專利名稱：一種手動變速器的換檔裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及--種手動變速器的換擋裝置,屬于汽車領域。
背景技術：
汽車的換擋方式有手動和自動兩種，手動擋的變速器是利用離合器、變速器撥叉 和同步器來實現的，其具體的換擋結構包括換擋主體、變速箱和換擋軸，換擋軸的一端穿出 變速箱，其外端部連接擋位桿，通過操縱擋位桿使換擋軸軸向移動或者周向轉動，換擋主體 位于變速箱內，通過在換擋主體的兩端分別設置一個回位彈簧來實現選擋定位,而這種換 擋結構只能限定換擋主體的3個選擋位置(即軸向位置)，其中兩個選擋位置是兩個回位 彈簧受壓時的位置；另--個選擋位置為平衡位置，當兩個回位彈簧均不受外力作用時，換擋 主體就停靠在該平衡位置；換擋主體—t具有一個用于帶動變速器中的撥叉(有三個選擋位 置，就有三個撥叉)的撥叉指，換擋主體的撥叉指選擇撥叉的過程即為選擋的過程，撥叉與 變速器之間設有同步器,每個同步器控制2對嚙合齒輪，只要使換擋軸偏轉一定的角度，就 能使同步器選擇其中一對相互嚙合的齒輪，因此，每個選擋位置又具有兩個轉速,三個選擋 位置就有6個轉速可供選擇，一般設置5個前進擋和1個倒擋，只要掛上其中一個擋后，就 能使汽車按照這個車速運動。但是若需要定位4個選擋位置,如滿足6個前進擋和單獨設置一個倒擋的手動變 速器要求,上述的換擋結構將會出現一個擋位的選擋手感不清晰的現象,從而影響變速器 的選擋品質。
發明內容
本發明提供了--種能夠實現4個選擋位置的手動變速器的換擋裝置。本發明的目的可通過下列技術方案來實現一種手動變速器的換擋裝置，設于變 速箱內，包括換擋軸和固定套接在換擋軸中部的換擋主體,所述換擋軸的端部穿出變速箱 并與變速器的擋位桿相連接,并且通過操縱擋位桿使換擋軸相對于變速箱作軸向移動和周 向轉動,所述的換擋主體上具有用于控制變速齒輪嚙合的撥叉的撥叉指,其特征在于,所述 的換擋主體與變速箱之間設有一個當換擋主體沿軸向偏移時能夠產生一個復位作用力的 復位機構，當所述的換擋軸不受外力作用時,所述的換擋主體在該復位機構的作用下處于 一個平衡點的位置；所述的換擋主體上沿軸向依次在上述的平衡點和平衡點兩側共四個定 位位置分別設有能產生一個定位阻力的定位機構，并且當上述的換擋主體在處于非平衡點 的上述的三個定位位置時換擋主體所受的復位作用力大于其所受的定位阻力。本手動變速器的換擋裝置具有四個定位位置(即選擋位置)，這樣就能利用三個 定位位置設置6個前進擋,將第四個定位位置單獨設置為倒擋，由于有四個定位位置，因此 本裝置需配置四個撥叉,各個撥叉的一端具有與撥叉指相配合的卡槽,各個撥叉的另一端 分別連接一個同步器，同步器用于控制2對相互嚙合的齒輪，并防止每對齒輪副中的兩個 齒輪的轉速未達到一致時發生碰撞，各個撥叉的位置應與換擋主體的四個定位位置一一對應,即當換擋主體軸向移動至某一個定位位置時,就能使撥叉指僅連接一個對應的撥叉。換擋過程包括選擋和掛擋兩個步驟，選擋時，需操縱擋位桿帶動換擋軸軸向移動，當換擋主體停靠在其中一個定位位置上時，換擋主體上的撥叉指就會與其中一個撥叉連 接，同時,定位機構產生一個定位阻力作用于換擋主體上,接下來進行掛擋，就是使換擋軸 順時針或者逆時針偏轉一定的角度,使撥叉向上或者向下運動，與撥叉相連的同步器就會 選中某一對相互嚙合的齒輪了，這時，定位機構所產生的定位阻力能夠防止撥叉指脫離撥 叉；當未掛上擋且松手時，換擋主體在復位機構的作用下克服定位阻力，而自動復位到四個 定位位置中的平衡位置處,一般將該平衡位置設定為空擋位置。在上述手動變速器的換擋裝置中，所述的復位機構包括設于換擋主體兩側并套接 于換擋軸上的復位彈簧一和復位彈簧二，所述的復位彈簧一和復位彈簧二的兩端分別作用 于所述的換擋主體和所述的變速箱上。當壓縮復位彈簧一和復位彈簧二時均能產生一個選 擋力，且復位彈簧一和復位彈簧二能將換擋主體從對應的定位位置復位到平衡位置，當使 換擋軸向復位彈簧--方向移動時,換擋主體也同步移動,從而壓縮該復位彈簧--至某一個 定位位置處，而復位彈簧二處于自由狀態，反之亦然。在上述手動變速器的換擋裝置中，所述換擋軸的兩側分別設有軸向固定于換擋軸 上的頂壓板一和頂壓板二,上述的復位彈簧一的兩端作用于所述的變速箱和所述的頂壓板 一上，上述的復位彈簧二的兩端作用于所述的變速箱和所述的頂壓板二上。增設頂壓板一 和頂壓板二后，可防止兩復位彈簧因換擋主體的轉動而轉動，從而保證兩復位彈簧的使用 壽命，并使得選擋、復位可靠。在上述手動變速器的換擋裝置中,所述的頂壓板二與變速箱之間的換擋軸上套接 有擋板和復位彈簧三，復位彈簧三的兩端分別作用于上述的擋板和變速箱上，所述的擋板 處具有使擋板與上述的頂壓板二保持一間距的限位件。當使換擋軸向復位彈簧二方向移動 時，頂壓板二也同步移動，從而壓縮復位彈簧二至某一個定位位置處，當繼續向該方向移動 時,頂壓板二在擠壓復位彈簧二的基礎上又擠壓復位彈簧三，直至擠壓到另一個定位位置 處。在上述手動變速器的換擋裝置中，所述的限位件呈圓筒狀，套接于換擋軸上，限位 件的一端固定于變速箱上，另一端具有一個向內翻的擋沿，此擋沿擋于擋板上，所述的頂壓 板二上具有一圓筒狀的凸塊,該凸塊可以穿過上述的擋沿并頂壓于上述的擋板上。限位件 能夠保證復位彈簧二先于復位彈簧三受壓，并保證復位彈簧三具有一定的預緊力；利用凸 塊來頂壓擋板從而防止頂壓板二與限位件接觸。在上述手動變速器的換擋裝置中,所述的定位機構包括一個固定于變速箱內的自 鎖銷，該自鎖銷包括套筒、彈簧和自鎖鋼球,所述換擋主體的表面開有一個沿著換擋軸的軸 向貫通并呈V形的定位槽,所述的鋼球頂壓于所述定位槽的槽底。自鎖銷的具體結構屬現 有技術，一般由套筒、彈簧和自鎖鋼球組成，在選擋時，外力會克服自鎖鋼球的頂壓力而使 自鎖鋼球始終沿著定位槽的槽底滑動，在掛擋時，在外力的作用下使自鎖鋼球沿著定位槽 的兩側滑動。在上述手動變速器的換擋裝置中,所述定位槽的槽底沿軸向分布有與所述換擋主 體的四個定位位置一一對應且與所述的自鎖鋼球相配合的卡口。各個定位位置均有一個卡 口，使得擋位清晰，從而實現良好的選擋手感。
在上述手動變速器的換擋裝置中，所述的各個卡口分別向著定位槽的兩側延伸形 成卡槽。使得在掛擋時，自鎖鋼球始終在卡槽內滑動，工作可靠。與現有技術相比，本手動變速器的換擋裝置具有如下優點1、本裝置能夠實現4個定位位置，即4個選擋位置的限定,使駕駛員在選擇任何一 個定位位置時，換擋裝置都能提供明確的位置信號(通過選擋力的突變)，從而實現良好的 選擋手感；2、本裝置可利用3個定位位置設置6個前進擋，利用1個定位位置獨立設置倒擋， 從而防止在倒車與前行之間產生誤操作；3、在換擋主體的定位槽的槽底處沿軸向分布有與四個定位位置一·對應且與自鎖鋼球相配合的卡口，使得擋位清晰，從而進一步實現良好的選擋手感。
圖1是本發明手動變速器的換擋裝置的結構示意圖。圖2是換擋主體的立體結構示意圖。圖中，1變速箱；Ia箱體；Ib箱蓋；2換擋軸；3換擋主體；3a撥叉指；3b定位槽；3c 卡槽；4復位彈簧一 ；5復位彈簧二 ；6頂壓板一 ；7頂壓板二 ；7a凸塊；8復位彈簧三；9擋 板；9a擋圈；10限位件；IOa擋沿；11套筒；12彈簧；13自鎖鋼球；14配重塊；15撥叉；16拉 索操縱機構；17、18軸承；19幵口銷；20連桿；21芯軸。
具體實施例方式以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述， 但本發明并不限于這些實施例。本手動變速器的換擋裝置設于變速箱1內，用于選擇變速器的轉速，如圖1所示， 本裝置包括換擋軸2和換擋主體3,變速箱1由箱體Ia和固連在其開口端的箱蓋Ib組成， 換擋軸2通過軸承17、18支撐于箱體Ia和箱蓋Ib上,換擋軸2的--端伸出箱蓋lb,其伸出 端還固設有與拉索操縱機構16相連的擋位桿，通過操作擋位桿實現換擋軸2的軸向移動和 周向轉動，換擋主體3位于箱體Ia內并通過花鍵與換擋軸2相連接,為了保證兩者連接可 靠，還可采用一開口銷19來加強連接,保證兩者同步運動。換擋主體3呈圓柱形,其兩側分別設有軸向固定于換擋軸2上的頂壓板-- 6和頂 壓板二 7，在頂壓板一 6與箱體Ia之間設有套接于換擋軸2上的復位彈簧一 4，復位彈簧一 4的兩端分別作用于頂壓板一 6和箱體Ia上，在頂壓板二 7與箱蓋Ib之間設有套接于換擋 軸2上的復位彈簧三8，復位彈簧三8的一端作用于箱蓋Ib上，另一端作用在活動套接于換 擋軸2上的擋板9上,擋板9被限制于一端焊接在箱蓋Ib上的呈圓筒狀的限位件10內，從 而與頂壓板二 7保持間距，限位件10通過設在其端部的擋沿IOa與擋板9相抵靠，頂壓板 二 7上相對于擋板9的一側還固設有圓筒形的凸塊7a，該凸塊7a能夠穿過擋沿IOa后與擋 板9相頂壓,在實際制造時,可將凸塊7a與頂壓板二 7制成一體，也可將其單獨加工后固定 到頂壓板二 7上，凸塊7a的大小受換擋軸2和擋沿IOa的開口尺寸的限制；限位件10外還 套接有復位彈簧二 5，復位彈簧二 5的兩端分別作用于頂壓板二 7和箱蓋Ib上。為了使復位彈簧三8始終預緊于擋板9與箱蓋Ib之間，可在擋板9的邊緣上固設一朝向復位彈簧三8的擋圈9a。為了便于軸向固定頂壓板一 6和頂壓板二 7，可將頂壓板一 6和頂壓板二 7直接固連起來，由于兩者之間有換擋主體3擋著，因此，它們的軸向位置會跟隨換擋主體3的移動 而移動。換擋主體3的結構可結合圖2,其上設有用于阻止自身復位的定位機構,其具體結 構是在換擋主體3的表面幵有一個呈V型且沿著換擋軸2的軸向貫通的定位槽3b，定位槽 3b內設有頂壓于其槽底的自鎖銷，為了能夠獲得清晰的擋位和良好的換擋手感，可在定位 槽3b內沿軸向分布四個與定位位置一一對應并向槽底凹入的卡口，卡口的深度應小于自 鎖鋼球13的半徑,這樣在選擋時就會產生清晰的擋位,還可使各個卡口向著定位槽3b的兩 側延伸形成卡槽3c，使掛擋可靠。自鎖銷的具體構造屬現有技術，它具有一個套筒11，套筒11上加工有外螺紋，通 過該螺紋固定到變速箱的箱體Ia上,在套筒11內封裝有彈簧12和芯軸21,在芯軸21的伸 出端裝有--自鎖鋼球13,自鎖鋼球13與芯軸21之間安裝有多個小鋼球，目的是減小自鎖鋼 球13轉動時的阻力；在芯軸21與套筒11之間安裝有軸承，目的是減小芯軸21移動時的阻 力，套筒11與芯軸21通過彈簧12傳遞作用力，自鎖鋼球13可以自由轉動，且自鎖鋼球13 和芯軸21均可沿套筒11的軸向移動，在此移動過程中會壓縮自鎖銷中的彈簧12，從而產生 彈力，自鎖鋼球13頂壓于換擋主體3上的定位槽3b內，當軸向移動換擋軸2進行選擋時， 由于自鎖鋼球13已處于換擋主體3上的一個卡口之內，所以必然將自鎖鋼球13壓出卡口 至定位槽3b的底部，同時自鎖銷中的彈簧12被壓縮，產生一阻力,此力提供換擋時的手感； 當換擋主體3軸向移動一定的距離后，即到達某個定位位置處時，自鎖鋼球13將自動滑入 換擋主體3上的另一個卡口內，在滑入過程中，彈簧12伸長，同時也產生一軸向力,此力提 供選擋時的換擋手感；掛擋時，使換擋主體3周向旋轉，自鎖銷的彈簧12被迫伸入卡槽3c 內，當自鎖鋼球13未滑出卡槽3c時，即未越過V型定位槽3b的兩側頂邊時，彈簧12產生的 力是換擋阻力，當自鎖鋼球13滑出卡槽3c并且換擋主體3繼續轉動時，自鎖銷產生的將是 一主動力,此主動力驅動換擋主體3限定到定位位置,此力同時也起到換擋手感的作用。若 想退出當前擋位時，需要反向旋轉換擋主體3，此時需再次壓縮自鎖銷，并產生一阻力，此阻 力阻止變速器換擋裝置脫離當前擋位，故在駕駛員沒有刻意換擋時，此力起到自鎖的作用。換擋主體3上對應于定位機構的另一側還設有用于選擇轉速的撥叉指3a，由于本 裝置能夠實現4個定位位置的限定，因此,變速器中設有4個按換擋軸2的軸向分布的撥叉 15，各個撥叉15上具有卡接撥叉指3a的凹槽，當撥叉指3a軸向移動至一個定位位置時，就 會卡接一個撥叉15，該撥叉15會帶動與其連接的同步器，當使撥叉15上移或者下移時，同 步器就會選中一對相互嚙合的齒輪,此時,掛擋結束。為了保證撥叉指3a在同一時刻僅卡接一個撥叉15,可使撥叉指3a穿過用于連接 頂壓板一 6和頂壓板二 7的連桿20，當該撥叉指3a連接一個撥叉時，其余三個撥叉的凹槽 均與連桿20配合；當撥叉指3a同時與兩個撥叉卡接時，由于這兩個撥叉的凹槽不僅與撥叉 指3a卡接，又與連桿20卡接，而連桿20不會隨著撥叉指3a轉動,從而確保此時無法掛擋， 即防止換擋裝置因同時選擇兩個擋位而造成變速器損壞。為了能夠取得更佳的換擋手感，還可在換擋軸2上靠近擋位桿的外側安裝一配重 塊14。
本裝置的選擋原理如下假設定位位置一為復位彈簧一 4受壓后的位置,定位位 置二為平衡位置，定位位置三為僅復位彈簧二 5受壓后的位置，定位位置四為復位彈簧二 5 和復位彈簧三8同時受壓后的位置。如圖1所示，當向左選擋時,換擋軸2帶動頂壓板一 6壓縮復位彈簧一 4,當達到設 定的定位位置--及選擋力時，自鎖銷的自鎖鋼球13正好滑落到與換擋主體3的第一個卡口 內，從而實現擋位停靠；當復位彈簧一 4和復位彈簧二 5達到彈力相等時，就會使換擋主體 3處于定位位置二，該位置是變速器擋位的常駐點，通常為3/4擋位置，此時自鎖鋼球13位 于換擋主體3的第二個卡口內；當向右選擋時，換擋軸2帶動頂壓板二 7壓縮復位彈簧二 5， 當頂壓板二 7的凸塊7a與擋板9剛接觸時，由于復位彈簧三8具有預緊力，因此,這里有一 個較大的選擋力突變，此時，自鎖鋼球13剛好滑落到換擋主體3的第三個卡口內，從而實現 擋位停靠；當繼續向右選擋時，頂壓板二 7在壓縮復位彈簧二 5的基礎上利用凸塊7a繼續 壓縮復位彈簧三8,當復位彈簧三8被壓縮到一定的選擋力時(或者復位彈簧三8壓死、或 者擋板9直接與箱蓋Ib內壁接觸)’自鎖鋼球13剛好滑落到換擋主體3的第四個卡口中， 從而實現擋位停靠。確定好選擋位置后，只要順時針或者逆時針方向偏擺一定的角度,就會帶動撥叉 15上移或者下移,從而使同步器動作,選中其中一對相互嚙合的齒輪,這樣，就掛上擋了。有--點需說明--下,每個同步器也具有三擋，即正向一個轉速、中間空速和反向一 個轉速，因此，任何一個選擋位置上只要使同步器處于空速位置上，均能使汽車駐車，但是 只有在平衡位置上任一復位彈簧都是不受壓的，所以將此位置作為汽車的常駐位置。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領 域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替 代，比如將復位彈簧三設在箱體與頂壓板一之間，并使復位彈簧三具有一定的預緊力，其一 端作用在箱體上，另一端與頂壓板一保持間距,促使頂壓板一先壓縮復位彈簧一，再同時壓 縮復位彈簧一和復位彈簧三時,從而產生兩個選擋突變力等，但這些修改或者補充或者替代并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求
一種手動變速器的換擋裝置，設于變速箱(1)內，包括換擋軸(2)和固定套接在換擋軸(2)中部的換擋主體(3)，所述換擋軸(2)的端部穿出變速箱(1)并與變速器的擋位桿相連接，并且通過操縱擋位桿使換擋軸(2)相對于變速箱(1)作軸向移動和周向轉動，所述的換擋主體(3)上具有用于控制變速齒輪嚙合的撥叉的撥叉指(3a)，其特征在于，所述的換擋主體(3)與變速箱(1)之間設有一個當換擋主體(3)沿軸向偏移時能夠產生一個復位作用力的復位機構，當所述的換擋軸(2)不受外力作用時，所述的換擋主體(3)在該復位機構的作用下處于一個平衡點的位置；所述的換擋主體(3)上沿軸向依次在上述的平衡點和平衡點兩側共四個定位位置分別設有能產生一個定位阻力的定位機構，并且當上述的換擋主體(3)在處于非平衡點的上述的三個定位位置時換擋主體(3)所受的復位作用力大于其所受的定位阻力。
2.根據權利要求1所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述的復位機構包括 設于換擋主體(3)兩側并套接于換擋軸(2)上的復位彈簧一(4)和復位彈簧二(5)，所述的 復位彈簧一(4)和復位彈簧二(5)的兩端分別作用于所述的換擋主體(3)和所述的變速箱 (1)上。
3.根據權利要求2所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述換擋軸(2)的兩側 分別設有軸向固定于換擋軸(2)上的頂壓板一(6)和頂壓板二(7),上述的復位彈簧一(4) 的兩端作用于所述的變速箱(1)和所述的頂壓板一(6)上，上述的復位彈簧二(5)的兩端 作用于所述的變速箱(1)和所述的頂壓板二(7)上。
4.根據權利要求3所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述的頂壓板二(7)與 變速箱(1)之間的換擋軸(2)上套接有擋板(9)和復位彈簧三(8)，復位彈簧三(8)的兩端 分別作用于上述的擋板(9)和變速箱(1)上，所述的擋板(9)處具有使擋板(9)與上述的 頂壓板二(7)保持一間距的限位件(10)。
5.根據權利要求4所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述的限位件(10)呈 圓筒狀，套接于換擋軸(2)上，限位件(10)的一端固定于變速箱(1)上，另一端具有一個向 內翻的擋沿(10a),此擋沿(IOa)擋于擋板(9)上，所述的頂壓板二(7)上具有一圓筒狀的 凸塊(7a),該凸塊(7a)可以穿過上述的擋沿(IOa)并頂壓于上述的擋板(9)上。
6.根據權利要求1-5任一條所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述的定位 機構包括一個固定于變速箱⑴內的自鎖銷，該自鎖銷包括套筒(11)、彈簧(12)和自鎖鋼 球(13),所述換擋主體(3)的表面開有一個沿著換擋軸(2)的軸向貫通并呈V形的定位槽 (3b),所述的自鎖鋼球(13)頂壓于所述定位槽(3b)的槽底。
7.根據權利要求6所述的手動變速器的換擋裝置，其特征在于，所述定位槽(3b)的槽 底沿軸向分布有與所述換擋主體(3)的四個定位位置一一對應且與所述的自鎖鋼球(13) 相配合的卡口。
8.根據權利要求7所述的手動變速器的換擋裝置,其特征在于,所述的各個卡口分別 向著定位槽(3b)的兩側延伸形成卡槽(3c)。
全文摘要
本發明提供了一種手動變速器的換檔裝置，屬于汽車領域。它解決了現有手動變速器的換檔裝置只能實現3個選檔位置的限定，且選檔手感不良等問題。本手動變速器的換檔裝置設于變速箱內，包括換檔軸和固定在換檔軸中部的換檔主體，換檔軸在檔位桿的帶動下作軸向移動和周向轉動，換檔主體上有撥叉指，換檔主體與變速箱之間設有當換檔主體沿軸向偏移時能產生復位作用力的復位機構，當換檔軸不受外力作用時，換檔主體在該復位機構的作用下處于一個平衡點的位置；換檔主體上沿軸向在平衡點和平衡點兩側共四個定位位置分別設有能產生定位阻力的定位機構，當換檔主體處于非平衡點的三個定位位置時換檔主體所受的復位作用力大于其所受的定位阻力。
文檔編號F16H59/04GK101799070SQ20091031292
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者尹宏聲, 李書福, 楊健, 潘躍升, 趙福全, 陳勇, 陳華 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司