CN108980331B - 换档塔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种换档塔装置，其包括设置于换档塔套筒的传动件和固定于换档轴的锁圈，传动件与锁圈的有效接触点距换档塔套筒的中心轴线的距离大于换档塔套筒的外径的一半。传动件与锁圈的有效接触使得：传动件能够相对于锁圈沿着换档塔套筒的轴向移动，并且锁圈能够带动传动件进而带动换档塔套筒绕着换档塔套筒的中心轴线转动。在本发明的换档塔装置中，由于传动件与锁圈的有效接触点距换档塔套筒的中心轴线的距离大于换档塔套筒的外径的一半，因而传动件与锁圈的有效接触点距换档轴的中心轴线的距离较大，在换档时，仅需要换档轴转动小的角度便可以消除传动件与锁圈之间的间隙，从而减小了换档空行程。

Description

换档塔装置
技术领域
本发明涉及汽车手动变速箱零部件，尤其涉及换档塔装置。
背景技术
图1A和1B示出了根据现有技术的一种换档塔装置。参照图1A和1B，换档塔套筒200围绕换档轴100设置，从而能够相对于换档轴100轴向移动。换档轴100轴向(图1A中的上下方向)固定。锁圈300和换档轴100刚性连接。
在选档时，由选档摇臂(未图示)带动换档塔套筒200轴向移动，从而使装配于换档塔套筒200的第一拨指201或第二拨指202插入到对应档位的叉口架(未图示)的叉口中。在换档时，由换档摇臂(未图示)带动换档轴100绕着其轴线转动，换档轴100带动锁圈300转动，锁圈300带动换档塔套筒200转动，第一拨指201或第二拨指202拨动对应的叉口架平移，从而实现换档。
图1A和1B中还示出了设置于换档塔套筒200的换档型线400、选档型线600以及分别与换档型线400、选档型线600配合以实现定位的换档定位销500和选档定位销700。图1A和1B还示出了包围换档塔套筒200的顶端部(轴向一端)的壳体800，壳体800用于组装换档定位销500和选档定位销700等。
如图1B所示，换档塔套筒200包括朝向径向内侧凹入的凹入部203，锁圈300包括两个朝向径向外侧突出的突起301、302和位于两个突起301、302之间的凹部303，凹入部203伸到两个突起301、302之间的凹部303中。从而在换档轴100转动时，锁圈300的突起301、302抵靠凹入部203的周向侧壁，从而带动换档塔套筒200转动。
在该现有技术中，在换档塔套筒200上设置换档型线400，换档定位销500压靠换档型线400而实现换档塔套筒200的定位。由于制造公差及装配等原因，换档塔套筒200和固定于换档轴100的锁圈300之间通常存在一定间隙。同时，换档轴100未被直接定位，因此，换档轴100存在一定的晃动。锁圈300和换档塔套筒200的扭矩传递接触点(有效接触点)距换档轴100的中心轴线的距离较小，因此，消除上述间隙需要换档轴100转动较大的角度，所以换档空行程较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可以减小换档空行程的换档塔装置。
一种换档塔装置，其包括换档轴和围绕所述换档轴设置的换档塔套筒，所述换档塔套筒能够相对于所述换档轴轴向移动而实现选档功能，
其中，
所述换档塔装置还包括设置于所述换档塔套筒的传动件和固定于所述换档轴的锁圈，所述传动件与所述锁圈的有效接触点距所述换档塔套筒的中心轴线的距离大于所述换档塔套筒的外径的一半，所述传动件与所述锁圈的有效接触使得：所述传动件能够相对于所述锁圈沿着所述换档塔套筒的轴向移动，并且所述锁圈能够带动所述传动件进而带动所述换档塔套筒绕着所述换档塔套筒的中心轴线转动。
优选地，所述锁圈包括位于所述换档塔套筒的径向外侧的定位部，所述传动件从所述换档塔套筒的外周面向径向外侧突出地固定于所述换档塔套筒，在所述换档轴转动时，所述传动件与所述定位部形成所述有效接触。
优选地，所述换档塔装置包括：以与所述锁圈在所述换档塔套筒的周向上不产生相对移动的方式固定设置于所述换档轴的换档型线；以及与所述换档型线配合的换档定位销。
优选地，所述锁圈的所述定位部与所述传动件的顶端部形成形状配合接合。
优选地，所述锁圈的所述定位部形成有沿所述换档塔套筒的轴向延伸的定位槽，所述传动件的顶端部伸入到所述定位槽中。
优选地，在所述定位部的外周面，在周向上跨越所述定位槽地设置换档型线。
优选地，所述锁圈的所述定位部在所述换档塔套筒的周向上的部分区域与所述换档塔套筒的顶端部在所述换档塔套筒的径向上重叠，使得即使在所述锁圈相对于所述换档塔套筒轴向移动时，所述锁圈也不会妨碍设置于所述换档塔套筒的顶端部的其它结构。
优选地，所述锁圈还包括：固定部以及连接所述固定部和所述定位部的连接部，所述固定部将所述锁圈固定到所述换档轴，
所述连接部包括：从所述固定部的轴向一端向径向外侧延伸而形成的圆环板部；以及从所述圆环板部沿着轴向延伸的圆环部。
优选地，所述定位部从所述圆环部的圆周的一部分进一步沿轴向延伸，以提供所述锁圈的所述定位部与所述传动件彼此轴向滑动的空间。
优选地，所述固定部通过过盈配合固定到所述换档轴。
在本发明的换档塔装置中，由于传动件与锁圈的有效接触点距换档塔套筒的中心轴线的距离大于换档塔套筒的外径的一半，因而传动件与锁圈的有效接触点距换档轴的中心轴线的距离较大，在换档时，仅需要换档轴转动小的角度便可以消除锁圈与传动件之间的间隙，从而减小了换档空行程。
附图说明
图1A示出了根据现有技术的一种换档塔装置的轴向截面图。
图1B示出了图1A的换档塔装置的径向截面图。
图2A和2B示出了根据本发明的一个实施方式的换档塔装置的立体图，图2B中省略了图2A中的壳体。
图3A、3B、3C示出了图2A和2B中的换档塔装置的组成部件的立体图。
图4A、4B、4C示出了图2A和2B中的换档塔装置的径向截面图。
附图标记说明
100换档轴；200换档塔套筒；201第一拨指；202第二拨指；203凹入部；300锁圈；301、302突起；303凹部；400换档型线；500换档定位销；600选档型线；700选档定位销；800壳体；
1换档轴；2换档塔套筒；21第一拨指；22第二拨指；23传动件；3锁圈；31固定部；32定位部；32A圆环段；32B定位槽；33连接部；33A环圆板部；33B圆环部；4换档型线；5换档定位销；6选档型线；7选档定位销；8壳体；9王字槽；10销。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
本发明旨在通过更改汽车手动变速箱换档塔装置(换档塔套筒在换档轴上滑动实现选档)的传递换档扭矩的装置来减小换档空行程，提高换档手感。
在下面的具体说明中，除非另外说明，轴向、径向和周向是换档轴的轴向、径向和周向，其分别与换档塔套筒的轴向、径向和周向一致。
参照图2A至3C，在本发明的换档塔装置中，换档塔套筒(以下，有时简称为“套筒”)2围绕换档轴(以下，有时简称为“轴”)1设置，从而能够相对于换档轴1轴向移动。换档轴1轴向固定。
套筒2上设置有选档型线6。壳体8包围套筒2的顶端部，壳体8用于组装选档定位销7和后述的换档定位销5等，选档定位销7与选档型线6配合以实现选定定位。
套筒2上设置有用于拨动叉口架(未图示)的第一拨指21和第二拨指22。套筒2上设置有王字槽9，王字槽9用于与设置于壳体8上的销10配合。
本发明的换档塔装置还包括固定于轴1的锁圈3。锁圈3的外径大于图1A和1B中的锁圈300的外径。更具体地，锁圈3的外径大于套筒2的外径。
如图3B、3C所示，锁圈3包括圆环状的固定部31、定位部32以及连接固定部31和定位部32的连接部33。固定部31用于将锁圈3固定到轴1。连接部33包括：从定位部31的轴向一端向径向外侧延伸而形成的圆环板部33A；以及从圆环板部33A沿着轴向延伸的、与固定部31同心的圆环部33B。通过连接部33的这种结构，可以提高连接部33的强度。定位部32从圆环部33B的圆周的一部分进一步沿轴向延伸，换言之，定位部32仅在周向上的部分位置，而非在整个周向上围绕轴1和套筒2，这样可以防止定位部32妨碍套筒2的顶端部的其它结构，同时减小套筒2进行减小换档塔装置的轴向尺寸。定位部32包括围绕轴1和套筒2的圆环段32A，该圆环段32A的周向大致中间部分向径向外侧突出而形成定位槽32B。定位槽32B沿着轴向延伸。这样，定位部32的圆环段32A(所在的假想圆的)直径大于套筒2的直径。更具体地，不仅定位部32的圆环段32A的内径大于套筒2的外径，定位槽32B到套筒2的中心轴线的距离更是大于套筒2的外径的一半。
在锁圈3的外周面，更具体地，在定位部32的外周面，在周向上跨越定位槽32B地设置换档型线4。与换档型线4配合的换档定位销5装配于壳体8。
在套筒2上增加一个传动件23。传动件23可以采用与第一拨指21和第二拨指22类似的结构和装配方式装配到套筒2，然而本发明不限于此。传动件23与定位槽32B配合，使得当选档时套筒2带动传动件23在定位槽32B内沿轴向滑动。
在换档时，换档轴1带动锁圈3转动，锁圈3通过其定位槽32B带动套筒2上的传动件23转动，从而将换档轴1的换档扭矩传递到套筒2。传动件23与定位槽32B的侧壁形成传递扭矩的有效接触点。本申请中的“有效接触点”或“有效接触”是指锁圈3与传动件23的能够使锁圈3的转动带动传动件23转动的有效接触点或有效接触。
在图4A中，换档塔装置处于空档位置，在图4B和4C中，换档塔装置处于在档位置。
下面简单说明本发明的换档塔装置的减小换档空行程的机理。
换档空行程可以通过对换档手柄施加一定的换档力(例如5N)时换档手柄移动过的距离来表征。该换档空行程表示了从在换档方向上拨动换档手柄到套筒开始转动的手柄行程。减小换档空行程，可以提高换档手感。
在本发明的换档塔装置中，将锁圈3固定于轴1，使换档型线4相对于轴1固定(在更具体的示例中，在锁圈3的外周面设置换档型线4)，换档定位销5压靠换档型线4而实现轴1的定位。轴1通过未图示的换档摇臂、拉线连接到换档手柄，由于轴1被换档定位销5定位，所以可以减小连接到轴1的换档手柄的晃动，实现换档空行程的均一化。
虽然在图4A至4C中没有示出，但是可以理解，由于制造公差及装配等原因，传动件23与锁圈3的定位槽32B之间通常存在间隙。与例如图1B所示的现有结构相比，由于传动件23与锁圈3的接触部位距轴1的中心轴线的距离较大，因此，轴1转动较小的角度即可消除传动件23与锁圈3的定位槽32B之间的间隙。因此，可以减小与轴1连接的手柄的换档空行程。
另外，与如图1A所示的现有技术不同的是，本发明换档塔装置中，换档型线4相对于轴1固定，更具体地，换档型线4借助于锁圈3而相对于轴1固定，因而，换档型线4不会像现有技术那样随着套筒2轴向移动。因此，可以减小换档型线4的尺寸(轴向高度)，降低换档型线4的生产成本。另外，在选档时只有套筒2轴向运动，所以在各档位的换档时，换档定位销5都在换档型线4的同一曲面(同一轴向位置/同一高度位置)上运动，因此，可以减小由于换档型线的不同高度位置的加工不一致导致的各档位的换档力偏差。
在本发明的换档塔装置中，换档型线4设置于锁圈3的位于套筒2的径向外侧的定位部32，因而换档型线4距离轴1的中心轴线的距离较大。因此，仅需要较小的换档定位销5的锁定力就可以实现轴1的锁定。因此，可以降低对换档型线4的强度和/或硬度的要求，并且可以降低对换档定位销5锁定力的需要，使用更加小型化的换档定位销5成为可能。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式作出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。
(1)虽然上面说明了传动件23与锁圈3的定位部32的定位槽32B配合，但是，本发明不于此。例如，可以在传动件23的周向中间位置形成向径向内侧凹入的凹槽，在锁圈3的定位部32的内周面形成向径向内侧突出的突条，通过突条与凹槽配合来引导套筒2相对于锁圈3的轴向移动，并且实现锁圈3带动套筒2转动。或者，传动件23与锁圈3的配合可以类似于图1B所示的现有技术的形状配合方式。
另外，传动件23不必是与套筒2独立并组装到所述套筒2的构件，传动件23可以通过使套筒2的一部分向径向外侧突出而形成。
(2)虽然上面没有提及，锁圈3的固定部31可以通过过盈配合和/或焊接固定到轴1。锁圈3可以通过金属板冲压而成，因而，锁圈3可以是由一个金属板冲压而成的单件。
另外，可以由一个金属板冲压成连接部33和定位部32，然后将连接部33和定位部32通过焊接等方式连接到固定部31。
在一些示例中，可以省略固定部31，而通过焊接等方式直接将连接部33固定到轴1。
(3)在上述实施方式中，定位部32形成为在周向上的部分位置围绕套筒2和轴1，这主要用于防止定位部32与设置于套筒2的顶端部的其它结构(例如，图示的选档型线6、王字槽9、销10和选档定位销7)发生干涉。然而，在选档型线6和王字槽9与传动件23在套筒2的轴向上错开地设置，即选档型线6和王字槽9远离套筒2的顶端部地设置的情况下，定位部32可以在周向上的更大角度、甚至在整周上围绕套筒2。
定位部32在套筒2的周向上可以具有更小的角度，只要能够保证强度，可以仅由定位槽32B(包括构成定位槽的壁)来构成本申请中的定位部。
(4)换档型线4不必一定设置于锁圈3，更不必在周向上跨越定位槽32B地设置。换档型线4以与锁圈3在套筒2的周向上不产生相对移动的方式固定设置即可以实现本发明的目的。可以以其它方式将换档型线4直接或间接地设置于轴1。甚至可以通过其它手段或部件实现轴1的周向定位。
(5)在上述实施方式中，套筒2的套筒主体呈圆筒状，在沿着套筒2的套筒主体的中心轴线进行投影时，换档型线4与换档定位销5之间的有效接触点落在套筒主体的径向外部。

Claims (10)

1.一种换档塔装置，其包括换档轴和围绕所述换档轴设置的换档塔套筒，所述换档塔套筒能够相对于所述换档轴轴向移动而实现选档功能，
其特征在于，
所述换档塔装置还包括设置于所述换档塔套筒的传动件和固定于所述换档轴的锁圈，所述传动件与所述锁圈的有效接触点距所述换档塔套筒的中心轴线的距离大于所述换档塔套筒的外径的一半，所述传动件与所述锁圈的有效接触使得：所述传动件能够相对于所述锁圈沿着所述换档塔套筒的轴向移动，并且所述锁圈能够带动所述传动件进而带动所述换档塔套筒绕着所述换档塔套筒的中心轴线转动。
2.根据权利要求1所述的换档塔装置，其特征在于，所述锁圈包括位于所述换档塔套筒的径向外侧的定位部，所述传动件从所述换档塔套筒的外周面向径向外侧突出地固定于所述换档塔套筒，在所述换档轴转动时，所述传动件与所述定位部形成所述有效接触。
3.根据权利要求1或2所述的换档塔装置，其特征在于，所述换档塔装置包括：以与所述锁圈在所述换档塔套筒的周向上不产生相对移动的方式固定设置于所述换档轴的换档型线；以及与所述换档型线配合的换档定位销。
4.根据权利要求2所述的换档塔装置，其特征在于，所述锁圈的所述定位部与所述传动件的顶端部形成形状配合接合。
5.根据权利要求2所述的换档塔装置，其特征在于，所述锁圈的所述定位部形成有沿所述换档塔套筒的轴向延伸的定位槽，所述传动件的顶端部伸入到所述定位槽中。
6.根据权利要求5所述的换档塔装置，其特征在于，在所述定位部的外周面，在周向上跨越所述定位槽地设置换档型线。
7.根据权利要求2所述的换档塔装置，其特征在于，所述锁圈的所述定位部在所述换档塔套筒的周向上的部分区域与所述换档塔套筒的顶端部在所述换档塔套筒的径向上重叠，使得即使在所述锁圈相对于所述换档塔套筒轴向移动时，所述锁圈也不会妨碍设置于所述换档塔套筒的顶端部的其它结构。
8.根据权利要求2所述的换档塔装置，其特征在于，所述锁圈还包括：固定部以及连接所述固定部和所述定位部的连接部，所述固定部将所述锁圈固定到所述换档轴，
所述连接部包括：从所述固定部的轴向一端向径向外侧延伸而形成的圆环板部；以及从所述圆环板部沿着轴向延伸的圆环部。
9.根据权利要求8所述的换档塔装置，其特征在于，所述定位部从所述圆环部的圆周的一部分进一步沿轴向延伸，以提供所述锁圈的所述定位部与所述传动件彼此轴向滑动的空间。
10.根据权利要求8所述的换档塔装置，其特征在于，所述固定部通过过盈配合固定到所述换档轴。
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