CN101025228B - 用于换档系统的伺服机构 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种用于换档系统的伺服机构,该换档系统设置有控制轴;该伺服机构包括:第一致动器,其沿着控制轴的中心轴线轴向地移动该控制轴,并直接耦连到该控制轴;第二致动器,其使得由从控制轴突出的销接合的凸轮有角度地固定到固定框架,以使得控制轴在轴向移动期间绕其中心轴线转动;设置有圆筒形管状元件,其与控制轴同轴,其内容纳控制轴的端部,支撑凸轮,并且由第二致动器推靠于固定框架。

Description

用于换档系统的伺服机构
技术领域
本发明涉及用于换档系统的伺服机构。
背景技术
伺服辅助换档系统逐渐得到广泛的使用,其结构上类似于传统类型的手动换档系统,除了由驾驶员操作的变速杆以及离合器踏板由相应的电或液伺服机构所替代。使用手动伺服辅助换档系统,驾驶员只需要将从高速档等转到低速档的指令发送到变速控制单元,并且变速控制单元通过在发动机以及与离合器和换档系统相关的伺服机构上作用而自动地实现换档。
用于换档的指令能够手动地产生,即由驾驶员发出指令,或者自动地产生,即与驾驶员的动作无关。当产生用于执行换档的指令时,变速控制单元驱动离合器伺服机构,用于分离离合器,从而使换档系统的主轴与发动机轴机械地分离。同时,变速控制单元作用在发动机控制单元上,以临时地减小发动机提供的驱动扭矩。
一旦变速控制单元确认离合器分离,其驱动换档系统伺服机构以脱开当前接合的齿轮。当变速控制单元确认齿轮脱开时,其驱动换档系统伺服机构以移动换档系统控制轴以便能够接合新的齿轮。一旦变速控制单元确认换档系统控制轴已到达所期望位置,其驱动换档系统伺服机构以接合新的齿轮。
最后,当变速控制单元确认新的齿轮接合时,其驱动离合器伺服机构以闭合离合器,从而使得换档系统的主轴和发动机轴彼此有角度地固定。同时,变速控制单元作用在发动机控制单元上,用于恢复由发动机提供的驱动扭矩。
通常,换档系统伺服机构是液压类型的并且作用在换档系统控制轴上,以在控制轴上施加沿着中心轴线的轴向位移和绕着中心轴线的转动,轴向位移用于选择齿轮的范围,转动用于接合和脱开各个齿轮。因此,换档系统伺服机构包括:第一液压致动器,其机械地耦连到控制轴,用于控制轴的轴向位移;和第二液压致动器,其机械地耦连到控制轴,用于控制轴的转动。
在所制造的第一伺服机构中,这两个液压致动器都直接耦连到控制轴,并且彼此独立地作用在控制轴上。然而,所述结构性方案是麻烦的并且高成本的。由此原因,提出一种替代的实施方式,其中第一液压致动器直接耦连到控制轴,用于轴向地移动控制轴,同时第二液压致动器耦连到由固定于控制轴的销接合的凸轮,从而使得该凸轮有角度地固定到固定框架。当凸轮有角度地固定到该固定框架时,那么由于销和凸轮之间的机械耦连,控制轴的轴向移动迫使控制轴进行转动,然而,当凸轮不是有角度地固定到该固定框架时,那么控制轴的轴向移动使得凸轮转动而不是使得控制轴转动。在上述类型的伺服机构中,第二液压致动器作用在机械制动器上,该机械制动器固定到固定框架并且线性地移动,以接合其中限定有凸轮的凸室的外表面。
然而,上述构造性解决方案还是比较麻烦。
DE10033807公开了一种用于齿轮换档系统的换档设备。该换档设备具有壳体、变速轴、选择套筒、制动器接合元件、制动器致动元件和致动器元件;相对于选择套筒固定的该制动器致动元件接触选择套筒的偏心径向环形表面,并且几何制动器轴线与选择套筒的中心轴线同轴。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于换档系统的伺服机构,其不存在上述缺点,并且特别是制造简单而且廉价且非常紧凑。
根据本发明,一种用于换档系统的伺服机构,该换档系统设置有控制轴;该伺服机构包括:
第一致动器,其沿着控制轴的中心轴线轴向地移动该控制轴,并直接耦连到该控制轴;
第二致动器,其使得由从控制轴突出的销接合的凸轮有角度地固定到固定框架,以使得控制轴在轴向移动期间绕其中心轴线转动;和
圆筒形管状元件,其与控制轴同轴,其内容纳控制轴的端部,支撑凸轮,并且由该第二致动器推靠于固定框架;
其中所述第二致动器是液压致动器并具有第二室,所述第二致动器填充有加压流体,用于轴向地移动管状元件;
该伺服机构的特征在于,该管状元件具有锥形部分,该锥形部分由所述第二致动器的作用而推靠于锥形承座,该锥形承座具有与所述管状元件的锥形部分互补的形状并且由所述固定框架支承;
所述管状元件具有第二凸缘,所述第二凸缘从所述管状元件径向地突出并被压靠于所述固定框架,从而使得所述管状元件有角度地固定到所述固定框架;并且
所述第二室限定在可移动的内凸室和固定的外凸室之间,该可移动的内凸室轴向可移动,部分地环绕所述管状元件,并支撑在所述第二凸缘上,该固定的外凸室固定到所述固定框架,并在该固定的外凸室内部分地容纳所述可移动的内凸室。
附图说明
现在将参照附图描述本发明,附图示出本发明实施方式的非限制性实施例,其中:
图1是根据本发明的伺服机构的示意截面图,为了清楚去掉某些部件;
图2是图1的伺服机构的第一液压致动器的放大视图;和
图3是图1的伺服机构的第二液压致动器的放大视图。
具体实施方式
在图1中,附图标记1整体上表示用于换档系统的伺服机构,该换档系统设置有控制轴2。伺服机构1作用在换档系统的控制轴2上,以在控制轴2上施加沿着中心轴线3的轴向位移和绕该中心轴线3的转动,轴向位移用于选择齿轮范围,转动用于接合和脱开各个齿轮。换档系统的伺服机构1包括:固定框架4,其由控制轴2横穿并支撑第一液压致动器5和第二液压致动器6,该第一液压致动器5机械地耦连到控制轴2,以轴向地移动控制轴2,该第二液压致动器6机械地耦连到控制轴2,用于绕中心轴线3转动控制轴2。
根据图2所示,第一致动器5设置在对应于控制轴2的中间部分的位置,并且具有两个室7,这两个室交替地填充有加压流体,用于在一对电磁阀(未示出)的控制下沿两个方向轴向地移动控制轴2。具体地,这两个室7由控制轴2横穿,沿着控制轴2连续地设置,并且由凸缘8相互隔开,该凸缘8固定到控制轴2并构成第一液压致动器5的活塞。凸缘8包括中央环形腔9,其容纳环形密封垫圈10。
根据图3所示,第二液压致动器6设置在与控制轴2的设有销11的一端相对应的位置,该销从控制轴2径向地突出并接合由与控制轴2同轴的圆筒形管状元件13支承的凸轮12。该凸轮12,即支承凸轮12的管状元件13,通常不受限制地绕着中心轴线3自由转动,并且第二液压致动器6使得凸轮12,即支承凸轮12的管状元件13,有角度地固定到固定框架4,使得控制轴2在控制轴2轴向移动期间绕着其自身的中心轴线3转动。换言之,当第二液压致动器6不活动时,即当凸轮12相对于固定框架4自由地转动时,控制轴2的轴向移动使得凸轮12绕着中心轴线3转动,并且控制轴2不绕着中心轴线3进行任何转动。与此相反,当第二液压致动器6活动时,即当凸轮12有角度地固定到固定框架4时,控制轴2的轴向移动迫使控制轴2在凸轮12的推力下绕着中心轴线3转动。
管状元件13在其内容纳控制轴2的端部,并且由第二致动器6轴向地推靠于固定框架4,从而将管状元件13有角度地支靠于固定框架4。第二致动器6具有室14,其填充有加压流体,用于在电磁阀(未示出)的控制下轴向地移动管状元件13。室14限定在内凸室15和外凸室16之间,该内凸室15以中心轴线3为轴线,轴向可移动,部分地环绕管状元件13,并支撑在管状元件13上,该外凸室16固定到固定框架4,以中心轴线3为轴线,并部分地环绕内凸室15。
管状元件13具有凸缘17,其在一侧构成用于内凸室15的支撑元件并在另一侧被压靠于固定框架4,从而使得管状元件13有角度地固定到固定框架4。设置在凸缘17和固定框架4之间的是弹性体18,具体地是贝氏弹簧垫圈(Belleville washer),其将管状元件13的凸缘17与固定框架4保持一定距离。凸缘17具有锥形形状,并且由第二液压致动器6推靠于锥形承座19,锥形承座19具有与凸缘17的锥形部分互补的形状,并且由固定框架4支承。
根据优选实施方式,固定框架4由第一材料制成,并包括由不同于第一材料的第二材料制成的对比(contrast)嵌入件20,该对比嵌入件20设置在与管状元件13的凸缘17的对比区域相对应的位置,并且限定锥形承座19。对比嵌入件20由提供针对管状元件13的凸缘17高摩擦系数的第二材料制成,以保证管状元件13和框架4之间的高张紧力。此外,对比嵌入件20通过固定销21机械地连接到固定框架4。
为了防止第二液压致动器6所使用的流体的任何泄漏,设置有围绕外凸室16设置的环形密封垫圈22、围绕内凸室15设置的环形密封垫圈23和围绕控制轴2设置的环形密封垫圈24。
上述第二致动器6具有许多优点,例如其简单、廉价且紧凑,并且只需要使用一个电磁阀。

Claims (7)

1.一种用于换档系统的伺服机构(1),该换档系统设置有控制轴(2);该伺服机构(1)包括:
第一致动器(5),其沿着控制轴(2)的中心轴线(3)轴向地移动控制轴(2),并直接耦连到控制轴(2);
第二致动器(6),其使得由从控制轴(2)突出的销(11)接合的凸轮(12)有角度地固定到固定框架(4),以使得控制轴(2)在轴向移动期间绕其中心轴线(3)转动;和
圆筒形管状元件(13),其与控制轴(2)同轴,其内容纳控制轴(2)的端部,支撑凸轮(12),并且由第二致动器(6)推靠于固定框架(4);
其中所述第二致动器(6)是液压致动器并具有第二室(14),所述第二致动器(6)填充有加压流体,用于轴向地移动所述管状元件(13);
所述伺服机构(1)的特征在于,所述管状元件(13)具有锥形部分,该锥形部分由所述第二致动器(6)的作用而推靠于锥形承座(19),该锥形承座具有与所述管状元件(13)的锥形部分的形状互补的形状并且由所述固定框架(4)支承;
所述管状元件(13)具有第二凸缘(17),所述第二凸缘(17)从所述管状元件(13)径向地突出并被压靠于所述固定框架(4),从而使得所述管状元件(13)有角度地固定到所述固定框架(4);并且
所述第二室(14)限定在可移动的内凸室(15)和固定的外凸室(16)之间,该可移动的内凸室(15)轴向可移动,部分地环绕所述管状元件(13),并支撑在所述第二凸缘(17)上,该固定的外凸室(16)固定到所述固定框架(4),并在该固定的外凸室(16)内部分地容纳所述可移动的内凸室(15)。
2.根据权利要求1所述的伺服机构(1),其中第一致动器(5)是液压致动器并具有两个第一室(7),所述两个第一室(7)交替地填充有加压流体,用于沿两个方向轴向地移动控制轴(2)。
3.根据权利要求2所述的伺服机构(1),其中:第一致动器(5)设置在与控制轴(2)的中间部分相对应的位置;并且所述两个第一室(7)由控制轴(2)横穿,沿着控制轴(2)连续地设置,并由第一凸缘(8)相互隔开,所述第一凸缘(8)固定到控制轴(2)并构成第一致动器(5)的活塞。
4.根据权利要求1所述的伺服机构(1),其中在第二凸缘(17)和固定框架(4)之间设置有弹性体(18)。
5.根据权利要求4所述的伺服机构(1),其中弹性体(18)是贝氏弹簧垫圈。
6.根据权利要求1所述的伺服机构(1),其中第二凸缘(17)具有锥形形状并且由第二致动器(6)推靠于锥形承座(19),该锥形承座具有与第二凸缘(17)的形状互补的形状并由固定框架(4)支承。
7.根据权利要求1所述的伺服机构(1),其中固定框架(4)由第一材料制成并包括对比嵌入件(20),该对比嵌入件由不同于第一材料的第二材料制成,并设置在与管状元件(13)的对比区域相对应的位置。
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