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Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein automatisches Getriebe
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die Funktion eines automatischen Getriebes hängt hauptsächlich von den
Charakteristika der für den Schaltvorgang und für die Auswahl der Gangart des
Getriebes erforderlichen, durch den Druck eines Fluids betriebenen Schaltzylindern
ab, die als Kraftantriebe zur Verstellung eines Schalthebels wirksam sind.
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Bei einer bekannten Schalteinrichtung für ein automatisches Getriebe, von der
die Erfindung ausgeht (JP-A 60 146 953), wird ein Magnetventil benutzt, um
einen durch den Druck eines Fluids betriebenen Schaltzylinder zu steuern.
Hierbei wird das Magnetventil periodisch durch ein Impulssignal gesteuert, während
das Tastverhältnis des Impulssignals reguliert wird, um schließlich die
mechanische Ausgangsgröße des Schaltzylinders zu steuern.
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Das von der offenbarten Ventilsteuereinheit benutzte Impulssignal weist eine
Impulsfrequenz (z. B. 40 Hz) auf, welche gleich einer Ein-Aus-Schaltzeit des
Magnetventils ist. Daher ist der Impulsabstand gleich 25 m sec. und in diesem
Beispiel die Impulsdauer gleich 6 m sec. oder größer und das Tastverhältnis
wird daher so eingestellt, daß es sich ausgehend von einem, der Impulsdauer
entsprechendem Minimalwert anwachsend verändert. Für den Fall, daß das
Impulssignal einen Impulsabstand von 25 m sec. und eine minimale Dauer von 6 m sec.
aufweist, verursacht jeder Impuls (d. h. ein einziger Wechsel eines
Ein-Ausschaltvorganges des Ventils) eine Versetzung des Kolbens um ca. 0,1 mm, auch
wenn die Versetzung auch vom Volumen des Schaltzylinders, vom Druck des
Arbeitsfluids oder dergleichen abhängt. Dies bedeutet, daß die Ausgangsgröße des
Schaltzylinders stufenweise um 0,1 mm als ein Minimum reguliert werden kann und daher
die Trennschärfe der Ausgangsgröße des Schaltzylinders bei 0,1 mm liegt.
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Wenn der durch den Druck eines Fluids betriebene Schaltzylinder eine solche
Trennschärfe in der Größe von 0,1 mm aufweist, so sind die Schalt- und
Auswahlpositionen mit einem Fehler von 0,2 mm festgelegt, wodurch sich die
Funktion eines automatischen Getriebes, in welchem ein solcher Schaltzylinder
angewendet wird, verschlechtert.
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Zusätzlich sind zwei solche durch den Druck eines Fluids betriebenen
Schaltzylinder zur Bewerkstelligung des Schaltvorgangs und der Auswahl der Gangart
des automatischen Getriebes getrennt voneinander angeordnet. Die
Schaltzylinder sind mit entsprechenden Rohrleitungen verbunden.
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Solch eine getrennte Rohrleitung benötigt und vergrößert die Anzahl von
Befestigungen oder Anschlußstücken, wodurch die Verrohrung gänzlich verkompliziert ist.
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Bis jetzt mußte, da der Kolben des Schaltzylinders nicht mit einer
Bezugsposition versehen ist, das positionelle Justieren der Kolbenstange und des
Schalthebels durch Ausprobieren durchgeführt werden.
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Solches positionelles Justieren durch Ausprobieren ist langwierig und
zeitraubend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung für ein
automatisches Getriebe der in Rede stehenden Art derart auszugestalten und
weiterzubilden, daß die Schalteinrichtung konstruktive Merkmale aufweist, wodurch
ein einfaches positionelles Justieren zwischen der Antriebsseite, dargestellt
durch die durch den Druck eines Fluids betriebenen Schaltzylinder für den
Schaltvorgang und die Auswahl der Gangart, und der angetriebenen Seite, dargestellt
durch eine Schalthebelkraftübertragungseinrichtung, ermöglicht wird und daß
diese Schaltzylinder mit äußerster Leichtigkeit mit einer Rohrleitung
verbunden werden können, so daß die Genauigkeit einer solchen Steuerung als solche
verbessert ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch eine Schalteinrichtung für ein
automatisches
Getriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die
Verwirklichung der zusätzlichen Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches
1 gelöst. Dadurch, daß das zweite und dritte Magnetventil durch ein Hochfrequenz-
Impulssignal, welches einen kürzeren Impulsabstand aufweist als die Ein-Aus-
Schaltzeit des zweiten und dritten Magnetventiles, angesteuert werden, ist es
möglich den Öffnungsbereich der Ventile auf analoge Art und Weise zu steuern,
wodurch eine feine Einstellung des Ein- und Ausflusses des Arbeitsfluids durch
die Ventile ermöglicht ist. Aufgrund dieser feinen Fluß-Steuerung sind die
durch den Druck des Fluids betriebenen Schaltzylinder geeignet, genaue
mechanische positionelle Ausgangsgrößen zu erzeugen, wodurch ein genauer und
gleichmäßiger Schaltvorgang und eine genaue und gleichmäßige Auswahl der Gangart des
Getriebes möglich ist.
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Zusätzlich ist eine verbesserte Schalteinrichtung durch die Merkmale des
Patentanspruches 2 gekennzeichnet. Hierbei sind der erste und der zweite
Schaltzylinder miteinander gekoppelt und haben nur ein Paar einer Einlaß- und
Auslaßöffnung, so daß diese folglich mit äußerster Leichtigkeit mit einer
Rohrleitung verbunden werden können.
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Eine weitere verbesserte Schalteinrichtung für ein automatisches Getriebe ist
durch die Merkmale des Patentanspruches 3 gekennzeichnet. Bei dieser
Konstruktion, wenn jedes Sperrelement passend in einer entsprechenden Nut angebracht
ist, ist eine Kraftanstrengung notwendig, um die Kolbenstange in axialer
Richtung zu versetzen. Daher ist die Bezugsposition des Kolbens mechanisch
festgelegt, wodurch ein leichtes Justieren der Verbindung zwischen der Kolbenstange
und der Schalthebelkraftübertragungseinrichtung möglich ist. Eine zusätzliche
Verbesserung oder eine bevorzugte spezielle Konstruktion der Sperrelemente,
welche hier benötigt werden, ist durch die Merkmale des Patentanspruches 4
beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt
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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform gemäß der
Erfindung,
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Fig. 2 eine Vorderansicht eines durch den Druck eines Fluids betriebenen
Schaltzylinders,
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Fig. 3 eine Ansicht der Fig. 2 von hinten,
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Fig. 4 einen Schaltzylinder im Schnitt,
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Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Schaltzylinders von
rechts,
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Fig. 6 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Schaltzylinders von
links,
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Fig. 7 ein erstes Magnetventil im Schnitt,
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Fig. 8 ein zweites Magnetventil im Schnitt,
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Fig. 9 ein drittes Magnetventil im Schnitt,
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Fig. 10 ein kombiniertes elektrisches und hydraulisches Blockschaltbild,
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Fig. 11 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, von zwei zusammengefügten
Schaltzylindern von rechts,
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Fig. 12 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der Schaltzylinder in Fig.
11 von links,
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Fig. 13 eine Schalthebelkraftübertragungseinrichtung im Schnitt,
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Fig. 14 das Schema des Schaltvorgangs nach dem die
Schalthebelkraftübertragungseinrichtung arbeitet, und
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Fig. 15 eine Darstellung der Art, nach welcher das erste bis dritte
Magnetventil gesteuert wird, um einen bestimmten Kolbenhub des
Schaltzylinders zu verrichten.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun, bezugnehmend auf die
vorhandenen Zeichnungen, näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil eines automatischen Getriebes nach der Lehre
der Erfindung, d. h. eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung. Die
Schalteinrichtung weist einen durch den Druck eines Fluids betriebenen Schaltzylinder
1a zur Auswahl der Gangart des Getriebes, einen durch den Druck eines Fluids
betriebenen Schaltzylinder 1b für den Schaltvorgang des Getriebes und eines
erstes und zweites Getriebeelement 2a, 2b zur Übertragung der mechanischen
positionellen Ausgangsgrößen der entsprechenden Schaltzylinder 1a, 1b an eine
Schalthebelkraftübertragungseinrichtung 3, welche die Getriebeposition
entsprechend den mechanischen positionellen Ausgangsgrößen wählt, auf.
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Wie die Fig. 2 bis 6 und die Fig. 11 und 12 zeigen, sind die Schaltzylinder 1a,
1b in ihrer Konstruktion identisch und jeder Schaltzylinder weist einen
Zylinderkörper 4 ein erstes bis drittes Magnetventil 5-7 und einen Positionssensor 8
auf.
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Der Zylinderkörper 4, dargestellt in Fig. 4 weist einen Zylinderblock 9 mit
einer inneren Zylinderbohrung 10 auf, welche an einem Ende durch eine
Abdeckplatte 11 verschlossen ist. Ein abgestufter Kolben 12 ist gleitend in der
Zylinderbohrung 10 eingebaut, so daß auf den einander gegenüberliegenden
Seiten des Kolbens zwei Kammern 13, 14 im Zylinderkörper 4 begrenzt werden. Die
Kammer 13 ist an der kleinen Druck-Aufnahmefläche des Kolbens 12 und die Kammer
14 an der großen Druck-Aufnahmefläche des Kolbens 12 angeordnet.
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Der Kolben 12 weist eine Kolbenstange 15 auf, welche gleitend in einem
Durchgangsloch 16 des Zylinderblocks 9 aufgenommen ist und an einem Ende aus dem
Durchgangsloch 16 des Zylinderblocks 9 herausragt. Das herausragende Ende der
Kolbenstange 15 ist konzentrisch über ein Gewinde mit einer äußeren
Verbindungsstange 17 verbunden und trägt darauf einen Verbindungshebel 18 zur
Verbindung mit dem Positionssensor 8.
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Die Kolbenstange 15 weist an ihrer Umfangsfläche an einer geeigneten Position
eine ringförmige Nut 20 auf. Der Block 9 weist ein abgestuftes senkrechtes Loch
21 auf, welches sich quer zum Durchgangsloch 16 erstreckt, an einem Ende zum
Durchgangsloch 16 hin offen ist und dort ein Sperrelement 22 aufnimmt. Das
Sperrelement 22 ist als Raste ausgeführt und weist hierzu eine Kugel 22a, eine
Schraubendruckfeder 22b und eine Befestigungsschraube 22c auf. Die
Befestigungsschraube 22c weist ein Gewinde auf, über welches sie mit einem ein Gewinde aufweisenden
Bereich des abgestuften Loches verbunden ist. Weiter weist die
Befestigungsschraube 22c ein Sackloch auf, welches sich longitudinal vom vorderen Ende ihres
Schaftes aus erstreckt. Die Kugel 22a wird gleitend im Sackloch gehalten und in
Richtung auf das Durchgangsloch 16 durch die Feder 22b, welche im Sackloch
angeordnet ist und zwischen der Kugel 22a und der Befestigungsschraube 22c wirkt, nach
außen in das Durchgangsloch 16 gedrückt. Die Kugel 22a des so konstruierten
Sperrelementes 22 greift so schnappend in die ringförmige Nut 20 der Kolbenstange 15
ein und sperrt so lösbar die Kolbenstange 15 gegen axiale Verschiebung wodurch
es möglich ist, eine Bezugsposition des Kolbens 12 festzulegen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Bezugsposition für den
Mittelpunkt des Hubes des Kolbens 12 festgelegt. Mit der folglich so vorgesehenen
Bezugsposition kann ein angetriebenes Element, welches mit der Kolbenstange
15 über den äußeren Verbindungshebel 17 verbunden ist, leicht in bezug auf den
Mittelpunkt des Kolbenhubes eingestellt werden.
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Die Bezugsposition des Kolbens 12 kann durch einen Bediener leicht aufgrund
des Widerstandes bei einer Axialbewegung der Kolbenstange 15 festgestellt
werden. Der Widerstand verändert sich plötzlich, wenn der Kolben 12 die
Bezugsposition
erreicht oder wenn der Kolben 12 die Bezugsposition verläßt (d. h.
aufgrund des Eingreifens und nicht Eingreifens des Sperrelementes 22 in die
ringförmige Nut 20), also für den Fall, daß die Kolbenstande 15 axial verschoben
wird und die Magnetventile 5 bis 7 nicht erregt sind. Der Widerstand ist
vernachlässigbar, wenn der Kolben 12 durch die Kraft des komprimierten
Arbeitsfluids verschoben wird.
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Der Positionssensor 8 ist so ausgeführt, daß er eine Verschiebung oder eine
positionelle Veränderung der Kolbenstange 15 durch die Veränderung eines
elektrischen Widerstandes ermittelt. Der Positionssensor 8 ist unterhalb des
Zylinderkörpers 4 angeordnet und wird mit Hilfe der Abdeckplatte 11 und einer
Tragstütze 24, welche von dem Zylinderblock 9 herabhängt, gelagert. Der
Positionssensor 8 weist eine Sensorstange 23 auf, welche aus dem Gehäuse des
Positionssensors 8 herausragt und am äußeren Ende mit dem an der Kolbenstange 15
befestigten Verbindungshebel 18 verbunden ist.
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Vier Verbindungslöcher 25 erstrecken sich durch den Block 9 von seiner
Vorderseite zu seiner Rückseite und sind in der Nähe der vier Ecken des Blockes 9
vorgesehen um entsprechende Verbindungsbolzen 26 aufzunehmen (Fig. 11 und 12),
wenn die Schaltzylinder 1a, 1b aneinandergefügt sind, wie es später beschrieben
wird.
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Das erste Magnetventil 5, genauer dargestellt in Fig. 7, weist ein Hauptstück
30 mit einem sich nach unten erstreckenden rohrförmigen Befestigungsbereich
32 und ein Kolben-Führungsrohr 33 auf, welches konzentrisch über dem
Befestigungsbereich 32 angeordnet ist. Der Befestigungsbereich 32 ist außen mit einem
Gewinde 31 versehen. Eine zylindrische Erregerspule 34 ist um das
Kolben-Führungsrohr 33 herum angeordnet und wird durch Vergießen mit Gießharz 35, welcher
von einem Gehäuse 36 umschlossen wird in einer bestimmten Position unbeweglich
gehalten.
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Das Gehäuse 36 ist an dem Ventilhauptstück 30 mit Hilfe einer Mutter 37
befestigt,
welche mit dem oberen Ende des Kolben-Führungsrohres 33 verschraubt
ist. Das Kolben-Führungsrohr 33 nimmt bewegbar einen Kolben 38 auf, welcher
normalerweise axial nach unten durch eine Schraubendruckfeder 40 gedrückt wird.
Die Schraubendruckfeder 40 ist zwischen einem oberen Ende des Kolbens 38 und
einer Endkappe 39, welche im oberen Ende des Kolben-Führungsrohres 33 befestigt
ist, angeordnet.
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Der rohrförmige Befestigungsbereich 32 des Hauptstücks 30 weist innen ein
Gewinde 41 auf und nimmt schlüssig ein Stangenführungselement 42 auf. Das
Stangenführungselement 42 wird fest mit Hilfe eines Ventilsitzelementes 43 als
Befestigungselement gehalten. Hierzu ist das ein Gewinde aufweisende
Ventilelement 43 mit dem Innengewinde 41 des rohrförmigen Befestigungsbereiches 32
verschraubt.
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Das Ventilsitzelement 43 weist einen ein Gewinde aufweisenden oberen Bereich 44
auf, welcher undurchlässig an dem Befestigungsbereich 32 befestigt ist.
Zusätzlich weist das Ventilsitzelement 43 ein zentrales axiales Loch 45, welches sich
longitudinal durch dieses erstreckt, eine radiale Einlaßöffnung 46, welche
angrenzend an den äußeren mit Gewinde versehenen oberen Bereich 44 vorgesehen
und mit dem axialen Loch 45 verbunden ist, und eine radiale Auslaßöffnung 47,
welche unter der Einlaßöffnung 46 vorgesehen und mit dem axialen Loch 45
verbunden ist, auf. Das axiale Loch 45 ist im Bereich zwischen der Einlaßöffnung
46 und der Auslaßöffnung 47 abgestuft, so daß ein nach unten gerichteter
Ventilsitz 48 gebildet wird.
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Ein Ventilelement 49 mit einer Ventilkugel wird in einem
Aufnahmeelement 50 gehalten und in Kontakt mit dem Ventilsitz 48 durch eine
Schraubendruckfeder 51 gedrückt, welche zwischen dem Aufnahmeelement 50 und einem
Federhalteelement wirkt, welches in den unteren Bereich des Ventilsitzelementes 43
eingeschraubt ist.
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Das Ventilelement 49 steht in Kontakt mit dem Ende einer Ventilstoßstange 53,
welche an ihrem anderen Ende mit dem Kolben 38 verbunden ist. Wenn die
Erregerspule 34 nicht erregt ist, steht das Ventilelement 49 in Kontakt mit dem
Ventilsitz 48 unter der Kraft der Feder 51, wodurch das Magnetventil 5
geschlossen ist.
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Wie die Fig. 2-6 zeigen, ist das erste Magnetventil 5, welches den zuvor
erläuterten Aufbau aufweist, an dem Zylinderblock 9 befestigt. Hierzu ist der ein
Gewinde aufweisende Befestigungsbereich 32 in einem Befestigungsloch 100 des
Zylinderblockes 9, welches ein Innengewinde aufweist, verschraubt. Für diesen
Fall ist die Einlaßöffnung 46 des Ventilsitzelementes 43 an einem Ende zu einem
unteren Bereich des Befestigungsloches 100 hin geöffnet. Das Befestigungsloch
100 ist mit einer Einlaßöffnung 104 über einen Strömungskanal 103 verbunden,
welcher im Körper 4 gebildet wird. Hierdurch ist die Einlaßöffnung 46 des ersten
Magnetventils 5 mit der Einlaßöffnung 104 strömungsverbunden.
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Andererseits ist die Auslaßöffnung 47 des ersten Magnetventils 5 über einen im
Zylinderblock 9 vorgesehenen Strömungskanal 105 mit der im Zylinderkörper 4
vorgesehenen, eine kleine Druckaufnahmefläche aufweisenden Kammer 13 verbunden.
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Das zweite Magnetventil 6 ist detaillierter in Fig. 8 dargestellt. Das
Magnetventil 6 weist ein Hauptstück 60 mit einem sich nach unten erstreckenden
rohrförmigen Befestigungsbereich 62 auf, welcher außen mit einem Gewinde 61
versehen ist. Weiterhin weist das Magnetventil 6 ein Kolben-Führungsrohr 63 auf,
welches konzentrisch über dem rohrförmigen Befestigungsbereich 62 angeordnet
ist. Um das Kolben-Führungsrohr 63 herum ist eine zylindrische Erregerspule
64 angeordnet. Sie wird fest in einer bestimmten Lage gegen eine Verschiebung
gehalten und ist in Gießharz 65, welcher von einem Gehäuse 66 umschlossen wird,
eingebettet.
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Das Gehäuse 66 ist an dem Hauptstück 60 mit Hilfe einer Mutter 67 befestigt,
welche mit dem ein Gewinde aufweisenden, äußeren oberen Ende des
Kolben-Führungsrohres 63 verschraubt ist. Das Kolben-Führungsrohr 63 nimmt bewegbar einen
Kolben 68 auf, welcher normalerweise axial nach unten unter der Kraft einer
Schraubendruckfeder 70 gedrückt wird. Hierzu ist die Schraubendruckfeder 70
zwischen einem oberen Ende des Kolbens 68 und einer Endkappe 69 angeordnet,
welche am oberen Ende des Kolben-Führungsrohres 63 befestigt ist.
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Der Befestigungsbereich 62 des Hauptstückes 60 weist innen ein Gewinde 71 auf
und nimmt schlüssig ein Stangenführungselement 72 auf. Das
Stangenführungselement 72 wird fest im Befestigungsbereich 62 gehalten. Hierzu ist ein ein
Gewinde aufweisendes Ventilsitzelement 73 mit dem das Innengewinde 71
aufweisenden rohrförmigen Befestigungsbereich 62 verschraubt.
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Das Ventilsitzelement 73 weist einen äußeren oberen mit Gewinde versehenen
Bereich 74, welcher an dem Befestigungsbereich 62 befestigt ist, und ein axiales
Loch 75, welches sich longitudinal durch das Ventilsitzelement 73 erstreckt,
auf. Das untere Ende des axialen Loches 75 bildet ausschließlich eine
Einlaßöffnung 76. Das Ventilsitzelement 73 weist zusätzlich eine radiale
Auslaßöffnung 77, welche oberhalb der Einlaßöffnung 76 vorgesehen ist, und einen nach
oben gerichteten ringförmigen Ventilsitz 78, welcher zwischen der Einlaßöffnung
76 und der Auslaßöffnung 77 angeordnet ist, auf.
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Ein Ventilelement 79 in Form einer Ventilkugel wird in einem Aufnahmeelement
80 gehalten, welches beweglich in dem axialen Loch 75 des Ventilsitzelementes
73 aufgenommen ist. Eine Schraubendruckfeder 82 wirkt zwischen dem
Ventilsitzelement 73 und einem oberen Flansch 81 des Aufnahmeelementes 80, um das
Aufnahmeelement 80 nach oben zu drücken. Das Ventilelement 79 steht folglich
normalerweise nicht in Kontakt mit dem Ventilsitz 78 aufgrund der Kraft der
Feder 82. Das Aufnahmeelement 80 steht in Kontakt mit dem unteren Ende einer
Ventilstoßstange 83, welche an ihrem oberen Ende mit dem Kolben 68 verbunden
ist. Aufgrund dieser Konstruktion steht, wenn die Erregerspule 64 nicht
erregt ist, das Ventilelement 79 nicht in Kontakt mit dem Ventilsitz 78 aufgrund
der Kraft der Feder 82. Das zweite Magnetventil 6 ist dann folglich geöffnet.
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Das zuvor erläuterte zweite Magnetventil 6 ist an dem Zylinderblock 9, wie in
den Fig. 2 und 4 dargestellt, befestigt. Der Befestigungsbereich 62 des
Magnetventils 6 ist in ein ein Innengewinde aufweisendes Loch 101 im Zylinderblock 9
eingeschraubt. In dieser Lage ist die Einlaßöffnung 76 mit dem Strömungskanal
105 über einen Strömungskanal 106 verbunden, während die Auslaßöffnung 77 zu
einem unteren Bereich des Befestigungsloches 101 hin offen und über einen
Strömungskanal 107 mit der im Zylinderkörper 4 vorgesehenen Kammer 14 mit einer
großen Druck-Aufnahmefläche verbunden ist.
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Wie in Fig. 9 dargestellt, weist das dritte Magnetventil 7 die gleiche Gestalt
auf wie das zweite Magnetventil 6, welches zuvor erläutert wurde. Daher erscheint
eine nähere Beschreibung des Magnetventils 7 nicht notwendig. Die mit dem
Magnetventil 6 identischen Bauelemente des Magnetventils 7 sind durch die gleichen
Bezugszeichen mit dem Zusatz eines Striches gekennzeichnet. Das dritte
Magnetventil 7 ist an dem Zylinderblock 9 durch die Verschraubung des
Befestigungsbereiches 62' in einem Befestigungsloch 102 des Zylinderblockes 9 befestigt. Eine in
dem Ventilsitzelement 73' vorgesehene Einlaßöffnung 76' ist mit dem
Strömungskanal 107 über einen Strömungskanal 108 strömungsverbunden, während die
Auslaßöffnung 77' zu einem unteren Bereich des Befestigungsloches 102 hin offen und
über einen Strömungskanal 109 mit einer Auslaßöffnung 110 verbunden ist.
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Fig. 10 zeigt einen Steuer-Schaltkreis zur Steuerung der zuvor erläuterten
Schaltzylinder 1a oder 1b. Die eine kleine Druck-Aufnahmefläche aufweisende
Kammer 13 ist über Strömungskanäle 105, 103 und durch das in diesen
angeordnete erste Magnetventil 5 mit einer hydraulischen Energiequelle (nicht
dargestellt) verbunden. Andererseits ist die eine große Druck-Aufnahmefläche
sende Kammer 14 über die Strömungskanäle 108, 109 und durch das in diesen
angeordnete dritte Magnetventil 7 mit einem Tank verbunden. Beide Kammern 13, 14
sind über die Strömungskanäle 106, 107 und durch das in diesen angeordnete
zweite Magnetventil 6 miteinander verbunden.
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Das erste bis dritte Magnetventil 5-7 nimmt zur Steuerung des Ein- und
Ausflusses
des Arbeitsfluides in die beiden Kammern 13, 14 der Schaltzylinder 1a
oder 1b von Antriebsschaltkreisen 203-205 ausgehende entsprechende
Impulssignale auf. Der Ein- und Ausfluß des Arbeitsfluids wird in mechanische Kräfte
umgewandelt, welche schließlich an eine äußere Vorrichtung über einen
Kolbenstange 15 abgegeben werden.
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Das erste Magnetventil 5 wird lediglich im Ein-Aus Betrieb wie im Fall eines
Zwei-Wegeventils gesteuert. Wenn der Antriebsschaltkreis 203 einen Erregerstrom
abgibt um die Erregerspule 34 anzuregen, wird das Magnetventil 5 ein oder offen
geschaltet. Das Magnetventil 5 ist geschlossen, wenn die Erregerspule 34 nicht
erregt wird.
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Der Antriebs-Schaltkreis 204 führt dem zweiten Magnetventil 6 ein Hochfrequenz-
Impulssignal von beispielsweise 500 Hz zu, so daß der Impulsabstand des
Impulssignales geringer ist als die Ein-Aus-Schaltzeit des Ventilelementes 79. Das
Tastverhältnis (Impulsdauer/Impulsabstand) des Impulssignals wird so
eingestellt, daß eine analoge proportionale Steuerung des Öffnungsbereiches des
Ventiles 6 erreicht wird. Anders ausgedrückt, je größer das Tastverhältnis, desto
kleiner ist der Öffnungsbereich des Ventils. Wenn das Tastverhältnis einen
Maximalwert erreicht, ist das Magnetventil 6 vollständig geschlossen. Im Gegensatz
hierzu wächst der Öffnungsbereich des Ventils bei einer Abnahme des
Tastverhältnisses. Ist das Tastverhältnis auf einen Minimalwert herabgesetzt, so ist das
Magnetventil 6 vollständig geöffnet, wodurch ein größtmöglicher Fluß des
Arbeitsfluids gewährleistet ist.
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Der Antriebsschaltkreis 204 weist einen Impulsgeber 207 auf, welcher imstande
ist ein Hochfrequenz-Impulssignal zu erzeugen und eine
Tastverhältnis-Steuereinheit 208 aufweist. Der Betrieb des Antriebsschaltkreises 204 wird
entsprechend nach einem geeigneten Programm gesteuert, welches in einem
Mikrocomputer 206 abgespeichert ist.
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Das dritte Magnetventil 7, ähnlich wie das oben erläuterte zweite
Magnetventil 6, nimmt ein Hochfrequenz-Impulssignal (z. B. 500 Hz) auf, welches
vom Antriebsschaltkreis 205 abgegeben wird. Das Tastverhältnis des Hochfrequenz-
Impulssignals wird eingestellt, um eine analoge proportionale Steuerung des
Öffnungsbereiches des Ventiles 7 zu erreichen.
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Um die Ausgangsgröße des Schaltzylinders 1a oder 1b zu steuern, sendet der
Mikrocomputer 206 Bedarfssignale an die entsprechenden Antriebsschaltkreise 203,
204 und 205, von welchen wiederum bestimmte Impulssignale an die entsprechenden
Magnetventile 5-7 abgegeben werden. Hierdurch werden die Magnetventile 5-7
angetrieben, um den Ein- und Ausfluß bei den Schaltzylindern 1a oder 1b zu
verändern, wodurch die mechanische Ausgangsgröße der Schaltzylinder 1a, 1b
verändert wird.
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Eine beispielhafte Betriebsweise der Schaltzylinder 1a, 1b wird im nachhinein
mit Bezugnahme auf die Fig. 10 und 15 beschrieben. Das erste Magnetventil 5
wird erregt um zu öffnen. Zur gleichen Zeit wird an das dritte
Magnetventil 7 ein Erregerstrom abgegeben, um dieses vollständig zu schließen. Das zweite
Magnetventil 6 wird nicht erregt und ist daher vollständig geöffnet. Folglich
ist es für das Arbeitsfluid möglich, gleichzeitig in beide Kammern 13 und 14,
nämlich in die eine kleine Druck-Aufnahmefläche aufweisende Kammer 13 und in
die eine große Druck-Aufnahmefläche aufweisende Kammer 14 der Schaltzylinder 1a
und 1b zu strömen. Entsprechend der erzeugten Kraftdifferenz zwischen den
beiden Kammern 13 und 14 beginnt der Kolben 12 sich bei einem Zeitpunkt t&sub1;,
wie in Fig. 15 dargestellt, nach rechts zu bewegen. Bei einem Zeitpunkt t&sub2;
beginnt der Antriebsschaltkreis 204 ein Hochfrequenz-Impulssignal an das zweite
Magnetventil 6 abzugeben, um zeitweise die Rechtsbewegung des Kolbens 12 zu
stoppen, wenn der Kolben 12 einen Mittelpunkt S&sub1; seines Hubes erreicht hat.
Das Impulssignal ist so eingestellt, daß das Tastverhältnis des Impulssignals
am Anfang gering ist und dann mit zunehmender Zeit nach und nach zunimmt, bis
es schließlich einen maximalen Wert kurz vor dem Zeitpunkt t&sub3; annimmt, wie in
Fig. 15 dargestellt. Dies bedeutet, daß der Öffnungsbereich des zweiten
Magnetventils 6 sich in analoger Weise verändert, nämlich nach und nach von einem
Maximum (die vollständig geöffnete Ventilposition) zu einem Minimum (die
vollständig geschlossene Ventilposition) abnimmt, bei welcher (die vollständig
geschlossene Ventilposition) ein Einfluß des Arbeitsfluids in die die große Druck-
Aufnahmefläche aufweisende Kammer 14 blockiert ist. Der Kolben 12 stoppt daher
an einer bestimmten Position S&sub1;. Nachdem ein bestimmter Zeitraum zwischen den
Zeitpunkten t&sub3; und t&sub4; vergangen ist, nimmt das Tastverhältnis dem Impulssignals
des zweiten Magnetventils 6 nach und nach ab, wodurch der Öffnungsbereich des
Ventils von null auf das Maximum ansteigt. Der Kolben 12 bewegt sich wieder nach
rechts. Dieser Zustand wird für eine Dauer von einem Zeitpunkt t&sub5; bis zu einem
Zeitpunkt t&sub6;, bei welchem der Kolben 12 eine Position nahe der
Soll-End-Position S&sub2; erreicht, aufrechterhalten. In diesem Beispiel steigt dann das
Tastverhältnis wieder an, um hierdurch den Öffnungsbereich des Ventils proportional
zu verringern. Bei einem Zeitpunkt t&sub7; ist das Magnetventil 6 vollständig
geschlossen, wodurch der vorwärts gerichtete Hub des Kolbens 12 vollendet ist und
der Kolben 12 folglich in der Soll-End-Position S&sub2; stoppt.
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Die Bewegung des Kolbens der Schaltzylinder 1a, 1b wird durch ein
Rückkopplungssignal gesteuert, welches vom Positionssensor 8 abgegeben wird. Hierdurch
nimmt das Tastverhältnis zu, wenn der Kolben 12 sich der mittleren Position
und der Soll-End-Position S&sub2; annähert, wodurch verhindert wird, daß der
Kolben 12 über die Positionen S&sub1;, S&sub2; hinaus läuft.
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Wenn der Kolben 12 aus der Soll-End-Position herausbewegt werden soll, so wird
das erste Magnetventil 5 bei einem Zeitpunkt t&sub9; erregt, um sich zu öffnen.
Gleichzeitig wird dem zweiten Magnetventil 6 ein Impulssignal mit einem großen
Tastverhältnis zugeführt, um mit Hilfe des großen Tastverhältnisses das
Magnetventil 6 in einem geschlossenen Zustand zu halten. Im Gegensatz hierzu nimmt
das dritte Magnetventil 7 ein Impulssignal mit einem kleinen Tastverhältnis auf,
was dazu führt, daß das Arbeitsfluid aus der eine große Druck-Aufnahmefläche
aufweisenden Kammer 14 herausgetrieben wird, wodurch sich der Kolben nach links
bewegt. Die Rückstellgeschwindigkeit des Kolbens 12 kann durch die Einstellung
des Tastverhältnisses der Hochfrequenz-Impulse, die an das dritte Magnetventil 7
abgegeben werden, gesteuert werden. Dieses Tastverhältnis ist für einen
maximalen Wert eingestellt, wenn der Rückstellhub des Kolbens 12 abgeschlossen
ist.
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Die durch den Druck eines Fluids betriebenen Schaltzylinder 1a, 1b sind
aneinandergefügt, wie dies in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. In diesem Aufbau
sind die Zylinderblöcke 9 der Schaltzylinder 1a, 1b jeweils flächenweise
miteinander in Kontakt gebracht worden. Daraufhin sind die Verbindungsbolzen 26
durch die Verbindungslöcher 25 gesteckt und entsprechend vier
Muttern 27 mit den entsprechenden Bolzen 26 fest verschraubt worden, um die
Schaltzylinder 1a, 1b aneinander zu fügen. Vor diesem Aufbau wird einer der
Zylinderblöcke 9 durch Bohren oder Drehen so fertiggestellt oder hergestellt,
daß die Strömungskanäle 103, 109 sich hindurchlaufend durch den Zylinderblock
9 erstrecken und an den gegenüberliegenden Enden, also an der Vorder- und
Rückseite des Zylinderblockes 9, Öffnungen aufweisen. Die Strömungskanäle 103, 109
sind entsprechend in den einen Zylinderblock 9 so gebohrt, daß diese mit den
Strömungskanälen 103, 109 des anderen Zylinderblockes 9 entsprechend
strömungsverbunden sind, wenn die beiden Blöcke 9 jeweils flächenweise aneinandergefügt
sind. Eine Vielzahl von Dichtungen 111 sind zwischen den sich berührenden
Flächen der Zylinderblöcke 9 in der Nähe der Strömungskanäle 103, 109
vorgesehen, um eine Undichtigkeit für das Arbeitsfluid zu verhindern.
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Die so aneinandergefügten Schaltzylinder 1a, 1b weisen nur ein Paar einer
Einlaß- und Auslaßöffnung 104, 110 auf und können daher mit äußerster Leichtigkeit
an eine Rohrleitung angeschlossen werden.
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Die Getriebeelemente 2a, 2b bestehen aus einem Paar verlängerter
plattenähnlicher Hebel. Jeder Hebel 2a, 2b ist an einem seiner gegenüberliegenden Enden
mit der äußeren Verbindungsstange 17 der Kolbenstange 15 der entsprechenden
Schaltzylinder 1a, 1b verbunden. Das jeweils andere Ende der Hebel 2a, 2b ist
mit jeweils einem Hebel 120a, 120b der Schalthebelkraftübertragungseinrichtung 3
verbunden.
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Die Schalthebelkraftübertragungseinrichtung 3 ist, wie in Fig. 1 und 13
dargestellt,
auf einem Getriebe (durch die gestrichelten Linien in Fig. 13
angedeutet) angeordnet. Die Schalthebelkraftübertragungseinrichtung 3 weist eine
nach unten offene Abdeckung 113 und eine Antriebswelle 116 auf. Die
Antriebswelle 116 ist in der Abdeckung 113 angeordnet und mit Hilfe von zwei
ausgerichteten, in den gegenüberliegenden Endbereichen der Abdeckung 113
vorgesehenen Bohrungen 114, 115 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 116 trägt fest
einen Schalthebel 118, welcher mit einer Schaltgabel 117 des Getriebes im
Eingriff steht. Eine Schraubendruckfeder 119 wirkt zwischen der Abdeckung 113
und dem Schalthebel 118 so, daß die Antriebswelle 116, wie in Fig. 13
dargestellt, nach links gedrückt wird.
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Ein Ende der Antriebswelle 116 ragt aus der Abdeckung 113 heraus und ist mit
dem Hebel 120b verbunden, welcher wiederum mit dem Getriebeelement oder Hebel
2b verbunden ist. Der Hebel 120b nimmt am Schaltvorgang des Getriebes teil.
Das Ende der Antriebswelle 116 weist eine umlaufende Nut 121 auf, in
welche ein Stift 122 des Hebels 120a eingreift. Der Hebel 120a nimmt an der
Auswahl der Gangart des Getriebes teil. Der Hebel 120a ist im allgemeinen L-förmig,
wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und ist in seinem mittleren Bereich
gelenkig mit der Abdeckung 113 durch ein Schaftelement 123 verbunden. Der
L-förmige Hebel 120a ist gelenkig mit dem Übertragungshebel 2a verbunden und ist mit
dem Stift 122 versehen, welcher im Eingriff mit der Nut 121 der Antriebswelle
116 steht. Durch diese Anordnung, wenn der Hebel 120a durch den
Übertragungshebel 2a angetrieben wird und um das Schaftelement 123 dreht, verursacht die
Wechselwirkung zwischen dem Stift 122 und der Nut 121 eine longitudinale
Verschiebung der Antriebswelle 116 so weit, daß der Schalthebel 118 zwischen den
Positionen N&sub1;, N&sub2; und N&sub3; bewegbar ist.
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Wenn der Hebel 120b durch den Übertragungshebel 2b bewegt wird, wird die
Antriebswelle 116 zur Rotation um ihre eigene Achse angetrieben, wodurch eine
gewünschte Schalthebelposition ausgewählt wird.
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Im Betrieb werden die mechanischen Ausgangsgrößen der entsprechenden
Schaltzylinder
1a, 1b von den Kolbenstangen 15 über die Übertragungshebel 2a, 2b an
die Schalthebelkraftübertragungseinrichtung 3 zur Schaltung des Getriebezuges
in eine gewünschte Position abgegeben.
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Zum Beispiel wird der Schalthebel 118, wenn ein Kraftfahrzeug
gestartet wird, von der augenblicklichen Position N&sub1; in die erste
Übersetzungsposition bewegt, welche durch die umkreiste Ziffer 1 in Fig. 14 dargestellt ist.
In diesem Beispiel ist der Schaltzylinder 1a zur Betätigung des Hebels 120a für
die Vollendung der Auswahl der Gangart des Getriebes deaktiviert. Hingegen wird
der Hebel 120b durch die mechanische Ausgangsgröße des Schaltzylinders 1b in
einer Richtung bewegt, so daß der Schalthebel 118 die erste Übersetzungsposition
erreicht. Steigt nun die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs, so wird die zweite
Übersetzungsposition ausgewählt, welche hier durch die umkreiste Ziffer 2
angezeigt ist. Hierzu wird der Schalthebel 118 aus der ersten
Übersetzungsposition durch die Position N&sub1; in die zweite Übersetzungsposition aufgrund der
Ausgangsgröße des Schaltzylinders 1b bewegt. Bei einer weiteren Zunahme der
Reisegeschwindigkeit des Fahrzeuges ist es notwendig die dritte
Übersetzungsposition zu wählen, welche durch die umkreiste Ziffer 3 angezeigt ist. In
diesem Beispiel wird der Schalthebel 118 in die Position N&sub1; aufgrund der
Ausgangsgröße des Schaltzylinders 1b zurückgebracht. Darauf wird der Schaltzylinder 1a
aktiviert um den Schalthebel 118 in die Position N&sub2; zu bewegen, damit dann der
Schaltzylinder 1b wiederum aktiviert wird um den Schalthebel 118 in die dritte
Übersetzungsposition zu versetzen. Hierdurch wird der Schalthebel 118 genau
und stoßfrei in eine gewünschte Übersetzungsposition aufgrund der Steuerung
durch die Schaltzylinder 1a, 1b gebracht.
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Es ist offensichtlich, daß Veränderungen und Variationen der Erfindung nach der
Lehre der Erfindung möglich sind. Es ist daher verständlich, daß die Erfindung
im Rahmen der Ansprüche auch anders ausgeführt werden kann als sie speziell
beschrieben wurde.