專利名稱：汽車變速器的換檔裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1前序部分所述具有助力支持裝置的 換擋裝置。
背景技術：
在這種換擋裝置中，變速叉軸的旋轉運動用于預選單個換擋叉軸
撥塊凹槽并一般不需要很大的換擋力。變速叉軸軸向的縱向運動用于
掛入所要求的擋位并特別是在重型汽車和駕駛員座椅遠離變速器設置 的那種汽車上需要較大的換擋力。
目前的商用車如大客車和載重汽車利用其平頭汽車結構的空間裝 入變速器，其中變速器不可避免地遠離駕駛員座椅外移。在釆用低置 或者后置發(fā)動機的汽車上距離特別遠。機械換擋變速器上較長、有時 操作吃力的換擋連桿或者在電纜牽引換擋時還有換擋纜線常常使準確 換擋變得困難。
為使汽車的駕駛員可以將其注意力完全集中的路面上，他必須在 操控汽車所需的所有活動上盡可能地沒有負擔并得到支持。
每位汽車駕駛員都知道，在不利的交通狀況下無缺陷操作變速器 的重要性。所有重量級商用車的氣動變速助力機構在這里均可以提供 幫助。
迄今公知的具有助力支持裝置的換擋裝置有些直接安裝在變速器 上并具有可從外部接觸的操作桿和活塞桿。換擋連桿與操作桿連接。
通過操作桿的縱向運動激活支持。這種類型的控制與兩個柱上或者電
纜饋線電路相聯(lián)系。在這種情況下的缺點是，操作桿和活塞桿通過波 紋管密封并缺少潤滑。在載重汽車上，該部位受到嚴重污染。在改變 換擋連桿傳動比的情況下，助力支持的開始也隨之變化或這種助力支 持必須通過閥門的變化與連桿傳動比相配合。相同情況也適用于由一 個彼此分離的控制閥和動力缸組成的變速助力機構。閥門和缸通過球 窩關節(jié)與變速桿和也固定在變速器上的懸臂連接。這種設置此外的缺 點是，每次換擋時部件與變速器和汽車車架相對運動并因此會磨破閥 門和缸利用其相互連接的空氣導管。
這種氣動的變速助力機構以觸發(fā)式的結構公知，其由一個機械-氣 動控制件和一個單獨的氣動動力件組成。觸發(fā)式結構的變速助力機構
由Springer出版社1988年Looman的《Zahnradgetriebe》(齒輪傳動裝 置)第二版第225頁有所公開?？刂萍且粋€由換擋連桿操縱的機械 操縱控制閥。換擋時選擇運動在此方面由機械直接傳遞到變速器上。 傳遞換擋運動時操縱控制閥和手動換擋力同時機械上通過一個杠桿傳 遞到變速器上。手動換擋力在此方面由一個壓縮空氣缸附加氣動支持。 這種壓縮空氣缸在此方面作為雙位置缸利用一體化的減振器構成氣動 的動力件。直接成比例反映手動換擋力在這里達不到?？刂萍c動力 件之間的行程長和附加裝置占用空間大?？刂萍c動力件之間壓縮空 氣導管的損壞不可避免。
DE 195 39 471公開了一種換擋裝置，其中控制閥和動力件組合在 一個結構件內。換擋力根據(jù)駕駛員的換擋力成比例增強并取得與手擋 變速器上相同的效果。駕駛員沒有失去換擋時其感覺到擋位是否掛上 或者同步階段持續(xù)多久的感覺，他可以直接感覺到。在這種換擋裝置 上，氣動支持裝置的可操控性需要改進。
DE 19840052 Al公開了一種具有助力支持裝置的換擋裝置，其中 由支持裝置提供的換擋力可以傳遞到軸向固定設置在換擋裝置內的空 心軸上，空心軸環(huán)繞中心換擋軸并可隨同中心換擋軸為連接換擋滑桿
扭轉。DE 19840052 Al主題的全部內容在這里予以引用。
DE 102004042690A1公開了換擋裝置的助力支持裝置特征曲線， 其具有與作用的手動換擋力相關的不同升高和不同的比例關系。DE
102004042609 Al主題的全部內容也這里也予以引用。
最后DE 19839854 Al公開了一種包括助力支持裝置的換擋裝置， 其主題的全部內容在這里也予以引用。依據(jù)DE 19839854 Al具有一個 設置在儲備容器與助力支持裝置之間的限壓裝置。利用該限壓裝置限 制輸送到支持裝置的壓縮空氣。通過限制壓縮空氣達到支持力的限制， 以取得與由支持力加壓的結構件上允許負荷的配合。特別是在由換擋 滑桿換擋時利用支持力操縱的單個擋位的同步裝置上，可以降低同步 負荷。由此用于調整同步中轉速的摩擦面沒有那么高的負荷并獲得更 高的耐用度。有針對性的調整也可以這樣進行，使不同換擋叉軸撥塊 凹槽內不同程度的支持力可供使用。這樣在低擋位上所需的支持力大 于在高擋位上，從而在相同程度的支持時或者導致高同步負荷，或者 另一方面導致手動換擋力的支持不夠。
這樣構成的換擋裝置復雜、昂貴、需要附加的部件并且不能充分 滿足對可變限制助力支持裝置的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種換擋裝置，其可以可變和低成 本地改變及限制助力支持裝置。
該目的通過具有權利要求1特征的換擋裝置得以實現(xiàn)。構成為從 屬權利要求的主題。
依據(jù)本發(fā)明，汽車變速器的具有助力支持裝置的換擋裝置包括用 于選擇和用于切換變速器擋位的部件和助力支持裝置的操作桿，所要
支持的手動換擋力作用于該操作桿。在此方面具有部件，用于在產生 助力支持力之前和/或期間在助力支持裝置內部改變作用于助力支持裝 置的手動換擋力并作用于助力支持裝置的作用。
在一種特別具有優(yōu)點的構成中，限制部件作為與操作桿共同作用 的彈簧件構成，它們在操作桿的一個操縱方向上或者也在操作桿的兩 個操縱方向上具有不同的彈性。在此方面的一種實施方式中，操作桿 依次在向一個操縱方向上操縱時與多個彈簧件共同作用。作為具有優(yōu) 點的構成，彈簧件至少部分預張緊。
依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，操作桿的操縱通過行程限制件限制。 在此方面以具有優(yōu)點的方式，操作桿的操縱可以通過行程限制件的限 制在一個操縱方向上比其他操縱方向上更強構成。
在另一種實施方式中，操作桿由多個部件組成。


下面借助附圖對本發(fā)明進行詳細說明。其中
圖1示出現(xiàn)有技術的換擋裝置；
圖2示出換擋裝置的剖面；
圖3示出側視圖的剖面；
圖4示出助力支持裝置的側視圖5示出圖4部分的實施方式；
圖6示出圖4部分的另一實施方式；
圖7示出圖4部分的另一實施方式；以及
圖8示出助力特征曲線分布。
具體實施例方式
圖1以示意圖示出按照現(xiàn)有技術的汽車的換擋設備2。從變速桿4 出發(fā)，變速叉軸6通過杠桿轉向裝置8通向具有氣動助力支持裝置10
的換擋裝置11。氣動助力支持裝置IO具有一個連接線路12，其通向
一個向氣動助力支持裝置IO提供壓縮空氣的儲備容器14。杠桿轉向裝 置8具有一個第一杠桿16，該第一杠桿最好與變速叉軸6鉸接。杠桿 轉向裝置8具有一個第二杠桿18，其再嵌入設置在氣動助力支持裝置 10內的操作桿20。此外在氣動助力支持裝置10上具有一個活塞桿22， 杠桿24嵌入該活塞桿內，該杠桿24通過可旋轉的換擋軸26與汽車變 速器30內的杠桿28連接。杠桿28嵌入換擋滑桿32內，通過該換擋 滑桿可以公知的方式轉換變速器的變速比。杠桿24的運動通過換擋軸 26傳遞到杠桿28的運動內，從而杠桿28可以使換擋滑桿32進行軸向 運動。在這種運動中，換擋滑桿32占據(jù)最好三個位置，g卩，各自對應 于一個所切換的變速比的兩個軸向終端位置和一個處于終端位置之間 且與變速器的中立位置相應的中間位置。
圖2以俯視圖示出本發(fā)明換擋裝置40的剖面。圖1中這里未示出 的杠桿16通過嚙合齒42與中心換擋軸44抗扭連接。換擋軸44穿過 換擋裝置40上的護罩46并由軸密封圈48在其圓周上密封。換擋軸環(huán) 繞軸線50可旋轉地支承在空心軸52的內部?？招妮S52可在換擋裝置 40的內部環(huán)繞軸線50旋轉，但不能沿軸線50在軸向上移動。換擋軸 44在其圓周上沿軸線50具有槽54。該槽內嵌入銷釘56，其從它那方 面可旋轉地支承在杠桿18內。為改善可旋轉性，銷釘56在杠桿18內 支承在只有沖壓外圈的滾針軸承58上。銷釘56這樣設置在槽54內， 使換擋軸44可以沿軸線50軸向移動，但換擋軸44環(huán)繞軸線50的扭 轉觸發(fā)杠桿18回轉。通過銷釘56的可旋轉支承，避免銷釘56與槽54 之間的摩擦損耗并可以實現(xiàn)換擋軸44沿軸線50平穩(wěn)的軸向運動，即 使換擋軸44被加載了通過銷釘56支承在氣動助力支持裝置10上的轉 矩。
杠桿18具有一個可旋轉地設置在螺栓62上的輥子60，其嵌入氣 動助力支持裝置10的操作桿20內。由此將杠桿18與操作桿20之間 的摩擦損耗降到最低程度，從而可以將手動換擋力無摩擦且?guī)缀鯚o磨
損地傳遞到氣動助力支持裝置10上。
由氣動助力支持裝置10產生的加強力從活塞桿22傳遞到杠桿24 上并從那里傳遞到空心軸52上?？招妮S52具有兩個長孔64。固定在 杠桿28上的銷釘66穿過這些長孔64，該杠桿嵌入這里未示出的換擋 滑桿32內。銷釘66也穿過換擋軸44上的開口并使換擋軸44和空心 軸52共同扭轉。在此方面，開口這樣確定尺寸，使其內部尺寸大于銷 釘66的外部尺寸。由此在換擋軸44與空心軸52之間形成一個很小的 扭轉間隙。因此確?？梢酝ㄟ^換擋軸44和杠桿18控制氣動助力支持 裝置IO，而無需空心軸52由換擋軸44帶動旋轉。但如果超過操作桿 20上的移動行程，那么實現(xiàn)氣動助力支持裝置IO的可靠搭接，例如在 支持失靈時或者在繼續(xù)增加的手動換擋力將這種力直接傳遞到同步裝 置上的情況中。
空心軸52上的長孔64可以實現(xiàn)換擋軸44在空心軸52和杠桿28 的內部的軸向移動，并因此實現(xiàn)無阻礙且無加強的選擇運動。
圖3以側視圖示出換擋裝置的剖面。換擋軸44的槽54內嵌入可 旋轉支承在杠桿18內只有沖壓外圈的滾針軸承58上的銷釘56。換擋 軸44由空心軸52包圍。杠桿18利用一個易于旋轉地設置在螺栓62 上的輥子60嵌入操作桿20上的凹處70內，并實現(xiàn)手動換擋力無摩擦 地傳遞到氣動助力支持裝置10上。
圖4以側視圖剖面示出具有助力支持裝置10的換擋裝置。所使用 的附圖符號與其他附圖的附圖符號相應?？瞻椎膮^(qū)域在圖5、 6和7中 進行詳細說明。
圖5示出依據(jù)本發(fā)明構成的助力支持裝置10的一部分。操作桿上 在這里具有一個加長段80。螺旋彈簧90徑向環(huán)繞操作桿20并在軸向 上與一個止擋92和一個角形部件94共同作用。止擋92固定在操作桿
20上并可以在操作桿20的第一操縱方向上移動。角形部件94緊貼在 操作桿20的止擋95上并可以通過該止擋95在操作桿20的第二操縱 方向上移動。操縱活塞86、 88可移動地設置在操作桿20上。
操作桿20上具有一個圓盤96和另一個角形部件98，它們在其之 間保持另一個螺旋彈簧100。螺旋彈簧90和100具有不同的彈性。同 樣可以將螺旋彈簧共同或者單個預張緊。
如果操作桿20現(xiàn)在被加載手動換擋力，例如在附圖平面中向右的 操縱方向，那么操作桿20和加長段80同樣向右運動。圓盤96將螺旋 彈簧IOO壓向角形部件98。角形部件98處于環(huán)繞的外殼84上，由此 螺旋彈簧100在操作桿20繼續(xù)運動時受到壓縮。
在經(jīng)過一段行程后，操縱活塞88觸到閥芯118，此后閥門117打 開。如果操作桿20現(xiàn)在通過提高手動換擋力繼續(xù)向右運動，那么操縱 活塞88和閥芯118由于所達到的力平衡而停留在其此前達到的打開位 置上，而操作桿20則相對于這二者繼續(xù)運動并將螺旋彈簧90在止擋 92與角形部件94之間繼續(xù)壓縮。與此同時一再出現(xiàn)新的力平衡，由此 形成圖8所示的助力力分布。操作桿20的相對運動以及因此螺旋彈簧 90的壓縮可以這樣長時間地延續(xù)，直至換擋軸44與空心軸52之間的 扭轉間隙(圖2和3)取消。
加長段80上設置另一個螺旋彈簧150，其包括固定設置在一個角 形部件152與加長段80之間的止擋154。角形部件152軸向緊貼在另 一個牢固固定在加長段80上的止擋156上。
在操作桿20在附圖平面中向左運動時，操作桿20和加長段80相 應向左運動。與此同時操縱活塞86壓在閥芯119上，此后閥門117打 開。如果操作桿20現(xiàn)在通過提高手動換擋力繼續(xù)向左運動，那么操縱 活塞86和閥芯119由于所達到的力平衡保留在其此前達到的打開位置
上，而操作桿20則相對于這二者繼續(xù)運動和螺旋彈簧150在止擋154 與角形部件152之間繼續(xù)受到壓縮。與此同時一再出現(xiàn)新的力平衡， 由此形成圖8所示的助力力分布。操作桿20的相對運動以及因此螺旋 彈簧150的壓縮可以這樣長時間地延續(xù)，直至換擋軸44與空心軸52 之間的扭轉間隙(圖2和3)取消。
取代各自作用于操縱活塞88和86的角形部件94和152，同樣可 以讓螺旋彈簧90和150直接作用于操縱活塞88和86。在此方面，通 過這里未示出的與螺旋彈簧90和150的直徑匹配的墊圈，可以改善螺 旋彈簧90和150與活塞面以及與止擋92和154的接觸。
圖6示出一種設置，其中操作桿20上具有一個加長段102。加長 段102與操作桿固定連接，從而也可以起到整體操作桿20的作用。加 長段102上具有三個角形部件104、 106和108。角形部件104朝向操 縱活塞110并且軸向在一個方向上通過一個止擋固定。角形部件104 與角形部件108之間具有一個螺旋彈簧112，其可以預張緊或者不預張 緊地在靜止狀態(tài)下安裝。徑向在螺旋彈簧112的內部設置一個螺旋彈 簧114，其同樣在靜止狀態(tài)下被預張緊或者不預張緊地安裝。螺旋彈簧 114保持在角形部件106與108之間，二者通過止擋而單面固定在加長 段102上。
如果操作桿20并因此加長段102向左運動，那么操縱活塞110觸 到閥芯119，此后閥門117打開。如果操作桿20現(xiàn)在通過提高手動換 擋力而繼續(xù)向左運動，那么操縱活塞110和闊芯119由于所達到的力 平衡而保留在其此前達到的打開位置上，而操作桿20則相對于這二者 繼續(xù)運動并且螺旋彈簧112在角形部件104與角形部件108之間長時 間受到壓縮，直至角形部件104觸到角形部件106。此后壓力彈簧112 和114共同受到壓縮。
圖7示出圖6的設置，其中具有一個行程限制件116，其例如作為
角形部件104的一個加長段構成并通向角形部件104和108彼此靠前 的止擋。
在僅使用一個根據(jù)圖6的螺旋彈簧114的情況下，可以取消中間 的角形部件106。彈性然后不能像圖6中那樣分級。
圖8示意示出例如對于大量可能設置，助力支持力關于手動換擋 力的分布。
助力支持裝置10中結構上預先規(guī)定的特征曲線120為線性，并直 線上升直至其在助力支持裝置調節(jié)范圍的末端上達到最大的助力支持 力。該特征曲線120在沒有例如以彈簧的方式預先規(guī)定的彈性情況下 產生。特征曲線121示出未預張緊彈簧時的分布。特征曲線122示出 在使用如圖6所示設置的兩個未預張緊的彈簧情況下助力力的分布。 直至第一轉折點124僅螺旋彈簧112和從此時起兩個螺旋彈簧112和 114作用。特征曲線126示出在使用一個預張緊和一個未預張緊的彈簧 情況下助力力的一種可選擇的分布。從第一轉折點128直至第二轉折 點130，首先預張緊的彈簧作用，并從此時起預張緊和未預張緊的彈簧 作用。
特征曲線132示出同樣在使用一個預張緊和一個未預張緊的彈簧 的情況下，助力力的一種替代分布。在這里，首先未預張緊的彈簧作 用直至第一轉折點134。從第一轉折點134直至第二轉折點136，基本 上預張緊的彈簧作用，并從此時起預張緊和未預張緊的彈簧作用。
圖8右側的圖表示出在使用行程限制裝置的情況下舉例的特征曲 線分布。在特征曲線138、 140和142各自最上部的部分中行程限制裝 置作用，從而特征曲線然后具有與無彈性的特征曲線120相同的斜率。
特征曲線138示出在使用例如圖7所示設置的兩個未預張緊彈簧
的情況下，助力力的分布。直至第一轉折點144僅螺旋彈簧112作用，
并從此時起直至第二轉折點146兩個螺旋彈簧112和114作用。從轉 折點146起，行程限制件116作用并且手動換擋力以與特征曲線120 相同的斜率傳遞。
在特征曲線142中，兩個預張緊的彈簧作用，直至行程限制裝置 干涉；并且在特征曲線140上首先一個未預張緊的彈簧作用，然后一 個預張緊的彈簧作用，兩個彈簧共同作用和最后行程限制裝置再次作 用。
圖8所示的分布基本上對應于在使用螺旋壓力彈簧時的特征曲線。 在使用例如像盤形彈簧這種其他彈性部件時，特征曲線可以多種方式 產生既有遞增的又有遞減的分布。
通過限制作用的換擋力，也可以影響助力支持裝置上產生的壓力 并由此影響助力支持力，從而換擋力不超過確定值。
通過本發(fā)明可以取消依據(jù)現(xiàn)有技術設置昂貴的限壓閥，并且對于 變速器內的每一同步可以實現(xiàn)最大允許助力支持力的獨立限制?？梢?為一個或者多個擋位分配準確確定的彈性，由此助力支持可以一直得 到匹配，直至最大的助力支持力。
依據(jù)本發(fā)明可使用的部件(例如，彈簧件)也可以通過彈性的非 金屬部件構成。操作桿20同樣可以在確定的區(qū)域內彈性構成。
附圖標記
2 換擋設備
4 變速桿
6 變速叉軸
8 杠桿轉向裝置
10 助力支持裝置
11 換擋裝置
12 連接線路 14 儲備容器 16 杠桿
18 杠桿
20 操作桿
22 活塞桿
24 杠桿
26 換擋軸
28 杠桿
30 汽車變速器
32 換擋滑桿
40 換擋裝置
42 嚙合齒
44 換擋軸
46 護罩
48 軸密封圈
50 軸線
52 空心軸
54 槽
56 銷釘
58 只有沖壓外圈的滾針軸承
60 輥子
62 螺栓70 凹處
80 加長段
84 外殼
86 操縱活塞
88 操縱活塞
90 螺旋彈簧
92 止擋
94 角形部件
95 止擋
96 圓盤
98 角形部件
100 螺旋彈簧
102 加長段
104 角形部件
106 角形部件
108 角形部件
110 操縱活塞
112 螺旋彈簧
114 螺旋彈簧
116 行程限制件
117 閥門
118 閥芯
119 閥芯
120 特征曲線 122 特征曲線 124 轉折點 126 特征曲線 128轉折點
130 轉折點
132 特征曲線134 轉折點
136 轉折點
138 特征曲線
140 特征曲線
142 特征曲線
144 轉折點
146 轉折點
150 螺旋彈簧
152 角形部件
154 止擋
156 止擋
權利要求
1. 用于汽車變速器(30)且具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、40)，具有用于選擇和用于切換變速器(30)擋位的部件、助力支持裝置(10)的操作桿(20)，所要支持的手動換擋力作用于該操作桿，其特征在于，具有部件(90、100、112、114、150)，用于在產生助力支持力之前和/或期間在助力支持裝置(10)內部改變作用于助力支持裝置(10)的手動換擋力。
2. 按權利要求1所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、 40)，其中，部件為與操作桿(20)共同作用的彈簧件(90、 100、 112、 114、 150)，它們在操作桿(20)的一個操縱方向上具有不同的彈性。
3. 按權利要求1或2所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、 40)，其中，部件為與操作桿(20)共同作用的彈簧件(90、 100、 112、 114、 150)，它們在操作桿(20)的兩個操縱方向上具有不同的彈性。
4. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置 (11、 40)，其中，操作桿(20)在向一個操縱方向上操縱時依次與多個彈簧件(卯、100、 112、 114、 150)共同作用。
5. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置 (11、 40)，其中，彈簧件(90、 100、 112、 114、 150)至少部分預張緊。
6. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置 (11、 40)，其中，操作桿(20)的操縱被行程限制件(116)限制。
7. 按權利要求6所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、 40)，其中，操作桿(20)的操縱通過行程限制件(116)的限制在一 個操縱方向上更強。
8. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、 40)，其中，操作桿(20)由多個部件(20、 80、 102)組成。
9. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝置 (11、 40)，其中，彈簧件作為螺旋彈簧(90、 100、 112、 114、 150)構成。
10. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝 置(11、 40)，其中，彈簧件(90、 100、 112、 114、 150)作為盤形 彈簧構成。
11. 按前述權利要求之一所述具有助力支持裝置(10)的換擋裝 置(11、 40)，其中，部件(90、 100、 112、 114、 150)作為彈性的 非金屬部件構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車變速器(30)且具有助力支持裝置(10)的換擋裝置(11、40)，包括用于選擇和用于切換變速器(30)擋位的部件和助力支持裝置(10)的操作桿(20)，所要支持的手動換擋力作用于該操作桿。具有部件(90、100、112、114、150)，用于在產生助力支持力之前和/或期間在助力支持裝置(10)內部改變作用于助力支持裝置(10)的手動換擋力。
文檔編號F16H61/30GK101384840SQ200780005484
公開日2009年3月11日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權日2006年2月14日
發(fā)明者克勞斯·施佩特, 迪特爾·菲舍爾 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司