CN101523089A - 用于汽车变速器的伺服支持装置 - Google Patents

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Abstract

汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置(10)，通过该伺服支持装置能够构成一种特性曲线，该特性曲线与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或与手动换挡力成不同比例的区域，并且伺服支持装置(10)具有一个元件(20)，需要支持的手动换挡力作用到该元件上。为了构成所述特性曲线，在伺服支持装置中存在多个物件(42、44、50、52)，伺服压力(60)作用在所述物件上，所述元件(20)保持其当前的位置。

Description

用于汽车变速器的伺服支持装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述类型的汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置。
背景技术
如今的商用车如公交车和载货车由于其平头汽车结构形式而对于安装变速器具有空间条件，其中变速器必然远离汽车座椅。在车辆具有低置发动机或后置发动机时该距离是特别远的。通过在机械换挡变速器中长的、有时笔直伸展的换挡拉杆使得精确的换挡经常变得困难。
为了汽车驾驶员能够将其注意力完全面向路面交通，驾驶员必须在所有用于操纵汽车所必需的行动中尽可能被降低负荷和得到支持。
每个驾驶员都知道，在困难的交通情况下无问题地操作变速器可能是多么决定性的。对于所有尺寸级别的商用车的气动的换挡助力可以在此设法补救。
至今已知的伺服支持装置部分直接地安装在变速器上并且具有从外部能接近的控制杆和活塞杆。换挡拉杆与控制杆连接。通过控制杆的纵向运动启动所述支持。这种控制与两个杆式或绳索式牵拉线路相结合。在此缺点在于控制杆和活塞杆经由波纹管的密封以及缺失的润滑。在载货车中这个位置受到较强的污染。在改变换挡拉杆传动比时，伺服支持的开始也发生改变，或者伺服支持必须通过修改阀而适配于拉杆传动比。这同样适用于由彼此分开的控制发和伺服缸构成的换挡助力。阀和缸经由球铰与换挡杆和由固定在变速器上的控制台连接。这种布置还具有如下缺点，即在每次换挡时多个部分相对于变速器和车架运动并且因此可能磨穿将阀和缸相互连接的空气管路。
这种按分散的结构方式的气动的换挡助力结构是已知的，它们包括一个机械-气动的控制部分和一个单独的气动的力部分。一种按分散的结构方式的换挡助力已知于Loomann；Zahnradgetriebe；2.Auflage；Springer Verlag；1988；S.225(洛曼，齿轮变速器，第2版，斯普林格出版社，1988年，第225页)。控制部分是一个机械操作的控制阀，它由换挡拉杆操作。在换挡时的选挡运动的传递在此直接机械地传递到变速器上。在换挡运动传递时操作控制阀并且同时将手动换挡力机械地经由杠杆传递到变速器上。手动换挡力在此由压缩空气缸附加气动地支持。该压缩空气缸在此作为包括集成的液压阻尼器的双位置缸构成气动的力部分。手动换挡力的直接的成比例的描述在此未实现。在控制部分与力部分之间的路径是长的，并且安装是占空间的。不能避免在控制部分与力部分之间的压缩空气管路的损坏。
在DE 195 39 472 A1中公开了一种换挡装置，其包括用于汽车变速器的伺服支持装置。伺服支持装置的控制杆可沿轴向移动地设置在活塞杆内部并且经由换挡拉杆与换挡杆共同作用。在活塞杆上设置一个在两侧可用压力介质加载的活塞，并且活塞杆与用于齿轮变速器的换挡的物件共同作用。在控制杆在活塞杆内轴向调整时经由操作活塞可以操作控制阀。经由换挡杆和换挡拉杆施加到控制杆上的换挡力经由活塞杆传递到用于齿轮变速器的换挡的物件上。在此换挡机构的两侧输出不同大小的换挡力，使得可以用不同的换挡力转换汽车变速器的不同挡位。不同的换挡力通过不同的阀特性曲线实现，它们通过操作活塞的不同大小的活塞面积和/或通过两个相反设置的活塞表面的不同的几何尺寸决定。
在本申请人的申请号为10 2006 006 651.0和10 2006 006 652.9的未公开的申请中公开一种换挡装置，其包括用于汽车变速器的伺服支持装置，该换挡装置包括用于选挡和用于转换变速器的挡位的物件以及伺服支持装置的控制杆，在该伺服支持装置上作用需要支持的手动换挡力。在申请号为10 2006 006 651.0的未公开的申请中，在换挡装置中设置弹性的元件，以便将作用到伺服支持装置上的手动换挡力在导入到伺服支持装置之前进行改变或限制。在申请号为10 2006 006 652.9的未公开的申请中设置弹簧元件，以便将作用在伺服支持装置上的手动换挡力在伺服支持装置内在产生伺服支持力之前和/或期间进行改变，并从而影响伺服支持装置的作用。
为了实现不同的伺服支持力，需要不同的柔性或弹性。这根据结构形式的不同情况可以是耗费的并且需要经常不能提供的结构空间。
在DE 10 2004 042 609 A1中建议用于汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置的特性曲线。这些特性曲线与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或与手动换挡力成不同比例的区域。在DE 10 2004042 609 A1中没有公开怎样在结构上能实现这些特性曲线。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置，借此可以与位移无关地实现这样的特性曲线，其与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或与手动换挡力成不同比例的区域。
本发明的目的通过同类的也具有独立权利要求特征部分特征的伺服支持装置达到。
汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置包括：一个控制杆，需要支持的手动换挡力作用到该控制杆上；一个活塞杆，该活塞杆与用于转换齿轮变速器的物件共同作用；以及一个阀，该阀具有阀活塞和阀滑动件。按本发明，伺服支持装置具有与位移无关地实现一种特性曲线的物件，该特性曲线与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或与手动换挡力成不同比例的区域，在此不改变控制杆的当前的位置。所述物件构成为牵引活塞和牵引活塞弹簧。牵引活塞弹簧设置在伺服支持装置中，使得它们一方面贴靠在活塞杆的一个挡靠部上，而另一方面将牵引活塞压向活塞杆的另一挡靠部。牵引活塞设置在活塞杆中，使得它不仅包围控制杆，而且包围阀活塞，所述阀活塞固定设置在控制杆上。从一个确定的手动换挡力开始，调节的伺服压力是这样大的，使得牵引活塞克服牵引活塞弹簧力压向阀活塞。手动换挡力或控制杆力因此不仅反作用于直接作用到阀活塞上的压力，而且反作用于经由牵引活塞传递到阀活塞上的压力。因此从一个确定的调节状态开始，反作用于手动换挡力或控制杆力的压力相应增大。因此特性曲线具有一个转折点，它从该转折点开始具有较小的斜率并从而较平坦地延伸。
附图说明
下面借助于附图示例地详细解释本发明的基本原理，它允许多种实施形式。其中：
图1显示现有技术的换挡机构；
图2显示伺服支持装置的实施形式在中性状态时的剖视图；
图3显示伺服支持装置的实施形式在陡的特性曲线区域的剖视图；
图4显示伺服支持装置的实施形式在平坦的特性曲线区域的剖视图；
图5显示阀特性区域。
具体实施方式
图1中以草图描述按现有技术的汽车的换挡机构2。从换挡杆4开始，换挡拉杆6经由杠杆偏转结构8通向带有气动的伺服支持装置10的换挡装置11。气动的伺服支持装置10具有一个连接管12，该连接管通向储备容器14，气动的伺服支持装置10从该储备容器被供给压缩空气。杠杆偏转结构8具有一个第一杠杆16，该第一杠杆与换挡拉杆6优选铰接式连接。杠杆偏转结构8具有一个第二杠杆18，该第二杠杆又嵌入到控制杆20中，该控制杆设置在气动的伺服支持装置10中。另外在气动的伺服支持装置10中设置一个活塞杆22，杠杆24嵌入该活塞杆中，杠杆24经由一个可旋转的换挡轴26与汽车变速器30中的杠杆28连接。杠杆28嵌入到换挡滑杆32中，通过该换挡滑杆可以按已知的方式转换变速器的传动比。杠杆24的运动经由换挡轴26传递到杠杆28的运动，使得杠杆28可以使换挡滑杆32发生轴向运动。在这种运动时，换挡滑杆32优选占据三个位置，即两个分别对应于一个转换的传动比的轴向末端位置和一个在末端位置之间的中间位置，该中间位置对应于变速器的中性状态。
图2显示按本发明的伺服支持装置10在中性状态时的剖视图。伺服支持装置10包括一个控制杆20和一个活塞杆22以及一个缸34和一个活塞36。伺服支持装置10的控制杆20可轴向移动地设置在活塞杆22内部，并且经由换挡拉杆与换挡杆共同作用(见图1)。活塞36和活塞杆22相互固定连接或者由一个构件制成。活塞杆22与用于转换齿轮变速器的物件共同作用(见图1)。阀56包括阀活塞40、48和阀滑动件38、46。在控制杆20上固定设置阀活塞40、48，它们通过沿控制杆的轴线操作控制杆20而同样沿控制杆20的轴向方向被操作。在阀活塞40、48之间同样可沿轴向移动地设置阀滑动件38、46。阀滑动件38、46通过弹簧元件54沿轴向保持彼此分开并且分别贴靠在活塞杆22的一个阀座上。按本发明，伺服支持装置10具有牵引活塞42、50和牵引活塞弹簧44、52。牵引活塞42、50例如构成为空心圆柱体的形式，它在与牵引活塞弹簧44、52相对的一侧具有一个朝控制杆20的方向的挡靠部。该挡靠部例如可以与牵引活塞42、50由一个构件制成。同样可以考虑，该挡靠部例如可以通过一个固定环实现。牵引活塞弹簧44、52可以例如构成为螺旋弹簧或盘形弹簧。牵引活塞42、50在此这样设置，使得它们不仅包围控制杆20，而且包围阀活塞40、48，并且沿轴向方向可以相对于控制杆20移动。牵引活塞弹簧44、52以其一个端部贴靠在活塞杆22的一个挡靠部上，并且以其另一端贴靠在牵引活塞42、50上。在伺服支持装置10的未被操作的状态中，也就是在汽车变速器的中性状态时，阀滑动件38、46贴靠在活塞杆22的阀座上，并且牵引活塞42、50通过牵引活塞弹簧44、52压靠在活塞杆22的相应的挡靠部上。
图3显示按本发明的伺服支持装置10的用于在陡的特性曲线的区域中的调节状态的剖视图。控制杆20由于手动换挡力在图纸平面中向左运动。因此固定设置在控制杆20上的阀活塞40也向左运动。通过阀活塞40操作阀滑动件38，因此它从活塞杆22的阀座上松开并且打开阀56。打开的阀56借助于一个存在的储备压力58与支配的控制杆力相应地调节出一个伺服压力60。通过调节的伺服压力60作用到牵引活塞42上的压力小于由牵引活塞弹簧44产生的力，因此牵引活塞42继续贴靠在活塞杆22的挡靠部上并且牵引活塞弹簧44未被压缩。因此手动换挡力或控制杆力仅反作用于作用到阀活塞40上的压力，这与在陡的特性曲线的区域中的调节状态相应。
类似情况适用于在图纸平面中向右操作控制杆20。此时，阀滑动件46通过阀活塞48操作，因此阀滑动件46从活塞杆22的阀座上松开并因此打开阀56。
图4显示按本发明的伺服支持装置10用于在较平坦的特性曲线的区域中的调节状态的剖视图。与图3相比，在此手动换挡力是相应较大的，因此伺服支持装置10的控制杆20在图纸平面中继续向左运动。因此阀滑动件38通过阀活塞40同样继续向左移动，因此更多地打开阀56。因此产生相应较高的伺服压力60。调节的伺服压力60现在是这样大的，使得牵引活塞弹簧44通过牵引活塞42压缩，并且牵引活塞42克服牵引活塞弹簧44的力压紧到阀活塞40上。手动换挡力或控制杆力因此不仅反作用于直接作用到阀活塞40上的压力，而且反作用于经由牵引活塞42传递到阀活塞40上的压力。因此，反作用于手动换挡力或控制杆力的压力是较大的，并且特性曲线具有一个转折点。该调节状态对应于较平坦的特性区域的区域。控制杆20和与控制杆20固定连接的阀活塞40、48的位置在此未改变，因此与位移无关地实现“转折的”特性曲线。
类似情况再次适用于在图纸平面中向右操作控制杆20。
在图5中描述作为控制杆力的函数的伺服力。通过按本发明的伺服支持装置10可实现的阀特性曲线具有一个转折点，特性曲线的走向从该转折点开始不那么陡，以便保护参与换挡的构件。
如果控制杆力小于F_knick，那么调节出的伺服压力60不足以使牵引活塞42、50克服牵引活塞弹簧44、52的力运动。调节的伺服压力60仅作用于阀活塞40、48。因此在此产生的压力仅作为反力反作用于控制杆力。该调节状态对应于陡的特性曲线的区域。
如果手动换挡力上升，直到控制杆力大于F_knick，那么牵引活塞42、50通过较大的伺服压力60克服牵引活塞弹簧44、52的力压紧到阀活塞40、48上。因此通过牵引活塞42、50作用到阀活塞40、48上的压力(通过伺服压力60作用到牵引活塞42、50上的、减去牵引活塞弹簧的力的压力)增加到阀活塞40、48的至今作为反力作用到控制杆20上的压力上。因此大于F_knick的控制杆力的区域对应于较平坦的特性曲线。特性曲线的转折点可以根据牵引活塞弹簧44、52的设计相应地确定。
通过按本发明的伺服支持装置10可以实现“转折的”特性曲线，而控制杆20以及与控制杆20固定连接的阀活塞40、48的位置没有改变。在控制杆20上仅进行最小的调节运动，它由驾驶员在手上通过换挡杆是不能感觉到的。
在开始换挡时保证足够的伺服支持力，在同步阶段产生的伺服支持力不使参与换挡的构件或同步装置过载。
附图标记列表
2     换挡机构
4     换挡杆
6     换挡拉杆
8     杠杆偏转结构
10    伺服支持装置
12    连接管
14    储备容器
16    杠杆
18    杠杆
20    控制杆
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
34    缸
36    活塞
38   阀滑动件
40   阀活塞
42   牵引活塞
44   牵引活塞弹簧
46   阀滑动件
48   阀活塞
50   牵引活塞
52   牵引活塞弹簧
56   阀
58   储备压力
60   调节的伺服压力

Claims (14)

1.汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置(10)，通过该伺服支持装置能够构成一种特性曲线，该特性曲线与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或带有与手动换挡力成不同比例的区域，并且伺服支持装置(10)具有一个元件(20)，需要支持的手动换挡力作用到该元件上，其特征在于：为了构成所述特性曲线，在伺服支持装置中存在多个物件(42、44、50、52)，伺服压力(60)作用在所述物件上，所述元件(20)保持其当前的位置。
2.根据权利要求1所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：所述元件(20)构成为伺服支持装置(10)的控制杆。
3.根据权利要求1或2所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：伺服支持装置(10)包括一个活塞杆(22)和一个阀(56)，该活塞杆与用于转换齿轮变速器的物件共同作用，该阀具有固定设置在控制杆(20)上的阀活塞(40、48)和阀滑动件(38、46)。
4.根据权利要求1至3之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：所述物件(42、44、50、52)是与所述阀(56)共同作用的牵引活塞(42、50)和牵引活塞弹簧(44、52)。
5.根据上述权利要求之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：牵引活塞(42、50)设置在活塞杆(22)内部，包围控制杆(20)和阀活塞(40、48)以及贴靠在活塞杆(22)的一个挡靠部上。
6.根据上述权利要求之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：牵引活塞弹簧(44、52)一方面贴靠在活塞杆(22)的一个挡靠部上，而另一方面与牵引活塞(42、50)连接。
7.根据上述权利要求之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：牵引活塞(42、50)构成为空心圆柱体的形式，并且在与牵引活塞弹簧(44、52)相对的一侧具有一个朝控制杆(20)的方向的挡靠部。
8.根据上述权利要求之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：牵引活塞弹簧(44、52)构成为螺旋弹簧或盘形弹簧。
9.根据上述权利要求之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于：根据牵引活塞弹簧(44、52)的设计能够确定所述特性曲线的转折点。
10.用于构成汽车变速器的换挡装置的伺服支持装置(10)的特性曲线的方法，该特性曲线与手动换挡力或换挡阶段相关地具有多个带有不同斜率或带有与手动换挡力成不同比例的区域，并且伺服支持装置(10)具有一个元件(20)，需要支持的手动换挡力作用到该元件上，其特征在于：从一个相应的伺服压力(60)开始，操作设置在伺服支持装置(10)中的物件(42、44、50、52)，其中保持所述元件(20)的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述物件(42、44、50、52)构成为牵引活塞(42、50)和牵引活塞弹簧(44、52)，并且与一个活塞杆(22)和一个阀(56)共同作用，所述活塞杆与用于转换齿轮变速器的物件共同作用，所述阀具有固定设置在所述元件(20)、例如伺服支持装置(10)的控制杆上的阀活塞(40、48)以及具有阀滑动件(38、46)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于：在未操作的状态下将牵引活塞(42、50)通过牵引活塞弹簧(44、52)压在活塞杆(22)的一个挡靠部上。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，其特征在于：在操作的状态下将牵引活塞(42、50)克服牵引活塞弹簧(44、52)压在阀活塞(40、48)上。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法，其特征在于：根据牵引活塞弹簧(44、52)的设计相应地确定所述特性曲线的转折点。
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