CN112324900B - 一种自动换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动换挡器，包括挡位块、挡位轴、摆臂、第一转轴、第二转轴和换挡杆，第一转轴和挡位轴安装于换挡杆，挡位块上设有P、R、N、D挡挡位槽，连接臂包括第一轴孔和第二轴孔，第一转轴固定连接于第一轴孔内，第二转轴安装于摆臂，第二转轴的端部可滑入滑出于第二轴孔，换挡杆转动时，挡位轴跟着转动并分别与P、R、N、D挡挡位槽配合；在挡位轴与P挡挡位槽配合时，挡位轴抵靠于第二转轴而使第二转轴的端部滑入于第二轴孔，第一转轴和第二转轴传动连接，摆臂跟着换挡杆转动；在挡位轴与R、N或D挡挡位槽配合时，挡位轴与第二转轴相互分离，第二转轴的端部滑出于第二轴孔，第一转轴和第二转轴断开连接，摆臂不转动。

Description

一种自动换挡器

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种自动换挡器。

背景技术

自动挡汽车是不用驾驶者去手动换挡，车辆会根据行驶的速度和交通情况自动选择合适的挡位行驶。一般的自动挡汽车上的挡位共有五个位置，分别为：P、R、N、D、S。其中P挡为驻车挡、R挡为倒车挡、N挡为空挡、D挡为前进挡、S挡为运动挡。自动挡汽车的换挡是通过自动换挡器来实现的。

图1公开了现有技术的一种自动换挡器，包括换挡杆1a、连杆2a和摆臂3a。换挡杆1a和连杆2a同时固定于第一转轴中心O1并可绕着第一转轴中心O1转动。换挡杆1a上开设有P、R、N、D、S挡的挡位槽，随着换挡杆1a的转动，挡位板簧4a可分别卡入于P、R、N、D、S挡的挡位槽中。摆臂3a可绕第二转轴中心O2转动。摆臂3a设有卡槽31a和负载接头32a。在换挡杆1a从R挡转动切换到P挡时，即挡位板簧4a从R挡的挡位槽中卡入到P挡的挡位槽中时，连杆2a跟着换挡杆1a转动并和卡槽31a相互卡接，连杆2a进而带着摆臂3a转动，摆臂3a上的负载接头32a转动，负载接头32a进而带动负载接头32a上的和变速箱相连的连接杆(图未示)转动，使变速箱切换到P挡。而在换挡杆1a在R、N、D、S挡位之间切换时，连杆2a始终脱离于卡槽31a，摆臂3a不会发生运动。

但是如图2所示，在换挡杆1a从R挡转动切换到P挡的过程中，假设施加给换挡杆1a的垂直于换挡杆的旋转力为F1，根据力的传递作用(例如力矩平衡、杠杆原理等)，在负载接头32a获得一旋转力F2，该F2＝F1*L1*L3*Sinα/(L2*L4)，其中α为直线L2与垂直于L3的直线的夹角。由于该自动换挡器挡位杆和负载接头之间采用两级传动，α角度为变量，Sinα值始终小于1，导致装置的机械传递效率较低。另外，由于采用二级传动结构，装置结构尺寸较大，装置所需布置空间大，设计约束多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现挡位杆和负载接头之间的一级传递，从而提升挡位杆和负载接头之间的机械传递效率的自动换挡器。

本发明提供一种自动换挡器，包括挡位块、挡位轴、摆臂、第一转轴、第二转轴和换挡杆，第一转轴和挡位轴安装于换挡杆，挡位块上设有P、R、N、D挡挡位槽，连接臂包括第一轴孔和第二轴孔，第一转轴的端部固定连接于第一轴孔内，第二转轴安装于摆臂，摆臂可绕第二转轴转动，第二转轴的端部可滑入、滑出于第二轴孔，换挡杆转动时，挡位轴跟着转动并分别与P、R、N、D挡挡位槽配合，第一转轴也跟着转动；

在挡位轴与P挡挡位槽配合时，挡位轴抵靠于第二转轴而使第二转轴的端部滑入于第二轴孔，第一转轴和第二转轴传动连接，摆臂跟着换挡杆转动；

在挡位轴与R、N或D挡挡位槽配合时，挡位轴与第二转轴相互分离，第二转轴的端部滑出于第二轴孔，第一转轴和第二转轴断开连接，摆臂不转动。

进一步地，换挡杆包括第一安装孔和第二安装孔，挡位轴插入于第一安装孔内，第一转轴固定安装于第二安装孔内。

进一步地，第一安装孔的延伸方向和第二安装孔的延伸方向相互垂直。

进一步地，摆臂具有第三安装孔和第四安装孔，第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔的延伸方向相同，第一转轴依次穿过第一轴孔、第三安装孔和第二安装孔，第二转轴依次穿过第二轴孔和第四安装孔。

进一步地，第一转轴的周向上套设有卡环，卡环可抵接于摆臂的内壁以防止第一转轴从摆臂滑出。

进一步地，挡位轴包括第一凸台，在第一凸台和换挡杆的内壁之间卡设有被压缩的第一弹簧。

进一步地，P、R、N、D挡挡位槽沿汽车高度方向排列，在挡位轴的延伸方向上，P挡挡位槽相比于R、N、D挡挡位槽更靠近于第二转轴。

进一步地，P挡挡位槽位于最上方，R、N、D挡挡位槽依次位于P挡挡位槽的下方，在挡位轴的延伸方向上，R、N、D挡挡位槽距离第二转轴逐渐变近。

进一步地，还包括支架，挡位块卡设于支架，摆臂和换挡杆位于支架上方。

进一步地，第二转轴包括第二凸台，摆臂内固定设有卡座，第二凸台和卡座之间卡设有第二弹簧；挡位轴抵靠于第二转轴时，第二弹簧被压缩，第二转轴的端部滑入于第二轴孔，挡位轴与第二转轴相互分离时，被压缩的第二弹簧复位并带动第二转轴的端部滑出于第二轴孔。

本发明的自动换挡器的挡位杆和负载接头之间是一级传递，其机械的传递效率更高。另外，由于采用一级传动结构，装置结构尺寸更小，装置所需布置空间小，设计约束更少。

附图说明

图1为现有技术的自动换挡器的换挡杆转于不同挡位时的剖面结构示意图。

图2为图1所示的自动换挡器的受力示意图。

图3为本发明一实施例的自动换挡器的立体结构图。

图4为图3的主视图。

图5为图4的A-A线剖视图。

图6为图5的B-B线剖视图。

图7为图3所示的自动换挡器的摆臂的立体结构图。

图8为图3所示的自动换挡器的换挡杆的立体结构图。

图9为图3所示的自动换挡器的支架和挡位块的立体分解图。

图10为图3所示的自动换挡器的第一转轴、第二转轴、摆臂和卡簧的立体分解图。

图11为本发明一实施例的自动换挡器在P挡和R挡之间切换的剖面示意图。

图12为图11的D-D线剖视图。

图13为本发明一实施例的自动换挡器的挡位杆和负载接头的受力示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图3-5所示，本发明一实施例的自动换挡器包括挡位块2、挡位轴3、摆臂6、第一转轴7、第二转轴9和换挡杆12。

请一并结合图8，换挡杆12包括竖杆12a和横杆12b。竖杆12a和横杆12b形成为L型。横杆12b内沿横杆的延伸方向开设有第一安装孔121，竖杆12a的靠近横杆12b的端部开设有第二安装孔122。第一安装孔121的延伸方向和第二安装孔122的延伸方向相互垂直。挡位轴3插入于第一安装孔121内，第一转轴7固定安装于第二安装孔122内。挡位轴3和第一转轴7可跟着换挡杆12转动和移动。

挡位轴3包括第一凸台31。第一凸台31位于挡位轴3的中部，第一凸台71沿着挡位轴3的周向径向向外凸出。在第一凸台71和换挡杆12的内壁之间卡设有被压缩的第一弹簧4。挡位轴3的靠近挡位块2的端部用于和挡位块2的挡位槽配合，挡位轴3的远离挡位块2的端部用于和第二转轴9配合。

请一并结合图9，挡位块2上设有P、R、N、D、S挡挡位槽。P、R、N、D、S挡挡位槽沿汽车高度方向排列，P挡挡位槽位于最上方，R、N、D、S挡挡位槽依次位于P挡挡位槽的下方。在挡位轴3的延伸方向上，P挡挡位槽相比于R、N、D、S挡挡位槽更靠近于第二转轴9，R、N、D、S挡挡位槽距离第二转轴9逐渐变近。挡位块2安装于支架1上。P、R、N、D、S挡挡位槽面向第一转轴7的靠近挡位块2的端部。在转动换挡杆12时，挡位轴3跟着转动，挡位轴3的靠近挡位块2的端部可分别转入到P、R、N、D、S挡挡位槽中，从而实现自动换挡器的换挡。而第一弹簧4的设置可以在自动换挡器换挡时有更好的换挡感。

请一并结合图7，摆臂6形成为大致V字型。摆臂6具有第三安装孔63和第四安装孔64。第二安装孔122、第三安装孔63和第四安装孔64的延伸方向相同。换挡杆12位于摆臂6的V字型开口内，换挡杆12和摆臂6一起装于支架1的上方。摆臂6上设有负载接头66，负载接头66上设有连接杆(图未示)，连接杆和变速器相连并可使变速器切换至P挡。摆臂6可绕第二转轴9转动。

请一并结合图10，连接臂8包括第一轴孔81和第二轴孔82。第一转轴7依次穿过第一轴孔81、第三安装孔63和第二安装孔122。第一转轴7的端部固定连接于第一轴孔81内，第一转轴7和连接臂8之间为传动连接。第一转轴7在第三安装孔63内可自由活动，即第一转轴7和摆臂6之间无力的传递关系。第一转轴7的远离连接臂8的端部在周向上设有卡槽，卡槽内设有卡环5，即卡环5套设在第一转轴7的周向上。卡环5可抵接于摆臂6的内壁以防止第一转轴7从摆臂6的第三安装孔63滑出。

第二转轴9安装于摆臂6，具体地第二转轴9可安装于摆臂6的第四安装孔64内。第二转轴9依次穿过第二轴孔82和第四安装孔64。第二转轴9的中部设有第二凸台91。第二转轴9的一端用于和挡位轴配合，第二转轴9的另一端用于和第二轴孔82配合。第二转轴9的上述另一端可滑入、滑出于第二轴孔82。在第二转轴9滑入于第二轴孔82时，第一转轴7和第二转轴9通过连接臂传动连接；在第二转轴9滑出于第二轴孔82时，第一转轴7和第二转轴9断开连接。摆臂6内固定设有卡座11，卡座11可以是摆臂6的一部分，也可以是一个单独的零件。卡座11设有用于和弹簧接触的弹簧定位面。第二凸台91和卡座11的弹簧定位面之间卡设有第二弹簧10。

在挡位轴3与P挡挡位槽配合时，挡位轴3的远离挡位块2的端部抵靠于第二转轴9的一端，而使第二转轴9的端部滑入于第二轴孔82，第二弹簧10被压缩，第一转轴7和第二转轴9传动连接，摆臂6跟着换挡杆12转动。

在挡位轴3与R、N、D或S挡挡位槽配合时，挡位轴3以远离第二转轴9的方式移动，挡位轴3与第二转轴9相互分离，被压缩的第二弹簧10复位并带动第二转轴9的端部滑出于第二轴孔82，第一转轴7和第二转轴9断开连接，摆臂6不转动。

下面就本发明的自动换挡器的工作原理进行详细说明，如图11和12所示，假设自动换挡器开始位于P挡，这时挡位轴3的远离挡位块2的端部抵靠于第二转轴9，第二转轴9的端部滑入于第二轴孔82，第一转轴7和第二转轴9传动连接。当沿图12中顺时针方向转动挡位杆12，挡位轴3也顺时针转动，并从P挡挡位槽滑出而滑入至R挡挡位槽，由于在挡位轴3的延伸方向上，P挡挡位槽相比于R、N、D、S挡挡位槽更靠近于第二转轴9，挡位轴3同时以远离第二转轴9的方式移动距离△X＝L-l(△X值取决于P挡挡位槽和R挡挡位槽的设计尺寸)，挡位轴3与第二转轴9相互分离，第二转轴9在第二弹簧10的回复力下滑出于第二轴孔82，第一转轴7和第二转轴9断开连接。而在挡位轴3位于N、D、S挡挡位槽中时，由于在挡位轴3的延伸方向上，P挡挡位槽相比于R、N、D、S挡挡位槽更靠近于第二转轴9，挡位轴3与第二转轴9一直处于分离状态，第一转轴7和第二转轴9始终断开连接，摆臂6不转动。也就是说，在挡位轴3位于R、N、D、S挡挡位槽中时，通过电信号控制变速箱以实现汽车在R、N、D、S之间的切换。同样地，在自动换挡器由R挡切换至P挡时，处于断开连接状态的第一转轴7和第二转轴9开始实现传动连接，摆臂6跟着挡位杆12转动，并带动负载接头66绕在第二转轴转动，从而带动连接杆转动以使得变速箱切换至P挡。

如图13所示，第一转轴7和第二转轴9传动连接时，若施加给挡位杆12一垂直于挡位杆12的旋转力F1，第一转轴7跟着转动，由于第一转轴7和第二转轴9通过连接臂8实现传动，第一转轴7和第二转轴9之间的传动无能量的耗损，摆臂6跟着第二转轴9转动，从而使得负载接头66跟着转动。这时负载接头66受到的旋转力F2＝F1*L1/L2，与现有技术的挡位杆和负载接头之间的二级传递相比，本发明的自动换挡器的挡位杆和负载接头之间是一级传递，其机械的传递效率更高。另外，由于采用一级传动结构，装置结构尺寸更小，装置所需布置空间小，设计约束更少。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动换挡器，其特征在于，包括挡位块（2）、挡位轴（3）、摆臂（6）、第一转轴（7）、连接臂（8）、第二转轴（9）和换挡杆（12），所述挡位块（2）上设有P、R、N、D挡挡位槽，所述连接臂（8）包括第一轴孔（81）和第二轴孔（82），所述第一转轴（7）和所述挡位轴（3）安装于所述换挡杆（12），所述第一转轴（7）的端部插设于所述第一轴孔（81）内，所述摆臂（6）以能够绕所述第二转轴（9）转动的方式安装于所述第二转轴（9），

在所述挡位轴（3）跟着所述换挡杆（12）转动至与所述P挡挡位槽配合时，所述挡位轴（3）抵靠于所述第二转轴（9）而使所述第二转轴（9）的端部滑入于所述第二轴孔（82），所述第一转轴（7）和所述第二转轴（9）传动连接，所述摆臂（6）跟着所述换挡杆（12）转动；

在所述挡位轴（3）跟着所述换挡杆（12）转动至与所述R、N或D挡挡位槽配合时，所述挡位轴（3）与所述第二转轴（9）相互分离，所述第二转轴（9）的端部滑出于所述第二轴孔（82），所述第一转轴（7）和所述第二转轴（9）断开连接，所述摆臂（6）不转动；

所述换挡杆（12）包括第一安装孔（121）和第二安装孔（122），所述挡位轴（3）插入于所述第一安装孔（121）内，所述第一转轴（7）固定安装于所述第二安装孔（122）内；

所述第二转轴（9）包括第二凸台（91），所述摆臂（6）内固定设有卡座（11），所述第二凸台（91）和所述卡座（11）之间卡设有第二弹簧（10）；

所述挡位轴（3）抵靠于所述第二转轴（9）时，所述第二弹簧（10）被压缩，所述第二转轴（9）的端部滑入于所述第二轴孔（82），

所述挡位轴（3）与所述第二转轴（9）相互分离时，被压缩的所述第二弹簧（10）复位并带动所述第二转轴（9）的端部滑出于所述第二轴孔（82）。

2.如权利要求1所述的自动换挡器，其特征在于，所述第一安装孔（121）的延伸方向和所述第二安装孔（122）的延伸方向相互垂直。

3.如权利要求2所述的自动换挡器，其特征在于，所述摆臂（6）具有第三安装孔（63）和第四安装孔（64），所述第二安装孔（122）、所述第三安装孔（63）和所述第四安装孔（64）的延伸方向相同，所述第一转轴（7）依次穿过所述第一轴孔（81）、所述第三安装孔（63）和所述第二安装孔（122），所述第二转轴（9）依次穿过所述第二轴孔（82）和所述第四安装孔（64）。

4.如权利要求3所述的自动换挡器，其特征在于，所述第一转轴（7）的周向上套设有卡环（5），所述卡环（5）抵接于所述摆臂（6）的内壁以防止所述第一转轴（7）从所述摆臂（6）滑出。

5.如权利要求1所述的自动换挡器，其特征在于，所述挡位轴（3）包括第一凸台（31），在所述第一凸台（31）和所述换挡杆（12）的内壁之间卡设有被压缩的第一弹簧（4）。

6.如权利要求1所述的自动换挡器，其特征在于，所述P、R、N、D挡挡位槽沿汽车高度方向排列，在所述挡位轴（3）的延伸方向上，所述P挡挡位槽相比于所述R、N、D挡挡位槽更靠近于所述第二转轴（9）。

7.如权利要求6所述的自动换挡器，其特征在于，所述P挡挡位槽位于最上方，所述R、N、D挡挡位槽依次位于所述P挡挡位槽的下方，在所述挡位轴（3）的延伸方向上，所述R、N、D挡挡位槽距离所述第二转轴（9）逐渐变近。

8.如权利要求1所述的自动换挡器，其特征在于，还包括支架（1），所述挡位块（2）卡设于所述支架（1），所述摆臂（6）和所述换挡杆（12）位于所述支架（1）上方。