專利名稱：變速器換擋桿偏置組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及相對于變速器中的一組換擋導軌使變速器換擋桿偏置的裝置，更具體地說，本發明涉及一種柱塞銷系統的使用，其目的是在選擇導軌時使桿上的反作用或“反沖”力達到最小。
使用彈簧加載的柱塞銷使換擋桿偏置不是新的技術，每當變速器在空擋時，這種裝置典型地用于使換擋桿與一個“最佳的”導軌對準，這種裝置也加強了選擇的“觸覺”，或提供了“導軌清晰度”而改善了換擋過程的人機工程學性能，尤其是在重型卡車變速器的換擋時更能體會到這點。
然而，很少有重型變速器的設計能在每當選擇一個新的導軌位置時，提供一個顯著的力量放松或“轉折點”感覺。過去，已設計出能提供這種感覺的裝置其制造是昂貴的，另外，典型的轉折點設計僅涉及彈簧和柱塞，它往往增加而不是減少伴隨予定導軌的選擇而產生的“反沖”力。
這里公開的變速器換擋桿偏置組件提供了一種彈簧偏置閉鎖系統，它能減小普通的柱塞銷加壓系統所產生的“反沖”力。這種桿偏置組件在每當一個新的導軌被選擇時也能提供一個“轉折點”換擋感覺。這種組件包括一個推進件，它具有帶角度的凸輪面，推進件能與一個彈簧相配合，將一組球推進所選定的沿柱塞銷縱軸定位的環形閉鎖槽。
在一個最佳形式中，該組件包括一個換擋導軌支架，一個可在支架中運動的換擋聯鎖裝置，和一個適于與聯鎖裝置接合的換擋桿，它可以選擇一組變速器換擋導軌中的任何一個;相對導軌橫向定位并適于通過聯鎖裝置與換擋桿一起運動的柱塞銷，柱塞銷具有一個臺肩并在與臺肩相反的一端有一組減小了直徑的閉鎖槽，每個槽形成有一個對相對的斜面，一個固定的端蓋容納并反作用于帶槽和斜面的柱塞銷的一部分，一個環形推進件圍繞柱塞銷，并通過圍繞銷定位并在推進件和柱塞銷臺肩之間軸向延伸的彈簧支承一組保持在端蓋之內的球，推進件上的凸輪面用于將球推進對應于一個選定換擋導軌的閉鎖槽。
圖1是本發明的變速器換擋桿偏置組件的剖視平面圖。
圖2～6是當柱塞在三個導軌位置之間進行變換時，柱塞銷和端蓋裝置的順序圖。
圖7和8是圖1～6中的推進件的一個最佳實施例的側視圖。
圖9是本發明的一個柱塞銷的另一推薦實施例。
首先參見圖1，一個換擋桿偏置組件10包括一個換擋桿指銷12，它通過支承在一個支架(未顯示)中的聯鎖裝置14而工作，正如本專業技術人員可以理解的通常由指銷12通過聯銷裝置14而使柱塞銷20的聯鎖端18移動，正如通過變速器換擋塔架開口17所顯示的那樣。
一組球28圍繞柱塞銷20的縱軸“a-a”對稱設置，在本推薦實施例中，兩個這樣的球相隔180°定位。球的對稱定位有助于避免由球引起的銷的不勻衡側負載而導致的銷20翹起。
柱塞銷20具有一環形臺肩22，它適于對一螺旋壓簧24施加偏壓使其靠在一環形推進件26上。元件26被支承可在一個變速器殼體壁(未顯示)上鉆出的圓柱孔40中移動，其位置可直接將彈簧24的力傳到球28，壓簧24推動推進件使其接觸球28，而球28本身又壓靠在端蓋54的平的底端面30上，通過與孔40的螺紋部分58嚙合的帶螺紋的外表部分56而將端蓋54旋入孔40。端面30具有一個垂直于柱塞銷20和端蓋54軸“a-a”的表面。
推進元件26具有一個帶角度的凸輪表面32，它能動作朝柱塞銷軸a-a徑向向內推動球并使球進入閉鎖槽34，36和38。在推進件26的與其凸輪面32隔開的另一端，形成有一個環形平支承面27，該平面也垂直于軸a-a，適于與壓簧24(最好是一個螺旋彈簧)接合。
每個閉鎖槽形成有一對相對的斜面24，球必須在該斜面上用力擠壓以致允許換擋桿指銷12移動到下一個選定的導軌位置，可以看到，柱塞銷槽34對位于低-倒換擋導軌44，柱塞銷槽36對應于1-2擋導軌46，而柱塞銷槽38對應于3-4擋導軌48。
現在參看圖7和8，在側視圖中更清楚地顯示了推進件26;圖8中所示的元件26相對于圖7的視圖轉動了90°(圍繞軸a-a)，本專業技術人員可以理解，表面32是一個有復合角度的表面。所以，每個表面不僅有朝軸a-a的向內的角度(圖8中的角度B)，而且每個表面還包括兩個具有相反的角度的部分31和33(圖7中的角度A)。這后一結構確保兩個球28保持隔開180°，于是在任何時候都沿一固定的徑向路線移動。表面31和33的最佳相反角度A(從垂直于軸a-a的線Y測量)是在8°～12°的范圍之間(圖7)，凸輪表面32的角度B是在20～30°范圍之間(圖8)。
正如從圖7和8可以看到，元件26的支承面27是凹進的，以確保彈簧24可以滿意地不翹起地安置。
現在參見圖2-6，可以理解，在圖2中，在柱塞槽38中的球28的位置對位于3-4擋導軌48，當桿指銷12朝1-2擋導軌46移動時，柱塞銷進一步移動進入端蓋54，如圖所示。柱塞銷相鄰于槽38的斜面42徑向朝外推動球，使其進入推進件26的凸輪面32和端蓋54底端面30之間的環形空間50，當球28到達槽38和槽36的相鄰的斜面42的頂點之上時，可以獲得一個“轉折點”的感覺，而對于既將來臨的從換擋導軌48到換擋導軌46的轉換發出信號(圖3和4)。
現在參見圖5，換擋桿指銷現在是在1-2擋導軌46的位置，從而球被徑向推進柱塞銷槽36，可以理解，“反沖”力將達到最小，從而球受到凸輪面壓力而進入閉鎖槽36。
參見圖6，球28與柱塞銷槽34嚙合，這對應于低-倒擋導軌44，彈簧壓縮的量越大，將球保持在給定閉鎖槽中就越費力，于是，隨著桿從導軌48向導軌44移動，轉折點感覺將顯著地更大。
現在重新參見圖1，描繪在圖的下半部的一個第二換擋桿偏置組件10′在所有結構方面與前面描述的組件10是相同的，然而，在操作中，每當組件10動作時，組件10′將是靜止的。于是，在導軌44，46和48之間的運動將引起柱塞銷20的運動，但不引起柱塞銷20′的運動。相反，柱塞銷20′僅僅相對于導軌48和52之間的移動而運動，而在這期間組件10成為不動的。本專業技術人員可以理解，在所述的最佳實施例中導軌48是一個“優選”導軌，或是一個當變速器換擋桿在空擋時換擋桿指銷12與之對齊的導軌，雖然可以僅使用一個組件-例如，如果成本原因的限制-但是，使用兩個偏置組件10，10′將保證一個優選的導軌。因此，沒有組件10′，柱塞端18可能將指銷12推過換擋導軌52，或甚至處于導軌48和52之間。
根據換擋導軌的數量，不需要總是使用兩個組件10和10′上的所有槽。例如，在圖1的實施例中，僅僅組件10′的槽36′和38′與球28′嚙合(分別在導軌48和52之間的換擋期間)，槽34′從不被嚙合。
最后，一個柱塞銷的另一實施例80顯示于圖9中，它僅包含兩個槽84和86，這后一結構被設想用于相似于組件10′的組件中;其中，僅需使用兩個閉鎖槽(36′和38′)，柱塞銷20或80的相對的斜面42具有作為所需系統特性的函數而要加以確定的角度。最好，相鄰的相反斜面42a和42b(圖9)由一環形平臺82隔開。作為一個規則，位于各平臺82下面的斜面42a的角度C大于位于各平臺82上面的斜面42b的角度D，在銷20或銷80的最佳結構中，角度C是在45°～60°范圍之間，角度D是在30°～50°范圍之間。
雖然這里僅詳細描述了一個最佳實施例，但下面的權利要求包括了許多未顯示或描述的另外的實施例，它們都處于本發明的精神和范圍之中。
權利要求
1.一種變速器換擋桿偏置組件，它與一組變速器換擋導軌相互配合，該組件包括一個換擋導軌支架，一個可在支架中運動的換擋聯鎖裝置，和一個適于在支架中運動而選擇所述一組換擋導軌中任何一個的換擋桿，所述組件還包括一個柱塞銷，它具有一個相對于所述導軌橫向定位的軸線，并適于通過所述聯鎖裝置隨所述換擋桿一起運動其改進包括閉鎖偏置裝置，它包括一個柱塞銷，其有一個臺肩并包括定位于與所述臺肩相反一端的一組軸向間隔的縮小了直徑的閉鎖槽，每個槽限定了一對相對的斜面，所述的閉鎖偏置裝置還包括一個端蓋，它適于接納帶有所述閉鎖槽和斜面的柱塞銷的一部分，所述柱塞端蓋的內部有一底端面，一個環形推進件可運動地位于所述端蓋之內，所述元件圍繞所述柱塞銷，所述閉鎖偏置裝置還包括一組球，它們處于所述推進件和所述端面之間，一個位于所述柱塞銷臺肩與所述推進件之間的彈簧朝所述端面對球施加壓力，其中，所述推進件包括推所述球進入對應于所選換擋導軌的閉鎖槽之一的裝置。
2.如權利要求1所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述推進件的用于推所述球進入閉鎖槽中任何一個的裝置為一個用于各球的有角度的凸輪面。
3.如權利要求2所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述球繞所述柱塞銷的軸線對稱設置。
4.如權利要求3所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述凸輪面是復合的，其中，一對相反地帶角度的表面共同作用，在所有時間內將各球保持在一個固定的徑向通路中。
5.如權利要求4所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述柱塞銷的相鄰的相反斜面的角度是不相等的。
6.如權利要求5所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述一組球包括兩個圍繞所述柱塞銷的相互間隔180°的球。
7.如權利要求6所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述端蓋的底端面是平的，具有一個垂直于所述柱塞銷軸線的表面。
8.如權利要求7所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述推進件的一端限定了一個與所述凸輪表面隔開的環形的平的彈簧支承表面，其中，所述支承表面也垂直于所述軸線。
9.如權利要求8所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述偏置組件還包括一個其結構與所述第一偏置裝置相同的第二閉鎖偏置裝置，它與所述換擋指銷橫向對齊，并可由換擋指銷獨立地非同步地接合。
10.如權利要求9所述的變速器換擋桿偏置組件，其特征在于所述第一和第二閉鎖偏置裝置一起工作提供一個最佳導軌。
全文摘要
一種變速器換擋桿偏置組件，包括一個柱塞銷，它有一臺肩，銷在沿其縱軸與臺肩相反的一端有一組縮小了直徑的閉鎖槽，各槽限定了一對相對的斜面，一個端蓋適于接納有槽和斜面的柱塞的一部分，繞柱塞銷有一環形推進件，它有一帶角度的凸輪面，適于與一組位于推進件和端蓋端面之間的球接合，推進件通過殼體中的彈簧壓靠著球，彈簧座落在柱塞銷的臺肩上，壓靠推進件，將球推入與選定換擋導軌相對應的一個閉鎖槽中。
文檔編號F16H63/36GK1052727SQ9011014
公開日1991年7月3日 申請日期1990年12月18日 優先權日1989年12月19日
發明者里克·D·沃森 申請人:達納公司