专利名称：用于手动齿轮箱的自动操作的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动切换的手动齿轮箱的操作装置，所述齿轮箱具有用于每个齿轮的可移动的接合元件，所述操作装置具有旋转轴和用于所选择的接合元件的移动的可枢转的换挡指装置。
背景技术：
自动切换手动齿轮箱中的一种通常存在的构造是相应的齿轮通过通常呈轴的形式的接合元件移动而接合或分离。接合元件具有凹口或通过接合在凹口中并沿相应的方向推动接合元件的换挡指起作用的轭状肩部，用于齿轮的接合或分离。换挡指通过围绕旋转轴枢转而实现该移动。这需要换挡指和枢转操作轴首先轴向
移动，以使得换挡指轴向位于用于与相应的接合轴协作的位置。旋转轴随换挡指的轴向移动包括一般通过采用气压的或液压动力装置应用相对大的力。因此，齿轮改变倾向于变得笨重和不精确。这种齿轮箱特别地在US20040154419、US20020189388、US2001037698 和FR2860567 中描述。US20040154419A1描述了一种用于齿轮箱操作的机构，由此电磁线圈或电动机根据齿轮箱中哪个齿轮被接合而使可以移开换挡指、组件中的两个或更多个指的轴和牵引电磁线圈枢转。该移开是为了防止任何双齿轮改变、即两个选择器轴的同时接合。该移开沿传递枢转移动和轴向移动的选择器轴轴向发生。US20020189388A1是整个基于电磁线圈和仅仅一个换挡指并采用电磁线圈使换挡指切换到七个不同的位置的齿轮改变机构。设有三个电磁线圈来实现该切换。US2001037698描述了一种通过电磁线圈枢转的换挡指。FR2860567描述了多个可以相对于彼此单独地接合的换挡指，其具有当其它的齿轮被操作时防止不正确的齿轮接合的滑动件，一种锁定滑动件。本发明的目的是提出一种这里涉及的种类的操作装置，由此上面描述的缺点被消除，因此该装置使得齿轮的接合和分离比在现有技术中可能的更平滑地和更简单地发生成为可能。
发明内容
所述目的按照本发明通过在导言中提出的种类的操作装置获得，其具有特殊的特征，换挡指装置包括多个单独的换挡指，其中的每一个换挡指与特定的接合元件相关联并适于独立于其它的换挡指可单独地枢转。每个换挡指的单独的和独立的操作消除了使任意换挡指与使齿轮接合或分离有关地轴向移动的需要。因此，原则上，换挡指和旋转轴可以被布置为它们不可轴向移动。这使齿轮箱更容易操作并获得更高的精度。施加的力变得更小，并且旋转轴轴向方向所需的力被大大地减小或消除。因此动力装备可以被简化，并且在没有气压装置的情况下被构造。消除该需要能够使换挡指轴向移动，并使得操作装置的构造比已知的相似装置更简单。按照一个优选的实施方式，换挡指沿可轴向移动的旋转轴彼此相继地轴向安装，以呈现多个操作位置，在每一个位置中，为了与其共同旋转，旋转轴仅被连接至一个换挡指并可相对于其它的换挡指枢转。该方案提供了一种用于实现枢转运动的非常简单的技术方案，因为相同的轴被用于所有换挡指的操作。它还消除了实现操作装置的任意部分的轴向运动的需要。
按照另一个优选的实施方式，旋转轴通过每个换挡指中的孔延伸，每个孔具有至少一个通过它轴向延伸的凹槽，并且旋转轴具有至少一个用于根据旋转轴的操作位置与换挡指中的至少一个中的相应的凹槽枢转协作的径向突起。结果是，旋转轴和相应的换挡指之间的花键状的连接件的建立和因此枢转运动的有效的和可靠的传递。旋转轴的运动是一种使其突起与涉及预期的齿轮的换挡指枢转协作的简单方法。按照另一个优选的实施方式，每个换挡指具有通过相应的弹簧推向旋转轴的指示元件，旋转轴具有适于能够容纳任意指示元件的空穴。指示元件有助于旋转轴的轴向定位，以使其到达用于使预期的换挡指枢转的正确位置。当空穴轴向移动到用于指示元件中的一个的位置时，弹簧将使指示元件嵌入空穴，由此指示用于实现为了齿轮改变而进行的枢转的相对于换挡指的正确的轴向位置。当从该位置轴向运动以便接合另一个齿轮时，指示元件抵抗弹簧的作用被向上推出凹口，并紧靠旋转轴的外周。有利地，指示元件呈球的形式，或者在其面朝旋转轴的一侧为球形构造，并且空穴为相对应的球形。因此有助于指示元件的嵌入和推出。按照另一个优选的实施方式，换挡指沿包括多个同轴的旋转轴的旋转轴组件彼此相继地轴向安装，同轴的旋转轴可相对于彼此枢转，并且为了与其共同旋转，每一个被连接至特定的换挡指。该备选实施方式消除了提供用于相应的换挡指的牢固的锁止的锁止机构的需要，这在该方面表示一种简化。通过使旋转轴中的被选择的一个枢转而实现齿轮选择。按照另一个优选的实施方式，每个旋转轴具有为了与其共同旋转被连接至旋转轴的径向突出的枢转元件，这些枢转元件沿旋转轴组件彼此相继地轴向布置。枢转元件有助于相应的旋转轴的枢转。它们轴向分离的事实还使得容易使旋转轴中的仅一个枢转。有利地，每个枢转元件呈径向销的形式。按照另一个优选的实施方式，该装置包括可在旋转轴组件上枢转并具有肩部元件的可轴向移动的滑动件，肩部元件适于根据滑动件的轴向位置在已选择的枢转元件的上枢转作用。滑动件和枢转元件构成一种用于齿轮的接合的简单的、牢固的和可靠的机构。通过使滑动件移动以使其肩部元件进入在相应的枢转元件上起作用的位置，实现齿轮选择。此后，通过使滑动件枢转，相关的换挡指可以经由它们的相关联的旋转轴容易地枢转。按照另一个优选的实施方式，滑动件呈在旋转轴的最外面上支撑的带切口圆筒的形式，并具有轴向延伸的开口，其包括具有较小的外周宽度的第一部分和具有较大的外周宽度的至少一个第二部分，较小的和较大的外周宽度由使齿轮接合和分离所需换挡指的角度移动的至少两倍的角度范围上的差限定。被这样构造的滑动件的肩部元件将是非常简单的构造，因为开口的较小的部分的边缘本身将起肩部元件的作用。开口的剩余部分的较大的宽度使得在不影响其它的旋转轴中的任一个的枢转元件的情况下发生滑动件的枢转成为可能。按照另一个优选的实施方式，开口包括两个具有较大的宽度的部分，每个轴向位于具有较小的宽度的部分的相应侧。因此，使齿轮接合所需的滑动件的最大轴向移动被最小化。按照另一个优选的实施方式，较小的宽度与5-10°范围内的角度相对应，较大的宽度与120-175°范围内的角度相对应。上面表示的较小的和较大的相对定义一般在该角度范围内实现。较小的宽度必须至少与每个枢转元件的外周范围一样大，具有某些公差以避免枢转元件和滑动件之间的轴向相对运动的中断。然后，所表示的范围内的较大的宽度将导致与用于沿任意方向的齿轮改变运动的空间有关的好的余量。较大的宽度小于180°的事实提供滑动件围绕旋转轴组件对中的保证。按照另一个优选的实施方式，操作装置包括适于使旋转轴/旋转轴中的一个枢转的电磁线圈或电动机。创新的操作装置使得仅仅需要施加使齿轮接合或分离的相对小的量的力成为可能。该实施方式利用省去气压或液压操作的可能性。由此该装置变得特别简单和可靠。本发明还涉及一种具有按照本发明，特别地按照其优选实施方式中的任一个的操作装置的齿轮箱。本发明还涉及一种具有创新的齿轮箱的机动车辆。创新的齿轮箱和创新的机动车辆提供与创新的操作装置及其优选实施方式的相似种类的优点，该优点在上面进行了描述。本发明的上面表不的有利的实施方式在从属于权利要求I的权利要求中表不。应当注意的是，其它优选的实施方式当然可以呈上面表示的优选实施方式的可以想到的所有组合的形式。本发明通过按照本发明的操作装置的某些实例的下面提出的详细描述参照附图
进一步解释。
图I是按照本发明的第一实施方式实例的操作装置的侧视图。图2是图I中的操作装置的一部分的透视图。图3是通过图2中的操作装置的细节的剖面。图4是按照第二实施方式实例的操作装置的透视图。图5是来自图4中的操作装置的细节的上部的视图。图6是沿图5中的线VI-VI的剖面。图7是通过图4中的操作装置的细节的纵向剖面。图8示意性地示出具有按照本发明的操作装置的齿轮箱。图9示意性地示出具有按照图8的齿轮箱的车辆。
具体实施例方式图I以侧视图示出了按照本发明的操作装置，在其中，旋转轴I具有多个换挡指、在该实例中是三个换挡指2、3、4。为了与其共同旋转，每个换挡指适于可借助于花键状的连接件被连接至旋转轴I。当换挡指中的一个为了与其共同旋转而被牢固地连接至旋转轴I时，其它两个空转。因此，旋转轴I的枢转使换挡指2、3、4中的任一个为了共同旋转而被连接以枢转，在其在图示中向下突出的部分上将垂直于纸面移动出去。其它两个换挡指将是静止的。枢转的换挡指被连接至垂直于纸面延伸的未示出的接合轴，并使接合轴移动，以使未示出的齿轮箱中的齿轮中的一个接合或分离。附图标记11表示用于旋转轴I的轴向运动的驱动单元。驱动单元11有利地是电磁线圈或电动机。附图标记10表示用于使旋转轴旋转的驱动机构。图2以透视图示出了图I的右部，换挡指中的一个被去除以使得某些细节更清楚。每个换挡指3、4包括包围旋转轴I的圆形部分12和从圆形部分12突出并且是平面形状的
指部分13。每个换挡指在其圆形部分具有容纳参照图3详细示出的相应的指示机构5、6、7的径向孔。旋转轴I具有两个突起14，仅仅其中一个在图2中可见，其它的位于径向相对侦U。每个突起14呈以稍微小于换挡指的厚度的轴向范围轴向延伸的脊部14的形式。图3以与轴向方向垂直的剖面示出了中间换挡指3，换挡指3与旋转轴的突起4轴向对中地定位。换挡指3具有两个径向布置并且形状补偿突起14的凹槽15。因此在旋转轴I和换挡指3之间建立花键状的连接件，换挡指轴向定位，其凹槽15与突起14结合。指示机构5包括将球16的形式的指示元件16推向旋转轴的弹簧17。旋转轴I具有适于能够容纳球16的球形空穴18。在所示出的位置，球16被压入空穴18。旋转轴的空穴18位于与轴的脊部14对中的位置。齿轮改变如下参照图2和3发生。在空挡状态下，换挡指2、3、4位于彼此对中的位置，以使得它们的相应的凹槽15形成组合的凹槽。在该状态下，旋转轴I被这样定位，其脊部14位于与换挡指的凹槽15对中的位置。旋转轴I的空穴18也位于与换挡指中的一个、有利地是中间换挡指3的球16轴向对中的位置。如果借助于换挡指4接合的齿轮被启动，那么旋转轴向图2中的右侧轴向移动。这导致球16从空穴18推出，并在旋转轴的外周轴向滑动。当轴向运动使空穴18到达图示中的右侧的换挡指4时，后者的球嵌入空穴8并且因此明显的轴向位置成为被移动到的位置。在运动过程中，旋转轴的脊部14移动到接合到右侧的换挡指4的相应的凹口中。在该位置，旋转轴I枢转，这导致花键状的连接件14、15使换挡指4枢转并在未示出的接合轴上起作用。枢转运动使换挡指4的指示机构7向外推动，并沿外周方向在旋转轴I上滑动。在所示出的实例中，旋转轴仅具有一个用于球形锁止的空穴18。备选地，空穴的数量可以与换挡指的数量相同，以使得在空挡状态下，每个球16被推入相应的空穴。空穴18可以备选地呈沿圆周方向延伸的圆形轮廓的凹槽的形式。按照本发明的操作装置的另一个实例在图4-7中示出。在这种情况下，旋转轴组件101适于操作换挡指102、103、104。旋转轴组件101由三个同轴的旋转轴101a、101b、IOlc构成，为了与其共同旋转，每一个被连接至换挡指102、103、104中的相应一个。因此，两个外部旋转轴IOlbUOlc是空心轴，而内部旋转轴IOla可以备选地是实心的。旋转轴中的每一个位于其图示中的左端，处于空挡状态的相应的径向突出的销105、106、107全部位于相同的轴向平面内。内部驱动轴IOla比中间驱动轴IOlb稍微更向外向左延伸，中间驱动轴本身比最外面的驱动轴IOlc稍微更向外延伸。这样的目的是在两个内部轴上提供用于销105、106的空间。用于实现旋转轴的枢转运动的滑动件110位于其销的区域中。旋转轴组件101在图示中其右端以与第一实例中相似的方式以轴颈支承(journalled)在由轴承壳109支承的轴承外壳108中。滑动件110呈具有与外部旋转轴IOlc的外径相对应的内径的大致圆筒形的形状，并以可以轴向移动和枢转的方式以轴颈支承在后者上。轴向延伸的开口 111沿滑动件110的整个长度延伸。开口的宽度是变化的，并且被分成三个部分111a、111b、111c，每一个延伸滑动件
110的长度的1/3。宽度为与刚刚半圈的角度相对应的相对大的宽度的部分Illa位于滑动件110的一端。宽度相同的另一个部分Illc位于滑动件110的另一端。在其之间，沿滑动件的轴向中心区域，有宽度比第一和第二部分明显小的部分111b。中间部分Illb的宽度与大约10°的角度相对应。中间部分呈从构成较宽的部分IllaUllc的开口的边缘的每一侧伸出的舌状物115的形式。第三部分Illb相对于其它两个对称地放置。通过使滑动件110沿旋转轴组件101轴向移动，以使得具有最小的宽度的部分Illb变成与销105、106、107中与将被接合的齿轮相关联的任一个轴向对中，从而实现齿轮接合和分离。此后，滑动件110枢转，因此最小的宽度的部分Illb的一个边缘压靠相应的销，并使该销随着其枢转，在图示中所述销是中间的销106。这个结果是使销106被紧固至其的旋转轴IOlb枢转，因此使被紧固至旋转轴的换挡指103枢转。然后，换挡指103以传统的方法使相关联的接合轴(未不出)移动。当滑动件110枢转以使销106动作时，其它两个销105、107将不被影响，因为与其轴向放置的开口的部分IllaUllc具有明显较大的宽度。这些部分的相应的边缘在枢转运动过程中将不到达相应的销，因为最小的宽度的部分Illb的边缘和其它两个IllaUllc的相应的边缘之间的角度距离大于所需的移动角度。可以理解的是，最小的宽度的部分不必需轴向位于滑动件的中间。它可以备选地位于滑动件的一端，在这种情况下，其它的两个部分将形成组合的较大的宽度的部分。附图标记112表示用于滑动件110的轴向运动的控制装置，附图标记113表示用于滑动件通过位于滑动件上的枢转凸耳中的一个枢转的控制装置。虽然这些控制装置可以本身包括传统的气压装置或液压装置，但是按照本发明的操作装置使得为了该目的采用更简单的和更便宜的装置，例如电磁线圈或电动机成为可能。因此有利地，操作装置是这样的类型。图7示出相应的旋转轴101a、101b、101c，每一个延伸到相应的相关联的操作指102、103、104，为了与其共同旋转，它们与操作指连接。附图还示出在图示中的后者的左端位于轴组件的外部的滑动件110。图8示意性地示出了具有按照本发明的操作装置200的齿轮箱202，由此，齿轮改变运动通过具有接合轴203和切换轭204的接合元件201以传统的方式传递。
图9示出了具有按照本发明的齿轮箱202的车辆205。
权利要求
1.一种用于自动切换的手动齿轮箱的操作装置，所述齿轮箱具有用于每个齿轮的可移动的接合元件，所述操作装置具有旋转轴(l、101a、101b、101c)和可旋转的换挡指装置(2、3、4、102、103、104)以使所选择的接合元件移动，每个换挡指装置(2、3、4、102、103、104)包括多个单独的换挡指(2、3、4、102、103、104)，每一个所述换挡指与特定的接合元件相关联并可独立于其它的换挡指单独地枢转，换挡指(2、3、4)沿旋转轴(I)彼此相继地轴向安装，其特征在于，旋转轴(I)可轴向移动，以呈现多个操作位置，在每一个操作位置中，为了与至少一个换挡指(2、3、4)共同旋转，旋转轴(I)被连接至所述至少一个换挡指(2、3、4)并可相对于其它的换挡指枢转。
2.如权利要求I所述的操作装置，其特征在于，旋转轴(I)通过每个换挡指(2、3、4)中的孔延伸，每个所述孔具有至少一个轴向延伸通过所述孔的凹槽(15)，并且旋转轴(I)具有至少一个用于根据旋转轴(I)的操作位置与换挡指(2、3、4)中的至少一个中的相应的凹槽(15)枢转协作的径向突起(14)。
3.如权利要求2所述的操作装置，其特征在于，每个换挡指(2、3、4)具有通过相应的弹簧(17)推向旋转轴的指示元件(16),旋转轴(I)具有适于能够容纳任意指示元件(16)的至少一个空穴(18)。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置包括适于使旋转轴/旋转轴中的一个转动的电磁线圈或电动机。
5.一种自动切换的手动变速箱(202)，其特征在于，所述手动变速箱(202)具有如权利要求1-4中的任一项所述的操作装置(200)。
6.一种机动车辆(205)，其特征在于，所述机动车辆具有如权利要求5所述的齿轮箱(202)。
7.一种用于自动切换的手动齿轮箱的操作装置，所述齿轮箱具有用于每个齿轮的可移动的接合元件，所述操作装置具有旋转轴(l、101a、101b、101c)和可旋转的换挡指装置(2、3、4、102、103、104)以使所选择的接合元件移动，每个换挡指装置(2、3、4、102、103、104)包括多个单独的换挡指(2、3、4、102、103、104)，每一个所述换挡指与特定的接合元件相关联并可独立于其它的换挡指单独地枢转，其特征在于，所述换挡指(102、103、104)沿包括多个同轴的旋转轴(101a、101b、IOlc)的旋转轴组件(101)彼此相继地轴向安装，所述旋转轴可相对于彼此枢转，并且为了与特定的换挡指共同旋转，每个所述旋转轴被连接至所述特定的换挡指(102、103、104)。
8.如权利要求7所述的操作装置，其特征在于，每个旋转轴(101a、101b、IOlc)具有为了与旋转轴共同旋转被连接至所述旋转轴的径向突出的枢转元件(105、106、107)，所述枢转元件沿旋转轴组件(101)彼此相继地轴向布置。
9.如权利要求8所述的操作装置，其特征在于，所述装置包括可在旋转轴组件(101)上轴向移动和旋转并具有肩部元件的滑动件(110)，所述肩部元件适于根据滑动件(110)的轴向位置在已选择的枢转元件(105、106、107)上旋转作用。
10.如权利要求9所述的操作装置，其特征在于，所述滑动件(110)呈以轴颈支承在旋转轴的最外面上的带切口圆筒的形式，并具有轴向延伸的开口(111)，所述开口(111)包括具有较小的外周宽度的第一部分(IOlb)和具有较大的外周宽度的至少一个第二部分(101a、101c)，所述较小的外周宽度和较大的外周宽度由角度范围内的差限定，所述角度范围是使齿轮接合和分离所需的换挡指(102、103、104)的角度移动的至少两倍。
11.如权利要求10所述的操作装置，其特征在于，所述开口(111)包括两个较大的宽度的部分(101a、101c)，每个所述较大的宽度的部分(101a、IOlc)轴向位于具有较小的宽度的部分(IOlb)的相应侧。
12.如权利要求10或11所述的操作装置，其特征在于，所述较小的宽度与5-10°范围内的角度相对应，所述较大的宽度与120-175°范围内的角度相对应。
13.如权利要求7-12中的任一项所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置包括适于使旋转轴/旋转轴中的一个转动的电磁线圈或电动机。
14.一种自动切换的手动变速箱(202)，其特征在于，所述手动变速箱(202)具有如权利要求7-13中的任一项所述的操作装置(200)。
15.一种机动车辆(205)，其特征在于，所述机动车辆(205)具有如权利要求14所述的齿轮箱(202)。
全文摘要
本发明涉及一种用于自动切换的手动齿轮箱的操作装置。齿轮箱具有用于每个齿轮的可移动接合元件。操作装置具有旋转轴(1)和可旋转的换挡指(2、3、4)，以使被选择的接合元件移动。按照本发明，换挡指装置(2、3、4)包括多个单独的换挡指(2、3、4)，每个与特定的接合元件相关联。每个换挡指(2、3、4)适于可独立于其它的换挡指(2、3、4)单独枢转。
文档编号F16H63/20GK102803798SQ201080026444
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月14日 优先权日2009年6月17日
发明者M·哈格贝里 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司