CN101384840A - 汽车变速器的换档装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车变速器(30)且具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，包括用于选择和用于切换变速器(30)挡位的部件和助力支持装置(10)的操作杆(20)，所要支持的手动换挡力作用于该操作杆。具有部件(90、100、112、114、150)，用于在产生助力支持力之前和/或期间在助力支持装置(10)内部改变作用于助力支持装置(10)的手动换挡力。

Description

汽车变速器的换挡装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述具有助力支持装置的换挡装置。
背景技术
在这种换挡装置中，变速叉轴的旋转运动用于预选单个换挡叉轴拨块凹槽并一般不需要很大的换挡力。变速叉轴轴向的纵向运动用于挂入所要求的挡位并特别是在重型汽车和驾驶员座椅远离变速器设置的那种汽车上需要较大的换挡力。
目前的商用车如大客车和载重汽车利用其平头汽车结构的空间装入变速器，其中变速器不可避免地远离驾驶员座椅外移。在采用低置或者后置发动机的汽车上距离特别远。机械换挡变速器上较长、有时操作吃力的换挡连杆或者在电缆牵引换挡时还有换挡缆线常常使准确换挡变得困难。
为使汽车的驾驶员可以将其注意力完全集中的路面上，他必须在操控汽车所需的所有活动上尽可能地没有负担并得到支持。
每位汽车驾驶员都知道，在不利的交通状况下无缺陷操作变速器的重要性。所有重量级商用车的气动变速助力机构在这里均可以提供帮助。
迄今公知的具有助力支持装置的换挡装置有些直接安装在变速器上并具有可从外部接触的操作杆和活塞杆。换挡连杆与操作杆连接。通过操作杆的纵向运动激活支持。这种类型的控制与两个柱上或者电缆馈线电路相联系。在这种情况下的缺点是，操作杆和活塞杆通过波纹管密封并缺少润滑。在载重汽车上，该部位受到严重污染。在改变换挡连杆传动比的情况下，助力支持的开始也随之变化或这种助力支持必须通过阀门的变化与连杆传动比相配合。相同情况也适用于由一个彼此分离的控制阀和动力缸组成的变速助力机构。阀门和缸通过球窝关节与变速杆和也固定在变速器上的悬臂连接。这种设置此外的缺点是，每次换挡时部件与变速器和汽车车架相对运动并因此会磨破阀门和缸利用其相互连接的空气导管。
这种气动的变速助力机构以触发式的结构公知，其由一个机械-气动控制件和一个单独的气动动力件组成。触发式结构的变速助力机构由Springer出版社1988年Looman的《Zahnradgetriebe》(齿轮传动装置)第二版第225页有所公开。控制件是一个由换挡连杆操纵的机械操纵控制阀。换挡时选择运动在此方面由机械直接传递到变速器上。传递换挡运动时操纵控制阀和手动换挡力同时机械上通过一个杠杆传递到变速器上。手动换挡力在此方面由一个压缩空气缸附加气动支持。这种压缩空气缸在此方面作为双位置缸利用一体化的减振器构成气动的动力件。直接成比例反映手动换挡力在这里达不到。控制件与动力件之间的行程长和附加装置占用空间大。控制件与动力件之间压缩空气导管的损坏不可避免。
DE 195 39 471公开了一种换挡装置，其中控制阀和动力件组合在一个结构件内。换挡力根据驾驶员的换挡力成比例增强并取得与手挡变速器上相同的效果。驾驶员没有失去换挡时其感觉到挡位是否挂上或者同步阶段持续多久的感觉，他可以直接感觉到。在这种换挡装置上，气动支持装置的可操控性需要改进。
DE 19840052 A1公开了一种具有助力支持装置的换挡装置，其中由支持装置提供的换挡力可以传递到轴向固定设置在换挡装置内的空心轴上，空心轴环绕中心换挡轴并可随同中心换挡轴为连接换挡滑杆扭转。DE 19840052 A1主题的全部内容在这里予以引用。
DE 102004042690 A1公开了换挡装置的助力支持装置特征曲线，其具有与作用的手动换挡力相关的不同升高和不同的比例关系。DE102004042609 A1主题的全部内容也这里也予以引用。
最后DE 19839854 A1公开了一种包括助力支持装置的换挡装置，其主题的全部内容在这里也予以引用。依据DE 19839854 A1具有一个设置在储备容器与助力支持装置之间的限压装置。利用该限压装置限制输送到支持装置的压缩空气。通过限制压缩空气达到支持力的限制，以取得与由支持力加压的结构件上允许负荷的配合。特别是在由换挡滑杆换挡时利用支持力操纵的单个挡位的同步装置上，可以降低同步负荷。由此用于调整同步中转速的摩擦面没有那么高的负荷并获得更高的耐用度。有针对性的调整也可以这样进行，使不同换挡叉轴拨块凹槽内不同程度的支持力可供使用。这样在低挡位上所需的支持力大于在高挡位上，从而在相同程度的支持时或者导致高同步负荷，或者另一方面导致手动换挡力的支持不够。
这样构成的换挡装置复杂、昂贵、需要附加的部件并且不能充分满足对可变限制助力支持装置的要求。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种换挡装置，其可以可变和低成本地改变及限制助力支持装置。
该目的通过具有权利要求1特征的换挡装置得以实现。构成为从属权利要求的主题。
依据本发明，汽车变速器的具有助力支持装置的换挡装置包括用于选择和用于切换变速器挡位的部件和助力支持装置的操作杆，所要支持的手动换挡力作用于该操作杆。在此方面具有部件，用于在产生助力支持力之前和/或期间在助力支持装置内部改变作用于助力支持装置的手动换挡力并作用于助力支持装置的作用。
在一种特别具有优点的构成中，限制部件作为与操作杆共同作用的弹簧件构成，它们在操作杆的一个操纵方向上或者也在操作杆的两个操纵方向上具有不同的弹性。在此方面的一种实施方式中，操作杆依次在向一个操纵方向上操纵时与多个弹簧件共同作用。作为具有优点的构成，弹簧件至少部分预张紧。
依据本发明的一种实施方式，操作杆的操纵通过行程限制件限制。在此方面以具有优点的方式，操作杆的操纵可以通过行程限制件的限制在一个操纵方向上比其他操纵方向上更强构成。
在另一种实施方式中，操作杆由多个部件组成。
附图说明
下面借助附图对本发明进行详细说明。其中：
图1示出现有技术的换挡装置；
图2示出换挡装置的剖面；
图3示出侧视图的剖面；
图4示出助力支持装置的侧视图；
图5示出图4部分的实施方式；
图6示出图4部分的另一实施方式；
图7示出图4部分的另一实施方式；以及
图8示出助力特征曲线分布。
具体实施方式
图1以示意图示出按照现有技术的汽车的换挡设备2。从变速杆4出发，变速叉轴6通过杠杆转向装置8通向具有气动助力支持装置10的换挡装置11。气动助力支持装置10具有一个连接线路12，其通向一个向气动助力支持装置10提供压缩空气的储备容器14。杠杆转向装置8具有一个第一杠杆16，该第一杠杆最好与变速叉轴6铰接。杠杆转向装置8具有一个第二杠杆18，其再嵌入设置在气动助力支持装置10内的操作杆20。此外在气动助力支持装置10上具有一个活塞杆22，杠杆24嵌入该活塞杆内，该杠杆24通过可旋转的换挡轴26与汽车变速器30内的杠杆28连接。杠杆28嵌入换挡滑杆32内，通过该换挡滑杆可以公知的方式转换变速器的变速比。杠杆24的运动通过换挡轴26传递到杠杆28的运动内，从而杠杆28可以使换挡滑杆32进行轴向运动。在这种运动中，换挡滑杆32占据最好三个位置，即，各自对应于一个所切换的变速比的两个轴向终端位置和一个处于终端位置之间且与变速器的中立位置相应的中间位置。
图2以俯视图示出本发明换挡装置40的剖面。图1中这里未示出的杠杆16通过啮合齿42与中心换挡轴44抗扭连接。换挡轴44穿过换挡装置40上的护罩46并由轴密封圈48在其圆周上密封。换挡轴环绕轴线50可旋转地支承在空心轴52的内部。空心轴52可在换挡装置40的内部环绕轴线50旋转，但不能沿轴线50在轴向上移动。换挡轴44在其圆周上沿轴线50具有槽54。该槽内嵌入销钉56，其从它那方面可旋转地支承在杠杆18内。为改善可旋转性，销钉56在杠杆18内支承在只有冲压外圈的滚针轴承58上。销钉56这样设置在槽54内，使换挡轴44可以沿轴线50轴向移动，但换挡轴44环绕轴线50的扭转触发杠杆18回转。通过销钉56的可旋转支承，避免销钉56与槽54之间的摩擦损耗并可以实现换挡轴44沿轴线50平稳的轴向运动，即使换挡轴44被加载了通过销钉56支承在气动助力支持装置10上的转矩。
杠杆18具有一个可旋转地设置在螺栓62上的辊子60，其嵌入气动助力支持装置10的操作杆20内。由此将杠杆18与操作杆20之间的摩擦损耗降到最低程度，从而可以将手动换挡力无摩擦且几乎无磨损地传递到气动助力支持装置10上。
由气动助力支持装置10产生的加强力从活塞杆22传递到杠杆24上并从那里传递到空心轴52上。空心轴52具有两个长孔64。固定在杠杆28上的销钉66穿过这些长孔64，该杠杆嵌入这里未示出的换挡滑杆32内。销钉66也穿过换挡轴44上的开口并使换挡轴44和空心轴52共同扭转。在此方面，开口这样确定尺寸，使其内部尺寸大于销钉66的外部尺寸。由此在换挡轴44与空心轴52之间形成一个很小的扭转间隙。因此确保可以通过换挡轴44和杠杆18控制气动助力支持装置10，而无需空心轴52由换挡轴44带动旋转。但如果超过操作杆20上的移动行程，那么实现气动助力支持装置10的可靠搭接，例如在支持失灵时或者在继续增加的手动换挡力将这种力直接传递到同步装置上的情况中。
空心轴52上的长孔64可以实现换挡轴44在空心轴52和杠杆28的内部的轴向移动，并因此实现无阻碍且无加强的选择运动。
图3以侧视图示出换挡装置的剖面。换挡轴44的槽54内嵌入可旋转支承在杠杆18内只有冲压外圈的滚针轴承58上的销钉56。换挡轴44由空心轴52包围。杠杆18利用一个易于旋转地设置在螺栓62上的辊子60嵌入操作杆20上的凹处70内，并实现手动换挡力无摩擦地传递到气动助力支持装置10上。
图4以侧视图剖面示出具有助力支持装置10的换挡装置。所使用的附图符号与其他附图的附图符号相应。空白的区域在图5、6和7中进行详细说明。
图5示出依据本发明构成的助力支持装置10的一部分。操作杆上在这里具有一个加长段80。螺旋弹簧90径向环绕操作杆20并在轴向上与一个止挡92和一个角形部件94共同作用。止挡92固定在操作杆20上并可以在操作杆20的第一操纵方向上移动。角形部件94紧贴在操作杆20的止挡95上并可以通过该止挡95在操作杆20的第二操纵方向上移动。操纵活塞86、88可移动地设置在操作杆20上。
操作杆20上具有一个圆盘96和另一个角形部件98，它们在其之间保持另一个螺旋弹簧100。螺旋弹簧90和100具有不同的弹性。同样可以将螺旋弹簧共同或者单个预张紧。
如果操作杆20现在被加载手动换挡力，例如在附图平面中向右的操纵方向，那么操作杆20和加长段80同样向右运动。圆盘96将螺旋弹簧100压向角形部件98。角形部件98处于环绕的外壳84上，由此螺旋弹簧100在操作杆20继续运动时受到压缩。
在经过一段行程后，操纵活塞88触到阀芯118，此后阀门117打开。如果操作杆20现在通过提高手动换挡力继续向右运动，那么操纵活塞88和阀芯118由于所达到的力平衡而停留在其此前达到的打开位置上，而操作杆20则相对于这二者继续运动并将螺旋弹簧90在止挡92与角形部件94之间继续压缩。与此同时一再出现新的力平衡，由此形成图8所示的助力力分布。操作杆20的相对运动以及因此螺旋弹簧90的压缩可以这样长时间地延续，直至换挡轴44与空心轴52之间的扭转间隙(图2和3)取消。
加长段80上设置另一个螺旋弹簧150，其包括固定设置在一个角形部件152与加长段80之间的止挡154。角形部件152轴向紧贴在另一个牢固固定在加长段80上的止挡156上。
在操作杆20在附图平面中向左运动时，操作杆20和加长段80相应向左运动。与此同时操纵活塞86压在阀芯119上，此后阀门117打开。如果操作杆20现在通过提高手动换挡力继续向左运动，那么操纵活塞86和阀芯119由于所达到的力平衡保留在其此前达到的打开位置上，而操作杆20则相对于这二者继续运动和螺旋弹簧150在止挡154与角形部件152之间继续受到压缩。与此同时一再出现新的力平衡，由此形成图8所示的助力力分布。操作杆20的相对运动以及因此螺旋弹簧150的压缩可以这样长时间地延续，直至换挡轴44与空心轴52之间的扭转间隙(图2和3)取消。
取代各自作用于操纵活塞88和86的角形部件94和152，同样可以让螺旋弹簧90和150直接作用于操纵活塞88和86。在此方面，通过这里未示出的与螺旋弹簧90和150的直径匹配的垫圈，可以改善螺旋弹簧90和150与活塞面以及与止挡92和154的接触。
图6示出一种设置，其中操作杆20上具有一个加长段102。加长段102与操作杆固定连接，从而也可以起到整体操作杆20的作用。加长段102上具有三个角形部件104、106和108。角形部件104朝向操纵活塞110并且轴向在一个方向上通过一个止挡固定。角形部件104与角形部件108之间具有一个螺旋弹簧112，其可以预张紧或者不预张紧地在静止状态下安装。径向在螺旋弹簧112的内部设置一个螺旋弹簧114，其同样在静止状态下被预张紧或者不预张紧地安装。螺旋弹簧114保持在角形部件106与108之间，二者通过止挡而单面固定在加长段102上。
如果操作杆20并因此加长段102向左运动，那么操纵活塞110触到阀芯119，此后阀门117打开。如果操作杆20现在通过提高手动换挡力而继续向左运动，那么操纵活塞110和阀芯119由于所达到的力平衡而保留在其此前达到的打开位置上，而操作杆20则相对于这二者继续运动并且螺旋弹簧112在角形部件104与角形部件108之间长时间受到压缩，直至角形部件104触到角形部件106。此后压力弹簧112和114共同受到压缩。
图7示出图6的设置，其中具有一个行程限制件116，其例如作为角形部件104的一个加长段构成并通向角形部件104和108彼此靠前的止挡。
在仅使用一个根据图6的螺旋弹簧114的情况下，可以取消中间的角形部件106。弹性然后不能像图6中那样分级。
图8示意示出例如对于大量可能设置，助力支持力关于手动换挡力的分布。
助力支持装置10中结构上预先规定的特征曲线120为线性，并直线上升直至其在助力支持装置调节范围的末端上达到最大的助力支持力。该特征曲线120在没有例如以弹簧的方式预先规定的弹性情况下产生。特征曲线121示出未预张紧弹簧时的分布。特征曲线122示出在使用如图6所示设置的两个未预张紧的弹簧情况下助力力的分布。直至第一转折点124仅螺旋弹簧112和从此时起两个螺旋弹簧112和114作用。特征曲线126示出在使用一个预张紧和一个未预张紧的弹簧情况下助力力的一种可选择的分布。从第一转折点128直至第二转折点130，首先预张紧的弹簧作用，并从此时起预张紧和未预张紧的弹簧作用。
特征曲线132示出同样在使用一个预张紧和一个未预张紧的弹簧的情况下，助力力的一种替代分布。在这里，首先未预张紧的弹簧作用直至第一转折点134。从第一转折点134直至第二转折点136，基本上预张紧的弹簧作用，并从此时起预张紧和未预张紧的弹簧作用。
图8右侧的图表示出在使用行程限制装置的情况下举例的特征曲线分布。在特征曲线138、140和142各自最上部的部分中行程限制装置作用，从而特征曲线然后具有与无弹性的特征曲线120相同的斜率。
特征曲线138示出在使用例如图7所示设置的两个未预张紧弹簧的情况下，助力力的分布。直至第一转折点144仅螺旋弹簧112作用，并从此时起直至第二转折点146两个螺旋弹簧112和114作用。从转折点146起，行程限制件116作用并且手动换挡力以与特征曲线120相同的斜率传递。
在特征曲线142中，两个预张紧的弹簧作用，直至行程限制装置干涉；并且在特征曲线140上首先一个未预张紧的弹簧作用，然后一个预张紧的弹簧作用，两个弹簧共同作用和最后行程限制装置再次作用。
图8所示的分布基本上对应于在使用螺旋压力弹簧时的特征曲线。在使用例如像盘形弹簧这种其他弹性部件时，特征曲线可以多种方式产生既有递增的又有递减的分布。
通过限制作用的换挡力，也可以影响助力支持装置上产生的压力并由此影响助力支持力，从而换挡力不超过确定值。
通过本发明可以取消依据现有技术设置昂贵的限压阀，并且对于变速器内的每一同步可以实现最大允许助力支持力的独立限制。可以为一个或者多个挡位分配准确确定的弹性，由此助力支持可以一直得到匹配，直至最大的助力支持力。
依据本发明可使用的部件(例如，弹簧件)也可以通过弹性的非金属部件构成。操作杆20同样可以在确定的区域内弹性构成。
附图标记
2   换挡设备
4   变速杆
6   变速叉轴
8   杠杆转向装置
10  助力支持装置
11  换挡装置
12  连接线路
14  储备容器
16  杠杆
18  杠杆
20  操作杆
22  活塞杆
24  杠杆
26  换挡轴
28  杠杆
30  汽车变速器
32  换挡滑杆
40  换挡装置
42  啮合齿
44  换挡轴
46  护罩
48  轴密封圈
50  轴线
52  空心轴
54  槽
56  销钉
58  只有冲压外圈的滚针轴承
60  辊子
62  螺栓
70  凹处
80  加长段
84  外壳
86  操纵活塞
88  操纵活塞
90  螺旋弹簧
92  止挡
94  角形部件
95  止挡
96  圆盘
98  角形部件
100 螺旋弹簧
102 加长段
104 角形部件
106 角形部件
108 角形部件
110 操纵活塞
112 螺旋弹簧
114 螺旋弹簧
116 行程限制件
117 阀门
118 阀芯
119 阀芯
120 特征曲线
122 特征曲线
124 转折点
126 特征曲线
128 转折点
130 转折点
132 特征曲线
134 转折点
136 转折点
138 特征曲线
140 特征曲线
142 特征曲线
144 转折点
146 转折点
150 螺旋弹簧
152 角形部件
154 止挡
156 止挡

Claims (11)

1.用于汽车变速器(30)且具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，具有用于选择和用于切换变速器(30)挡位的部件、助力支持装置(10)的操作杆(20)，所要支持的手动换挡力作用于该操作杆，其特征在于，具有部件(90、100、112、114、150)，用于在产生助力支持力之前和/或期间在助力支持装置(10)内部改变作用于助力支持装置(10)的手动换挡力。
2.按权利要求1所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，部件为与操作杆(20)共同作用的弹簧件(90、100、112、114、150)，它们在操作杆(20)的一个操纵方向上具有不同的弹性。
3.按权利要求1或2所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，部件为与操作杆(20)共同作用的弹簧件(90、100、112、114、150)，它们在操作杆(20)的两个操纵方向上具有不同的弹性。
4.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，操作杆(20)在向一个操纵方向上操纵时依次与多个弹簧件(90、100、112、114、150)共同作用。
5.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，弹簧件(90、100、112、114、150)至少部分预张紧。
6.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，操作杆(20)的操纵被行程限制件(116)限制。
7.按权利要求6所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，操作杆(20)的操纵通过行程限制件(116)的限制在一个操纵方向上更强。
8.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，操作杆(20)由多个部件(20、80、102)组成。
9.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，弹簧件作为螺旋弹簧(90、100、112、114、150)构成。
10.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，弹簧件(90、100、112、114、150)作为盘形弹簧构成。
11.按前述权利要求之一所述具有助力支持装置(10)的换挡装置(11、40)，其中，部件(90、100、112、114、150)作为弹性的非金属部件构成。
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