CN1103888C - 汽车变速器用的换档装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于汽车变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40)。换档杆(4,6,16)与杠杆(18)连接,杠杆(18)与助力装置(10)的控制杆(20)连接并且换档轴(26,44)借助杠杆(28)嵌接在变速器(30)的换档滑轨(32)中。在永久地安装在变速器壳体上的换档装置(40)中设置一中心换档轴(44),它可以由司机操作的换档杆(4,6,16)操作使之转动以便手动换档力传给助力装置(10)的起动杆杠(18)和将手动换档力传给变速器(30)的换档滑轨(32)。中心换档轴(44)同样可以由换档杆(4,6,16)操作使之移动以便选择待换档的换档滑轨(32)。由助力装置(10)提供的换档力可以传给轴向固定地设置在换档装置(40)中的一个空心轴(52),空心轴(52)围绕中心换档轴(44)并且可与中心换档轴(44)一起扭转以便变换换档滑轨(32)。
Description
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的汽车变速器用的换档装置。
对于这样的换档装置,利用换档杆的转动来预选各个换档道并且一般不需要很大的换档力。利用换档杆的轴向纵向运动来嵌入想要的一档并且需要较大的换档力,对于重型汽车的和其司机座位设置在远离变速器的汽车的变速器尤其如此。
现代的商用汽车,如公共汽车和载重汽车,以其平头汽车结构提供有安装变速器的空间条件,在这种情况下变速器必然远离司机座位。特别是在汽车具有后置发动机或尾部发动机的情况下其距离变得很远。由于长的、间或动作很大的换档杆对于机械式换档的变速器经常难以准确地换档。
为了汽车司机能够将其注意力完全转向道路上的交通,在司机为驾驶汽车所需要的全部活动中必须尽可能减轻其负担并给予助力。
每个汽车司机都知道,在艰难的交通情况下对变速器无可指摘的操作可能是多么的关键。用于全部尺寸系列的商用汽车的气动换档助力在这里可以消除困难。
至今已知的伺服换档部分地是直接添造在变速器上并且具有一个从外面可接近的控制杆和活塞杆。换档杆与控制杆相连接。通过控制杆的纵向运动产生助力。人们发现这种控制是与两个杆换档或拉索换档相结合的。这里,控制杆和活塞杆借助波纹管的密封和缺乏的润滑是不利的。在载重汽车中这个部位受到更强的污染。当换档杆变速比改变时伺服助力的起动也改变或者必须通过气阀的变更使之适合于换档杆变速比的改变。这对由一个彼此分离的控制气阀和伺服气缸构成的换档助力来说同样也是如此。气阀和气缸借助球铰与换档杆和一个悬臂连接,悬臂又固定在变速器上。这样的设置还有另外的缺点,即每次换档时各部分都相对于变速器和汽车底盘运动,从而可能磨穿与其气阀和气缸相互连接的空气管道。
这种气动的换档助力装置的分解的构造方式是已知的,它由一个机械一气动控制部分和一个单独的气动力部分构成。一种在分解的构造方式中的换档助力由作者Loo mann的“齿轮变速器”(Springer出版社,1988年第二版第225页)是已知的。控制部分是一个机械式操作的控制阀,它由换档杆来操纵。这里在换档时实现选择运动机械式直接向变速器的传递。在传递换档运动时,控制阀被启动并同时将手动换档力通过杠杆机械式传给变速器。此时手动换档力由压缩空气缸另外给以气动式助力,其中该压缩空气缸作为一个具有与之成一体的液压减振器的分支气缸而构成气动力部分。这里没有达到完全按比例地反映手动换档力。控制部分与气动力部分之间的路程是长的并且没有添造的地方。不可能避免控制部分与气动力部分之间的压缩空气管道的损坏。
由EP 0 251 807已知一种变速器,其中司机的手动换档力受到助力,而选择力没有助力地传给变速器。当换档运动被直接传给第一换档轴时,选择运动被转向并且轴向移动第三轴,该轴是可转动的而与传递手动力的第一换档轴无关。
伺服助力由伺服部件中的第一换档轴产生并且由第二换档轴传给第三换档轴和由其再传给换档滑轨,其中第二换档轴是可转动的而与第一换档轴无关。第二和第三换档轴相互连接在一起而不能相对扭转,其中与第二换档轴相关联的第三换档轴可以轴向移动。
由DE 195 39 471已知一种换档装置,其中控制阀和气动力部分组成一个部件。换档力被按照司机的换档力成比例地放大并且达到如手动换档的变速器时同样的效果。司机不会失去对换档的感觉,他可以直接感受到是否嵌入了一档或者该同步阶段还要延续多久。对于这样的换档装置,力在各个构件上的传递仍需要改进。
本发明的目的在于提供一种换档装置,使其能够在改进力传递的条件下借助伺服助力简化而可靠地换档。
该目的通过具有权利要求1的特征的换档装置来达到。从而权利要求给出了其进一步的发展。
按照本发明在一个永久地安装在变速器壳体上的换档装置中设置一中心换档轴,它与由司机操作的换档杆连接并可以由其操作使之转动。借助换档轴手动换档力被传给助力装置的起动杠杆和变速器的换档滑轨。换档轴可以用换档杆操作使之转动以便选择待换档的换档滑轨。由助力装置供给的换档力可传递给轴向固定地设置在换档装置中的空心轴,该空心轴围绕中心换档轴并且可以与中心换档轴一起扭转以便变换换档滑轨。
在一有利的结构中,在中心换档轴上设置了多个轴向对准的沟槽,其中嵌接多个销子。由此形成中心换档轴与助力装置的起动杠杆的不能相对扭转但可轴向移动的连接。
一个有利的结构中显示各销子可转动地支承在助力装置的起动杠杆中,其中借助于滚针轴套设置了销子的可转动轴承是有利的。
还有另一个有利的结构在助力装置的起动杠杆与助力装置的控制杆之间设置了一可转动的中间件,其中有利的可转动中间件是一个设置在起动杠杆上的滚子。
在另一个有利的结构中换档轴在中心换档轴和围绕着的空心轴的连接区域具有开口用以安装中心换档轴与空心轴间的连接元件。该开口大于连接元件,以便在空心轴被带动以前使换档轴能够微小地扭转。
换档装置可以构成为一个部件,其作为一个完整的单元可适应于变速器壳体。
借助本发明解决了纵向运动的密封问题和气阀的变更以及相对于其周围运动的各部分。用于伺服单元的控制和伺服力的输出的机械学在壳体中设置成使通过换档轴的转动产生伺服助力并且通过另外的杠杆将其传给空心轴和由其再传入变速器。换档轴的密封借助于具有除污件和保护罩的轴密封圈来实现。各部分还通过喷油加以润滑。根据汽车类型和用户要求的不同的换档杆变速比可以借助固定在换档轴上的换档杆通过其悬置半径的改变使之适合于伺服单元的气阀。因此可以按简单的方式有把握地确定,对于所有的应用都可采用同样的气阀和从而同样的伺服单元。
为了使气动换档装置能够刚性地与换档杆连接,必须使其能够实现下列功能:—手动换档力向气阀的传递;—取决于气阀控制的伺服力+手动换档力向变速器的传递;—伺服助力单元的机械搭接;—选择力的传递;—换档装置对换档悬臂的适应能力。
在这里其困难在于:—作为气阀控制力的手动换档力的传递应该尽可能是无损失的;—不需要增大选择力;—应该使换档装置能够快速地交换或附加配置;—变速器周围的特别是向着汽车底盘那边的结构空间是很有限的;—应该使其能够容易而无误地装配;—伺服助力应该始终是相同的而与远距换档杆的变速比无关;—气动助力装置和机械部分的供油应该是可靠的。
这样的问题通过本发明的换档装置加以考虑。
换档运动由作为助力的压缩空气给以支持,而用手动实行选择运动则没有助力。由于仅仅换档的一部分受伺服力支持,与完全伺服助力的换档装置相比简化了换档装置的结构。成本和添造费用被显著地降低了,在已经安装好的变速器的情况下附加配置也可能是没有问题的。如果因压缩空气设备中的损坏空气压力可能过小或可能完全失去压力,司机以后就可以用手来换档。因此不需要无论怎样构成的转换措施。汽车的制动能力,如果是受变速器控制,则仍然是可靠的。
压缩空气助力控制换档时要付出的力的一大部分,可是司机仍然保持仅仅换档感觉的那么大的力。司机用手施加的手力通过气动换档助力被降到要求的总力的一小部分。同步的商用汽车变速器以及重型汽车变速器都变成轻型变速器了。在坡路上行驶的情况下使变速器的返回换档,尤其是回到低级档,特别地轻便并因而为提高事故安全性付出很大的贡献。
本发明的换档装置的适用范围为所有的具有H式换档、双H式换档和迭加H式换档的同步变速器。它也在由汽车制造者大大限制的结构空间中为其在变速器上的添造找到了足够的地方。在需要交换或附加配置时可为汽车使用者满意地缩短损失的时间,因为全部的换档装置可以一起交换或安装,而没有必要在汽车现场面前进行特别的调整。同样,司机在换档过程中具有经常可感觉到的对变速器中换档完毕的反馈。借助换档杆与变速器之间现有的机械连接司机感觉到如机械的和没有助力的换档装置一样的变速器的反应。因此司机随时都保持着进入换档完毕的啮合可能性并且他可以随时中断进行的换档过程。在失去压缩空气助力的情况下司机仍能不受限制地保持着变速器的换档可能性,从而在紧急情况下他可以通过变速比的改变来刹车,这固然更费力但却是安全的。
通过换档装置的相适应的配置可以使由其产生的用于支持换档的助力适合于司机与变速器之间的换档设备。换档装置的添造永远在变速器壳体上实现,从而在变速器与换档装置之间不发生相对运动。在变速器与换档装置之间不再存在运动的管道、气阀或气缸。球铰和悬臂不再是需要的。换档装置的附加配置可以不需缩短换档杆来实现。气动伺服助力装置在换档装置上的安装方式是任意的,它可以用插接或法兰连接。
本发明借助附图更详细地加以说明。附图中:
图1现有技术的一种换档设备,
图2通过换档装置的平面图中的剖面,
图3正视图中的剖面,以及
图4通过换档轴的剖面。
图1以示意图示出按照现有技术汽车的换档设备2。从变速杆4起换档杆6借助转向杆8通向具有气动伺服助力装置10的换档装置11。气动伺服助力装置10具有连接管12,其通向储气器14,由储气器14将压缩空气供给气动伺服助力装置10。转向杆8具有第一杠杆16,其与换档杆6优选地铰链连接。转向杆8具有第二杠杆18,其又嵌接在控制杆20中,控制杆20设置在气动伺服助力装置10中。此外,在气动伺服助力装置10中设置了活塞杆22,其中嵌接杠杆24,杠杆24借助可转动的换档轴26与汽车变速器30中的杠杆28连接。杠杆28嵌接在换档滑轨32中,通过换档滑轨32可以按已知的方式变换变速器的变速比。杠杆24的运动经由换档轴26转为杠杆28的运动,从而杠杆28可使换档滑轨32轴向运动。换档滑轨在这样运动时优选占有三个位置,两个轴向末端位置,它们各相应于一个转换的变速比,和一个位于两末端位置之间的中间位置,其相应于变速器的一个中速位置。
图2示出通过本发明的换档装置40的平面图中的剖面。其中没有示出来自图1的杠杆16通过键槽42与中心换档轴44嵌接在一起而不能相对扭转。换档轴44穿过换档装置40上的保护罩46嵌接并且用轴密封圈48沿其周边加以密封。换档轴设置在空心轴52内,可绕轴线50转动。空心轴52设置在换档装置40内,可绕轴线50转动但不能沿轴线50轴向移动。换档轴44在其圆周上具有沿轴线50方向设置的沟槽54,在这些沟槽中嵌接各个销子56,各销子本身可转动地支承在杠杆18中。为了改善其可转动性各销子56在杠杆18中支承在滚针轴套58内。各销子56在各沟槽54中设置成使换档轴44能够沿轴线50轴向移动,但换档轴44绕轴线50的扭转则引起杠杆18的偏转。借助销子56的可转动支承避免了销子56与沟槽54之间的摩擦损失并且这能使换档轴44沿轴线50作轻松的轴向移动,即使换档轴44受扭矩作用,该扭矩借助销子56支承在气动伺服助力装置10上。
杠杆18具有安装在销62上的可转动的滚子60,其嵌接在气动伺服助力装置10的控制杆20中。借此使杠杆18与控制杆20之间的摩擦损失尽可能减小,因此可以使手动换档力小摩擦而几乎无磨耗地传给气动伺服助力装置10。
由气动伺服助力装置10产生的放大力由活塞杆22传给杠杆24并由其再传给空心轴52。空心轴52具有两个长孔64。各销子66穿过这些长孔64伸出,各销子固定在杠杆28上,杠杆28嵌接在其中没有示出的换档滑轨32中。各销子66还穿过换档轴44中的开口68伸出并且一起扭转换档轴44和空心轴52(再参见图4)。对此,开口68设置成使其内尺寸大于销子66的外尺寸。因此在换档轴44与空心轴52之间产生一微小的扭转运动。由此可以有把握地确定,通过换档轴44和杠杆18可以控制气动伺服助力装置10,没有必要使空心轴52立即就由换档轴44带动转动。即使超过了控制杆20上的调节位移,也可达到气动伺服助力装置10的可靠的搭接,例如在损失助力的情况下。
空心轴52中的长孔64使换档轴44能够在空心轴52和杠杆28内轴向移动并且由此能够进行顺畅而轻松的选择运动。
图3示出换档装置侧视图中的剖面。在换档轴44上的各沟槽44中嵌接各销子56,其可转动地支承在杠杆18中的滚针轴套58内。换档轴44由空心轴52包围。杠杆18用滚子60嵌接在控制杆20上的凹窝70中并且使手动换档力能够小摩擦地传给气动伺服助力装置10,其中滚子60易转动地安装在销62上。
图4示出通过换档轴在杠杆28的区域内的剖面,杠杆28用其突出部74嵌接在图中没有示出的换档滑轨32中(参见图1)。各销子66穿过杠杆28、空心轴52和换档轴44。换档轴44中的开口68的内尺寸大于销子66的外尺寸。各销子66借助弹性挡圈72固定位置。
附图标记 40换档装置
42键槽2换档设备 44换档轴4变速杆 46保护罩6换档杆 48轴密封圈8转向杆 50轴线10伺服助力装置 52空心轴11换档装置 54沟槽12连接管 56销子14储气器 58滚针轴套16杠杆 60滚子18杠杆 62销20控制杆 64长孔22活塞杆 66销子24杠杆 68开口26换档轴 70凹窝28杠杆 72弹性挡圈30汽车变速器 74突出部32换档滑轨
Claims (8)
1.具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),用于汽车的具有壳体的变速器(30),它具有一换档杆(4,6,16)、一与其连接的杠杆(18)和一换档轴(26,44),其中杠杆(18)与助力装置(10)的控制杆(20)连接,换档轴(26,44)借助杠杆(28)嵌接在变速器(30)的换档滑轨(32)中,其特征在于,在永久地安装在变速器壳体上的换档装置(40)中设置一中心换档轴(44),它可以由司机操作的换档杆(4,6,16)操作使之转动以便将手动换档力传给助力装置(10)的起动杠杆(18)和将手动换档力传给变速器(30)的换档滑轨(32)并且可以由换档杆(4,6,16)操作使之移动以便选择待换档的换档滑轨(32),其中由助力装置(10)提供的换档力可以传给轴向固定地设置在换档装置(40)中的一个空心轴(52),空心轴(52)围绕中心换档轴(44)并且可与中心换档轴(44)一起扭转以便变换换档滑轨(32)。
2.按照权利要求1所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,在中心换档轴(44)上设置轴向对准的多个沟槽(54),其中嵌接多个销子(56)以便使中心换档轴(44)与助力装置(10)的起动杠杆(18)一起形成不能相对扭转但可轴向运动的连接。
3.按照权利要求2所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,各销子(56)可转动地支承在助力装置(10)的起动杠杆(18)中。
4.按照权利要求3所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,各销子(56)的可转动轴承借助滚针轴套(58)来设置。
5.按照权利要求1至4的一项所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,在助力装置(10)的起动杠杆(18)与助力装置(10)的控制杆(20)之间设置可转动的中间件(60)。
6.按照权利要求5所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,所述可转动的中间件(60)是一个设置在起动杠杆(18)上的滚子(60)。
7.按照权利要求1至6的一项所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,换档轴(44)在中心换档轴(44)与围绕着的空心轴(52)的一个连接区域中具有开口(68)用以安装中心换档轴(44)与空心轴(52)之间的连接元件(66),其中开口(68)的内尺寸大于连接元件(66)的外尺寸,以便在空心轴(52)被带动以前使换档轴(44)能够在空心轴(52)内作微小的扭转运动。
8.按照权利要求1至7的一项所述用于变速器(30)的具有伺服助力装置(10)的换档装置(11,40),其特征在于,换档装置(40)构成为一个部件,其作为一个完整的单元可适应于变速器壳体。
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