CN110617323A - 手动换档杆系统 - Google Patents

Abstract

可以提供一种手动换档杆系统，其包括：换档杆，其包括杆和形成在杆上的止动件；换档锁定单元，其限制杆的运动；以及控制单元，通过比较车辆的速度和临界速度，当车辆的速度大于预定档位的临界速度时，通过将换档锁定单元定位在预定档位的换档路径上，来限制杆在预定档位的换档方向上的运动。换档锁定单元包括：至少一个换档锁定凸轮部分，其包括主凸轮，在其操作过程中与换档杆的止动件接合、设置在主凸轮附近的副凸轮、用作主凸轮和副凸轮的旋转轴的轴、以及连接主凸轮和副凸轮的弹簧；永磁体，其与换档锁定凸轮部分连接；以及电磁体，其设置在永磁体附近，并设置成具有与永磁体相反的极性配置。

Description

手动换档杆系统

技术领域

本发明涉及一种手动换档杆系统。

背景技术

变速器安装在离合器和传动轴之间，并且用于通过根据车辆的行驶状态增加或减小发动机的旋转力来将发动机的动力传递到驱动轮。

车辆的发动机具有恒定的旋转方向并且在发动机中产生的扭矩在实际的转速范围内几乎是恒定的，而车辆的行驶状态变化广泛，例如从停止状态启动，从低速行驶到高速行驶，特别是，逆向行驶等。因此，变速器用于允许发动机响应于每个行驶状态充分地显示其性能。

变速器有各种类型，其包括手动变速器，自动变速器，半自动变速器，无级变速器等。

通过驾驶员的操作，上述各种变速器中的手动变速器改变换档比、反转旋转方向、并且产生不传递动力的状态。与自动变速器相比，手动变速器消耗更少的燃料并且具有更少的动力损失。

驾驶员自己换档。因此，即使车辆以高速行驶，驾驶员也可能故意或错误地换档到较低档位，例如第一档或第二档。在这种情况下，增加过载到手动变速器，因此，手动变速器可能被损坏。换句话说，当高速行驶的驾驶员换成低档位时，如手动变速器的第一档或第二档，发生过载。因此，当驾驶员高速行驶时，必须限制手动变速器中的换到较低档位。图1示出了传统手动变速器的示例。

参照图1，换档杆5的运动受换档锁定凸轮3的限制。换档杆5上形成有止动件19。螺线管致动器7通过轴17连接到换档锁定凸轮3。由于轴17被暴露到外部且被操作，因此不能保护轴17免受外部污染。而且，在传统的手动变速器中，由于操作螺线管致动器7而产生噪音。

这样，在常规的手动变速器中，由于轴17，即，换档锁定凸轮3的连接部，其被暴露到外部且被操作时，螺线管致动器7容易被污染物污染，如外部湿气等。此外，由于操作螺线管致动器7而产生噪音。

现有技术文件

专利文献

韩国专利No.10-1356145

发明内容

一个实施例是一种手动换档杆系统，其包括：换档杆，其包括杆和形成在杆上的止动件；换档锁定单元，其限制杆的运动；以及控制单元，通过比较车辆的速度和临界速度，当车辆的速度大于预定档位的临界速度时，通过将换档锁定单元定位在预定档位的换档路径上，来限制杆在预定档位的换档方向上的运动。换档锁定单元包括：至少一个换档锁定凸轮部分，换档锁定凸轮部分包括主凸轮，主凸轮在其操作过程中与换档杆的止动件接合；副凸轮，副凸轮设置在主凸轮附近；轴，轴用作主凸轮和副凸轮的旋转轴；以及弹簧，弹簧连接主凸轮和副凸轮；永磁体，永磁体与换档锁定凸轮部分连接；以及电磁体，电磁体设置在永磁体附近，并设置成具有与永磁体相反的极性配置。

副凸轮的厚度小于主凸轮的厚度。

主凸轮具有形成在其侧面上的突起，并且其中，副凸轮具有用于容纳所述突起的开口。

换档锁定凸轮部分还包括弹簧支撑件，弹簧缠绕在弹簧支撑件上并且弹簧支撑件连接到副凸轮，并且弹簧的一端连接到主凸轮的突起，弹簧的另一端缠绕在连接到副凸轮的弹簧支撑件上。

换档锁定单元还包括传感器，所述传感器感测主凸轮的位置，并且传感器将关于感测的主凸轮位置信息发送到控制单元。

换档锁定单元还包括密封电磁体的壳体。

换档锁定单元还包括用于固定轴的固定部分。

附图说明

图1示出了传统手动变速器的示例。

图2是根据本发明的实施例的手动换档杆系统的透视图；

图3示出了图2的手动换档杆系统的没有其一部分结构的透视图；

图4示出了图2的手动换档杆系统的档位的换档模式的视图；

图5A示出了根据本发明的实施例的手动换档杆系统的构造的视图，图5B是用于描述图5A的手动换档杆系统的操作的视图；

图6是换档锁定单元的凸轮的透视图；

图7示出了换档锁定单元的内部构造的视图；和

图8是用于描述图7的副凸轮的操作的视图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的实施例。在本发明的组件中，将省略对本领域技术人员通过现有技术可以清楚理解和容易实施的内容的详细描述，以避免使本发明的主题不清楚。

<实施例>

图2是根据本发明的实施例的手动换档杆系统的透视图。图3示出了图2的手动换档杆系统的没有其一部分构结构的透视图。图4示出了图2的手动换档杆系统的档位的换档模式的视图。

参见图2和图3，根据本发明的实施例的手动换档杆系统包括换档杆100，该换档杆100包括杆110、限制杆110的运动的换档锁定单元200、以及控制换档锁定单元200的控制单元400。此外，手动换档杆系统还可包括用于控制控制单元400的电子控制单元(ECU)410。

杆110沿着驾驶员的换档模式移动。图4所示的换档模式可以雕刻或压印在图2所示的换档杆100的旋钮130中。换档模式对应于多个档位。

在本说明书中，“预定档位”表示手动变速器的第一档至第n档中的任何一个(这里，n是大于1的自然数)。这里，n可以根据手动变速器的种类来确定。

根据本发明的实施例的手动换档杆系统可包括第一至第六前进挡和一个倒挡(R)。将参考图4更详细地描述预定档位。

换档模式可包括一个选择模式510和多个换档模式551、552、553、554、555、556和55R。

倒档(R)，第一档、第三档和第五档设置在选择模式510上方。第二档、第四档和第六档设置在选择模式510下方。第一档、第三档和第五档相对于选择模式510分别与第二档、第四档和第六档对称地设置。空档位置可以设置在第三档和第四档之间的选择模式510上。

为了将位于空档位置的杆110换挡到第一档，杆110在左选择方向沿选择模式510移动，然后在向上换挡方向沿着与第一档相对应的换档模式551移动。

例如，为了在车辆以高速行驶时换档到低速档(第一档或第二档)，杆110位于高速位置(第四档到第六档中的任何一个档位)，要求杆110应移动到空档位置并在左选择方向沿选择模式510移动，然后在向上换挡方向或向下换挡方向沿换档模式551和552移动。

这样，杆110应该沿“预定路径”移动，以换挡到预定的档位。“预定路径”包括至少一个“选择路径”和至少一个“换挡路径”。在本说明书中，“选择路径”表示沿着选择模式510移动的杆110的轨迹，并且“换挡路径”表示杆110沿着多个换挡模式551、552、553、554、555、556和55R中的任何一个移动的轨迹。

同时，在本说明书中，“临界速度”表示对应于每个“预定档位”的速度。汽车制造商或设计者可以设定不同的临界速度。例如，第一档的临界速度可以设定为15km/h，和第二档的临界速度可以设定为30km/h。

回到图2和图3，控制单元400将车辆的速度与预定档位的临界速度进行比较。作为比较的结果，如果车辆的速度大于临界速度，则控制单元400将换档锁定单元200定位在预定档位的换档路径上，从而限制杆110在预定档位的换挡方向运动。

根据本发明的实施例的手动变速器的手动换档杆系统，当在降档时车辆的速度大于预定档位的临界速度时，可以阻止降档并减少手动换档杆系统的过载。

在下文中，将参考图5a和5b描述手动换档杆系统的构造和操作。

图5a是表示根据本发明的实施例的手动换档杆系统的构造的视图，图5b是用于描述图5a的手动换档杆系统的操作的视图。

参考图3和图5a，换档杆100可包括杆110、旋钮130、止动件150和插入外部件170。

杆110用于移动(shift)档位。杆110可以由驾驶员沿着图4所示的换档模式移动。

旋钮130设置在杆110的顶部上。图4中所示的换档模式可以在旋钮130中形成。在旋钮130和插入外部件170之间，止动件150形成在杆110上。例如，当驾驶员进行换档时，止动件150可以形成在杆110与换档锁定单元200接合的位置处。

插入外部件170安装在杆110的下面。插入外部件170具有球形形状，允许插入外部件170通过杆110的操作旋转。插入外部件170还连接到选择杆900。

换档锁定单元200可以通过控制单元400的控制来限制或阻止杆110在预定档位的换档方向上的移动。

换档锁定单元200可以设置在换档杆100附近。具体地，换档锁定单元200可以设置在换档杆100下方。这样，由于换档锁定单元200设置在换档杆100附近，因此空间的自由度得到改善。

当执行换档时，杆110在左右选择方向或上下换挡方向围绕插入外部件170移动。

当车辆高速行驶时，驾驶员在第一或第二前进档的方向上操作换档杆100，杆110的运动可以被换档锁定单元200阻挡。

参照图5b，当在第一或第二前进档的方向上操作换档杆100时，通过换档锁定单元200的换档锁定凸轮部分210和220阻止杆110的运动。换句话说，当杆110沿第一或第二前进档的方向移动时，即沿方向“a”移动时，通过控制单元400换档锁定单元200的换档锁定凸轮部分210和220沿与杆110的换挡方向相反的方向移动，即方向“b”。因此，止动件150通过与换档锁定单元200的接触而被卡住，并且杆110在第一或第二档的换档方向上的移动受到限制。

这里，止动件150不是必需的。也就是说，只要杆110的一部分可以用作止动件150，就可以不需要止动件150。在这种情况下，杆110被换档锁定单元200卡住，因此，杆110在预定档位的换档方向上的移动可能受到限制。具体地，止动件150可以是杆110的一部分而不安装在杆110上。

插入外部件170安装在杆110的下面。插入外部件170具有球形形状，允许插入外部件170通过杆110的操作旋转。

换档锁定单元200可以通过控制单元400的控制来限制或阻止杆110在预定档位的换档方向上的移动。将参照图6详细描述换档锁定单元200的结构。

图6是换档锁定单元的凸轮的透视图。图7示出了换档锁定单元的内部构造的视图。

参见图6和图7，换档锁定单元200包括多个换档锁定凸轮部分210和220。根据另一实施例，换档锁定单元200可包括一个换档锁定凸轮部分。

参见图6，多个换档锁定凸轮部分210和220中的每一个具有相同的构造。也就是说，换档锁定凸轮部分210和220包括主凸轮212、222，副凸轮214、224，以及用作主凸轮212、222以及副凸轮214、224的旋转轴的轴230。以下描述将集中于这些换档锁定凸轮部分210和220的一个换档锁定凸轮部分210。

换档锁定凸轮部分210可包括主凸轮212、副凸轮214和轴230，轴230是主凸轮212和副凸轮214的旋转轴。主凸轮212和副凸轮214可围绕轴230旋转。主凸轮212构造成在其操作期间与换档杆100的止动件150接合。

副凸轮214与主凸轮212并排设置。副凸轮214具有与主凸轮212的形状类似的形状，并且具有小于主凸轮212厚度的厚度。

此外，换档锁定凸轮部分210构造成使得副凸轮214与主凸轮212互锁。即，当主凸轮212移动时，副凸轮214根据主凸轮212的运动而移动。

为此，换档锁定凸轮部分210包括弹簧216和弹簧支撑件218。弹簧216连接主凸轮212和副凸轮214。弹簧216缠绕在弹簧支撑件218上。弹簧支撑件218设置在副凸轮214的下部并且连接到副凸轮214。主凸轮212还具有形成在其侧面上的突起215。副凸轮214包括用于容纳主凸轮212的突起215的开口217。

主凸轮212和副凸轮214设置成使得主凸轮212的突起215容纳在副凸轮214的开口217中。为了使副凸轮214与主凸轮212的运动互锁，弹簧216的一端连接到主凸轮212的突起，并且弹簧216的另一端缠绕在连接到副凸轮214的弹簧支撑件218上。

弹簧支撑件218还包括用于引导弹簧216的引导件219。当拉动连接主凸轮212的突起的弹簧216和连接到副凸轮214的弹簧支撑件218时，引导件219形成为支撑弹簧216。例如，引导件219可以形成为从副凸轮214突出，以便沿着连接主凸轮212和弹簧支撑件218的路径支撑弹簧216。

弹簧216的一端连接到从主凸轮212的侧面突出的突起215，弹簧216的另一端缠绕在设置在副凸轮214的下部上的弹簧支撑218。弹簧支撑218安装在轴230上。

当通过主凸轮212的运动拉动连接到主凸轮212的突起的弹簧216时，引导件219支撑弹簧216。

因此，连接到弹簧支撑件218的弹簧216根据主凸轮212的旋转而被拉动，以移动副凸轮214。也就是说，主凸轮212的移动通过弹簧216传递到副凸轮214，并且副凸轮214在主凸轮212移动的方向上移动。

此外，换档锁定单元200包括用于固定轴230的固定部分240、连接到轴230的永磁体320、邻近永磁体320设置的电磁体340，以及用于容纳电磁体340的壳体250。由于壳体250密封电磁体340，可以防止引入外部污染物。

电磁体340在电流流动时形成磁场。具体地，永磁体320连接到主凸轮212，使得N极和S极的一个极性指向壳体250。此外，当电流流动时电磁体340被磁化，并且除非电流流动，电磁体340不被磁化。当电流流过电磁体340时，电磁体340被布置成使得与永磁铁320相反的极性与朝向永磁铁320的壳体250布置的极性相同。即，电磁体340如此布置是为了具有与永磁体320的极性布置相反的极性布置。

主凸轮212由电磁体340致动。参考图7，控制单元400将车辆的速度与预定档位的临界速度进行比较。作为比较的结果，如果车辆的速度大于临界速度，则控制单元400打开电磁体340的电源。然后，电流流过电磁体340。当电流流过电磁体时，电磁体340被磁化。这里，由于与永磁体320相反的电磁体340的极性与朝向壳体250布置的永磁体320的极性相同，因此产生排斥力。

因此，当连接到主凸轮212的永磁体320通过电磁体340上的排斥力移动时，连接到永磁体320的轴230旋转。因此，主凸轮212通过轴230的旋转在图5中的“a”方向上移动，以阻止换档杆100移动。

然后，当电磁体340的电源关闭时，没有电流流过电磁体340。如果电流没有流过电磁体340，则在电磁体340内的钢芯342上产生吸引力以及作用在磁铁340上的排斥力消失。因此，主凸轮212返回其原始位置。

另一方面，当主凸轮212移动时，副凸轮214也通过弹簧216在主凸轮212移动的方向上移动。

换档锁定单元200还可以包括一个传感器。传感器感测主凸轮212的位置。传感器将关于感测的主凸轮212的位置信息发送到控制单元400。基于主凸轮212的位置信息，控制单元400能够确定换档锁定凸轮部分210的状态。具体地，基于主凸轮212的位置信息，控制单元400能够确定换档锁定单元200的换档锁定凸轮部分210是处于打开状态或处于锁定状态，如图5b所示。

传感器可以包括霍尔IC 312。霍尔IC 312感测磁力的变化，并且因此，可以检测传感器和安装在主凸轮212的一端上的永磁体320之间的距离。霍尔IC 312可以安装在PCB310上。

如图1至3所示，当换档锁定单元200包括两个换档锁定凸轮部分210和220时，相应的换档锁定凸轮部分210和220可以通过控制单元400彼此独立地操作。

传感器可独立地感测换档锁定凸轮部分210和220并将感测结果传递到控制单元400。在这种情况下，分别感测两个换档锁定凸轮部分210和220的两个霍尔IC 312可设置在传感器的PCB 310上。

将参考图8描述副凸轮的操作。图8是用于描述图7的副凸轮的操作的视图。

参见图7和图8，换档锁定凸轮部分210和220防止换档杆100的杆110在第一或第二前进档的方向上移动。

换档锁定凸轮部分210和220具有用于调节间隙的两级凸轮结构。具体地，当换档锁定凸轮部分210和220的主凸轮212和222通过永磁体320和电磁体340之间的排斥力移动时，主凸轮212和222与换档杆100的止动件150接合。这里，主凸轮212、222和止动件150之间可能存在间隙。因此，当在主凸轮212、222与止动件150之间存在间隙时，设置副凸轮214、224以便吸收主凸轮212、222与止动件150之间的间隙。

更具体地，为了防止换档杆100的杆110在第一或第二前进档的方向上移动，主凸轮212和222与换档杆100的止动件150接合。这里，换档杆100的止动件150的位置可以不是恒定的。因此，副凸轮214和224被设置为对应于换档杆100的止动件150的可能位置的范围。副凸轮214和224设置在主凸轮212、222附近并且彼此相对设置。

当主凸轮212和222操作和返回时，副凸轮214和224与主凸轮212和222的运动互锁。当主凸轮212和222与换档杆100的止动件150接合并且阻止其移动时，主凸轮212、222和副凸轮214、224独立地操作。

副凸轮214和224也通过弹簧216在主凸轮212和222移动的方向上移动。在副凸轮214和224的操作期间，副凸轮214和224在换档杆100的方向上移动，以阻止换档杆100移动。

控制单元400通过将车速与预定档位的阈值速度进行比较来控制换档锁定单元200。这里，可以从电子控制单元410接收关于车速的信息。

控制单元400将车辆的速度与预定档位的临界速度进行比较。作为比较的结果，如果车辆的速度大于临界速度，则控制单元400将换档锁定单元200定位在预定档位的换档路径上，并限制杆110在预定档位的换挡方向运动。

实施例中描述的特征、结构和效果等包括在本发明的至少一个实施例中，并且不必限于一个实施例。此外，实施例所属领域的技术人员可以在其他实施例中组合或修改每个实施例中提供的特征、结构、效果等。因此，与组合和修改有关的内容应被解释为包括在本发明的范围内。

尽管上面描述了本发明的实施例，但这些仅仅是示例，并不限制本发明。此外，本领域技术人员可以在不脱离本发明的基本特征的情况下以各种方式改变和修改本发明。也就是说，可以修改在本发明的实施例中详细描述的组件。此外，由于修改和应用而产生的差异应被解释为包括在所附权利要求中描述的本发明的范围和精神内。

Claims (7)

1.一种手动换档杆系统，其特征在于，包括：

换档杆，所述换档杆包括杆和形成在所述杆上的止动件；

换档锁定单元，所述换档锁定单元限制所述杆的运动；以及

控制单元，通过比较车辆的速度和临界速度，当车辆的速度大于预定档位的临界速度时，通过将所述换档锁定单元定位在预定档位的换档路径上，来限制所述杆在所述预定档位的换档方向上的运动；

其中，所述换档锁定单元包括：

至少一个换档锁定凸轮部分，所述换档锁定凸轮部分包括主凸轮，所述主凸轮在其操作过程中与所述换档杆的止动件接合；副凸轮，所述副凸轮设置在所述主凸轮附近；轴，所述轴用作所述主凸轮和所述副凸轮的旋转轴；以及弹簧，所述弹簧连接所述主凸轮和所述副凸轮；

永磁体，所述永磁体与所述换档锁定凸轮部分连接；以及

电磁体，所述电磁体设置在所述永磁体附近，并设置成具有与所述永磁体相反的极性配置。

2.根据权利要求1所述的手动换档杆系统，其特征在于，所述副凸轮的厚度小于所述主凸轮的厚度。

3.根据权利要求1所述的手动换档杆系统，其特征在于，所述主凸轮具有形成在其侧面上的突起，并且其中，所述副凸轮具有用于容纳所述突起的开口。

4.根据权利要求3所述的手动换档杆系统，其特征在于，

所述换档锁定凸轮部分还包括弹簧支撑件，弹簧缠绕在所述弹簧支撑件上并且所述弹簧支撑件连接到所述副凸轮，

并且其中所述弹簧的一端连接到所述主凸轮的突起，所述弹簧的另一端缠绕在连接到所述副凸轮的弹簧支撑件上。

5.根据权利要求1所述的手动换档杆系统，其特征在于，

所述换档锁定单元还包括传感器，所述传感器感测所述主凸轮的位置，

并且其中所述传感器将关于感测的所述主凸轮的位置信息发送到所述控制单元。

6.根据权利要求1所述的手动换档杆系统，其特征在于，所述换档锁定单元还包括密封所述电磁体的壳体。

7.根据权利要求6所述的手动换档杆系统，其特征在于，所述换档锁定单元还包括用于固定所述轴的固定部分。