用於輔助軸的旋轉運動的裝置的製作方法

2023-05-09 03:00:41

專利名稱：用於輔助軸的旋轉運動的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於輔助軸的旋轉運動的裝置，特別是用於手動齒輪箱的輔助變速裝置，專門用於機動車輛、尤其是具有一手動的變速槓桿、至少一個用壓力介質動作的工作缸和至少一個用於確定變速槓桿的動作的裝置的載重汽車的齒輪變速箱的輔助變速裝置，該用手動作的變速槓桿間接作用在軸上，特別通過一設有至少一個變速撥動銷的轉軸間接作用在變速箱中的變速撥叉上，該工作缸輔助地作用在變速杆上，該用於確定變速槓桿的動作的裝置控制該工作缸。
其中用手動作的軸的旋轉運動通過附加的輔助裝置輔助的特殊應用，是用於齒輪箱的變速輔助，例如載重汽車中的變速輔助。對於用手變速的齒輪箱的變速輔助有多種已知的解決方案。變速輔助多數與齒輪箱固定地連接，而與旋轉運動和橫向運動的分離則通過開槽塊、空心軸和花鍵軸或其類似物達到。箱體內的第一槓桿將力引導至閥上，於是另一槓桿就將所產生的伺服缸的力引導至變速齒輪箱中。在另一已知的實施形式中，變速杆將直接引導至閥上，接著就是旋轉運動與橫向運動之間的脫開。通過一移動套筒和一附加的槓桿，就可傳遞橫向運動。
在WO 97/15768的比較費錢的變速裝置中，變速槓桿通過一具有一控制杆的杆與伺服缸(Servozylinder)的活塞杆相連，該伺服缸將變速力按比例放大，傳至齒輪箱中。通過不同的閥特性曲線和/或閥的表面的不同的幾何尺寸，可在伺服缸中得到不同的變速力。
在EP 0809048的齒輪箱變速裝置中，變速槓桿通過牽引鋼繩與齒輪箱槓桿連接，後者通過一雙向作用的工作缸動作。對於變速過程，要考慮作用在變速槓桿上的力和電動機和離合器的數據，它們影響工作缸的控制。
在DE-OS 2927666中描述了一種變速輔助，其中，通過一內部的槓桿臂將變速槓桿和轉軸的相對轉動傳遞至一閥結構上，該閥以後就控制伺服缸。但是，轉軸本身仍然是固定地支承的。
在EP-A-0251807中，從變速槓桿的運動和轉軸的運動之間的差導出控制閥的動作運動，該控制閥以後就用於控制實施變速運動所用的伺服缸。
在DE-OS 1625145的結構中和從變速原理得到的同類型的US-PS3628403的結構中，將利用變速槓桿沿變速方向的運動去動作一控制閥，該動作在一彈性地支承的變速槓桿中、在過大的變速力並由此在固定地支承的轉軸的旋轉運動不定時實現。
US-PS 2926539有一用於本對象的變速裝置。其中，變速槓槓的運動通過一軸轉換為一控制閥的動作運動。該控制閥以後就控制一致動器，該致動器對一整個也是固定的第二轉軸起作用。
US-Psen 3035102和3074291的變速裝置也起類似的作用，其中，變速槓桿的變速運動導致控制閥動作，該控制閥以後就控制變速致動器，用於旋轉固有的並且是完全固定的轉軸。
本發明的目的為一結構上不費錢的輔助裝置，特別是用於變速齒輪箱的變速輔助的輔助裝置，它在運行中有儘可能良好的特性時，不會在有故障時損害緊急運行，也就是在齒輪箱中不會損害緊急變速，同時它還優選適用於補充裝備現有的系統和齒輪箱。
按照本發明，此目的將如此達到，即轉軸在一個地方固定，而在一第二地方支承成可沿變速方向移動，以及作為確定變速槓桿的動作的裝置，要設置至少一個可切換的用於工作缸的控制閥，後者在轉軸擺動時可通過轉軸動作。變速槓桿的每個動作導致轉軸的繞其固定地支承的段的某種擺動，而擺動的段可在所有情況下都間接通過中間塊動作用於輔助的工作缸的控制閥的閉塞元件。利用一變速運動去動作輔助此變速運動的工作缸，就可以不必用費錢的傳感器或類似的電子設備，而由此簡單地、自動地而且非常可靠地防止失效和功能故障。由此，在允許移動的支承例如其形狀為長孔的支承的範圍內通過單純地延長轉軸和改建閥門而簡單地改變系統，就可得到一個與變速槓桿只有一相交位置的結構，並且得到一作用在變速槓桿上的變速力的基本為線性的放大。能夠做到通過添加而不必改變或修改從變速槓桿至變速支架的變速杆，就能以簡單的方式補充裝備甚至是現有的齒輪箱。即使系統失效，變速槓桿與驅動銷之間的力流仍保持不變，因而可保證齒輪箱的可靠的緊急變速。
最好在高速和倒車變速時變速輔助規定，設置兩個對稱於轉軸並在一條平行於而且在有控制閥的情況下最好與轉軸的擺動運動的直線共軸線的控制閥。由此，轉軸可在其擺動時沿兩個變速方向直接作用在控制閥上。
當轉軸在驅動銷的與固定的支承相對的一側支承成可沿變速運動的方向擺動時，可以在橫軸擺動時並同時在儘可能小地改變現有的變速杆時得到儘可能好的用於動作閥門的布置，以使現有的齒輪箱的補充裝備成為特別簡單的。
在具有一不可轉動地安裝在轉軸上的隨動槓桿的系統中，當工作缸做成固定的時，隨動槓桿可以以有利的方式繞一垂直於轉軸的軸線延伸的軸線擺動，在隨動槓桿上至少有一個工作缸接合，而且在其中，轉軸還可以沿軸向移動。根據所選擇的與轉軸的預定的軸向移動對應的變速通路(Schaltgasse)，改變了隨動槓桿相對於轉軸的軸線的角度，由此也改變了它的有效長度從而是由工作缸作用的轉矩。由此，變速運動的輔助可以簡單地與改變不同的檔次所用的不同的力相適應。
當隨動槓桿和工作缸或每個工作缸設置在轉軸的可移動的支承的與驅動銷和固定的支承的相對的一側時，可得到一構造簡單並且對現有齒輪箱的補充裝備有利的布置。此處將這部分從與變速杆的連接中去掉，而變速箱本身也特別易於維護、修理和更換。
在另一實施形式中，可使按照本發明的旋轉輔助或變速輔助有非常緊湊的和小尺寸的結構，在此實施形式中，按照本發明的另一特點，控制閥或工作缸和一個可能有的隨動槓桿，最好是所有上述結構件都設置在驅動銷和轉軸的可移動的支承之間。
當設有氣動工作缸時，就有可能專門對載重汽車在其上簡單地連接本來就存在的壓縮空氣系統。
但是，此時，為了使繞可移動的支承的運動保持成儘可能小，按照本發明，設置具有小的升程的氣動座閥，以控制工作缸或每個工作缸，這些閥通過一彈性元件最好是螺旋彈簧保持關閉，並在用其他彈性元件最好是螺旋彈簧將轉軸保持在其中立位置。由此，特別是在有兩個彼此相對放置的閥門時，軸轉在變速槓桿未動作的中立位置上在閥門的動作元件之間保持成定心的和減震的。
為了儘可能減少費錢的密封地點，使結構費用變少以及保護結構件不受汙染，要以有利的方式將控制閥或每個控制閥最好還有工作缸或每個工作缸放置在一公共的座中，該座還含有用於轉軸的可沿變速運動方向擺動的支承的軸承並且最好與用法蘭連接在齒輪箱上的變速支座(Schaltauslegergehaeuse)連接。
此外，除了上述優點，為了還能各自利用液壓將變速運動從變速槓桿傳至齒輪箱上，按照本發明的另一特點規定，有一液壓變速系統的工作缸最好是液壓工作缸平行於工作缸或每個工作缸作用在轉軸上此時，以有利的方式規定，附加地有液壓變速系統的另一工作缸，最好是一液壓工作缸沿軸向作用在轉軸上。
在一優選的實施形式中，液壓變速系統的工作缸按結構簡單和力引導最佳的方式與至少一個工作缸的活塞連接。
自然可以以費用較少的方式使機械的變速槓桿與至少一個工作缸的活塞接合。
在下面的描述中，將參考附圖詳細說明本發明的一個優選的實施例在一手動的變速箱中的應用。此時，

圖1示出了一具有用於輔助變速的用法蘭連接的裝置的變速箱的透視圖；圖2用放大的比例示出了此裝置；圖3是裝置的內部構造和其與變速槓桿的連接的示意透視圖；圖4示出了在一具有可移動的隨動槓桿的優選實施例中轉軸的端部放大視圖；圖5示出了通過轉軸的可移動的支架的橫截面，該支架設有兩個用於輔助變速的工作缸的閥；圖6是又一實施形式的內部構造的示意圖；圖7是另一具有液壓變速輔助的實施形式的內部構造的示意圖。
在圖1中用一個用法蘭連接在傳統的齒輪箱G上的優選的實施形式示出了按照本發明的用於輔助變速的裝置，它用於各種類型的用手動作的變速箱，特別是用於在固定設備和首先在機動車輛特別是載重汽車中使用的齒輪變速箱。自然，按照本發明的裝置除了所示的和尤其是用於補充裝備已經存在的齒輪箱外，還可在結構上與該齒輪箱成一體。
力從變速槓桿(在圖1中未示出)的輸入通過外面的齒輪箱槓桿1實現，它不可轉動地裝在在箱體2中延伸的轉軸上，並可根據用變速槓桿選擇的變速通路(Schaltgasse)沿軸向移動。與齒輪箱G的箱體的連接以有利的方式在變速支座3的範圍內實現。按照本發明的裝置的固有的功能性結構件，即轉軸的第二軸承、輔助變速運動的工作缸及其控制閥，都以有利的方式放在一座4中，該座位於變速支座3的與齒輪箱槓桿1相對的一側。
在圖2的用放大的比例示出的圖中，可以看出，座4是分塊的，其中，兩個用於控制閥的閥殼5對稱於轉軸並且共軸線設置，作為用於裝在缸體6中的工作缸的工作流體的首選的壓縮空氣可通過一接頭7進入該控制閥。在變速支座3上還看到一固定用的法蘭8，它具有用於緊固螺釘的孔。
按照本發明的裝置的內部構造在圖3中示意地示出，同樣還示出了通過一居間設置的此處作為例子由只有一個直段組成的變速杆Z與變速槓桿S的連接，變速杆Z是與外部的齒輪箱槓桿1接合的。此齒輪箱槓桿1轉動一在設定檔次時基本垂直於變速槓桿S的運動設置的轉軸9。此轉軸9在齒輪箱槓桿1和一對變速齒輪箱的變速槓桿的支架10起作用的驅動銷11之間固定地在一第一軸承12中支承，但是可以旋轉並且主要還可沿軸向移動。轉軸9以典型的方式垂直於齒輪箱的縱向軸線設置，以使此轉軸9的軸向移動是一個垂直於齒輪箱及其箱體G的移動。驅動銷11不可轉動地安裝在轉軸9上。用K示出了力流從變速槓桿S至變速撥叉的支架10的路程。
在驅動銷11與第一軸承12和外齒輪箱槓桿1相對的一側，轉軸9進一步被導向並且在其端部的範圍內設置一隨動槓桿13。在此再次與轉軸9不可轉動地連接在隨動槓桿13上，接合有圖3的例子中的兩個單向作用的工作缸14、15，它們最好是用壓縮空氣作為工作流體的氣動缸。作為輔助設定檔次的工作缸14和15通過兩個相配的控制閥16和17例如傳統的座閥控制。為了它的為設定檔次而進行的與變速槓桿S的運動有關的動作，轉軸9在一與第一軸承12隔開一段距離的位置，最好是直接在控制閥16、17上，以這種方式支承在一第二軸承18中，以使它能在變速運動的平面中沿一個方向即箭頭V的方向擺動。這可以例如通過一垂直於轉軸9並平行於連接線取向的長孔來實現。轉軸9可通過此擺動直接地或間接地通過中間件如槓桿結構、推桿或其類似物作用在控制閥16、17的閉塞元件上，並由此起著控制輔助工作缸14、15的作用。
隨動槓桿13、工作缸14和15，及其控制閥16和17，如同通過點劃線象徵性地表示的那樣，最好在一共同的座4中放置，後者最好與變速支座3連接。
但是，在兩個軸承12和18中，轉軸9最好也能軸向移動，以便在變速槓桿S作相應的運動，以選擇不同的、並排地平行放置的變速通路(Schaltgassen)時，此運動也能傳至轉軸9上。此外，由於設定檔次所需的力通常取決於所選擇的變速通路，因此，當工作缸的輔助力能與這些不同的動作力協調時，將是有利的。對此，以有利的方式規定，如圖4所示，隨動槓桿13不可轉動地安裝在轉軸9上，但是又能繞一垂直於轉軸9延伸的軸線19擺動。根據轉軸9的軸向移動程度，即根據用變速槓桿S選擇的變速通路，隨動槓桿13於是有一不同的有效長度，以便在同樣的工作缸的力時，用於變速輔助的力是不同的。但是，隨動槓桿13自然也可總是用同一個相對於轉軸9的軸線的角度安裝在轉軸上，此時，為了使此轉軸9能作軸向移動，它要穿過隨動槓桿13的一個孔。此時可例如通過一槽-榫結構來實現防止向相反側的轉動，其中，最好在轉軸9上至少做出一個軸向的縱槽，並在隨動槓桿13的孔中做出許多與槽的數目對應的與這些槽接合的榫。
不過，在圖4中還可看出，顯然也可以設一個雙向作用的工作缸，以替代兩個單向作用的工作缸14、15，在圖4中，只示出了活塞20，連同其壓力作用面20a、活塞密封和導向環20b和用於設有最好具有一做成球形的端部的隨動槓桿13的引導面20c。對於用於雙向作用的工作缸的控制閥16和17，也只示出了固有的閥元件16a和17a，而未示出包圍它的外殼。
在圖5的橫截面中示出了其構形為一在座4中的長孔18的用於轉軸9的擺動的軸承的優選的實施形式，其中，還有控制閥16和17。每個控制閥16、17有一作為功能性構件的閥活塞21，它通過一螺旋彈簧22或一相當的彈性元件沿朝著轉軸9的方向作用，以使它靠在座4中的一個臺肩上。當沒有力作用在轉軸9上使其擺動時，則它將通過兩個閥活塞21定心在一中立的居中位置上。但是，在變速過程中，若有一超過螺旋彈簧22的力的力使轉軸19在其長孔18中朝著兩個控制閥16或17中的一個擺動時，閥活塞21將相應的閥的通常由螺旋彈簧27作用的切換開關體(Schaltkoerper)23從其閥座24上推開，以使壓縮空氣能經過接頭7和閥的通路25流入相應的閥接頭26，通過控制閥16或17，並經過缸接頭28進一步流入工作缸14或15中。此時，相對放置的控制閥自動地並通過傳統的排氣系統排氣。
在所有情況下，通過變速槓的幾何關係與工作缸的力的協調，有可能按所要求的因數放大作用在變速槓桿上的變速力，直至到達在轉軸9上的驅動銷11。這可以通過合適地選擇槓桿臂的長度達到。變速槓桿S上的作用力與工作缸14或15的力之間的比例可通過控制閥16、17和工作缸14、15相對於齒輪箱槓桿1的幾何布置達到。當變速槓桿S動作時，相應的工作缸14、15通過控制閥16、17用壓縮空氣作用並在隨動槓桿13上產生一輔助變速的力，並且還產生這樣一個力，該力對抗齒輪箱槓桿1上的那個力作用，由此，轉軸9在變速時被往回壓，反抗擺動，也就是說，相應的控制閥16、17關閉。只要作用在變速槓桿S上因而是作用在齒輪箱槓桿1上的力進一步加大-轉軸9不被往回壓，而是保持或甚至進一步沿原來的變速方向擺動，則該控制閥16、17保持打開或甚至還要進一步打開，以使通過由工作缸14、15的輔助，也可以使驅動銷11作用在轉軸9上的力保持同樣的或是還要提高。於是，結合原則上可根據變速槓桿中的槓桿比自由決定的放大作用，可以以有利的方式在驅動銷上得到一個與動作力成比例量得的力的放大。
若用於動作控制閥16和17的力太大，則在必要時，可以再設置一個輔助轉軸9的擺動運動的另外的工作缸或一個工作缸副。
按照本發明的裝置的另一實施形式的內部構造示意地示於圖6中。再次通過一位於其間的、此處例如由只有一個直線段組成的變速杆Z進行在變速槓桿S上的連接，該變速杆與外面的變速箱槓桿1接合。此變速箱槓桿1在設定檔次時轉動基本垂直於變速槓桿S的運動設置的轉軸9，該轉軸具有在變速箱的變速槓桿的支架10上作用的驅動銷11。在圖3的這種實施形式中，第一軸承12是轉軸9的在轉軸9的與齒輪箱槓桿1相對的一端的固定的、但是是能旋轉的而且最好是還能軸向移動的支承。
在驅動銷11的與第一軸承12相對的一側設有用於轉軸9的第二軸承18，其中，轉軸以這樣一種方式被支承，即它可以沿變速運動的方向及在此平面內擺動。這例如可以通過一垂直於轉軸9取向的長孔實現。用於輔助變速運動的工作缸14、15，用於控制工作缸14、15的控制閥16、17，以及工作缸14、15在其上接合的隨動槓桿在圖3的實施形式中都設置在固定的軸承12的與驅動銷11相對的一側，並在固定的軸承12和用於可擺動的支承的軸承18之間。
圖7示意地示出了用於用液壓傳遞變速槓桿S(此處未示出)的變速運動到齒輪箱中的實施形式。設置一液壓缸29，以代替單獨的齒輪箱槓桿1，該液壓缸通過一傳統的液壓傳力系統與變速槓桿連接。此液壓槓29在所示的舉例性實施形式中通過一活塞杆30與雙向作用的工作缸31連接，該工作缸再次作用，以輔助在轉軸9的隨動槓桿13上的變速運動。
兩個相配的控制閥16和17作為例子位於軸承18的與隨動槓桿13相反的一側，其中，轉軸9被支承成可沿變速方向擺動。由於在工作缸31的這種布置中，在通過控制閥16或17中的一個控制時，除了輔助轉軸9的旋轉運動外，還進一步放大它的擺動，故必須例如通過控制閥16和17的相應的推拉特性考慮這種情況並產生反作用。
未示出的是圖7的系統的有益的改進，其中，為了選擇變速通路，設置了另一個液壓缸，它沿軸向與轉軸9接合併根據變速槓桿S的變速通路選擇-運動沿軸向移動該轉軸。
但是，在按照本發明的系統的一個簡單而又費用較少的實施形式中，也可以是一個機械的變速杆間接地或直接地與至少一個工作缸的活塞接合，以代替與轉軸接合。
權利要求
1.用於輔助軸的旋轉運動的裝置，特別是用於手動齒輪箱的輔助變速裝置，專門用於機動車輛，尤其是具有一用手動作的變速槓桿(S)、至少一個用壓力介質動作的工作缸(14、15、31)和至少一個用於確定變速槓桿的動作的裝置的載重汽車的齒輪變速箱的輔助變速裝置，該用手動作的變速槓桿間接作用在軸上，並特別通過一設有至少一個變速撥動銷的轉軸間接作用在變速箱中的變速撥叉上，所述工作缸輔助地作用在變速杆上，所述的用於確定變速槓桿的動作的裝置控制該工作缸，其特徵為轉軸(9)在一個地方(12)固定，而在一第二地方(18)沿變速方向可移動地支承，以及作為確定變速槓桿的動作的裝置，至少要設置一個可切換的用於工作缸(14、15、31)的控制閥(16、17)，後者在轉軸(9)擺動時可通過轉軸動作。
2.如權利要求1的裝置，其特徵為，設置兩個對稱於轉軸(9)並在一條平行於而且最好與轉軸的擺動運動的直線共軸線的控制閥(14、15)。
3.如權利要求1或2的裝置，其特徵為，轉軸(9)在驅動銷(11)的與固定的支承(12)相對的一側可沿變速運動的方向移動地支承。
4.如權利要求1、2或3的裝置，它具有一基本上徑向的隨動槓桿，工作缸通過該隨動槓桿作用在轉軸上，其中，轉軸還可藉助變速槓桿沿軸向移動，其特徵為，當工作缸(14、15、31)做成固定時，隨動槓桿(13)可以繞一垂直於轉軸(9)的軸線延伸的軸線(19)擺動。
5.如權利要求4的裝置，其特徵為，隨動槓桿(13)和工作缸或每個工作缸(14、15、31)設置在轉軸(9)的可移動的支承(18)的與驅動銷(11)和固定的支承(12)的相對的一側。
6.如權利要求1至5的任一項的裝置，其特徵為，控制閥(16、17)或工作缸(14、15、31)和一個可能有的隨動槓桿(13)，最好是所有上述結構件都設置在驅動銷(11)和轉軸(9)的可移動的支承(18)之間。
7.如權利要求1至6的任一項的裝置，其特徵為，以一種已知的方式設置氣動工作缸(14、15、31)。
8.如權利要求7的裝置，其特徵為，設置具有小的升程的氣動座閥(14、15)，以控制工作缸或每個工作缸(14、15、31)，這些閥通過一彈性元件最好是螺旋彈簧(27)保持關閉，並在其中用其它彈性元件最好是螺旋彈簧(22)將轉軸(9)保持在其中立位置。
9.如權利要求1至8的任一項的裝置，其特徵為，控制閥或每個控制閥(16、17)最好還有工作缸或每個工作缸(14、15、31)放置在一公共的座(4)中，該座還含有用於轉軸(9)的可沿變速運動方向擺動的支承的軸承(18)並且最好與用法蘭連接在齒輪箱體(G)上的變速支座(3)連接。
10.如權利要求1至9的任一項的裝置，其特徵為，有一液壓變速系統的工作缸最好是一液壓工作缸(29)平行於工作缸或每個工作缸(14、15、31)作用在轉軸(9)上。
11.如權利要求10的裝置，其特徵為，附加地有液壓變速系統的另一工作缸，最好是一液壓工作缸沿軸向作用在轉軸(9)上。
12.如權利要求10或11的裝置，其特徵為，液壓變速系統的工作缸(29)與至少一個工作缸(31)的活塞連接。
13.如權利要求1至12的任一項的裝置，其特徵為，機械的變速杆(S、Z)與至少一個工作缸(14、15、31)的活塞接合
全文摘要
特別是用於手動齒輪箱的輔助變速裝置,專門用於機動車輛,尤其是具有一手動變速槓桿(S)、一個工作缸(14、15、31)和一個確定變速槓桿動作的裝置的商用汽車,為得到一個儘可能好的驅動特性並且不影響應急操作,轉軸(9)在一個地方(12)固定,而在一第二地方(18)可沿變速方向移動,以及作為確定變速槓桿的動作的裝置,要設置至少一個可切換的用於工作缸(14、15、31)的控制閥(16、17),後者在轉軸(9)擺動時可通過轉軸動作。
文檔編號F16H61/28GK1247950SQ9911808
公開日2000年3月22日 申請日期1999年8月25日 優先權日1998年8月26日
發明者埃裡希·德夫勒 申請人:西格拉瑪公司