专利名称：齿轮变速器的换档装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮变速器的换档装置，该换档装置具有至少ー个滑动套筒，该滑动套筒抗相对转动地和可以轴向移动地套装在传动轴上，并且与该滑动套筒在至少ー侧相邻地安置有各ー个空套轮，该空套轮可以自由旋转地布置在传动轴上，其中，至少ー个滑动套筒通过操纵所属的调节机构可以从空档位置轴向地向各ー个空套轮的方向运动到换档位置，并且在达到换档位置的情况下使各一个空套轮与传动轴联接。
背景技术：
齿轮变速器通常具有换档装置，经由该换挡装置可以切换多个可切換的传动比中的ー个，并且因此调节特定的转速比和扭矩比。在机动车变速器中，换档装置在这种情况下通常由内部的和外部的换档装置组成，其中，作为本发明主题的内部换档装置包括处于变 速器壳体内部的组件，如控制轴、换档轨道和用于切换各传动比的同步组件。但在现代化的机动车领域，内部换档装置的原件越来越多地直接电子地受操控和受操纵，从而可以最大程度上取消外部换档装置的机械组件。在实施情况下，内部换档装置构件的换档运动直接通过布置在变速器壳体内部的电子执行器产生。由DE 600 01 023 T2公知一种齿轮变速器的换档装置，其中滑动套筒经可以由所配属的换档拨叉形式的调节机构被轴向移动，以便通过各自的轴向运动有针对性地选择齿轮变速器的所属传动比。在这种情况下广泛公知的是，滑动套筒在此方面分别抗相对转动地和可以轴向移动地布置在传动轴上，该传动轴此外在至少ー侧上与各自的滑动套筒相邻地承载空套轮。实施空套轮在这种情况下可以自由旋转地设置在传动轴上，并且与中间轴上的或作为平行的输入轴或输出轴布置的其他传动轴的小齿轮永久嵌接。与各彼此啮合的齿轮的齿数比相应地，在这种情况下定义齿轮变速器的可切換的传动比。在各滑动套筒从空档位置轴向运动到各自空套轮方向上的换档位置内吋，该空套轮在达到换档位置的情况下通过滑动套筒与传动轴联接，并且因此实现将转速和扭矩的、从ー根传动轴到另外的传动轴上的传动比。在DE 600 01 023 T2中，各个滑动套筒的换档拨叉在共同的控制轴上可轴向移动地受引导，该控制轴经由端侧地布置的小齿轮通过电动执行机构可以有针对性地扭转。此夕卜，控制轴上套装有与此固定连接的圆柱，该圆柱外径上具有轴向上曲线式分布的槽。圆柱上此外安置有套筒，该套筒利用在其内径上成形的销子嵌接进圆柱的槽内，并且在控制轴旋转时、并且与圆柱的槽分布相应地在圆柱上实施轴向运动。此外，套筒在其外径上具有换挡拨指，实施换挡拨指根据套筒的角位置与换档拨叉之一接触，并且与此相应将套筒的轴向运动传递到各自的拨叉上。为在这种情况下调节套筒的各自角位置，该套筒经由与中间轴的啮合连接，该中间轴又经由齿轮与控制轴接触。在控制轴经由电动执行机构被扭转时，与圆柱的旋转相应地使套筒在轴向上运动，并且在这种情况下带动换档拨叉，从而最終使各滑动套筒运动，并且因此接入所属的传动比。此外，与控制轴和中间轴之间的传动比相应地，中间轴使套筒在控制轴旋转时相对于该控制轴扭转，从而换挡拨指与变速器的换档顺序相应地依次与各个换档拨叉接触。因此在操纵电动执行机构的情况下，可以进行依次进行加档或减档。
发明内容
从所述现有技术出发，本发明的目的在干，提供一种齿轮变速器的换档装置，该齿轮变速器的特征在于尽可能少的构件数量，并且在各个传动比的选择方面提供尽可能大的自由空间。该目的从权利要求I前序部分出发结合其所述特征得以实现。随后的从属权利要求描述本发明的各有利的改进。本发明包括的技木理论是，所属的调节机构位置固定地布置，并且在操纵中嵌接进至少ー个换档槽内，该换档槽设置在各滑动套筒的外径上，并且在此具有轴向上曲线式的分布，从而与换档槽的分布相应地在传动轴旋转时可以使至少ー个滑动套筒轴向移动。通过至少一个换档槽与各自的滑动套筒的所配属的各调节机构的配合作用，各滑动套筒可以个别地以如下方式受操纵，即，调节机构在操纵时嵌接进换档槽内。在这种情况下，实施换档装置的结构同时以很少的构件数量实现。此外，调节机构也可以更小地确定尺寸，这是因为为导入滑动套筒的换档运动，通过该滑动套筒仅需施加对嵌接进换档槽内来说必要的力。因为用于产生滑动套筒的轴向移动的原本的换档カ通过旋转的传动轴产生，并且螺旋式地转换成滑动套筒的轴向移动。在此，根据至少一个换档槽的轴向分布，滑动套筒可以以定义的接近速度接近空套轮，并且在这种情况下在相对高的换档カ中可以进行空套轮与传动轴的联接。与此的区别在于，现有技术的内部换档装置具有极其复杂的结构，并且需要大量的构件，以便可以产生传动比的切換。在这种情况下，特别是在圆柱上运转的套筒的扭转必须准确地与各个滑动套筒的换档拨叉的依次进行的操纵协调一致。此外不能跳过哥哥传动比，这是因为滑动套筒以固定的顺序依次在各自的轴向上移动。最后，电动执行机构为扭转控制轴和中间轴也必须相应大地确定尺寸，这是因为无论是控制轴的、各自的换档运动引发的扭转还是套筒的扭转，都必须通过执行机构カ度适当地产生。依据本发明的一种设计，至少ー个滑动套筒上设置有第一和第二换档槽，所述第一和第二换档槽具有轴向上相反的分布，其中，第一换档槽在调节机构的嵌接中使至少ー个滑动套筒运动到换档位置内，而第二换档槽在换挡机构的嵌接中则负责使至少ー个滑动套筒返回到空档位置内。通过所述措施，滑动套筒的、一方面向换档位置的另一方面向空档位置的转移通过所配属的各换档槽引发，从而滑动套筒的运动可以精确地通过嵌接进各换档槽内而进行控制。在本发明的改进中，第一和第二滑动套筒各自沿旋转方向在端部区域内收尾到滑动套筒外径的水平上。这样做的优点是，在达到滑动套筒的所希望的位置后，调节机构不必有针对性地从换档槽引出，而是通过槽的收尾自动返回到起始位置。依据本发明另ー种有利的实施方式，调节机构布置在至少ー个滑动套筒的对置的径向面上。通过调节机构的围绕滑动套筒的对置的安置，在实施轴向移动时，防止滑动套筒倾覆或歪斜。 与本发明的另ー种设计相当地，调节机构以可以电磁操纵的至少ー个可移出的换档销的形式存在。有利的是，调节机构由此可以非常节省空间地在滑动套筒的区域内实现，而同时可以进行简单和精确的调控。但在这种情况下，也可以设想至少ー个换档销实施为气动地或液压地操纵的构件在本发明的改进中，至少ー个滑动套筒内径上与定位件作用连接，该定位件将所述至少一个滑动套筒分别锁定在空档位置和换档位置内。适当地，定位件在这种情况下以至少ー个弹簧加载的球体的形式存在，所述球体在传动轴的、所属的凹陷部内安置，并且在滑动套筒的空档位置和换档位置内与至少ー个滑动套筒上的、在所述位置内与其对置的锁定槽配合作用。通过定位件明显减少滑动套筒从如下的各自的位置意外地回移的风险，在所述位置内所述滑动套筒经由调节机构有针对性受弓I导。球定位件在这种情况下可以很少的消耗并且节省空间地集成在传动轴与滑动套筒之间。此外可以与至少ー个球体的弹簧加载相应地定义用于将滑动套筒保持在所希望位置内的各自的力。本发明ー种有利的设计是，至少ー个滑动套筒在向换档位置内轴向运动时操纵与各一个空套轮联接的离合器。有利的是，在这种情况下在至少ー个滑动套筒与离合器之间安置有弹簧件。借助这种设计，在至少ー个滑动套筒运动时，可以间接达到各ー个空套轮与传动轴的联接。在此方面，通过中间连接的弹簧可以随时产生用于操纵各自离合器的足够的压紧カ。离合器在这种情况下最好要么以同步件的形式，要么以多片式离合器的形式实施，实施离合器分别在操纵空套轮时与传动轴联接。
下面借助附图示出其他的改进本发明的措施连同本发明的优选实施方式的说明。其中图I示出依据本发明第一实施方式换档装置的纵剖面图；图2示出图I中的换档装置的滑动套筒和所属调节机构的俯视图；图3示出图I所示换档装置的滑动套筒和调节机构的侧视图；图4示出依据本发明的另外的第二实施方式的、依据本发明的换档装置的纵剖面图；以及图5示出与第三实施方式相应的依据本发明的换档装置的纵剖面图。
具体实施例方式由图I可以看出依据本发明第一实施方式的依据本发明的换档装置的纵剖面图。该换档装置包括滑动套筒1，该滑动套筒通过随动齿部2抗相对转动地和可以轴向移动地布置在传动轴3上，并且在轴向上与空套轮4相邻地安置。该视图中仅部分示出的空套轮4可以自由旋转地布置在传动轴3上，并且通过(未示出的)齿部与变速器的已定义传动比的(同样未示出的)小齿轮永久啮合地嵌接。在朝向滑动套筒I的面上，空套轮4具有与滑动套筒I上的齿部6对应地设计的换档齿部5。在此，空套轮4的换档齿部5和滑动套筒I的齿部6具有分别彼此朝向的齿面，并且在此方面与专业人员公知的牙嵌离合器相应地设计。但在此同样可以设想，通过滑动套筒I和空套轮4的相应设计以及通过中间连接ー个或多个同步环而构造惯性同歩。此外，滑动套筒I在其外径上具有换档槽7和8，所述换档槽特别是(由图2的俯视图可见)具有轴向上曲线式成形的分布。此外，在滑动套筒I的对置的径向面上分別设置有换档销对9、10和11、12，所述换档销对在操纵时利用相应的可移出的销钉13嵌接进各自所属的换档槽7或8内。特别是正如从图3中的侧视图中所见，换档销9至12在此分别位置固定地在壳体14内安置，从而在各自的换档销对9和10或11和12运动到各所属的换档槽7或8内吋，由于所述换档槽7或8的轴向变化的分布而使滑动套筒I在传动轴3上相应地轴向移动。在此，根据传动轴3的、并且因此也根据滑动套筒I的旋转方向，通过换档销对9和10利用换档槽7产生滑动套筒I向空套轮4的方向上的轴向运动，并且通过另外 的换档销对11和12利用换档槽8产生滑动套筒I的离开空套轮4的返回运动。此外，换档销对9和10或11和12各自在滑动套筒I的对置径向面上定位，正如由图3结合换档销对9和10可见，由此防止轴向运动时滑动套筒I倾覆。换档销9至12实施为可以电磁操纵的构件，所述构建在供电时负责各自的销钉13移出。当然在这里专业人员清楚的是，换档销9至12可以同样良好地实施为液压地或气动地操纵的构件。图I示出处于如下换档位置状态下的滑动套筒1，在该状态中该滑动套筒经由齿部6与空套轮4的换档齿部5嵌接。在该换档位置上，空套轮4因此经由滑动套筒I与传动轴3抗相对转动地联接。现在为使滑动套筒I从该换档位置运动到如下所谓的空档位置内，在该空挡位置中换档齿部5和齿部6不再彼此嵌接，并且空套轮4因此可以重新相对于传动轴3自由旋转，仅需电动操控换档销9和10，然后各自的销钉13嵌接进所属的换档槽7内。由于换档槽7的轴向分布并且通过滑动套筒I与传动轴3的共同旋转，滑动套筒I因此在轴向上从空套轮4移开。在达到所希望的空档位置情况下，换档销9和10以如下方式重新返回到起始位置内，即，换档槽7以及换档槽8沿旋转方向在端部区域内收尾到滑动套筒I外径的水平上，亦如在图3中所见。因此换档销9和10的销钉13被自动从换档槽7压出。但因为各自的换档销对9和10或11和12从达到所希望的滑动套筒位置起不再与滑动套筒I接触，并且因此可能出现滑动套筒I的不希望的轴向运动，所以在滑动套筒I与传动轴3之间设置有定位件15。该定位件由弹簧加载的球体16组成，该球体在传动轴3的凹陷部17内安置并且分别在滑动套筒I的空档位置和换档位置上与其在滑动套筒I内径上的各自对置的锁定槽18和19配合作用。与球体16的弹簧加载相应地，滑动套筒I在此通过球体在各自的位置上锁定。如果现在经由换档销9至12強行从ー个位置变换到各其他位置内，那么球体16被压回凹陷部17内，直至球体被滑动套筒I上的各其他锁定槽18或19覆盖。图4示出依据本发明第二实施方式的依据本发明的换档装置。与前面介绍的变体的区别在于，滑动套筒I在这种情况下在换档位置上不是将空套轮4与传动轴3直接联接，而是操纵同步件20形式的离合器，该离合器在操纵时则将空套轮4按照专业人员公知的形式和方式与传动轴3联接。为了能够获得为此所需的压紧力，滑动套筒I与同步件20之间安置有弹簧件21，该弹簧件在预紧之后通过滑动套筒I的到换档位置内的运动不断将压紧力传递到同步件20上。滑动套筒I因此在这种情况下将空套轮4与传动轴3间接联接。图5示出本发明的另外的第三实施方式。与前面方案的区别在于，用于联接空套轮4与传动轴3的离合器在这种情况下构造为多片式离合器22，该多片式离合器的外摩擦片23与空套轮4联接，并且该多片式离合器的内摩擦片24与可以在传动轴3上纵向移动的滑座25连接。该滑座25在此抗相对转动地套装在传动轴3上，并且在外摩擦片23与内摩擦片24接触吋，カ锁合地联接空套轮4与传动轴3。滑动套筒I在运动到换档位置内时经由中间连接的弹簧件21操纵滑座25，从而使得多片式离合器22接合。因此在这种情况下空套轮4也与传动轴3经由滑动套筒I进行间接联接。因此借助依据 本发明的换档装置如下是可能的，S卩，在该换档装置的非常紧凑的结构和很少的构件数量的情况下实施换档过程。在这种情况下，换档销9至12形式的调节机构以紧凑的尺寸实施，这是因为用于空套轮4与传动轴3联接的原本的换挡カ由传动轴3的旋转运动和由换档槽7或8的螺旋作用造成。在此，换档カ通过滑动套筒I在恒定高度上的运动提供。附图标记I滑动套筒2随动齿部3传动轴4空套轮5换档齿部6 齿部7换档槽8换档槽9换档销10换档销11换档销12换档销13 销钉14 壳体15定位件16 球体17凹陷部18锁定槽19锁定槽20同步件21弹簧件22多片式离合器23外摩擦片24内摩擦片25 滑座
权利要求
1.齿轮变速器的换档装置，所述换挡装置具有至少ー个滑动套筒(1)，所述滑动套筒抗相对转动并且能够轴向移动地套装在传动轴(3)上，并且与所述滑动套筒至少ー侧相邻安置各ー个空套轮(4)，所述空套轮能够自由旋转地布置在所述传动轴(3)上，其中，所述至少ー个滑动套筒(I)通过操纵所属的调节机构能够从空档位置轴向向所述各ー个空套轮(4)的方向运动到换档位置内，并且在达到所述换档位置的情况下使所述各ー个空套轮(4)与所述传动轴(3)联接，其特征在于，所述所属的调节机构位置固定地布置，并在操纵时嵌接进至少ー个换档槽(7、8)内，所述换档槽设置在所述至少ー个滑动套筒(I)的外径上，并且具有轴向上曲线式的分布，从而与所述至少ー个换档槽(7 ；8)的所述分布相应地在所述传动轴(3)旋转时能够使所述至少ー个滑动套筒(I)轴向移动。
2.按权利要求I所述的换档装置，其特征在于，设置有第一和第二换档槽(7、8)，所述第一和第二换档槽具有轴向上相反的曲线式分布，其中，所述第一换档槽(8)在所述调节机构嵌接时使所述至少ー个滑动套筒(I)运动到所述换档位置内，而所述第二换档槽(7)在所述调节机构嵌接时则负责使所述至少ー个滑动套筒(I)返回到所述空档位置内。
3.按权利要求2所述的换档装置，其特征在于，所述第一和所述第二滑动套筒(7、8)分别沿旋转方向在端部区域内收尾到所述至少ー个滑动套筒(I)外径的水平上。
4.按权利要求I至3之一所述的换档装置，其特征在于，所述调节机构布置在所述至少ー个滑动套筒(I)的对置的径向面上。
5.按前述权利要求之一所述的换档装置，其特征在于，所述调节机构以能够电磁操纵的至少ー个能移出的换档销(9至12)的形式存在。
6.按前述权利要求之一所述的换档装置，其特征在于，所述至少ー个滑动套筒(I)内径上与定位件(15)作用连接，所述定位件将所述至少ー个滑动套筒(I)分别在所述空档位置和所述换档位置内锁定。
7.按权利要求6所述的换档装置，其特征在于，所述定位件(15)以至少ー个弹簧加载的球体(16)的形式构造，所述弹簧加载的球体在所述传动轴(3)的所属的凹陷部(17)内安置，并且在所述至少ー个滑动套筒(I)的所述空档位置和所述换档位置内与所述至少ー个滑动套筒(I)的分别对置的锁定槽(18、19)配合作用。
8.按前述权利要求之一所述的换档装置，其特征在于，所述至少ー个滑动套筒(I)在向所述换档位置的轴向运动时操纵与所述各ー个空套轮(4)连接的离合器。
9.按权利要求8所述的换档装置，其特征在于，所述至少ー个滑动套筒(I)与所述离合器之间安置有弹簧件(21)。
10.按权利要求8或9所述的换档装置，其特征在于，所述离合器是同步件(20)。
11.按权利要求8或9所述的换档装置，其特征在干，所述离合器是多片式离合器(22)。
12.机动车的齿轮变速器，所述齿轮变速器包括按权利要求I至11之一所述的换档装置。
全文摘要
本发明涉及一种齿轮变速器的换档装置，其具有至少一个滑动套筒(1)，该滑动套筒抗相对转动和可以轴向移动地套装在传动轴(3)上并与该滑动套筒至少一面上相邻安置各一个空套轮(4)，该空套轮可以自由旋转布置在传动轴(3)上，其中，至少一个滑动套筒(1)通过操纵所属的调节机构可以从空档位置轴向向各一个空套轮(4)的方向运动到换档位置内，并且在达到换档位置的情况下使各一个空套轮(4)与传动轴(3)联接，其中，此外所属的调节机构位置固定地布置，并且在操纵的时嵌接进至少一个换档槽(7、8)内，该换档槽设置在至少一个滑动套筒(1)的外径上，并且具有轴向上曲线式的分布，从而与至少一个换档槽(7、8)的分布相应地在传动轴(3)旋转时可以使至少一个滑动套筒(1)轴向移动。
文档编号F16H63/30GK102667260SQ201080057699
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月3日 优先权日2009年12月18日
发明者弗兰克·里希特, 赖纳·凯勒 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司