DE3878094T2

DE3878094T2 - Schaltsteuersystem fuer hilfsgetriebe.

Info

Publication number: DE3878094T2
Application number: DE8888112540T
Authority: DE
Inventors: Thomas Alan Genise
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1988-08-02
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2008-08-03
Also published as: IN170777B; ES2038254T3; CA1320652C; CN1031752A; EP0305750B1; EP0305750A2; JPS6483962A; EP0305750A3; US4788875A; KR890004903A; AU2155988A; DE3878094D1; AU596345B2; BR8804508A; KR920000036B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltsteuersystem für eine Hilfsgetriebegruppe mit wechselbarer über-Setzung und insbesondere betrifft sie eine Hilfsgetriebesplitgruppe mit wechselbarer Übersetzung, die eine Vorauswahl vor dem Schalten oder Wechseln der Übersetzung einer Hilfsgruppe erlaubt, wobei das Schalten oder Wechseln der Übersetzung durch Erreichen von Freigabebedingungen erzielt wird, wie beispielsweise eine Drehmomentunterbrechung, die das Ausrücken des bislang eingelegten Hilfsgruppenganges und das Erzielen der Synchronisation oder im wesentlichen vorhandener Synchronisation der Kupplungsglieder erlaubt, die dem vorgewählten Gang zugeordnet sind.

Beschreibung des Standes der Technik

Verbundgetriebe mit Split- oder Bereichsgruppe oder Kombinationen davon sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie mit Bezug auf die US-Patentschriften 3 105 395; 3 648 546; 3 799 002; 2 932 988 und 3 229 591 ersichtlich ist, wobei die Offenbarung all dieser durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Hauptgruppe solcher Getriebe ist typischerweise von dem Bediener über einen direkt oder über elektrische und/oder pneumatische Mittel auf Schaltstangen arbeitenden Hebeln gesteuert, und die Hilfsgruppe wird typischerweise durch einen Kontrollhebel oder -knopf geschaltet, der an dem Schalthebelgriff oder diesem benachbart angeordnet ist, um die fernliegende Hilfsschaltungseinrichtung entweder pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch zu betätigen. Beispiele solcher Schaltsteuersysteme für Verbundgetriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und Beispiele davon können detaillierter den US-Patentschriften 2 637 222; 2 763 290; 3 648 046; 3 799 002; 3 92u 469; 3 983 799 sowie 4 194 410 entnommen werden, wobei die Offenbarung all dieser durch Bezugnahme auf diese hiermit eingeschlossen ist.
Außerdem sind aus dem Stand der Technik gesperrte ("blocked") Getriebe mit wechselbarer Übersetzung in einfacher und in Verbundbauweise bekannt, wie mit Bezug auf die oben genannten Patente Nr. 3 799 002; 3 921 469; 3 983 799 und 4 194 410 ersichtlich ist. Gesperrte Getriebe dieses Typs nutzen typischerweise Klauenkupplungseinrichtungen, die gegen eine federnde Vorspannung zur Vorspannung in Richtung auf den formschlüssigen Kupplungseingriff axial geschaltet werden können, sobald Synchronismus oder eine im wesentliche synchrone Rotation zwischen den Teilen festgestellt wird. Der Aufbau und die Funktion der federnd vorbelasteten Klauenkupplungsanordnungen und der dabei verwendeten Sperreinrichtungen ist aus dem Stand der Technik bekannt und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Der Getriebe mit wechselbarer Übersetzung betreffende Stand der Technik, speziell der Hilfsgetriebeabschnitte von Getrieben mit wechselbarer Übersetzung betreffende Stand der Technik, ist besonders vorteilhaft, insofern, als er dem Bediener erlaubt, einen Gangwechsel vorzuwählen, wobei der Gangwechsel erst bei nachfolgender Erzielung von gewissen Arbeitsbedingungen ausgeführt wird, beispielsweise einer Drehmomentsunterbrechung, die das Ausrücken des bislang eingelegten Ganges und das Erzielen von im wesentlichen synchroner Rotation der dem vorgewählten Gang zugeordneten Klauenkupplungsteile erlaubt.
Ein druckmittelbetätigtes Steuersystem zum Schalten mit Vorauswahl einer Hilfsgetriebegruppe ist in der US-PS 4 555 959 dargestellt, deren Offenbarung hiermit eingeschlossen ist. Dieses Steuersystem benutzt Steuerventile, um schnelles Ansprechen zu erzielen, sowie Vorauswahlsperrventile, die die Fluidverbindung zwischen den Steuerventilen und der Schalteinrichtung solange sperren, bis eine vorbestimmte Bedingung eintritt, wie z.B. das Auftreten eines Signales, das anzeigt, daß der Bediener die Fahrzeugkupplung betätigt.
Während das Steuersystem für die Hilfsgetriebegruppe nach dem Stand der Technik in gewissen Situationen, wie beispielsweise beim Steuern des vorauswählbaren Schaltens von Hilfsgetriebesplitgruppen, akzeptable Eigenschaften zeigt, sind die Systeme nach dem Stand der Technik komplizierter und/oder teurer im Aufbau als gewünscht.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung sind die Nachteile des Standes der Technik überwunden oder minimiert, indem ein fluidbetätigtes Schaltsteuersystem mit Vorauswahl für eine Hilfsgetriebesplitgruppe vorgesehen worden ist, das relativ billig und unkompliziert ist.
Das oben genannte ist erreicht worden, indem ein Eingabevorwahlmittel, wie beisPielsweise ein an einem Schalthebel eines Getriebes angeordneter Knopf oder Hebel vorgesehen worden ist, mittels dessen ein Hilfsgruppengangwechsel vorausgewählt werden kann, wobei das Eingabevorauswahlmittel in direkter Fluidverbindung (d.h. verbunden über Fluidkanäle, die nicht durch Ventile gesteuert sind) mit einer ferngesteuerten Folgeschalteinrichtung steht, wobei dadurch die kosten und die Schwierigkeiten einer zwischen der Eingabe- und der Folgeeinrichtung angeordneten Hauptventileinrichtung und/oder Sperreinrichtung vermieden werden. Vorzugsweise ist das Schaltsteuersystem ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes Hilfsgruppensteuersystem mit relativ langen Fluidleitungen, die die Eingabe- und fernliegende Folgeeinrichtung direkt verbinden.
Es ist herausgefunden worden, daß für das vorausgewählte Schalten einer Hilfsgetriebesplitgruppe das schnelle Ansprechen, das andere Typen von Hilfsgetriebegruppen erfordern, nicht erforderlich ist und daß so die Verwendung von Hauptventileinrichtungen vermieden und akzeptabel schnelles Ansprechen der Folgeeinrichtung erreicht werden kann, indem etwas erweiterte Fluidverbindungen und/oder Fluidreservoire an der fernliegenden Folgeschalteinrichtung vorgesehen werden.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes, relativ einfaches und nicht zu teures Schaltsteuersystem für das Schalten mit Vorauswahl einer Hilfsgetriebesplitgruppe zu schaffen.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung des Schaltungssteuersystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1A ist eine schematische Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform des Schaltungssteuersystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verbundgetriebes mit Splitgruppe des Typs,der vorteilhafterweise durch das Schaltungssteuer-System nach Fig. 1 gesteuert ist.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Getriebes.
Fig. 4 ist eine schematische Veranschaulichung des Schaltmusters des Getriebes nach den Fig. 2 und 3.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Zwecks Vereinfachung bei der Bezugnahme und ohne Beschränkung wird in der folgenden Beschreibung eine bestimmte Terminologie benutzt. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" sowie "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die jeweils Bezug genommen ist. Die Worte "nach vorne" sowie "nach hinten" beziehen sich entsprechend auf das vordere sowie hintere Ende des Getriebes, wenn dasselbe auf übliche Weise in dem Fahrzeug eingebaut ist. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Baugruppe und bezeichneter Teile zu bzw. von der geometrischen Mitte weg. Die Terminologie umfaßt die oben speziell genannten Worte, Ableitungen davon sowie Worte von gleicher Bedeutung.
Der Begriff "Verbundgetriebe" ist zur Bezeichnung eines Getriebes benutzt, das eine Hauptgetriebegruppe und eine Hilfsgetriebegruppe aufweist, die hintereinander angeordnet sind, wobei die ausgewählte Übersetzung der Hauptgetriebegruppe mit einer darüber hinaus ausgewählten Übersetzung der Hilfsgetriebegruppe kombiniert werden kann. Der hier benutzte Begriff "Verbundgetriebe mit Splitgruppe" bezeichnet ein Verbundgetriebe, bei dem das Hilfsgetriebe dafür vorgesehen ist, unterschiedliche auswählbare Stufen oder Zwischenstufen des in der Hauptgetriebegruppe ausgewählten Übersetzungsverhältnisses vorzusehen. Bei einem Verbundgetriebe mit Splitgruppe ist die Hauptgetriebegruppe typischerweise mit relativ großen Stufen versehen, die durch die Hilfsgetriebegruppe gesplittet oder unterteilt werden.
Der Begriff "gesperrtes Getriebe" oder "gesperrter Getriebeabschnitt" bezeichnet ein Schaltgetriebe oder eine Getriebegruppe, bei dem bzw. der ein ausgewähltes Zahnrad mittels einer wahlweise einrückbaren Kupplung mit einer Welle drehfest verbunden ist, wobei eine Sperreinrichtung dazu dient, ein solches Einrücken zu verhindern, bis die Teile der Kupplung im wesentlichen synchron sind, wobei diese Synchron-Bedingung durch manuelle und/oder automatische Beeinflussung der Getriebeeingangswelle und/oder -ausgangswelle erreicht wird, um ein Durchlaufen durch die Synchron-Bedingung zwischen diesen zu veranlassen, wohingegen die Synchron-Bedingung nicht durch einen genügenden Reibungskontakt zwischen den ausgewählten Kupplungsteilen erreicht wird, um die Kupplungsteile und die mit diesen verbundene Vorrichtung zu veranlassen, synchron mit dem anderen Teil umzulaufen. Sowohl der Aufbau als auch die Arbeitsweise von Sperreinrichtungen sowie diese benutzenden Getrieben sind in den oben genannten US-PSen 3 799 002; 3 921 469; 3 983 979 sowie 4 194 410 erläutert und beansprucht, weshalb für derartige Details darauf Bezug genommen ist.
In den Fig. 2 und 3 ist ein halbgesperrtes ("semi-blocked") "4x3"-Verbundgetriebe 10 mit Splitgruppe und zwölf Vorwärtsgängen dargestellt. Das Getriebe 10 weist eine Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 hintereinandergeschaltet ist, wobei jedes der beiden eine Vielzahl auswählbarer Gänge oder Kraftwege aufweist. Die Haupt- und die Hilfsgetriebegruppe sind beide in einem herkömmlichen Gehäusemittel 16 geeignet untergebracht. Getriebe dieser Bauart sind in der kanadischen Patentschrift Nr. 1 180 919 und in der europäischen Patentschrift Nr. 0 071 353 dargestellt, wobei die Offenbarung der beiden durch Bezugnahme eingeschlossen sein soll.
Das Getriebe 10 weist eine Eingangwelle 18 auf, die bei ihrem Vorderende durch ein Lager 20 gehalten und die mit einem Eingangszahnrad 22 durch eine Profilverzahnung drehfest verbunden ist. Das Eingangszahnrad 22 treibt gleichzeitig ein Paar von Hauptgruppenvorgelegewellen mit gleicher Drehzahl an. In der dargestellten Ausführungsform ist das Getriebe mit zwei Hauptgruppenvorgelegewellen 24, 26 versehen, die an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet sind, wobei die Hauptwelle koaxial fluchtend mit der Eingangswelle 18 angeordnet und mit einem Führungsabschnitt an ihrem vorderen Ende versehen ist, der drehbar von dem hinteren Ende der Eingangswelle aufgenommen und von dieser gestützt ist.
Die Eingangswelle 18 ist normalerweise in einer Richtung lediglich durch einen Primärantrieb angetrieben, wie beispielsweise einen von einem Gaspedal gesteuerten Dieselmotor E über eine wahlweise betätigte, normalerweise in eingerücktem Zustand befindliche Reibungskupplung CL. Die Kupplung CL kann durch die Betätigung eines Pedales P, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, wahlweise außer Eingriff gebracht werden.
Verbundgetriebe, speziell diejenigen mit Splitgruppe, werden normalerweise mit einer "AxB"-Notation bezeichnet, wobei:
"A" gleich der Anzahl von auswählbaren Vorwärtsgängen oder Leistungswegen in der Hauptgetriebegruppe ist;
"B" gleich der Anzahl von auswählbaren Gängen oder Leistungswegen in der Hilfsgetriebegruppe ist; und
"AxB" gleich der Anzahl von verfügbaren Vorwärtsgängen des Getriebes ist.
Die Hauptgruppenvorgelegewellen 24 und 26 tragen identische Gruppen von Vorgelegenwellenzahnrädern 36, 38, 40, 42 und 44, wobei die Gruppen jeweils ein Paar von Zahnrädern von gleicher Größe und Zähnezahl bilden und an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet sind, wie es beispielsweise das Paar der Zahnräder 36 ist. Auf der Hauptwelle 28 sitzt eine Vielzahl von Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrädern 46, 48, 50 und 52, die zeitlich einander ausschließend mit dieser kuppelbar sind, indem aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsmuffen verschoben werden.
Die Hauptgruppen-Hauptwellenzahnräder 46, 48 und 50 sitzen auf der Hauptwelle 28 und kämmen ständig mit und sind von den einander diametral gegenüberliegenden Paaren von Vorgelegewellenzahnrädern 38, 40 bzw. 42, schwimmend gelagert, deren Befestigungsmittel und daraus resultierenden speziellen Vorzüge detaillierter in den US-PSen 3 105 395 und 3 335 616 erläutert sind, die beide dem Anmelder dieser Anmeldung zuzuschreiben und durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Das Hauptwellenzahnrad 52 ist das Rückwärtsgangzahnrad und steht mittels herkömmlicher (nicht dargestellter) zwischenliegender freilaufender Zahnräder in ständigem Eingriff mit einem Paar von Vorgelegewellenzahnrädern 44. Die am weitesten vorne liegenden Vorgelegewellenzahnräder 36 kämmen ständig mit dem Eingangszahnrad 22 und sind von diesem angetrieben, wodurch sich die Vorgelegewellen 24 und 26 simultan drehen, sobald die Eingangswelle angetrieben ist.
Die Hauptgruppen-Hauptwellenzahnräder 46, 48, 50 und 52, die Hauptgruppenvorgelegewellenzahnräder 36, 38, 40, 42 und 44 sowie die freilaufenden Zahnräder kämmen alle ständig miteinander, sind von dem Eingangszahnrad 22 angetrieben und bilden so in Kombination die eingangsseitigen Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 10.
Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind gleitend verschiebbare Kupplungsmuffen 56, 58 und 60 mit der Hauptwelle 28 verzahnt, um axial relativ zu dieser bewegbar und drehfest mit dieser verbunden zu sein. Die verschiebbare Kupplung 56 ist mittels einer Schaltgabel 62 axial verschiebbar, um das Zahnrad 52 mit der Hauptwelle zu kuppeln. Die verschiebbare Kupplung 58 ist mittels einer Schaltgabel 64 axial verschiebbar, um entweder das Zahnrad 50 oder das Zahnrad 48 mit der Hauptwelle zu kuppeln. Die verschiebbare Kupplung 60 ist mittels einer Schaltgabel 66 axial verschiebbar, um entweder das Zahnrad 46 oder um das Eingangszahnrad 22 (und damit die Eingangswelle 18) mit der Hauptwelle zu kuppeln. Die Schaltgabeln 62, 64 und 66 sind an (nicht dargestellten Schaltstäben oder -stangen einer bekannten Schaltstangengehäuseanordnung befestigt, die über einen konventionellen Schalthebel 72 zu betätigen ist. Es ist selbstverständlich, daß der Schalthebel 72 direkt auf die Schaltstangen wirken kann, und daß dieser auf die Schaltstangen über eine fernwirkende Verbindung wirken oder Ventilmittel betätigen kann. Die vorliegende Erfindung ist auch bei Getrieben anwendbar, die eine fernwirkende mechanische, elektrische oder fluidbetätigte Schalteinrichtung anstelle eines Schaltstangengehäuses und eines konventionellen Schalthebels verwenden.
Wird nun die Splithilfsgruppe 14 betrachtet, ist die sich in diese erstreckende Hauptwelle 28 koaxial zu der Ausgangswelle 74 sowie von dieser geführt, die ihrerseits in dem Gehäuse 16 durch geeignete, mit 76 bezeichnete Lager gelagert ist. Die Hilfsgruppe umfaßt außerdem eine Anzahl von Hilfsgruppenvorgelegewellen 78 und 80, die identische Paare von Vorgelegezahnrädern 84, 86 und 88 tragen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt und in der oben genannten US-PS 3 105 395 dargestellt, sind, um die Axial- und Querabmessung eines Getriebes mit zwei Vorgelegewellen zu verringern, die Hauptgruppenvorgelegewellen 24 und 26 gegen die Hilfsgruppenvorgelegewellen um 40º bis 90º versetzt. Die Hauptgruppenvorgelegewellen sind in dem Gehäuse 16 durch Lager 9o und 92 gelagert, während Hilfsgruppenvorgelegewellen 78 und 80 in dem Gehäuse 16 durch Lager 94 und 96 gelagert sind.
Zwei Hilfsgruppenhauptwellenzahnräder 108, 110 sitzen auf der Hauptwelle 28 und kämmen ständig mit den sie lagernden Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnrädern 84 bzw. 86. Ein Ausgangszahnrad 112 ist mit der Ausgangswelle 74 relativ zu dieser axial beweglich drehfest verzahnt. Das Ausgangszahnrad 112 kämmt ständig mit dem Hilfsvorgelegewellenzahnradpaar 88.
Federnd vorbelastete Kupplungsstücke 116, 118 und 120 sind mit der Hauptwelle 28 profilverzahnt verbunden und bilden in Verbindung mit (nicht dargestellten) Sperreinrichtungen nachgiebige, gesperrte Kupplungseinrichtungen der Bauart, die in den oben genannten US-PSen 3 799 002; 3 921 469 und 3 924 484 zum wahlweisen, zeitlich einander ausschließenden Kuppeln der Zahnräder 108, 110 und 112 mit der Hauptwelle 28 beschrieben sind. Die Kupplung 116 ist durch eine Feder 130 axial federnd vorbelastet und in ihrer axialen Bewegungsfreiheit durch den Anschlag 134 begrenzt. Die Kupplungsstücke 118 und 120 sind durch eine auf der Hauptwelle sitzende Feder 136 axial voneinander weg vorgespannt und in ihrer axialen Bewegungsfreiheit durch die Anschläge 138 und 140 begrenzt.
Das Zahnrad 112 ist durch eine Schaltgabel 142 axial zu bewegen, die durch einen Kolben 144 axial bewegbar ist. Die Hilfsgruppenhauptwellenzahnräder 108 und 110 sind, um eine gemeinsame axiale Bewegung und eine voneinander unabhängige Rotation zu erreichen, miteinander durch einen Ring 146 verbunden und durch eine Schaltgabel 148 und einen Schaltkolben 150 axial zu bewegen. Die Schaltkolben 144 und 150 sind in einer ferngesteuerten Schaltventileinrichtung 152 der Hilfsgruppe enthalten; die im einzelnen weiter unten beschrieben ist und durch die die Zahnräder 108, 110 oder 112 zeitlich einander ausschließend wahlweise mit der Hauptwelle 28 gekuppelt werden. Das Kuppeln des Zahnrades 108 mit der Hauptwelle 28 definiert den niedrigsten Gang oder den am höchsten untersetzten Leistungsweg der Hilfsgruppe 14. Das Kuppeln des Zahnrades 110 mit der Hauptwelle 28 bedeutet den mittleren Gang oder den mittel untersetzten Kraftweg der Hilfsgruppe 14. Natürlich bewirkt das Kuppeln des Zahnrades 112 mit der Hauptwelle 28 das direkte Kuppeln der Hauptwelle 28 mit der Ausgangswelle 74 und bedeutet den höchsten Gang oder direkten Leistungsfluß in der Hilfsgruppe 14.
Die Steuerung der Hilfsgruppenschaltventileinrichtung 152 erfolgt durch ein bedienergesteuertes Auswahlmittel, wie beispielsweise einen Auswahlhebel 144, der mit dem Gangschalthebel 72 bei dem Gangschaltgriff 156 verbunden ist. Typischerweise ist der Hauptsteuerauswahlschalter 154 ein Knopf-oder Kipphebel, der drei einzelne Positionen ("niedrig", "mittel" und "hoch") hat, durch die einer der Hilfsgruppenleistungswege oder -gänge vorausgewählt werden kann.
Wie in dem oben genannten kanadischen Patent Nr. 1 180 919 beschrieben ist, sind die in dem Getriebe 10 mit Hilfsgruppe verwendeten Sperreinrichtungen sowie die anderen Kupplungsstücke eines gegebenen kuppelbaren Paares von Kupplungsstücken mit komplementär geneigten Schrägflächen an den Sperrzähnen oder Teilen davon versehen und neigen dazu, unter dem Einfluß der Federvorspannung eine Freigabe zu verursachen, wenn die Hauptwelle anderweitig, d.h. zu einem beliebigen der Hauptwellenzahnräder, unverbunden ist und dadurch eine minimale Beschleunigung erfährt. Die Schrägstellung der Sperrzähne ist jedoch nicht ausreichend, um eine Freigabe beim normalen Schaltten zu bewirken, wodurch deren erforderliche Sperrfunktion beim normalen Schalten nicht beeinträchtigt wird. Es wurde gefunden, daß die Winkel der komplementären Schrägflächen von 15º bis 25º, vorzugsweise von 20º, eine zufriedenstellende Arbeitsweise sicherstellen, wenn sie in Verbindung mit normalerweise anzutreffenden Federkräften und Kupplungsbeschleunigungen verwendet werden.
Bei der Verwendung eines Schaltsteuerhebels 154 kann ein Schalten oder Gangwechsel in der Hilfsgruppe 14 des Getriebes 10 durch den Bediener durch einfaches Bewegen des Hebels 154 in die gewünschte Auswahlposition vorausgewählt werden. Der vorausgewählte Hilfsgruppengangwechsel oder das Schalten wird zu einem solchen Zeitpunkt voll ausgeführt, an dem Freigabebedingungen, wie beispielsweise eine Unterbrechung des von dem Getriebe übertragenen Drehmomentes, dem aktuell eingelegten Gang das Ausrücken erlauben und/oder im wesentlichen vorhandene Synchronisation der Kupplungsstücke des gewählten Ganges vorliegt.
Es ist ersichtlich, daß, obwohl das Schaltsteuersystem der vorliegenden Erfindung speziell in Verbindung mit Verbundgetrieben mit Hilfsgruppe vorteilhaft ist, die gesperrte Kupplungsanordnungen in wenigstens deren Hilfsgruppe verwenden, das Schaltsteuersystem der vorliegenden Erfindung auch bei einem beliebigen anderen Schaltgetriebeaufbau verwendet werden kann, der die Vorauswahl eines Gangwechsels oder Schaltens desselben erlaubt.
Das Schaltmuster für das "4x3"-Verbundgetriebe 10 mit zwölf Vorwärtsgängen der vorliegenden Erfindung kann der Fig. 4 entnommen werden.
Das Schaltsteuersystem 158 zum Schalten der Hilfsgruppe 14 des Verbundgetriebes 10 enthält die Hauptventilauswahleinrichtung 160, die vorzugsweise innerhalb des Schalthebelgriffes 156 enthalten ist sowie die Fernschaltbetätigungseinrichtung 152, die in einer eine Einheit bildenden Ventileinrichtungsbaugruppe 170 für die Hilfsgruppe vorgesehen ist, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.
Das Schaltauswahlventil 160 ist eine bedienerbetätigte Auswahleinrichtung mit einem Knopf oder Wippschaltglied 154, das in eine von drei auswählbaren Positionen bewegbar ist, die hier als "niedrig", "mittel" und "hoch" jeweils entsprechend zu den langsamen, mittleren und schnellen Leistungswegen der Hilfsgetriebegruppe 14 bezeichnet sind. Das Ventil 160 ist mit der Versorgungseinrichtung von unter Druck stehendem Fluid, vorzugsweise Druckluft, verbunden, und zwar vorzugsweise durch eine gefilterte geregelte Verbindung zu einem Lastkraftwagendruckluftsystem. In der "Niedrig"-Stellung des Auswahlgliedes 154 verbindet das Ventil 160 die Druckluftversorgung mit einer Druckleitung 2 und die Druckleitung 3 mit einem Auslaßpunkt. In der "Mittel"- Stellung des Auswahlgliedes 154 verbindet das Ventil 160 die Leitungen 2 und 3 mit dem Auslaß und sperrt die Versorgungsleitung. In der "Hoch"-Stellung des Auswahl gliedes 154 verbindet das Ventil 160 die Leitung 3 mit der Versorgungseinrichtung von unter Druck stehendem Fluid und die Leitung 2 mit dem Auslaßpunkt. Der spezielle Aufbau des Ventiles 160 und alternative Ventilaufbauten, die die im wesentlichen gleiche Funktion zeigen, sind aus dem Stand der Technik bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die Schaltbetätigungseinrichtung 152 weist einen bzw. eine Ventilkörper oder Baugruppe 170 auf, der bzw. die zwei im wesentlichen zueinander parallele Bohrungen 172, 174 begrenzt, in denen Schaltbetätigungskolben 144 bzw. 150 gleitend aufgenommen sind. Eine gegenseitige Sperreinrichtung oder -glied 176 wirkt mit Nuten 178, 180 in dem Schaltkolben zusammen, um sicherzustellen, daß zu einem Zeitpunkt höchstenseiner der Kolben 144 und 150 aus seiner Ruheposition herausbewegt werden kann. Das Verriegelungsstück 176 stellt so sicher, daß zu einem Zeitpunkt nur eines der Hilfsgruppenhauptwellenzahnräder 108, 110 oder 112 eingekuppelt werden kann. Verriegelungseinrichtungen dieses Typs sind aus dem Stand der Technik bekannt.
An dem Ventilkörper 170 sind Anschlüsse 182, 184 und 186 zur Verbindung mit (mit der Quelle verbundenen) Druckleitungen 1, 3 bzw. 2 vorgesehen. Der Anschluß 182 steht mit einem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser oder Zylinderabschnitt 188 der Bohrung 172 in Verbindung, indem ein Kolbenabschnitt 190 des Schaltkolbens 144 gleitend und abgedichtet aufgenommen ist. Der Kolbenabschnitt 190 weist an dessen rechter Seite eine vergleichsweise größere Fläche 192 und eine vergleichsweise kleinere Fläche 194 an dessen linker Seite auf. Die linke Seite 194 des Kolbenabschnittes 190 ist der konstanten Druckbeaufschlagung der Leitung 1 ausgesetzt, um den Kolben 144 nach rechts in die dargestellte Ruheposition vorzuspannen. Die rechte Seite 192 des Kolbenabschnittes 190 ist dem Druck der Leitung 3 ausgesetzt. Weil der dem Druck der Leitung 3 ausgesetzte Flächenbereich 192 größer als der Flächenbereich 194 ist, der dem Druck von Leitung 1 ausgesetzt ist, wenn beide Leitungen 1 und 3 mit Druck beaufschlagt sind, wird der Kolben 144 zwangsläufig nach links in die "Hoch" -Position überführt, die dargestellt ist.
Die Bohrung 174 weist einen ersten Abschnitt 196 mit vergrößertem Durchmesser auf, in dem ein Kolbenabschnitt 198 des Schaltkolbens 150 gleitend und abgedichtet aufgenommen ist. Ein Schaftabschnitt 200 mit reduziertem Durchmesser hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der eines Abschnittes 202 des Kolbenbauelementes 150, und erstreckt sich von dem Kolbenabschnitt 198 nach rechts. Entsprechend weist der Kolbenabschnitt 198 an dessen rechter Seite einen vergleichsweise größeren Flächenbereich 202 und einen vergleichsweise kleineren Flächenbereich 204 an dessen linker Seite auf. Der relativ größere Flächenbereich 202 des Kolbenabschnittes 198 ist dem konstanten Fluiddruck der Leitung 2 ausgesetzt, während der relativ kleinere Flächenbereich 204 des Kolbenabschnittes 198 dem Fluiddruck der Leitung 1 über den Durchgang 206 ausgesetzt ist. Entsprechend wird der Kolben 150, wenn beide Leitungen 1 und 2 mit Druck beaufschlagt sind, nach links in die "Niedrig"-Stellung bewegt.
Die Bohrung 174 weist einen weiteren Abschnitt oder Zylinder 208 mit vergrößertem Durchmesser auf, in dem ein weiteres scheibenartiges Kolbenglied 210 gleitend und abgedichtet aufgenommen ist. Der Kolben 210 und der Kolben 150 sind voneinander unabhängig axial bewegbar. Das Kolbenglied 210 liegt in seiner am weitesten linken Position, die durch die Schulter zwischen den Zylindern 196 und 208 definiert ist, an dem Vorsprung 200 des Kolbens 150 an, um denselben zwangsweise in die dargestellte Ruheposition zu bringen. Wie erkennbar ist, ist der nach rechts schauende Oberflächenbereich 212 des Kolbens 210 beträchtlich größer als der Oberflächenbereich 204 und somit bringt der Oberflächenbereich 212, der dem Druck aus Leitung 3 über einen Durchgang 214 ausgesetzt ist, den Kolben 150 zwangsläufig nach links in die Ruheposition, und zwar ausschließlich dann, wenn beide Leitungen 3 und 1 mit Druck beaufschlagt sind, wobei die Bewegung des Kolbengliedes 210 nach links durch die Schulter zwischen den Zylinderabschnitten 196 und 208 begrenzt ist.
Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Leitung 1 beim Einsatz andauernd von der Quelle unter Druck stehenden Fluids her mit Druck beaufschlagt und die Leitungen 2 und 3 sind wahlweise, jedoch zeitlich einander ausschließend, mit Druck beaufschlagt, um ein Arbeiten der Hilfsgetriebegruppe 14 in hohem oder niedrigem Gang zu erreichen. Um das Arbeiten des Getriebes 14 in niedrigem Gang zu erreichen, wird die Leitung 2 mit Druck beaufschlagt, wodurch der Kolben 150 und die Schaltgabel 148 nach links gebracht werden. Um die Hilfsgruppe 14 im mittleren Gang arbeiten zu lassen, werden die Druckleitungen 2 und 3 druckentlastet, um den Kolben 150 und die Schaltgabel 148 dabei zwangsweise nach rechts zu bringen. Um ein Arbeiten der Hilfsgruppe 14 in hohem Gang zu erreichen, wird die Druckleitung 3 mit Druck beaufschlagt und die Druckleitung 2 vom Druck entlastet, um den Kolben 150 und die Schaltgabel 148 zu zentrieren, die dabei, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in die Ruheposition verbracht wird und um den Kolben 144 und die Schaltgabel 142 dabei zwangsläufig nach links zu bringen.
An den Einlaßanschlüssen 182, 184 und 186 begrenzt die Ventilbaugruppe 170 relativ weite Räume oder Ausnehmungen R1, R3 und R2, die in ständiger Fluidverbindung mit den Druckleitungen 1, 3 bzw. 2 stehen, wobei die Ausnehmungen als Reservoire in der Betätigungseinrichtung 152 für unter Druck stehendes Fluid in den Leitungen 1, 3 bzw. 2 wirken.
Die Druckbeaufschlagung der Leitung 2 zum Erzielen des Arbeitens der Hilfsgetriebegruppe 14 in dem "niedrigen" Gang erfolgt, wenn der Auswahlknopf 154 in die "Niedrig"- Stellung bewegt wird, um die Leitung 2 mit der Versorgungseinrichtung zu verbinden. Einmal mit Druck beaufschlagt, verbleibt die Leitung 2 solange unter Druck, wie der Knopf 154 in der "Niedrig"-Position bleibt. Die Druckleitung 2 verbindet das Auswahlventil 160 direkt mit der Schaltbetätigung 152, um das Reservoir R2 mit Druck zu beaufschlagen, der im Falle einer die Bewegung der Schaltgabeln 148 und 142 zulassenden Unterbrechung des Drehmomentes den Kolbenabschnitt 198 veranlaßt, den Schaltkolben 150 zwangsläufig nach links in die "Niedrig"- Position zu überführen.
Um die Hilfsgetriebegruppe 14 von entweder der Bedingung für den "hohen" oder "niedrigen" Gang in die Bedingung für den "mittleren" Gang zu bringen, ist es erforderlich, die Leitung 2 oder die Leitung 3 von Druck zu entlasten. Dies wird durch Bewegen des Auswahlknopfes 154 in die mittlere Position erreicht, wobei beide Leitungen 2 und 3 von Druck entlästet werden und die Versorgungsleitung an dem Auswahlventil 160 abgesperrt wird. Wenn die Leitung 2 und die Leitung 3 von Druck entlastet sind, verbleiben sie im druckentlasteten Zustand, bis der Auswahlknopf 154 entweder in dessen "Niedrig"- oder "Hoch"- Position bewegt wird.
Um das Arbeiten der Hilfsgetriebegruppe 14 im "hohen" Gang auszuwählen, wird der Auswahlknopf 154 in dessen "Hoch"-Position bewegt, wodurch die Leitung 2 vom Druck entlastet und die Leitung 3 und somit das Reservoir R3 mit Druck beaufschlagt werden. Sobald die Drehmomentbedingungen die Bewegung der Schaltgabeln in der Hilfsgetriebegruppe erlauben, bewirkt der auf die Kolbenfläche 192 einwirkende Druck in dem Reservoir R3 die Verschiebung des Kolbens 144 nach links in dessen "Hoch"-Position. Einmal unter Druck gesetzt, verbleibt die Leitung 3 bis zu einem solchen Zeitpunkt unter Druck, bei dem der Auswahlknopf 154 in dessen "Niedrig"- oder "Mittel"- Position bewegt wird.
Weil das Getriebe 10 ein Verbundgetriebe mit Splitgruppe und Vorauswahl ist, ist es nicht erforderlich, daß die Hilfsgetriebegruppe augenblicklich auf Bewegungen des Vorauswahlknopfes 154 anspricht, weil ein Schalten der Splithilfsgruppe normalerweise durch vorauswahl eines Gangwechsels und dann zu einem späteren Zeitpunkt bei Verschwinden oder Unterbrechen des Drehmomentes in dem Antriebsstrang durch Freigeben des Gaspedals und/oder Ausrücken der Hauptkupplung zu Wege gebracht wird, wobei zu diesem Zeitpunkt die Verschiebung der Kupplungsteile der Hilfsgruppe beginnt. Bei Verwendung von Druckleitungen 1, 2 und 3 mit relativ großem Durchmesser und bei Verwendung von Reservoiren R1, R2 und R3 in der Schaltbaugruppe der Schaltbetätigungseinrichtung 152 wird ein ausreichend schnelles Ansprechen der Hilfsgetriebeschaltungseinrichtung erreicht, wobei die Komplikationen und Kosten, die mit einem Führungsventilmechanismus nach dem Stand der Technik verbunden sind, vermieden werden.
In Fig. 1A ist eine alternative Ausführungsform 158A des Schaltsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die für die Verwendung mit Getrieben vom 0ver- Drive-Typ vorgesehen ist und bei der der Schaltkolben 144 dazu verwendet ist, die "Mittel"-Position einzulegen, und bei der die nach rechts gerichtete Bewegung des Schaltkolbens 150 die Stellung der Hilfsgetriebegruppe in der Position "hoher" Gang zur Folge hat. Entsprechend verbindet das Steuerventil 160A in der "Mittel"-Position die Versorgungseinrichtung mit der Druckleitung 3, während in der Position für den "hohen" Gang beide Druckleitungen 2 und 3 mit dem Auslaß verbunden sind. Mit diesen Ausnahmen ist das Steuersystem 158A im wesentlichen funktionell und im Aufbau identisch mit dem Steuersystem 158, das oben beschrieben worden ist.
Im Hinblick auf das obere ist es ersichtlich, daß ein relativ einfaches und nicht teures Schaltungssteuersystem für ein ferngesteuertes vorauswählbares Schaltgetriebe mit Splitgruppe geschaffen worden ist.
0bwohl diese Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform mit einem gewissen Grad von Spezialisierung beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form lediglich zum Zwecke der Beschreibung steht und daß verschiedene Veränderungen und Abwandlungen in der Einzelheit der Konstruktion und der Anordnung der Teile vorgenommen werden kann, ohne den Geist und den Umfang der nachfolgend beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Steuersystem für ein in der Bauart als Splittergetriebe ausgeführten hilfsgetriebeteil (14) eines für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Verbundgetriebes (10), das einen Hauptgetriebeteil (12) aufweist, der in Serie mit dem Hilfsgetriebeteil (14) angeordnet ist und von einem kraftstoffgesteuerten Motor (E) mittels einer wahlweise ein- und ausrückbaren Hauptkupplung (CL) antriebsmäßig verbunden ist, wobei der Hilfsgetriebeteil (14) wenigstens drei einlegbare Hilfsgänge (Low, Int., High) aufweist und das Steuersystem derart ausgeführt ist, daß es die Vorwahl eines auszuführenden Gangwechsels in dem Hilfsgetriebeteil ermöglicht, sobald Freigabebedingungen zur Getriebebetätigung erreicht sind,

mit einem durch einen Fahrer zu betätigenden Gangauswahlventil (160) , das zur Vorauswahl eines gewünschten einzulegenden Gangs in dem Hilfsgetriebeteil einen wenigstens

in drei unterschiedliche Stellungen zu bringenden Auswahlschalter (154) aufweist und das an eine Quelle für unter Druck stehendes Fluid, an eine erste, wahlweise unter Druck zu setzende oder zu entlüftende Fluidleitung (2), an eine zweite, wahlweise unter Druck zu setzende oder entlüftbare Fluidleitung (3) und an eine Entlüftungsleitung (ExH) angeschlossen ist, wobei in der ersten Stellung (Low) des Auswahlschalters (150) das Auswahlventil (160) eine Fluidverbindung zwischen der Quelle und der ersten wahlweise unter Druck zu setzenden und entlüftbaren Leitung (2) herstellt, während die zweite, wahlweise unter Druck zu setzende und entlüftbare Leitung (3) entlüftet ist, in der zweiten Stellung (Int.) des Auswahlschalters (154) das Auswahlventil (160) sowohl die erste als auch die zweite, wahlweise unter Druck zu setzende und entlüftbare Leitung (2, 3) entlüftet und die Quelle absperrt und in der dritten Stellung (High) des Auswahlschalters (154) das Auswahlventil (160) die zweite, wahlweise unter Druck zu setzende und entlüftbare Leitung (3) mit der Quelle für unter Druck stehendes Fluid verbindet, während es die erste, wahlweise unter Druck zu setzende und entlüftbare Leitung (2) entlüftet,

mit einer von dem Auswahlventil (160) entfernt liegend angeordneten Ventilbetätigungsanordung (152), die einen in ständiger Fluidverbindung mit der Quelle für unter Druck stehendes Fluid stehenden Versorgungsanschluß (182) einen ersten Druckleitungsanschluß (186) und einen zweiten Druckleitungsanschluß (184) aufweist, wobei die Ventilbetätigungsanordnung (152) Kolbenmittel (144, 150) umfaßt, die eine erste Stellung zum Einschalten eines ersten ausgewählten Zahnrades, eine zweite Stellung zum Einschalten eines zweiten ausgewählten Zahnrades und eine dritte Stellung zum Einschalten eines dritten ausgewählten Zahnrades aufweisen, wobei die Kolbenmittel (144, 150) aus einer der anderen Stellungen in die erste Stellung nur dann gelangen, wenn die die Getriebebetätigung freigebenden Bedingungen auftreten sowie der erste Druckleitungsanschluß (186) unter Druck steht und der zweite Druckleitungsanschluß (184) entlüftet ist, hingegen die Kolbenmittel (154, 150) aus den anderen Stellungen nur dann in die zweite Stellung gelangen, wenn die die. Getriebebetätigung freigebenden Bedingungen auftreten und sowohl der erste als auch der zweite Druckleitungsanschluß (184, 186) entlüftet sind oder schließlich nur dann aus den anderen Stellungen in die dritte Stellung gelangen, wenn die die Getriebebetätigung freigebenden Bedingungen auftreten, der zweite Druckleitungsanschluß (184) unter Druck gesetzt ist und der erste Druckleitungsanschluß (186) entlüftet ist,

mit einem der Ventilbetätigungsanordnung (152) zugehörigen Ventilkörper (170), in dem ein erster vergrößerter Raum (R&sub1;) , der mit dem Versorgungsanschluß (182) verbunden ist, ein zweiter vergrößerter Raum (R&sub2;) , der mit dem ersten Druckleitungsanschluß (186) verbunden ist,und ein dritter vergrößerter Raum (R&sub3;) ausgebildet sind, der mit dem zweiten Druckleitungsanschluß (184) verbunden ist, wobei die Rätime (R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;) mit Arbeitsflächen (194, 194, 212, 202, 204) der Kolbenmittel (144, 150) strömungsmäßig in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste ,wahlweise unter Druck zu setzende und belüftbare Leitung (2) das Auswahlventil (160) unmittelbar mit dem ersten Druckleitungsanschluß (186) und die zweite, wahlweise unter Druck zu setzende und entlüftbare Leitung (3) das Auswahlventil (160) unmittelbar mit dem zweiten Druckleitungsanschluß (184) verbindet,

daß die auf die Arbeitsflächen (192, 114, 212, 202, 204) der Kolbenmittel (144, 150) wirkende Kraft des unter Druck stehenden Fluids nicht ausreicht, damit die Kolbenmittel (144, 150) eine andere Stellung einnehmen, wenn der Motor (E) derart mit Kraftstoff versorgt wird, daß er nennenswert oberhalb der Leerlaufdrehzahl läuft und die Hauptkupplung (CL) eingerückt ist, und

daß die die Getriebebetätigung freigebenden Bedingungen entweder beim Ausrücken der Hauptkupplung (CL) und/oder einer erheblichen Verminderung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor (E) auftreten.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem der Schalthebel (72) einen Schaltknopf (160) aufweist und bei dem das von dem Fahrer betätigte Auswahlventil (160) in dem Schaltknopf (160) untergebracht ist.