CN101680462A - 伺服支持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种伺服支持装置(10)，该伺服支持装置(10)包括待支持的手换挡力作用于其上的元件(20)、至少一个布置在该元件(20)上的阀活塞(40、48)和至少一个用来限制伺服支持力的机构(58、60)。根据本发明，阀活塞(40、48)由第一阀活塞(42、50)和第二阀活塞(44、52)组成，其中，第一阀活塞(42、50)与至少一个用来限制伺服支持力的机构(58、60)共同作用，并且在径向上密封地布置在第二阀活塞(44、52)内。

Description

伺服支持装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1序言更详细限定的类型的伺服支持装置，该伺服支持装置尤其用于机动车变速器的换挡装置。
现今的商用车(如公共汽车和载货车)凭借其平头汽车结构形式而具有安装变速器用的空间条件，在该条件中，将变速器强制地距驾驶座远远地移开。此移开距离在带有底置式发动机或后置式发动机的汽车中特别远。在机械换挡的变速器中，通过很长的、偶尔吃力地运行的换挡导杆进行精确的档位切换经常很困难。
为了机动车的驾驶员能够将他的注意力全部转向街面交通，驾驶员必须在用来驾驶汽车所必需的所有活动中尽可能地去负荷并且得到支持。
每个司机都知道，对换挡变速器毫无问题地操纵在复杂的交通状况中会是多么地关键。在这里，对于所有载重量级的商用车的气动换挡辅助可以完成弥补。
背景技术
迄今公知的伺服支持装置部分地直接构造到变速器上，并且具有可从外部触及的控制杆和活塞杆。换挡导杆与控制杆相连。通过控制杆的纵向运动来激活支持件。这种类型的控制与两个杆牵拉换挡或者缆线牵拉换挡相关地出现。在这里，缺点在于，通过折棚(Faltenbalg)和有缺陷的润滑来密封控制杆和活塞杆。在载货车中，该位置遭受严重的污染。当换挡导杆传动比变化时，伺服支持件的开端也发生变化，或者该伺服支持件必须通过改动阀门来匹配于导杆传动比。相同的情况也适用于换挡辅助机构，该换挡辅助机构由彼此分开的控制阀和伺服气缸组成。阀和气缸通过球形铰链与换挡操纵杆和托架相连，该托架又被固定在变速器上。该布置附加地还有如下缺点，即，在每次换挡时，部件可能相对于变速器和车架运动，并且因此可能会磨破空气管路，阀和气缸借助于该空气管路互相连接。
呈分解的结构方式的气动换挡辅助机构是公知的，该气动换挡辅助机构由机械-气动控制部件和单独的、气动的动力部件组成。由Loomann；Zahnradgetriebe；2.Auflage；Springer Verlag；1988；S.225公知一种呈分解的结构方式的换挡辅助机构。控制部件是机械操作的控制阀，该控制阀由换挡导杆操作。在此，在档位切换时的选挡运动的传递机械地直接执行到变速器上。在换挡运动传递时，操作控制阀，并且同时将手换挡力机械地通过操纵杆传递到变速器上。在此，手换挡力受到压缩空气气缸附加地、气动地支持。在此，该压缩空气气缸作为带有集成的液压减震器的双位置-气缸而形成气动的动力部件。这里没有实现对手换挡力直接的、成比例的反映。控制部件与动力部件之间的路径很长，并且加装是很占地方的。控制部件与动力部件之间的压缩空气管路的损坏不可避免。
在申请人的卷号为10 2006 006 652的未预公开的申请中公开了一种汽车变速器用的带有伺服支持装置的换挡装置，该换挡装置包括用于对变速器的档位等级进行选择和切换的机构以及包括伺服支持装置的控制杆，待支持的手换挡力作用于所述机构和控制杆。在伺服支持装置中设置有弹簧元件，用来在伺服支持力产生之前和/或产生期间改变伺服支持装置内作用于伺服支持装置的手换挡力，并且进而在伺服支持装置的作用方面影响到伺服支持装置。弹簧元件与操作活塞或者阀活塞共同作用，由此可以实现对伺服支持装置的内部限制。
但该伺服支持装置具有如下缺点，即，构造原理使得不能任意传递到很大的操作活塞直径或者阀活塞直径上，这时因为对于很大的操作活塞直径或者阀活塞直径，作用于操作活塞或者阀活塞的弹簧元件必须相应强度地来设计。由此，构件的负荷(弹簧力非常大地作用于该构件)减小并且该构件的使用寿命相应地减小。
发明内容
本发明以如下任务为基础，即，阐明一种尤其是机动车变速器的换挡装置用的伺服支持装置，借助于该伺服支持装置即便在使用带有很大的活塞直径的阀活塞时，也能实现对伺服支持力的内部限制，并且在该伺服支持装置中，构件的负荷很小，用来限制伺服支持力的相应的机构作用于所述构件。
本发明所基于的任务通过同样具有主权利要求所标明的特征的、依据类属的伺服支持装置得以解决。
尤其用于机动车变速器的换挡装置的、根据本发明的伺服支持装置包括：待支持的手换挡力作用于其上的元件、布置于所述元件上的至少一个阀活塞以及至少一个用来限制伺服支持装置内的伺服支持力的机构。根据本发明，阀活塞由第一阀活塞和第二阀活塞组成，其中，第一阀活塞与至少一个用来限制伺服支持力的机构共同作用，并且径向密封式地布置在第二阀活塞内。
在根据本发明的伺服支持装置的优选的实施方式中，待支持的手换挡力作用于其上的元件被构造为伺服支持装置的控制杆，并且用来限制伺服支持力的机构被构造为弹簧元件。弹簧元件可以例如以螺旋弹簧或者碟形弹簧的形式来构造。
在根据本发明的伺服支持装置的特别优选的实施方式中，第一阀活塞可以在控制杆上在轴向上逆着弹簧元件的弹簧力地运动。在伺服支持装置的未被操作的状态下，第一阀活塞受到弹簧元件的弹簧力被压到控制杆的止挡上。止挡可以例如通过保险环来实现，或者一体地与控制杆一起构造而成。第一阀活塞优选以如下方式布置在第二阀活塞内，即，在第一阀活塞的轴向运动时，在第一阀活塞和第二阀活塞之间仅作用有最小的摩擦力。
在根据本发明的伺服支持装置的有利的实施方式中，第一阀活塞在弹簧元件的方向上的轴向运动可以借助于止挡元件来限制。止挡元件可以例如构造为保险环，该保险环牢固地布置在控制杆上，或者一体地与控制杆一起构造而成。在第二阀活塞的有利的构造中，第二阀活塞也可以作为止挡用于对第一阀活塞在弹簧元件的方向上进行轴向行程限制。
在根据本发明的伺服支持装置的有利的实施方式中，第二阀活塞呈罐形地构造，并且一方面用作用来限制伺服支持装置的机构用的贴靠面，另一方面用作第一阀活塞用的气缸。
在根据本发明的伺服支持装置的有利的实施方式中，在第一阀活塞与第二阀活塞之间起作用的密封机构布置在第一阀活塞的外部直径处的槽内，用来相对于第二阀活塞对内密封第一阀活塞。密封机构可以例如构造为密封环。同样可以考虑的是：在第一阀活塞与第二阀活塞之间起作用的密封机构被施加在第一阀活塞的壳面上或者第二阀活塞的气缸面上，例如以喷涂的方式来进行。
在根据本发明的伺服支持装置的另外的实施方式中，伺服支持装置包括活塞杆，该活塞杆与用来对齿轮切换变速器进行换挡的机构共同作用。
在根据本发明的伺服支持装置的特别优选的实施方式中，第二阀活塞可以借助于控制杆在轴向上运动，并且径向密封式地布置在活塞杆内。第二阀活塞可以例如牢固地布置在控制杆上，或者通过止挡元件和用来限制伺服支持力的弹簧元件的弹簧力以如下方式固定在控制杆上，即，第二阀活塞可以借助于控制杆在轴向上运动。第二阀活塞与控制杆的牢固连接可以例如通过压力连接、与相应的保险件的螺纹连接或者通过多个止挡元件来实现。
在根据本发明的伺服支持装置的有利的实施方式中，第二阀活塞元件在其外部直径处具有槽，在该槽内布置有密封机构，用来相对于活塞杆对内密封第二阀活塞。密封元件可以例如构造为密封环。
在根据本发明的伺服支持装置的另外的实施方式中，第二阀活塞在其外部直径处具有槽，在该槽内布置有引导带，用来在所述活塞杆内引导或者支撑控制杆，由此可以取消对控制杆附加的支承。
根据本发明的换挡装置，例如用于机动车变速器的换挡装置，具有先前所描述类型的、根据本发明的伺服支持装置。
附图说明
下面，借助附图示例性地详细阐述本发明的基本原理，该发明允许多个实施方式。
其中：
图1示出根据现有技术的换挡设备，
图2示出伺服支持装置的实施方式的剖面图示，以及
图3示出伺服支持装置的另外的实施方式的剖面图示。
具体实施方式
图1以简图示出根据现有技术的机动车换挡设备2。从换挡操纵杆4出发，换挡叉轴6通过操纵杆转向件8引导至带有气动伺服支持装置10的换挡装置11。气动伺服支持装置10具有连接管路12，该连接管路12引导至储存容器14，由该储存容器14向气动伺服支持装置10提供压缩空气。操纵杆转向件8具有第一操纵杆16，该第一操纵杆16与换挡叉轴6优选铰接地相连。操纵杆转向件8具有第二操纵杆18，该第二操纵杆18再次嵌入到控制杆20中，该控制杆20布置在气动伺服支持装置10中。此外，在气动伺服支持装置10中设置活塞杆22，操纵杆24嵌入到该活塞杆22中，该操纵杆24通过可转动的换挡轴26与汽车变速器30中的操纵杆28相连。该操纵杆28嵌入到换挡滑轨32中，通过该换挡滑轨32能够以公知的方式对变速器的传动比关系进行切换。操纵杆24的运动通过换挡轴26传递为操纵杆28的运动，从而操纵杆28可以将换挡滑轨32置于轴向运动中。在该运动时，换挡滑轨32占据三个位置，即，两个与各个切换后的的传动比关系相对应的轴向的端部位置和一个与变速器的中立位置相对应的位于端部位置之间的中间位置。
图2示出根据本发明的伺服支持装置10的剖面图示。伺服支持装置10包括控制杆20和活塞杆22以及气缸34和活塞36。伺服支持装置10的控制杆20可在轴向上推移地布置在活塞杆22内，并且通过换挡导杆与换挡操纵杆共同起作用(见图1)。活塞36和活塞杆22牢固地互相连接，或者作为一体的构件来制造。活塞杆22与用来对齿轮切换变速器进行换挡的机构共同作用(见图1)。阀56由阀活塞40、48和阀闩(Ventilschieber)38、46组成。
根据本发明，阀活塞40、48由两部分组成地构造，并且由第一阀活塞42、50和第二阀活塞44、52组成。仅第一阀活塞42、50与用于对伺服支持力进行内部限制的弹簧元件58、60共同作用。这里，将弹簧元件58、60构造为螺旋弹簧，并且可以例如也预紧地布置在伺服支持装置10中。这里，第二阀活塞44、52呈罐形地构造且布置在控制杆20上。第二阀活塞44、52一方面用作弹簧元件58、60用的贴靠面，并且另一方面用作第一阀活塞42、50用的气缸。第一阀活塞42、50布置在第二阀活塞44、52内。这里，为了相对于第二阀活塞44、52对内密封第一阀活塞42、50，在第一阀活塞42、50的外部直径处的槽内布置有在第一阀活塞42、50与第二阀活塞44、52之间起作用的密封机构70、72。第二阀活塞44、52布置在活塞杆22内。这里，为了相对于活塞杆22对内密封第二阀活塞44、52，在第二阀活塞44、52的外部直径处的槽内布置有在第二阀活塞44、52与活塞杆22之间起作用的密封机构74、76。第二阀活塞44、52通过止挡元件68、82和弹簧元件58、60的弹簧力以如下方式固定在控制杆20上，即，第二阀活塞44、52可以借助于控制杆20轴向运动。同样，第二阀活塞44、52可以牢固地与控制杆20相连，例如通过压力连接相连。弹簧元件58、60布置在第二阀活塞44、52内，并且一侧支承在第二阀活塞44、52的贴靠面上，另一侧支承在第一阀活塞42、50上。
在第二阀活塞44、52内，第一阀活塞42、50逆着弹簧元件58、60的弹簧力在轴向上可推移地布置在控制杆20上。在伺服支持装置10的未被操作的状态下，第一阀活塞42、50受到弹簧元件58、60的弹簧力而被压到控制杆20的止挡66、78上。止挡66、78可以例如通过保险环来实现，或者一体地与控制杆20一起构造而成。在阀活塞40、48之间，阀闩38、46同样轴向可推移地布置在控制杆20上。阀闩38、46通过弹簧元件54在轴向上相互保持分开，并且在伺服支持装置10的未被操作的状态下分别贴靠在活塞杆22的阀座上。
当控制杆20基于手换挡力在图示页平面内向左运动时，则布置在控制杆20上的阀活塞40、48也向左运动。通过第一阀活塞42来操作阀闩38，由此该阀闩38被从活塞杆22的阀座松开且阀56被打开。通过打开的阀56，借助于现有的储存压力相对应于占优势的控制杆力来调节伺服压力。该伺服压力作用于阀活塞40，即，既作用于第一阀活塞42还作用于第二阀活塞44。如果这时控制杆20通过增加手换挡力继续向左运动，那么第一阀活塞42和阀闩38基于所达到的力平衡停在它们的先前达到的、已打开的位置上，而控制杆20相对于第一阀活塞42和阀闩38继续运动，并且弹簧元件58相应地被压缩。在此，总是再次调整出新的力平衡，由此获得伺服支持力相应的变化过程。因此，对伺服支持力的内部限制可以通过弹簧元件58来实现。
类似的情况适用于在图示页平面内向右操作控制杆20。在此，通过第一阀活塞50操作阀闩46，由此，阀闩46从活塞杆22的阀座松开且因此打开阀56。
弹簧元件58、60例如可以具有不同的弹簧刚度，由此可以在控制杆20的两个操作方向上实现对伺服支持力不同强度的限制，这是因为不同强度的力作用于第一阀活塞42、50。
图3示出根据本发明的伺服支持装置10的另外的实施方式的视图。针对由图2公知的构件，这里使用相同的附图标记。不同于在图2中所介绍的实施方式，这里，第一阀活塞42在弹簧元件58的方向上的轴向运动借助于止挡元件62来限制。止挡元件62在这里构造为保险环，该保险环牢固地布置在控制杆20上。如果这时已调节的伺服压力是如此大，以致于第一阀活塞42逆着弹簧元件58的弹簧力被压到止挡元件62上，于是伺服特征线具有如下的变化过程，该变化过程与伺服特征线变化过程相对应，在该伺服特征线变化过程中，第一阀活塞42牢固地布置在控制杆20上。因此，利用根据本发明的伺服支持装置可以实现对伺服支持力的依赖通道
Figure G2008800173338D00081
的限制。在第二阀活塞44的有利的构造中，第二阀活塞44也可以作为止挡用于对第一阀活塞42在弹簧元件58的方向上进行轴向的行程限制。对此，第二阀活塞44可以例如具有其内部直径的逐渐变细部，由此第一阀活塞42的轴向运动相应地被限制。也可以考虑的是：第二阀活塞44的凸缘80相应更长地构造，用作第一阀活塞42用的止挡。
第二阀活塞44在其外部直径处具有槽，在该槽内布置有引导带64。引导带64用于在活塞杆22内引导或者支撑控制杆20。
通过在其中阀活塞40、48由两部分组成的、根据本发明的伺服支持装置10，在伺服支持装置10中已调节的伺服压力既作用于第一阀活塞42、50也作用于第二阀活塞44、52。因此，伺服压力作用于很大的活塞面，其中，用来在伺服支持装置10内限制伺服支持力的弹簧元件58、60仅作用于较小的第一阀活塞42、50。因此，弹簧元件58、60的弹簧力可以设计得相应地小，由此弹簧元件58、60的弹簧力作用于其上构件的负荷相应地很小，所述构件例如是第一阀活塞42、50和止挡元件66、78。因此，通过根据本发明的伺服支持装置可以实现对伺服支持力的内部限制，其中，尽管使用具有很大活塞直径的阀活塞40、48，仍仅出现很小的构件负荷。
通过使用具有很大活塞直径的阀活塞可以产生伺服支持特征线，该伺服支持特征线作为特征线具有较平缓的变化过程，该特征线可以伴随小阀活塞直径来产生。因此，与使用具有小活塞直径的阀活塞相比，通过使用具有大活塞直径的阀活塞来相应地减小配属于手换挡力或者控制杆力的伺服支持力。
附图标记列表：
2     换挡设备
4     换挡操纵杆
6     换挡叉轴
8     操纵杆转向件
10    伺服支持装置
11    换挡装置
12    连接管路
14    储存容器
16    操纵杆
18    操纵杆
20    控制杆
22    活塞杆
24    操纵杆
26    换挡轴
28    操纵杆
30    汽车变速器
32    换挡滑轨
34    气缸
36    活塞
38    阀闩
40    阀活塞
42    第一阀活塞
44    第二阀活塞
46    阀闩
48    阀活塞
50    第一阀活塞
52    第二阀活塞
54    弹簧元件
56    阀
58    弹簧元件
60    弹簧元件
62    止挡元件
64    引导带
66    止挡
68    止挡元件
70    密封元件
72    密封元件
74    密封元件
76    密封元件
78    止挡
80    凸缘
82    止挡元件

Claims (12)

1.伺服支持装置(10)，包括一个元件(20)、至少一个布置在该元件(20)上的阀活塞(40、48)和至少一个用来限制伺服支持力的机构(58、60)，其中待支持的手换挡力作用于所述元件(20)，其特征在于，所述阀活塞(40、48)由第一阀活塞(42、50)和第二阀活塞(44、52)组成，其中，所述第一阀活塞(42、50)与至少一个用来限制所述伺服支持力的机构(58、60)共同作用并且在径向上密封地布置在所述第二阀活塞(44、52)内。
2.根据权利要求1所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，将所述元件(20)构造为所述伺服支持装置(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，将用来限制所述伺服支持力的所述机构(58、60)构造为弹簧元件。
4.根据权利要求1至3至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第一阀活塞(42、50)能够在所述控制杆(20)上在轴向上逆着所述弹簧元件(58、60)的弹簧力运动。
5.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第一阀活塞(42、50)在所述弹簧元件(58、60)的方向上的轴向运动能够被借助于止挡元件(62)来限制。
6.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第二阀活塞(44、52)呈罐形地构造，并且一方面用作所述弹簧元件(58、60)用的贴靠面并且另一方面用作所述第一阀活塞(42、50)用的气缸。
7.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，将在所述第一阀活塞(42、50)与所述第二阀活塞(44、52)之间起作用的密封机构布置在所述第一阀活塞(42、50)的外部直径处的槽内，用来相对于所述第二阀活塞(44、52)对内密封所述第一阀活塞(42、50)。
8.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述伺服支持装置(10)包括活塞杆(22)，所述活塞杆(22)与用来对齿轮切换变速器进行换挡的机构共同作用。
9.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第二阀活塞(44、52)能够借助于所述控制杆(20)而在轴向上运动，并且在径向上密封地布置在所述活塞杆(22)内。
10.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第二阀活塞(44、52)在所述第二阀活塞(44、52)的外部直径处具有槽，在所述槽内布置有密封机构，用来相对于所述活塞杆(22)对内密封所述第二阀活塞(44、52)。
11.根据上述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述第二阀活塞(44、52)在所述第二阀活塞(44、52)的外部直径处具有槽，在所述槽内布置有引导带(64)，用来在所述活塞杆(22)内引导或者支撑所述控制杆(20)。
12.用于机动车变速器(30)的换挡装置(11)，所述换挡装置(11)带有根据前述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)。
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