CN104769337B

CN104769337B - 机动车辆变速器的换挡设备

Info

Publication number: CN104769337B
Application number: CN201380053681.1A
Authority: CN
Inventors: 约亨·勒费尔曼; 克劳斯·克拉默
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: DE102012219085A1; BR112015004709A2; WO2014059981A1; CN104769337A

Abstract

本发明涉及一种机动车辆变速器的换挡设备，所述换挡设备具有：换挡轴；壳体部件，换挡轴相对于所述壳体部件可转动地安装；用于固定换挡位置的锁定单元，所述锁定单元具有在第一锁定构件上的锁定轮廓并具有带有锁定元件的第二锁定构件，其中这些构件能够相对彼此运动并且能够相互锁定；和换挡套筒，所述换挡套筒设置在换挡轴上。

Description

机动车辆变速器的换挡设备

技术领域

背景技术

这种换挡设备作为机动车辆齿轮变速器的换挡圆顶已知。换挡轴在将驾驶者的换挡和选挡运动传递至要换挡的挡位齿轮时形成中间元件。通常，选挡和换挡运动经由换挡轴沿轴向方向的移动和换挡轴围绕其纵轴线的枢转来传递。

换挡轴通常具有滑槽引导装置，所述滑槽引导装置在强制引导的功能中仅允许特定的换挡和选挡运动。具有换挡轴的换挡圆顶通常构成为，使得机械地防止错误换挡或过度换挡，即过宽的轴向移动或沿环周方向的枢转。尤其地，具有换挡轴的换挡设备部分地除了滑槽引导装置之外还具有机械的端部止挡，使得换挡轴在到达换挡位置之后不再能够继续沿换挡方向枢转或移动。

为了锁入选择的换挡位置中，换挡轴通常具有锁定区域，锁定元件在换挡或选挡运动期间在所述锁定区域上沿着所述锁定区域移动并且所述锁定区域具有凹陷部，锁定元件在换挡的挡位的最终位置中锁定到所述凹陷部中以用于挂入的挡位的稳定。

球形锁定件通常用作为锁定元件，所述球形锁定件例如能够从DE38 08 375 C1中已知。球形锁定件设有分开的壳体并且包括内部部件，所述内部部件构成为深冲件并且由空心螺钉包围。所述球形锁定件还具有引导件，所述引导件实心地构成并且一件式地包括球形罩。在引导件和壳体之间设置有滚动体，所述滚动体在壳体中引导。为了将引导件固定在壳体中，所述引导件设有径向向内卷边的边缘。

在换挡轴上或在与换挡轴连接的换挡元件、如换挡套筒上能够引入锁定轮廓。DE 199 42 562 A1描述一种具有中央换挡轴的变速器，在所述中央换挡轴上安置有罐作为换挡套筒。一方面，锁定轮廓成形到罐的壁部中，所述锁定轮廓与以相对于壳体固定的方式安装的球形锁定件共同作用，另一方面，引入滑槽，所述滑槽用于对中央换挡轴的换挡路径限界。这种换挡滑槽优选以无切削的方式通过深冲法制成。当然，板深冲件需要耗费的、复杂的工具并且通常需要多级的深冲法。

所述构成方案的缺点是，所述换挡设备在制造时是相对耗费的。此外，球形锁定件以及固定球形锁定件的相对于变速器壳体固定的元件需要相对大的径向结构空间，并且引入锁定轮廓在由板制成的换挡套筒中通常是不可行的，使得必须将实心构件与换挡套筒连接或者锁定轮廓作为附加构件焊接在换挡套筒上。

发明内容

本发明基于下述目的，克服在上文中提到的缺点。所述目的通过具有权利要求1的特征的换挡设备来实现。

换挡套筒仅抗转动地或者抗转动地且轴向固定地设置在换挡轴上。换挡套筒能够具有其他的换挡元件、如换挡指、通道引导装置或止挡，所述其他的换挡元件与设在附近的换挡构件共同作用。所述换挡套筒经由锁定构件中的一个联接到换挡轴上并且作为空心构件相对于换挡轴具有径向间距。这种换挡设备极其紧凑地构成。因此，环形盘满足联接到换挡轴上和与锁定配对构件锁定的双重功能。所需的构件的所需要数量在重量最小化的同时减少。

锁定构件和换挡套筒能够首先单独制造并且随后例如通过焊接彼此连接。两个构件能够由板制成，其中锁定构件的板厚度也与换挡套筒的长度和其设置相协调，使得安全地传递换挡力。

在所述构成方案的一个设计方案中，锁定构件构成为环形盘，所述环形盘形状配合地与换挡套筒连接。对此，所述环形盘能够具有带动件或突出部，所述带动件或突出部接合到换挡套筒中的匹配于带动件的凹部中。附加地或替选地，能够设有其他的固定装置，例如带动件能够附加地或替选地焊接在换挡套筒上。

在一个实施方案中，锁定元件平行于转动轴线抵靠锁定轮廓预紧。这能够通过下述方式实现：锁定元件和锁定轮廓不是径向地、而是轴向地相互错开地设置。由此，预紧所需要的弹簧路径不垂直于换挡轴的旋转轴线、而是平行于换挡轴的旋转轴线地定向。当产生预紧的弹簧径向地包围换挡轴时，所需要的结构空间能够进一步最小化。通过因此相对大的盘绕直径，弹簧同时能够轴向短地构造。

在本发明的一个实施方案中，锁定轮廓和锁定元件在轴向相对于彼此预紧，使得锁定元件与锁定轮廓的基准点的轴向间距在换挡过程中仅在锁定元件在锁定轮廓上经过高度差时才改变。这样产生的轴向偏移因此仅通过锁定轮廓的高度型廓引起。锁定元件的通过锁定轮廓的高度型廓产生的朝向锁定轮廓的轴向偏移通常与经过的高度差成比例。

在一个改进方案中，锁定单元不用于产生选挡力，而是仅用于产生换挡力。因此，在选挡运动中，不出现锁定轮廓相对于锁定元件的相对运动，所述选挡运动引起换挡轴的轴向移动或引起仅抗扭地设置在换挡轴上的构件、如换挡套筒相对于变速器壳体的轴向移动。在换挡时，两个锁定构件才相对于彼此转动。对此，锁定轮廓和锁定元件例如相对于彼此是弹力加载的，使得换挡轴的或换挡套筒的轴向移动不引起预紧的变化。

在一个设计方案中，锁定构件中的一个锁定构件直接通过螺旋压缩弹簧加载。弹簧直接地或间接地支撑在锁定构件和变速器壳体上。构成为环形构件的锁定构件能够具有槽或转接部以用于引导弹簧。替选地，换挡轴具有圆形的横截面，并且弹簧在其盘绕直径方面匹配于换挡轴轮廓。

在本发明的另一个改进方案中，形成锁定单元的至少一个锁定构件与换挡轴同轴设置。由此，换挡设备尤其紧凑地构造。锁定构件能够具有中央凹部作为用于换挡轴的穿引部。

在一个有利的设计方案中，锁定构件中的一个锁定构件构成为盘。盘非常轻质地构造并且具有与其径向扩展相比小的轴向厚度。轴向厚度能够是恒定的，例如在板形盘中是这种情况，所述板形盘设有高度型廓并且形成锁定轮廓。

尤其优选地，两个锁定构件构成为设置在换挡轴上的环形盘。环形盘能够以节约结构空间的方式设置在换挡套筒的空心体中。要耗费地生产的球形锁定件因此不是必要的，所述球形锁定件此外直径向地对准换挡轴或对准设置在换挡轴上的换挡套筒。换挡设备的径向需要的结构空间因此基本上通过换挡轴的外直径或通过抗扭地设置在其上的构件的外直径预设。

锁定构件优选构成为板形盘并且冷成型制成。以尤其简单的方式，锁定构件能够通过简单的冲制和造型制成，其中当然能够执行必要时需要的切削再处理、如去除毛刺并且不用考虑原则上无切削的制造。

为了提高换挡力并且减少或者均匀化具有锁定轮廓的锁定构件的负荷，能够在锁定构件上设置有多个锁定轮廓，其中锁定轮廓分别与不同的锁定元件共同作用。由此，能够减少预设的换挡力所需要的偏移，并且锁定构件能够轴向更短地构造。当多个锁定元件抵靠相同的锁定轮廓预紧时，实现相同的效果。如果例如锁定构件构成有作为环形盘的锁定轮廓，那么高度型廓能够以波浪形环绕的方式构成。

如果换挡轴具有非圆形的横截面，那么锁定构件具有与换挡轴的外部轮廓互补的中央凹部，所述锁定构件经由所述中央凹部形状配合地固定在换挡轴上。因此，锁定构件能够承担用于设置在换挡轴上的换挡套筒的适配功能。

与换挡轴或设置在换挡轴上的换挡套筒没有抗扭连接的锁定元件必须是抗转动的，因此所述锁定元件在换挡运动时能够联接配对锁定元件产生偏移。对此，所述锁定元件能够固定地设置在变速器壳体上。如果需要锁定元件相对于壳体的用于选挡运动的轴向的可移动性，那么所述锁定元件能够具有抗转动装置，所述抗转动装置直接地或经由中间元件与壳体共同作用。中间元件例如能够构成为平行于换挡轴定向的引导销，所述引导销完全地或部分地由锁定元件的引导元件包围，但是可在其上轴向移动。引导元件在引导销上的形状配合的固定是足够的并且在制造方面是尤其简单的。

在一个改进方案中，锁定元件能够构成为止动装置，所述止动装置具有弹簧预紧至止动壳体的止动头。止动装置能够设置在实心构成的锁定构件的轴向孔中。替选地，锁定元件由锁定构件的材料构成。对此，能够设有一个或多个转接部，所述转接部能够锁定在其他的锁定构件的锁定轮廓中。

附图说明

在下文中根据附图详细阐述本发明的实施例。附图示出：

图1示出贯穿根据本发明的第一换挡设备的纵剖图，

图2示出根据图1的根据本发明的换挡设备的立体俯视图，

图3示出图1中的具有锁定元件的锁定构件的放大立体图，

图4示出图1中的具有锁定轮廓的锁定构件的放大立体图，以及

图5在省略一些设在附近的构件的情况下示出贯穿根据本发明的第二换挡设备的纵剖图。

具体实施方式

图1和2示出以换挡圆顶的形式的换挡设备1。换挡圆顶包括：凸缘状的壳体部件2，所述壳体部件可以旋拧到没有进一步示出的变速器壳体上；以及换挡轴3，所述换挡轴可转动地安装在壳体部件2中。

换挡轴3经由轴承4滚动支承在壳体部件2中并且相对于壳体部件2可转动。转动通过运动学地与换挡轴3连接的、设置在壳体2上的、没有示出的换挡杆导入。换挡轴3在轴向上是固定设置的并且不可移动。因此，能够放弃沿(轴向的)选挡方向的低摩擦的移动，使得轴承4构成为用于与滚针轴承相比吸收更高的力。

换挡套筒5抗扭地、但是可轴向相对移动地设置在换挡轴3上。换挡套筒5是冷成型制成的板构件，所述板构件基本上具有盆状的空心体51，所述空心体至少部分地径向包围换挡轴3。空心体的外壳55具有其他的换挡元件、如换挡指10和通道引导装置11。换挡指10能够由于换挡套筒5的通过选挡运动感应出的朝向没有示出的换挡叉的轴向移动而定位并且置于接合。当换挡轴3转动时，所述换挡指操作所述换挡轴，因为换挡轴3和换挡指10处于抗扭的连接。

在通道引导装置11中引导在壳体部件2的孔12中固定的通道销13。由此确保，仅能够进行期望的选挡和换挡运动，以便保护变速器免受损坏。换挡套筒5设置在壳体部件2的间隙15中，使得通道销13在间隙15的两侧固定。

在背离壳体部件2的端侧上，空心体51的直径在一定程度上减小并且匹配于换挡轴3的外部轮廓，使得换挡套筒5在需要时能够经由环形凸肩52支撑在换挡轴3上。然而，在未受负荷的正常情况下不需要支撑。换挡套筒5的第二联接经由环形盘81进行。

环形盘81(图3)具有中央凹部82，所述中央凹部的形状与换挡轴3的外部轮廓是互补的。所述环形盘还具有突出部83，所述突出部形状配合地接合到换挡套筒5的自由冲孔53中。附加地，突出部83在那里通过焊接固定。在存在负荷的情况下，换挡套筒5的第三支撑能够在壳体部件2的间隙15的区域中实现。

换挡套筒5具有用于减重的多个窗口54。替代在单独的自由冲孔53中，环形盘81也能够固定在窗口54中的一个窗口中(没有示出)，其中所述环形盘随后在窗口中优选沿转动方向贴靠在换挡套筒5的外壳55上。

换挡套筒5的外壳55构成为在环周侧是敞开的。所述外壳基本上U形地构成有两个在端侧平行定向的腿部56。腿部56在端侧设有凹口57，保持凸起87接合到所述凹口中以用于环形盘81的轴向定向。锁定构件8的两个保持凸起87构成为，使得所述保持凸起借助其内侧面88和锁定元件8的在保持凸起87和突出部83之间平行定向的侧壁89形成槽90，所述槽具有换挡套筒5的板厚度的宽度。与突出部83相对置地，环形盘81在保持凸起87之间具有弯曲区域91，所述弯曲区域允许在引导销9上的枢转。

为了在换挡套筒5上移动换挡指10，在壳体部件2上设置有两个没有进一步示出的杆。借助一个杆、即选挡杆，换挡套筒5能够在换挡轴3上相对于所述换挡轴平移运动。借助另一个杆、即换挡杆，引起换挡轴3与换挡套筒5的共同转动。杆通常设置在变速器壳体之外并且例如经由与操纵者换挡杆连接的拉索传动装置来操作。

为了固定中性位置和挡位，换挡套筒5锁定到这些位置中。对此，锁定元件84、85、86抵靠两个锁定轮廓74、75预紧。锁定轮廓74、75设置在另一个环形盘71上，所述另一个环形盘作为锁定构件7与锁定构件8共同形成锁定单元6。仅一个锁定元件84抵靠锁定轮廓74预紧；而两个锁定元件85、86抵靠具有更长且更多的锁定凹陷部的锁定轮廓75预紧。三个锁定元件84、85、86以120°的角度彼此间隔开，使得环形盘71、81的负荷是尽可能均匀的。

环形盘71具有中央凹部72作为用于换挡轴3的穿引部。与抗扭地与换挡轴3连接的锁定构件8相反地，锁定构件7抗扭地固定在壳体部件2上。对此，所述锁定构件7具有引导元件73，所述引导元件包围固定在壳体部件2上的引导销9。在引导销9上，锁定构件7连同引导元件73可轴向运动并且仅固定以抵抗转动运动。

为了保证两个锁定构件7、8的预紧，所述锁定构件通过弹簧14加载。构成为螺旋压缩弹簧的弹簧14具有下述盘绕直径，所述盘绕直径匹配于换挡轴3的直径。由此，有效地避免弹簧的翻转。弹簧14借助其一个弹簧端部直接支撑在环形盘7上，而其另一个端部支撑在设置在换挡轴环形槽31中的固定环32上。弹簧14设置并且选择成，使得在全部可能的、允许的选挡位置中，弹簧14进而锁定构件7、8是预紧的。

因此，在选挡过程中，锁定套筒5以及锁定构件8相对于壳体部件2和换挡轴3可轴向移动；但是，弹簧加载的锁定构件7同样经受轴向移动。锁定构件7、8不改变其相互间的相对位置进而也不产生换挡力。相反地，在换挡运动(转动)时，一个锁定构件8经由换挡套筒5耦联到换挡轴3上，而另一个锁定构件7经由引导销9固定在壳体构件2上。因此，锁定元件84、85、86抵靠成型的锁定轮廓74、75运动进而引起锁定构件7、8相对于彼此的强制偏移。强制偏移反作用弹簧14的力，作为换挡力是明显的并且确保，在特定的位置中，即在中性位置和换挡位置中需要待在外部施加的(换挡)力，从而固定挡位，以防止由于震动无意地松开。

锁定构件7、8二者都构成为冷成型制成的板状盘。锁定轮廓通过造型引入，并且锁定元件84、85、86构成为转接部(Durchstellung)进而由环形盘81本身的材料构成。这种环形盘71、81一方面非常窄地构造，另一方面所述环形盘能够设置在通过换挡套筒5的外壳55形成的空心体51的内部中。因此，沿轴向方向不需要附加的结构空间，并且沿径向方向，所需要的结构空间仅通过不变的换挡套筒直径和设置在换挡套筒5上的换挡指10来确定。

图5示出根据图1-4的根据本发明的换挡设备1的变型形式的示意图。与根据图1至4的实施方式不同地，锁定元件84在此构成为具有作为头部92的止动球的球形锁定件。球形锁定件的弹簧14沿换挡轴3的轴向方向压缩，但是不包围所述换挡轴。锁定元件84作为预安装的构件设置在实心的锁定构件8中，所述锁定构件此外具有用于引导销9的贯通孔。在该实施方案中，具有锁定轮廓74的锁定构件7抗扭地与换挡套筒5连接。

附图标记列表：

1 换挡设备

2 壳体部件

3 换挡轴

4 轴承

5 换挡套筒

6 锁定单元

7 (第一)锁定构件

8 (第二)锁定构件

9 引导销

10 换挡指

11 通道引导装置

12 孔

13 通道销

14 弹簧

15 间隙

31 换挡轴环形槽

32 固定环

51 空心体

52 环形凸肩

53 自由冲孔

54 窗口

55 外壳

56 腿部

57 凹口

71 环形盘

72 中央凹部

73 引导元件

74 锁定轮廓

75 锁定轮廓

81 环形盘

82 中央凹部

83 突出部

84 锁定元件

85 锁定元件

86 锁定元件

87 保持凸起

88 内侧面

89 侧壁

90 凹槽

91 弯曲区域

Claims

1.一种机动车辆变速器的换挡设备(1)，所述换挡设备具有：

换挡轴(3)；

壳体部件(2)，所述换挡轴(3)相对于所述壳体部件能转动地安装；

用于固定换挡位置的锁定单元(6)，所述锁定单元具有在第一锁定构件(7)上的锁定轮廓(74，75)并具有带有锁定元件(84，85，86)的第二锁定构件(8)，其中所述第一锁定构件(7)和所述第二锁定构件(8)能够相对彼此运动并且能够相互锁定；和

换挡套筒(5)，所述换挡套筒经由环形盘(71，81)联接在换挡轴(3)上，

其特征在于，所述环形盘(71，81)作为所述第一锁定构件(7)和所述第二锁定构件(8)中的一个构成用于与作为锁定配对件的另一个锁定构件(8，7)锁定。

2.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，将所述换挡套筒(5)联接在所述换挡轴(3)上的锁定构件(7，8)具有用于所述换挡轴(3)的中央凹部(72，82)。

3.根据权利要求1或2所述的换挡设备，其特征在于，将所述换挡套筒(5)联接在所述换挡轴(3)上的锁定构件(7，8)具有突出部(83)作为用于形状配合地接合到所述换挡套筒(5)中的固定机构。

4.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述锁定配对件(8，7)构成为实心构件，所述实心构件设置在所述换挡轴(3)上并且具有止动装置(93)。

5.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述锁定配对件(8，7)经由固定环(32)轴向地固定。

6.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述壳体部件(2)具有引导销(9)，所述引导销与所述环形盘(71)的引导元件(73)形成抗转动装置。

7.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述换挡套筒(5)沿所述换挡轴(3)的轴向方向能够相对于所述换挡轴移动。

8.根据权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，弹簧(14)直接地支撑在所述环形盘(71)上。