DE3214776A1

DE3214776A1 - Pneumatischer schaltzylinder fuer synchronisierte getriebe

Info

Publication number: DE3214776A1
Application number: DE19823214776
Authority: DE
Inventors: Ernst 7996 Meckenbeuren Hunger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1983-10-27

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Zylinder mit. einem Gehäuse und einer Kolbenstange zum Schalten oder zur Kraftunterstützung beim Schalten von synchronisierten Getrieben, insbesondere von Mutzfahrzeugen. 5

Derartige Schaltzylinder sind im Nutzfahrzeugbau weit verbreitet, da der Fahrer von der erheblichen körperlichen Anstrengung entlastet werden soll, die zum Einlegen der Gänge großer Schaltgetriebe aufzubringen ist.

Die Schalthilfen sehen deshalb vor, daß der Fahrer nur die Servokraft auslöst, sei es durch Betätigen eines Ventils oder dadurch, daß in dem Schaltgestänge ein Steuerspiel eingebaut ist, sodaß beim Einleiten der Schaltbewegung entsprechende Ventile betätigt werden, ein Notbetrieb aber auch ohne Druckluftunterstützung möglich ist.

Die Besonderheit beim Schalten synchronisierter Getriebe besteht darin, daß der Schaltkraftbedarf zu Beginn des Schaltweges sehr gering ist, solange sich die Bremsringe, welche das zu schaltende Räderpaar auf gleiche Drehzahl bringen, noch nicht berührt haben. Dann steigt der Kraftbedarf stark an, um im letzten Teil dos Weges, wenn die Zahnräder ineinandergefügt werden, wieder stark abzufallen. In dieser Phase ist vielfach überhaupt keine Kraft mehr auf das Schaltorgan auszuüben? es wird eher mitgenommen und sollte angehalten

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werden. Das hat zur Folge, daß bei dem erwähnten Kraftanstieg in der vom Druch .beaufschlagten Kammer des Schaltzylinders die Luft sich staut und ein Luftpolster hohen Druckes sich bildet. Dieses entspannt sich beim Rest der Schaitbewegung und beschleunigt das

Schaltorgan allzu stark. Je höher-der Kraftaufwand in der Bremsphase ist, desto stärker komprimiert sich die Luft und desto härter ist der Schlag beim Einrücken der Zahnräder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und möglichst vielseitig einsetzbaren Schabzylinder vorzuschlagen, der eine weitgehend gleichförmige Schaltbewegung ergibt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem pneumatischen Zylinder der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist, welche in wenigstens einem der beiden End— abschnitte des Hubbereichs wirksam ist, nämlich die zu der betreffenden Endstellung hin gerichtete einsinnige Bewegung der Kolbenstange bezüglich des Gehäuses dämpft. Diese Dämpfungsvorrichtung sollte sich so einstellen lassen, daß ihre Wirkung an der St-L! 1 K· ties Schal tweges

Zb beginnt, an welcher der Kraftbedarf abnimmt. In diesem Moment muß also die im Luftpolster gespeichert l· Kraft,, welcher das Schal toi-gan selbst nicht nehr entgegenwirkt,

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von der Dämpfungsvorrichtung aufgenommen werden.

Es wird vorgeschlagen, duii die Dämpfungsvorrichtung wenigstens einen längs der Kolbenstange in einem ölbad beweglichen Dämpfungskolben umfaßt, der eine Rückstellfedei aufweist und mit einem Anschlag zusammenwirkt. Dieser Dämpfungskolben könnte z. B. in Verlängerung des Genäuses um die Kolbenstange herum angeordnet sein. Ist der zugehörige Dämpfungszylinder am Gehäuse fest, so muß der Anschlag an der Kolbenstange angebracht werden. Sitzt umgekehrt der Dämpfung;;-/.ylinder an der Kolbenstange, so muß der Anschlag gehäusefest sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Dämpfungsvorrichtung in die Kolbenstange eingebaut ist. Das hat den Vorteil, daß sie gegen äußere Einwirkungen bestmöglich geschützt und der so ausgestattete pneumatische Zylinder außergewöhnlich kompakt ist.

Hinsichtlich der konstruktiven Ausführung einer derart eingebauten Dämpfungsvorrichtung wird vorgeschlagen, daß eine mit ihrem einen Ende am Gehäuse befestigte Zentralstange einen ölgefüllten zylindrischen Hohlraum der Kolbenstange sowie wenigstens einen in dem Hohlraum angeordneten Ringkolben durchsetzt, wobei letzte-

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rer sich über Druckfedern an den Stirnwänden des Hohlraumes abstützt, und daß die Zentralstange vor dem bzw. zwischen den Ringkolben einen Anschlagbund aufweist. Bewegt sich also die Kolbenstange aus ihrer Mittelstellung zu einer Endstellung hin, so trifft nach einem bestimmten Weg der Anschlagbund auf den Ringkolben.auf und von da ab wird dieser Ringkolben im Hohlraum verschoben, wobei das öl durch den äußeren und inneren Ringspalt des undichten Kolbens, durch den Spalt eines offenen Kolbenringes oder durch eine feine Längsbohrung des Kolbens hindurchströmen muß. Durch diese Drosselung df>s ölstroms entsteht die Dämpfungskraft. Beim Rückweg hebt sich der Anschla^jbund von dem Ringkolben ab, wodurch die Dämpfungswirkung entfällt. Die Druckfeder führt den Ringkolben langsam wieder in seine Ruhestellung zurück.

Bei einem doppeltwirkenden pneumatischen Schaltzylinder, der in der Mittelstellung seine Ruhestellung hat, können für beide Endabschnitte des Hubbereiches untereinander gleichartige Dämpfungsvorrichtungen vorgesehen sein. Der Anschlag, bei der vorbeschriebenen Konstruktion insbesondere der Anschlaqbund, liegt dann zwischen den KoJ hen. Bei der Rückbewegung ist die Kolbenstange dann so lange ungedämpft, bis der Anschlag auf den anderen Kolben auftrifft.

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Um das Eindringen von Luft in den ölgefüllten Hohlraum zu verhindern und eine Ausdehnung oder Kontraktion der ölfüllunq infolge von Temperaturschwankungen zu ermöglichen, v»i ■ α vorgeschlagen, daß der Hohlraum über eine Längsbohrung der Zentralstange und ein einwärts öffnendes Ventil mit einem ülspeicher in Verbindung steht, der dun h einen federbeaufschlagten Speicherkolben unter Dj . κ gehalten wird. Auch dieser Ölspeicher wird vorgzusgweise im Gehäuse des Schalt-Zylinders untergebracht.

Der gedämpfte pneumatische Schaltzylinder kann sowohl in Verbindung mit Gestängen als auch mit Seilzügen verwendet werden, welche die Betätigungsverbindung zwischen dem Schalthebel des Fahrers und dem Getriebe herstellen. Am Ende der Kolbenstange und dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses können Kugelgelenkzapfen oder auch andere Anschlußelemente angebracht sein.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen doppeltwirkenden pneumatischen Zylinder mit hydraulischer Dämpfung im Längsschnitt und

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Fig. 2 ausschnittweise die Kolbenstange in einer anderen Stellung.

Der dargestellte pneumatische Zylinder hat ein 'Gehäuse 1 und eine Kolbenstange 2 samt Kolben 3. Am Kolbenstangenkopf sowie an der Rückwand des Gehäuses befinden sich Kugelgelenkzapfen 4 und 5, von denen einer am Fahrzeug und der andere an einem Schaltgestänge befestigt wird. Das zy 1. Lndi ische Gehäuse 1 ist durch eine Querwand G einerseits in den Kolbenraum und andererseits in einen Ülspeicherraum gegliedert. Durch Gehäusebohrungen 7 und 8 tritt die Druckluft in die beiden Zylinderkammern 0 und 1U ein bzw. aus.

Die Kolbenstange 2 ist hohl und in sie raqt eine Zentralstange 11 hinein, die in der Querwand 6 befestigt ist. Mit Hilfe zweier auf der Zentralstange 11 jloitender Dichtringe 12 und 13 ist der größere Teil des Kolbenstangenhohlraums abgeschlossen . Der kLeinere Teil auf der Seite des Kolbenstanqenkopfes ist mittels einer Bohrung 14 belüftet, in dem Ko 1 ben.st angenhohlraui'i befinden sich ferner die Zent ta 1 ;■ t. amu· 11 .:·'.-gebende Ringkolben 15 und 16. Diese Rirujkulben sind nicht dicht eingepaßt. Vielmehr bilden sie außen nit der Wand der KoIbenstange 2 und innen mit der Centra I-stange 11 einen feinen, genau bemessenen rinqs^Lt. Die Kolbenstange hat im mittleren bereich ihres grö-

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ßeren Hohlraums einen kleineren Innendurchmesser, wodurch sich zwei Stufen 17 (Fig. 2) ergeben, welche den Hub der Ringkolben 15 und 16 begrenzen. Zwischen den Ringkolben und den Dichtungen 12 und 13 sind zur Rückstellung Druckfedern 18 und 19 eingelegt. An der Zentralstange 11 ist im Bereich zwischen den Ringkolben 15 und 16 ein Anschlagbund 20 angeformt, der mit den Ringkolben zusammenwirkt.

Der ganze Kolbenstangenhohlraum zwischen den Dichtungen 12 und 13 ist mit öl gefüllt. Diese ölfüllung steht über eine Querbohrung 21 und eine Längsbohrung 22 der Zentralstange mit dem ebenfalls ölgefüllten Speicherrauru 23 an der gegenüberliegenden Seite der Querwand 6 in Verbindung. Ein Kugelrückschlagventil· 24, das zur Kolbenstange hin öffnet, ist an der Querwand 6 angebracht. Ein Speicherkolben 25, der abgedichtet in diesen Gehäuseabschnitt eingepaßt ist, stützt sich über Druckfedern 26 an der Gehäusestirnwand ab und drückt somit auf die ölfüllung. Ein ölfüllkanal 27, der von außen zu dem Speicherraum 21 führt, ist durch einen Stopfen 28 verschlossen. Der Raum zwischen der Gehäusestirnwand und dem Speicherkolben 23 wird über eine Bohrung 29 belüftet.

Die Dämpfungsvorrichtun·j wirkt wie folgt: Die Kolbenstange 2 vermag ausgehend von der in Fig. 1 darge-

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stellten Mittelstellung zwei Schaltfunktionen auszuführen. Sie bewegt sich dabei in eine der beiden Endstellungen. Tritt die Luft durch die Gehäusebohrung 8 in die Zylinderkammer 10 ein, so bewegen sich der Kolben 3 und die Kolbenstange 2 nach unten. Diese Bewegung ist zunächst noch nicht gedämpft, da der Anschlagbund 20 innerhalb der lichten Weite der Kolbenstange beträchtliches Spiel hat. Sobald jedoch im Verlauf der weiteren Bewegung der Ringkolben 16 auf den Anschlagbund 20 auftrifft, wird er von diesem

festgehalten. Die Kolbenstange schiebt sich jetzt an dem Ringkolben 16 vorbei, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei ein Dämpfungseffekt deshalb auftritt, weil das im Federraum des Ringkolbens 16 eingeschlossene Öl sich um den Ringkolben herum zwängen muß. Außerdem v.'ird die Druckfeder 19 gespannt. Die Dämpfung hält bis zum Erreichen der Endstellung vor. Werden die Druckluftanschlüsse an den Gehäusebohrungen 7 und 8 umgepolt, so bewegt sich die Kolbenstangc ohne Dämpfung wieder in die Mittelstellung zurück und gegebenenfalls darüber hinaus. Dabei trifft der Ringkolben 15 auf den Anschlagbund, was die gleiche Dämpfungswirkung auf dem anderen Endabschnitt, des H ibes der Kolbenstange zur Folge hat.
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Im Hinblick auf die Abhängigkeit des Kraftbedarfes vom Schaltweg bei dem Getriebe, für welches der ge-

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zeigte Zylinder bestimmt,ist wählt man die Einstellung so, daß die Ringkolben 15 und 16 gerade dann auf den Anschlagband 20 auftreffen, wenn die Kraftbedarfspitze überschritten ist und infolge des hohen Luftdruckes in der Zylinderkammer eine übermäßige Beschleunigung des Schalthebels zu erwarten wäre. Die richtige Einstellung ergibt dann eine gleichförmige Schaltbewegung und eine angenehme Handhabung des Schalthebels durch den Fahrer.

Wenn der Kolbenstangenhohlraum und der Speicherraum 23 einmal gefüllt sind, kann der Stopfen 28 geschlossen bleiben. Der Speicherkolben 25 hat die Aufgabe, die ölfüllung unter einem geringen überdruck zu halten, sodaß keinesfalls Luft in das Ölsystem eindringen kann. Außerdem kann der Speicherkolben 25 federnd nachgeben, wenn sich die ölfüllung infeige von Temperaturschwankungen ausdehnt oder zusammenzieht.

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-/fei,.

1	Gehäuse	21	Querbohrung
2	Kolbenstange	22	Längsbohrung
3	Kolben	23	Spe-icherraum
4	Kugelgelenkzapfen	24	Kugelrückschiagventil
5	Kugelgelenkzapfen	25	Speieherkolben
6	Querwand	26	Druckfeder
7	Gehäusebohrung	27	Ölfüllkanal
8	Gehäusebohrung	28	Stopfen
9	Zylinderkammer	29	Bohrung
10	Zylinderkammer
11	Zentralstange
12	Dichtung
13	Dichtung
14	Bohrung
15	Kingkolben
16	Ringkolben
17	Stufe
18	Druckfeder
19	Druckfeder
2 υ	Anschlagbund

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Claims

DiPL.-iNG. EBERHARD-EFBeIiE : oWAria: HERBERT OTTEN Zi !gelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Gucfhuplatz 7 - 7UHO Ravensliury - Telefon (O751) 214OO Anmulder: Ernst Hunger Hirschlatter Straße 20 799(j Meckenbeuren-Kehlen Amtl. Bezeichnung: "Pneumatischer Schaltzylinder für svnchronisierte Getriebe" Ansprüche

1. < Pneumatischer Zylinder mit einem Gehäuse und einer Kolbenstange zum Schalten oder zur Kraftunterstützung beim Schalten von synchronisierten Getrieben, insbesondere von Nutzfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (15, 16, 20) vorgesehen ist, welche in wenigstens einem der beiden Endabschnitte des Hubbereichs wirksam ist, nänlich. die zu der betreffenden Endstellung hin gerichtete einsinnige Bewegung der Kolbenstange (2) bezüglich des Gehäuses (1) dämpft.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung wenigstens einen längs der Kolbenstange (2) in einem Ölbad beweglichen Dämpfungskolben (15, 16) umfaßt, der eine Rückstellfeder (18, 19) aufweist und mit einem Anschlag (20) zusammenwirkt.

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3. Zylinder nach Anspruch 2, dadurch qekennzeichnet, daß die Dämpfungs\ ; i.-ht-img (15, 16, 20) in die Kolbenstange (2) einqebau¹ .ut.

4. Zylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit ihrem einen Ende am Gehäuse (1) befestigte Zentralstange (11) einen ölgefüllten zylindrischen Hohlraum in der Kolbenstange (2) sowie wenigstens einen in diesem Hohlraum angeordneten Ringkolben (15, 16) durchsetzt, wobei letzterer sich üoer Druckfedern (18, 19) an den Stirnwänden des Hohlraums abstützt, und daß die Zentralstange (11) vor dem bzw. zwischen den Ringkolben einen Anschlagbund (20) aufweist.

5. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum über eine Längsbohrung (22) der Zentralstange (11) und ein einwärts öffnendes Ventil (24) mit einem Ölspeicher

(23) in Verbindung steht, der durch einen federbeaufschlagten Speicherkolben (25) unter Druck gehalten wird.

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