CN101297135B - 具有可变的通道闭锁力的变速器换挡设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于变速器(6)的变速器换挡设备(30)，其包括分域式副变速器(14)和具有重叠的H形换挡模式的换挡杆(16)，在所述换挡设备(30)中换挡及选择轴(32)在一端(34)与所述换挡杆(16)有效连接并且在另一端与变速器侧的换挡件有效连接，还包括压力介质操纵的闭锁设备，其防止或者至少可以向汽车驾驶员通知在分域式挡组转换时挂入无意的变速器挡位，这样使得所述换挡及选择轴(32)在分域式挡组转换时能自发地从换挡通道(G5-G6)移动到两个最接近的较低挡位(G3、G4)的换挡通道(G3-G4)。为了避免在分域式挡组转换时不希望的错误换挡以及为了实现在多个挡位级上的减挡，这样构造这种变速器换挡设备，使得所述换挡及选择轴(32)通过在调节路径上可变的力(F1至F2)从换挡通道(G5-G6)移动到最近的较低的挡位的换挡通道(G3-G4)。

Description

具有可变的通道闭锁力的变速器换挡设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的变速器换挡设备。
背景技术
大型载货(营运)车的变速器通常可以分为主变速器、分流式副变速器和分域式副变速器。这种变速器具有通过气动装置支持的换挡装置，其在分流式副变速器和分域式副变速器中可以进行气动地换挡，而在主变速器中由汽车驾驶员手动地换挡并且在这种情况下能够通过气动装置支持所施加的力。
现在为了控制常见的汽车变速器越来越多地使用电子控制装置。这种布置除了其他目的之外也用于防止在变速器中换挡，即由于其他条件，不允许在待换挡的目标挡位上特别高的车速。
这种具有机械保护以免错误操纵的气动的换挡装置例如从DE-OS24 47 860中已知。所述装置通过其可拆卸的不同元件分布在整个变速器上，使得在各个气动元件之间必需昂贵的分叉的空气压力管路并且必须铺设多个从各个元件到电子控制装置的电气管路。这种构件包括用于气动装置的主旁通阀和通道闭锁气缸。
副变速器的气动连接的释放通过在换挡杆上的气动阀进行。这导致如下具体情况，即尽管存在主动的通道闭锁但驾驶员人能选择错误的通道，因为由于管道长度在通道闭锁气缸中的压力建立太慢了。
此外，从德国专利申请DE 100 29 497 A1和DE 100 29 527 A1中已知用于所述结构的汽车变速器的电子气动换挡单元。特别地，DE 100 29527 A1公开了具有气动连接的分域式副变速器的用于汽车变速器的电子气动换挡单元，其连接由汽车驾驶员手动的在换挡杆上预选。换挡单元包括用于机械防止汽车变速器的不允许的传动比的手动换挡的闭锁装置以及用于防止汽车变速器的不允许的传动比的气动换挡装置。用于机械地防止手动换挡的闭锁装置和用于防止气动换挡的机构都由共同的操纵装置控制。
现在这样设计这种换挡单元，使得最终避免不希望的由用于较高的挡位的挡位组的挡位五和六的换挡通道到位于相同区域的用于较低挡位的挡位组的挡位一和二的换挡通道。为此，换挡及选择轴通过闭锁装置在用于较高的挡位的挡位组转换到用于较低挡位的挡位组时借助于产生的回复力自动地运动到挡位三和四的换挡通道中，当变速器换挡杆根据所述的分域式挡组转换预选位于其空挡位置时。
在换挡及选择轴中构成的并且在那里轴向延伸的斜面具有恒定的轴向斜度用于与伸入到那里的闭锁装置的销共同作用，使得在所示的运行条件下换挡及选择轴以恒定的力被移动到用于第三和第四挡位的通道中。闭锁装置和特别地在换挡及选择轴中的斜面在这种情况下这样构成并且互相配合使得驾驶员在紧急情况下可以超过由闭锁装置连同斜面一起产生的回复力。因此紧急条件下在挡位组变换例如从第五挡位到第二挡位的减挡是可以的。
虽然已知的电子气动换挡单元具有一些优点，但是它的结构相当复杂。此外该换挡单元还具有如下技术问题，用于保持换挡及选择轴在用于第三和第四挡位的通道中的闭锁力必须是相当大的，因此通过由该施加的提高的操纵力在换挡杆操纵时可靠地用信号通知驾驶员，使得分域式挡组转换开始，在应该避免错误换挡时。
因为在变速器换挡设备中在变速器换挡杆和换挡连杆之间存在一些待运动的零件，它们运动条件在其他零件上的位置摩擦以及在极端情况下所述通道闭锁力提供，尽管存在驾驶员的在换挡杆的操纵力但所述通道闭锁力仍不能被超过。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种用于所述类型变速器的换挡装置，其可以简单地制造并且借助于闭锁装置可靠地防止在分域式副变速器的传动比组之间的错误换挡，并且还可以实现越过变速器的分域式挡组从非常高的挡位到非常低的挡位的紧急减挡。
该任务通过具有权利要求1的特征的换挡装置实现。优选的改进方案和实施形式在从属权利要求中限定。
因此本发明涉及一种变速器换挡设备，包括分域式副变速器和具有重叠的H形换挡模式的换挡杆，在所述换挡设备中换挡及选择轴的一端与所述换挡杆有效连接并且在另一端与变速器侧的换挡件有效连接，如换挡叉轴和/或换挡轮(Schaltschwingen)。这种变速器换挡设备还包括压力介质操纵的闭锁设备，其防止或者至少可以通知在分域式挡组转换时挂入无意的变速器挡位，这样使得所述换挡及选择轴在分域式挡组转换时在没有驾驶员的影响下自发地从换挡通道移动到两个最接近的较低挡位的换挡通道。
为了避免在分域式挡组转换时的错误换挡以及为了实现紧急情况下在多个挡位级上的减挡，这种变速器换挡设备此外这样制造，使得所述换挡及选择轴通过在调节路径上可变的力从换挡通道移动到最近的较低的挡位的换挡通道。
这种变速器换挡设备具有多个优点。首先这有效地防止在由驾驶员在变速器中预选的分域式挡组转换时释放不期望的减挡，其克服不希望的非常多至少多于三个的挡位级。这通过如下方式实现，即，在由驾驶员预选的分域式挡组转换之后和在换挡及选择轴达到空挡位置之后，换挡及选择轴由驾驶员不受影响地致动控制地引导到最近的较低挡位的换挡通道。用于将换挡及选择轴或者换挡杆移动到该换挡通道的调节力在开始时是大的并且朝着最后所述的换挡通道的方向减小。因此调节运动在开始时比结束时快，从而很快离开了用于不希望的换挡的危险区域。
然而另一方面驾驶员在紧急情况下可以进行超过多个挡位例如从第六挡位到第一挡位的减挡，只要他认为这是有意义的。为此这仅仅必须克服闭锁设备的所述的调节力，其中由于现在沿相反的调节方向这开始是轻松的并且越来越难。通过进行至少不平常的减挡，明确地发出信号给驾驶员。
根据本发明一个优选的实施形式，在所述换挡杆上自动作用的可改变的力F1至F2由通过活塞气缸装置产生的静态基本力FK组成，其通过杆系统以改变其数值和方向的方式转移到所述换挡及选择轴上。
为了产生静态基本力FK，优选的是，所述活塞气缸装置包括气缸和在气缸中可轴向移动地支撑的闭锁活塞。此外所述气缸具有孔用于供应气体作为压力介质。所述气缸的压力腔可通过所述孔加载有相关压力介质系统的未调制的主压力，其因此在汽车运行时在那里是恒定的并且未控制。
在本发明的另一个实施方式中，所述活塞具有从气缸突出的调节螺栓，其端面作用在绕转动点可回转安装的棘爪上。该棘爪用于对由活塞气缸装置产生的静态基本力的进行偏转和改变数量未在换挡及选择轴的调节路径上的可变的调节力。
为了满足该任务，所述棘爪具有第一杆臂和第二杆臂，其中所述第一杆臂与所述换挡及选择轴接触，并且所述第二杆臂与所述闭锁活塞的调节螺栓的端面共同作用。
为了能够实现在棘爪和换挡及选择轴之间的机械可靠的接触，优选的是，所述换挡及选择轴具有在与所述棘爪的第一杆臂的接触区域中具有换挡凸缘，所述第一杆臂轴向作用在所述换挡凸缘。
为了产生希望的在调节路径上可变的作用在换挡及选择轴上的调节力，此外提出，所述第二杆臂在其朝向调节螺栓的一侧具有杆臂几何形状，所述杆臂几何形状在所述闭锁活塞的轴向移动或者棘爪的回转时产生不同的有效杆臂长度。
根据另一个变型，这种作用原理可以转变，使得调节螺栓的端面具有的几何形状在闭锁活塞的轴向移动或者棘爪的回转时与所述棘爪的第二杆臂共同作用产生不同的有效杆臂长度。
不同的有效杆臂长度调制或者改变由活塞气缸装置产生的静态基本力FK成在回转角度上或者换挡及选择轴的调节位移上的可变的调节力F1至F2。在这种情况下，在调节运动开始时，相当大的调节力F1作用，其沿自动驶出的换挡通道的方向如希望那样减小到调节力F2。
在该变速器换挡设备的特别紧凑的结构形式中，换挡及选择轴支撑在壳体内，该换挡及选择轴的换挡凸缘构成在所述壳体的室的区域中，棘爪在该室的区域中可回转地支撑在该壳体上，所述闭锁活塞的调节螺栓轴向地突入到该室中，并且所述气缸是所述壳体的构件或者固定在所述构件上。
附图说明
下面根据附图详细地说明本发明的换挡设备。在附图中示出：
图1示出带有换挡设备的载货车的传动系的示意图；
图2示出根据图1的换挡设备的换挡杆；
图3示出用于根据图2的换挡杆的换挡模式；
图4示出根据本发明的带有闭锁设备的换挡设备在第一操纵位置中的示意性横截面视图；以及
图5示出根据图3的换挡设备在第二操纵位置中。
具体实施方式
因此图1示出汽车2，其包括发动机4、变速器6和设置在它们之间的离合器8。变速器6具有主变速器10、分流式副变速器12和分域式副变速器14。主变速器10由汽车驾驶员通过换挡杆16手动地换挡。为此换挡杆16通过换挡及选择轴32和变速器换挡设备30与这里未示出的变速器侧的换挡件有效连接。变速器换挡设备30还包括闭锁件，其防止意外的换挡过程和/或至少在换挡杆侧的换挡过程期间将其通知驾驶员。换挡杆16也可以通过未示出的气动管路与变速器换挡设备30连接。变速器6总体通过电气连接管路18与电子控制装置20连接并且换挡杆通过电气连接管路26与电子控制装置20连接。
图2示出用于根据图1的变速器6的换挡杆16的放大视图，该换挡杆可以根据图3的线路图28进行操纵。这种线路图表示为“重叠的H”，因为两个互相叠置的H形换挡模式的各个H柄的端部位置在H形换挡模式的GP-L中标记换挡杆的慢速挡位位置并且在H形换挡模式的GP-S中标记换挡杆的快速挡位位置。因此，换挡位置G1和G5用于第一挡位和第五挡位，G2和G6用于第二挡位和第六挡位，G3和G7用于第三挡位和第七挡位，G4和G8用于第四挡位和第八挡位，它们位于换挡杆偏移的各个相同位置上。
在换挡杆16的侧面设置有用于预选或者释放分流式副变速器12连接的拨动开关22。在换挡杆16的前侧存在另一个拨动开关24，通过该拨动开关预选或者连接分域式副变速器14。两个拨动开关22和24是电气开关，其通过至少一个电气连接管路26与控制装置20连接。
在换挡杆16根据线路图28的换挡情况下，如前面关于前进挡所述的，换挡杆16的每个端部位置配置有两个传动比级，它们总是相差分域式副变速器14的传动比级差。在拨动开关24的“慢”拨动开关位置时，驾驶员可以实现手动地释放和/或进行H形换挡模式GPL的换挡位置G1至G4以及倒车挡RG。在“快”拨动开关的位置时，是H形换挡模式GPS的挡位G5至G8。在该实施例中，换挡杆16的空挡位置N位于在用于挡位G1和G2的换挡位置之间的换挡通道位置G1/2。
驾驶员必须借助于在换挡杆16上的拨动开关24预选在分域式副变速器14的传动比组或者挡位组之间的变换。只有换挡杆16手动地调节到空挡位置N这也在主变速器10中进行，才进行变换。
分流式副变速器12在“L”或者“S”位置中通过在换挡杆16侧面的拨动开关22预选并且通过操纵离合器8连接(为此参见在换挡杆16右侧旁边的各个箭头)。
如上所述，汽车驾驶员必须借助于在换挡杆16上的拨动开关24预选分域式副变速器14的转换。只有在主变速器10手动地连接在空挡位置N，才可以进行变换。为了避免错误的换挡，附加的保证措施必须被满足。与之相关的挡组锁闭(Gruppensperrre)因此阻止分域式副变速器14在慢传动比的连接并且因此不仅保护分域式副变速器14的同步还保护主变速器10的同步。
图3和图4示出用于变速器6的变速器换挡设备30和带有重叠H形换挡模式28的换挡杆16的示意性横截面视图。总是可以看出换挡及选择轴32，其在这些视图中在左侧通过接口34与变速器换挡杆16连接并且在相对的端与变速器侧的换挡执行机构连接。
换挡及选择轴32轴向可移动地安装在该变速器换挡设备30的壳体56中，该壳体具有室60。在该室60的区域中，换挡及选择轴32具有径向的换挡凸缘36，绕转动点40可回转安装的棘爪38通过第一杆臂42接合换挡凸缘36。相邻于第一杆臂42，棘爪38具有第二杆臂44，其可被闭锁活塞48的调节螺栓46施加基本力FK。闭锁活塞48可轴向移动地设置在活塞气缸装置的气缸50中，其压力腔54可被通过在气缸50中的孔52利用压力介质设置压力。
虽然调节活塞48的调节螺栓46的正面端侧可以设计为平表面，第二杆臂44在与调节螺栓46的接触区域中具有特别的杆臂几何形状58，其可以使得在该第二杆臂44上的有效杆臂长度B可以根据闭锁活塞48的轴向位置或者根据棘爪38绕转动点40的转动角度而改变。作为这种构造结构的结果，在操纵闭锁活塞48时，棘爪38以其第一杆臂43以不同大小的调整力F1至F2作用在换挡及选择轴32的换挡凸缘35上。
本发明也包括这种构造的变型，其中调节螺栓46的端面和/或第二杆臂的杆臂几何形状58也可以构成为其他形状，但是同样通过调节位移可以施加不同大小的调节力到换挡及选择轴32上。根据一个这样示例性的变型，不仅第二杆臂44而且调节螺栓46的端面具有互相配属的弯曲接触面。
在图4和5中示出的例子中，第二杆臂44杆臂几何形状58现在如此选择，使得在第一活塞位置中(图4)由于在第二杆臂44上的有效杆臂长度B作用在换挡及选择轴32上的朝向换挡杆16的方向的力F1是相当大的，并且在闭锁活塞48朝向棘爪38的方向在气缸50中的进一步轴向移动时减小到在有效杆臂长度A时的力F2(图5)。
通过棘爪38或者其杆臂长度和接触几何形状的合适的几何设计，在给定基本力FK的情况下，在换挡及选择轴32上有效的力F1至F2通过活塞气缸装置48、50可以调节到适合市场需要的其他区域。
下面详细说明变速器换挡设备30的操作方式。
在根据图4的输出情况中，挂入变速器的第六挡位G6。驾驶员现在想向回转换到第二挡位G3中。因为第三挡位G3仅通过分域式挡组转换实现，驾驶员首先操纵在换挡杆16上的拨动开关24以预选所述的分域式挡组转换。只有驾驶员将换挡杆16朝空挡位置N的方向移动并且这机械地在主变速器10中进行，控制装置20导致变速器内部致动操纵在分域式副变速器14中的分域式挡组转换，其中第一传动比级断开并且第二传动比级接通。
为了避免挂入不希望的挡位中，在通道闭锁装置中，在气缸50的压力腔54中压力介质这样作用在闭锁活塞48上，使得它的调节螺栓46以基本力FK作用在棘爪38的第二杆臂44上。由于在该位置中大的有效杆臂B，棘爪38的第一杆臂42在开始调节运动时以相当大的换挡力F1作用在换挡及选择轴32上。
换挡及选择轴32通过在调节路径上减小的力在选择通道(Waehlgasse)从与在用于第一挡位G1和第二挡位G2的换挡通道(Schaltgasse)中的空挡位置N相应的换挡位置G1/2压到换挡位置G3/4。该换挡位置G3/4相应于用于挡位G3和G4的换挡通道的空挡位置。在这里仅还有换挡力F2作用在换挡及选择轴32上，其由于较小的有效杆长度A明显比开始的换挡力F1小。
如果现在驾驶员朝向用于第三挡位G3的挡位位置移动换挡杆16，那么挂入第三挡位G3。因此可以确定地防止意外地向下换到第一挡位G1中。
只要驾驶员实际上想从第六挡位G6换挡到第一挡位G1，那么这也是可以进行的。为此他必须通过与之相关的换挡杆偏移而将换挡及选择轴32从换挡位置G3/4移动到换挡位置G1/2，从而他开始仅需要克服相当小的换挡力F2。由于棘爪38的第二杆臂44的非线性杆臂几何形状58，该操纵力在换挡及选择轴32的调节路径上也是非线性地增加，使得这种直至由驾驶员施加的换挡力F1之值的显著力增加可以通过明显的警告而指示。只要换挡及选择轴32到达在图4中所示的换挡位置G1/2中，驾驶员希望的从第六挡位G6到第一挡位G1的挡位变换可以实现。
替代换挡杆16和电气拨动开关22与控制装置20的电气连接管路26，在换挡杆16也可以设有气动的阀结构，其相应于DE-OS 24 47 860的设置而通过气动的管路与变速器换挡设备30连接，并且分流式副变速器12和分域式副变速器14的连接被释放。
附图标记
2汽车
4发动机
6变速器
8离合器
10主变速器
12分流式副变速器
14分域式副变速器
16换挡杆
18连接管路
20控制装置
22拨动开关
24拨动开关
26连接管路
28线路图
30变速器换挡设备
32换挡及选择轴
34用于换挡杆的接口
36在换挡及选择轴上的换挡凸缘
38棘爪
40闭锁链的转动点
42第一杆臂
44第二杆臂
46调节螺栓
48闭锁活塞
50气缸
52气缸中的孔
54压力腔
56壳体
58闭锁连杆的杆臂几何形状
60在壳体56中的室
A有效杆长度
B有效杆长度
F1在换挡及选择轴、位置G1/2上的闭锁连杆的力
F2在换挡及选择轴、位置G3/4上的闭锁连杆的力
G1/2在换挡通道G1-G2中换挡位置
G3/4在换挡通道G3-G4中换挡位置
G5/6在换挡通道G5-G6中换挡位置
G7/8在换挡通道G7-G8中换挡位置
G1-G8前进挡一至八
GP-L用于慢速挡位位置的H线路图
GP-S用于快速挡位位置的H线路图
L拨动开关24的换挡位置
N空挡位置
RG倒车挡
S拨动开关24的换挡位置

Claims (9)

1.一种用于变速器(6)的变速器换挡设备(30)，包括分域式副变速器(14)和具有重叠的H形换挡模式(28)的换挡杆(16)，在所述变速器换挡设备(30)中换挡及选择轴(32)在一端(34)与所述换挡杆(16)有效连接并且在另一端与变速器侧的换挡件有效连接，变速器换挡设备(30)还包括压力介质操纵的闭锁设备，其防止或者至少能够通知在分域式挡组转换时挂入无意的变速器挡位，这样使得所述换挡及选择轴(32)在分域式挡组转换时自发地从第一换挡通道(G5-G6)移动到两个最接近的较低挡位(G3、G4)的第二换挡通道(G3-G4)，其特征在于，所述换挡及选择轴(32)通过在调节路径上可变的力(F1至F2)从第一换挡通道(G5-G6)移动到最近的较低的挡位的第二换挡通道(G3-G4)。
2.如权利要求1所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，在所述换挡及选择轴(32)上的可改变的力(F1至F2)由通过活塞气缸装置(48、50)产生的静态基本力(FK)组成，其通过杆系统以改变其数值和方向的方式转移到所述换挡及选择轴(32)上。
3.如权利要求2所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述活塞气缸装置包括气缸(50)和在气缸中可轴向移动支撑的闭锁活塞(48)，所述气缸(50)具有用于供应压力介质的孔(52)，并且所述气缸(50)的压力腔(54)通过所述孔(52)加载有压力介质系统的未调制的主压力。
4.如权利要求3所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述活塞(48)具有从气缸(50)突出的调节螺栓(46)，其端面作用在绕转动点(40)可回转安装的棘爪(38)上。
5.如权利要求4所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述棘爪(38)具有第一杆臂(42)和第二杆臂(44)，所述第一杆臂(42)与所述换挡及选择轴(32)接触，并且所述第二杆臂(44)与所述闭锁活塞(48)的调节螺栓(46)的端面共同作用。
6.如权利要求5所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述换挡及选择轴(32)具有在与所述棘爪(38)的第一杆臂(42)的接触区域中具有换挡凸缘(36)，所述第一杆臂(42)轴向作用在所述换挡凸缘(36)。
7.如权利要求5至6之一所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述第二杆臂(44)在其朝向调节螺栓(46)的一侧具有杆臂几何形状(58)，所述杆臂几何形状在所述闭锁活塞(48)的轴向移动或者棘爪(38)的回转时产生不同的有效杆臂长度(A或B)。
8.如权利要求5至6之一所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述调节螺栓(46)的端面具有几何形状，其与所述棘爪(38)的第二杆臂(44)共同作用在闭锁活塞(48)的轴向运动或者所述棘爪(38)的回转时产生不同的有效杆臂长度(A或B)。
9.如权利要求6所述的变速器换挡设备(30)，其特征在于，所述换挡及选择轴(32)支持在壳体(56)中，所述换挡凸缘(36)构成在所述壳体(56)中的室(60)的区域中，所述棘爪(38)在这个室(60)的区域中支撑在这个壳体(56)上，所述闭锁活塞(48)的调节螺栓(46)突入到所述室(60)中，并且所述气缸(50)是所述壳体(56)的构件或者固定于所述壳体上。
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