CN107542923B - 变速器、变速器操纵机构及用于拨叉轴的定位锁止装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速器领域，提供一种变速器、变速器操纵机构及用于拨叉轴的定位锁止装置，该定位锁止装置包括扭簧以及彼此配套设置并在所述扭簧作用下具有相对转动趋势的至少一对互锁盘，其中，所述互锁盘设置有锁止件和用于支撑或连接所述扭簧的端头的扭簧接合部，在安装状态下，所述扭簧被压缩，并通过作用于所述扭簧接合部而使得所述互锁盘具有相对转动的趋势，进而使得所述锁止件具有彼此远离的趋势以分别抵靠于相应的拨叉轴上。本发明所述的定位锁止装置能够利用扭簧驱动锁止件对拨叉轴进行锁止，无需在变速器盖上加工容纳自锁钢球和自锁弹簧的深孔，避免对变速箱的密封性带来影响。

Description

变速器、变速器操纵机构及用于拨叉轴的定位锁止装置

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，特别涉及一种用于拨叉轴的定位锁止装置。在此基础上，本发明还涉及具有所述定位锁止装置的变速器操纵机构和包括该变速器操纵机构的变速器。

背景技术

变速器是汽车底盘传动系统的重要部件。驾驶员通过拨动变速杆挂入不同的挡位，从而适应经常变化的行驶条件，使发动机在有利的工况下工作。以有级式变速器为例，为了输出不同的转速和扭矩，变速箱中设置有多对啮合的齿轮组，通过在传动路径上选择不同传动比的啮合齿轮，从而可以获得不同的输出转速和扭矩。

为了保证变速器能够准确、安全、可靠地工作，变速器操纵机构通常需设置自锁、互锁、倒挡锁等定位锁止装置。具体地，可以通过选择性地锁止拨叉轴而实现挡位自锁和互锁。例如，对拨叉轴轴向定位锁止，可以防止其自动产生轴向移动而造成自动挂挡和自动脱挡，并保证各挡传动齿轮(齿圈)以全齿长啮合；对拨叉轴互锁，可以在拨动一根拨叉轴轴向移动时，使得其他拨叉轴锁止，从而防止同时挂入两个挡。

结合图1和图2所示，一种典型的定位锁止装置，在变速器盖3的前端凸起部钻有三个深孔，位于三根拨叉轴6的正上方，孔中装入自锁钢球1和自锁弹簧2。每根拨叉轴6对着自锁钢球1的一面设置有三个凹槽(深度小于自锁钢球1的半径)，中间凹槽对正自锁钢球1时为空挡位置，左、右凹槽对正自锁钢球1时则处于某一工作位置，相邻凹槽之间的距离等于拨叉操纵拨叉轴6实现换挡时的行程。自锁钢球1被自锁弹簧2压入拨叉轴6的相应凹槽内，起到锁止挡位(自锁)的作用，防止自动换挡和自动脱挡。

结合图1至图3，该定位锁止装置还包括互锁装置，包括互锁钢球4和互锁销5，两个互锁钢球4的直径之和正好等于相邻两拨叉轴6直径的距离加上一个凹槽的深度。当移动中间一根拨叉轴6时，其两侧的互锁钢球4从该拨叉轴6的侧凹槽中被挤出，而外侧的互锁钢球4相应地嵌入两侧的拨叉轴6的侧面凹槽中，以锁止该两侧的拨叉轴6。同样地，也可以移动两侧的拨叉轴6中的一者，而锁止中间的拨叉轴6和另一个侧边的拨叉轴6。

上述现有定位锁止装置存在多种缺点，例如，需要在变速器盖3上加工容纳自锁钢球1和自锁弹簧2的深孔，容易导致变速箱的密封性变差；自锁与互锁采用相对独立的两套装置完成，零部件数量较多，增加了布局难度和成本。随着自动化、集成化的发展要求，对于双离合自动变速器(DCT)而言，并不设置有互锁装置，易造成误挂挡等问题而损伤变速器。

因此，有必要提供一种新的定位锁止装置，以解决上述现有技术存在的至少部分技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于拨叉轴的定位锁止装置，该定位锁止装置能够对拨叉轴进行定位锁止，无需在变速器盖上加工深孔，避免对变速箱密封性带来影响。另外，本发明的定位锁止装置便于使得自锁和互锁集成在一套装置上实现，便于减少零部件数量，并降低布局难度和成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于拨叉轴的定位锁止装置，包括扭簧以及彼此配套设置并在所述扭簧作用下具有相对转动趋势的至少一对互锁盘，其中，所述互锁盘设置有锁止件和用于支撑或连接所述扭簧的端头的扭簧接合部，在安装状态下，所述扭簧被扭转，并通过作用于所述扭簧接合部而使得所述互锁盘具有相对转动的趋势，进而使得所述锁止件具有彼此远离的趋势以分别抵靠于相应的拨叉轴上。

进一步的，所述互锁盘枢转连接至用于安装所述扭簧的芯轴上。

进一步的，所述互锁盘具有圆周部和从该圆周部沿轴向延伸的延伸部，所述圆周部的中心设置有用于所述芯轴穿过的连接孔，所述扭簧接合部设置在所述延伸部上。

进一步的，所述扭簧接合部为设置于所述延伸部的内周面上的接合凸台。

进一步的，在安装状态下，所述互锁盘的所述延伸部沿轴向延伸至相配套的另一个所述互锁盘的圆周部。

进一步的，所述锁止件为连接于所述延伸部的外周面上的钢球。

进一步的，所述互锁盘上设置有用于限定所述扭簧在所述扭簧接合部的反向作用下的最大扭转角度的扭转限位结构，当所述扭簧处于所述最大扭转角度时，能够使得不同所述锁止件所抵靠的所述拨叉轴互锁。

进一步的，所述延伸部从所述圆周部的周缘延伸，所述扭转限位结构为形成在所述延伸部的周向端部的第一限位接合面。

相对于现有技术，本发明所述的用于拨叉轴的定位锁止装置具有以下优势：

(1)本发明所述的定位锁止装置能够利用扭簧驱动锁止件(如钢球)对拨叉轴进行锁止，相关部件如互锁盘、扭簧等可以设置在两根拨叉轴之间，因而无需在变速器盖上加工容纳自锁钢球和自锁弹簧的深孔，避免对变速箱的密封性带来影响；例如通过限制扭簧的最大扭转角度，可以使得拨叉轴实现互锁，从而能够方便地以一套装置实现拨叉轴的自锁和互锁，减少所需的零部件数量，降低布局难度和成本。

(2)本发明所述的扭转限位结构能够限定扭簧的最大扭转角度，即限制了互锁盘的相对转动角度范围，从而能够使得不同拨叉轴(对应于不同锁止件)实现互锁。

本发明的另一目的在于提出一种变速器操纵机构，以实现变速器在操纵过程中的自锁和/或互锁，并能够避免在变速器盖上加工深孔带来的对变速箱密封性的影响。另外，该变速器操纵机构便于使得自锁和互锁集成在一套装置上实现，便于减少零部件数量，并降低布局难度和成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种变速器操纵机构，设置有根据本发明提供的上述用于拨叉轴的定位锁止装置，其中，所述拨叉轴上形成有用于与所述锁止件配合以使得所述拨叉轴自锁和/或互锁的多个凹槽。

所述变速器操纵机构与上述用于拨叉轴的定位锁止装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

此外，本发明还提供一种设置有所述变速器操纵机构的变速器。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1-3为传统技术中一种变速器操纵机构的定位锁止装置的立体结构和剖视示意图；

图4为本发明实施例所述的定位锁止装置的安装结构示意图；

图5为图4中的定位锁止装置的爆炸图；

图6A-6D为图4中的定位锁止装置在扭簧处于不同扭转位置时的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1-自锁钢球，2-自锁弹簧，3-变速器盖，4-互锁钢球，5-互锁销，6-拨叉轴，6a-第一拨叉轴，6b-第二拨叉轴，7-扭簧，8-互锁盘，8a-第一互锁盘，8b-第二互锁盘，81-圆周部，811-连接孔，82-延伸部，821-第一限位接合面，822-第二限位接合面，9-锁止件，9a-第一钢球，9b-第二钢球，10-扭簧接合部，11-芯轴，12-凹槽，13-紧固螺母。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图4和图5所示，根据本发明一种优选实施方式的用于拨叉轴的定位锁止装置，能够实现拨叉轴6的自锁和/或互锁。该定位锁止装置包括扭簧7和一对互锁盘8。其中，所述一对互锁盘8彼此配套设置，并在所述扭簧7作用下具有相对转动的趋势。例如，结合图6A至图6D所示，在第一互锁盘8a与第二互锁盘8b从图6A到图6D的相对转动过程中，扭簧7始终被扭转，从而能够通过该扭簧7的端头向第一互锁盘8a和第二互锁盘8b施加作用力并使其具有相对转动趋势。

各个所述互锁盘8分别具有锁止件9和扭簧接合部10。所述锁止件9典型地可以为钢球，以能够方便地与形成在拨叉轴6上的凹槽12配合而实现自锁/互锁。但其并不限于此，锁止件9还可以形成为其他结构形式，并通过与拨叉轴6上相应的结构作用而实施锁止。所述扭簧接合部10用于支撑或连接所述扭簧7的端头，可以具有各种适当的形式。扭簧7属于机械领域常见的弹性元件，其连接方式已为公众所熟知，因此在以下说明中将主要结合本发明的优选实施例进行说明，而省略或简略对其变形实施方式的说明。

在本发明的定位锁止装置中，正如以上所述地，可以使得扭簧7在互锁盘8的所有相对转动位置(包括安装至变速器时的状态下)均被扭转，从而该扭簧7可以通过作用于扭簧接合部10而使得配套设置的互锁盘8具有相对转动的趋势，进而使得设置在该互锁盘8上的锁止件9具有彼此远离的趋势，并分别抵靠在相应的拨叉轴6上。

由此，本发明的定位锁止装置能够利用扭簧7驱动锁止件9(如钢球)对拨叉轴6进行锁止，相关部件如互锁盘8、扭簧7等可以设置在两根拨叉轴6(如第一拨叉轴6a和第二拨叉轴6b)之间，因而无需在变速器盖上加工容纳自锁钢球和自锁弹簧的深孔，避免对变速箱的密封性带来影响。另外，结合进一步的说明可以看出，该定位锁止装置可以通过限制扭簧7的最大扭转角度，可以使得拨叉轴6实现互锁，从而能够方便地以一套装置实现拨叉轴6的自锁和互锁，减少所需的零部件数量，降低布局难度和成本。

为了便于清楚地说明，以下将以图示优选实施方式为例说明本发明的工作原理、优选方案等。其中，自锁和互锁的拨叉轴6包括第一拨叉轴6a和第二拨叉轴6b，配套的一对互锁盘8包括第一互锁盘8a和第二互锁盘8b，第一互锁盘8a上设置有第一钢球9a作为锁止件9，第二互锁盘8b上设置有第二钢球9b作为锁止件9。

互锁盘8可以以适当的方式设置，只要其能够在扭簧7作用下具有相对转动趋势即可，例如，可以在变速器盖上设置枢转轴，各个互锁盘8安装至相应的枢转轴上。为了提高定位锁止装置的整体性和稳定性，在本发明图示优选实施方式中，用于安装扭簧7的芯轴11穿过第一互锁盘8a和第二互锁盘8b延伸，以使得该第一互锁盘8a和第二互锁盘8b枢转连接并能够在扭簧7作用下绕芯轴11相对转动。可选地，为避免互锁盘8从该芯轴11上滑脱，可以在芯轴11的一端设置头部，并在另一端螺接一个紧固螺母13。通过使得扭簧7的芯轴11穿过互锁盘8，还可以便于扭簧7的端头稳固地支撑或连接在设置于互锁盘8上的扭簧接合部10上，从而使得定位锁止装置稳定设置并可靠地对拨叉轴6定位锁止。

互锁盘8也可以形成为多种适宜的结构形式，且应当能够设置锁止件9和扭簧接合部10。例如，锁止件9可以连接在互锁盘8的朝向相应的拨叉轴6的周向位置处，扭簧7的端部可以穿过形成在互锁盘8的孔(作为扭簧接合部10)中以便于施加扭力。为便于锁止件9和扭簧接合部10等结构的设置，在图示优选实施方式中，第一互锁盘8a和第二互锁盘8b分别具有圆周部81和延伸部82，该延伸部82沿轴向方向(即芯轴11的延伸方向)从圆周部81延伸。圆周部81的中心设置有用于芯轴11穿过的连接孔811，扭簧接合部10设置在延伸部82上。由此，扭簧7可以通过对延伸部82施加扭力而使得配套的互锁盘8具有相对转动的趋势，进而使得锁止件9抵靠在相应的拨叉轴6上；而圆周部81对于互锁盘8的相对转动起导向作用，避免锁止件9与拨叉轴6在不合理的位置相抵靠。

其中，扭簧接合部10可以设置为形成或连接在延伸部82的内周面上的接合凸台，从而扭簧7的端头可以支撑在该接合凸台上施加扭力，驱动互锁盘8具有转动趋势。锁止件9可以连接在圆周部81或延伸部82上，例如，锁止件9可以为钢球并连接在延伸部82的外周面上。

正如以上所述，互锁盘8的结构和安装会影响定位锁止装置的整体性和稳定性。在本发明一种优选实施方式中，如图示地，第一互锁盘8a的延伸部82从该第一互锁盘8a的圆周部81向第二互锁盘8b的圆周部81延伸，并在安装状态下，第一互锁盘8a的延伸部82基本与第二互锁盘8b的圆周部81的朝向第一互锁盘8a的端面接触，从而，该端面对第一互锁盘8a的转动起到导向作用。第二互锁盘8b具有与第一互锁盘8a相同的结构和相对安装位置。由此，扭簧7被容纳在第一互锁盘8a和第二互锁盘8b包围的空间中并通过在延伸部82的内周面上延伸的接合凸台(或其他结构形式的扭簧接合部10)施加扭力，形成为一种整体结构较为稳定、动作过程相对协调的结构。

互锁即需要在移动其中一个拨叉轴6时锁定其他拨叉轴6，防止同时挂入两个挡。在本发明的定位锁止装置中，为了实现互锁功能，需要限制互锁盘8之间的相对转动角度(在使得锁止件9彼此靠近的方向上)，以免在移动一个拨叉轴6时另一拨叉轴6亦可扭转扭簧7而导致互锁不可靠。为此，在本发明一种较为优选的实施方式中，互锁盘8上设置有扭转限位结构，用于限定扭簧7在互锁盘8的扭簧接合部10的反向作用下的最大扭转角度，进而限定了互锁盘8在拨叉轴6作用下的相对转动角度。在图示实施方式中，当扭簧7处于所述最大扭转角度时，第一钢球9a抵靠的第一拨叉轴6a与第二钢球9b抵靠的第二拨叉轴6b互锁。

所述扭转限位结构可以为多种能够限定第一互锁盘8a与第二互锁盘8b的极限相对转动角度的结构。在图示优选实施方式中，互锁盘8的延伸部82从圆周部81的周缘延伸，扭转限位机构为形成在延伸部82的周向端部的第一限位接合面821。当拨叉轴6驱动互锁盘8相对转动至使得配套设置的一对互锁盘8的第一限位接合面821接触后(如图6A)，扭簧7达到最大扭转角度。此时，通过锁止件9与拨叉轴6上相应结构的作用，可以实现拨叉轴6的互锁。可以理解的是，扭转限位结构也可以通过如下方式形成：使第一互锁盘8a和第二互锁盘8b的延伸部82位于圆周部81的不同径向位置处，以能够转动为至少部分地在周向上重合(即其中一者的延伸部的内周面与另一者的延伸部的外周面相对)，并在相对的内、外周面上设置限位接合面。互锁盘8的转动能够使得该限位接合面彼此接触，以限制其进一步转动，此时，扭簧7达到所述最大扭转角度。

通过上述说明可以理解的是，本发明所述的扭簧被扭转及其最大扭转角度，均是以图6C所示的状态为初始状态，进而在如互锁盘8的反作用力下向图6A和图6B所示的状态扭转的(极限)状态。另外，在本发明的定位锁止装置中，还可以在互锁盘8的延伸部82上形成用于限定互锁盘8在另一方向上(在使得锁止件9彼此远离的方向上)的极限相对转动角度的第二限位接合面，这将在以下进行描述。

在此基础上，本发明还提供了一种变速器操纵机构和具有该变速操纵机构的变速器，其中，所述变速器操纵机构设置有本发明提供的上述用于拨叉轴的定位锁止装置。在该变速器操纵机构和变速器中，拨叉轴6上形成有用于与定位锁止装置中的锁止件9配合以使得拨叉轴6自锁和/或互锁的多个凹槽12。从图5可以看出，在本发明一种优选实施方式中，每根拨叉轴6上形成有三个凹槽12，彼此之间的深度可以相同或不同，相邻凹槽12之间具有突起(未加工处)。由图6A至图6B的过程可以看出，锁止件9在彼此远离或靠近过程中，其实质上还具有围绕芯轴11的周向运动，因此，为了始终与拨叉轴6上的凹槽12配合，不同凹槽12可以不在一条直线上或者形成为在拨叉轴6轴向具有一定宽度。

以上结合本发明优选实施方式描述了本发明定位锁止装置和变速器操纵机构的结构。为了更好地理解本发明，现结合附图对本发明优选实施方式的定位锁止装置和变速器操纵机构的工作过程进行说明，以能够更清楚地理解其结构和工作原理，但这些说明并不作为对本发明的限制。

图示每根拨叉轴6上形成有三个凹槽12，其中中间一个凹槽12相对较深，对应于空挡位置，其余凹槽12对应于某一工作挡位。当第一钢球9a位于第一拨叉轴6a的深槽中且第二钢球9b位于第二拨叉轴6b的深槽中时，第一互锁盘8a与第二互锁盘8b之间的相对位置及扭簧7的形态如图6C所示。此时，通过液压缸/拨指向第一拨叉轴6a施加轴向换挡力，可使得第一钢球9a和第二钢球9b彼此靠近(随第一互锁盘8a和第二互锁盘8b转动)，迫使扭簧7向图6A所示的形态扭转。直至第一钢球9a与第一拨叉轴6a的浅槽抵靠，此时，第一互锁盘8a与第二互锁盘8b之间的相对位置及扭簧7的形态如图6B所示，换挡完成。在第一钢球9a位于第一拨叉轴6a的浅槽内时，移动第二拨叉轴6b会使扭簧进一步扭转至图6A所示的状态(第一限位接合面821彼此接触)，但此时第一钢球9a与第二钢球9b的位置不足以允许第二拨叉轴6b移动至换挡位置(即图6B与图6A所示两钢球间距之差介于深槽和浅槽深度之间)，从而实现互锁功能。

当第一钢球9a位于任一凹槽12内时，其均能够在扭簧7作用下产生朝向第一拨叉轴6a的偏压，对该第一拨叉轴6a的轴向位置起到定位作用，实现自锁功能。

在图6D所示位置，第一互锁盘8a与第二互锁盘8b的第二限位接合面822彼此接触，限制其进一步的相对转动。在该极限转动位置，扭簧7以扭转状态作用于扭簧接合部10上。即，在第一互锁盘8a与第二互锁盘8b的转动范围内，扭簧7始终处于被扭转状态。这一方面能够使得定位锁止装置在扭簧7使用一段时间后仍能够良好自锁，另一方面可以使第一钢球9a和第二钢球9b始终具有远离趋势，便于安装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述定位锁止装置包括扭簧(7)以及彼此配套设置并在所述扭簧(7)作用下具有相对转动趋势的至少一对互锁盘(8)，其中，所述互锁盘(8)设置有锁止件(9)和用于支撑或连接所述扭簧(7)的端头的扭簧接合部(10)，在安装状态下，所述扭簧(7)被扭转，并通过作用于所述扭簧接合部(10)而使得所述互锁盘(8)具有相对转动的趋势，进而使得所述锁止件(9)具有彼此远离的趋势以分别抵靠于相应的拨叉轴(6)上。

2.根据权利要求1所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述互锁盘(8)枢转连接至用于安装所述扭簧(7)的芯轴(11)上。

3.根据权利要求2所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述互锁盘(8)具有圆周部(81)和从该圆周部(81)沿轴向延伸的延伸部(82)，所述圆周部(81)的中心设置有用于所述芯轴(11)穿过的连接孔(811)，所述扭簧接合部(10)设置在所述延伸部(82)上。

4.根据权利要求3所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述扭簧接合部(10)为设置于所述延伸部(82)的内周面上的接合凸台。

5.根据权利要求3所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，在安装状态下，所述互锁盘(8)的所述延伸部(82)沿轴向延伸至相配套的另一个所述互锁盘(8)的圆周部(81)。

6.根据权利要求3所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述锁止件(9)为连接于所述延伸部(82)的外周面上的钢球。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述互锁盘(8)上设置有用于限定所述扭簧(7)在所述扭簧接合部(10)的反向作用下的最大扭转角度的扭转限位结构，当所述扭簧(7)处于所述最大扭转角度时，能够使得不同所述锁止件(9)所抵靠的所述拨叉轴(6)互锁。

8.根据权利要求7所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其特征在于，所述延伸部(82)从所述圆周部(81)的周缘延伸，所述扭转限位结构为形成在所述延伸部(82)的周向端部的第一限位接合面(821)。

9.一种变速器操纵机构，其特征在于，所述变速器操纵机构设置有根据权利要求1-8中任意一项所述的用于拨叉轴的定位锁止装置，其中，所述拨叉轴(6)上形成有用于与所述锁止件(9)配合以使得所述拨叉轴(6)自锁和/或互锁的多个凹槽(12)。

10.一种变速器，其特征在于，所述变速器设置有根据权利要求9所述的变速器操纵机构。