CN1705838A - 换挡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车变速器(6)的换挡装置，该换挡装置包括一个由驾驶员在一根换挡杆(16)上手动换挡的主变速器部分(10)、一个通过阀(44、46)换挡的范围副变速器(12)、一个用于切换在主变速器部分(10)内的挡位的伺服支持装置(74)和一个操纵所述阀(44、46)电子控制装置(20)，所述范围副变速器的换挡可以由驾驶员在换挡杆(16)上预选。在一种用来减少伺服支持的方法中，对手动换挡的主变速器部分(10)的空挡位置进行识别，通过空挡位置的识别，开始在范围副变速器(14)内的换挡，并且延迟地接通伺服支持。

Description

换挡装置
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用来操作换挡装置的方法。
背景技术
大型商用车的变速器分成一个主变速器部分、一个分速副变速器以及一个范围副变速器。主要装在商用车上的现代变速器带有一个通过气动系统支持的换挡装置，该换挡装置在分速副变速器和范围副变速器内执行气动式换挡，而在主变速器部分内的换挡由驾驶员手动执行，并且在施加作用力方面可以通过气动系统支持。
DE 198 39 854 A1公开了一种换挡装置，其中一个伺服支持装置支持驾驶员的换挡力。其中，支持的压缩空气的供给应当减少，例如当操纵汽车离合器时才允许供给。为此需要设置辅助的能够减少供给的阀。DE 198 39 854 A1的公开内容的全部内容作为本发明的背景。
DE 100 29 497 A1公开了一种用于多挡汽车变速器的电-气动换挡装置，其中通过许多受控制的阀使由多个部件组成的变速器换挡，并且同时对该换挡装置进行电子监控以避免误操作。为此这些阀被一个汽车中央控制计算机控制。DE 100 29 497 A1的公开内容的全部内容应该作为本说明书的内容。未涉及支持力的影响。
DE 102 17 482公开了一种电-气动的换挡单元，在该种换挡装置中为汽车变速器设有一个换向阀，该变速器包括一个由驾驶员在换挡杆上手动换挡的主变速器部分以及一个通过阀以电-气动方式换挡的分速副变速器。分速副变速器的换挡可以由驾驶员通过换挡杆上的开关手动预选。一个传感器或者开关识别驾驶员手动操纵离合器并将这个信号进一步传递给电子控制装置，后者将阀打开。设有一个换向阀，该换向阀以每一个输入口与阀的一个输出管路连接。每次在有离合器操纵信号时，这些阀打开而且总是打开两个阀中的在上次在换挡杆上操纵用于分速副变速器的开关时预选的那一个阀。换向阀的一个输出口通过一根气动管路与一个气动的伺服支持装置连接，该伺服支持装置在主变速器部分内手动换挡时支持驾驶员。换向阀只允许空气从分速副变速器的两个阀中的一个阀供给到该气动管路，从而供给到伺服支持装置内，而另一个连接管路被换向阀关闭。这样就可以避免用于分速副变速器的连接的控制缸对于其两个控制方向得到空气供给。只有连接管路，从而只有被预选的控制缸的那部分应该得到空气，其中不重要的是，该预选是由驾驶员实时重新进行的，还是在上一次相应地在换挡杆上操纵开关时获得的。控制缸的两侧中的哪一侧获得空气对于气动管路，从而对于伺服支持装置是同等重要的。伺服支持装置在离合器接合时应当总是获得空气。如果在主变速器部分内的换挡过程中在分速副变速器里没有进行换挡，那么在操纵离合器时已经在上一次对分速副变速器换挡中就已经被控制和接通的那个阀被再次控制。因此这个阀允许空气流入到换向阀，从而流入到伺服支持装置中，而不使分速副变速器的控制缸自身改变位置。
在带有主变速器和范围副变速器的换挡变速器中，在范围副变速器进行换挡时可以选择主变速器部分内的挡位，并且可以施加一个或大或小的手动换挡力克服一个锁止主变速器的锁止栓。如果换挡变速器配有一个伺服支持装置，通过已经施加的手动换挡力限定的该伺服支持装置被触发，也就是说，在伺服支持装置内已经建立起一种完全确定的压力。如果现在在范围副变速器内的换挡结束，那么锁止栓允许在主变速器内换挡。已经被施加压力的伺服支持装置会如同一根预紧弹簧那样工作，并且将换挡滑杆和换挡结合套加速到很高的速度，这会导致在滑动套筒到达同步器时，同步器不再锁止而是在产生大噪音的情况下打滑。这类伴有产生滑动噪音(Ratschgeruschen)的换挡明显损害了同步器以及所有换挡部件的寿命。而且它能导致在变速器损坏前就已经对换挡装置的噪音以及功能产生不满，因此导致计划外的车间停留返工。
发明内容
本发明的目的是，在没有大的额外花费的情况下确定换挡装置的支持介质的供给并且避免损坏。
这个目的通过一种具有权利要求1特征的用来减少换挡装置上的伺服支持的方法。由从属权利要求得出其构成。
汽车变速器的换挡装置包括一个由驾驶员在一根换挡杆上手动换挡的主变速器部分、一个通过一些阀换挡的范围副变速器和一个用于切换在主变速器部分内的挡位的伺服支持装置，所述范围副变速器的换挡可以由驾驶员手动地在换挡杆上预选。一个电子控制装置操纵所述阀。对于该换挡装置建议一种用于减少伺服支持的方法，其中首先通过合适的机构在手动换挡的主变速器部分内的空挡位置进行识别，然后通过空挡位置的识别，开始在范围副变速器部分内的换挡。然后以滞后于在范围副变速器内的换挡的开始的方式接通用于主变速器部分的伺服支持。用于识别空挡位置的合适的机构例如可以是一个此外还对用于启动锁止功能(Anlasssperrfunktion)的信号进行范围调整(Bereichstellung)的装置，启动锁止功能仅在主变速器部分处于空挡位置时才允许操纵启动器，以便避免在发动机起动时汽车的不希望的向前冲(Vorwrtsspringen)。在许多汽车上装有一个这样的装置。
在该方法的一个有利的结构中，在开始换挡后，对在范围副变速器内的换挡的结束进行识别和确定，并且在识别了范围副变速器中的换挡结束后，接通用于主变速器部分的伺服支持。换挡结束的识别例如可以通过以合适的机构测量换挡滑杆的换挡路径、联锁装置(Interlock)以及换挡轴进行。
在另一种有利的结构中，在换挡开始后，在经过一个预定的时间之后才延迟地接通用于主变速器部分的伺服支持。在相同的变速器油温和相同的转速时总是在相同的时间内进行范围副变速器的充分换挡，这就意味着，通过识别在主变速器部分内的空挡信号，可以进行伺服支持的延迟的接通，使得该伺服支持精确地与在范围副变速器内的换挡的结束同时发生。在一种方法构成中测量变速器油温，并且直到延迟地接通用于主变速器部分的伺服支持的所预定的时间长度根据测量的变速器油温确定。直到延迟地接通用于主变速器部分的伺服支持的所预定的时间长度在另一中结构中根据变速器转速确定，该转速同样也被测量。
在一个尤其有利的方案中，经过一段预定的时间之后，直到该段时间的终点才进行用于主变速器部分的伺服支持的延迟的接通，在该段时间的终点，在范围副变速器内的换挡结束通常被估计到。在变速器通常的油温中，例如80℃时，在范围副变速器内的换挡过程持续了一段示例的并可以试验的方式测量的时间。这个以试验的方式测量的时间预先编程在控制装置中并且作为期望的换挡时间。
如果在范围副变速器内的换挡结束时，在主变速器部分内的伺服支持才接通，那么伺服支持装置没有被预先加载，并且避免滑动换挡(Ratschschaltungen)和损伤。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明，其中：
图1变速器结构的示意图；
图2带换挡图(Schaltbild)的典型换挡手柄(Schaltgriff)的视图；
图3换挡装置的结构视图；
图4时域的换挡过程的视图。
具体实施方式
图1示出了一个汽车2，它包括一个发动机4、一个变速器6以及一个位于两者之间的离合器8。变速器6具有一个主变速器部分10、一个分速副变速器12以及一个范围副变速器14。主变速器部分10由驾驶员通过一根换挡杆16手动换挡。变速器6通过连接线18与一个电子控制装置20连接。通过一根输入管路72使一个设置在变速器6的壳体内的阀门组60与一个储气罐34连接。一个安装在壳体上或其内的伺服支持装置74与换挡杆或与主变速器部分10内的被换挡杆操纵的元件有效连接。
图2示出了一个在换挡图28的放大视图中的示例的换挡杆16，该换挡图称之为“叠加H(berlagertes-H)”。在换挡杆16的侧边设有一个拨动开关22，用于预选分速副变速器12的换挡。在换挡杆16的前侧设有另一个拨动开关24，通过该拨动开关使范围副变速器14换挡。两个拨动开关22、24都是电开关，它通过电连接线26与控制装置20连接。在用换挡图28换挡时，在前进挡中，换挡杆16的每个终端位置配属于两个传动挡，这两个传动挡区别在于范围副变速器14的速比间隔。在拨动杆位“慢速”时，传动比被切换到一至四挡和倒挡；而在拨动杆位“快速”时，挡位被切换到五至八挡。主变速器部分10的空挡位置表示在三挡和四挡之间或者七挡和八挡之间的挡槽(Gasse)内。
驾驶员必须通过换挡杆16上的拨动开关24预选范围副变速器14的切换。只要在主变速器部分10中被手动置入空挡位置，就实施该切换。
分速副变速器12通过在换挡杆16侧边的拨动开关22预选在位置“L”或者“S”上，并且通过操纵离合器8进行换挡。图3示出了一个离合器踏板62，它操纵一个与控制装置20连接的电开关64。在分速副变速器12内的换挡的许可在该布局结构中在开关64闭合的情况下由控制装置20确定，其中在两个电气动的二位三通阀(3/2-Wege-Ventil)36和38持久驻有空气。阀36和38与电子控制装置20连接并且根据换挡杆16上的拨动开关22的开关位置被控制。在离合器踏板62踩下时，空气允许进入到分速副变速器12的控制缸40左边的腔室内或右边的腔室内，此时另一个腔室通过阀36或38被排气。
同上所述，驾驶员必须通过换挡杆16上的拨动开关24预选范围副变速器14的切换。只要在主变速器部分10内手动置入空挡位置，就执行该切换。在空挡位置上，一个机械地耦合到换挡运动上的主止回阀42将空气从储气罐34释放到两个电气动的二位三通阀44和46。阀44和46与电子控制装置20连接并且根据换挡杆16上的拨动开关24的开关位置被控制。在由主止回阀42识别空挡位置时通过相应受控制的阀44或46允许空气进入到范围副变速器14的控制缸48的左腔室或者右腔室内，此时另一个腔室通过不被控制的阀46或44被排气。
为了避免误换挡，在换挡装置中必须有附加的保护措施。为此设置了一个挡槽锁止缸(Gassensperrzylinder)54，其优选在范围副变速器的慢速传动挡上在变速器6的某个输出转速之上时防止从换挡图28的右边的换挡槽切换到左边的换挡槽内，也就是说防止从第三或第四传动挡切换到第一或第二传动挡。这样就应当避免驾驶员错误地挂入第一而不是第五传动挡，当他忘记通过拨动开关24预选范围副变速器的快速传动时。在范围副变速器的快速传动挡上可以使用相同的装置，用于防止从第八传动挡切换到第五传动挡。传感器50测量变速器6的输出转速，并且作为信号进一步传递给电子控制装置20。电子控制装置20在过高的输出转速时发出一个信号给二位三通阀52，该阀允许空气从储气罐34通过管路94到达挡槽锁止缸54，其柱塞通过一根转向杆56啮合到换挡轴58内并且将换挡轴朝换挡图28右边的换挡槽推挤。该结构可以由驾驶员以提高的作用力克服，因此在极限情况下允许传动挡切换在换挡图28的左边的换挡槽里。
在一个预定的车速之上时，一个副锁止器(Gruppensperre)抑制范围副变速器14切换到慢速传动并且不仅保护范围副变速器14的同步器而且保护主变速器部分10的同步器。车速通过传感器50对应于变速器输出转速来测量且作为信号进一步传递给控制装置20。控制装置20根据该信号来控制阀44或46并且只在出现相应的允许的信号时才允许切换到慢速传动。
阀36、38、42、44、46、52和54共同安装在作为一个共同壳体的阀门组60内，该阀门组被直接安装在一个其内装有变速器6的换挡轴58的壳体上。这样得到一个装配在变速器6内的阀门组60的紧凑的整体(图1)。有利的是，通过在各个阀之间很短的管路长度得到很短的响应时间和切换时间。阀门组60和控制装置20之间的电连接可以通过一个在阀门组60上的中央电接头进行。阀门组60能够连接在一个现有的变速器上，而不必在结构上改变变速器。
一根输出管路76从阀36通向分速副变速器12的控制缸40以及通向换向阀80的一个第一输入口78。一根输出管路82从阀38通向分速副变速器12的控制缸40以及通向换向阀80的一个第二输入口84。如果换向阀80从其中一个输入口78或者84获得空气，该换向阀将封闭另一个输入口84或78。这样就没有空气到达控制缸40的一个不需要空气的工作腔室内。换向阀80的一个输出口86与一根气动管路88连接，在该气动管路上连接伺服支持装置74。如果气动的管路和通过这些阀的出口有足够的尺寸，那么流过气动管路88的空气就足以在伺服支持装置74中产生一个足够的力。
图4显示了针对不同的参与换挡的元件在主变速器部分10和在范围副变速器14内的时域换挡过程。其中表示了一个换挡过程，即从在范围副变速器14置入慢速挡位情况下的在主变速器部分10内置入的第四挡切换到在范围副变速器14置入快速挡位情况下的在主变速器部分10内置入的第一挡。实际上对应于在分速副变速器12内不换挡的前提下从第四挡换到第五挡。
在时间轴t上首先是在作为初始挡位的第四挡的行驶状态，然后过渡到从第四挡到第五挡的换挡过程，接着是在第五挡的行驶状态。在第四挡行驶期间预选第五挡。换挡过程分为在范围副变速器14内的换挡和在主变速器部分10内的换挡。在两个换挡过渡时轻微重叠地接通伺服支持装置，本例中在识别空挡位置后，通过大约延迟至0.3秒地接合该伺服支持装置。
在以第四挡行驶期间换挡杆16按照换挡图28位于第四挡的位置，即使当在换挡杆16上操纵拨动开关24用于预选范围副变速器14换挡到第五挡时也保持如此。用于对分速副变速器12换挡进行预选的拨动开关22在整个换挡过程中保持不变。通过操纵离合器踏板62使离合器位置从“关闭”变化到“打开”后，然后换挡杆16被朝空挡位置的方向推动。通过换挡杆16的运动操纵和打开主止回阀42，并且允许空气到达阀44(“MV GPL”)和46(“MV GPS”)。在预选范围副变速器换挡时阀46(“MV GPS”)被打开(0＝＞1)，同时阀44(“MV GPL”)关闭(1＝＞0)，阀52也同样关闭，挡槽锁止缸54解除锁止。在通过换挡杆16达到空挡位置后，空挡位置识别从0切换到1并且伺服支持装置被延迟地接通。在延迟时间到期之后或者在识别出在范围副变速器14内置入快速挡位之后，只要离合器踏板62是被操纵的，阀38(“MV GVS”)就会被控制装置20打开并允许空气通过换向阀80到达伺服支持装置74。
在这段时间期间，范围副变速器14完全从慢速挡位状态切换到到快速挡位状态。接着在离合器8继续打开时换挡杆16被推挤到对于按照换挡图28的第五挡的挡位上，空挡位置的信号从1切换到0。主变速器部分10内的同步过程结束后，才到达第五挡的挡位。主止回阀42又被关闭并且阻止空气流入阀44和46。离合器62之后再次被接合，汽车以第五挡行驶。
                   附图标记清单
2     汽车                  46    阀
4     发动机                48    控制缸
6     变速器          30    50    传感器
8     离合器                52    阀
10    主变速器部分          54    挡槽锁止缸
12    分速副变速器          56    转向杆
14    范围副变速器          58    换挡轴
16    换挡杆          35    60    阀门组
18    连接线                62    离合器踏板
20    控制装置              64    开关
22    拨动开关              72    输入管路
24    拨动开关              74    伺服支持装置
26    连接线          40    76    输出管路
28    换挡图                78    输入口
34    储气罐                80    换向阀
36    阀                    82    输出管路
38    阀                    84    输入口
40    控制缸          45    86    输出口
42    主止回阀              88    气动管路
44    阀                    94    管路

Claims (7)

1.一种用来减少在用于汽车变速器(6)的换挡装置上的伺服支持的方法，该汽车变速器包括一个在一根换挡杆(16)上由驾驶员手动换挡的主变速器部分(10)、一个通过阀(44、46)换挡的范围副变速器(12)、一个用于切换在主变速器部分(10)内的挡位的伺服支持装置(74)和一个操纵所述阀(44、46)的电子控制装置(20)，所述范围副变速器的换挡可以在换挡杆(16)上由驾驶员手动预选，其特征在于：对在手动换挡的主变速器部分(10)内的空挡位置进行识别，通过空挡位置的识别，开始在范围副变速器(14)内的换挡，并且延迟地接通伺服支持。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于：对在范围副变速器(14)内的换挡的结束进行识别，并且在识别该结束之后，接通伺服支持。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于：所述延迟的接通在经过一个预定的时间之后进行。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于：测量变速器油温，并且根据测量的变速器油温确定所述预定的时间。
5.按照权利要求3的方法，其特征在于：测量变速器输出转速，根据测量的变速器输出转速确定所述预定的时间。
6.按照权利要求3的方法，其特征在于：经过一段预定的时间之后，直到该段时间的终点才进行所述延迟的接通，在该段时间的终点，在范围副变速器(14)内的换挡结束通常被估计到。
7.按照权利要求6的方法的，其特征在于：按照通常在预定的油温下所需要的换挡时间来决定所述预定的时间。
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