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Druckmittelsteuervorrichtung zur Betätigung eines beweglichen Steuerorgans,
insbesondere für die Steuerung des Schonganges der Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuervorrichtung zur Betätigung eines beweglichen
Steuerorgans, insbesondere des Steuerhebels für ein auf Kraftfahrzeugen zusammen
mit dem normalen Wechselgetriebe angeordnetes Schonganggetriebe.
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Die bekannten mechanischen Schaltvorrichtungen für den Schongang bei
Kraftfahrzeugen weisen komplizierte Übersetzungen auf und erfordern seitens des
Fahrers einen merklichen Kraftaufwand.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die zur Ausführung der Steuerung
ein Hilfsmittel verwenden, wie z.B. Druckluft, welche in einem geeigneten Druckmittelzylinder
wirkt und das zu steuernde Organ in der gewünschten Richtung verschiebt.
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Diese bekannten Vorrichtungen, welche sich in erster Linie auf die
Steuerung des Wechselgetriebes von Kraftfahrzeugen beziehen, bedingen einen komplizierten
und ungünstigen Aufbau der Anlage, weil es zur Ausführung einer jeden Steuerung
des beweglichen Organs, aber auch zum Festhalten dieses Organs in einer bestimmten
Lage notwendig ist, die genannte Hilfskraft stets wirksam sein zu lassen.
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Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung jedoch ist im Gegensatz
dazu dafür gesorgt, daß die Hilfskraft nur kurzzeitig, nämlich nur im Augenblick
der Ausführung der Steuerung wirksam zu sein braucht. Dadurch wird nicht nur eine
bauliche Vereinfachung der Vorrichtung erzielt, sondern es wird auch die Betriebssicherheit
der Vorrichtung wesentlich erhöht.
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Die erfindungsgemüße Vorrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet
durch zwei Druckmittelverteiler, deren Ventile durch Hebel gesteuert werden, die
mit dem Kupplungshebel verbunden sind, durch einen Vorwähler, der als Absperr- bzw.
Verteilerorgan für das aus einem der beiden Verteiler kommende Druckmittel dient,
sowie durch ein Betätigungsorgan, bestehend aus einem einzigen Zylinder, in welchem
ein mehrteiliger Kolben verschiebbar ist, der mit einer Einrastvorrichtung versehen
ist und verschiedene Raststellungen einnehmen kann, wobei der Zylinder sowohl direkt
von einem der Verteiler aus als auch indirekt vom anderen Verteiler aus über den
Vorwähler mit Druckmittel beaufschlagt wird und wobei das direkt zugeführte Druckmittel
auf andere Elemente des Kolbens einwirkt als das indirekt zugeführte Druckmittel,
so daß sich der Kolben unter einer kurzzeitigen Druckmitteleinwirkung verschiebt
und die eingenommene Stellung infolge der Einwirkung der Einrastevorrichtung beibehält,
bis er durch neuerliche kurze Druckmitteleinwirkung in eine andere Stellung übergeführt
wird.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Steuerung wesentlich
vereinfacht und eine sichere und rasche Durchführung der Steuerung ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung können die beiden direkt
von den entsprechenden Schalthebeln betätigten Verteiler durch elektrisch gesteuerte
Ventile, die die gleiche Funktion wie die Verteiler haben, ersetzt werden, so daß
diese Ventile auf elektrischem Wege unabhängig von ihrer Stellung gesteuert werden
können.
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Nachfolgend werden an Hand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung rein beispielsweise beschrieben, um deren Bau-
und Wirkungsweise näher zu .erläutern, wobei in den Zeichnungen Fig. 1 eine erste
Ausführungsform der am Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen anbringbaren Vorrichtung
zeigt, Fig. 2 eine zweite und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung
darstellt und die Fig. A und B Einzelheiten der Schalthebel zur Betätigung der Verteiler
gemäß den Fig. 1 und 2 darstellen.
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In Fig. 1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Betätigung des Steuerorgans
eines Schonganggetriebes dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt einen Zylinder 1 mit
zwei entgegengesetzt angeordneten, untereinander
mittels der Stange
4 verbundenen Kolben 2 und 3, wobei in die Stange 4 eine Stange 5 eingreift, die
zur Steuerung des in der Zeichnung nicht dargestellten Schonganggetriebes dient.
Die Stange 4 weist drei Rasten 6, 7 und 8 auf und am Zylinder 1 ist in der Mitte
eine mit diesen Rasten zusammenwirkende Sperrklinke 9 befestigt.
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Wenn die Klinke 9 in die Rast 6 eingreift, befinden sich die Kolben
2, 3 in Ruhestellung und die Vorrichtung ist unwirksam. Werden jedoch die Kolben
2, 3 in einem oder dem anderen Sinne verschoben, so daß die Klinke 9 in die Rast
7 bzw. 8 eingreift, befindet sich die Vorrichtung in einer ihrer wirksamen Stellungen,
und zwar entweder zur Einschaltung des Schonganges oder des direkten Normalganges.
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Zwei weitere Kolben 10, 11, deren Zylinder durch Ansätze 1' und 1''
des Zylinders 1 gebildet werden, sind seitwärts der Kolben 2, 3 und gleichachsig
mit ihnen angeordnet. Die Kolben 10; 11 weisen Ansätze 12, 13 auf, die mit den Stirnflächen
der Kolben 2, 3 in Berührung kommen, wobei die Hübe der Kolben 10, 11 durch Trennwände
14, 15 begrenzt sind, so daß sie, wenn sie betätigt werden, die Kolben 2, 3 mittels
der Ansätze 12, 13 in ihre Ruhestellung zurückführen.
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Das -Druckmedium wird in die Zylinder 1, 1', 1" über die beiden Verteiler
16, 17 eingeleitet, welche über eine Leitung, die zum Anschluß 18 der Kammer 18'
führt, in welcher sich die Ventile der Verteiler öffnen, mit einer Speisequelle
verbunden sind. Die Verteiler 16, 17 werden durch zwei Schalthebel 21, 22 gesteuert,
welche an einer durch den Hebel 19 bedienten Stange 20 angelenkt sind. Im Falle
der Anwendung der Vorrichtung bei einer Steueranlage des Schonganggetriebes von
Kraftfahrzeugen, wird zu diesem Zweck das Kupplungspedal verwendet.
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Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Vorwähler 23, der in den Bedienungskreis
eingeschaltet ist. Der Vorwähler dient dazu, den Steuerkreis derart vorzubereiten,
daß man bei Betätigung des Hebels 19 die gewünschte Verschiebung des Kolbenpaares
2, 3 und somit des den Schongang steuernden Organs erzielt. Auf einer ebenen Fläche
weist der Vorwähler die Ausnehmungen 24, 25 und 26 auf, von welchen jene 25 mit
den Austritt ins Freie verbunden ist, während die Ausnehmungen 24 und 26 über die
Leitungen 24', 26' mit dem Zylinder 1 in Verbindung stehen. Oberhalb der Ebene der
Öffnungen 24, 25, 26 befindet sich eine mit dieser Ebene selbst in Berührung stehende
drehbare Scheibe, die Öffnungen 24'' und 26'' aufweist, welche über die Leitung
16' mit dem Verteiler 16 in Verbindung stehen, während im Unterteil der Scheibe
eine Ausnehmung 27 vorgesehen ist, welche während der Drehung der Scheibe in einem
oder dem anderen Sinne die Öffnung 25 mit jener 24 bzw. mit jener 26 in Verbindung
setzt.
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In der in Fig. 1 gezeigten Lage befindet sich die Vorrichtung in Ruhestellung
und ist unwirksam. Eine der Stellungen, in welcher das Steuerorgan des Schonganges
wirksam wird, erhält man, indem man den Vorwähler so stellt, daß die beiden Öffnungen
24 und 24'' übereinanderliegen. Die Öffnung 26 wird hierbei durch die Ausnehmung
27 mit der Austrittsöffnung 25 in Verbindung gesetzt. Nach dieser Vorsteuerung wird
der Hebel 19 betätigt, wodurch die Stange 20 verschoben wird. Die Wirkungsweise
der Schalthebel 21 und 22 während der Verschiebung der Stange 20 geht aus den Fig.
A und B klar hervor.
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In Fig. A ist die Stange 20 ersichtlich, welche vom Kupplungspedal
aus gesteuert wird und die Kröpfungn 20 aufweist, an der die Schalthebel 21 und
22 um die Zapfen 120 und 122 schwenkbar angebracht sind. An einem Ende besitzen
die besagten Schalthebel Fortsätze 21' und 22' in Übereinstimmung mit den Rollen
16' und 17' der Verteiler 16 und 17. Am anderen Ende weisen die Schalthebel 21,
22 hingegen Sperrbolzen 21", 22" auf, die sich in Übereinstimmung mit der Fläche
20" der Stange 20 befinden.
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Die Fig. B stellt eine Seitenansicht eines auf der Stange 20, 20'
montierten Schalthebels dar.
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Wenn sich die Stange im Sinne des eingezeichneten Pfeiles (Fig. A)
bewegt, wird der Schalthebel 22 - sobald er mit seinem Fortsatz 22' gegen die Rolle
17' stößt - um seinen Zapfen 122 geschwenkt, wodurch der Sperrbolzen 22'' von der
Stange 20' abgehoben wird. Es tritt somit hinsichtlich des Verteilers 17 keinerlei
Wirkung ein. Der Schalthebel 21 kommt hingegen mit seinem Fortsatz 21' mit der Rolle
16' des Verteilers 16 in Berührung und kann nicht schwenken, da sich sein Sperrbolzen
21'' gegen die Fläche 20'' der Stange 20 anlegt. Bei der Weiterbewegung der Stange
20 wird somit die Rolle 16' niedergedrückt und der Verteiler 16 geöffnet. Während
des Rücklaufes der Stange 20 kehrt sich die Wirkung der Schalthebel um, es bleibt
somit das Verteilerventil 16 geschlossen, während sich jenes, 17, öffnet.
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Zurückkehrend zu Fig. 1 ist zu bemerken, daß der Schalthebel 22, welcher
den Anschlag 22'' trifft, mit seiner Spitze 22' auf das Ventil 17 drückt und es
somit öffnet, wodurch das aus der Kammer 18' kommende Druckmedium über die Leitung
28 zu den Zylindern 1', 1'' gelangt. Die Kolben 10, 11 bringen unter der Wirkung
des Druckmediums das Kolbenpaar 2, 3 in seine Ruhestellung zurück, sofern es sich
nicht bereits in derselben befindet. Während dieser Bewegung der Stange 20 begegnet
der Schalthebel 21 seitens des Anschlages 21'' keinem Widerstand und gestattet durch
seine Drehung, daß die Spitze 21' am Verteiler 16 gleitet, ohne auf ihn zu drücken,
wodurch sein Ventil nicht geöffnet wird. Am Ende des Laufes der Stange 20 beendet
auch der Schalthebel 22 seinen Druck auf den Kopf des Verteilers 17 und gestattet
diesem, sich zu schließen.
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Wird der Hebel 19 losgelassen, so vollzieht die Stange 20 ihre Bewegung
in umgekehrtem Sinne. Der Schalthebel 22 kann sich in diesem Falle drehen, da er
seitens des Anschlages 22'' keinen Widerstand antrifft, und streicht über den Kopf
des Verteilers 17, ohne ihn zu öffnen, während der Schalthebel 21 durch Druck seiner
Spitze 21' auf den Verteiler 16 das Ventil desselben öffnet. In diesem Zustand ist
die Kammer 18' über die Leitung 16', die Öffnungen 24" und 24 und die Leitung 24'
mit dem Zylinder 1 in Nähe des Kolbens 3 verbunden. Das Druckmedium kann somit auf
den Kolben 3 einwirken und die Stange 4 verschieben, wobei am Ende der Verschiebung
dieser Stange die Klinke 9 in die Raste 8 eingreift. Die Stange 5, welche durch
die Stange 4 mitgenommen wird, zieht ihrerseits das Steuerorgan des Schonganges
in die Stellung, in welcher der Schongang eingeschaltet ist. Diese Bewegung wird
durch den Austritt der Luft aus dem Zylinder 1 an der Seite des Kolbens 2 über die
Leitung 26', Öffnung 26, Ausnehmung 27 und Austrittsöffnung 25 begünstigt.
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Wenn die Scheibe des Vorwählers 23 hingegen derart gedreht wird, daß
die -Öffnungen 26" und 26 verbunden sind, gelangt das durch den Verteiler 16 in
die Leitung 26' kommende Druckmedium an der Seite des Kolbens 2 in den Zylinder
1 und bewirkt die Verschiebung des Kolbenpaares 2, 3 in umgekehrtem Sinne als oben
beschrieben. Diese Verschiebung wird
durch den Austritt der Luft
aus dem Zylinder 1 an der Seite des Kolbens 3 über die Leitung 24', Öffnung 24,
Ausnehmung 27 und Öffnung 25 begünstigt.
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Am Ende dieser Verschiebung des Kolbens 2 greift die Klinke 9 in die
Raste 7 der Stange 4 ein, und das durch die Stange 5 gesteuerte Organ bewirkt die
Einschaltung des normalen direkten Ganges. Bei dieser Anwendungsform der Vorrichtung
wird, wenn man auf das Kupplungspedal drückt, um das Ausrücken der Kupplung zu erzielen,
selbsttätig das Steuerorgan des Schonganges in die Ruhelage zurückgeführt. Auf diese
Weise gelangt das Steuerorgan bei Loslassen des Kupplungspedals wieder in Wirkung.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfaßt ebenfalls so wie jene gemäß Fig. 1 einen Stellungsvorwähler 51 und zwei Verteiler
52, 53, die von der Stange 56 mittels der Schalthebel 54, 55 betätigt werden. Die
Stange 56 wird ihrerseits durch das Pedal 57 betätigt. Ferner ist die Kolbengruppe
58 vorgesehen, deren Wirkung die gleiche ist, wie jene der Kolben 2, 3, 10, 11 der
Ausführung nach Fig. 1, mit dem Unterschied, daß ein einziger äußerer Zylinder 59
vorhanden ist, der zwei getrennte Zylinder 60, 61 bildet.
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In diesen Zylinder gleiten die mit den Zylinderwänden abdichtenden
Kolben 62, 63, die die Form von am Boden vereinten Bechern besitzen. An diesem Boden
ist die Stange 64 angebracht, welche zur Steuerung des Schonganges dient. An den
Seiten des Zylinders 59 treten die Leitungen 65, 66 in die Kammern 67, 68 ein, so
daß das Druckmedium auf den Boden 69 des Kolbens 62 bzw. auf den Boden 70 des Kolbens
63 wirken kann. An den Enden des Zylinders 69 befinden sich zwei Zylinder 71, 72,
deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders 69. Diese Zylinder
sind innen durch die Wände 71', 72' begrenzt. In diese Zylinder gelangt das Druckmedium
über die mit dem Verteiler 52 verbundenen Leitungen 73, 74, und in besagten Zylindern
sind die dicht abschließenden Kolben 75, 76 verschiebbar, die untereinander sowie
mit den Kolben 62, 63 ochsengleich angeordnet sind. Die Kolben 75, 76 besitzen Fortsätze
75', 76', welche aus den Wänden 71', 72' vorstehen und genügend lang sind, um am
Ende des Hubes der Kolben 75, 76 die Böden 69, 70, denen sie sich gegenüber befinden,
zu erreichen. Die im Zylinder 59 verschiebbaren Kolben 62, 63 besitzen ihrerseits
eine geeignete Länge, so daß die Stange 64 in einem und im anderen Sinne so weit
verschoben werden kann, daß das Steuerorgan 77 in die gewünschten wirksamen Stellungen
geschoben wird, welche jenen Lagen entsprechen, in denen der feste Anschlag 80 mit
den Rasten 78, 79 in Eingriff kommt. Befindet sich der feste Anschlag 80 mit der
Raste 81 im Eingriff, dann befindet sich das Steuerorgan 77 in der unwirksamen Lage,
welche der Ruhestellung der Kolben 62, 63 entspricht.
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Die Gruppe 58 der Kolben 62, 63, 75, 76 besitzt in der gezeigten Ausführung
einen äußerst geringen Raumbedarf und erleichtert die Zusammenfassung mit den anderen
Teilen, wie den Verteilern 52, 53, zusammen mit der Stange 56 und den Schalthebeln
54, 55 und dem Vorwähler 51, so daß diese Baugruppe an der Stelle des Wechselgetriebes
der Kraftfahrzeuge untergebracht werden kann. Man erreicht somit unter anderem den
Vorteil, Rohrleitungen zur Speisung der einzelnen Apparateteile zu sparen und folglich
Störungen in denselben möglichst auszuschalten. Um diesen Zusammenbau zu ermöglichen
und zu erreichen, daß der Fahrzeugführer den Vorwähler 51 vom Fahrerpult aus bedienen
kann, wird am Fahrzeug eine mechanische Übertragung angeordnet, die aus dem Steuerhebel
90 besteht, welcher vom Fahrersitz aus zugänglich ist, wobei dieser Hebel
über Stangen 91, 92 einen zweiten Hebel 93 steuert, der den Vorwähler 51 bedient.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
wobei analog wie bei der Ausführung nach Fig, 2 auch eine Zylindergruppe 59 mit
den Kolben 75, 76 und 69, 70 vorgesehen ist. Weiter sind drei Elektroventile 91,
92, 93 vorgesehen, die aus der Kammer 94, welche mit der nicht dargestellten Druckmittelquelle
in Verbindung steht, gespeist werden.
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Das Ventil 92 speist über die Leitungen 73 und 74 die Zylinder 71
und 72 an den Enden des Zylinders 59, in welchen die Zusatzkolben 75, 76 verschiebbar
angeordnet sind, während die Ventile 91, 93 über die Leitungen 95 und 96 mit den
Zylindern 60, 61 in Verbindung stehen, in denen die untereinander verbundenen Hauptkolben
62, 63 angeordnet sind, welche die Betätigung des beweglichen Organs zur Steuerung
des Schonganggetriebes ermöglichen.
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Die Elektroventile 91, 92, 93 sind über den Vorwähler 97 und die Kontaktpaare
98, 99 elektrisch mit einer Stromquelle 100 (beispielsweise eine Batterie) verbunden.
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Der Vorwähler 97, der hier ein elektrischer Schalter und nicht wie
in den vorbeschriebenen Ausführungsformen ein pneumatischer Umschalter ist, hat
auch hier drei Stellungen, und zwar eine Ruhestellung 101 und zwei Arbeitsstellungen
102, 103, die den beiden Arbeitsstellungen des beweglichen Steuerorgans entsprechen.
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Die elektrische Schaltung ist die folgende: Die Kontaktpaare 98, 99
sind einerseits dauernd mit der Batterie 100 verbunden, während die andere Seite
des Kontaktpaares 99 mit dem Ventil 92 und die andere Seite des Kontaktpaares 98
mit der Stellung 101 des Vorwählers 97 verbunden ist. Die anderen beiden Stellungen
des Vorwählers sind mit den anderen Ventilen verbunden, und zwar Stellung 102 mit
Ventil 93 und Stellung 103 mit Ventil 91. Unter der Wirkung des Hebels 57 auf die
Stange 56 wirken die Schalthebel 54, 55 auf die Kontaktpaare 98, 99 ein.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In Fig.3 ist der Vorwähler 97 in Ruhestellung,
101 gezeichnet. Die Ventile befinden sich ebenfalls in Ruhestellung und verbinden
die Zylinder 60, 61, 71, 72 über die Auslaßöffnungen 91', 92', 93' mit dem Äußeren,
so daß die Vorrichtung unwirksam ist. Will man im Falle der Anbringung der Vorrichtung
an Kraftfahrzeugen zur Steuerung des Schonganges den direkten Gang einschalten,
wird der Vorwähler 97 derart eingestellt, daß der Hebel 97' den Kontakt 101 mit.
jenem 102 verbindet. Man betätigt den Hebel 57, wodurch die Stange 56 verschoben
wird. Der Schalthebel 54 schließt das Kontaktpaar 99, während das Kontaktpaar 98
offen bleibt. In dieser Stellung bleibt die Vorrichtung unwirksam oder,, falls sie
vorher in einer wirksamen Lage war, wird sie in die Ruhestellung zurückgeführt,
da das Ventil 92, bei Erregung seines Elektromagneten, den Einlaß des Druckmittels
von der Kammer 94 in die Leitungen 73, 74 und somit in die Zylinder 71, 72 freigibt,
welch letztere die Rückführung der Vorrichtung in die Ruhestellung bewirken.
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Bei Nachlassen des Hebels 57 öffnet sich neuerlich das Kontaktpaar
99, während nunmehr das Kontaktpaar 98 durch den Schalthebel 55 geschlossen wird.
Das Ventil 92 schließt, und das Ventil 93 öffnet, wodurch
der Zylinder
61 über die Leitung 96 unter Druck gesetzt wird. Dies ruft eine Verschiebung des
Kolbens 70 (nach links in Fig. 3) und somit auch der Stange 77 hervor, so daß der
feste Anschlag 80 in die Raste 79 der Stange 77 einrastet. Dies ist die Stellung
in der der direkte Gang eingeschaltet ist.
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Auf gleiche Weise wirkt die Vorrichtung, wenn der Vorwählschalter
97 in die Stellung »Schongang« gebracht wird, d. h. wenn mittels des Hebels 97'
die Kontakte 101 und 103 miteinander verbunden werden. Wird bei dieser Stellung
des Vorwählschalters der Hebel 57 betätigt, so wird zunächst wieder das Ventil 92
durch Erregung seines Elektromagneten geöffnet, wodurch die Ruhestellung der Vorrichtung
erzielt wird. Beim Nachlassen des Hebels 57 schließt das Ventil 92 und öffnet hingegen
das Ventil 91, wodurch der Kolben 62 gegen rechts in Fig. 3 verschoben wird. Gleichzeitig
verschiebt sich die Stange 77, und der feste Anschlag 80 rastet in der Raste 78
ein; dies ist die Stellung in der der Schongang eingeschaltet ist.