CN107810349B - 换挡杆组件 - Google Patents

Abstract

提供换挡杆结构(1)，其中减小了响应于齿轮箱的纵向运动的换挡杆(3)的不期望的运动。换挡杆组件设有在一端处连接到齿轮箱(27)而在另一端处连接到连杆(29)的反作用杆(49)。切换杆(25)也附连到连杆。连杆设置为能够相对于换挡杆、反作用杆和切换杆围绕平行的连接轴(15、41)枢转。由于齿轮箱的纵向运动引起的反作用杆的运动导致连杆转过相似的纵向距离。这保持切换杆处于其相对于齿轮箱的位置中。

Description

换挡杆组件

背景技术

本发明涉及用于操作齿轮箱、诸如在车辆的手动变速箱中的齿轮箱的换挡杆组件。更具体地，它涉及这种换挡杆组件，其除了将切换指令从换挡杆传递到变速箱的切换杆之外还具有用于最小化在变速箱壳体中的振动到换挡杆组件的换挡杆的传递的装置，在该换挡杆处，换挡杆的操作者可感知这种振动。

通常机动车辆，特别是前轮驱动机动车辆但后轮和全轮驱动车辆也设有将扭矩从发动机传递到车轮的远程操作的齿轮箱。该远程操作系统包括连接到齿轮箱挡位选择器的换挡杆组件，并且它由在车厢中的手动换挡杆致动。典型的换挡杆组件包括可转动地安装在切换框架中的换挡杆，该切换框架适于附连到车辆的中心控制台或地板或仪表板。换挡杆的下端或远端连接到切换杆，该切换杆通向齿轮箱并且将切换指令传递到齿轮箱。换挡杆一般包括适于由驾驶员抓握的换挡把手。换挡杆支承在切换框架中部分球面轴承中。该球面轴承可包括连接到换挡杆的枢转球，该枢转球能在连接到切换框架的球碗(球承座)中转动。这允许了换挡杆在对应于变速箱的不同的可选择的挡位的位置之间转动。在现代车辆中常见的一组可选的挡位包括1至5个前进挡位和倒车挡位。这些挡位通常以所谓的“双H”型式、即类似两个叠置的H的型式分布。

当换挡杆位于各挡位之间即一般被称为空挡门时，操作者会沿一般称为选择方向(即当坐在车辆中并且面朝前时向右或向左)的方向使换挡杆运动。该运动导致换挡杆围绕基本上水平的选择轴线枢转，该轴线大致对齐平行于车辆的纵向轴线。该枢转导致切换杆转动到一位置，在该位置中，远端(即最靠近齿轮箱的端部)使齿轮箱中的齿轮选择器运动成它与所期望的挡位对准。一旦切换杆与所期望的挡位对准，操作者会向后或向前移动换挡杆，这将导致换挡杆围绕基本上水平的切换轴线枢转，该轴线大致对齐平行于车辆的横向轴线。该枢转运动引起切换杆的端部的纵向运动并且会导致齿轮选择器接合所期望的挡位。通常，切换轴线和选择轴线在部分球面的安装件的中心中相交。

通常，机动车辆的发动机和变速箱安装在可挠曲的安装件中，这些安装件允许发动机和变速箱相对于车体的某些运动。这种运动在切换杆上拉动或推动，并且造成换挡杆沿相反的方向运动。运动的幅度由换挡杆的长度放大，并且换挡把手最终的大的运动可能变得对于车辆的操作者是分散注意力的。为了减小这些运动，已知在齿轮箱与换挡杆组件之间设置反作用杆。

从康斯博格汽车(Konsberg Automotive)的WO 2014/113765(‘765)中已知这种具有反作用杆的换挡杆组件的例子。更具体地，‘765文献描述了具有挡位杆5和反作用拉线9的换档杆组件。挡位杆5和反作用拉线9分别连接到连接部分41，该连接部分又可转动地安装在换挡杆1上，使得连接部分41可响应于反作用拉线9沿着所述线的纵向轴线的位移围绕换挡杠杆1的纵向轴线转动。由此，导致挡位杆5的轴向位移的变速箱的位移(例如振动)不被传递到换挡杆中，因为反作用拉线9将对应地使与挡位杆5连接的连接部分41移位。为了允许连接部分41围绕换挡杆的轴线转动，挡位杆5经由在轴线的一侧上的球接头43和经由在轴线的另一侧上的引导件54中滑动的滑动件53连接到连接部分。挡位杆的连接是非常笨重的，并且换挡杆组件经受滑动件53在引导件54中滑动时引起的摩擦。

本发明提出提供最小化振动传递的、更紧凑的换挡杆组件。

发明内容

该目的由具有反作用杆的换挡杆组件来实现，该反作用杆将变速箱壳体互连到换挡杆组件，从而最小化变速箱壳体的振动或在变速箱壳体中的振动到换挡杆组件的换挡杆的传递，在此振动会被换挡杆的操作者感知。

附图说明

图1以立体图示意示出处于空挡位置的根据本发明的换挡组件的第一实施例。

图2以立体图示意示出处于切换位置的图1的换挡组件。

图3a示意示出处于第一位置中的换挡杆组件的平面图。

图3b示意示出处于第一位置中的换挡杆组件的侧视图。

图3c是处于第一位置中的换挡杆组件沿图3b)的箭头A的方向的端视图。

图3d示意示出处于第二位置中的换挡杆组件的平面图，在该第二位置中，齿轮箱与换挡杆组件之间的距离已减小了距离b。

图3e示意示出处于第二位置中的换挡杆组件的侧视图。

图3f是处于第二位置中的换挡杆组件和齿轮箱沿图3e)的箭头A’的方向的端视图。

图4a示出根据本发明的换挡杆组件的第二实施例从上方观察的立体图。

图4b示出根据本发明的换挡杆组件的第二实施例从上方观察的第二立体图。

图4c示出根据本发明的换挡杆组件的第二实施例的从前部观察的立体图。

图4d示出根据本发明的换挡杆组件的第二实施例从下方观察的立体图。

图4e示出根据本发明的换挡杆组件的第二实施例从后部观察的立体图。

本发明的详细说明

在以下描述中，用三根正交轴线“x”、“y”和“z”限定参照的框架，这三根轴线具有在换挡杆的枢转球的中心P中的它们的原点。x轴和y轴在水平平面中延伸，而z轴从该平面垂直延伸。在以下所说明的本发明的示例中，正的x轴值沿从换挡杆的枢转点P到在切换杆与齿轮箱选择机构之间的接头的直线的方向延伸。一般，换挡杆的切换运动会被认为涉及切换杆的远端沿x轴的纵向运动和换挡杆围绕y轴的转动。当面向正x轴方向时，正的y轴位移向左延伸并且垂直于纵向的x轴。一般，换挡杆的选择运动会被认为涉及换挡杆沿x轴的横向运动和围绕x轴的转动。当面向正x轴方向时，正的z轴位移向上延伸。对诸如上、下、之上、之下等的方向和诸如向前、向后、向左、向右、水平、垂直、纵向、横向等的相对位置的参照不旨在限制，而仅用于辅助理解本发明，并且以说明的方式使用，其中描述了本发明，就像它在具有前置发动机和齿轮箱的机动车辆中使用那样。除非从上下文中清楚得出或另外说明，术语“纵向”一般意味着沿着x轴的方向，术语“横向”一般意味着沿着y轴的方向，而术语“垂直”一般意味着沿着y轴(z轴)的方向。以下附图1至4e未按比例绘制，并且已放大了某些比例以使得附图更容易理解。

在如图1所示的本发明的较佳实施例中，换挡杆组件1包括能围绕在切换框架5中形成的枢转点P枢转地安装的换挡杆3。该切换框架适于附连到车体，例如到地板7或中心控制台或仪表板或类似物。该换挡杆包括从轴承装置、诸如枢转球13的上侧11向上延伸的细长轴9，该轴承装置允许细长轴相对于切换框架沿纵向和横向方向转动。在本发明的该实施例中，枢转点P与枢转球13的中心一致。细长的第一连接轴15较佳地固定到枢转球的下侧17，并且该第一连接轴的纵向轴线从枢转球、较佳地径向地、向下延伸。第一连接轴遵循换挡杆的任何运动。在该示例中，它被示为与设置在枢转球之上的换挡杆同轴，但它们不同轴是可设想的。例如，它们可设置为偏移并且相互平行或相互成角度。枢转球13能安装在附连到切换框架的枢转承座19中。枢转球和枢转承座用作球面球接头，并且使换挡杆能够围绕枢转球的中心枢转点P转动。换挡杆通常包括近侧上端21，适于被驾驶员抓握的换挡把手23附连到该近侧上端。换挡杆可在对应于齿轮箱的不同的可选择的挡位的位置之间移位。例如，可存在五个可选择的前进挡位和一个倒车挡位。这些挡位通常以所谓的“双H”型式、即类似两个叠置的H的型式分布。

当换挡杆位于各挡位之间、即一般被称为空挡(门)时，操作者会沿一般称为选择方向(即右/左)的方向围绕较佳地大致纵向的、较佳地大致水平的选择轴线X转动换挡杆。当与所期望的挡位对准时，操作者会向后或向前围绕较佳地大致横向的、较佳地大致水平的切换轴线Y转动，这将导致所期望的挡位被接合。较佳地，如图1所示，选择轴线(选挡轴线)X和切换轴线(换挡轴线)Y在换挡杆的枢转球的中心枢转点P处相交，但是可设想如果使用换挡杆的其它类型的枢转安装件，则它们不相交。

换挡杆组件包括切换杆25，其从换挡组件向前延伸并且在它的远端26处或附近可连接到选择机构并且能够将换挡杆运动传递到齿轮箱27的选择机构。如下更详细所述的，切换杆在它的近端55处或附近由(浮动)连杆29连接到在枢转球之下延伸的第一连接轴15。(浮动)连杆包括连接具有第一端33和第二端37的连接本体31，该第一端包括名义上垂直的孔35，其可围绕第一连接轴15转动地安装。本体31的第二端包括名义上垂直的第二孔39，其基本上与第一垂直孔平行。(浮动)连杆的连接本体设置为其(穿过第一和第二孔的中心的)纵向轴线从第一连接轴和同心的围绕的第一孔的纵向轴线以与x轴成角度α侧向延伸。第二连接轴41可转动地安装在所述第二孔中并且从所述第二孔的两端突出。第二连接轴的上部第一端43比所述第二连接轴的下部第二端51更靠近枢转点P。第一端43包括诸如球接头45的多轴连接装置，其将第一端连接到反作用杆49的近端47。较佳地，当换挡杆处于空挡时，球接头45的中心在与枢转点P相同的水平平面(即z＝0平面)中。第二连接轴的下部第二端51由接头53连接到切换杆25的近端55。较佳地，该接头是单轴接头。该接头包括大致水平的、大致横向的轴线57。该接头是在切换杆的近端与切换杆组件的其它部件之间唯一的连接件，需要其以确保换挡杆的运动被传递到齿轮箱的选择机构。该切换杆可仅相对于连接轴围绕该单个枢转轴线进行枢转。单轴接头53的枢转轴线以沿第二连接轴的纵向方向的预先确定的距离H定位在反作用杆的多轴连接装置的枢转中心之下，其中，H较佳地等于或大于1cm并且等于或小于5cm，更佳地等于或大于1.2cm并且等于或小于4cm，并且最佳地等于或大于1.4cm并且等于或小于3cm。响应于如图2所示的换挡杆沿切换方向向前转过角度S，这使得切换杆的近端能沿弧形运动而切换杆的远端能大致纵向运动。换挡杆沿选择方向转过角度β可导致切换杆的近端和远端转过相同的角度β。

反作用杆朝向齿轮箱壳体59延伸，并且反作用杆的远端61经由大致水平、大致横向的轴线63可枢转地安装到齿轮箱壳体，该远端以到切换杆与齿轮箱选择机构67之间的接头65的一侧的预先确定的距离D1定位。这样，(浮动)连杆的第二端37由反作用杆维持在离齿轮箱壳体为大致固定的距离L1处，其中，L1对应于在球接头45的枢转轴线与横向轴线63之间的距离。为了允许反作用杆的远端围绕其它轴线的至少小的运动自由度，横向轴线63可用橡胶或其它弹性衬套安装到齿轮箱壳体，或横向壳体可由球面轴承代替。这使得能够更简单地安装反作用杆，并且也使得反作用杆能够经受一些侧向和旋转的力而不会弯曲。在反作用杆与(浮动)连杆之间的球接头45提供了用于切换杆响应于换挡杆的运动而进行运动的枢转轴线。在没有保持(浮动)连杆静止的反作用杆的情况下，换挡杆沿切换方向的转动通常仅仅会导致(浮动)连杆围绕第一连接轴的转动，而不会引起切换杆的远端将齿轮箱的选择机构切换到所期望的挡位。反作用杆也将齿轮箱壳的相对于车体的任何纵向位移转移到(浮动)连杆。这种位移引起(浮动)连杆以这样的方式围绕第一和第二连接轴转动，即，其使得切换杆运动一段纵向距离，该纵向距离精确对应于齿轮箱壳体已运动的纵向距离。这确保了切换杆的远端相对于选择机构保持静止，而同时确保齿轮箱壳体相对于车体的运动不被传递到换挡杆-该运动导致(浮动)连杆的第二端相对于第一连接轴转动。较佳地，在(浮动)连杆的第一和第二孔之间的中心到中心的距离D2与距离D1相同，以使得齿轮箱壳体的任何纵向运动由(浮动)连杆的第二端的纵向运动基本上精确地复制。

这样，(浮动)连杆适于将换挡杆围绕轴线X和轴线Y的转动运动传递到切换杆，而同时防止将切换杆的任何纵向运动传递到换挡杆。这意味着当换挡杆沿向前方向枢转时，切换杆将向后移位，由此拉动与它连接的变速箱的选择部件。当换挡杆向后枢转时，在切换杆中发生相反的运动。当换挡杆向左枢转时，则切换杆将向右转动，而当换挡杆向右转动时，切换杆将向左转动，由此引起变速箱的所述选择部件围绕它本身的轴线转动。

图3a)示意地示出处于第一位置的换挡杆组件和齿轮箱的平面图，图3b)示意地示出其侧视图而图3c)示意地示出其沿箭头A的方向的端视图。图3d)示意地示出处于第二位置的换挡杆组件和齿轮箱的平面图，在第二位置中齿轮箱向后运动了、即朝向换挡杆移动了纵向距离b，图3e)示意地示出其侧视图，而3f)示意地示出其沿箭头A’方向的端视图。该运动使得反作用杆运动返回相等的量b，并且反作用杆引起第二连接轴向后运动相同的距离b。这向后拉动(浮动)连杆的第二端37和切换杆的近端基本上相同的距离，由此使切换杆的远端保持在当前的选择位置中。由于(浮动)连杆可围绕第一和第二连接杆转动，(浮动)连杆的第二端的向后运动可由(浮动)连杆围绕第一和第二连接杆的转动和(浮动)连杆的第二端的向后位移吸收。基本上没有齿轮箱的纵向运动被传递到换挡杆。

图4a)至4e)示意地示出根据本发明的换挡杆组件的实施例的渲染视图。在这些视图中，相同的附图标记用于与在图1至3f)中示出的那些部件对应的部件。图4a)示出换挡杆组件的该实施例从上方观察的立体图，图4b)示出从上方观察的第二立体图，图4c)示出从前部观察的立体图，图4d)示出从下方观察的立体图，而图4e)示出从后部观察的立体图。

如上所述，(浮动)连杆从第一连接杆以角度α侧向延伸。在变速箱来回运动时，在(浮动)连杆的本体与换挡杆组件的纵向轴线之间的角度α变化。该角度的变化改变了在第一和第二连接轴的轴线之间沿Y向的距离-当角度α是90度时，该距离是最大的并且等于D2。(浮动)连杆可设置为使得当它装配到的车辆静止时，车辆的发动机被关闭并且进而不产生任何会引起反作用杆和(浮动)连杆运动的振动，并且换挡杆处于空挡中，则在z＝0平面中、在(浮动)连杆的连接杆的纵向轴线与反作用杆的纵向轴线之间的角度α较佳地大于或等于60度并且等于或小于120度，更佳地等于或大于70度并且等于或小于110度，甚至更佳地大于或等于80度并且等于或小于100度，又更佳地更佳地大于或等于85度并且等于或小于95度，并且最佳的是90度。较佳地，换挡杆组件设置为使得(浮动)连杆可围绕第一连接轴转过角度δ，该角度δ等于或大于向前20度并且等于或大于向后20度。这使得(浮动)连杆能够补偿沿向前和向后两个方向的纵向运动b，b＝(D2*sin 20度)。更佳地，换挡杆组件设置为使得(浮动)连杆可围绕第一连接轴转过等于或大于总共50度的角度，并且进而补偿甚至更大的纵向运动。较佳地，防止(浮动)连杆沿向前或向后方向转动多于60度。

在(浮动)连杆的第一和第二连接轴的轴线之间沿Y向的距离D2适应于计划将该(浮动)连杆用在其上的车辆的尺寸。较佳地，D2大于或等于2cm并且等于或小于15cm，更佳地大于或等于2.5cm并且等于或小于10cm，并且甚至更佳地大于或等于3cm并且等于或小于5cm。

换挡杆组件可安装到齿轮箱壳体以形成子组件，该子组件随后可作为单元安装到车体。

替代地，换挡杆组件可安装到车体，随后齿轮箱可安装于该车体。

本发明不旨在被上述实施例限制，而可在所附权利要求书的范围内改变。

Claims (13)

1.一种用于在车辆的齿轮箱(27)中选择挡位的换挡杆组件(1)，所述换挡杆组件包括：

安装到枢转球(13)的换挡杆(3)，所述换挡杆能相对于枢转点(P)枢转，并且所述换挡杆能在多个挡位选择位置与挡位切换位置之间枢转，

纵向延伸的切换杆(25)，所述切换杆具有远端(26)和近端(55)，所述切换杆能够在其远端(26)处可操作地联接到所述齿轮箱(27)的选择机构，从而能够将由换挡杆的枢转运动产生的任何切换和选择指令传递到所述齿轮箱，

纵向延伸的反作用杆(49)，所述反作用杆具有远端(61)和近端(47)，所述反作用杆能够在其远端(61)处可枢转地联接到所述齿轮箱，

其特征在于，所述换挡杆组件包括从所述枢转球(13)延伸的第一连接轴(15)，

其中，具有带有第一端(33)和第二端(37)的本体(31)的连杆(29)在所述第一端(33)处安装到所述第一连接轴(15)，并且适于能围绕所述第一连接轴的纵向轴线转动，

其中，所述连杆的纵向轴线以与所述第一连接轴成角度(α)侧向延伸，

其中，第二连接轴(41)能转动地安装在所述连杆(29)的所述第二端(37)处，并且适于能围绕与所述第一连接轴(15)的纵向轴线基本上平行的纵向轴线转动，

其中，所述第二连接轴具有上部第一端(43)和下部第二端(51)，

其中，所述反作用杆的近端(47)由第一接头(45)可枢转地连接到所述第二连接轴的所述上部第一端(43)，

其中，所述切换杆的近端(55)由第二接头(53)可枢转地连接到所述第二连接轴的所述下部第二端(51)，并且

所述第二接头(53)设置为距所述第一接头(45)的转动轴线、沿所述第二连接轴的纵向方向为预先确定的距离(H)。

2.如权利要求1所述的换挡杆组件，其特征在于，所述第一连接轴安装在所述枢转点的与所述换挡杆相对的侧上。

3.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，所述第一连接轴的纵向轴线与所述换挡杆的纵向轴线对齐。

4.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，在所述第一连接轴与所述第二连接轴之间的中心到中心的距离(D2)大于或等于2cm并且等于或小于15cm。

5.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，在所述第一连接轴与所述第二连接轴之间的中心到中心的距离(D2)大于或等于2.5cm并且等于或小于10cm。

6.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，在所述第一连接轴与所述第二连接轴之间的中心到中心的距离(D2)大于或等于3cm并且等于或小于5cm。

7.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，角度(α)大于或等于60度并且等于或小于120度。

8.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，角度(α)大于或等于70度并且等于或小于110度。

9.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，距离(H)等于或大于1cm并且等于或小于5cm。

10.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，距离(H)等于或大于1.2cm并且等于或小于4cm。

11.如权利要求1或2所述的换挡杆组件，其特征在于，距离(H)等于或大于1.4cm并且等于或小于3cm。

12.一种包括齿轮箱和如前述权利要求中任一项所述的换挡杆组件在内的子组件。

13.一种包括车体和如前述权利要求中任一项所述的换挡杆组件在内的子组件。