專利名稱：用于手動齒輪箱的自動操作的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于自動切換的手動齒輪箱的操作裝置，所述齒輪箱具有用于每個齒輪的可移動的接合元件，所述操作裝置具有旋轉軸和用于所選擇的接合元件的移動的可樞轉的換擋指裝置。
背景技術：
自動切換手動齒輪箱中的一種通常存在的構造是相應的齒輪通過通常呈軸的形式的接合元件移動而接合或分離。接合元件具有凹口或通過接合在凹口中并沿相應的方向推動接合元件的換擋指起作用的軛狀肩部，用于齒輪的接合或分離。換擋指通過圍繞旋轉軸樞轉而實現該移動。這需要換擋指和樞轉操作軸首先軸向
移動，以使得換擋指軸向位于用于與相應的接合軸協作的位置。旋轉軸隨換擋指的軸向移動包括一般通過采用氣壓的或液壓動力裝置應用相對大的力。因此，齒輪改變傾向于變得笨重和不精確。這種齒輪箱特別地在US20040154419、US20020189388、US2001037698 和FR2860567 中描述。US20040154419A1描述了一種用于齒輪箱操作的機構，由此電磁線圈或電動機根據齒輪箱中哪個齒輪被接合而使可以移開換擋指、組件中的兩個或更多個指的軸和牽引電磁線圈樞轉。該移開是為了防止任何雙齒輪改變、即兩個選擇器軸的同時接合。該移開沿傳遞樞轉移動和軸向移動的選擇器軸軸向發生。US20020189388A1是整個基于電磁線圈和僅僅一個換擋指并采用電磁線圈使換擋指切換到七個不同的位置的齒輪改變機構。設有三個電磁線圈來實現該切換。US2001037698描述了一種通過電磁線圈樞轉的換擋指。FR2860567描述了多個可以相對于彼此單獨地接合的換擋指，其具有當其它的齒輪被操作時防止不正確的齒輪接合的滑動件，一種鎖定滑動件。本發明的目的是提出一種這里涉及的種類的操作裝置，由此上面描述的缺點被消除，因此該裝置使得齒輪的接合和分離比在現有技術中可能的更平滑地和更簡單地發生成為可能。
發明內容
所述目的按照本發明通過在導言中提出的種類的操作裝置獲得，其具有特殊的特征，換擋指裝置包括多個單獨的換擋指，其中的每一個換擋指與特定的接合元件相關聯并適于獨立于其它的換擋指可單獨地樞轉。每個換擋指的單獨的和獨立的操作消除了使任意換擋指與使齒輪接合或分離有關地軸向移動的需要。因此，原則上，換擋指和旋轉軸可以被布置為它們不可軸向移動。這使齒輪箱更容易操作并獲得更高的精度。施加的力變得更小，并且旋轉軸軸向方向所需的力被大大地減小或消除。因此動力裝備可以被簡化，并且在沒有氣壓裝置的情況下被構造。消除該需要能夠使換擋指軸向移動，并使得操作裝置的構造比已知的相似裝置更簡單。按照一個優選的實施方式，換擋指沿可軸向移動的旋轉軸彼此相繼地軸向安裝，以呈現多個操作位置，在每一個位置中，為了與其共同旋轉，旋轉軸僅被連接至一個換擋指并可相對于其它的換擋指樞轉。該方案提供了一種用于實現樞轉運動的非常簡單的技術方案，因為相同的軸被用于所有換擋指的操作。它還消除了實現操作裝置的任意部分的軸向運動的需要。
按照另一個優選的實施方式，旋轉軸通過每個換擋指中的孔延伸，每個孔具有至少一個通過它軸向延伸的凹槽，并且旋轉軸具有至少一個用于根據旋轉軸的操作位置與換擋指中的至少一個中的相應的凹槽樞轉協作的徑向突起。結果是，旋轉軸和相應的換擋指之間的花鍵狀的連接件的建立和因此樞轉運動的有效的和可靠的傳遞。旋轉軸的運動是一種使其突起與涉及預期的齒輪的換擋指樞轉協作的簡單方法。按照另一個優選的實施方式，每個換擋指具有通過相應的彈簧推向旋轉軸的指示元件，旋轉軸具有適于能夠容納任意指示元件的空穴。指示元件有助于旋轉軸的軸向定位，以使其到達用于使預期的換擋指樞轉的正確位置。當空穴軸向移動到用于指示元件中的一個的位置時，彈簧將使指示元件嵌入空穴，由此指示用于實現為了齒輪改變而進行的樞轉的相對于換擋指的正確的軸向位置。當從該位置軸向運動以便接合另一個齒輪時，指示元件抵抗彈簧的作用被向上推出凹口，并緊靠旋轉軸的外周。有利地，指示元件呈球的形式，或者在其面朝旋轉軸的一側為球形構造，并且空穴為相對應的球形。因此有助于指示元件的嵌入和推出。按照另一個優選的實施方式，換擋指沿包括多個同軸的旋轉軸的旋轉軸組件彼此相繼地軸向安裝，同軸的旋轉軸可相對于彼此樞轉，并且為了與其共同旋轉，每一個被連接至特定的換擋指。該備選實施方式消除了提供用于相應的換擋指的牢固的鎖止的鎖止機構的需要，這在該方面表示一種簡化。通過使旋轉軸中的被選擇的一個樞轉而實現齒輪選擇。按照另一個優選的實施方式，每個旋轉軸具有為了與其共同旋轉被連接至旋轉軸的徑向突出的樞轉元件，這些樞轉元件沿旋轉軸組件彼此相繼地軸向布置。樞轉元件有助于相應的旋轉軸的樞轉。它們軸向分離的事實還使得容易使旋轉軸中的僅一個樞轉。有利地，每個樞轉元件呈徑向銷的形式。按照另一個優選的實施方式，該裝置包括可在旋轉軸組件上樞轉并具有肩部元件的可軸向移動的滑動件，肩部元件適于根據滑動件的軸向位置在已選擇的樞轉元件的上樞轉作用。滑動件和樞轉元件構成一種用于齒輪的接合的簡單的、牢固的和可靠的機構。通過使滑動件移動以使其肩部元件進入在相應的樞轉元件上起作用的位置，實現齒輪選擇。此后，通過使滑動件樞轉，相關的換擋指可以經由它們的相關聯的旋轉軸容易地樞轉。按照另一個優選的實施方式，滑動件呈在旋轉軸的最外面上支撐的帶切口圓筒的形式，并具有軸向延伸的開口，其包括具有較小的外周寬度的第一部分和具有較大的外周寬度的至少一個第二部分，較小的和較大的外周寬度由使齒輪接合和分離所需換擋指的角度移動的至少兩倍的角度范圍上的差限定。被這樣構造的滑動件的肩部元件將是非常簡單的構造，因為開口的較小的部分的邊緣本身將起肩部元件的作用。開口的剩余部分的較大的寬度使得在不影響其它的旋轉軸中的任一個的樞轉元件的情況下發生滑動件的樞轉成為可能。按照另一個優選的實施方式，開口包括兩個具有較大的寬度的部分，每個軸向位于具有較小的寬度的部分的相應側。因此，使齒輪接合所需的滑動件的最大軸向移動被最小化。按照另一個優選的實施方式，較小的寬度與5-10°范圍內的角度相對應，較大的寬度與120-175°范圍內的角度相對應。上面表示的較小的和較大的相對定義一般在該角度范圍內實現。較小的寬度必須至少與每個樞轉元件的外周范圍一樣大，具有某些公差以避免樞轉元件和滑動件之間的軸向相對運動的中斷。然后，所表示的范圍內的較大的寬度將導致與用于沿任意方向的齒輪改變運動的空間有關的好的余量。較大的寬度小于180°的事實提供滑動件圍繞旋轉軸組件對中的保證。按照另一個優選的實施方式，操作裝置包括適于使旋轉軸/旋轉軸中的一個樞轉的電磁線圈或電動機。創新的操作裝置使得僅僅需要施加使齒輪接合或分離的相對小的量的力成為可能。該實施方式利用省去氣壓或液壓操作的可能性。由此該裝置變得特別簡單和可靠。本發明還涉及一種具有按照本發明，特別地按照其優選實施方式中的任一個的操作裝置的齒輪箱。本發明還涉及一種具有創新的齒輪箱的機動車輛。創新的齒輪箱和創新的機動車輛提供與創新的操作裝置及其優選實施方式的相似種類的優點，該優點在上面進行了描述。本發明的上面表不的有利的實施方式在從屬于權利要求I的權利要求中表不。應當注意的是，其它優選的實施方式當然可以呈上面表示的優選實施方式的可以想到的所有組合的形式。本發明通過按照本發明的操作裝置的某些實例的下面提出的詳細描述參照附圖
進一步解釋。
圖I是按照本發明的第一實施方式實例的操作裝置的側視圖。圖2是圖I中的操作裝置的一部分的透視圖。圖3是通過圖2中的操作裝置的細節的剖面。圖4是按照第二實施方式實例的操作裝置的透視圖。圖5是來自圖4中的操作裝置的細節的上部的視圖。圖6是沿圖5中的線VI-VI的剖面。圖7是通過圖4中的操作裝置的細節的縱向剖面。圖8示意性地示出具有按照本發明的操作裝置的齒輪箱。圖9示意性地示出具有按照圖8的齒輪箱的車輛。
具體實施例方式圖I以側視圖示出了按照本發明的操作裝置，在其中，旋轉軸I具有多個換擋指、在該實例中是三個換擋指2、3、4。為了與其共同旋轉，每個換擋指適于可借助于花鍵狀的連接件被連接至旋轉軸I。當換擋指中的一個為了與其共同旋轉而被牢固地連接至旋轉軸I時，其它兩個空轉。因此，旋轉軸I的樞轉使換擋指2、3、4中的任一個為了共同旋轉而被連接以樞轉，在其在圖示中向下突出的部分上將垂直于紙面移動出去。其它兩個換擋指將是靜止的。樞轉的換擋指被連接至垂直于紙面延伸的未示出的接合軸，并使接合軸移動，以使未示出的齒輪箱中的齒輪中的一個接合或分離。附圖標記11表示用于旋轉軸I的軸向運動的驅動單元。驅動單元11有利地是電磁線圈或電動機。附圖標記10表示用于使旋轉軸旋轉的驅動機構。圖2以透視圖示出了圖I的右部，換擋指中的一個被去除以使得某些細節更清楚。每個換擋指3、4包括包圍旋轉軸I的圓形部分12和從圓形部分12突出并且是平面形狀的
指部分13。每個換擋指在其圓形部分具有容納參照圖3詳細示出的相應的指示機構5、6、7的徑向孔。旋轉軸I具有兩個突起14，僅僅其中一個在圖2中可見，其它的位于徑向相對偵U。每個突起14呈以稍微小于換擋指的厚度的軸向范圍軸向延伸的脊部14的形式。圖3以與軸向方向垂直的剖面示出了中間換擋指3，換擋指3與旋轉軸的突起4軸向對中地定位。換擋指3具有兩個徑向布置并且形狀補償突起14的凹槽15。因此在旋轉軸I和換擋指3之間建立花鍵狀的連接件，換擋指軸向定位，其凹槽15與突起14結合。指示機構5包括將球16的形式的指示元件16推向旋轉軸的彈簧17。旋轉軸I具有適于能夠容納球16的球形空穴18。在所示出的位置，球16被壓入空穴18。旋轉軸的空穴18位于與軸的脊部14對中的位置。齒輪改變如下參照圖2和3發生。在空擋狀態下，換擋指2、3、4位于彼此對中的位置，以使得它們的相應的凹槽15形成組合的凹槽。在該狀態下，旋轉軸I被這樣定位，其脊部14位于與換擋指的凹槽15對中的位置。旋轉軸I的空穴18也位于與換擋指中的一個、有利地是中間換擋指3的球16軸向對中的位置。如果借助于換擋指4接合的齒輪被啟動，那么旋轉軸向圖2中的右側軸向移動。這導致球16從空穴18推出，并在旋轉軸的外周軸向滑動。當軸向運動使空穴18到達圖示中的右側的換擋指4時，后者的球嵌入空穴8并且因此明顯的軸向位置成為被移動到的位置。在運動過程中，旋轉軸的脊部14移動到接合到右側的換擋指4的相應的凹口中。在該位置，旋轉軸I樞轉，這導致花鍵狀的連接件14、15使換擋指4樞轉并在未示出的接合軸上起作用。樞轉運動使換擋指4的指示機構7向外推動，并沿外周方向在旋轉軸I上滑動。在所示出的實例中，旋轉軸僅具有一個用于球形鎖止的空穴18。備選地，空穴的數量可以與換擋指的數量相同，以使得在空擋狀態下，每個球16被推入相應的空穴。空穴18可以備選地呈沿圓周方向延伸的圓形輪廓的凹槽的形式。按照本發明的操作裝置的另一個實例在圖4-7中示出。在這種情況下，旋轉軸組件101適于操作換擋指102、103、104。旋轉軸組件101由三個同軸的旋轉軸101a、101b、IOlc構成，為了與其共同旋轉，每一個被連接至換擋指102、103、104中的相應一個。因此，兩個外部旋轉軸IOlbUOlc是空心軸，而內部旋轉軸IOla可以備選地是實心的。旋轉軸中的每一個位于其圖示中的左端，處于空擋狀態的相應的徑向突出的銷105、106、107全部位于相同的軸向平面內。內部驅動軸IOla比中間驅動軸IOlb稍微更向外向左延伸，中間驅動軸本身比最外面的驅動軸IOlc稍微更向外延伸。這樣的目的是在兩個內部軸上提供用于銷105、106的空間。用于實現旋轉軸的樞轉運動的滑動件110位于其銷的區域中。旋轉軸組件101在圖示中其右端以與第一實例中相似的方式以軸頸支承(journalled)在由軸承殼109支承的軸承外殼108中。滑動件110呈具有與外部旋轉軸IOlc的外徑相對應的內徑的大致圓筒形的形狀，并以可以軸向移動和樞轉的方式以軸頸支承在后者上。軸向延伸的開口 111沿滑動件110的整個長度延伸。開口的寬度是變化的，并且被分成三個部分111a、111b、111c，每一個延伸滑動件
110的長度的1/3。寬度為與剛剛半圈的角度相對應的相對大的寬度的部分Illa位于滑動件110的一端。寬度相同的另一個部分Illc位于滑動件110的另一端。在其之間，沿滑動件的軸向中心區域，有寬度比第一和第二部分明顯小的部分111b。中間部分Illb的寬度與大約10°的角度相對應。中間部分呈從構成較寬的部分IllaUllc的開口的邊緣的每一側伸出的舌狀物115的形式。第三部分Illb相對于其它兩個對稱地放置。通過使滑動件110沿旋轉軸組件101軸向移動，以使得具有最小的寬度的部分Illb變成與銷105、106、107中與將被接合的齒輪相關聯的任一個軸向對中，從而實現齒輪接合和分離。此后，滑動件110樞轉，因此最小的寬度的部分Illb的一個邊緣壓靠相應的銷，并使該銷隨著其樞轉，在圖示中所述銷是中間的銷106。這個結果是使銷106被緊固至其的旋轉軸IOlb樞轉，因此使被緊固至旋轉軸的換擋指103樞轉。然后，換擋指103以傳統的方法使相關聯的接合軸(未不出)移動。當滑動件110樞轉以使銷106動作時，其它兩個銷105、107將不被影響，因為與其軸向放置的開口的部分IllaUllc具有明顯較大的寬度。這些部分的相應的邊緣在樞轉運動過程中將不到達相應的銷，因為最小的寬度的部分Illb的邊緣和其它兩個IllaUllc的相應的邊緣之間的角度距離大于所需的移動角度。可以理解的是，最小的寬度的部分不必需軸向位于滑動件的中間。它可以備選地位于滑動件的一端，在這種情況下，其它的兩個部分將形成組合的較大的寬度的部分。附圖標記112表示用于滑動件110的軸向運動的控制裝置，附圖標記113表示用于滑動件通過位于滑動件上的樞轉凸耳中的一個樞轉的控制裝置。雖然這些控制裝置可以本身包括傳統的氣壓裝置或液壓裝置，但是按照本發明的操作裝置使得為了該目的采用更簡單的和更便宜的裝置，例如電磁線圈或電動機成為可能。因此有利地，操作裝置是這樣的類型。圖7示出相應的旋轉軸101a、101b、101c，每一個延伸到相應的相關聯的操作指102、103、104，為了與其共同旋轉，它們與操作指連接。附圖還示出在圖示中的后者的左端位于軸組件的外部的滑動件110。圖8示意性地示出了具有按照本發明的操作裝置200的齒輪箱202，由此，齒輪改變運動通過具有接合軸203和切換軛204的接合元件201以傳統的方式傳遞。
圖9示出了具有按照本發明的齒輪箱202的車輛205。
權利要求
1.一種用于自動切換的手動齒輪箱的操作裝置，所述齒輪箱具有用于每個齒輪的可移動的接合元件，所述操作裝置具有旋轉軸(l、101a、101b、101c)和可旋轉的換擋指裝置(2、3、4、102、103、104)以使所選擇的接合元件移動，每個換擋指裝置(2、3、4、102、103、104)包括多個單獨的換擋指(2、3、4、102、103、104)，每一個所述換擋指與特定的接合元件相關聯并可獨立于其它的換擋指單獨地樞轉，換擋指(2、3、4)沿旋轉軸(I)彼此相繼地軸向安裝，其特征在于，旋轉軸(I)可軸向移動，以呈現多個操作位置，在每一個操作位置中，為了與至少一個換擋指(2、3、4)共同旋轉，旋轉軸(I)被連接至所述至少一個換擋指(2、3、4)并可相對于其它的換擋指樞轉。
2.如權利要求I所述的操作裝置，其特征在于，旋轉軸(I)通過每個換擋指(2、3、4)中的孔延伸，每個所述孔具有至少一個軸向延伸通過所述孔的凹槽(15)，并且旋轉軸(I)具有至少一個用于根據旋轉軸(I)的操作位置與換擋指(2、3、4)中的至少一個中的相應的凹槽(15)樞轉協作的徑向突起(14)。
3.如權利要求2所述的操作裝置，其特征在于，每個換擋指(2、3、4)具有通過相應的彈簧(17)推向旋轉軸的指示元件(16),旋轉軸(I)具有適于能夠容納任意指示元件(16)的至少一個空穴(18)。
4.如權利要求1-3中的任一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括適于使旋轉軸/旋轉軸中的一個轉動的電磁線圈或電動機。
5.一種自動切換的手動變速箱(202)，其特征在于，所述手動變速箱(202)具有如權利要求1-4中的任一項所述的操作裝置(200)。
6.一種機動車輛(205)，其特征在于，所述機動車輛具有如權利要求5所述的齒輪箱(202)。
7.一種用于自動切換的手動齒輪箱的操作裝置，所述齒輪箱具有用于每個齒輪的可移動的接合元件，所述操作裝置具有旋轉軸(l、101a、101b、101c)和可旋轉的換擋指裝置(2、3、4、102、103、104)以使所選擇的接合元件移動，每個換擋指裝置(2、3、4、102、103、104)包括多個單獨的換擋指(2、3、4、102、103、104)，每一個所述換擋指與特定的接合元件相關聯并可獨立于其它的換擋指單獨地樞轉，其特征在于，所述換擋指(102、103、104)沿包括多個同軸的旋轉軸(101a、101b、IOlc)的旋轉軸組件(101)彼此相繼地軸向安裝，所述旋轉軸可相對于彼此樞轉，并且為了與特定的換擋指共同旋轉，每個所述旋轉軸被連接至所述特定的換擋指(102、103、104)。
8.如權利要求7所述的操作裝置，其特征在于，每個旋轉軸(101a、101b、IOlc)具有為了與旋轉軸共同旋轉被連接至所述旋轉軸的徑向突出的樞轉元件(105、106、107)，所述樞轉元件沿旋轉軸組件(101)彼此相繼地軸向布置。
9.如權利要求8所述的操作裝置，其特征在于，所述裝置包括可在旋轉軸組件(101)上軸向移動和旋轉并具有肩部元件的滑動件(110)，所述肩部元件適于根據滑動件(110)的軸向位置在已選擇的樞轉元件(105、106、107)上旋轉作用。
10.如權利要求9所述的操作裝置，其特征在于，所述滑動件(110)呈以軸頸支承在旋轉軸的最外面上的帶切口圓筒的形式，并具有軸向延伸的開口(111)，所述開口(111)包括具有較小的外周寬度的第一部分(IOlb)和具有較大的外周寬度的至少一個第二部分(101a、101c)，所述較小的外周寬度和較大的外周寬度由角度范圍內的差限定，所述角度范圍是使齒輪接合和分離所需的換擋指(102、103、104)的角度移動的至少兩倍。
11.如權利要求10所述的操作裝置，其特征在于，所述開口(111)包括兩個較大的寬度的部分(101a、101c)，每個所述較大的寬度的部分(101a、IOlc)軸向位于具有較小的寬度的部分(IOlb)的相應側。
12.如權利要求10或11所述的操作裝置，其特征在于，所述較小的寬度與5-10°范圍內的角度相對應，所述較大的寬度與120-175°范圍內的角度相對應。
13.如權利要求7-12中的任一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括適于使旋轉軸/旋轉軸中的一個轉動的電磁線圈或電動機。
14.一種自動切換的手動變速箱(202)，其特征在于，所述手動變速箱(202)具有如權利要求7-13中的任一項所述的操作裝置(200)。
15.一種機動車輛(205)，其特征在于，所述機動車輛(205)具有如權利要求14所述的齒輪箱(202)。
全文摘要
本發明涉及一種用于自動切換的手動齒輪箱的操作裝置。齒輪箱具有用于每個齒輪的可移動接合元件。操作裝置具有旋轉軸(1)和可旋轉的換擋指(2、3、4)，以使被選擇的接合元件移動。按照本發明，換擋指裝置(2、3、4)包括多個單獨的換擋指(2、3、4)，每個與特定的接合元件相關聯。每個換擋指(2、3、4)適于可獨立于其它的換擋指(2、3、4)單獨樞轉。
文檔編號F16H63/20GK102803798SQ201080026444
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月14日 優先權日2009年6月17日
發明者M·哈格貝里 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司