CN101896742A - 机动车变挡变速器的伺服支持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车变速器换挡装置(11)的伺服支持装置(10)，包括控制杆(20)、活塞杆(22)和至少一个弹簧元件(40)，待支持的手动换挡力作用于该控制杆(20)上，该弹簧元件(40)布置在控制杆(20)上并且径向布置在活塞杆(22)的内部。依据本发明，弹簧元件(40)通过如下方式布置在控制杆(20)上，即，在控制杆(20)的一个或者两个操作方向上，在弹簧元件(40)与活塞杆(22)之间存在间隙(50、52)。

Description

机动车变挡变速器的伺服支持装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分中详细定义类型的机动车变速器换挡装置的伺服支持装置。

背景技术

目前的商用车辆，如客车和载货车，利用其平头汽车结构具有用于装入变速器的空间给定条件，其中变速器强制性远离驾驶员座椅地挪开。在采用低置或者后置发动机的汽车上距离特别远。由于在机械换挡的变速器上换挡拉杆很长、有时绷得很紧地运行，准确地变换挡位经常很困难。

为了使机动车驾驶员将其注意力全部集中在路况上，他必须在用于驾驶机动车的全部操作上尽可能地放松并得到支持。

公知分散结构中的气动换挡辅助机构，该换挡辅助机构由机械-气动的控制件和单独的气动助力件组成。分散结构中的换挡辅助机构由Loomann；Zahnradgetriebe；2.Auflage；Springer Verlag；1988；S.225(Loomann，齿轮变速器，第2版，Springer出版社，1988年，第225页)公知。控制件为机械操作的控制阀，该控制阀由换挡拉杆来操作。变换挡位时的选挡运动在此直接机械地传递到变速器上。传递换挡运动时操作控制阀并且同时将手动换挡力机械地通过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进行支持。该压缩空气缸在此形成作为带有集成的液压减震器的双位缸的气动助力件。手动换挡力的直接按比例图示在这里达不到。控制件与助力件之间的行程很长并且安装很占用空间。控制件与助力件之间压缩空气管路的损坏不可避免。

在DE 198 39 850 A1中公开了一种具有用于机动车变速器的伺服支持装置的换挡装置。伺服支持装置的控制杆轴向可移动地设置在活塞杆的内部并且通过换挡拉杆与换挡杆共同作用。伺服支持装置的活塞杆与用于对齿轮变挡变速器进行换挡的机构共同作用并且具有带有三个凹陷处的卡定部，这三个凹陷处对应于两个挡位挂入位置和一个处于这两个挡位挂入位置之间的空挡位置，用于可靠地确定变速器的各个换挡位置。

DE 10 2006 006 652 A1公开了一种具有用于汽车变速器的伺服支持装置的换挡装置，该换挡装置包括用于变速器换挡和选挡的机构和伺服支持装置的控制杆，待支持的手动换挡力作用于该控制杆。换挡装置内设置有弹簧元件，以便在产生伺服支持力之前和/或期间改变伺服支持装置内部作用于伺服支持装置的手动换挡力。

伺服支持装置内存在阀门，该阀门包括布置在控制杆上的操作活塞和阀门滑块。阀门滑块通过阀门弹簧轴向彼此隔开地保持并且分别紧贴在活塞杆的阀座上。通过操作活塞操作阀门滑块，由此该阀门滑块与活塞杆的阀座脱开并打开阀门。

通过布置在伺服支持装置的控制杆上的弹簧元件，换挡杆几乎无间隙地固定在汽车驾驶室内，该换挡杆通过换挡拉杆与伺服支持装置的控制杆共同作用并且与用于搭接换挡装置的机械接口共同作用。弹簧元件的弹簧力在这种情况下不得过大，这是因为弹簧力与伺服支持装置的阀门力共同确定伺服支持装置的释放力，也就是换挡力支持的开始。阀门力在这里是指由阀门弹簧力和气动阀门压力组成的力，其中，气动阀门压力作用于阀门滑块。用于搭接伺服支持装置的机械接口的构成形式例如在DE 198 40 052 A1中有所公开，在这里参阅该文献。

如果持续向伺服支持装置施加储备空气，那么仅使得换挡杆容易操作，布置在控制杆上的弹簧元件被压缩，通过该弹簧元件来固定换挡杆，并且操作活塞紧贴在伺服支持装置的阀门滑块上。从该接触点起，对弹簧元件的弹簧力来说附加地还有手动换挡力的阀门力起反作用，由此现在需要明显更大的手动换挡力，以便使换挡杆进一步运动。

由DE 198 39 854 A1公知一种具有伺服支持装置的换挡装置，其中所输送的压缩空气可以借助于减压装置来界定或中断。例如在变速器处于挡位挂入位置并且离合器闭合的情况下，可以中断向伺服支持装置的压缩空气输送。如果向伺服支持装置的压缩空气输送被中断，那么气动阀门压力并因此阀门的大部分止挡作用取消，这是因为阀门力中接着仅阀门弹簧力还有效。这造成的后果是，换挡杆相对远地超出其卡定的挡位挂入位置而被操作，最大直至伺服支持装置的机械搭接生效。在与具有很高摩擦的换挡设备的连接下，如果汽车驾驶员重新松开换挡杆的话，超出卡定的挡位挂入位置而被操作的换挡杆保持其位置。换挡杆因此可以根据该换挡杆从汽车驾驶员运动的远近而处于所设置的卡定的挡位挂入位置与机械搭接位置之间的某一位置上，由此针对卡定的挡位挂入位置不再存在明确的位置。这按意义也适用于换挡杆的卡定的空挡位置。换挡杆的卡定的挡位挂入位置或卡定的空挡位置在这里是指在换挡装置位于用于可靠地确定变速器各个换挡位置的相应卡定部的情况下，分配给换挡杆的换挡杆位置。卡定例如可以通过伺服支持装置的活塞杆内的卡定轮廓和相应的球形卡定销栓来实现，就像例如在DE 198 39 850 A1中所公开的那样。

发明内容

本发明的目的在于，阐明一种机动车变速器换挡装置的伺服支持装置，利用该伺服支持装置可以改进换挡杆的定位并且利用该伺服支持装置可以最小化或消除现有技术的缺点。

本发明的目的通过一种也具有主权利要求所述特征的、依据分类的伺服支持装置得以实现。

机动车变速器换挡装置的伺服支持装置包括控制杆，待支持的手动换挡力作用于该控制杆。伺服支持装置此外包括活塞杆和至少一个弹簧元件，该活塞杆与用于使齿轮变挡变速器换挡的机构共同作用，该弹簧元件布置在控制杆上并且径向布置在活塞杆的内部。弹簧元件依据本发明通过如下方式布置在伺服支持装置的控制杆上，即，在控制杆的一个或者两个操作方向上，在弹簧元件与活塞杆之间存在间隙，由此可以使控制杆在一个或者两个操作方向上运动经过该段间隙，而弹簧元件不被压缩。弹簧元件例如可以作为螺旋弹簧或者作为碟形弹簧构成。

布置在伺服支持装置的控制杆上的弹簧元件在这种情况下可以具有很高的弹簧力，这是因为弹簧元件对伺服支持装置的释放力没有影响。换挡力支持的开始因此不再取决于弹簧元件，由此引起伺服支持装置的释放力降低。弹簧元件能够以预紧的方式布置在控制杆上。弹簧元件与活塞杆之间的间隙在控制杆的一个或者两个操作方向上如此大地构成，使得在弹簧元件与活塞杆之间的间隙被越过之前，伺服支持装置的阀门被操作。这使得伺服支持装置的阀门在控制杆的短操作行程后打开并且控制杆在手动换挡力继续上升的情况下通过布置在控制杆上的弹簧元件顶着伺服支持装置的活塞杆地支承，由此止挡作用得以实现，这是因为为了继续操作控制杆弹簧元件必须被压缩。

在依据本发明的伺服支持装置的优选实施方式中，弹簧元件在轴向上通过止挡元件来界定，并且弹簧元件与活塞杆之间的间隙在控制杆的一个或者两个操作方向上通过止挡元件和活塞杆的止挡部而构成。止挡元件例如可以通过弹簧元件并且通过止挡部固定在控制杆上，并且活塞杆的止挡部例如可以与活塞杆单件式地构成或者通过保险环来实现。

通过依据本发明的伺服支持装置，换挡杆不明确定位的问题得以解决并且伺服支持装置的释放力得以降低。即使在具有很高摩擦的换挡设备中，也可以进行对换挡杆的明确定位。因此，依据本发明的伺服支持装置具有优点地既可以在换挡杆通过换挡拉杆作用于换挡装置的换挡设备中，也可以在换挡杆通过缆索牵引(Kabelzug)作用于换挡装置的换挡设备中得到应用。

依据本发明的伺服支持装置优选在与机动车变速器的换挡装置结合下使用。换挡装置包括用于选择和用于切换变速器挡位的机构，其中，待支持的手动换挡力作用于依据本发明的伺服支持装置的控制杆。通过依据本发明而提出的包括伺服支持装置的换挡装置因此可以实现对换挡装置的换挡杆的精确定位。通过降低伺服支持装置的释放力，提高换挡装置的换挡舒适性。待支持的手动换挡力在这种情况下可以通过换挡拉杆或者缆索牵引或者液压作用于伺服支持装置的控制杆。

在具有伺服支持装置的换挡装置的具有优点的实施方式中，换挡装置内设置有弹性元件，以便在导入伺服支持装置之前和/或期间改变或者界定对伺服支持装置起作用的手动换挡力。弹性元件的布置和功能例如由DE 10 2006 006 651 A1公知。

具有依据本发明的伺服支持装置的换挡装置优选可以在机动车变速器上使用。具有带有依据本发明的伺服支持装置的换挡装置的机动车变速器例如可以是传统的换挡变速器，该换挡变速器具有变速器内部的换挡元件，这些换挡元件与换挡装置并因此与依据本发明的伺服支持装置保持连接，用于切换变速器的挡位。

附图说明

下面借助附图示例性地对本发明的允许多种实施方式的基本原理进行详尽阐述。

其中：

图1示出根据现有技术的换挡设备，

图2以剖面图示出伺服支持装置实施方式的部分剖面图，以及

图3示出特性曲线图。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的机动车换挡设备2的示意图。从换挡杆4出发，换挡滑杆6通过杆转向装置8导向具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导向储备容器14，由该储备容器14供给气动伺服支持装置10压缩空气。杆转向装置8具有与换挡滑杆6优选铰接地连接的第一杠杆16。杆转向装置8具有第二杠杆18，该第二杠杆18又嵌入到布置在气动伺服支持装置10内的控制杆20中。此外，在气动伺服支持装置10内设置有活塞杆22，通过可转动的换挡轴26与汽车变速器30内的杠杆28连接的杠杆24嵌入到该活塞杆22中。杠杆28嵌入到换挡滑轨32内，通过该换挡滑轨32能够以公知的方式切换变速器的速比。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可以使换挡滑轨32进行轴向运动。在该运动时，换挡滑轨32优选占据三个位置，与各一个所切换的速比相应的两个轴向端部位置和一个处于端部位置之间的中间位置，该中间位置与变速器空挡位置相应。

图2示出依据本发明的设计方案中的伺服支持装置10的剖面图。伺服支持装置10包括控制杆20、活塞杆22和弹簧元件40，该弹簧元件40径向环绕控制杆20并且径向布置在活塞杆22的内部。伺服支持装置10的控制杆20可以轴向移动地布置在活塞杆22的内部并通过换挡拉杆与换挡杆共同作用(见图1)。活塞杆22与用于使齿轮变挡变速器换挡的机构共同作用(见图1)。弹簧元件60径向环绕控制杆20并在轴向上与止挡部48和止挡元件62共同作用。止挡部48固定在控制杆20上。止挡元件62紧贴在控制杆20上的止挡部64上。控制杆20上在这里设置有加长段74。加长段74上布置有另一弹簧元件66，该弹簧元件66被包含在止挡元件68与牢固地布置在加长段74上的止挡部72之间。止挡元件68轴向紧贴在另一牢固地固定在加长段74上的止挡部70上。阀门54包括操作活塞38、58和阀门滑块36、56。操作活塞38、58和阀门滑块36、56可轴向移动地布置在控制杆20上。阀门滑块36、56通过弹簧元件34轴向分开地保持并且分别紧贴在活塞杆22的阀座上。依据本发明，弹簧元件40通过如下方式布置在控制杆20上，即，在控制杆的两个操作方向上，在弹簧元件40与活塞杆22之间存在间隙50、52。弹簧元件34、40、60、66在这里构成为螺旋弹簧而止挡部46、48、64、70、72构成为保险环。螺旋弹簧40在轴向上通过止挡元件42、44来界定。螺旋弹簧40、60可以具有不同的弹簧刚度或弹性。螺旋弹簧40、60同样可以共同地或者单个地被预紧。螺旋弹簧40与活塞杆22之间的间隙50、52在控制杆20的两个操作方向上通过止挡元件42、44和活塞杆22的止挡部构成。止挡元件42、44在这里通过弹簧元件40并通过止挡部46、48固定在控制杆20上，并且活塞杆22的止挡部在这里与活塞杆22单件式地构成。

如果控制杆20由于手动换挡力而在附图页面内向右运动，那么布置在控制杆20上的操作活塞38也向右运动。在止挡元件44紧贴在活塞杆22的止挡部上之前，通过操作活塞38操作阀门滑块36。阀门滑块36与活塞杆22的阀座脱开并且阀门54被打开。打开的阀门54借助于存在的储备压力与存在的控制杆力或手动换挡力相应地调节伺服压力。如果现在控制杆20通过增加手动换挡力而继续向右运动，那么操作活塞38和阀门滑块36则由于所达到的力平衡保持在其此前所达到的打开位置上，而控制杆20则相对于这二者继续运动并且螺旋弹簧60在止挡部48与止挡元件62之间继续被压缩，直至止挡元件44紧贴在活塞杆22的止挡部上。如果止挡元件44紧贴在活塞杆的止挡部上，那么就需要更高的手动换挡力，以便使控制杆20继续向右运动，这是因为现在也必须克服弹簧元件40的弹簧力。

螺旋弹簧40现在通过增加手动换挡力而被压缩。如果接着中断向伺服支持装置的压缩空气输送并且操作换挡杆4(见图1)超出其卡定的挡位挂入位置，那么超出其卡定的挡位挂入位置而被操作的换挡杆4也在具有很高摩擦的换挡设备上通过弹簧元件40的弹簧力重新向其卡定的挡位挂入位置方向上定位，从而换挡杆4只会与该挡位挂入位置相距有侧向间隙50、52。弹簧元件可以相应于换挡设备的摩擦而设计。

类似地适用于在附图页面内向左操作控制杆20。

通过依据本发明的伺服支持装置10可以引起释放力降低，这是因为阀门54在弹簧元件40被压缩之前就已经打开。这在带有很高的摩擦的换挡设备中同样具有优点。释放力在这里是指为了打开伺服支持装置10的阀门54所需的待施加的手动换挡力。

图3示出特性曲线图，其中所示的是作为手动换挡力F_H函数的伺服支持力F_S。在依据本发明的伺服支持装置10中，释放力F_H2小于现有技术中公知的伺服支持装置的释放力F_H1。通过伺服支持装置10可实现的特性曲线78因此相对于现有技术中公知的特性曲线76平行移动，由此在特性曲线78的起始范围内，在手动换挡力F_H相同的情况下达到更高的伺服支持力F_S。

特性曲线78具有在两个转折点80、82之间几乎水平分布的一段范围。转折点80在止挡元件44紧贴在活塞杆22的止挡部上时出现。在两个转折点80、82之间的该范围内，在阀门54可以进一步打开之前必须先克服弹簧元件40的弹簧力，由此在这里与手动换挡力F_H相比产生只是很小的伺服支持力F_S。从转折点82起，接着两个弹簧元件40、60被压缩，由此特性曲线78直至最大伺服支持力F_Smax具有连续上升的分布。通过弹簧元件40的相应设计，例如通过弹簧常数或者通过弹簧元件40的预紧布置，两个转折点80、82之间的范围可以相应地变化。第一转折点80出现时的手动换挡力F_H因此取决于弹簧元件60的弹簧力，而第二转折点82则取决于弹簧元件40的弹簧力而出现。

因此在手动换挡力F_H很小时就可以实现确定的伺服支持力F_S，其中，接着从针对确定范围的手动换挡力F_H的确定高度起可以实现几乎保持不变的伺服支持力F_S并且随后在还要更高的手动换挡力F_H情况下重新实现上升的伺服支持力F_S。在这里弹簧元件40的弹簧力通过如下方式来选择，即，使两个转折点80、82之间的范围几乎水平地分布，并且特性曲线78如此程度地向右移动，以致于在转折点82与最大伺服支持力F_Smax之间的范围内与特性曲线76相比在相同的手动换挡力F_H情况下产生更小的伺服支持力F_S。

附图标记

2     换挡设备

4     换挡杆

6     换挡滑杆

8     杆转向装置

10    伺服支持装置

11    换挡装置

12    连接管路

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    换挡滑轨

34    弹簧元件

36    阀门滑块

38    操作活塞

40    弹簧元件

42    止挡元件

44    止挡元件

46    止挡部

48    止挡部

50    间隙

52    间隙

54    阀门

56    阀门滑块

58    操作活塞

60    弹簧元件

62    止挡元件

64    止挡部

66    弹簧元件

68    止挡元件

70    止挡部

72    止挡部

74    加长段

76    根据现有技术的特性曲线

78    特性曲线

80    转折点

82    转折点

F_H    手动换挡力

F_S    伺服支持力

F_H1   根据现有技术的释放力

F_H2   释放力

F_Smax 最大伺服支持力

Claims (7)

1.机动车变速器换挡装置(11)的伺服支持装置(10)，所述伺服支持装置(10)包括控制杆(20)、活塞杆(22)和至少一个弹簧元件(40)，待支持的手动换挡力作用于所述控制杆(20)，所述弹簧元件(40)布置在所述控制杆(20)上并且径向布置在所述活塞杆(22)的内部，其特征在于，所述弹簧元件(40)通过如下方式布置在所述控制杆(20)上，即，在所述控制杆(20)的一个或者两个操作方向上，在所述弹簧元件(40)与所述活塞杆(22)之间存在间隙(50、52)。

2.根据权利要求1所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述弹簧元件(40)与所述活塞杆(22)之间的所述间隙(50、52)在所述控制杆(20)的一个或者两个操作方向上如此大地构成，使得在所述间隙(50、52)被越过之前，所述伺服支持装置(10)的阀门(54)被操作。

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，所述弹簧元件(40)在轴向上通过止挡元件(42、44)来界定，并且所述间隙(50、52)在所述控制杆(20)的一个或者两个操作方向上通过所述止挡元件(42、44)和所述活塞杆(22)的止挡部构成。

4.根据权利要求3所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述止挡元件(42、44)通过所述弹簧元件(40)并且通过止挡部(46、48)固定在所述控制杆(20)上。

5.根据权利要求1-4至少之一所述的伺服支持装置(10)，其特征在于，所述弹簧元件(40)构成为螺旋弹簧或者构成为碟形弹簧。

6.机动车变速器的换挡装置(11)，所述换挡装置(11)具有根据前述权利要求至少之一所述的伺服支持装置(10)。

7.机动车变速器，所述机动车变速器具有根据权利要求6所述的换挡装置(11)。

Images