CN111765244A - 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，其包括支架、换挡轴、换挡杆、定位杆和非接触式角度传感器；换挡杆设于换挡轴，换挡轴与支架转动相连，定位杆与换挡杆滑动相连，支架设有与定位杆相配合的定位部，换挡杆设有驱动弹簧和提升机构，驱动弹簧用于为定位杆提供使其伸出换挡轴以与定位部相配合的驱动力，提升机构用于提升定位杆以使定位杆从定位部脱出；换挡轴与非接触式角度传感器相连接，非接触式角度传感器用于与自动变速箱的电控装置电性连接。本发明提供的换挡装置利用非接触式角度传感器实现挡位检测，可以减少机械零部件的数量，减小轴向尺寸并提高其使用寿命，可实现挡位锁死功能，增强了工作可靠性和车辆及人员的安全性。

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。但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。

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，其包括支架、换挡轴、换挡杆、定位杆和非接触式角度传感器；所述换挡杆设于所述换挡轴，所述换挡轴与所述支架转动相连，所述定位杆与所述换挡杆滑动相连，所述支架设有用于与所述定位杆相配合的定位部，所述换挡杆设有驱动弹簧和提升机构，所述驱动弹簧用于为所述定位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定位杆以使所述定位杆从所述定位部脱出；所述换挡轴与所述非接触式角度传感器相连接，所述非接触式角度传感器用于与自动变速箱的电控装置电性连接。

在一个实施例中，所述定位部对应于所述换挡杆的空挡位置。

在一个实施例中，所述定位部为设置于所述支架的凹槽，所述定位杆设有弹簧连接端和定位端，所述弹簧连接端用于与所述驱动弹簧相连接，所述定位端用于与所述凹槽相配合；所述定位杆设于所述换挡杆内，并且所述定位杆的轴线与所述换挡杆的轴线相平行。

在一个实施例中，所述提升机构包括可滑动地设于所述换挡杆的拇指按钮、设于所述拇指按钮的第一斜面、设于所述定位杆的第二斜面以及复位弹簧，所述第一斜面与所述第二斜面相配合形成楔形机构，复位弹簧用于为所述拇指按钮提供回复力。

在一个实施例中，所述换挡轴与所述支架之间设有换挡轴定位装置，所述换挡轴定位装置用于为所述换挡轴提供锁紧力。

在一个实施例中，所述换挡轴定位装置包括与所述支架相连接的定位弹簧和与所述定位弹簧相连接的定位弹子，所述定位弹子用于为所述换挡轴提供沿所述换挡轴径向的压力。

在一个实施例中，所述换挡杆连接于挡杆轴，所述挡杆轴可转动地设于所述换挡轴。

在一个实施例中，所述挡杆轴与所述换挡轴之间设有扭簧。

在一个实施例中，所述换挡装置包括设于所述支架的挡位板，所述挡位板设有折线形状的换挡槽，对应空挡处的换挡槽的一段设有限位凸起。

本发明的有益效果是：本发明提供的换挡装置利用非接触式角度传感器实现挡位检测，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；本发明提供的换挡装置通过定位杆和定位部的配合实现挡位锁死功能，增强了工作可靠性和车辆及人员的安全性，从而可减少不必要的损失；本发明提供的换挡装置整体零部件减少，提高了互换性，降低了维修难度。

附图说明

图1是现有技术中车辆换挡手柄总成的结构示意图；

图2是本发明实施例的换挡装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的挡位板的结构示意图；

图4是本发明实施例的换挡杆的结构示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是本发明实施例的支架的结构示意图；

图7是本发明实施例的拇指按钮的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的A向视图；

图10是本发明实施例的定位杆的主视图；

图11是图10的左视图；

附图标记说明：1、换挡杆；2、支架；210、左支架；220、右支架；203、定位部；3、挡位板；31、换挡槽；32、限位凸起；33、挡位标记；4、左端盖；5、第一轴套；6、右端盖；7、定位弹簧座；8、定位弹簧；9、非接触式角度传感器；10、定位弹子；11、换挡轴；12、定位杆；121、弹簧连接端；122、定位端；123、第二斜面；13、挡杆轴；14、扭簧；15、换挡杆头壳；16、第二轴套；17、键；18、定位弹子凹槽；19、换挡轴端盖；20、拇指按钮；201、通孔；202、第一斜面；21、楔形机构；211、驱动弹簧；212、复位弹簧；22、轴向限位件；23、旋转密封件；41、车辆换挡手柄总成；411、手柄。

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所示，目前的车辆换挡手柄总成41没有空挡锁死功能，当驾驶员进出驾驶室可能碰到或踩到该车辆换挡手柄总成41的手柄411，从而使车辆挡位发生改变，这可能对车辆和人带来一些不安全的影响；同时该车辆换挡手柄总成41的手柄411轴向尺寸大，结构相对复杂且零部件多，这不仅增加了制造安装难度，同时也会占用驾驶室更多的宝贵空间并减小驾驶员在车中的工作舒适度。

如图2至图6所示，本发明提供一种换挡装置，其包括支架2、换挡轴11、换挡杆1、定位杆12和非接触式角度传感器9；换挡杆1设于换挡轴11，换挡轴11与支架2转动相连，定位杆12与换挡杆1滑动相连，支架2设有用于与定位杆相配合的定位部203，换挡杆1设有驱动弹簧211和提升机构，驱动弹簧211用于为定位杆12提供使其伸出换挡轴11以与定位部203相配合的驱动力，提升机构用于提升定位杆12以使定位杆12的端头从定位部203中脱出；换挡轴11与非接触式角度传感器9相连接，非接触式角度传感器9用于与自动变速箱的电控装置电性连接。当通过换挡杆1进行换挡操作时，换挡装置的换挡轴11转动，安装在其上的非接触式角度传感器9也转动相应的角度，非接触式角度传感器9可以监测到信号的变化并将信号传递到变速箱以实现车辆挡位的变化，非接触式角度传感器9的具体形式不受限制，其可以是霍尔传感器、电位器等。

本发明提供的换挡装置利用非接触式角度传感器9实现挡位检测，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，不再受到多位开关非接触式角度传感器9位置的限制，进而大幅减小换挡装置的轴向尺寸并提高其使用寿命；本发明提供的换挡装置通过定位杆12和定位部203的配合实现挡位锁死功能，增强了工作可靠性和车辆及人员的安全性，从而可减少不必要的损失；本发明提供的换挡装置整体零部件减少，提高了互换性，降低了维修难度。

在一个实施例中，定位部203对应于换挡杆1的空挡位置。当操作人员移动换挡杆1，使换挡轴11在支架2上转动至空挡位置时，定位杆在驱动弹簧211所提供的驱动力的作用下伸出换挡杆1，与定位部203相配合，从而实现空挡锁定功能。

在一个实施例中，定位部203为设置于支架2的凹槽，定位杆12设有弹簧连接端121和定位端122，弹簧连接端121用于与驱动弹簧211相连接，定位端122用于与凹槽相配合；定位杆设于换挡杆1内，并且定位杆的轴线与换挡杆1的轴线相平行。驱动弹簧211不是必须与弹簧连接端直接连接的，实际上驱动弹簧211可以与定位杆12的任意部分相连接，比如连接在定位杆12的中部位置；弹簧连接端121可以与驱动弹簧211直接相连，也可以与驱动弹簧211相抵接。定位杆设于换挡杆1内，并且定位杆的轴线与换挡杆1的轴线相平行时，可以利用换挡杆1为定位杆12提供滑动方向上的限制，并且显著减少换挡杆1的尺寸，从而可以进一步地增强整个换挡装置的可靠性、减少整个换挡装置的尺寸；但定位杆12也可以设置于换挡杆1之外和/或设置于与换挡杆1的轴线不平行，定位杆可以通过额外设置于换挡杆1的轴向定位部203件或滑道设置在换挡杆1上。

如图7至图11所示，在一个实施例中，提升机构包括可滑动地设于换挡杆1的拇指按钮20、设于拇指按钮20的第一斜面202、设于定位杆12的第二斜面123以及复位弹簧212，第一斜面202与第二斜面123相配合形成楔形机构21；复位弹簧212连接于定位杆12或拇指按钮20，复位弹簧212用于为拇指按钮20提供回复力。具体地，复位弹簧212的一端连接于定位杆12，另一端连接于换挡杆1，复位弹簧212提供的回复力是垂直于定位杆12的压力；或者，复位弹簧212的一端连接于拇指按钮20，另一端连接于定位杆12，复位弹簧212提供的回复力是平行于拇指按钮20的滑动方向的拉力。当操作人员推动拇指按钮20相对于换挡杆1移动时，由于第一斜面202和第二斜面123接触配合，定位杆12相对换挡杆1向上滑动；复位弹簧212可以保证拇指按钮20能够在操作完成后回到原有位置；利用第一斜面202和第二斜面123形成的楔形机构21，可以使提升过程更为简便，改变第一斜面202和第二斜面123之间的配合角度就可以轻松改变定位杆的行程；定位杆12和换挡杆1的相对角度是不受限制的，改变第一斜面202和第二斜面123之间的配合角度也可以很容易地满足不同情况下提升换挡杆1的需求，提高了整个换挡装置的易用性；第一斜面202和第二斜面123组成的楔形机构结构简单不易损坏，提高了整个换挡装置的可靠性。但是，提升机构不是必须采用楔形机构21的形式，提升机构也可以采用连杆机构、凸轮机构等形式。

在一个实施例中，拇指按钮20包括通孔201和第一斜面202，定位杆12包括第二斜面123，拇指按钮20通过通孔201套设于定位杆12外侧。当由其他挡位换入空挡时，驱动弹簧211的弹力将定位杆12顶入到定位部(如设置于支架的凹槽)中，此时换挡杆1将不能上下移动进行挡位切换。第一斜面202和第二斜面123构成的楔形机构可以将拇指按钮20的横向移动转变为定位杆12的上下运动；当由空挡换入其他挡位时，操作人员按动拇指按钮20，定位杆12向上移动，定位端122离开定位部，解除锁死状态，此时便可进行挡位的切换。换挡结束后，驱动弹簧211和复位弹簧212的弹力便可使拇指按钮20和定位杆12回复至初始状态。

在一个实施例中，换挡杆1的上端设有换挡杆头壳15，复位弹簧212的两端分别连接于拇指按钮20的右端以及换挡杆头壳15；驱动弹簧211的一端套设在定位杆12的大端，另一端抵设于换挡杆头壳15上部的槽中。

在一个实施例中，定位杆12和拇指按钮20中通孔的轴线不重合；以防止定位杆12和拇指按钮20相互卡住影响正常使用。

在一个实施例中，换挡杆1的上端通过螺纹连接可拆卸地设有换挡杆头壳15，拇指按钮20可滑动地设于换挡杆头壳15，复位弹簧212与换挡杆头壳15相连接。在这种情况下，可以将换挡杆头壳15拆下，便于对换挡杆1内的提升机构进行安装、维修或更换。

在一个实施例中，换挡轴11与支架2之间设有换挡轴11定位装置，换挡轴11定位装置用于为换挡轴11提供锁紧力。在这种情况下，当操作人员误触换挡杆1时，换挡轴11不会轻易转动而导致挡位的随意改变。换挡轴11定位装置可以采用多种形式，比如可以包括与换挡轴11相配合的摩擦部件或夹紧部件，摩擦部件或夹紧部件的锁紧力可以通过弹性元件提供。

在一个实施例中，换挡轴11定位装置包括与支架2相连接的定位弹簧8和与定位弹簧8相连接的定位弹子10，定位弹子10用于为换挡轴11提供沿换挡轴11径向的压力。在这种情况下，只需要结构简单的定位弹簧8即可为换挡轴11提供可靠的锁紧力。在一些情况中，定位弹簧8可以被设置在支架2上的定位弹簧座7中，定位弹簧座7可以防止定位弹簧8的随意窜动，定位弹簧座7可以是与支架2一体成型的也可以是通过螺纹连接件单独设置于支架2的。

在一个实施例中，换挡轴11的周向表面设置有与定位弹子10相配合的定位弹子凹槽18，定位弹子凹槽18与不同的挡位相对应。在这种情况下，换挡轴11定位装置可以更准确地定位不同挡位位置；当操作人员操作挡杆时，可以抵抗定位弹簧8的径向力使挡杆轴13转动；当转动到所需要的挡位时，定位弹子10可以在定位弹簧8的作用下伸到定位凹槽里。

在一个实施例中，换挡杆1通过键17连接于挡杆轴13，挡杆轴13通过第二轴套16可转动地设于换挡轴11。在这种情况下，换挡杆1具有两个自由度，不仅可以以换挡轴11为轴线相对于支架2转动，可以以挡杆轴13为轴线相对于支架2摆动。第二轴套16的形式不受限制，其可以为铜套、滑动轴承或者滚动轴承等，第二轴套16的作用为减轻挡杆轴13的磨损。

在一个实施例中，换挡轴11上通过螺纹连接的形式设有换挡轴端盖19，换挡轴端盖19用于为挡杆轴13提供轴向定位。

在一个实施例中，挡杆轴13与换挡轴11之间设有扭簧14，从而保证操作人员不做换挡动作时，换挡杆1可以经常处于垂直于换挡轴11的状态。

在一个实施例中，挡位板3包括遮挡板、顶盖板及底盖板，分别通过螺钉固定在支架2上。

在一个实施例中，换挡杆1和定位杆12之间设有轴向限位件22；具体地，轴向限位件22可以是挡圈。

在一个实施例中，挡位板3设有与挡位对应的挡位标记33。

在一个实施例中，挡位板3设有折线形状的换挡槽31，对应空挡处的换挡槽31的一段设有限位凸起32。在这种情况下，可以对相邻的挡位形成区分和限制，并且空挡处相对其他位置多设置了限位凸起32，起到对空挡的双重锁定保护作用，使换挡过程易操作且能有效避免跳挡。

在一个实施例中，换挡轴11与支架2之间通过第一轴套5转动地连接，第一轴套5的形式不受限制，其可以为铜套、滑动轴承或者滚动轴承等，第一轴套5的作用为减轻换挡轴11的磨损。

在一个实施例中，支架2包括通过螺纹连接件连接在一起的左支架210和右支架220，左支架210用于支撑换挡轴11的左端，右支架220用于支撑换挡轴11的右端，换挡轴11与左支架210和右支架220之间设置有旋转密封件23，旋转密封件23可以是O型密封圈、骨架油封等，从而避免油液、灰尘等杂质在进入换挡杆1而造成的零部件磨损和腐蚀。

在一个实施例中，支架2还包括分别安装在左支架210和右支架220的左端盖4和右端盖6，左端盖4和右端盖6分别用于为第一轴套5提供轴向定位，左端盖4和右端盖6分别通过螺纹连接件被连接在左支架210和右支架220上；左端盖4和左支架210之间、右端盖6与右支架220之间，均可以设置密封件，以实现支架2的密封，防止杂质进入支架2围成的空间内。

在一个实施例中，换挡轴11的左侧连接非接触式角度传感器9的一部分，非接触式角度传感器9的另一部分通过螺钉固定在左端盖4的内部。

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 (9)

1.一种换挡装置，其特征在于，包括支架、换挡轴、换挡杆、定位杆和非接触式角度传感器；所述换挡杆设于所述换挡轴，所述换挡轴与所述支架转动相连，所述定位杆与所述换挡杆滑动相连，所述支架设有用于与所述定位杆相配合的定位部，所述换挡杆设有驱动弹簧和提升机构，所述驱动弹簧用于为所述定位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定位杆以使所述定位杆从所述定位部脱出；所述换挡轴与所述非接触式角度传感器相连接，所述非接触式角度传感器用于与自动变速箱的电控装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述定位部对应于所述换挡杆的空挡位置。

3.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述定位部为设置于所述支架的凹槽，所述定位杆设有弹簧连接端和定位端，所述弹簧连接端用于与所述驱动弹簧相连接，所述定位端用于与所述凹槽相配合；所述定位杆设于所述换挡杆内，并且所述定位杆的轴线与所述换挡杆的轴线相平行。

4.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述提升机构包括可滑动地设于所述换挡杆的拇指按钮、设于所述拇指按钮的第一斜面、设于所述定位杆的第二斜面以及复位弹簧，所述第一斜面与所述第二斜面相配合形成楔形机构，复位弹簧用于为所述拇指按钮提供回复力。

5.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡轴与所述支架之间设有换挡轴定位装置，所述换挡轴定位装置用于为所述换挡轴提供锁紧力。

6.根据权利要求5所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡轴定位装置包括与所述支架相连接的定位弹簧和与所述定位弹簧相连接的定位弹子，所述定位弹子用于为所述换挡轴提供沿所述换挡轴径向的压力。

7.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡杆连接于挡杆轴，所述挡杆轴可转动地设于所述换挡轴。

8.根据权利要求7所述的换挡装置，其特征在于，所述挡杆轴与所述换挡轴之间设有扭簧。

9.根据权利要求7所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡装置包括设于所述支架的挡位板，所述挡位板设有折线形状的换挡槽，对应空挡处的换挡槽的一段设有限位凸起。

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