CN111765242B - 换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种换挡装置，该换挡装置包括支座、换挡轴、换挡杆和角度传感器；换挡杆设于换挡轴，换挡轴与支座转动相连，支座装设有通过换挡杆的摆动运动触发的第一微动开关和第二微动开关，换挡轴与角度传感器相连接，第一微动开关、第二微动开关以及角度传感器分别与变速箱的控制器电性连接。本发明提供的换挡装置。本发明提供的换挡装置结构可靠、强度高，适用于高速非道路车辆的恶劣工况；具有旋转自动控制和摆动控制切换的功能，同时保证了整个换挡装置的结构紧凑；利用角度传感器检测挡位，不仅可以提高换挡的准确度，也可以减少机械零部件的数量，进而大幅减小换挡装置的轴向尺寸并提高其使用寿命。

Description

换挡装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种换挡装置。

背景技术

目前的装甲车辆大都采用自动换挡变速箱，换挡时推动变速杆即可完成，然而这样的旋转挡位开关在使用中容易磨损，造成接触不良，寿命较差。目前的装甲车辆的观察窗在驾驶舱的正上方，当车辆动力系统处于运转状态时，车内人员将身体探出车外进行观察或由观察窗进出驾驶舱的过程中可能会踩碰到变速杆，导致汽车挡位发生不必要的变化。另外，当车辆使用手自一体的变速器时，需要使手柄具有自动挡和手动挡切换的功能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明提供一种换挡装置，包括支座、换挡轴、换挡杆和角度传感器；所述换挡杆设于所述换挡轴，所述换挡轴可转动地设于所述支座，所述支座装设有通过所述换挡杆的摆动运动触发的第一微动开关和第二微动开关，所述换挡轴与所述角度传感器相连接，所述第一微动开关、所述第二微动开关角度以及所述传感器分别与变速箱的控制器电性连接。

在一个实施例中，所述换挡轴转动地设于一安装架，所述安装架通过挡杆轴转动地设于所述支座，所述挡杆轴的轴线与所述换挡轴的轴线相垂直，所述支座设有通过所述安装架的摆动运动触发的第三微动开关。

在一个实施例中，所述支座连接有挡位板，所述挡位板包括换挡槽；所述换挡槽设置有若干限位柱，所述限位柱用于将所述换挡槽区分为沿所述换挡轴的轴线方向并列的第一换挡区和第二换挡区，所述第一换挡区用于限制所述换挡杆转动所述换挡轴以触发所述角度传感器的运动，所述第二换挡区用于限制触发所述第一微动开关和第二微动开关的所述换挡杆的摆动运动。

在一个实施例中，所述换挡装置还包括滑动地设于所述换挡杆的挡位锁止杆和设于所述安装架的定位部，所述换挡杆设有复位弹簧和提升机构，所述复位弹簧用于为所述挡位锁止杆提供使其伸出所述换挡轴以与所述定位部相配合的驱动力，所述提升机构用于提升所述挡位锁止杆以使其从所述定位部脱出。

在一个实施例中，所述定位部为设置于所述安装架的凹槽，所述挡位锁止杆设有弹簧连接端和定位端，所述弹簧连接端用于与所述复位弹簧相连接，所述定位端用于与所述凹槽相配合，所述挡位锁止杆设于所述换挡杆内，并且所述挡位锁止杆的轴线与所述换挡杆的轴线相平行。

在一个实施例中，所述提升机构包括通过拨杆轴可转动地设于所述换挡杆的拨杆，所述拨杆轴设于所述拨杆的中部，所述拨杆包括按压驱动端和提升部，所述按压驱动端和所述提升部分别位于所述拨杆轴的两侧，所述提升部设有与所述挡位锁止杆相配合的曲面，所述曲面用于为所述挡位锁止杆提供脱出所述定位部的驱动力。

在一个实施例中，所述换挡装置还包括挡位锁止盘和设于所述安装架的弹性定位总成，所述挡位锁止盘与所述换挡杆相连接，所述挡位锁止盘设有第一锁止曲面，所述第一锁止曲面与所述弹性定位总成相配合。

在一个实施例中，所述弹性定位总成包括弹簧片和通过滚子轴设于所述弹簧片的滚子，所述滚子与所述第一锁止曲面相配合，所述弹簧片固定于所述安装架。

在一个实施例中，所述支座设有第二锁止曲面，所述安装架设有弹性压紧装置，所述第二锁止曲面与所述弹性压紧装置相配合；

所述第二锁止曲面包括第一定位槽，所述第一定位槽与所述弹性压紧装置相配合所对应的换挡杆的位置能够使所述换挡杆触发所述第三微动开关；和/或，

第二定位槽，所述第二定位槽与所述弹性压紧装置相配合所对应的换挡杆的位置能够使所述换挡杆不触发所述第三微动开关。

在一个实施例中，所述支座设有底板，所述底板设有用于连接车体的螺纹孔。

本发明的有益效果是：本发明提供的换挡装置结构可靠、强度高，适用于高速非道路车辆的恶劣工况；具有旋转自动控制和摆动控制切换的功能，同时保证了整个换挡装置的结构紧凑；利用角度传感器检测挡位，不仅可以提高换挡的准确度，也可以减少机械零部件的数量，进而大幅减小换挡装置的轴向尺寸并提高其使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的换挡装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的挡位锁止盘的结构示意图；

图3是本发明实施例的角度传感器的安装位置示意图；

图4是本发明实施例的挡杆轴的安装位置示意图；

图5是本发明实施例的弹性定位总成的结构示意图；

图6是本发明实施例的弹性压紧装置的结构示意图；

图7是本发明实施例的挡位板的结构示意图；

图8是本发明实施例的底板的主视图；

图9是本发明实施例的底板的俯视图；

图10是图9的A-A剖视图；

附图标记说明：1、换挡装置；2、挡位板；3、支座；4、底板；41、第二锁止曲面；42、螺纹孔；5、挡位锁止盘；51、第一锁止曲面；6、定位盘；7、换挡杆；8、换挡轴；9、传感器壳；10、传感器；11、传感器支架；12、挡杆轴支座；13、挡杆轴；14、控制器；15、螺柱；16、弹性定位总成；161、弹簧片；162、滚子；163、滚子轴；17、微动开关支架；18、卡簧；19、安装架；20、弹性压紧装置；201、螺堵；202、压紧弹簧；203、顶柱；211、第一换挡区；212、第二换挡区；213、限位柱；23、第一微动开关；24、第二微动开关；25、第三微动开关；26、挡位锁止杆；27、手把基座、28、手把外壳；29、拨杆；30、复位弹簧；31、支撑套；32、螺堵；33、拨杆轴；34、防松装置。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图10所示，本发明提供一种换挡装置1，包括支座3、换挡轴8、换挡杆7和角度传感器10；换挡杆7设于换挡轴8，换挡轴8可转动地设于支座3，支座3装设有通过换挡杆7的摆动运动触发的第一微动开关23和第二微动开关24，换挡轴8与角度传感器10相连接，第一微动开关23、第二微动开关24、角度传感器10分别与变速箱的控制器14电性连接。

本发明提供的换挡装置1结构可靠、强度高，适用于高速非道路车辆的恶劣工况；本发明提供的换挡装置1具有旋转自动控制和摆动控制切换的功能，同时保证了整个换挡装置1的结构紧凑；本发明提供的换挡装置1利用角度传感器10检测挡位，不仅可以提高换挡的准确度，也可以减少机械零部件的数量，进而大幅减小换挡装置1的轴向尺寸并提高其使用寿命。

在一个实施例中，换挡轴8转动地设于一安装架19，安装架19通过挡杆轴13转动地设于支座3，挡杆轴13的轴线与换挡轴8的轴线相垂直，支座3设有通过安装架19的摆动运动触发的第三微动开关25。绕挡杆轴13旋转的设计，结合第一微动开关23和第二微动开关24，能够使整个换挡装置1具有切换为手动摆动控制的功能，同时保证了整个换挡装置1的结构紧凑。

在一个实施例中，挡杆轴13安装在挡杆轴支座12上，挡杆轴支座12通过螺纹连接件安装在支座3上。

在一个实施例中，支座3连接有挡位板2，挡位板2包括换挡槽；换挡槽设置有若干限位柱213，限位柱213用于将换挡槽区分为沿换挡轴8的轴线方向并列的第一换挡区211和第二换挡区212，第一换挡区211用于限制换挡杆7转动换挡轴8以触发角度传感器10的运动，第二换挡区212用于限制触发第一微动开关23和第二微动开关24的换挡杆7的摆动运动。具体地，换挡槽呈“E字形”，限位柱213呈“L”形，使得换挡杆7只能在换挡槽的中间和前、后三个位置时向触发第三微动开关25的方向(图7中为向右)扳动；换挡杆7在不同位置向触发第三微动开关25的方向(图7中为向右)扳动的功能不同，当在中间位置即空挡位置时，向右扳动即能切换为手动摆动换挡模式，当换挡杆7在最前位置时，向右扳动则由DH切换到DL挡，在最后位置时，向右扳动则由R1挡切换到R2挡。

在一个实施例中，还包括滑动地设于换挡杆7的挡位锁止杆26和设于安装架19的定位部，换挡杆7设有复位弹簧30和提升机构，复位弹簧30用于为挡位锁止杆26提供使其伸出换挡轴8以与定位部相配合的驱动力，提升机构用于提升挡位锁止杆26以使其从定位部脱出。在这种情况下，为换挡装置1增加了用于换挡锁止的结构，避免操作人员在车辆发动的状态下误操作。具体地，定位部被设置在定位盘6上。

在一个实施例中，定位部为设置于安装架19的凹槽，挡位锁止杆26设有弹簧连接端和定位端，弹簧连接端用于与复位弹簧30相连接，定位端用于与凹槽相配合，挡位锁止杆26设于换挡杆7内，并且挡位锁止杆26的轴线与换挡杆7的轴线相平行。

在一个实施例中，提升机构包括通过拨杆29轴可转动地设于换挡杆7的拨杆29，拨杆轴33设于拨杆29的中部，拨杆29包括按压驱动端和提升部，按压驱动端和提升部分别位于拨杆轴33的两侧，提升部设有与挡位锁止杆26相配合的曲面，曲面用于为挡位锁止杆26提供脱出定位部的驱动力。

在一个实施例中，换挡装置1还包括挡位锁止盘5和设于安装架19的弹性定位总成16，挡位锁止盘5与换挡杆7相连接，挡位锁止盘5设有第一锁止曲面51，第一锁止曲面51与弹性定位总成16相配合。具体地，第一锁止曲面51是包括四个圆形凹槽的弧面，四个凹槽分别对应DH、H、N、R1四个挡位，其中每个的凹槽两边分别设置一个较长的平直斜面，平直斜面及凹槽的作用是：当换挡杆7工作在手动摆动的换挡模式下，操作人员向前或者向后推动换挡杆7一定角度就可以增加或减小一个挡位，当弹性定位总成16接触到中间的斜面上时，换挡杆7可以在弹性定位总成16提供的回复力的作用下自动回中。挡位锁止盘5通过两颗螺栓固定于安装架19。

在一个实施例中，弹性定位总成16包括弹簧片161和通过滚子轴163设于弹簧片161的滚子162，滚子162与第一锁止曲面51相配合，弹簧片161固定于安装架19。弹簧片161为膜片弹簧，滚子轴163被安装在膜片弹簧的中部位置，滚子轴163上安装滚子162，使垂直于膜片弹簧方向的力能够传递到膜片弹簧；弹性定位总成16通过两个螺柱15被固定于安装架19。

在一个实施例中，支座3设有第二锁止曲面41，安装架19设有弹性压紧装置20，第二锁止曲面41与弹性压紧装置20相配合；第二锁止曲面41包括第一定位槽，第一定位槽与弹性压紧装置20相配合所对应的换挡杆的位置能够使换挡杆触发第三微动开关25。

在一个实施例中，弹性压紧装置20包括弹簧座、顶柱203、压紧弹簧202，弹簧座通过螺堵201被固定于安装架19，顶柱203通过压紧弹簧202与弹簧座相连接。

在一个实施例中，第二锁止曲面41呈“倒M形”，包括第一定位槽，还包括第二定位槽，第二定位槽与弹性压紧装置20相配合所对应的换挡杆的位置能够使换挡杆不触发第三微动开关25(也就是说使整个换挡装置1运行于转动控制挡位变换的模式下)。

在一个实施例中，第二锁止曲面41被设置在底板4的两个凸块上，该两个凸块对称设置并分别对应一个弹性压紧装置20。当操作人员向一个方向扳动换挡杆7时，两个弹性压紧装置20会从一个定位槽移动到另一个定位槽内，这样保证了换挡装置1在垂直于挡杆轴线方向上的定位。

在一个实施例中，支座3底部设有螺纹快拆结构；具体地，支座3设于底板4，底板4设有四个螺纹孔42；整个换挡装置1通过螺纹孔42与车体连接，保证了拆卸的便利性。

挡位锁止杆26可以分为三个轴段，上轴段直径略小于复位弹簧30内径，中轴段直径最大，用来承受来自复位弹簧30的向下的力和来自拨杆29的向上的力，这两个力影响挡位锁止杆26的上下移动。支撑套31套设在挡位锁止杆26上并可以和安装在换挡杆7的手把外壳28相对滑动，支撑套31的上端与复位弹簧30的下端接触，支撑套31的下端与拨杆29的上端接触，与复位弹簧30共同起到使拨杆29复位的作用；当拨杆29被按下时，拨杆29会绕拨杆轴33转动，按压力通过与支撑套31和挡位锁止杆26接触的部分(挡位锁止杆26的上端设有一个用于与拨杆29接触的螺母，该螺母上方设有防松装置34)传递，克服复位弹簧30的复位力后，带动挡位锁止杆26向上运动，起到解锁的作用。挡位锁止杆26的末轴段直径较小，最末端为圆弧状并可以与定位部相配合，达到锁止挡位的目的；需要换挡解锁时，按动拨杆29，挡位锁止杆26便会向上运动脱离定位部，达到解锁的目的。

在一个实施例中，提升机构包括通过拨杆轴33转动地设于换挡杆7的拨杆29，拨杆轴33设于拨杆29的中部，拨杆29包括按压驱动端和提升部，按压部和提升部位于拨杆轴33的两侧，提升部设有与挡位锁止杆26相配合的曲面，曲面用于为挡位锁止杆26提供脱出定位部的驱动力。

在一个实施例中，换挡装置1还包括挡位锁止盘5和通过螺柱15设于安装架19的弹性定位总成16，挡位锁止盘5与换挡杆7相连接，挡位锁止盘5设有呈“倒M形”的第一锁止曲面51，第一锁止曲面51与弹性定位总成16相配合，弹性定位总成16用于为挡位锁止盘5提供平行于换挡轴8的锁止力。

在一个实施例中，手把基座27插在换挡杆7的上端，通过卡簧18固定，拨杆29通过拨杆轴33与手把基座27连接，螺堵32被安装在手把基座27上，起到固定复位弹簧30的作用。

当切换到手动摆动换挡模式后，向前扳动换挡杆7一次会触发一次第二微动开关24，向后扳动换挡杆7一次会触发一次第一微动开关23，第一微动开关23和第二微动开关24的信号通过信号线送到控制器14中，以控制变速器的升降挡；底板4通过三颗螺栓安装有微动开关支架17，其上通过两颗螺栓安装第三微动开关25，当将换挡杆7向右扳动时，换挡装置1会绕挡杆轴13旋转，底部将触发第三微动开关25。

在一个实施例中，角度传感器10通过传感器支架11设于换挡轴8，传感器10的外侧设有传感器壳9。

在一个实施例中，整个换挡装置1使用金属材料制成，从而使个换挡装置1强度高，更适用于高速非道路车辆的恶劣工况。

在一个实施例中，角度传感器10为非接触式角度传感器10(如霍尔传感器10)，角度传感器10用于识别换挡杆7的不同位置，利用其非接触检测的特性避免了传统多挡位旋转开关的机械磨损，达到延长使用寿命的目的。

虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种换挡装置，其特征在于，包括支座、换挡轴、换挡杆和角度传感器；所述换挡杆设于所述换挡轴，所述换挡轴可转动地设于所述支座，所述支座装设有通过所述换挡杆的摆动运动触发的第一微动开关和第二微动开关，所述角度传感器通过传感器支架设于所述换挡轴，所述换挡轴与所述角度传感器相连接，所述第一微动开关、所述第二微动开关以及所述角度传感器分别与变速箱的控制器电性连接；

所述换挡轴转动地设于一安装架，所述安装架通过挡杆轴转动地设于所述支座， 所述挡杆轴的轴线与所述换挡轴的轴线相垂直，所述支座设有通过所述安装架的摆动运动触发的第三微动开关；

所述支座设有第二锁止曲面，所述安装架设有弹性压紧装置，所述第二锁止曲面与所述弹性压紧装置相配合；

所述第二锁止曲面包括第一定位槽，所述第一定位槽与所述弹性压紧装置相配合所对应的换挡杆的位置能够使所述换挡杆触发所述第三微动开关；和/或，

第二定位槽，所述第二定位槽与所述弹性压紧装置相配合所对应的换挡杆的位置能够使所述换挡杆不触发所述第三微动开关；

所述的换挡装置，还包括滑动地设于所述换挡杆的挡位锁止杆和设于所述安装架的定位部，所述换挡杆设有复位弹簧和提升机构，所述复位弹簧用于为所述挡位锁止杆提供使其伸出所述换挡轴以与所述定位部相配合的驱动力，所述提升机构用于提升所述挡位锁止杆以使其从所述定位部脱出；

所述定位部为设置于所述安装架的凹槽，所述挡位锁止杆设有弹簧连接端和定位端，所述弹簧连接端用于与所述复位弹簧相连接，所述定位端用于与所述凹槽相配合，所述挡位锁止杆设于所述换挡杆内，并且所述挡位锁止杆的轴线与所述换挡杆的轴线相平行；

所述提升机构包括通过拨杆轴可转动地设于所述换挡杆的拨杆，所述拨杆轴设于所述拨杆的中部，所述拨杆包括按压驱动端和提升部，所述按压驱动端和所述提升部分别位于所述拨杆轴的两侧，所述提升部设有与所述挡位锁止杆相配合的曲面，所述曲面用于为所述挡位锁止杆提供脱出所述定位部的驱动力。

2.根据权利要求 1 所述的换挡装置，其特征在于，所述支座连接有挡位板，所述挡位板包括换挡槽；所述换挡槽设置有若干限位柱， 所述限位柱用于将所述换挡槽区分为沿所述换挡轴的轴线方向并列的第一换挡区和第二换挡区，所述第一换挡区用于限制所述换挡杆转动所述换挡轴以触发所述角度传感器的运动，所述第二换挡区用于限制触发所述第一微动开关和第二微动开关的所述换挡杆的摆动运动。

3.根据权利要求 1 所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡装置还包括挡位锁止盘和设于所述安装架的弹性定位总成，所述挡位锁止盘与所述换挡杆相连接，所述挡位锁止盘设有第一锁止曲面，所述第一锁止曲面与所述弹性定位总成相配合。

4.根据权利要求3所述的换挡装置，其特征在于，所述弹性定位总成包括弹簧片和通过滚子轴设于所述弹簧片的滚子，所述滚子与所述第一锁止曲面相配合，所述弹簧片固定于所述安装架。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的换挡装置，其特征在于， 所述支座设有底板，所述底板设有用于连接车体的螺纹孔。

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