气动的换挡助力单元和用于调节气动的换挡助力单元的方法与流程

1.本发明涉及用于机动车的换挡变速器的气动的换挡助力单元和用于调节气动的换挡助力单元的输出力的方法。


背景技术：

2.为了减少手动换挡力，在机动车中使用气动的换挡助力单元。换挡助力单元的压缩空气供应的压力水平的波动由于换挡助力单元的气动作用面而导致换挡助力单元的输出力的波动。
3.为了避免这种效应，使用额外装配的限压阀，这些限压阀经由流动线路而与换挡助力单元或借助压缩空气通过的连接元件而机械地安装到换挡助力单元上。后一种解决方案也称为具有“附加”限压阀的换挡助力单元。
4.已知的解决方案稳定并限制换挡助力单元的运行压力，但在此没有考虑换挡助力单元的摩擦工艺的公差范围。由于这个原因，已知的换挡助力单元在换挡助力单元上具有输出力的较大的公差范围，这在设计换挡变速器时必须额外地得到考虑。换挡变速器的结构设计(换挡轴、同步系统、齿轮设计等)在此必须考虑可能的最大力。


技术实现要素：

5.因此本发明的目的是：减小换挡助力单元的输出力的公差范围。
6.本发明的目的通过用于机动车的换挡变速器的气动的换挡助力单元得以实现现。换挡助力单元包括壳体、构造在该壳体上的压缩空气入口、设置在该壳体中的输入单元和设置在该壳体中的输出单元。在此，输入单元具有可与换挡杆联接的控制杆，并且输出单元可与换挡变速器联接并且能经由活塞气动辅助地驱动，各一个工作室在壳体内在相对侧与该活塞邻接。换挡助力单元还具有阀单元，该阀单元具有控制室，并且该阀单元在壳体内功能性地设置在输入单元与输出单元之间。在此，阀单元可以将工作室经由控制室选择性地与压缩空气入口连接。此外，换挡助力单元具有集成到壳体中的限压阀，该限压阀在流动技术上设置在压缩空气入口和阀单元之间。为限压阀设置有从壳体外部可操纵的调节元件，经由该调节元件可以调节在阀单元的中立位置中在控制室中的压力。
7.本发明基于的基本思想是：将限压阀集成到换挡助力单元中并且为限压阀创造调节可能性。在此，经由调节元件可以调节阀单元的控制腔的工作压力。该工作压力对作用在换挡助力单元的输出单元上的力起决定性作用，因而可以根据换挡变速器并根据换挡助力单元单独适配工作压力。通过这种方式在试验中可以将输出单元上的输出力的公差显著降低到之前公差的20％以下，并且考虑了摩擦工艺影响因素。此外，通过将限压阀集成到换挡助力单元中减少了至少一个气动接口。这又对压缩空气引导产生积极影响。更准确地说，通过减少气动接口，无公差地优化了进出限压阀的通道引导，并且避免了可能的泄漏点。此外，限压阀可以因此个体化地适配换挡助力单元，并且换挡助力单元以这种方式可以设计地更加紧凑。
8.阀单元的中立位置在此特别是理解为如下的位置，在该位置中阀单元不与任何工作室在流动技术上联接并且阀单元的相应阀芯阻挡相应的阀座。在控制室中在阀单元的这个位置中的压力在下文和上文中称为工作压力。
9.调节元件可以设置在壳体上、例如设置在壳体的开口中。
10.本发明的一个方面设定：当阀单元与工作室之一联接时，经调节的工作压力与施加在输出单元上的额定力适配。在此，额定力通常由换挡变速器确定，从而可以通过调节控制室中的工作压力使输出力与额定力适配。
11.在本发明的设计方案中，换挡助力单元具有恰恰一个限压阀。以此方式不存在其它可能的泄漏点。
12.限压阀可以具有至少一个排气口，经由该排气口可以经由过压流动线路降低限压阀中的过压。在此，过压流动线路与壳体的环境连接。通过这种方式将换挡助力单元设计得特别紧凑。
13.为了提供具有尽可能少的部件的限压阀，限压阀可以具有在工作腔中可移动的、弹簧支撑的、通过调节元件可预紧和可移动的限压活塞。限压活塞则具有排气口。
14.例如，限压活塞与阀挺杆可松脱地联接，并且在断联状态中排气口开放。这能够实现从限压阀的工作腔流出的简单而直接的流动路径。
15.在本发明的设计方案中，调节元件是螺纹件，经由该螺纹件可以调节限压阀的压力调节弹簧的预紧。这能够实现简单的调节，并且还可以在排气口设置在限压活塞中的情况下适配最大压力和最小压力。以此方式，可以非常精确地调节工作压力。
16.为了在换挡助力单元内将限压阀与其它部件分开，限压阀可以设置在壳体上的凸出部内。
17.为了能够实现限压阀的简单的可调节性和压缩空气到换挡助力单元上的简单的连接可能性，在凸出部的第一端部处可以设置有压缩空气入口，并且在与第一端部相对设置的第二端部处可以设置调节元件。
18.本发明的目的还通过用于调节气动的换挡助力单元的输出力的方法得以实现。
19.在此，在第一方法步骤中提供换挡助力单元，该换挡助力单元包括壳体、设置在该壳体中的输入单元和设置在该壳体中的输出单元。输入单元具有可与换挡杆联接的控制杆，并且输出单元可与换挡变速器联接并且能经由活塞被气动辅助地驱动，在壳体内的工作室在相对侧与该活塞邻接。换挡助力单元还具有阀单元，该阀单元包括控制室，并且该阀单元在壳体内功能性地设置在输入单元和输出单元之间。在此，阀单元可以将工作室经由控制室选择性地与压缩空气入口联接。此外，换挡助力单元包括限压阀，该限压阀在流动技术上设置在压缩空气入口和阀单元之间。在此，限压阀配置有用于调节控制室中的工作压力的调节元件。
20.在下一方法步骤中，然后借助输出单元上的额定力和作用到输入单元上的额定力来调节限压阀的工作压力。
21.本发明基于如下的思想：调节每个换挡助力单元的工作压力。通过这种方式可以减小输出单元上的输出力的公差范围，这对换挡变速器中的换挡行为具有积极的影响。
22.在此，在限压阀上调节一种触发压力，即，下(最小)压力和上(最大)压力，限压阀从所述下压力起将压缩空气入口与阀单元的控制室在流动技术上连接，并且限压阀从所述
上压力起将过压流动线路释放并且将压缩空气入口与环境在流动方面连接。
23.最小压力和最大压力之间的范围则代表包括公差范围的工作压力。
24.在此，限压阀不必集成到换挡助力单元的壳体中。只要连接在换挡助力单元之前的限压阀具有调节元件，那么也可以调节这些换挡助力单元的相应的工作压力。
25.在本发明的设计方案中，为每个换挡助力单元个体化地调节限压阀。以这种方式，换挡助力单元可以更好地与相应的换挡变速器适配。
26.通常也可以考虑：使用所述方法来调节上述的换挡助力单元。
27.输出单元的额定力可以借助相应连接的换挡变速器的额定换挡力来确定。通过这种方式使得作用到换挡变速器上的峰值力减小，从而减少相应换挡变速器的磨损。
28.本发明的另一方面设定：在将换挡助力单元装配在机动车的换挡变速器上期间调节触发压力。
附图说明
29.本发明的其它特征和优点从下面的描述以及从下面的参考附图获得。附图中：
30.图1示出了根据本发明的换挡助力单元的透视性侧视图；
31.图2示出了图1所示换挡助力单元的另一透视性侧视图；
32.图3示出了图1和2所示换挡助力单元的纵剖视图；
33.图4示出了图3的细节a，其示出了限压阀；
34.图5示出了不是根据本发明的换挡助力单元，在该换挡助力单元上可实施根据本发明的方法。
具体实施方式
35.图1和2示出了换挡助力单元10，该换挡助力单元具有壳体12。
36.在图1的设计方案中，壳体12构造为多件式的并且具有壳体块14、异型管16和盖板18。换挡助力单元10经由壳体块14可紧固在机动车的未示出的换挡变速器上。
37.异型管16通过螺纹件20在空间上紧固在壳体块14与盖板18之间。在此，壳体块14与异型管16之间的连接以及异型管16与盖板18之间的连接是密封的。
38.壳体12在此可以经由盖板20的封闭罩22排气。
39.壳体12在异型管16的区域中具有凸出部24，在该凸出部内设置有恰恰一个限压阀26。
40.换而言之，限压阀26集成到凸出部24中、即集成到壳体12中。
41.在凸出部24的第一端部28处设置有压缩空气入口30，压缩空气经由该压缩空气入口可以被引导至限压阀26并且随后进入壳体12中。
42.在凸出部24的与第一端部28相对的第二端部32处构造有调节元件34，如从图1和图2可以看出的那样，该调节元件可以从壳体12的外部操纵。
43.在此，调节元件34设置在壳体12的开口中。
44.在图1和图2的设计方案中，调节元件34是螺纹件35，该螺纹件可以借助相应的工具顺时针和逆时针调整。
45.限压阀26以及换挡助力单元10的结构和功能可以从图3和4中看出。
46.限压阀26包括罐状限压支承件36，该限压支承件紧固在凸出部24中，并且其底部构成支撑元件38。在限压支承件36中设置有限压活塞40。
47.在外侧，限压支承件36具有螺纹，该螺纹旋入到壳体的内螺纹中。相应地，限压支承件36可以相对于壳体12轴向调整。
48.更准确地说，限压支承件36的位置可以通过调节元件34相对于限压活塞40进行调节。
49.限压活塞40滑动地容纳在限压支承件36内，并且在支撑元件38与限压活塞40之间设置有压力调节弹簧42，该压力调节弹簧直接作用在支撑元件38和限压活塞40上。
50.换而言之，由限压支承件36和限压活塞40构成补偿腔44，在该补偿腔中设置有压力调节弹簧42。在另一侧与限压活塞40邻接的腔在下文中称为工作腔45。
51.如图4的详细视图所示出的那样，支撑元件38具有第一排气口46，并且限压活塞40具有第二排气口48。在此，在支撑元件38的背离补偿腔44的一侧设置有密封膜片50，这些密封膜片与支撑元件38的第一排气口46直接邻接并且在最大压力(过压)以下密封第一排气口46。
52.换而言之，密封膜片50在补偿腔44内的最大压力以上时从第一排气口46上抬起，并且在补偿腔44内形成的过压可以经由这些第一排气口46从补偿腔44中向外流出。
53.限压阀26还具有预紧弹簧52和阀挺杆54，在该阀挺杆上构造有第一密封轮廓56和第二密封轮廓58。在此，第一密封轮廓56配置给构造在凸出部24中的第一限压阀座60，并且第二密封轮廓58配置给构造在限压活塞40上的第二限压阀座62。
54.预紧弹簧52支撑在凸出部24内的凸起上并且将第一密封轮廓56压向第一限压阀座60的方向。
55.图3和4示出限压阀26处于关闭位置。在该位置，阀挺杆54以其第一密封轮廓56贴靠在第一限压阀座60上并且第一限压阀座60因此关闭。
56.换而言之，没有压缩空气可以从压缩空气入口30绕阀挺杆52流动并且以此方式到达工作腔45中。
57.经由限压活塞40，压力调节弹簧42向压缩空气入口30的方向、即向限压阀26的打开位置加载阀挺杆54。
58.在此，压力调节弹簧42的预紧可以经由限压支承件36的位置并且因此经由调节元件34调节。
59.更准确地说，压力调节弹簧42的预紧确定最小压力，从该最小压力起，压缩空气可以流到工作腔45中。工作腔45中的最大压力由限压活塞40的横截面积和由压力调节弹簧42作用到限压活塞上的力确定。
60.随着工作腔45中压力的升高，施加到限压活塞40上的力由于工作腔45内的压力而升高，因而限压活塞40被工作腔45内的空气向支撑元件38的方向加载。
61.一旦工作腔45内的压力超过最大压力，限压活塞40就从阀挺杆54上松脱、第二排气口48在此释放，使得过压可以经由第二排气口48、补偿腔44、第一排气口46和密封膜片50从工作腔45中向外溢出。
62.因此，经由第二排气口48、补偿腔44、第一排气口46和密封膜片50构成过压流动线路。
63.在此，壳体12的其中也设置有调节元件34的区域中的过压向外逸出。
64.工作腔45经由在图3的剖视图中仅部分可见的环形通道而与构造在壳体12内的进入孔64连接。
65.在壳体12内构造有换挡助力单元10的三个功能单元，即，输入单元66、输出单元68和在空间和功能上设置在输入单元66和输出单元68之间的阀单元70。在此，输入单元66可以沿着中心轴线72相对输出单元68运动、更准确地说是沿着输入单元66的控制杆74的中心轴线72。
66.在控制杆74上，在外侧紧固有两个轴向间隔开的操纵活塞76，它们固定地与控制杆74连接。因此，控制杆74的轴向操纵(该控制杆只能在轴向方向上运动)也导致操纵活塞76的轴向运动。
67.输入单元66、更准确地说是控制杆74可以与未示出的换挡杆联接并且因此代表换挡助力单元10的真正输入。
68.输入力78(由箭头表示)因此经由换挡杆传递到控制杆74上。在图3中，输入力78示例性示出为向右。然而输入力78也可以指向左侧并且取决于换挡杆的操纵方向。
69.输出单元68构造为多件式的并且包括连接块80、密封地拧到连接块80上的支承件82、活塞84和拧到支承件82上的夹持管86。在此，活塞84被夹持在支承件82和夹持管86之间。
70.活塞84相对异型管16的内侧密封，并且在活塞84的相对侧上在壳体12内形成第一工作室88和第二工作室90。
71.此外，在活塞84处形成空间上在工作室88、90之间的环形通道92。环形通道92相对工作室88、90密封，并且压缩空气经由压缩空气入口30、限压阀26和进入孔64流入环形通道92中。在此，环形通道92在活塞84的每个位置中都在流动方面与进入孔64接触。
72.活塞84在轴向上通过第一和第二工作室88、90之间的压力差被向第一工作室88或第二工作室90的方向推移。因此可以气动地驱动活塞84。
73.在活塞84被固定地夹持在支承件82和夹持管86之间之后，活塞84的轴向运动也导致输出单元68的运动。在此输出单元68以输出力94运动，该输出力与输入力78指向相同的方向。
74.连接块80代表换挡助力单元10的真正输出，其中，换挡助力单元10在机动车上的安装状态中经由连接块80与机动车的换挡变速器联接。
75.因此，经由换挡杆施加到换挡助力单元10上的输入力78以输出力94传递到机动车的换挡变速器上并且在此被放大。换而言之，输出力94的值大于输入力78。
76.施加到输入单元66上的输入力78经由阀单元70传递到输出单元68上。
77.阀单元70具有第一阀芯96和配置的第一阀座98、第二阀芯100和配置的第二阀座102以及弹性器件104。
78.弹性器件104在空间上设置在阀芯96、100之间并且向第一阀座98的方向给第一阀芯96加载而向第二阀座102的方向给第二阀芯100加载。
79.阀单元70还具有控制室106，该控制室在阀单元70的区域中在轴向上由阀座98、102限界而在径向上由控制杆74和支承件82限界。在此，控制室106经由支承件82中和活塞84中的开口而与限压阀26的工作腔45连接。
80.输入单元66在图1中向右的操纵导致：操纵活塞76将第一阀芯96压出第一阀座98并且在此释放第一阀座98。
81.如果限压阀26打开，即第一密封轮廓56从第一限压阀座60松脱，则在压缩空气入口30和第一工作室88之间形成流动路径。
82.从在第一工作室88内的某一压力起，活塞84被压向右侧并且相应地在输出单元68上产生输出力94。
83.因此，在工作腔45中占主导地位的工作压力对于输出力94是决定性的，并且该工作压力经由支撑元件38的位置与施加到输出单元68上的额定力适配。
84.换而言之，当阀单元70与工作室88、90之一联接时，工作压力与施加在输出单元68上的额定力适配。
85.为了相应地调节限压阀，在此提供了一种方法，该方法将在下面简短说明。利用该方法，换挡助力单元10的输出力94可以个体化地适配机动车的换挡变速器。
86.为此，在第一步骤中提供换挡助力单元10，并且将该换挡助力单元装配在机动车的换挡变速器上。随后以确定的额定力操纵输入单元66并且测量施加在输出单元68上的输出力94。
87.随后将输出力94与连接的换挡变速器的额定换挡力进行比较，并且经由调节元件34对限压阀26的工作压力进行调整，使得输出力94处在额定换挡力的公差范围内。
88.以此方式可以考虑到整个系统的摩擦工艺效应，从而可以显著减小额定换挡力的公差范围。
89.在不调节限压阀26的工作压力的情况下，迄今为止已经实现了额定换挡力的大约200n的公差范围。通过调节限压阀26处的工作压力，可以将所述范围减少到65％到90％。
90.在此，所述方法不限于根据图1至4的换挡助力单元10。
91.通常，所述方法也可以应用在具有后来装配的限压阀112的换挡助力单元110(图5)中。该限压阀112也称为“附加”限压阀112。
92.在此，换挡助力单元110的结构对应于换挡助力单元10在没有限压阀26时的结构，因此关于换挡助力单元110的工作原理可以参考上述说明。