四工況流體缸、其操作方法以及機動車輛變速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及四工況流體缸、機動車輛變速器以及操作四工況流體缸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四工況氣動式工作缸常常用于工業(yè)中，例如在汽車領(lǐng)域中用于自動齒輪箱或伺服換檔齒輪箱。在四軌道齒輪箱中可能需要四工況缸，以便選擇四個可能的通道中的一個通道。關(guān)于如今的缸，取決于用以控制缸的磁性閥的數(shù)量的兩種方案已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。最常用的構(gòu)造包括四個三通雙位常閉磁性閥、具有不同直徑的三個活塞，并且由此包括四個腔室。在例如DE102006035938B4中描述了另一個可能的方案，該方案具有三個三通雙位閥(3/2閥)，該文獻公開了具有致動缸的齒輪致動器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供改進的四工況流體缸、改進的機動車輛變速器以及改進的操作四工況流體缸的方法。
[0004]該目的是通過根據(jù)主權(quán)利要求的四工況流體缸、機動車輛變速器和操作四工況流體缸的方法來實現(xiàn)的。
[0005]本發(fā)明是基于以下的發(fā)現(xiàn)，即四工況流體缸可以被設(shè)計成借助于僅僅兩個閥和兩個彈簧進行操作。具體地，四工況氣動式工作缸可以被設(shè)計成借助于僅僅兩個三通雙位常閉(3/2NC)電磁閥進行操作。從而，提供了四工況氣動式工作缸具有少于三個3/2閥的有利概念。通過將兩個缸致動磁性閥之外的所有閥替換為其它用于聚積能量的部件(例如彈簧)，減少了磁性閥的數(shù)量。
[0006]有利地，減少閥的數(shù)量還減小了閥所占用的空間，這使得根據(jù)本發(fā)明實施例的缸更易于用在可用空間不足的地方。因此，不再需要將閥與工作缸分離并將閥移動到不同位置。在這個方面中，反應(yīng)或切換事件可以最小化。另一個問題當然是可以降低機加工閥座、空氣通道和磁性閥自身的價格。
[0007]本發(fā)明提供一種四工況流體缸，該缸具有缸殼體和活塞桿，缸殼體具有第一端部和相對的第二端部，活塞桿從缸殼體的第一端部伸出，該缸還包括:
[0008]主活塞，該主活塞剛性地連接到活塞桿并被布置成能夠在缸殼體內(nèi)運動，其中在主活塞和缸殼體的第一端部之間形成第一腔室；
[0009]第一彈簧，該第一彈簧布置在缸殼體的第一端部與主活塞之間，并且用于將主活塞偏壓遠離缸殼體的第一端部；
[0010]第一閥，該第一閥能夠連接到流體供應(yīng)裝置，并且用于控制第一腔室內(nèi)的流體壓力；
[0011]浮動活塞，該浮動活塞布置在缸殼體內(nèi)，以便圍繞主活塞的一部分配合并且能夠相對于主活塞運動，其中在主活塞和浮動活塞與缸殼體的第二端部之間形成第二腔室；
[0012]第二閥，該第二閥能夠連接到流體供應(yīng)裝置，并且用于控制第二腔室內(nèi)的流體壓力；
[0013]活塞緩沖器，該活塞緩沖器布置在缸殼體的第二端部與主活塞和浮動活塞之間，用來緩沖浮動活塞的運動；以及
[0014]第二彈簧，該第二彈簧布置在缸殼體的第二端部與活塞緩沖器之間，用于將活塞緩沖器偏壓遠離缸殼體的第二端部。
[0015]四工況流體缸可以是用于機動車輛變速器齒輪箱或類似物的氣動缸或液壓缸。缸殼體可以包括缸筒、缸頭部以及底部端部或頂蓋，缸頭部相當于缸殼體的第一端部，活塞桿在這里從缸殼體伸出，底部端部或頂蓋相當于缸殼體的第二端部。主活塞可以機械地連接到或聯(lián)接到活塞桿?；钊麠U可以穿過缸殼體的第一端部中的開口，其中諸如密封環(huán)或類似物的第一密封元件可以布置在該開口中，以便以不透流體的方式密封活塞桿與缸殼體的第一端部之間的間隙。第一彈簧和第二彈簧可以是螺旋彈簧或類似物。第一彈簧可以布置在第一腔室中。活塞桿可以延伸穿過由第一彈簧圍繞的空間。第一彈簧可以抵靠在缸殼體的第一端部的內(nèi)壁表面上，并且可以抵靠在主活塞的面向缸殼體的第一端部的表面上。第一腔室可以通過缸殼體的內(nèi)壁表面的一部分和主活塞的面向缸殼體的第一端部的表面以不透流體的方式進行密封。第二密封元件可以布置成用以以不透流體的方式密封主活塞的圓周表面與缸殼體的內(nèi)壁表面之間的間隙。第一閥可以借助于流體管線連接到第一腔室，該流體管線通到第一腔室中。浮動活塞可以大致為環(huán)形的或類似的形狀。第三密封元件可以布置成用以以不透流體的方式密封浮動活塞的內(nèi)圓周表面與主活塞的圓周表面之間的間隙。第四密封元件可以布置成用以以不透流體的方式密封浮動活塞的外圓周表面與缸殼體的內(nèi)壁表面之間的間隙。第二腔室可以通過缸殼體的內(nèi)壁表面的一部分以及主活塞和浮動活塞的面向缸殼體的第二端部的表面以不透流體的方式進行密封。活塞緩沖器和第二彈簧可以布置在第二腔室中。第二彈簧可以抵靠在缸殼體的第二端部的內(nèi)壁表面上，并且可以抵靠在活塞緩沖器的面向缸殼體的第二端部的表面上。浮動活塞能夠運動以形成和脫離到活塞緩沖器的面向浮動活塞的表面上的抵靠。活塞緩沖器可以包括形成在活塞緩沖器的面向浮動活塞的表面中的凹入部分，其中該凹入部分的尺寸形成為用以容納主活塞的面向缸殼體的第二端部的端部部分。第二閥可以借助于流體管線連接到第二腔室，該流體管線通到第二腔室中。
[0016]根據(jù)一個實施例，第一彈簧的彈簧力可以小于或等于第二彈簧的彈簧力。從而，第一彈簧的彈簧剛度或彈簧常數(shù)可以小于或等于第二彈簧的彈簧剛度或彈簧常數(shù)。第一彈簧和第二彈簧的彈簧力或彈簧常數(shù)可以具有預(yù)定的比率。第一和第二彈簧的剛度和預(yù)加載特性可以確定缸的不同工況中的彈簧力。該實施例的優(yōu)點在于，主活塞和浮動活塞可以通過第一和第二彈簧的彈簧力所形成的力平衡而運動到精確地限定的位置。
[0017]根據(jù)另一個實施例，第一和第二閥可以是三通雙位常閉電磁閥。每個磁性閥可以具有三個端口，流體管線可以連接到這些端口。第一閥的第一端口可以經(jīng)由流體管線連接到缸的第一腔室。第二閥的第一端口可以經(jīng)由流體管線連接到缸的第二腔室。第一和第二閥的第二端口可以連接到流體入口或加壓流體貯存器。第一和第二閥的第三端口可以連接到流體出口。第一和第二閥可以形成為在第一或關(guān)閉閥位置中將它們的第一端口連接到它們的第三端口。第一和第二閥可以形成為在第二或打開閥位置中將它們的第一端口連接到它們的第二端口。該實施例的優(yōu)點在于，電磁閥是極為可靠、使用壽命長、緊湊、節(jié)省動力的裝置，并且能夠進行安全且快速的切換操作。
[0018]根據(jù)另一個實施例，缸還可以包括止擋元件，該止擋元件附接到缸殼體，缸緩沖器被第二彈簧偏壓成抵靠到該止擋元件上。止擋元件可以包括固定環(huán)或類似物，其可以從缸殼體的內(nèi)壁表面伸出。第二彈簧可以布置在止擋元件與缸殼體的第二端部的內(nèi)壁表面之間。缸緩沖器的一部分可以可動地接合在第二彈簧和止擋元件之間。該實施例的優(yōu)點在于，缸緩沖器可以保持在限定的位置處，除非比第二彈簧的彈簧力大的力沿著朝向缸殼體的第二端部的方向作用在缸緩沖器上。
[0019]根據(jù)另一個實施例，主活塞的在面向第一腔室的表面上的有效橫截面積可以小于主活塞和浮動活塞的在面向第二腔室的表面上的有效橫截面積。換言之，主活塞的在第一腔室一側(cè)上的有效橫截面積是第一腔室中的流體的流體負荷可以在其上作用或施加壓力的橫截面積。從而，主活塞和浮動活塞的在第二腔室一側(cè)上的有效橫截面積包括第二腔室中的流體的流體負荷可以在其上作用或施加壓力的主活塞和浮動活塞的組合的橫截面積。主活塞的在第一腔室一側(cè)上的主直徑以及活塞桿的主直徑確定了主活塞的在第一腔室一側(cè)上的有效橫截面積。浮動活塞的直徑以及主活塞的在第二腔室一側(cè)上的直徑確定了活塞的在第二腔室一側(cè)上的有效橫截面積。由于前述不同的有效橫截面積，第一和第二腔室中的相等流體壓力可以使得主活塞和浮動活塞朝向缸殼體的第一端部運動。該實施例的優(yōu)點在于，主活塞和浮動活塞可以通過主活塞和浮動活塞的有效橫截面積上的流體負荷所形成的力平衡而運動到精確地限定的位置。
[0020]根據(jù)另一個實施例，主活塞可以具有:較大直徑部分，其面向第一腔室并抵靠在缸殼體的內(nèi)壁表面上；較小直徑部分，其面向第二腔室；以及臺階部分，其處于較大直徑部分和較小直徑部分之間的過渡區(qū)域中，其中浮動活塞可以繞較小直徑部分的一部分配合，并且能夠運動以形成和脫離到臺階部分上的抵靠。該實施例的優(yōu)點在于，主活塞和浮動活塞可以適應(yīng)成能夠相對于彼此運動，同時節(jié)省缸內(nèi)的空間。
[0021]根據(jù)另一個實施例，缸殼體可以包括通孔，該通孔處于通過主活塞和浮動活塞的運動而能夠在第一和第二腔室之間形成的可變體積的第三腔室的區(qū)域中。第三腔室可以分隔開，而不與加壓流體進行任何接觸。第三腔室的體積可以隨著主活塞和浮動活塞相對于彼此的相對運動以及主活塞和浮動活塞相對于缸殼體的運動而變化。通孔以及第三腔室的形成允許主活塞和浮動活塞在缸殼體內(nèi)進行平滑的運動。
[0022]此外，本發(fā)明提供一種機動車輛變速器，其包括:
[0023]四軌道齒輪箱，其具有四個換檔通道；以及
[0024]上述形式的四工況流體缸，以用于一次選擇一個換檔通道。
[0025]機動車輛可以是客車或商用車輛。齒輪箱可以是自動齒輪箱或伺服換檔齒輪箱。在機動車輛變速器的情況下，根據(jù)本發(fā)明實施例的四工況流體缸可以有利地與齒輪箱結(jié)合使用。具體地，流體缸可以用來使得在齒輪箱的換檔機構(gòu)中能夠進行換檔操作。例如，換檔機構(gòu)可以用于具有4個通道的6速輕載商用車輛的齒輪箱，第一通道用于倒檔和可選的爬行檔，第二通道用于第一和第二檔，第