CN112955682A - 尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服辅助装置(20)，尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置，伺服辅助装置具有：带有活塞(2)的活塞杆(4)，与活塞杆(4)共轴布置的、能够轴向偏移的控制杆，布置在活塞(2)中的拖拽活塞(11)，拖拽活塞针对活塞(2)进行支撑，能够轴向偏移地布置在控制杆上的阀活塞(6)，尤其在阀活塞(6)的第一工作区域中，阀活塞能够经由第一或外部阀活塞弹簧(7)针对控制杆进行支撑，以及阀，通过阀可控地将气态压缩介质送入以加载拖拽活塞(11)和阀活塞(6)并且阀能够被阀活塞(6)致动。所提出的是，拖拽活塞(11)是解除激活的。

Description

尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1、8和10的前序部分的伺服辅助装置，所述伺服辅助装置由DE 10 2007 048 400A1已知。

背景技术

由DE 10 2007 048 400A1已知一种用于切换机动车辆变速器的挡位的气动式伺服辅助装置。伺服辅助装置，也被称为用于进行换挡力辅助的气动缸或气动式换挡辅助件，大体上包括控制杆和与活塞(工作活塞)连接的活塞杆，该控制杆经由换挡连杆与换挡操纵杆连接，该活塞杆与传动装置的换挡轨道连接以便切换挡位传动比。在活塞杆之内，具有两个阀滑块的用于控制伺服压力的阀以及两个阀活塞轴向滑动式地布置在控制杆上，这些阀活塞分别经由阀活塞弹簧和止挡元件针对控制杆进行支撑。气动缸还包括两个轴向滑动式地布置在活塞杆之内的拖拽活塞(Schleppkolben)，这些拖拽活塞分别通过拖拽活塞弹簧支撑在活塞杆或活塞处。分别以双倍存在的这些部件关于穿过阀的径向中央平面成镜像地布置。控制杆可以在换挡操纵杆控制下采取换挡狭道中的三个位置，即第一终止位置(例如用于第一挡位)、第二终止位置(例如用于第二挡位)和对应于空挡位置的中间位置。在阀活塞与阀活塞弹簧、止挡元件、拖拽活塞和拖拽活塞弹簧的共同作用下，由机动车辆的驾驶员施加在换挡操纵杆处的手动换挡力通过作用于工作活塞的可变的伺服压力增强，从而产生经定义的伺服特征曲线(简称为特征曲线)。这个特征曲线展示了伺服力依赖于手动换挡力的函数。利用已知的气动缸实现了具有拐点的特征曲线，其中该特征曲线在拐点之前首先具有陡峭的走向并且在拐点之后具有平缓的走向，也就是说，在拐点之后该特征曲线的斜率小于拐点之前。拐点基本上归因于在控制杆运动时首先是阀活塞弹簧的力确定伺服压力。只有在限定的弹簧行程之后，拖拽活塞弹簧才被增大的伺服压力压缩，由此增大抵抗手动力或控制杆力的总压力。特征曲线的拐点可以通过设计拖拽活塞弹簧来对应地进行固定。关于涉及此构造的其他细节和已知伺服辅助装置的功能请参考DE 102007 048 400A1，其内容完全结合到本申请的公开内容中。

从这种现有技术出发，本发明的目的在于，开拓已知伺服辅助装置的其他潜能，尤其在伺服特征曲线的走向和改进的换挡舒适性方面。

发明内容

本发明包括独立权利要求1、8和10的特征。有利的设计方案自从属权利要求得出。

根据本发明的第一方面提出，拖拽活塞是解除激活的。术语“解除激活”在此背景下应理解为，拖拽活塞无法施展其功能，也就是说它即使在受到伺服压力足够的压力加载下也不实施在轴向方向上的滑动运动。通过适当的器件来防止这种滑动运动。通过将拖拽活塞接触激活实现了使特征曲线不具有转折的走向，而是陡峭地、也就是说以恒定斜率走向。由此实现了增大的伺服辅助作用。

根据一个优选的实施方式，拖拽活塞被间隔保持件、尤其套筒解除激活，该套筒支撑在活塞或活塞杆处。拖拽活塞由此针对活塞被阻挡。根据开篇所述的现有技术的拖拽活塞弹簧(参见图1)被形成为套筒的间隔保持件替代。间隔保持件还可以形成或者理解为具有无穷大的弹簧刚度的弹簧元件。有利的是，已知的实施方式(拖拽活塞弹簧)可以通过部件替换而在其特征曲线方面被如下改变，使得在特征曲线的上部区域中进行更强的换挡力辅助。

根据另一个优选的实施方式，所述拖拽活塞和阻挡所述拖拽活塞的所述间隔保持件一体式形成、尤其作为中空缸体形成，所述中空缸体在轴向方向上针对所述活塞和所述活塞杆固定。在此有利的是，只需要安装并在库存中保留一个构件而非两个构件。

根据另一个优选的实施方式，所述伺服辅助装置，还被称为气动缸，具有第二或内部阀活塞弹簧，经由所述第二或内部阀活塞弹簧，所述阀活塞针对所述控制杆进行支撑。第二或内部阀活塞弹簧构成阀活塞针对控制杆的永久弹性支撑；如果将这个控制杆(在附图中)向左移动、由此阀被打开并且阀活塞被施加压缩空气，则阀活塞通过该内部阀活塞弹簧进行支撑。在对阀活塞的升高的压力下，内部阀活塞弹簧被压缩直到第一止挡元件与阀活塞之间的轴向间隙被跨接，此时第二或外部阀活塞弹簧也起作用。第二或内部阀活塞弹簧的作用区域被称为第二工作区域，该第二工作区域与第一或外部阀活塞弹簧的第一工作区域重叠。

根据另一个优选的实施方式，所述阀活塞不经由第二或内部阀活塞弹簧针对所述控制杆进行支撑；因此，确切地说一旦阀活塞与第一止挡元件之间的轴向间隙被跨接或该轴向间隙被跨接时，仅第一或外部阀活塞弹簧起作用。

根据另一个优选的实施方式，确切地说在所述阀活塞的第一工作区域中，所述阀活塞能够经由所述第一或外部阀活塞弹簧以及第一止挡元件针对所述控制杆进行支撑，其中在所述第一止挡元件与所述阀活塞之间存在轴向间隙，在所述轴向间隙中布置有桥接所述轴向间隙的间隔元件。通过桥接轴向间隙，在控制杆向左运动时外部阀活塞弹簧的作用立即生效。通过桥接轴向间隙的间隔元件(优选形成为环或盘)，内部和外部的阀活塞弹簧并联连接，第一和第二工作区域互相覆盖。弹簧力互相加和。在改变后的特征曲线方面产生了更陡的走向以及更强的换挡力辅助作用(关于这一点还参见图2a)。

根据本发明的另一个方面，尤其在所述阀活塞的第一工作区域中，所述阀活塞能够经由所述第一或外部阀活塞弹簧以及第一止挡元件针对所述控制杆进行支撑，其中在所述第一止挡元件与所述阀活塞之间存在轴向间隙，所述轴向间隙被优选形成为环或盘的间隔元件跨接。通过借助于间隔元件跨接轴向间隙，将内部和外部阀活塞弹簧并联连接，使得其弹簧力加和并且同时生效。在由此改变的特征曲线方面请参考图4a。

根据本发明的另一个方面，在气动缸(其拖拽活塞通过拖拽活塞弹簧针对所述活塞进行支撑)的情况下，所述阀活塞被间隔保持件、优选套筒支撑在所述控制杆处。相对于开篇所述的现有技术(参见图1)，内部阀活塞弹簧被位于所述第一止挡元件内部的套筒或间隔保持件替代。由此取消了通过阀活塞的压力调节，因为阀活塞不再是弹性地而是刚性地针对控制杆进行支撑。即阀活塞被阻挡并且外部阀活塞弹簧被解除激活。在由此改变的特征曲线方向，相对于现有技术产生了更强的换挡力辅助作用(关于这一点尤其参见图6a)。

根据另一个优选的实施方式，所述气动缸成镜像地构造，其中在穿过所述阀延伸的径向中央平面处进行镜像对映。由此，部件阀活塞和拖拽活塞至少双倍地存在。成镜像的布置方式由在换挡狭道中的三个操控位置得出，即第一终止位置、空挡位置和第二终止位置。在切换挡位时控制杆的运动从空挡位置起进行，即(在附图中)要么向左要么向右。

在所有的实施例中实现了共同的优点，即通过简单的改变、尤其通过更换少量零件并且用简单的新零件进行替换，可以在特征曲线方面和换挡舒适性方面将已知的气动缸适配于经改变的规格。这个优点尤其在以相对大工件数量标准式制造的气动缸的情况下更充分地展现出来，因为已知气动缸的大量通用件可以重复使用。

附图说明

在附图中展示了本发明的实施例并且在下文详细说明本发明的实施例，其中可以从说明书和/或附图中获得其他的特征和/或优点。在附图中：

图1示出根据现有技术的伺服辅助装置，

图1a示出关于图1的特征曲线(伺服力依赖于手动换挡力的函数)，

图2示出作为本发明的第一实施例的本发明伺服辅助装置(气动缸)，

图2a示出关于图2的特征曲线，

图3示出用于气动缸的本发明的第二实施例，

图3a示出关于图3的特征曲线，

图4示出用于气动缸的本发明的第三实施例，

图4a示出关于图4的特征曲线，

图5示出用于气动缸的本发明的第四实施例，

图5a示出关于图5的特征曲线，

图6示出用于气动缸的本发明的第五实施例，并且

图6a示出关于图6的特征曲线。

具体实施方式

图1示出基本上以一半展示的伺服辅助装置1，如由开篇所述的DE 10 2007048400A1(尤其图7)已知的。下文将主要描述伺服辅助装置1的对于本发明而言关键的特征和零件，关于其他的构造和功能请参考DE 10 2007 048 400A1。伺服辅助装置1(还被称为气动换挡辅助件或气动缸1)包括活塞2(还被称为工作活塞2)，该活塞轴向滑动式地布置在缸体3中并且与活塞杆4固定连接。控制杆5与活塞杆4共轴且在活塞杆之内可轴向偏移地布置。在控制杆5上轴向滑动式地布置有阀活塞6，为该阀活塞指配了第一或外部阀活塞弹簧7、第二或内部阀活塞弹簧8、第一止挡元件9以及第二止挡元件10。在活塞杆4内部轴向滑动式地布置有拖拽活塞11，该拖拽活塞经由拖拽活塞弹簧12支撑在活塞杆4处。阀活塞6与阀13处于有效连接，该阀具有滑动式布置在控制杆5上的两个阀滑块13a、13b以及布置在阀滑块13a、13b之间的阀弹簧13c。伺服辅助装置1是成镜像构造的，这从DE 10 2007 048 400A1的图5和相关说明中可以明显地得知。部件拖拽活塞11与拖拽活塞弹簧12、阀活塞6与阀活塞弹簧7、8以及止挡元件9、10由此都是双倍存在的，其中在此处未展示的穿过阀13延伸的径向中央平面处进行镜像对映。用气态介质、优选压缩空气驱动伺服辅助装置1，压缩空气具有伺服压力(支持压力)并且通过缸体3中的通道开口3a和活塞2中的穿通开口2a到达阀13的进入区域中。

图1a示出已知伺服辅助装置1的特征曲线KL，其中记录了作为手动换挡力H的函数的伺服力S(气动支持作用)。此类特征曲线例如是从DE 10 2004 042 609A1中已知的。特征曲线KL的特征在于不同斜率的各个区域和拐点K1、K2、K3，其中在将控制杆5轴向偏移时由于这两个阀活塞弹簧7、8、拖拽活塞弹簧12、阀活塞6以及拖拽活塞11的共同作用，与分别在活塞杆4内部作用的伺服压力相关联地产生了这个走向。在此，阀活塞6和拖拽活塞11分别与作用于其上的弹簧力和压力处于平衡。这两个阀活塞弹簧7、8如下地前后相连，使得控制杆5(在附图中)向左的运动首先压缩内部阀活塞弹簧8(第一级)并且由此阀活塞6针对阀滑块13a偏移，由此阀13打开并且压缩空气流入，该压缩空气加载阀活塞6并且与内部阀活塞弹簧8的作用于阀活塞6上的弹簧力处于平衡。在控制杆5的休止位置(空挡位置)，在阀活塞6与第一止挡元件9之间布置有轴向间隙s，使得在控制杆5(在附图中)向左偏移时外部阀活塞弹簧7(第二级)的作用被延迟，也就是说只有在跨越轴向间隙s之后才生效。即，阀活塞弹簧7、8以及拖拽弹簧活塞12不是同时起作用，而是随着控制杆5的运动依次起作用。一旦另一个弹簧也起作用，在特征曲线KL中就产生了转折：K1标记外部阀活塞弹簧7附加于内部阀活塞弹簧8的作用而生效的拐点。K2标记拖拽活塞弹簧12的作用与拖拽活塞11上的压力处于平衡的拐点。拐点K3标记系统调低(也就是说不再进行气动调节)的点。

图2示出本发明的气动缸20，该气动缸除了两个特征以外对应于根据图1的已知气动缸1。因此，对于相同的零件使用与图1相同的附图标记。第一个特征涉及形成为套筒21的间隔保持件，该间隔保持件代替图1的拖拽活塞弹簧12并且针对活塞2或活塞杆4阻挡拖拽活塞11，由此将拖拽活塞11解除激活。第二个特征涉及形成为环22或盘22的间隔元件，该间隔元件布置在阀活塞6与第一止挡元件9之间并且跨接图1的轴向间隙s。环22的作用在于，将这两个阀活塞弹簧(即内部阀活塞弹簧8和外部阀活塞弹簧7)并联连接，也就是说其弹簧力互相加和并且同时作用。如果例如内部阀活塞弹簧8被设计为两巴压力并且外部阀活塞弹簧7被设计为五巴的压力，则获得了对应于七巴的作用于阀活塞6上的弹簧合力。

在图2a中展示了经修改的气动缸20的特征曲线K20以及与之对比的图1a的已知气动缸1的特征曲线KL(虚线)。可以看到，特征曲线K20比特征曲线KL明显更陡地走向。这意味着更强的换挡力辅助作用。

图3示出气动缸30作为本发明的另一个实施例，该气动缸与根据图2的气动缸20的区别在于去掉了内部阀活塞弹簧8(图2)，即只存在一个阀活塞弹簧，即外部阀活塞弹簧7，该外部阀活塞弹簧如在当前实施例中一样可以设计为五巴。

图3a示出与根据图1(现有技术)的特征曲线KL(虚线)对比的气动缸30的特征曲线K30。在K30中可以看到与在图2a中的特征曲线K20的情况下相同的陡峭的走向，但是相对于K20的约七巴的压力水平，K30具有约五巴的较低压力水平。

图4示出气动缸40作为本发明的另一个实施例，该气动缸相对于根据图1的已知气动缸1的区别在于在阀活塞6与第一止挡元件9之间的轴向间隙s(图1)中布置有形成为环或盘22的间隔元件，该间隔元件跨接轴向间隙s。这两个阀活塞弹簧7、8由此并联连接，也就是说其弹簧互相加和。拖拽活塞11由于拖拽活塞弹簧12而被激活。

图4a示出与现有技术、也就是说与特征曲线KL(虚线)对比的气动缸40的特征曲线K40。可以看出，K40在下部区域中形成有“腹部”并且由此提供更强的换挡力辅助作用。

图5示出气动缸50作为本发明的另一个实施例，该气动缸相对于根据图1的已知气动缸1的区别在于，拖拽活塞弹簧12(图1)被形成为套筒21的间隔保持件替代，也就是说拖拽活塞11被解除激活，因为它针对活塞杆4被阻挡。套筒21由此还可以被理解为具有无穷大的弹簧刚度或者具有为零的弹簧行程的压缩弹簧。

图5a示出与根据图1的特征曲线KL(虚线)对比的气动缸50的特征曲线K50。在下部区域中，也就是说直至分叉点为止，由于阀活塞弹簧7、8并未改变，特征曲线K50和KL完全相同地走向。在分叉点上方，由于用套筒21替代拖拽活塞弹簧12(图1)，对于K50产生了更大的梯度并且由此产生了更强的换挡力辅助作用。

图6示出气动缸60作为本发明的另一个实施例，该气动缸相对于根据图1的已知气动缸1的区别在于，内部阀活塞弹簧8(图1)被形成为套筒23的间隔保持件替代，该间隔保持件布置在第一止挡元件9内部。由此阀活塞6针对使外部阀活塞弹簧7解除激活的控制杆5被阻挡，并且拖拽活塞弹簧12是生效的。在控制杆5(在附图中)向左运动时，阀活塞6被套筒23一比一地向左推移，由此阀13打开并且压缩空气流入。在此，(被阻挡的)阀活塞6和(被激活的)拖拽活塞11被压缩空气加载，拖拽活塞弹簧12此时被压缩。在这种实施方式中不发生压力调节。

图6a示出与根据图1的气动缸1的特征曲线KL(虚线)对比的气动缸60的特征曲线K60。在下部区域中，也就是说直至拐点K1为止，K60陡峭地走向，之后较平坦地走向，这是由于拖拽弹簧12的压缩造成的。

附图标记清单

1(10) 伺服辅助装置/气动缸

2(78) 活塞

2a 穿通开口

3(76) 缸体

3a 通道开口

4(22) 活塞杆

5(20) 控制杆

6(82) 阀活塞

7(118) 第一/外部阀活塞弹簧

8(84) 第二/内部阀活塞弹簧

9(120) 第一止挡元件

10(92) 第二止挡元件

11(88) 拖拽活塞

12(90) 拖拽活塞弹簧

13(98) 阀

13a(80) 第一阀滑块

13b(102) 第二阀滑块

13c(100) 阀弹簧

20 气动缸

21 间隔保持件/套筒

22 间隔元件/环

23 间隔保持件/套筒

30 气动缸

40 气动缸

50 气动缸

60 气动缸

H 手动换挡力

K1 拐点

K2 拐点

K3 拐点

KL 特征曲线(现有技术)

K20 气动缸20的特征曲线

K30 气动缸30的特征曲线

K40 气动缸40的特征曲线

K50 气动缸50的特征曲线

K60 气动缸60的特征曲线

S 伺服力

s 轴向间隙

Claims (11)

1.一种伺服辅助装置，尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置，所述伺服辅助装置具有：

-带有活塞(2)的活塞杆(4)，

-与所述活塞杆(4)共轴布置的、能够轴向偏移的控制杆(5)，

-布置在所述活塞(2)中的拖拽活塞(11)，所述拖拽活塞针对所述活塞(2)进行支撑，

-能够轴向偏移地布置在所述控制杆(5)上的阀活塞(6)，尤其在所述阀活塞(6)的第一工作区域中，所述阀活塞能够经由第一或外部阀活塞弹簧(7)针对所述控制杆(5)进行支撑，以及

-阀(13)，通过所述阀可控地将气态压缩介质送入以加载所述拖拽活塞(11)和所述阀活塞(6)并且所述阀能够被所述阀活塞(6)致动，

其特征在于，所述拖拽活塞(11)是解除激活的。

2.根据权利要求1所述的伺服辅助装置，其特征在于，所述拖拽活塞(11)被间隔保持件、尤其被支撑在所述活塞(2)处的套筒(21)解除激活。

3.根据权利要求2所述的伺服辅助装置，其特征在于，所述拖拽活塞(11)和所述间隔保持件、尤其所述套筒(21)一体式形成、尤其作为一体式中空缸体形成。

4.根据权利要求1至3之一所述的伺服辅助装置，其特征在于，存在第二或内部阀活塞弹簧(8)，尤其在所述阀活塞(6)的从所述阀活塞(6)的休止位置出发并且与所述第一工作区域重合的第二工作区域中，所述阀活塞(6)经由所述第二或内部阀活塞弹簧针对所述控制杆(5)进行支撑。

5.根据权利要求1至3之一所述的伺服辅助装置，其特征在于，所述阀活塞(6)在所述阀活塞(6)的休止位置中不经由第二或内部阀活塞弹簧(8)针对所述控制杆(5)进行支撑。

6.根据权利要求1至5之一所述的伺服辅助装置，其特征在于，尤其在所述阀活塞(6)的第一工作区域中，所述阀活塞(6)能够经由所述第一或外部阀活塞弹簧(7)以及第一止挡元件(9)针对所述控制杆(5)进行支撑，其中在所述第一止挡元件(9)与所述阀活塞(6)之间存在轴向间隙(s)并且在所述轴向间隙(s)中布置有间隔元件(22)，所述间隔元件跨接所述轴向间隙(s)。

7.根据权利要求6所述的伺服辅助装置，其特征在于，所述间隔元件(22)形成为环形。

8.一种伺服辅助装置，尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置，所述伺服辅助装置具有：

-带有活塞(2)的活塞杆(4)，

-与所述活塞杆(4)共轴布置的、能够轴向偏移的控制杆(5)，

-布置在所述活塞(2)中的拖拽活塞(11)，所述拖拽活塞针对所述活塞(2)进行支撑，

-能够轴向偏移地布置在所述控制杆(5)上的阀活塞(6)，尤其在所述阀活塞(6)的第一工作区域中，所述阀活塞能够经由第一或外部阀活塞弹簧(7)以及第一止挡元件(9)针对所述控制杆(5)进行支撑，其中在所述第一止挡元件(9)与所述阀活塞(6)之间存在轴向间隙(s)，以及

-阀(13)，通过所述阀可控地将气态压缩介质送入以加载所述拖拽活塞(11)和所述阀活塞(6)并且所述阀能够被所述阀活塞(6)致动，

其特征在于，在所述轴向间隙(s)中布置有间隔元件(22)，所述间隔元件跨接所述轴向间隙(s)。

9.根据权利要求8所述的伺服辅助装置，其特征在于，所述间隔元件(22)形成为环形。

10.一种伺服辅助装置，尤其用于机动车辆传动装置的伺服辅助装置，所述伺服辅助装置具有：

-带有活塞(2)的活塞杆(4)，

-与所述活塞杆(4)共轴布置的、能够轴向偏移的控制杆(5)，

-能够轴向偏移地布置在所述活塞(2)中的拖拽活塞(11)，所述拖拽活塞通过拖拽活塞弹簧(12)针对所述活塞(2)进行支撑，

-布置在所述控制杆(5)上的阀活塞(6)，所述阀活塞针对所述控制杆(5)进行支撑，以及

-阀(13)，通过所述阀可控地将气态压缩介质送入以加载所述拖拽活塞(11)和所述阀活塞(6)并且所述阀能够被所述阀活塞(6)致动，

其特征在于，所述阀活塞(6)被间隔保持件、尤其套筒(23)支撑在所述控制杆(5)处。

11.根据上述权利要求之一所述的伺服辅助装置，其特征在于成镜像的构造，在所述构造中至少两个阀活塞(6)以及两个拖拽活塞(11)关于穿过所述阀(13)的径向中央平面成镜像地布置。

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