用于有多個(gè)分變速器的半自動(dòng)車輛變速器的換擋單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于有多個(gè)分變速器的半自動(dòng)車輛變速器的換擋單元，該換擋單 元包括換擋軸，其為了選定多個(gè)并排布置的換擋軌而能軸向移動(dòng)地布置，并且為了切換換 擋軌而具有換擋撥指且以能圍繞自身的軸線樞轉(zhuǎn)的方式布置，其中，換擋軸垂直于換擋軌 取向，該換擋單元還包括卡鎖裝置，卡鎖裝置包括用于卡鎖未被選定的換擋軌和用于釋放 選定的換擋軌的卡鎖區(qū)段以及用于導(dǎo)引卡鎖裝置的導(dǎo)引區(qū)段，其中，卡鎖裝置被構(gòu)造和布 置成使其在換擋軸為了選擇換擋軌而軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)被一起導(dǎo)引以及在換擋軸為了切換換擋 軌而樞轉(zhuǎn)時(shí)自由運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種用于借助用于半自動(dòng)車輛變速器的換擋單元來(lái)選定換擋軌的 方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 為了更容易地導(dǎo)引輕型和重型的商用車輛，很早就已經(jīng)使用帶有多個(gè)分變速器的 半自動(dòng)車輛變速器。為了額外改進(jìn)換擋特性以及為了減少消耗，在輕型和重型的商用車輛 領(lǐng)域中越來(lái)越多地使用雙離合變速器。
[0004] 雙離合變速器借助兩個(gè)傳動(dòng)系或借助帶有兩個(gè)動(dòng)力換擋離合器（也就是帶有一 個(gè)雙離合器）的分變速器（兩個(gè)動(dòng)力換擋離合器各自配屬于一個(gè)分變速器），并且借助 驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸以及隨擋數(shù)的不同形狀鎖合的（formschlilssig)、未同步化的換擋離合 器實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有牽引力中斷的全自動(dòng)的擋位切換，也就是說(shuō)，借助雙離合器可以力鎖合地 (kraftschlilssig)切換一個(gè)或另一變速器分支，而在另一分變速器中則可以預(yù)先選定擋 位。在公知的分變速器裝置中，一個(gè)分變速器具有若干偶數(shù)擋，而另一分變速器具有若干奇 數(shù)擋。在公知的結(jié)構(gòu)類型中，偶數(shù)擋配屬于第一組換擋軌，這些換擋軌又配屬于第一分變速 器，而奇數(shù)擋則配屬于第二組換擋軌，這些換擋軌又配屬于第二分變速器。倒擋可以隨結(jié)構(gòu) 類型的不同配屬于一個(gè)或另一分變速器。
[0005] 在用于商用車的雙離合變速器中，與用于商用車輛的半自動(dòng)變速器類似的是，一 方面存在卡鎖換擋軌的必要性，以便防止不期望地掛入擋位。
[0006] 因此，應(yīng)當(dāng)借助合適的卡鎖裝置來(lái)防止掛入"錯(cuò)誤的"擋位，也就是說(shuō)，沒(méi)有掛入期 望的換擋軌的擋位，而是掛入了其他換擋軌的擋位。因此，可能一方面例如在從第5擋掛入 第4擋的降擋時(shí)無(wú)意間掛入并排布置在第4擋旁的第3擋。這基于通常很高的車輛行駛速 度而會(huì)導(dǎo)致不允許的高轉(zhuǎn)速以及極大地加大了變速器受損的風(fēng)險(xiǎn)。因此，可能例如會(huì)使變 速器卡住和/或損毀，以及導(dǎo)致對(duì)駕駛員和乘客來(lái)說(shuō)有危險(xiǎn)的情況。另一方面可能會(huì)出現(xiàn) 相反的情況，即，在升擋時(shí)掛入了過(guò)高的擋位，亦即取代第4擋地掛入了第7擋。這會(huì)導(dǎo)致 不再能確保最佳的變速器傳動(dòng)，并且由于現(xiàn)在更長(zhǎng)的傳動(dòng)而只存在明顯更小的加速，這還 可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火以及同樣會(huì)給駕駛員和乘客帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。
[0007] 另一方面存在減小換擋單元中的帶有配屬的閥和傳感器的執(zhí)行器的數(shù)量的必要 性，因而減少了部件數(shù)量以及因此降低了相關(guān)的成本和重量。
[0008] 因此由本申請(qǐng)人的DE102011017663A1公知，帶有主變速器部件和副變速器部件 的半自動(dòng)車輛變速器的換擋設(shè)備具有執(zhí)行器，該執(zhí)行器具有用于固定沒(méi)有要切換的換擋桿 的卡鎖裝置，卡鎖裝置被設(shè)計(jì)成使得在操作主變速器部件中的一個(gè)換擋桿時(shí)通過(guò)相同的卡 鎖裝置既固定了主變速器部件的其他換擋桿又固定了副變速器部件的換擋桿，以及在操作 副變速器部件的換擋桿時(shí)固定了主變速器部件的所有換擋桿。
[0009] 由本申請(qǐng)人的DE10249048A1公知，為帶有主變速器部件和至少一個(gè)組合式變速 器部件的多擋車輛變速器設(shè)置用于操作主變速器部件中的換擋元件的執(zhí)行器和用于操作 組合式變速器部件中的換擋元件的執(zhí)行器，其中，用于操作主變速器部件中的換擋元件的 執(zhí)行器也操作組合式變速器部件中的換擋元件。
[0010] 文獻(xiàn)EP2179200B1被視作是最為接近的現(xiàn)有技術(shù)且公開(kāi)了權(quán)利要求1的前序部分 的特征。它涉及一種用于汽車的變速器的換擋裝置，其帶有卡鎖裝置，其中，卡鎖裝置被構(gòu) 造和布置成使其在換擋軸為了預(yù)先選定擋位而軸向移動(dòng)時(shí)被一起導(dǎo)引以及在換擋軸為了 切換擋位而樞轉(zhuǎn)時(shí)自由運(yùn)轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在這個(gè)背景下，本發(fā)明所要解決的技術(shù)任務(wù)是，提供一種成本低廉且運(yùn)行安全的、 帶有換擋軌卡鎖裝置的換擋單元，以及提供一種用于為帶有多個(gè)分變速器的半自動(dòng)車輛變 速器選定換擋軌的方法。
[0012] 按照本發(fā)明，該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)如下方式來(lái)解決，即，卡鎖裝置具有留空部，換擋撥 指至少部分插入該留空部?jī)?nèi)，從而換擋撥指將由換擋軸的軸向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的力矩傳遞給卡鎖 裝置的導(dǎo)引區(qū)段以導(dǎo)引卡鎖裝置。
[0013] 換擋單元的特征在于，使卡鎖裝置借助與卡鎖裝置處于嚙合的換擋撥指沿著選擋 方向基本上不旋轉(zhuǎn)地且基本上沒(méi)有上升和/或下降運(yùn)動(dòng)地運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)，基本上不發(fā)生 繞垂直于并排布置的換擋軌取向的換擋軸的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和/或基本上不發(fā)生垂直于 換擋軸的軸線的直線垂直的向上和/或向下運(yùn)動(dòng)。為此，卡鎖裝置被構(gòu)造和布置成使其在 換擋軸為了選擇換擋軌而軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)被一起導(dǎo)引以及在換擋軸為了轉(zhuǎn)換換擋軌而樞轉(zhuǎn)時(shí) 自由運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0014] 卡鎖裝置的導(dǎo)引區(qū)段在對(duì)應(yīng)選擋過(guò)程的第一狀態(tài)下與換擋撥指機(jī)械接觸以及在 對(duì)應(yīng)換擋過(guò)程的第二個(gè)狀態(tài)下不與換擋撥指機(jī)械接觸，并且沿著換擋方向，也就是說(shuō)沿著 換擋軌的縱向延伸的方向具有開(kāi)口，該開(kāi)口比相應(yīng)的換擋軌的寬度更寬，因而選定的換擋 軌可以穿過(guò)這個(gè)開(kāi)口進(jìn)行切換。
[0015] 卡鎖裝置因此可以在選擇另一擋位時(shí)，也就是說(shuō)從已切換的擋位到下一更高或下 一更低的擋位或倒擋時(shí)，沿軸向通過(guò)換擋撥指機(jī)械地一起運(yùn)動(dòng)，其中，可以切換選定的擋 位，而已切換的老的擋位和所有其他不起作用的，也就是說(shuō)未被切換的或未被選定的換擋 軌，都被卡鎖在它們各自的空擋位置中。
[0016] 不僅執(zhí)行換擋運(yùn)動(dòng)也執(zhí)行選擋運(yùn)動(dòng)的換擋撥指也以概念"選擋撥指"和"換擋/選 擋撥指"而公知。
[0017] 變速器控制裝置根據(jù)駕駛員意愿或自主地按順序選擇和切換擋位，也就是說(shuō)，一 個(gè)擋位接著另一擋位地進(jìn)行切換，而沒(méi)有跳擋。
[0018] 擋位的選定通過(guò)換擋軌的軸向移動(dòng)和切換，也就是說(shuō)擋位的掛入，通過(guò)換擋軸的 樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在換擋運(yùn)動(dòng)中，與換擋軸連接的換擋撥指將換擋力矩從由第一執(zhí)行器，亦 即第一換擋執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的換擋軸傳遞給換擋軌，并且換擋軌沿著其縱向延伸為了切換換擋 軌而運(yùn)動(dòng)進(jìn)入兩個(gè)換擋位置中的其中一個(gè)內(nèi)或進(jìn)入空擋位置中。換擋撥指借助第二執(zhí)行 器，亦即所謂的選擋執(zhí)行器，沿著換擋軸的軸線方向朝向選定的換擋軌運(yùn)動(dòng)。在換擋撥指的 這種選擋運(yùn)動(dòng)中，由軸向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的力矩既在選擇更高的擋位時(shí)也在選擇更低的擋位以及 倒擋時(shí)被傳遞給卡鎖裝置的導(dǎo)引區(qū)段，因而與換擋軸不是固定地連接的卡鎖裝置純機(jī)械地 沿著選擋方向被一起導(dǎo)引。
[0019] 卡鎖裝置包括留空部，留空部允許至少部分進(jìn)入該留空部的換擋撥指的繞換擋軸 的軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以切換選定的換擋軌。留空部在此從卡鎖區(qū)段起延伸經(jīng)過(guò)卡鎖裝置的 導(dǎo)引區(qū)段的一部分以及具有如下寬度，該寬度大于換擋撥指的寬度以及大于換擋軌的寬 度，其中，換擋撥指的寬度小于或等于換擋軌的寬度。留空部可以延伸直至卡鎖區(qū)段的開(kāi)口 并過(guò)渡成開(kāi)口，也就是說(shuō)，開(kāi)口和留空部在這種情況下設(shè)計(jì)為一體的。
[0020] 按本發(fā)明的換擋單元是所謂的"換擋-選擋"設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)，與"換擋-換擋"設(shè) 計(jì)不同，按照本發(fā)明，換擋軌被僅一個(gè)換擋執(zhí)行器操作，在"換擋-換擋"設(shè)計(jì)中，每個(gè)單個(gè) 的換擋軌為了切換擋位分別通過(guò)換擋執(zhí)行器來(lái)切換，也就是說(shuō)為每個(gè)換擋軌配屬單獨(dú)的換 擋執(zhí)行器。
[0021] 要強(qiáng)調(diào)的是，按本發(fā)明的換擋單元可以用最多兩個(gè)執(zhí)行器來(lái)操作，以進(jìn)行換擋和 選擋。
[0022] 尤其要強(qiáng)調(diào)的是，與迄今為止的換擋-換擋設(shè)計(jì)相比，按本發(fā)明的換擋單元尤其 可以為輕型和重型的商用車，例如輕型和重型的載重汽車、公共汽車和工程車輛（如翻斗 車）提供更好的換擋執(zhí)行器的數(shù)量與有待操作的換擋軌的數(shù)量的比例。因此，該比例在按 本發(fā)明的換擋單元中是1/n，其中，η是換擋軌的數(shù)量，而在換擋-換擋設(shè)計(jì)中提及的比例是 1:1。正好在具有很大數(shù)量的擋位的車輛中，在節(jié)省重量和降低成本方面有很大潛力。
[0023] 在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，半自動(dòng)車輛變速器是帶有第一和第二分變速器的雙離合 變速器。在雙離合變速器中，在擋位切換時(shí)，對(duì)應(yīng)第一變速器分支或第一分變速器地力鎖合 地切換到第二變速器分支或第二分變速器，而在另一分變速器中于是可以選定擋位。選擋 和換擋運(yùn)動(dòng)由能軸向移動(dòng)的以及能繞自己的軸線樞轉(zhuǎn)的換擋軸傳遞。通過(guò)使用雙離合變速 器，可以在沒(méi)有牽引力中斷的情況下進(jìn)行換擋，這除了更靈活地作用的車輛外也實(shí)現(xiàn)了車 輛的更快的加速。
[0024] 業(yè)已表明，按本發(fā)明的換擋單元通過(guò)在卡鎖已切換的換擋軌的同時(shí)又卡鎖不起作 用的換擋軌而在有雙離合變速器的車輛中實(shí)現(xiàn)了一種自動(dòng)防故障運(yùn)行，也就是說(shuō)，在車輛 運(yùn)行中，始終有一個(gè)分變速器的至少一個(gè)前進(jìn)擋被掛入，其在例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障以及與之 相關(guān)地另一分變速器的重新選定的擋位未掛入的情況下，使車輛駕駛員能夠用已切換的擋 位至少湊合地導(dǎo)引車輛。換句話說(shuō)：始終切換兩個(gè)分變速器中的至少一個(gè)的擋位。尤其在 上坡行駛或下坡行駛時(shí)，已切換的擋位可以在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)有問(wèn)題時(shí)防止車輛的過(guò)大的驅(qū) 動(dòng)損失或防止過(guò)快的加速。
[0025] 此外，優(yōu)選第一組換擋軌配屬于第一分變速器，而第二組換擋軌配屬于第二分變 速器。因此，例如可以將偶數(shù)擋配屬于第一分變速器以及將奇數(shù)擋配屬于第二分變速器，或 者反過(guò)來(lái)將偶數(shù)擋配屬于第二分變速器以及將奇數(shù)擋配屬于第一分變速器。倒擋可以配屬 于一個(gè)分變速器或配屬于另一分變速器。通過(guò)這種配屬關(guān)系可以更簡(jiǎn)單地執(zhí)行選擋過(guò)程。 因此，換擋撥指切換一個(gè)換擋軌的一個(gè)擋位并緊接著選定另一換擋軌的另一擋位。通過(guò)這 種配屬關(guān)系，成功地使每個(gè)分變速器始終能切換一個(gè)擋位，這實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有