CN103459899A - 换挡单元 - Google Patents

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Abstract

提出了一种机动车变速齿轮箱的换挡单元（1），其具换挡轴（2），该换挡轴用于传递选挡运动和换挡运动；轴承壳（3），换挡单元（1）可以通过该轴承壳与变速器壳体固定连接，并且换挡轴（2）相对于该轴承壳支承；选挡杆（5），通过该选挡杆换挡轴（2）或与换挡轴（2）无相对转动地连接的构件可以沿轴向相对于轴承壳（3）移动；换挡杆（6），通过该换挡杆换挡轴（2）可以绕其轴向轴线相对于轴承壳（3）扭转，其中，选挡杆（5）支承在换挡轴（2）上，并且用于这种换挡单元（1）的选挡杆（5）构造成在空间上成型的板材件，其具有用于导入选挡运动的径向部段（10）以及与该径向部段呈直角弯曲的轴向臂（11），该轴向臂具有滚动体（9）或斜面（7）。根据另一实施方式，换挡杆（6）和选挡杆（5）的运动在两个彼此平行的平面内进行。

Description

换挡单元
技术领域
本发明涉及一种机动车变速齿轮箱的换挡单元，其具有换挡轴，该换挡轴用于传递选挡运动和换挡运动；轴承壳，换挡单元可以通过该轴承壳与变速器壳体固定连接，并且换挡轴相对于该轴承壳支承；选挡杆，通过该选挡杆换挡轴或与换挡轴无相对转动（drehfest）地连接的构件可以沿轴向相对于轴承壳移动；以及换挡杆，通过该换挡杆换挡轴可以绕其轴向轴线相对于轴承壳扭转。
背景技术
这种换挡单元也被称为换挡罩。在此，换挡轴关于换挡罩壳体（其在安装状态下与变速器壳体固定连接）可沿轴向和周向移动。选挡杆和换挡杆通常具有球形头，它们通过绳索牵引装置与外部变速器换挡装置并且进而与可由驾驶员操控的换挡杆连接。选挡杆和换挡杆的转动运动被转化为换挡轴或布置在该换挡轴上的构件（例如相对于该换挡轴支承的套筒）的行程运动或者说被转化为换挡轴的转动运动。通过换挡轴或至少在换挡时与其接合的构件，将换挡运动进一步传递至换挡叉，它们使换挡套管移动，以便接合期望的挡位齿轮。这样构建的换挡轴也被称为中央换挡轴，通过其可以切换每个挡位。
换挡轴相对于杯形或套筒形的轴承壳支承，该杯形或套筒形的轴承壳其自身在安装状态下与位置固定的变速器壳体固定连接。换挡杆和选挡杆可转动地支承在轴承壳上。
这种类型的换挡单元在DE19754760A1中公开。该换挡单元的缺点是，轴承壳为了连结选挡杆需要很高的悬臂。为了确保所需的坚固性，轴承壳以及进而整个换挡单元相应地大且坚固地构建。DE102007045653A1提出如下换挡单元，其部分克服了这些缺点。DE102007045653A1提出导向部通过滚子作为选挡杆与换挡轴之间的接合元件。导向部也需要悬臂作为在承载件上的可枢转的支承部。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种换挡单元，其质量被减轻并且占用更小的结构空间。
根据本发明，该任务通过根据权利要求1的换挡单元来解决。选挡杆并不布置在轴承壳上，而是直接连结到换挡轴上。由此不再需要用于选挡杆的悬臂，这是因为选挡杆可以直接支撑在换挡轴上。轴承壳可以不用设计的非常坚固，这是因为不再需要承受凸出的构件的力（例如通过悬臂被导入的力）。
在本发明的设计方案中，轴承壳构造成支承板。支承板（假如其仅用于固定到变速器壳体上）可以构造成二维的面式构件。于是再次降低了支承板的制造成本和其所需的结构空间，这是因为支承板在大规模生产中可以被实施为简单的板材冲压件。
在本发明另一设计方案中，选挡杆直接支承在换挡轴上。为此，选挡杆例如与换挡轴直接滑动接触。备选的是，在选挡杆与换挡轴之间布置有滚动轴承用于减少摩擦。在此，选挡杆和/或换挡轴可以形成用于滚动体的滚道，以避免附加的内部套管或外部套筒作为其他轴承构件。这种结构特别简单并且由很少的构件构成。
代替选挡杆的直接的支承，连结也可以通过与轴承壳分开构造的、布置在换挡轴上的中间构件来进行。例如换挡杆可以通过套筒部段与换挡轴无相对转动地连接，并且选挡杆可以支承在套筒部段的外表面上。
选挡杆的运动优选在垂直于换挡轴的平面内进行。因此换挡单元可以特别短地构造。虽然由此换挡单元并没有需要更小的质量，但是与变速箱一起整体上却更紧凑地构建，这是因为在径向上由于通过转动力矩预定的变速箱最小直径通常提供了足够的空间。为了将选挡杆在垂直于换挡轴的平面内的运动转化为行程，设置如下，即，一方面选挡杆的一部分，另一方面轴承壳或其他固定构件的一部分彼此形成斜的平面。沿周向施加到选挡杆上的力通过对其的强制引导至少部分转化为轴向行程。在最简单的情况下，两个斜面彼此滑动。螺旋状构造的斜面应当具有相同斜度，虽然这不是必需的。螺旋斜度可以是恒定的；备选地可以设置，螺旋斜度单调增加。最小化多个斜面对并且均衡引入的负荷。
在实施方式中，轴承壳和选挡杆由厚度大致恒定的材料构成。为此，至少仅以冷成型技术加工而成且进而特别适用于大规模生产的部分可以由板材构成。
换挡杆和选挡杆可以以力锁合（kraftschlüssig）、材料锁合（stoffschlüssig）或形状锁合（formschlüssig）的方式与换挡轴连接。在变型方案中，换挡轴具有齿部，至少其中一个杆通过该齿部形状锁合地布置在换挡轴上。
为了减少摩擦，至少其中一个产生轴向行程的构件设有滚动体。滚动体可以构造成简单的实心柱体或空心柱体。优选使用滚子体例如球体。
代替仅布置一个滚子体，也可以在要沿轴向移动的构件之间布置多个滚子体。它们优选通过导向元件相互保持。导向元件例如可以是保持架、槽或螺杆并且形成螺杆传动装置、滚珠丝杠传动装置或其他更复杂的支承装置的一部分。
为了减小倾斜力矩设置，换挡单元设有多个滚动体，它们分别构成独立的强制引导件。为了均衡负荷，它们尽量彼此以相同的角度相间隔，也就是说，在两个滚动体情况下以180°相间隔，在三个滚动体情况下以120°相间隔。
在本发明另一设计方案中，换挡杆同样布置在换挡轴上。换挡杆优选可在平行于选挡平面布置的换挡平面中运动。适宜地，如下这样布置选挡杆和换挡杆，即，选挡杆和换挡杆在它们沿周向枢转的运动区域不相互重叠。这可以实现操作元件的简单的轴向连结。
在本发明的特别短地构建的变型方案中，换挡杆形成轴向限定部，选挡杆可以支承在该轴向限定部上。
附图说明
以下结合附图进一步说明本发明。在附图中：
图1a示出具有换挡轴的根据本发明的第一换挡单元的俯视图；
图1b以纵剖图示出根据图1a的以90°转动的换挡单元的一部分；
图1c示出根据图1b的换挡单元的立体倾斜视图；
图1d以部分剖开的图示示出根据图1c的换挡单元；
图2a示出根据本发明的第二换挡单元的纵剖图；
图2b示出根据图2a的换挡单元的立体倾斜视图；
图3示出根据本发明的第三换挡单元的纵剖图，其中，滚动元件布置在轴承壳上；
图4a示出根据现有技术的换挡单元的纵剖图；以及
图4b以与根据图4a的换挡单元相同的尺寸示出根据图1a的换挡单元的纵剖图。
具体实施方式
图1a至1d示出作为换挡罩的换挡单元1，其具有换挡轴2，该换挡轴2关于轴承壳3可沿轴向移动并且可沿周向扭转。在换挡轴2上，多个以止动轮廓15和换挡拨指16形式的换挡元件固定地布置在套筒17上，从而换挡轴2的枢转或移动导致换挡元件15、16、17的相应枢转或移动。换挡轴2可以借助可沿换挡轴2周向操作的选挡杆5沿轴向移动，并且可以借助与换挡轴2固定连接的换挡杆6沿周向扭转。
由铝构成的轴承壳3在安装状态下与未示出的变速器壳体拧接或以其他方式固定。轴承壳3构造成在横截面中基本上呈L形的构件，该构件具有平行于换挡轴2取向的内部轴环13和径向取向的支承板18。在内部轴环13内侧，关于换挡轴2取向地布置有径向线性滚动轴承4，其内圈由换挡轴2自身形成，并且其外圈32支撑在轴承壳3的内部轴环13上。
为了防止在支承部位处变速箱油向外溢出并且防止污物进入变速箱内部，在内部轴环13上在端侧布置有密封件14。
与换挡轴2径向相间距且沿其轴向取向地，轴承壳3具有导向部12，该导向部12与支承板18一体式构成并且与内部轴环13一样沿轴向取向。导向部12构造成柱体形套部段，其形成用于滚动体9的斜面7。在此，斜面7由引入柱体形套部段中的槽8的侧壁形成并且具有使滚动元件9沿周侧的扭转产生轴向强制运动的轴向斜度。为了足够地支撑滚动元件9，导向部12相对比较坚固地构造，从而使槽壁足够宽。
滚动体9构造成简单的滚子19，其借助凸缘螺栓21连接在选挡杆5的轴向臂11上。与轴向臂11固定连接的凸缘螺栓21沿径向指向，从而使滚子19始终具有恒定的径向间距。选挡杆5（在图1d中可以非常清楚看到）可以沿箭头22的方向通过头20来操作，未示出的绳索牵引装置作用到该头20上。选挡杆5的移动在被称为选挡平面的径向平面内进行，该径向平面垂直于换挡轴2地取向。通过与被折弯的选挡杆5的径向部段10弯曲成角的轴向臂11，利用在槽8中强制引导的滚动体9，将挡位选择作为选挡杆5的转动运动转化为换挡轴2的轴向行程。每个选挡角度对应于换挡轴2的特定的轴向位置。
为了使选挡杆5不在换挡轴2上滑动，而是实际上沿轴向移动该换挡轴2，将选挡杆5沿轴向锁定在换挡轴2上。为此，选挡杆5在端侧通过与换挡轴2固定连接的换挡杆6支撑，而选挡杆5朝向轴承壳3通过卡圈23锁定。为了使选挡杆5由于它的接合在操作换挡杆6时也不运动，选挡杆5通过压入的滚针轴承24沿径向支承在换挡轴2上。作为对滚针轴承24的备选当然也可以想到其他轴承类型例如滚珠轴承或滑动轴承。
换挡杆6固定布置在换挡轴2上。换挡杆6通过齿部27形状锁合地啮合到换挡轴中，并且借助螺母28锁定。换挡杆6为了它的操作具有头25，该头25也同样安设在被折弯的径向部段26上并且可以通过它导入换挡轴2沿周向的运动。
换挡杆6和选挡杆5可彼此独立地操作。在此，换挡杆6的运动在垂直于轴向的平面，即换挡平面内进行。换挡平面和选挡平面根据本发明彼此平行地取向。由于它们不连续的、相对较小的枢转角度，选挡杆5和换挡杆6并不是彼此错开180°地布置，而是可以在中立位置中例如仅彼此错开90°地布置。
图2a和2b示出换挡单元1的经修改的实施方式，其中，滚子19布置在销29上。导向部12具有径向壁30，该径向壁30阻止滚子19向外丢失，而导向部在内侧通过轴向臂11锁定。
图3示出换挡单元1，其中，在原理反转情况下，滚子19布置在轴承壳3的保持臂31上，而斜面7构造为布置在选挡杆5上的导向部12的冲压部的壁。选挡杆5是一体式板材件。
在图4a和4b中对比示出根据现有技术的换挡单元1（图4a）和根据本发明的换挡单元1。通过选挡杆5直接支承在换挡轴2上，根据本发明的优点变得特别明显：根据本发明的换挡单元1为其轴承壳3需要更小的体积，并且由此具有更小的总质量。附加地，根据本发明的换挡单元1要求更小的轴向结构空间。
附图标记列表
1换挡单元
2换挡轴
3轴承壳
4径向线性滚动轴承
5选挡杆
6换挡杆
7斜面
8槽
9滚动体
10径向部段
11轴向臂
12导向部
13内部轴环
14密封件
15止动轮廓
16换挡拨指
17套筒
18板
19滚子
20头
21螺栓
22箭头
23卡圈
24滚针轴承
25头
26径向部段
27齿部
28螺母
29销
30径向壁
31保持臂
32外圈

Claims (10)

1.机动车变速齿轮箱的换挡单元（1），其具有
-换挡轴（2），所述换挡轴用于传递选挡运动和换挡运动，
-轴承壳（3），通过所述轴承壳，所述换挡单元（1）能与变速器壳体固定连接，并且所述换挡轴相对于所述轴承壳支承，
-选挡杆（5），通过所述选挡杆，所述换挡轴（2）或与所述换挡轴（2）无相对转动地连接的构件能沿轴向相对于所述轴承壳（3）移动，
-换挡杆（6），通过所述换挡杆，所述换挡轴（2）能绕其轴向轴线相对于所述轴承壳（3）扭转，
其特征在于，
所述选挡杆（5）支承在所述换挡轴（2）上。
2.根据权利要求1所述的换挡单元，其特征在于，所述选挡杆（5）通过斜面（7）来强制引导。
3.根据权利要求1所述的换挡单元，其特征在于，所述斜面（7）是槽（8）的一部分。
4.根据权利要求2或3所述的换挡单元，其特征在于，所述选挡杆（5）在所述斜面（7）上通过一个或多个滚动体（9）来引导。
5.根据权利要求4所述的换挡单元，其特征在于，所述滚动体（9）布置在所述轴承壳（3）上，并且所述选挡杆（5）具有所述槽（8）。
6.根据权利要求1所述的换挡单元，其特征在于，所述换挡单元（1）具有多个沿周向彼此错开的滚动体（9）用于轴向移动所述换挡轴（2）。
7.根据权利要求1所述的换挡单元，其特征在于，所述轴承壳（3）构造成支承板（18）。
8.用于根据前述权利要求之一所述的换挡单元（1）的选挡杆（5），其特征在于，所述选挡杆（5）构造成在空间上成型的板材件，所述板材件具有用于导入选挡运动的径向部段（10）以及与所述径向部段呈直角弯曲的轴向臂（11），所述轴向臂具有所述滚动体（9）或所述斜面（7）。
9.机动车变速齿轮箱的换挡单元（1），其具有
-换挡轴（2），所述换挡轴用于传递选挡运动和换挡运动，
-轴承壳（3），通过所述轴承壳，所述换挡单元（1）能与变速器壳体固定连接，并且所述换挡轴相对于所述轴承壳支承，
-选挡杆（5），通过所述选挡杆，所述换挡轴（2）执行选挡运动，
-换挡杆（6），通过所述换挡杆，所述换挡轴（2）执行垂直于选挡运动进行的换挡运动，
其特征在于，所述换挡杆（6）和所述选挡杆（5）的运动在两个彼此平行的平面内进行。
10.根据权利要求9所述的换挡单元，其特征在于，所述平面沿轴向彼此错开，并且所述换挡杆（6）和选挡杆（5）至少有时候相互支撑。
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