Vorrichtung verwendeten Teile sind ohne Ausnahme sehr einfach gestaltet und haben in Verbindung mit anderen Maschinenelementen ihre Zuverlässigkeit bewiesen.

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Nachfolgend werden die Erfindung und ihre weiteren Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, nähfr erläutert; es bedeuten:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein

erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht, teilweise im Schnitt,

eines weiteren Ausführungsbeispieles
der Erfindung und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Abschnitt einer

Führungsschiene aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Wechselgetriebes für ein Fahrzeug oder dergleichen dargestellt, wobei ein Schaltglied 11, das die Form einer üblichen Schaltgabel aufweist (Fig.2), in eine dafür vorgesehene Ringnut an einem Zahnrad 10 eingreift, so daß
das Zahnrad in üblicher Weise entlang seiner Mittelachse hin und her verschiebbar ist. Unmittelbar daneben ist in Fig. 1 noch ein weiteres Schaltglied 12, wiederum in Form einer Schaltgabel, dargestellt, das zu einem weiteren, nicht dargestellten Zahnrad gehört. Entsprechend der üblichen Praxis ist also in dem Wechselgetriebe ein Satz von mehreren Gängen - zum Beispiel das Zahnrad
10 - vorhanden, wobei die einzelnen Zahnräder zum Einschalten
einer langsamen, ersten, zweiten, dritten usw. Gangstufe hin und her schiebbar sind.

Außerdem ist in üblicher Weise eine Führungsschiene 13 für die Schaltgabeln 11 und 12 in Form eines zylindrischen Schaftes vorhanden, auf der die Schaltgabeln 11 und 12 in der für Fahrzeugge-

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triebe üblichen Art hin und her verschoben werden können. An jeder Schaltgabel 11 und 12 greift eine Schaltstange 14 an, von der nur ein Bruchteil gezeigt ist, die aber natürlich bis dort reicht, wo sie, ggfs. unter Zwischenschaltung von weiteren Übertragungsgliedern, von der Bedienungsperson des Fahrzeuges gut erreicht wird. Bei einem Schaltvorgang mit Hilfe einer der Schaltstangen 14 wird also entweder die Schaltgabel 11 oder die Schaltgabel 12 entlang der Führungsschiene 13 hin und her verschoben, was wiederum eine Schiebebewegung der entsprechenden Zahnräder, also zum Beispiel des Zahnrades 10 zur Folge hat.

Die Position bzw. die Bewegung jeder Schaltgabel 11 und 12 wird mit Hilfe von Sperrbolzen 16 kontrolliert, von denen, wie in Fig. 1 gezeigt ist, pro Schaltgabel mehrere vorhanden sein können. Die Sperrbolzen 16 sind in einer Querbohrung 19 innerhalb der Führungsschiene 13 so gelagert, daß sie eine radiale Bewegung ausführen können. Ihre äußeren Enden 17 sind halbkugelig geformt, die in eine von mehreren im Querschnitt halbkreisförmigen Vertiefungen 18 innerhalb der Schaltgabeln 11 und 12 eintauchen können. Die Vertiefungen 18 sind entlang der Längsachse jeder Schaltgabel 11 und 12 mit einem Abstand zueinander angeordnet, wobei das Eintauchen des Sperrbolzens 16 mit einem halbkugeligen Ende in eine der Vertiefungen 18 jeweils die Position einer Schaltgabel und des zugehörigen Zahnrades fixiert. Bei der Darstellung in Fig. 1 fixieren die Sperrbolzen 16 die beiden Schaltgabeln 11 und 12 jeweils in ihrer mittleren Stellung, die im allgemeinen der Ruhestellung des zugeordneten Zahnrades entsprechen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Führungsschiene 13 mit einer zentralen Längsbohrung 21 versehen, in der zwei mit einem Abstand zueinander angeordnete Kolben 22 und 23 verschieblich gelagert sind, die mit Hilfe einer Druckfeder 24

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unter einer Vorspannung voneinander weggedrückt werden. Die Enden 26 der beiden Kolben 22 und 2 3 sind konisch ausgebildet, wobei der Steigungswinkel so gewählt ist, daß die an ihren inneren Enden ebenfalls konisch ausgebildeten Sperrbolzen 16 die konischen Kolbenenden entlang einer Mantellinie berühren.

Es ist zu erkennen, daß bei einer Bewegung der beiden Kolben 22 und 23 die jeweils zugeordneten Sperrbolzen 16 radial nach außen in die Vertiefungen 18 der Schaltgabeln 11 und 12 gedrückt werden,und daß andererseits bei fehlendem Druck der Kolben gegen die Sperrbolzen unter dem Einfluß einer über die Schaltstange 14 auf die Schaltgabel 11 oder 12 aufgebrachten Schaltkraft die Sperrbolzen 16 eine Einwärtsbewegung unter gleichzeitiger Verschiebung des Kolbens 22 oder 23 ausführen und so einen Schaltvorgang ermöglichen. Diese letztere Möglichkeit ist also dann gegeben, wenn die beiden Kolben 22 und 23 lediglich mit Hilfe der Druckfeder 24 voneinander wegbewegt werden.

Selbstverständlich ist dabei zur Überwindung der Federkraft und der Reibung zwischen den Sperrbolzen 16 und einem der beiden Kolben 22 oder 23 und ihren entsprechenden Führungen eine gewisse Kraft nötig, die von dem Bedienungsmann ohne weiteres über die Schaltstange aufgebracht und gefühlt werden kann, so daß niemals Unklarheit darüber besteht, ob eine Gangstufe eingelegt ist und welche Gangstufe eingelegt ist.

Bei einer Getriebekonstruktion, bei der die Fixierung der einzelnen Gänge in ihrer vorgewählten Position einzig und allein von einer Federkraft abhängt, kommt es häufiger vor, daß die Gänge aus ihrer vorgewählten Position herausspringen bzw. durch unbeabsichtigtes Berühren der Schaltstange verändert werden. Im allgemeinen reicht nämlich die Kraft einer Feder nicht aus, um das entsprechende Sperrglied sicher in der Fixierposition zu

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halten, wenn die Schaltkräfte in einem vertretbaren Rahmen bleiben sollen. Mit Hilfe der Erfindung wird ein derartiges unbeabsichtigtes Schalten der Gänge mit Sicherheit vermieden. Dabei bedient sich die Erfindung unter anderem eines im Schema in Fig.1 dargestellten Hydrauliksystems 31.

Zu diesem Hydrauliksystem 31 gehört eine Pumpe 32, deren Druckleitung 33 über eine Zuleitung 34 mit demjenigen Abschnitt der Längsbohrung 21 innerhalb der Führungsschiene 13 verbunden ist, der sich zwischen den beiden Kolben 22 und 23 befindet. Es ist zu erkennen, daß bei eingeschalteter Pumpe der über die Zuleitung 34 auf die Kolben wirkende Hydraulik-Druck die Kolben nach außen auseinanderdrückt, was zu einer Blockierung der Sperrbolzen 16 in den Querbohrungen 19 und damit zu einer unverrückbaren Festlegung der Schaltgabeln 11 und 12 in ihren vorgewählten Positionen gegenüber der Führungsschiene 13 führt. Bei niedrigem Druck oder bei völlig fehlendem Druck ist die bereits oben beschriebene Situation wieder hergestellt, in der gegen die Wirkung der Druckfeder 24 während eines Schaltvorganges ein Verschieben einer der beiden Schaltgabeln 11 oder 12 möglich ist.

An die Druckleitung 33 des Hydrauliksystems 31 ist außerdem ein Ventil 36 angeschlossen, mit dessen Hilfe der Druck innerhalb der beiden Leitungen 33 und 34 und damit der Druck auf die Kolben 22 und 23 kontrolliert wird. Die schematische Ansicht des Ventils 36 in Fig. 1 läßt einen Steuerkolben 37 erkennen, der innerhalb einer zylindrischen Bohrung 38 hin und her verschiebbar ist. Der Steuerkolben 37 ist über eine Verbindungsstange 41 mit dem bei einem Fahrzeug mit Wechselgetriebe üblichen Kupplungspedal 39 verbunden. Bei einer Betätigung des Kupplungspedals 39 wird der Steuerkolben 37 abwärts gedrückt, bei nachlassender Betätigung wird er aufwärts gezogen. In seiner unteren Stellung ist eine an dem Ventil 36 mündende Leerleitung 42 mit der Druckleitung 33 ver-

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bunden, was zur Folge hat, daß der Druck in der Druckleitung 33, in der Zuleitung 34 und in dem Raum zwischen den beiden Kolben 22 und 23 zusammenbricht. Die Schaltgabeln 11 und 12 werden dadurch über das Gestänge 14 schaltbar. Wenn umgekehrt das Kupplungspedal 39 wieder frei ist, und damit der Steuerkolben 37 in seine obere Position gelangt ist, ist die Leerleitung 42 gegenüber der Druckleitung 33 wieder abgedichtet, so daß sich zwischen den beiden Kolben 22 und 23 der von der Pumpe 32 aufgebrachte Druck aufbaut. In diesem Fall ist jede Schaltbewegung an den Schaltgabeln 11 und 12 wegen der oben bereits beschriebenen Blockierung ausgeschlossen.

In den Fig. 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ebenfalls ein Sperrglied zwischen dem Schaltglied und der Führungsstange wirksam wird und bei dem ebenfalls ein identisches Hydrauliksystem zur Blockierung der Sperrglieder in der Fixierposition verwendet wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine massiv ausgeführte Führungsschiene 46 vorgesehen, auf der eine Schaltgabel 47 nach dem gleichen Prinzip wie in Fig. 1 hin und her schiebbar ist. Die Enden 48 der Gabel liegen dabei innerhalb einer entsprechenden Nut an einem zugehörigen Zahnrad auf sich gegenüberliegenden Seiten. In die Führungsschiene 46 sind drei Nuten 49 eingeformt, die zueinander einen vorbestimmten Abstand aufweisen. Innerhalb einer zylindrischen Bohrung 52 in einer an der Schaltgabel 47 befestigten Buchse 53 ist ein Sperrbolzen 51 radial in Richtung auf die Führungsschiene 46 und radial von ihr weg beweglich geführt. Das vordere Ende 54 des Sperrbolzens 51 ist in der Weise abgerundet, daß es in eine der Nuten 49 eintauchen kann, wenn die Schaltgabel 47 zu dieser entsprechenden Nut ausgerichtet ist. Damit wird die Schaltgabel 47 gegenüber der Führungsschiene 46 in einer der drei Positionen gesichert. Die Bohrung 52 innerhalb der Buchse 53 ist mit Hilfe eines Stopfens 56 verschlossen, wobei

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zwischen dem Sperrbolzen 51 und dem Stopfen 56 eine Druckfeder 58 angeordnet ist, wodurch der Sperrbolzen 51 eine Vorspannung in Richtung auf die Führungsschiene 46 erhält. Damit ist eine minimale Sicherung der Schaltgabel 47 gegenüber der Führungsschiene 46 erreicht.Es liegen also ähnliche Verhältnisse wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 vor, wenn das Hydrauliksystem 31 nicht in Betrieb ist.

Dasselbe Hydrauliksystem 31 kann auch im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwendet werden. Statt der Zuleitung 34 ist hierbei jedoch ein flexibler Zuleitungsschlauch 57 z.B. aus Nylon oder Gummi vorgesehen, der zu der Bohrung 52 innerhalb der Schaltgabel 47 und damit in einen Innenraum 59 in dem Sperrbolzen 51 durch einen Zufluß 61 innerhalb des Sperrbolzens 51 geführt ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Wird nun über den Schlauch 57 und den Zufluß 61 ein hydraulischer Druck auf den Sperrbolzen 51 ausgeübt, so wird er in seiner tiefsten Lage, in der er die Schaltgabel 47 gegenüber der Führungsschiene 46 sichert, blockiert, so daß keine Schaltbewegung mehr möglich ist.

Wenn andererseits von der Bedienungsperson des zugehörigen Fahrzeuges das Kupplungspedal 39 niedergetreten wird, was immer vor einem Gangwechsel geschieht, so wird der hydraulische Druck in dem Schlauch 57 beseitigt, was zur Folge hat, daß die Schaltgabel 47 ohne Schwierigkeiten in der bekannten Weise gegenüber der Führungsschiene 46 verschoben werden kann. Dazu braucht nämlich lediglich die Wirkung der Druckfeder 58 überwunden zu werden, die zwar eine gewisse Fixierung und Indizierung, nicht jedoch eine Blockierung zwischen der Schaltgabel 47 und der Führungsschiene 46 bewirken kann. Außerdem reicht ihre Wirkung aus, der Bedienungsperson über dessen Gefühl mitzuteilen, wann ein Gang eingelegt bzw. in die vorgewählte Position ver-

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schoben ist.

Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Kolben 22 und 23 in der Längsbohrung 21 einerseits und der Sperrbolzen 51 in der Bohrung 52 andererseits jeweils entsprechend ihrer hydraulischen Verwendung flüssigkeitsdicht eingepaßt, so daß kein Druckabfall durch Leckverlust eintritt.

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Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

J.I. Case Company 105/27

Patentansprüche

1 j Vorrichtung zur entsperrbaren Verriegelung eines Schaltgliedes, insbesondere einer Schaltgabel in einem Wechselgetriebe, dessen einzelne Gangstufen während der Betätigung einer dem Wechselgetriebe vorgeschalteten Kupplung durch Verschieben jeweils eines Schaltgliedes und damit eines zugeordneten Gangrades einschaltbar sind, wobei jedes Schaltglied auf mindestens einer Führungsschiene geführt und gelagert und an vorgegebenen Stellen entlang der Führungsschiene mit Hilfe eines federbelasteten Sperrgliedes fixierbar ist, dessen Wirkung durch einen Schaltvorgang überwindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Schaltvorgänge das Sperrglied (16) mit Hilfe des von einem Hydrauliksystem (31) aufgebrachten Druckes in seiner Fixierstellung blockiert ist, und daß innerhalb des Hydrauliksystems ein zusammen mit der Kupplung verstellbares Ventil (36) zur Beseitigung des Druckes auf das Sperrglied bei einem Schaltvorgang vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung des Druckes eine Leerleitung (42) an dem Ventil (36) angeschlossen ist, die bei betätigtem Ventil mit der Druckleitung des Hydrauliksystems (31) verbunden ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (13) mit einer zentralen Längsbohrung (21) versehen ist, in der ein Kolben (22,23) gleitend geführt ist und mit seinem einen Ende (26) federbelastet das in einer Querbohrung (19) gelagerte Sperrglied (16) in seiner Fixierlage hält, und daß der dem anderen Kolbenende zugewandte Innenraum der Längsbohrung mit der Druckleitung (34) des Hydrauliksystems (31) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei auf der Führungsschiene (13) benachbart angeordnete Schaltglieder (11,12) die Schaltsperren (16) und die Kolben (22, 23) zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind, wobei die Druckleitung (34) an dem Raum zwischen den Kolben angeschlossen ist.

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