CN105650260A - 自动变速器及其换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆领域，公开了一种自动变速器及其换挡器，该换挡器包括换挡杆组件和换挡摆臂组件；换挡杆组件包括换挡杆、限位块和旋转头，换挡杆组件可绕换挡杆旋转中心摆动；换挡摆臂组件包括换挡摆臂、拉索销和滑槽，换挡摆臂组件可绕摆臂旋转中心摆动；旋转头插入滑槽内并可沿滑槽滑动，滑槽包括第一槽体和第二槽体；在P挡(停车挡)和R挡(倒挡)之间进行换挡时，旋转头在第一槽体内滑动，以使换挡摆臂摆动进而带动拉索销运动；在其它挡位时，旋转头在第二槽体内滑动，换挡摆臂固定不动进而使拉索销固定不动。本发明通过旋转头在滑槽内的滑动来实现了只在P-R挡位通过拉索拉动，而其它挡位则不需要拉索拉动来实现，其工艺和结构简单。

Description

自动变速器及其换挡器

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种自动变速器及其换挡器。

背景技术

自动变速器包括AT(automatictransmission，传统的自动变速器)、AMT(AutomatedMechanicalTransmission，机械式自动变速器)、DCT(DualClutchTransmission，双离合变速器)、CVT(ContinuouslyVariableTrans-mission，无级变速器)等，随着汽车产业的日益发展，自动变速器特别是双离合变速器在乘用车上得到了广泛的应用，因此所对应的自动换挡器也应运而生。自动换挡器中的换挡杆与换挡摆臂作为整个换挡器的直接受力机构，该受力机构的结构设计方式以及各部件之间的运动组合方式直接关系到换挡器的控制方式，自动变速器的挡位一般包括P挡(停车挡)、R挡(倒挡)、N挡(空挡)和D挡(前进挡)，有的还包含M/M+/M-(手动挡/手动加挡/手动减挡)和S挡(运动模式)。

传统的换挡器一般为拉索全行程式换挡器，即换挡杆每经过一个挡位，换挡拉索相应运动一段距离，其结构较复杂，生产制造工艺成本较高。如图1和图2所示，为拉索全行程式换挡器，换挡杆10与换挡摆臂20连接为一整体，彼此之间无相对运动，通过换挡杆10带动换挡摆臂20绕换挡杆旋转中心30转动，换挡摆臂20的摆动带动换挡摆臂20上的换挡拉索销40运动，换挡拉索销40的运动带动与之相连的换挡拉索运动，以实现不同的挡位变换，现有的换挡器各个挡位的实现拉索都具有行程。

但是，部分自动变速器如双离合变速器要求换挡器在挡位控制上，P-R挡通过拉索控制实现，而其他挡位则不需要拉索控制，需要保持拉索静止不动不产生行程。

发明内容

本发明的目的是提供一种换挡器和具有该换挡器的自动变速器，以实现仅在停车挡和倒挡之间换挡时通过拉索拉动，而在其它挡位时拉索静止不动。

为了实现上述目的，本发明提供一种自动变速器的换挡器，其包括换挡杆组件和换挡摆臂组件；

所述换挡杆组件包括换挡杆、限位块和旋转头，所述旋转头固设于限位块上，所述换挡杆与限位块的上端固定连接，所述限位块的下端设有换挡杆旋转中心，所述换挡杆组件可绕所述换挡杆旋转中心摆动；

所述换挡摆臂组件包括换挡摆臂，以及固设于所述换挡摆臂上的拉索销和滑槽，所述换挡摆臂的下端设有摆臂旋转中心，所述换挡摆臂组件可绕所述摆臂旋转中心摆动；

所述旋转头插入所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述滑槽包括相互连通的第一槽体和第二槽体；在停车挡和倒挡之间进行换挡时，所述旋转头在第一槽体内滑动，使得所述换挡摆臂摆动进而带动所述拉索销运动；在其它挡位时，所述旋转头在第二槽体内滑动，所述换挡摆臂固定不动进而使所述拉索销固定不动。

上述的自动变速器的换挡器中，所述旋转头为圆柱体，所述旋转头在第二槽体内滑动时，所述第二槽体的圆心与所述换挡杆旋转中心重合。

上述的自动变速器的换挡器中，所述旋转头与所述换挡杆旋转中心相对的位置设有圆弧形段，所述圆弧形段以所述换挡杆旋转中心作为圆心。

上述的自动变速器的换挡器中，所述旋转头为圆柱体。

上述的自动变速器的换挡器中，所述旋转头的圆心到圆弧形段的最短距离大于或等于旋转头半径的60％。

上述的自动变速器的换挡器中，所述第二槽体位于靠近换挡杆的一侧，所述第一槽体位于远离换挡杆的一侧，所述第一槽体和第二槽体整体为L形。

上述的自动变速器的换挡器中，所述第一槽体包括半圆形端部和与所述半圆形端部的开口处相切的连接部，所述连接部的两端分别与半圆形端部和第二槽体连接。

上述的自动变速器的换挡器中，所述换挡摆臂为类三角形，所述滑槽、拉索销和摆臂旋转中心依次设于所述换挡摆臂的三个角区域。

本发明还提供一种自动变速器，其包括上述的换挡器。

上述技术方案所提供的一种自动变速器及其换挡器，将换挡杆组件和换挡摆臂组件分开成两个运动体，并通过旋转头在滑槽内的滑动来实现了只在P-R挡位通过拉索拉动，而其它挡位则不需要拉索拉动来实现，拉索静止在R挡不动，能够满足双离合器变速器等自动变速器的使用要求，本发明实现原本需要更加复杂的机械机构才能实现的功能，因而减轻换挡器的结构复杂度，使得换挡器变得更加轻便，降低工艺复杂程度，减少成本。

附图说明

图1是现有换挡器的主视图；

图2是现有换挡器的侧视图；

图3是本发明实施例中换挡器的轴测图；

图4是本发明实施例中换挡器的侧视图；

图5是本发明实施例中换挡摆臂组件的结构示意图；

图6是图5中A处的放大图；

图7是本发明实施例中旋转头的结构设计原理图；

图8是本发明实施例中换挡器位于P挡时的结构示意图；

图9是本发明实施例中换挡器位于R挡时的结构示意图；

图10是本发明实施例中换挡器位于N挡时的结构示意图；

图11是本发明实施例中各个运动点换挡时的运动轨迹图。

其中，10、换挡杆；20、换挡摆臂；30、换挡杆旋转中心；40、换挡拉索销；1、换挡杆；2、限位块；3、旋转头；31、圆弧形段；4、换挡杆转轴；K、换挡杆旋转中心；5、换挡摆臂；6、拉索销；7、滑槽；71、第一槽体；711、半圆形端部；712、连接部；72、第二槽体；8、摆臂转轴；M、摆臂旋转中心。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图3、图4和图8所示，本发明优选实施例的一种自动变速器的换挡器，其包括换挡杆组件和换挡摆臂组件，其中换挡杆组件和换挡摆臂组件为两个独立的运动体。本实施例的换挡杆组件包括换挡杆1、限位块2和旋转头3，旋转头3固设于限位块2上，换挡杆1与限位块2的上端固定连接，优选为将换挡杆1的下端嵌入限位块2内，以确保换挡杆1和限位块2之间连接的牢固性，以提高结构强度；限位块2的下端设有换挡杆旋转中心K，换挡杆组件整体通过换挡杆转轴4与换挡器底座连接形成一个旋转副结构，换挡杆转轴4的中心为换挡杆旋转中心K，换挡杆组件整体上可绕换挡杆旋转中心K摆动；本实施例的换挡摆臂组件包括换挡摆臂5、拉索销6和滑槽7，拉索销6和滑槽7均固设于换挡摆臂5上，拉索销6与拉索连接，换挡摆臂5的下端设有摆臂旋转中心M，换挡摆臂组件整体通过摆臂转轴8与换挡器底座连接形成另一个旋转副结构，摆臂转轴8的中心为摆臂旋转中心M，换挡摆臂组件整体上可绕摆臂旋转中心M摆动。因此，当换挡摆臂5摆动时，拉索销6也会一同运动，当换挡摆臂5静止不动时，拉索销6也会静止不动，由此可根据换挡摆臂5的运动与否来控制拉索销6是否运动，进而控制拉索是否运动而产生行程。

本实施例的旋转头3插入滑槽7内并可沿滑槽7滑动，滑槽7包括相互连通的第一槽体71和第二槽体72，如图5所示；在P挡和R挡之间进行换挡时，旋转头3在第一槽体71内滑动，此时旋转头3在第一槽体71内滑动时与该第一槽体71发生相互作用，使得换挡摆臂5摆动进而带动拉索销6运动，如图8和图9所示；在其它挡位时，本实施例以双离合器变速器为例，即在N、D、S挡时，旋转头3在第二槽体72内滑动，此时旋转头3在第二槽体72内滑动时与该第二槽体72不发生相互作用，以使得换挡摆臂5固定不动进而使拉索销6固定不动，如图10所示。如图11所示，旋转头3在所有的挡位(S挡、D挡、N挡、R挡、P挡)上均有运动，而换挡摆臂5只在R挡和P挡上才有运动。

因此，本发明的换挡器将换挡杆组件和换挡摆臂组件分开成两个运动体，实现了只在P挡和R挡通过拉索来控制实现，而在其它挡位拉索则静止在R挡的位置不动，其它挡位可通过电子控制，该换挡器采用旋转头和滑槽相配合的方式，实现原本需要更加复杂的机械机构才能实现的功能，因而减轻换挡器的结构复杂度，使得换挡器变得更加轻便，降低工艺复杂程度，减少成本。

为了符合汽车换挡的一般规律，以适合人手操作，本实施例滑槽7的第二槽体72位于靠近换挡杆1的一侧，滑槽7的第一槽体71则位于远离换挡杆1的一侧，第一槽体71和第二槽体72整体上为L形，其中，第一槽体71为竖向设置，而第二槽体72为横向设置。在换挡时，结合图10和图11所示，换挡杆1顺时针转动时，挡位换挡的顺序为：S挡→D挡→N挡→R挡→P挡；换挡杆1逆时针转动时，挡位换挡的顺序为：P挡→R挡→N挡→D挡→S挡。

如图5所示，为了减少换挡摆臂5的体积和重量，并提高换挡摆臂5运动的灵活性，本实施例的换挡摆臂5为类三角形，滑槽7、拉索销6和摆臂旋转中心M依次设于换挡摆臂5的三个角区域，该换挡摆臂5并不是规则的三角形，每个角区域都是曲面设置，使得三角形的三个边均向其重心内凹，由此使得换挡摆臂5摆动更加灵活。

如图6所示，本实施例的滑槽7的第一槽体71包括半圆形端部711和与该半圆形端部711的开口处相切的连接部712，连接部712的两端分别与半圆形端部711和第二槽体72连接，半圆形端部711保证了与第二槽体72连接的两个连接部712相互平行，旋转头3从P挡→R挡和R挡→P挡的运动轨迹一致，以确保汽车换挡的稳定性。

优选地，结合图5和图10所示，本实施例的第二槽体72为圆弧形，旋转头3为圆柱体，第二槽体72与旋转头3为间隙配合，旋转头3在第二槽体72内滑动时，第二槽体72的圆心与换挡杆旋转中心K重合，使得圆柱体的旋转头3在圆弧形的第二槽体72内滑动的轨迹与第二槽体72的弯曲方向平行，二者之间相互无作用力，确保旋转头3在第二槽体72内做无阻力运动，使得换挡摆臂5固定不动进而使拉索销6固定不动，实现了行程输出中断；此外，圆弧形的第二槽体72对旋转头3的运动还起到了导向的作用。需要指出的是，滑槽的第二槽体也可以设计为宽度比旋转头的直径较大的结构，以使得旋转头在第二槽体内转动到任意位置均不与第二槽体接触，但该结构对旋转头的运动没有导向作用，且结构不紧凑。

由于圆柱体的旋转头3在弧形的第二槽体72内滑动时，如图10所示，旋转头3与第二槽体72会发生点接触，特别是与换挡杆旋转中心K相对的位置，其受力较为集中，使得旋转头3在运动过程中容易磨损，因此，本实施例在旋转头3与换挡杆旋转中心K相对的位置设有以换挡杆旋转中心K作为圆心的圆弧形段31，如图7所示，旋转头3在第二槽体72内滑动时，圆弧形段31与第二槽体72平行，该圆弧形段31与第二槽体72为面接触，增加了受力范围，避免受力集中，提高了旋转头3的强度，不易损坏旋转头3，提高了旋转头3的使用寿命。此外，旋转头3的圆弧形段31可以是这样实现的：将圆柱体削去一部分，并将该部位形成所需的弧度，或者直接采用具有所需弧度的刀具直接将圆柱体削去一部分形成圆弧形段；也可以通过注塑的形式一次成型。

圆弧形段31可以设置在旋转头3的任意深度，为了确保旋转头3的强度，该圆弧形段31的深度不宜太深，如图7所示，旋转头3的圆心O到圆弧形段31的最短距离L应大于或等于旋转头半径R的60％。

可以理解的是，旋转头的形状并不限定为圆柱体，其可根据换挡器的实际需要采用不同的形状。旋转头采用其它形状时，旋转头与换挡杆旋转中心相对的位置也可设有圆弧形段，且圆弧形段以换挡杆旋转中心作为圆心。旋转头在圆弧形的第二槽体的运动轨迹的圆心与圆弧形的第二槽体的圆心重合。

本发明还提供一种自动变速器，其包括上述技术方案所提供的换挡器。

本发明优选实施例的自动变速器及其换挡器，具体工作过程为：图8所示为换挡器处于P挡挡位，换挡杆1逆时针摆动，旋转头在滑槽的第一槽体71内进行有阻力滑动，促使换挡摆臂5逆时针摆动，带动与换挡摆臂5连接的拉索销6运动，进而带动拉索运动，当旋转头3从P挡的位置运动到如图9所示的R挡位置时，拉索拉动实现P挡到R挡的换挡；换挡杆1继续逆时针摆动，从R挡运动到其它挡位，旋转头3从第一槽体71运动到第二槽体72时，第二槽体72的圆心与换挡旋转中心K同心，旋转头3的运动轨迹与滑槽7的第二槽体72平行，如图10所示，使得旋转头3在第二槽体72内进行无阻力滑动，换挡摆臂5静止不动，使得拉索销6静止在R挡位置不动，实现了行程输出中断。同理，在换挡杆顺时针摆动时，换挡摆臂只在R挡到P挡进行换挡时才摆动，进而使得拉索仅在R挡到P挡进行换挡时才产生行程。

本发明优选实施例的自动变速器及其换挡器，实现了只在P-R挡位通过拉索拉动，而其它挡位则不需要拉索拉动来实现，拉索静止在R挡不动，能够满足双离合器变速器等自动变速器的使用要求；通过对换挡摆臂、挡位限位块、滑槽、旋转头等机构的巧妙设计，实现原本需要更加复杂的机械机构才能实现的功能，因而减轻换挡器的结构复杂度，使得换挡器变得更加轻便，降低工艺复杂程度，减少成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动变速器的换挡器，其特征在于，包括换挡杆组件和换挡摆臂组件；

所述换挡杆组件包括换挡杆、限位块和旋转头，所述旋转头固设于限位块上，所述换挡杆与限位块的上端固定连接，所述限位块的下端设有换挡杆旋转中心，所述换挡杆组件可绕所述换挡杆旋转中心摆动；

所述换挡摆臂组件包括换挡摆臂，以及固设于所述换挡摆臂上的拉索销和滑槽，所述换挡摆臂的下端设有摆臂旋转中心，所述换挡摆臂组件可绕所述摆臂旋转中心摆动；

所述旋转头插入所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述滑槽包括相互连通的第一槽体和第二槽体；在停车挡和倒挡之间进行换挡时，所述旋转头在第一槽体内滑动，使得所述换挡摆臂摆动进而带动所述拉索销运动；在其它挡位时，所述旋转头在第二槽体内滑动，所述换挡摆臂固定不动进而使所述拉索销固定不动。

2.如权利要求1所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述第二槽体为圆弧形，所述旋转头在第二槽体内滑动时，所述第二槽体的圆心与所述换挡杆旋转中心重合。

3.如权利要求2所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述旋转头与所述换挡杆旋转中心相对的位置设有圆弧形段，所述圆弧形段以所述换挡杆旋转中心作为圆心。

4.如权利要求3所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述旋转头为圆柱体。

5.如权利要求4所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述旋转头的圆心到圆弧形段的最短距离大于或等于旋转头半径的60％。

6.如权利要求1-5任一项所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述第二槽体位于靠近换挡杆的一侧，所述第一槽体位于远离换挡杆的一侧，所述第一槽体和第二槽体整体为L形。

7.如权利要求1-5任一项所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述第一槽体包括半圆形端部和与所述半圆形端部的开口处相切的连接部，所述连接部的两端分别与半圆形端部和第二槽体连接。

8.如权利要求1-5任一项所述的自动变速器的换挡器，其特征在于，所述换挡摆臂为类三角形，所述滑槽、拉索销和摆臂旋转中心依次设于所述换挡摆臂的三个角区域。

9.一种自动变速器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的换挡器。