用于有多个分变速器的半自动车辆变速器的换挡单元的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于有多个分变速器的半自动车辆变速器的换挡单元，该换挡单 元包括换挡轴，其为了选定多个并排布置的换挡轨而能轴向移动地布置，并且为了切换换 挡轨而具有换挡拨指且以能围绕自身的轴线枢转的方式布置，其中，换挡轴垂直于换挡轨 取向，该换挡单元还包括卡锁装置，卡锁装置包括用于卡锁未被选定的换挡轨和用于释放 选定的换挡轨的卡锁区段以及用于导引卡锁装置的导引区段，其中，卡锁装置被构造和布 置成使其在换挡轴为了选择换挡轨而轴向运动时被一起导引以及在换挡轴为了切换换挡 轨而枢转时自由运转。
[0002] 本发明还涉及一种用于借助用于半自动车辆变速器的换挡单元来选定换挡轨的 方法。
【背景技术】
[0003] 为了更容易地导引轻型和重型的商用车辆，很早就已经使用带有多个分变速器的 半自动车辆变速器。为了额外改进换挡特性以及为了减少消耗，在轻型和重型的商用车辆 领域中越来越多地使用双离合变速器。
[0004] 双离合变速器借助两个传动系或借助带有两个动力换挡离合器（也就是带有一 个双离合器）的分变速器（两个动力换挡离合器各自配属于一个分变速器），并且借助 驱动轴和从动轴以及随挡数的不同形状锁合的（formschlilssig)、未同步化的换挡离合 器实现了没有牵引力中断的全自动的挡位切换，也就是说，借助双离合器可以力锁合地 (kraftschlilssig)切换一个或另一变速器分支，而在另一分变速器中则可以预先选定挡 位。在公知的分变速器装置中，一个分变速器具有若干偶数挡，而另一分变速器具有若干奇 数挡。在公知的结构类型中，偶数挡配属于第一组换挡轨，这些换挡轨又配属于第一分变速 器，而奇数挡则配属于第二组换挡轨，这些换挡轨又配属于第二分变速器。倒挡可以随结构 类型的不同配属于一个或另一分变速器。
[0005] 在用于商用车的双离合变速器中，与用于商用车辆的半自动变速器类似的是，一 方面存在卡锁换挡轨的必要性，以便防止不期望地挂入挡位。
[0006] 因此，应当借助合适的卡锁装置来防止挂入"错误的"挡位，也就是说，没有挂入期 望的换挡轨的挡位，而是挂入了其他换挡轨的挡位。因此，可能一方面例如在从第5挡挂入 第4挡的降挡时无意间挂入并排布置在第4挡旁的第3挡。这基于通常很高的车辆行驶速 度而会导致不允许的高转速以及极大地加大了变速器受损的风险。因此，可能例如会使变 速器卡住和/或损毁，以及导致对驾驶员和乘客来说有危险的情况。另一方面可能会出现 相反的情况，即，在升挡时挂入了过高的挡位，亦即取代第4挡地挂入了第7挡。这会导致 不再能确保最佳的变速器传动，并且由于现在更长的传动而只存在明显更小的加速，这还 可能会导致发动机熄火以及同样会给驾驶员和乘客带来潜在的危险。
[0007] 另一方面存在减小换挡单元中的带有配属的阀和传感器的执行器的数量的必要 性，因而减少了部件数量以及因此降低了相关的成本和重量。
[0008] 因此由本申请人的DE102011017663A1公知，带有主变速器部件和副变速器部件 的半自动车辆变速器的换挡设备具有执行器，该执行器具有用于固定没有要切换的换挡杆 的卡锁装置，卡锁装置被设计成使得在操作主变速器部件中的一个换挡杆时通过相同的卡 锁装置既固定了主变速器部件的其他换挡杆又固定了副变速器部件的换挡杆，以及在操作 副变速器部件的换挡杆时固定了主变速器部件的所有换挡杆。
[0009] 由本申请人的DE10249048A1公知，为带有主变速器部件和至少一个组合式变速 器部件的多挡车辆变速器设置用于操作主变速器部件中的换挡元件的执行器和用于操作 组合式变速器部件中的换挡元件的执行器，其中，用于操作主变速器部件中的换挡元件的 执行器也操作组合式变速器部件中的换挡元件。
[0010] 文献EP2179200B1被视作是最为接近的现有技术且公开了权利要求1的前序部分 的特征。它涉及一种用于汽车的变速器的换挡装置，其带有卡锁装置，其中，卡锁装置被构 造和布置成使其在换挡轴为了预先选定挡位而轴向移动时被一起导引以及在换挡轴为了 切换挡位而枢转时自由运转。
【发明内容】
[0011] 在这个背景下，本发明所要解决的技术任务是，提供一种成本低廉且运行安全的、 带有换挡轨卡锁装置的换挡单元，以及提供一种用于为带有多个分变速器的半自动车辆变 速器选定换挡轨的方法。
[0012] 按照本发明，该技术问题通过如下方式来解决，即，卡锁装置具有留空部，换挡拨 指至少部分插入该留空部内，从而换挡拨指将由换挡轴的轴向运动导致的力矩传递给卡锁 装置的导引区段以导引卡锁装置。
[0013] 换挡单元的特征在于，使卡锁装置借助与卡锁装置处于啮合的换挡拨指沿着选挡 方向基本上不旋转地且基本上没有上升和/或下降运动地运动，也就是说，基本上不发生 绕垂直于并排布置的换挡轨取向的换挡轴的轴线的转动运动和/或基本上不发生垂直于 换挡轴的轴线的直线垂直的向上和/或向下运动。为此，卡锁装置被构造和布置成使其在 换挡轴为了选择换挡轨而轴向运动时被一起导引以及在换挡轴为了转换换挡轨而枢转时 自由运转。
[0014] 卡锁装置的导引区段在对应选挡过程的第一状态下与换挡拨指机械接触以及在 对应换挡过程的第二个状态下不与换挡拨指机械接触，并且沿着换挡方向，也就是说沿着 换挡轨的纵向延伸的方向具有开口，该开口比相应的换挡轨的宽度更宽，因而选定的换挡 轨可以穿过这个开口进行切换。
[0015] 卡锁装置因此可以在选择另一挡位时，也就是说从已切换的挡位到下一更高或下 一更低的挡位或倒挡时，沿轴向通过换挡拨指机械地一起运动，其中，可以切换选定的挡 位，而已切换的老的挡位和所有其他不起作用的，也就是说未被切换的或未被选定的换挡 轨，都被卡锁在它们各自的空挡位置中。
[0016] 不仅执行换挡运动也执行选挡运动的换挡拨指也以概念"选挡拨指"和"换挡/选 挡拨指"而公知。
[0017] 变速器控制装置根据驾驶员意愿或自主地按顺序选择和切换挡位，也就是说，一 个挡位接着另一挡位地进行切换，而没有跳挡。
[0018] 挡位的选定通过换挡轨的轴向移动和切换，也就是说挡位的挂入，通过换挡轴的 枢转运动来实现。在换挡运动中，与换挡轴连接的换挡拨指将换挡力矩从由第一执行器，亦 即第一换挡执行器驱动的换挡轴传递给换挡轨，并且换挡轨沿着其纵向延伸为了切换换挡 轨而运动进入两个换挡位置中的其中一个内或进入空挡位置中。换挡拨指借助第二执行 器，亦即所谓的选挡执行器，沿着换挡轴的轴线方向朝向选定的换挡轨运动。在换挡拨指的 这种选挡运动中，由轴向运动导致的力矩既在选择更高的挡位时也在选择更低的挡位以及 倒挡时被传递给卡锁装置的导引区段，因而与换挡轴不是固定地连接的卡锁装置纯机械地 沿着选挡方向被一起导引。
[0019] 卡锁装置包括留空部，留空部允许至少部分进入该留空部的换挡拨指的绕换挡轴 的轴线的枢转运动，以切换选定的换挡轨。留空部在此从卡锁区段起延伸经过卡锁装置的 导引区段的一部分以及具有如下宽度，该宽度大于换挡拨指的宽度以及大于换挡轨的宽 度，其中，换挡拨指的宽度小于或等于换挡轨的宽度。留空部可以延伸直至卡锁区段的开口 并过渡成开口，也就是说，开口和留空部在这种情况下设计为一体的。
[0020] 按本发明的换挡单元是所谓的"换挡-选挡"设计，也就是说，与"换挡-换挡"设 计不同，按照本发明，换挡轨被仅一个换挡执行器操作，在"换挡-换挡"设计中，每个单个 的换挡轨为了切换挡位分别通过换挡执行器来切换，也就是说为每个换挡轨配属单独的换 挡执行器。
[0021] 要强调的是，按本发明的换挡单元可以用最多两个执行器来操作，以进行换挡和 选挡。
[0022] 尤其要强调的是，与迄今为止的换挡-换挡设计相比，按本发明的换挡单元尤其 可以为轻型和重型的商用车，例如轻型和重型的载重汽车、公共汽车和工程车辆（如翻斗 车）提供更好的换挡执行器的数量与有待操作的换挡轨的数量的比例。因此，该比例在按 本发明的换挡单元中是1/n，其中，η是换挡轨的数量，而在换挡-换挡设计中提及的比例是 1:1。正好在具有很大数量的挡位的车辆中，在节省重量和降低成本方面有很大潜力。
[0023] 在一种优选实施方案中，半自动车辆变速器是带有第一和第二分变速器的双离合 变速器。在双离合变速器中，在挡位切换时，对应第一变速器分支或第一分变速器地力锁合 地切换到第二变速器分支或第二分变速器，而在另一分变速器中于是可以选定挡位。选挡 和换挡运动由能轴向移动的以及能绕自己的轴线枢转的换挡轴传递。通过使用双离合变速 器，可以在没有牵引力中断的情况下进行换挡，这除了更灵活地作用的车辆外也实现了车 辆的更快的加速。
[0024] 业已表明，按本发明的换挡单元通过在卡锁已切换的换挡轨的同时又卡锁不起作 用的换挡轨而在有双离合变速器的车辆中实现了一种自动防故障运行，也就是说，在车辆 运行中，始终有一个分变速器的至少一个前进挡被挂入，其在例如执行机构故障以及与之 相关地另一分变速器的重新选定的挡位未挂入的情况下，使车辆驾驶员能够用已切换的挡 位至少凑合地导引车辆。换句话说：始终切换两个分变速器中的至少一个的挡位。尤其在 上坡行驶或下坡行驶时，已切换的挡位可以在换挡执行机构有问题时防止车辆的过大的驱 动损失或防止过快的加速。
[0025] 此外，优选第一组换挡轨配属于第一分变速器，而第二组换挡轨配属于第二分变 速器。因此，例如可以将偶数挡配属于第一分变速器以及将奇数挡配属于第二分变速器，或 者反过来将偶数挡配属于第二分变速器以及将奇数挡配属于第一分变速器。倒挡可以配属 于一个分变速器或配属于另一分变速器。通过这种配属关系可以更简单地执行选挡过程。 因此，换挡拨指切换一个换挡轨的一个挡位并紧接着选定另一换挡轨的另一挡位。通过这 种配属关系，成功地使每个分变速器始终能切换一个挡位，这实现了在没有