CN108700185B - 用于车辆的换挡组件 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的换挡组件(100)，其包括壳体(200)、变速杆(300)、用于允许所述变速杆(300)相对于所述壳体(200)进行换挡移动以便远程控制车辆变速器的铰链装置(400)、以及推压装置(500；550)。铰链装置(400)包括至少部分球形的表面(405)和布置成放射状地分布到至少部分球形的表面(405)的接触元件。接触元件和至少部分球形的表面(405)被设置成彼此相对滑动。推压装置(500；550)被配置为对至少部分球形的表面(405)和接触元件进行推压，使它们沿着至少部分球形的表面(405)的三条不同子午线的至少一部分彼此接触。

Description

用于车辆的换挡组件

技术领域

本公开涉及用于车辆的换挡组件(gearshift assembly)，并且具体地，涉及如下的换挡组件，其在操作可以凭借球形接头(ball joint)来使其相对于壳体移动以便远程控制车辆变速器的变速杆时，具有受控公差。

背景技术

球形接头通常包括球窝(socket)，该球窝限定被设置成容纳可以在其中旋转的枢转球的球形腔室。在用于机动车辆的换挡组件领域中，枢转球是可以被致动以便远程控制车辆变速器的变速杆(selector lever)的一部分。

球与球窝之间存在自由间隙，由于制造公差，球的直径略小于球窝，否则球与球窝的组装将是不可能的。这些自由间隙是不合需要的，因为在变速杆被致动时，使用者会感觉到这些自由间隙，这会导致不适。

已经尝试过消除球形接头中不合需要的自由间隙。为此，已经设置了弹性元件，诸如，紧靠枢转球工作的一个或者多个预压紧板、围绕球窝的一个或者多个橡胶元件等。本领域还已知使用作用于球形接头的球窝的弹性元件来减少公差。

US5505103公开了用于将变速杆连接至车辆换挡组件中的壳体的球形接头的一个示例。在该示例中，球窝由若干有弹力的弹簧指形成。在使用中，变速杆的容纳在球窝中的枢转球在被释放时，被推压到居中的空挡位置。球窝的这种柔性指使枢转球的公差减小。

US5024117采用弹性构件来保持球形接头的枢转球，从而使工作载荷稳定。弹性构件具有若干舌片，这些舌片具有可弹性位移的自由端。

在这种解决方案中，随着时间的推移柔性指和弹性构件趋向于失去其特性，因为制成它们的材料随着时间的推移趋向于松弛。另外，这种柔性或者弹性部件由于蠕变效应而不能有效地确保组件在产品使用寿命期间的预压紧。

GB1147298提供了一种用于降噪的手球换挡器，该手球换挡器接合固定至车辆的车身的壳体中的球形座。将盖帽旋拧到壳体上，并且具有球形表面和中心孔，换挡杆延伸穿过该中心孔。将弹簧压紧在轴环与球中的平面之间以将球保持在其底座上。然而，该手球换挡器不具有用于将球定位在球窝底座中的装置，这导致了人们不希望出现的问题。

其它已知解决方案任然基于相对于球窝/壳体的直径增加枢转球的直径以减小它们之间的间隙。但是，已经发现无法确保在使用寿命结束时的有效性能。

因此，仍然需要具有一种用于车辆的有效换挡组件，该换挡组件能够提供换挡杆相对于壳体的零间隙换挡移动，即使在使用寿命结束时，球形接头中也没有间隙。

发明内容

本文公开了一种用于车辆的换挡组件。虽然本换挡组件可以是线控换挡型，但是其还可以应用于用于控制车辆变速器的任何其它类型的换挡装置。

本换挡组件包括可以固定至车辆中的合适位置的壳体。换挡组件还包括可以相对于壳体移动的变速杆。为了联结变速杆和壳体，设置了铰链装置。铰链装置允许变速杆相对于壳体进行换挡移动，以便远程控制车辆变速器。本换挡组件中的铰链装置包括至少部分球形的表面和被布置成放射状地分布到所述至少部分球形的表面的接触元件。

在任何情况下，接触元件和至少部分球形的表面都被设置成在变速杆被移动时彼此相对滑动，例如，当使用者致动变速杆以控制车辆变速器时。设置了与上面提到的铰链装置配合的推压装置。这些推压装置被配置对至少部分球形的表面和接触元件进行推压，使它们沿着至少部分球形的表面的三条不同子午线的至少一部分彼此接触。因此，接触元件被布置成提供与至少部分球形的表面的三条不同子午线中的每一条子午线的对应接触区域。

在一个非限制性示例中，推压装置可以是弹簧元件，诸如，压紧弹簧。弹簧元件被布置成作用于变速杆的一部分，以使变速杆朝着壳体推压。

在又一示例中，推压装置可以是弹性元件，诸如，例如，附接至壳体的包覆成型的弹性体板。在这种情况下，弹性元件将被布置成作用于变速杆的一部分，以使变速杆朝着壳体推压。

换挡组件可以进一步包括柱塞，该柱塞通过推压装置的作用推压到波状表面上(contoured surface)。这是线控换挡装置的情况，在线控换挡装置中，通常需要在变速杆被致动时向使用者提供与换挡操作有关的信息。

在这种情况下，推压装置执行双重功能，即，对至少部分球形的表面和接触元件进行推压，使它们彼此接触，并且还将柱塞推压到波状表面上。然而，可以设想以下情况：推压装置(诸如，上面提到的压紧弹簧)仅执行将柱塞推压到波状表面上的单个功能，以便在提供上面提到的弹性板的同时向使用者提供与换挡操作有关的信息，以执行对至少部分球形的表面和接触元件进行推压使它们彼此接触的功能。不排除其它可能的组合。

接触元件可以是被布置成彼此交叉的三个不同的倾斜平面。各个平面可以被设置成与至少部分球形的表面切向接触。因此，各个平面包括具有至少部分球形的表面的一条子午线的一个接触区域。

接触元件还可以是两个或者三个突起。例如，一个突起可以包括与至少部分球形的表面的一条子午线的接触区域，而另一突起可以包括与至少部分球形的表面的另外两条子午线的两个其它接触区域。可替代地，可以设置三个突起，使得各个突起包括与至少部分球形的表面的对应子午线的一个接触区域。

为了在变速杆被致动时向使用者提供与换挡操作有关的信息，在该本换挡组件的示例中，至少部分球形的表面可以与壳体一体地形成或者附接至壳体。在这种情况下，接触元件可以与变速杆一体形成或者附接至变速杆。此处，变速杆可以包括第一接触元件，该第一接触元件形成为具有第一边缘的半盘形的突起。这种第一边缘被布置为沿着至少部分球形的表面的一条子午线的至少一部分接触至少部分球形的表面。在这种情况下，变速杆可以进一步包括第二接触元件，该第二接触元件形成为具有第二边缘的盘形的突起。这种第二边缘被布置为沿着至少部分球形的表面的另外两条子午线的至少一部分接触至少部分球形的表面。在一个示例中，第一边缘和第二边缘中的至少一个可以被倒角，以增强与球形表面的接触。在一个具体示例中，第一边缘处可以设置有一个接触区域，并且第二边缘处可以设置有另外两个接触区域。

可替代地，变速杆可以包括三个接触元件，这三个接触元件形成为半盘形的突起，各个半盘形的突起具有边缘。各个边缘被布置成沿着至少部分球形的表面的一条子午线的至少一部分接触至少部分球形的表面。结果，各个边缘提供了接触区域。

如在本换挡组件的上述示例中，至少部分球形的表面可以与变速杆一体地形成或者附接至变速杆。此处，接触元件可以与壳体一体地形成或者附接至壳体。在这种情况下，接触元件可以是，例如，形成为脊或者块的三个放射状地分布的突起。可能优选的是，脊或者块是与壳体一体地形成或者附接至壳体的刚性元件。然而，不排除脊或者块可以形成在变速杆中的示例，在这种情况下，壳体不具有脊或者块。

可能优选的是，至少部分球形的表面是与变速杆一体地形成或者附接至变速杆的球的外表面。在这种情况下，并且如上所述，当设置柱塞使得其推压到波状表面上以便向使用者提供与换挡操作有关的信息，即，以便在波状表面上移动变速杆时使使用者感受到弹簧力，柱塞紧靠着波状表面的推压力还用于将变速杆推过三个接触点。

在任何情况下，优选的是，接触元件被布置为接触至少部分球形的表面的三条均匀地放射状地分布的子午线。通常，优选的是，三个接触点或者三条接触线在壳体和变速杆中的一个上彼此以120°的角度间隔布置以与变速杆和壳体中的另一个接触。通常，变速杆与壳体之间的接触点或者线位于与柱塞施加的力的方向相反的位置。

利用至少部分球形的表面和被设置成在变速杆进行换挡移动时彼此相对滑动的接触元件的上述组合，实现了零间隙移动，即，在变速杆与壳体之间没有间隙的移动，而不需要具有用于该目的的额外部件的球和球窝接头。公差控制更容易，并且不需要控制球形表面，因为仅仅需要测量接触元件。由于仅需要控制接触元件，诸如，突起或者壳体，因此，通常可以优化部件的材料。因此，不需要高质量的加工工具来制造换挡组件，从而降低了成本和复杂性。

本换挡组件的制造过程还受益于使用制造注塑技术。本换挡组件所具有的其它优点是：在控制部件的壁厚度的设计过程期间所要求的限制(例如，至少部分球形的表面)较少，以避免接触表面发生不同的收缩。另外，本换挡组件进一步提供了自动定心(auto-centring)的特征。

在阅读本说明书之后，对于本领域的技术人员而言，用于车辆的换挡组件的实施例的其它目的、优点和特征将变得显而易见，或者可以通过其实践来获知。

附图说明

下面将参考附图通过非限制性示例的方式来描述用于车辆的本换挡组件的特定实施例，在这些附图中：

图1a是本换挡组件的一个示例的截面正视图；

图1b是本换挡组件的另一示例的截面正视图；

图2是在图1a中示出的本换挡组件的实例的壳体的仰视图；

图3是本换挡组件的第二示例的截面正视图；

图4是在图3中示出的示例的变速杆的透视图；

图5是在图3和图4中示出的变速杆的俯视图；

图6是在图1a中示出的本换挡组件的壳体的替代示例的图解仰视图；

图7是示出了接触元件的替代示例的变速杆的俯视图；以及

图8是在图7中示出的变速杆的正视图。

具体实施方式

附图示出了通常用附图标记100表示的换挡组件。换挡组件100是线控换挡(shift-by-wires)类型，但是本领域的技术人员将容易地明白，许多其它不同类型的换挡组件也落入本公开的范围内。

在图1a中示出的示例中，线控换挡类型的换挡组件100包括固定的壳体200和变速杆300，可以通过铰链装置400来使该变速杆300相对于壳体200枢转地移动,以便远程控制车辆变速器。

在该第一示例中，铰链装置400由与变速杆300一体地形成或者附接至变速杆300的球形表面405和接触元件限定。在该具体示例中，接触元件是与壳体200一体地形成或者附接至壳体200的突起410。该突起410和球形表面405被设置成在使用者致动变速杆300时，彼此相对滑动以便控制车辆变速器。在这种情况下，球形表面405与如可以在图1a中了解到的枢转球对应。在该示例中，设置三个放射状地分布的突起410，这些突起可以是脊(图2)、块(图6)、或者其组合的形式。不排除突起410的其它可能的实施例，同时它们被布置为接触变速杆300的球形表面405的三条均匀地放射状地分布的子午线。

还设置有推压装置。在图1a中示出的具体示例中，推压装置是设置在杆驱动臂350内部的压紧弹簧500。杆驱动臂350是在附图中示出的线控换挡类型的换挡组件100的一部分，并且其附接至变速杆300或者是变速杆300的一部分，所以，它们在使用者致动变速杆时一起移动。

杆300用于控制车辆变速器。杆驱动臂350可以被设置成承载磁体370，该磁体370用于检测变速杆300的位置。

如在图1a中示出的，压紧弹簧500装配在管状通道355的内部，该管状通道355形成在杆驱动臂350内部。压紧弹簧500的一端510布置用于邻接管状通道355的对应内端360。压紧弹簧500的另一端520布置用于作用于柱塞700。

现在参照图1b的示例，设置有弹性板550。在这种情况下的弹性板550充当推压装置，而不是在图1a中示出的压紧弹簧500。在图1b的示例的特定情况下，弹性板550是用弹性体560包覆成型的板。弹性板550布置用于使球窝250紧靠着球形表面405推压。弹性板550附接至(例如，旋拧至)壳体200。在这种情况下，接触元件410可以形成在球窝250中，而不是如图1a的情况那样形成在壳体200中。

虽然压紧弹簧500和弹性板550都在图1b中示出了，但是在图1b的该示例中，压紧弹簧500和柱塞700可能不存在。然而，在如在图1b中示出的那样压紧弹簧500和弹性板550两者同时存在的情况下，压紧弹簧500可仅执行将柱塞700推压到波状表面600上的功能，使得弹性板550会执行使突起410紧靠着球形表面405推压的功能。

柱塞700被布置成由压紧弹簧500推压到波状表面(contoured surface)600上。波状表面600固定至，例如壳体200的一部分，并且被配置为使得柱塞700在变速杆300被致动时在波状表面600上移动，向使用者提供与换挡操作有关的信息。

因此，压紧弹簧500被布置成使得在使用时在杆驱动臂350的管状通道355的内部被压紧和被释放，使得通过作用于变速杆300的一部分而生成弹簧力，以使其朝着壳体200推压。

这使得球形表面405和突起410被推压成彼此接触。应该注意，球形表面405与换挡组件100的突起410之间的所述接触沿着球形表面405的三条不同子午线的一部分发生。

因此，压紧弹簧500执行双重功能：使变速杆300朝着壳体200推压，使得球形表面405和突起410被推压成彼此接触，并且将柱塞700推压到波状表面600上以便向使用者提供与如上所述的换挡操作有关的信息。

在附图中的图3-图5中示出的线控换挡类型的换挡组件100的示例中，如在附图中的图3中图示的，球形表面405与壳体200一体地形成或者附接至壳体200。在该示例中，突起410与变速杆300一体地形成或者附接至变速杆300。更具体地，在该示例中，突起410由半盘形突起430组成，该半盘形突起430与变速杆300形成一体或者附接至变速杆300。半盘形突起430具有被布置为接触壳体200的球形表面405的一条子午线的第一边缘435。同样在该示例中，突起410进一步由盘形突起440组成，该盘形突起440与变速杆300集成一体或者附接至变速杆300。盘形突起440具有第二边缘445。该第二边缘445被倒角以增强与球形表面405的另外两条子午线的接触。

在附图中的图3至图5中示出的示例中，壳体200中容纳有从变速杆300向外突出的两个圆柱形的对齐的突起310、320，以便限制变速杆300相对于壳体200的旋转移动。可替代地，圆柱形的对齐的突起310、320可以设置在朝着变速杆300突出的壳体200处，并且容纳在变速杆300中。虽然针对该示例描绘了这些突起310、320，但是这些突起310、320可以应用于本发明的其它实施例。

根据在图7和图8中示出的示例，接触元件是布置成彼此相交的三个不同的倾斜平面450。各个倾斜平面450被设置成如在图8中图示的那样与球形表面405切向接触。因此，各个倾斜平面450包括一个接触区域，该一个接触区域具有至少部分球形的表面405的一条子午线。

虽然本文描述的是突起410形成在变速杆300中并且球形表面405形成在壳体200中的实施例，以及突起410形成在壳体200中并且球形表面405形成在变速杆300中的实施例，然而，不排除其它示例。例如，突起410(无论突起410是盘、半盘、脊还是块)可以形成在变速杆300和壳体200中。例如，一个盘形突起400可以形成在变速杆300中以及两个半盘形突起430可以形成在壳体200中。

Claims (15)

1.一种用于车辆的换挡组件（100），所述组件（100）包括：

- 壳体（200）；

- 变速杆（300）；

- 铰链装置（400），所述铰链装置（400）用于允许所述变速杆（300）相对于所述壳体（200）进行换挡移动，以便远程控制车辆变速器，所述铰链装置（400）包括至少部分球形的表面（405）和被布置成放射状地分布到所述至少部分球形的表面（405）上的接触元件，所述接触元件和所述至少部分球形的表面（405）被设置成彼此相对滑动；以及

- 推压装置（500、550），所述推压装置（500、550）被配置为对所述至少部分球形的表面（405）和所述接触元件进行推压，使它们沿着所述至少部分球形的表面（405）的三条不同子午线的至少一部分彼此接触。

2.根据权利要求1所述的组件（100），其中，所述接触元件是被布置成彼此相交的三个不同的倾斜平面（450），各个倾斜平面（450）被设置成与所述至少部分球形的表面（405）切向接触。

3.根据权利要求1所述的组件（100），其中，所述接触元件是两个或者三个突起（430、440；410）。

4.根据权利要求1或3所述的组件（100），其中，所述至少部分球形的表面（405）与所述壳体（200）一体地形成或者附接至所述壳体（200），并且其中，所述接触元件与所述变速杆（300）一体地形成或者附接至所述变速杆（300）。

5.根据权利要求4所述的组件（100），其中，所述变速杆（300）包括第一接触元件，所述第一接触元件成形为具有第一边缘（435）的半盘形的突起（430），所述第一边缘（435）被布置为沿着所述至少部分球形的表面（405）的一条子午线的至少一部分接触所述至少部分球形的表面（405），并且其中，所述变速杆（300）还包括第二接触元件，所述第二接触元件成形为具有第二边缘（445）的盘形的突起（440），所述第二边缘（445）被布置为沿着所述至少部分球形的表面（405）的另外两条子午线的至少一部分接触所述至少部分球形的表面（405）。

6.根据权利要求4所述的组件，其中，所述变速杆（300）包括三个接触元件，所述三个接触元件成形为半盘形的突起（430），各个半盘形的突起（430）具有第一边缘（435），所述第一边缘（435）被布置为沿着所述至少部分球形的表面（405）的所述三条子午线中的一条子午线的至少一部分接触所述至少部分球形的表面（405）。

7.根据权利要求5所述的组件（100），其中，所述第一边缘（435）和所述第二边缘（445）中的至少一个被倒角，以增强与所述至少部分球形的表面（405）的接触。

8.根据权利要求6所述的组件（100），其中，所述半盘形的突起（430）的至少一个第一边缘（435）被倒角，以增强与所述至少部分球形的表面（405）的接触。

9.根据权利要求1所述的组件（100），其中，所述至少部分球形的表面（405）与所述变速杆（300）一体地形成或者附接至所述变速杆（300），并且其中，所述接触元件与所述壳体（200）一体地形成或者附接至所述壳体（200）。

10.根据权利要求9所述的组件（100），其中，所述接触元件是形成为脊或者块的三个放射状地分布的突起（410）。

11.根据权利要求9或10所述的组件（100），其中，所述至少部分球形的表面（405）是与所述变速杆（300）一体地形成或者附接至所述变速杆（300）的球的外表面。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的组件（100），其中，所述接触元件被布置为接触所述至少部分球形的表面（405）的三条均匀地放射状地分布的子午线。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的组件（100），其中，所述推压装置是被布置成作用于所述变速杆（300）的一部分以使所述变速杆（300）朝着所述壳体（200）推压的弹簧元件（500）和弹性元件（550）中的至少一个。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的组件（100），其中，所述换挡组件（100）是线控换挡类型。

15.根据权利要求14所述的组件（100），所述组件（100）还包括柱塞（700），所述柱塞（700）被推压到波状表面（600）上，以向使用者提供与换挡操作有关的信息，其中，将所述至少部分球形的表面（405）和所述接触元件推压成彼此接触的所述推压装置（500；550）还将所述柱塞（700）推压到所述波状表面（600）上。

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