專利名稱：電控氣動換擋手柄機構、采用該機構的變速系統和車輛的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車變速箱換擋操縱機構，尤其涉及一種適用于商用汽車的電控氣動換擋手柄機構。
背景技術：
目前，各種汽車上的變速箱換擋操縱裝置是由換擋手柄、選擋搖臂、換擋搖臂、選擋軸、換擋軸和換擋撥頭等組成，換擋手柄通過拉絲帶動操縱選擋搖臂和換擋搖臂控制換擋撥頭的位置，實現汽車變速箱的換擋和選擋。由于純機械結構很容易受到磨損，使用壽命較短，機構體積大，操作起來費勁，隨著技術發展，越來越多采用助力換擋操縱機構，經常采用的有電控液動、電控電動、電控氣動三種形式。電控液動機構運動平穩、沖擊較小，但存在結構復雜、液壓元件制造精度要求高的問題；電控電動機構結構緊湊、控制精確，但需要使用高精度電機，成本比較高。電控氣動相比較下，成本較低，動作沖擊較小，適用于商用汽車。如申請號為2006200972 . 8，名稱為《電控氣動機械式自動變速器選換擋機構總成》的中國實用新型專利，整體結構仍然不夠緊湊。如申請號為2009100256375，名稱為《變速箱換擋操縱機構》的發明專利，采用非接觸傳感器，信號傳輸容易受到干擾，可靠性不高，電控設備復雜，不易于維護。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電控氣動換擋手柄機構，不改變現有商用汽車機械變速器的換擋操縱習慣，在操縱該換擋手柄時能達到機械變速器操縱的良好舒適性，可實現換擋操作輕松、方便，還具有結構緊湊、換擋距離短等優點。為了實現上述設計目的，本實用新型采用的方案如下一種電控氣動換擋手柄機構，包括換擋手柄、選位擺臂、擋座、換擋手柄座、選位軸、撥頭、換擋擺臂、換擋軸和擋位面板，其中，換擋手柄與撥頭相連，且通過銷軸與選位軸相連，選位軸通過擋座固定在換擋手柄座上，還設有選位傳感器、換擋傳感器、擋位警示器和語音提示系統，其中，選位傳感器固定在換擋手柄座的一側，并與選位軸的一端相連，選位擺臂通過螺釘固定在選位軸的另一端，換擋傳感器固定在換擋手柄座的一側，并與換擋軸的一端相連，擋位警示器和語音提示系統設置在擋位面板上。選位軸的轉動可使選位傳感器輸出不同的電信號，換擋軸的轉動會使換擋傳感器輸出不同的電信號。語音提示系統的設置，可以對初學操縱車輛的人或操作不熟練的人以語音提示擋位信息，避免掛錯擋引起的事故。優選的是，在擋座上設置有擋座襯套，起到相對固定和密封的作用。(襯套的作用是運動件間的相互減小摩擦，提高機構操縱的舒適性和壽命)。優選的是，選位軸與換擋手柄座之間設置有手柄座襯套，起到相對固定和密封的作用。(襯套的作用是運動件間的相互減小摩擦，提高機構操縱的舒適性和壽命)。優選的是，在換擋手柄座上固定有與選位擺臂同側設置的支架，用來支撐和固定其他零件。更優選的是，在支架上分別設置有彈簧座、回位彈簧、頂桿，彈簧座內設置有彈簧座襯套，選位擺臂的轉動使頂桿在彈簧座內作上下直線運動。優選的是，換擋軸設置在換擋手柄座上，且處于選位軸的正下方，在換擋軸與換擋手柄座之間分別設置有兩個換擋軸襯套，起到相對固定和密封的作用。(襯套的作用是運動件間的相互減小摩擦，提高機構操縱的舒適性和壽命)。優選的是，擋位警示器采用發光二極管燈，并通過電路與選位傳感器和換擋傳感器電連接，接收其擋位信息的電信號而亮滅。擋位警示器的設置，可以以光學信號的形式給駕駛員擋位提示，避免由于操縱不熟練或疏忽掛錯擋位，從而提高駕駛安全性。優選的是，換擋軸的另一端通過墊片、螺釘與換擋擺臂固定在一起，換擋軸的轉動會帶動換擋擺臂同時轉動。優選的是，在換擋擺臂上設置有換擋擺臂強磁鐵，在換擋操作過程中，通過換擋擺臂強磁鐵從換擋擺臂座中的一處移向另一處。優選的是，在換擋手柄座上固定有換擋擺臂座，換擋擺臂置于換擋擺臂座內。優選的是，在換擋擺臂座上分別設置有換擋擺臂座強磁鐵，由于強磁鐵的設置，使得當換擋手柄從一個擋位換到另一個擋位的過程中，當快移動至兩相鄰磁鐵接合時，由于磁力的吸合作用，換擋手柄會很輕松、準確的移動至下一位置。優選的是，在換擋擺臂座與換擋擺臂之間設置有墊片。優選的是，換擋軸同時連接有高位擋撥塊、中間撥塊、低位擋撥塊，且在各撥塊之間設置有導向擋塊，導向擋塊固定在換擋手柄座5的下端。換擋軸的轉動同時帶動高位擋撥塊、中間撥塊、低位擋撥塊一起轉動。優選的是，選位傳感器為轉角傳感器。優選的是，換擋傳感器為轉角傳感器。優選的是，語音提示系統通過電路與選位傳感器和換擋傳感器電連接，并接收其擋位信息的電信號。優選的是，語音提示系統電路中設置有啟閉控制開關，可以根據駕駛員的喜好或根據駕駛人員操作熟練與否進行功能開啟或關閉。本實用新型的電控氣動換擋手柄機構包括以上各項特征的任意組合。一種車輛變速系統，包括上述至少一項特征的電控氣動換擋手柄機構。一種車輛，包括上述的車輛變速系統。本實用新型的電控氣動換擋手柄機構具有以下有益效果1.不改變現有商用汽車機械變速器的換擋操縱習慣，沒有沖擊，在操縱本實用新型的換擋手柄時能達到良好的舒適性；2.磁鐵的設置可實現換擋操作輕松、方便；3.轉角傳感器的設置使得換擋操作更加準確；4.不采用傳統的拉索控制，使得整體結構緊湊，換擋手柄操作距離短；5.在換擋手柄處增設擋位警示器和語音提示系統，對于初學駕駛操作或不熟練的駕駛員來說，起到良好的提醒作用，避免有些駕駛員的疏忽或緊急情況下來不及看擋位而掛錯擋而造成安全事故。而且可根據情況啟閉語音提示系統，使得操作更加人性化，大大提高操作安全可靠性。
圖1為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的主剖視圖；圖2為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的右剖視圖；圖3為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的外部右視圖；圖4為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的外部俯視圖；圖5為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的換擋擺臂座示意圖；圖6為按照本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的一優選實施例的換擋手柄處于某一擋位時的剖視圖。附圖標記為換擋手柄1，螺釘2，選位擺臂3，擋座4，換擋手柄座5，擋座襯套6，選位軸7，撥頭8，手柄座襯套9，(選位傳感器10)，導向擋塊11，中間撥塊12，銷軸13，換擋擺臂強磁鐵14，換擋擺臂座強磁鐵15，換擋擺臂座強磁鐵15. 1，換擋擺臂座強磁鐵15. 2，墊片 16，換擋擺臂座17，換擋擺臂18，墊片19，螺釘20，換擋軸襯套21、25，高位擋撥塊22，換擋軸23，換擋傳感器M，低位擋撥塊沈，頂桿27，回位彈簧觀，彈簧座襯套四，彈簧座30，支架 31。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的內容進行描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應對本實用新型的保護范圍有任何的限制作用。一種電控氣動換擋手柄機構，如圖1一圖6所示，包括換擋手柄1、選位擺臂3、擋座4、換擋手柄座5、選位軸7、撥頭8、換擋擺臂18、換擋軸23，其中，換擋手柄1與撥頭8相連，且通過銷軸13與選位軸7相連，選位軸7通過擋座4固定在換擋手柄座5上，還設有選位傳感器10、換擋傳感器M、擋位警示器33和語音提示系統34，其中，選位傳感器10固定在換擋手柄座5的一側，并與選位軸7的一端相連，選位擺臂3通過螺釘2固定在選位軸7 的另一端，換擋傳感器M固定在換擋手柄座5的一側，并與換擋軸23的一端相連，擋位警示器32和語音提示系統34設置在擋位面板32上。選位軸7的轉動可使選位傳感器10輸出不同的電信號，換擋軸23的轉動會使換擋傳感器M輸出不同的電信號。在擋座4上設置有擋座襯套6，起到相對固定和密封的作用。選位軸7與換擋手柄座5之間設置有手柄座襯套9，起到相對固定和密封(減小摩擦)的作用。在換擋手柄座5上固定有與選位擺臂3同側設置的支架31，在支架31上分別設置有彈簧座30、回位彈簧觀、頂桿27，彈簧座30內設置有彈簧座襯套四，選位擺臂3的轉動使頂桿27在彈簧座30內作上下直線運動。換擋軸23設置在換擋手柄座5上，且處于選位軸7的正下方，在換擋軸23與換擋手柄座5之間分別設置有兩個換擋軸襯套21、25，起到相對固定和密封(減小摩擦)的作用。擋位警示器32采用發光二極管燈，并通過電路與選位傳感器10和換擋傳感器M 電連接，接收其擋位信息的電信號而亮滅。擋位警示器32的設置，可以以光學信號的形式給駕駛員擋位提示，方式由于操縱不熟練或疏忽掛錯擋位，從而提高駕駛安全性。換擋軸23 的另一端通過墊片19、螺釘20與換擋擺臂18固定在一起，換擋軸23的轉動會帶動換擋擺臂18同時轉動。在換擋擺臂18上設置有換擋擺臂強磁鐵14，在換擋操作過程中，通過換擋擺臂強磁鐵14從換擋擺臂座17中的一處移向另一處。在換擋手柄座5上固定有換擋擺臂座17， 換擋擺臂18置于換擋擺臂座17內。如圖5所示，在換擋擺臂座17上分別設置有換擋擺臂座強磁鐵15、15. 1,15. 2，由于強磁鐵的設置，使得當換擋手柄從一個擋位換到另一個擋位的過程中，當快移動至兩相鄰磁鐵接合時，由于磁力的吸合作用，換擋手柄1會很輕松、準確的移動至下一位置。在換擋擺臂座17與換擋擺臂18之間設置有墊片16。換擋軸23同時連接有高位擋撥塊22、中間撥塊12、低位擋撥塊沈，且在各撥塊之間設置有導向擋塊11，導向擋塊11固定在換擋手柄座5的下端。換擋軸23的轉動同時帶動高位擋撥塊22、中間撥塊12、低位擋撥塊沈一起轉動。語音提示系統34通過電路與選位傳感器10和換擋傳感器M電連接，并接收其擋位信息的電信號。在其電路中設置有啟閉控制開關，可以根據駕駛員的喜好或根據駕駛人員操作熟練與否進行功能開啟或關閉。語音提示系統34的設置，可以對初學操縱車輛的人或操作不熟練的人以語音提示擋位信息， 避免掛錯擋引起的事故。本實用新型的電控氣動換擋手柄機構包括以上各項特征的任意組合。本實用新型還涉及采用上述電控氣動換擋手柄機構的車輛變速系統和裝有這種變速系統的車輛。如圖1和圖2所示，當換擋手柄1處于圖示位置B、位置E時為初始位置，即換擋手柄處于空擋位置。如圖1所示，換擋手柄1向前移動至位置C時，換擋機構處于(R、2、4)擋位置；當換擋手柄1向后移動至位置A時，換擋機構處于(1、3、5)擋位置；當換擋手柄1分別處于位置A、位置B、位置C時，換擋傳感器M會輸出不同的電信號；如圖示2所示，換擋手柄1向左移動至位置D時，換擋機構處于(R、l)擋區；當換擋手柄1向右移動至F時，換擋機構處于(4、5)擋區；E位置為(2、3)擋區，當換擋手柄1分別處于位置D、位置E、位置F 時，選位傳感器10會輸出不同的電信號；結合換擋傳感器M及選位傳感器10輸出的電信號可判定換擋手柄所處于的擋位。并將此信息傳遞至電子控制器，通過控制氣動選換擋機構實現對機械變速器的遠距離手操縱換擋操作。工作原理針對本實用新型的電控氣動換擋手柄機構的特點，僅對換擋、選位進行分別描述如下(1)、換擋操縱換擋時，操縱換擋手柄1向后移動至位置A，在銷軸13的作用下使撥頭8下端向相反方向轉動，同時帶動中間撥塊12、換擋軸23朝向反方向轉動，換擋軸23帶動換擋擺臂18同時轉動，使換擋擺臂強磁鐵14移動至換擋擺臂座17中換擋擺臂座強磁鐵15. 2處， 由于強磁鐵的磁力作用，使換擋手柄1始終處于位置A，同時換擋傳感器對輸出一定的電信號。摘擋時(即從位置A回到位置B)，操縱換擋手柄1，使其向位置B移動，在撥頭8的作用下帶動中間撥塊12、換擋軸23朝向反方向轉動，換擋軸23帶動換擋擺臂18同時轉動， 使換擋擺臂強磁鐵14從換擋擺臂座強磁鐵15. 2處移出并移向換擋擺臂座強磁鐵15，同時換擋傳感器M輸出一定的電信號。[0050]操縱換擋手柄1向前移動至位置C的過程原理同上所述。在換擋操縱過程中，通過換擋擺臂強磁鐵14從換擋擺臂座17中的一處強磁鐵移向另一處強磁鐵，在兩相對磁鐵分離時需要一定的手操縱力，當快移動至兩相鄰磁鐵接合時，由于磁力的吸合作用，換擋手柄1會很輕松、準確的移動至下一位置，具有非常舒適的手操縱感覺，且擋位清晰。(2)、選位操縱選位時，用手操縱換擋手柄1向左移動至位置D，帶動選位軸7、選位擺臂3同時向左轉動，在選位擺臂3的作用下使頂桿27向下移動并壓縮回位彈簧觀，松開手后，在回位彈簧觀的作用下使頂桿27向上移動，使選位擺臂3回轉帶動換擋手柄1自動回到初始位置E ；與此同時選位傳感器10會輸出不同的電信號。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。與任何發明相同，本實用新型的基礎是現有技術，其各個組成部分也來自于現有技術，為了簡明，在此并沒有事無巨細地對這些組成部分一一詳細描述，本領域技術人員在閱讀了本說明書后自然知其所云。在閱讀了本說明書后，本領域技術人員會相信，由這些現有技術的結合構成的本實用新型凝結了申請人大量創造性勞動的結果。本領域技術人員同樣不難看出，本實用新型是對現有技術的改進，是為解決現有技術中存在的技術問題而將這些現有技術中的要素進行的結合，這種結合凝結了大量的創造性勞動，是申請人大量理論研究和科學實驗的結晶。在沒有閱讀本實用新型之前，本領域技術人員顯然是不容易想到本實用新型的各個方案的，而在閱讀了本說明書后，本領域技術人員不必再付出創造性勞動即可實現本實用新型的基本技術方案。
權利要求1.一種電控氣動換擋手柄機構，包括換擋手柄(1)、選位擺臂(3)、擋座(4)、換擋手柄座(5)、選位軸(7)、撥頭(8)、換擋擺臂(18)、換擋軸(23)和擋位面板(32)，其特征在于，所述換擋手柄(1)與所述撥頭(8)相連，且通過銷軸(13)與所述選位軸(7)相連，所述選位軸 (7 )通過所述擋座(4 )固定在所述換擋手柄座(5 )上，還設有選位傳感器(10 )、換擋傳感器 (24)、擋位警示器(33)和語音提示系統(34)，其中，選位傳感器(10)固定在所述換擋手柄座(5)的一側，并與所述選位軸(7)的一端相連，所述選位擺臂(3)通過螺釘(2)固定在所述選位軸(7)的另一端，所述換擋傳感器(24)固定在所述換擋手柄座(5)的一側，并與所述換擋軸(23)的一端相連，所述擋位警示器(32)和所述語音提示系統(34)設置在擋位面板 (32)上。
2.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述擋座(4)上設置有擋座襯套(6)。
3.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述選位軸(7)與所述換擋手柄座(5)之間設置有手柄座襯套(9)。
4.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述換擋手柄座(5)上固定有與所述選位擺臂(3)同側設置的支架(31)。
5.如權利要求4所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述支架(31)上分別設置有彈簧座(30)、回位彈簧(28)、頂桿(27)，所述彈簧座(30)內設置有彈簧座襯套(29)， 所述選位擺臂(3)的轉動使所述頂桿(27)在所述彈簧座(30)內作上下直線運動。
6.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述換擋軸(23)設置在所述換擋手柄座(5)上，且處于所述選位軸(7)的正下方，在所述換擋軸(23)與所述換擋手柄座(5 )之間分別設置有兩個換擋軸襯套(21、25 )。
7.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述擋位警示器(32)采用發光二極管燈，并通過電路與所述選位傳感器(10 )和所述換擋傳感器(24 )電連接，接收其擋位信息的電信號而亮滅。
8.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述換擋軸(23)的另一端通過墊片(19)、螺釘(20)與所述換擋擺臂(18)固定在一起。
9.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述換擋擺臂(18)上設置有換擋擺臂強磁鐵(14)。
10.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述換擋手柄座(5) 上固定有換擋擺臂座(17)，所述換擋擺臂(18)置于換擋擺臂座(17)內。
11.如權利要求10所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述換擋擺臂座 (17)上分別設置有換擋擺臂座強磁鐵(15、15. 1、15. 2)。
12.如權利要求10所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，在所述換擋擺臂座 (17)與所述換擋擺臂(18)之間設置有墊片(16)。
13.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述換擋軸(23)同時連接有高位擋撥塊(22)、中間撥塊(12)、低位擋撥塊(26)，且在各撥塊之間設置有導向擋塊(11)，所述導向擋塊(11)固定在所述換擋手柄座(5)的下端。
14.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述選位傳感器(10)為轉角傳感器。
15.如權利要求7所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述換擋傳感器(24)為轉角傳感器。
16.如權利要求1所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述語音提示系統(34) 通過電路與所述選位傳感器(10)和所述換擋傳感器(24)電連接，并接收其擋位信息的電信號。
17.如權利要求16所述的電控氣動換擋手柄機構，其特征在于，所述語音提示系統 (34)電路中設置有啟閉控制開關。
18.一種車輛變速系統，其特征在于，包括如權利要求1到17中至少一項所述的電控氣動換擋手柄機構。
19.一種車輛，其特征在于，包括權利要求18所述的車輛變速系統。
專利摘要本實用新型涉及一種電控氣動換擋手柄機構，其包括換擋手柄、選位擺臂、擋座、換擋手柄座、選位軸、撥頭、換擋擺臂、換擋軸，還包括選位傳感器、換擋傳感器、擋位警示器、語音提示系統、換擋擺臂強磁鐵，換擋擺臂座強磁鐵，其中，選位傳感器固定在所述換擋手柄座的一側，并與選位軸的一端相連，換擋傳感器固定在所述換擋手柄座的一側，并與所述換擋軸的一端相連，擋位警示器和語音提示系統設置在擋位面板上。本實用新型的換擋手柄機構不改變現有商用汽車機械變速器的換擋操縱習慣，在操縱該換擋手柄時能達到優越的舒適性，可實現換擋操作輕松、方便，對擋位具有提示作用，還具有結構緊湊、換擋距離短、安全性好等優點，本實用新型還提供了一種具有上述電控氣動換擋手柄機構的變速系統和具有該變速系統的車輛。
文檔編號F16H63/42GK202209412SQ201120342669
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月14日 優先權日2011年9月14日
發明者劉昕, 李傳武, 楊柳, 陳迎紅 申請人:瑞立集團瑞安汽車零部件有限公司