专利名称：机动车的选换档装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机动车的选换档装置，特别是一种自动控制车辆变速器中的选换档装置。
背景技术：
目前机动车变速器档位变换技术中的变档装置包括有选档和换档两个机构。这两个机构分别由一个固连在能沿轴向作往复移动和/或绕该轴线旋转摆动的选换档杆上的拨叉所操纵，当选换档杆作旋转运动时，拨叉分别选择对应档位滑杆上的拨槽，以完成一个选档动作；当选换档杆沿轴向移动时，拨叉通过拨槽带动滑杆移动，完成一个换档动作。根据变速器内部结构设置的不同，也可以存在与上述相反的运动和功能对应关系。此外，部分变速器结构中还存在着将选换档拆开成为独立的选档杆和换档杆等等。
传统技术中是通过人工操纵一个与选换档杆铰连的杠杆机构来完成选档和换档过程。在汽车机械变速器的选换档技术领域内，对换档杆进行的进档操纵存在着很高的位置精度要求，它直接表现为当前两个变速齿轮的啮合程度若进档行程不够，齿轮间啮合深度不够，齿隙增大，严重时会造成脱档的现象；若进档行程过大，则两齿轮咬合过度，这些情形都将导致变速齿轮的严重磨损。为避免这一现象的产生，在传统的人工操纵方式中，完成一个换档操纵后人工释放变速杆，换档杆失去外力作用后，靠一个自锁球头将其锁止在一个合理的位置上。
上述情况下，当换档操纵是通过自动机构执行时，进档完成后由于不存在一个释放操纵力的条件，因此执行机构的执行精度便突现出自身的重要性。在已知的与此相关执行机构类别中，不同程度上都存在着误差。例如，采用液压方式作为执行机构时，控制油路阀门的电磁开关存在着电磁响应的时间常数；以电动机作为执行机构时，除时间常数的因素外，还存在电动机转子的机械转动惯量。这些固有因素导致的误差都与人为的控制的方式无关。又如无论是以模拟控制还是数字控制，同样也与控制性质无关，如一种开环控制或是一种闭环控制等等。此外，从必不可少的位置传感器到执行元件的精度还可能随野外的温度、湿度、海拔、车载电压、换档速度等外界条件和/或工作方式的变化而变化，这些往往会进一步加大上述的误差。
为克服这些缺陷，在自动装置与选换档杆之间的连接关系已有了不同的改进形式，并可有各自不同的效果。例如，在美国专利4,449,416提出的“变速器控制系统”中，采用以电动机驱动蜗杆蜗轮，蜗轮轴上又通过一个螺旋机构，并在螺旋螺母的两侧通过两个弹簧作用于换档杆。其换档过程中，电动机转动带动螺母的移动，从而压迫一个方向上的弹簧，由弹簧的弹性力使换档杆完成一个换档动作。这样，在执行机构与换档杆之间实现了一种弹性连接，即使执行机构有一个较小的误差，通过弹性连接关系也能得到补偿，避免了对变速齿轮的上述危害。与此类似的弹性连接机构在其它一些文献中也曾有较多的报道，不再累述。采用这些弹性连接机构都会存在一个共同的弱点，即换档过程完成后，弹簧始终保持着对换档杆的压迫力，且这个压迫力又必须大于换档过程挂档力与同步器同步力的总和，从而使变速齿轮间造成过渡咬合现象。为解决这一现象，几乎所有的类似机构中都对换档杆或进行机械限位的方式，如上述美国专利中是采用限位槽和限位滑块来达到此目的的。由于一方面换档过程需要较大的外力，另一方面在同步器完成同步后，换档的阻力消除，外作用力不变情况下，在两变速齿轮啮合的瞬间形成一种冲击，这种冲击将直接作用于上述的机械限位机构，长期工作后使定位精度发生变化，并对变速齿轮造成直接危害。
公告号为CN2361505Y的中国专利文献公开了一种“电控电动机械式自动变速装置”，其选换档执行机构中的齿轮上固连一个销轴，通过其拨动选换档杆的拨叉使选换档杆进行轴向运动。由一般机械原理可以理解，其所述的销只能是一种圆柱销，与拨叉只能是一种线接触关系，为获得较大的行程距离，需增大齿轮的转动角度，从而会导致销与拨叉之间的摩擦行程增大，不利于该机构的工作寿命。
公告号为CN2323999Y的中国专利文献还公开了一种“车辆自动换档控制器”，其中通过把选换档杆的一端固连一个偏心滑块，滑块嵌入一种圆形凸轮的凹槽内，通过凸轮转动来带动选换档杆的轴向旋转和移动，从而实现选换档的自动操纵，其中虽然可以取得执行机构在换档方面形成的误差，但因其作用于选换档轴上的选换档力都是一种分力，重负荷条件下与某一方向无用的分力施加到变速器壳体和选换档杆，造成两者之间的磨损，由此影响了变速齿轮间的啮合精度，因此变档过程的负荷特性不佳。
实用新型内容针对上述情况，本实用新型的目的在于从机械学角度提供一种定位精度高的选换档装置，以弥补在自动变档车辆的选换档执行机构中因电子、电器等方面造成的误差，以适应换档杆的高精度位置要求。
本实用新型机动车的选换档装置，是将可沿其长度轴线方向往复移动和/或以该长度轴线为轴摆动的选换档杆的换档动作执行端，以可转动式的连接结构，例如常见的具有转动轴的铰链、球头铰链等铰接式结构、调心轴承或关节轴承、以及拨叉结构等具有可转动功能的连接结构，经具有线性/转动转换功能的过渡传动单元，连接于可由驱动机构带动的偏心摆动单元的偏心摆动部位。其中所说该偏心摆动单元的摆动范围为其处于两侧摆动极限位置时，其上的该偏心连接部位的径向方向与过渡传动单元的线性运动方向间的锐夹角为0°～30°。
上述结构中所说的该偏心摆动单元的形式，一般可以采用为具有径向延长的摇臂式结构，所说的与过渡传动单元的连接点可位于其径向延长的摇臂偏心部位处；也可以采用为通常形式的转动轮结构，所说的与该过渡传动单元的连接点则可位于其径向平面的偏心部位处。
无论上述的偏心摆动单元的具体结构采用何种形式，其在电机等驱动机构带动下所作的都是绕其中心轴的摆动形式运动，都需要通过具有运动形式转换功能的该过渡传动单元其与选换档杆连接，以使选换档杆在实现选档、变档时所需的线性范围内的往复运动和/或角度位置范围内的往复运动。具有运动形式转换功能的这一过渡传动单元的最简单、常用的形式，可以采用一种其两端分别以上述的铰接、拨叉等可转动式的连接结构分别与选换档杆和偏心摆动单元连接的传动连接杆结构。
所说的过渡传动单元与选换档杆的连接方式不同，偏心摆动单元通过其传动而带动选换档杆的运动方式也可相应有所不同。例如，使过渡传动单元与选换档杆的连接点位于选换档杆的长度轴线方向上，可以使选换档杆能在偏心摆动单元的往复摆动驱动下实现在线性方向位置上的相应往复移动；使过渡传动单元与选换档杆的连接点位于与选换档杆的长度轴线垂直的径向平面延长结构的偏心部位处，则可以使选换档杆能在偏心摆动单元的往复摆动驱动下实现以其长度轴线方向轴的另一种往复摆动式运动。后一种情况下所说的这一与选换档杆的长度轴线垂直的径向平面延长结构，最简单方便的结构形式，是采用如在一具体实施例中所示的一个在所说该选换档杆的径向平面方向上延伸的摇臂结构。
由机械学的基本原理可以理解，上述的偏心摆动单元(例如上述的一种摇臂)与过渡传动单元(例如上述一种连杆)的运动关系是对于偏心摆动单元的同一个摆动转角单位，当偏心连接点的径向方向(例如上述摇臂的长度方向)与过渡传动单元(例如上述连杆的线性运动方向)间的夹角θ越小，过渡传动单元的线性移动距离越小；在夹角θ趋近于0°时，在偏心摆动单元的同一摆动转角单位内，过渡传动单元的线性移动距离也趋近于0。这一基本原理被应用于本实用新型的上述装置中能产生非常理想和满意的效果
首先，基于变速器的基本原理，换档杆具有三个位置关系，其中运动的两端极限位置分别是两个相应档位齿轮的啮合位置；两极限位置的中部则是空档位置。由于空档不涉及变速齿轮的啮合，故对位置精度没有更高的要求。当换档杆处于两个极限位置，是变速齿轮处于啮合位置，这个位置刚好也即是本实用新型装置中的偏心摆动单元摆动两端的极限位置，上述的夹角θ也处于一个最小值范围。此时若控制驱动电机等驱动机构驱动偏心摆动单元产生一个转角偏差时，对齿轮的啮合程度的影响将非常有限。
其次，偏心摆动单元与过渡传动单元之间力的传递规律也与换档时的换档力相适应当选换档杆位于空档位置时，偏心摆动单元与过渡传动单元之间的该连接夹角θ处于或接近90°的最大角度，此时过渡传动单元在线性运动方向上的运动速度最快，在驱动偏心摆动单元旋转摆动的驱动机构的扭矩不变情况下，此时形成的力矩相对最小；而当从空档位置向某一档位移动进行换档时，偏心摆动单元是在向其摆动极限点的方向转动，随着其与过渡传动单元间的该夹角θ的逐渐减小，过渡传动单元在其线性运动方向上的运动速度逐渐减慢，形成的力矩相应逐渐增大。这种情况在变速器内部产生的作用和影响是在空档位置时，由于变速齿轮之间处于分离状态，换档杆没有负荷；在换档时，换档杆向变速齿轮的啮合方向运动，并首先受到一个来自同步器由小到大的摩擦阻力(同步力)，在同步完成后两齿轮啮合过程中，还同时受到来自齿轮的啮合力(挂档力)，因此反映出一种需要力矩由小到大的变化过程。此外，在上述同步过程中，还需要一定的同步时间，当同步时间过短时，会加剧同步套的磨损，并在啮合过程时形成冲击等等。
由此可以充分理解，本实用新型上述装置的运动特性、对力矩的传递规律以及运动位置规律等方面，与变速器换档过程的实际运动特征和运动规律等是相互吻合和适应的。
本实用新型的上述装置中，用于在偏心摆动单元与过渡传动单元，和/或在过渡传动单元与选换档杆间连接的所说该可转动式的连接结构，尤以采用如具有转动轴的铰链、球头铰链等铰接式结构、调心轴承或关节轴承等形式的结构为好，由于其在作传动连接时是一种面接触方式的工作，因此当偏心摆动单元的转角增大时，不会对某一驱动部件造成影响。
以下通过由附图所示实施例的具体实施方式
，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。
图1是本实用新型选换档装置的一种结构原理的示意图。
图2是图1中P向状态的结构及其作线性往复运动的基本原理示意图。
图3是本实用新型选换档装置的另一种结构原理的示意图。
图4是一种具有复合结构形式的本实用新型选换档装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和图2所示的，是本实用新型选换档装置的一种结构形式。可沿其长度轴线方向往复移动和/或以该长度轴线为轴摆动的选换档杆4，以其长度方向的端部经铰接套3铰接于具有叉销端部结构的连杆2一端，连杆2的另一叉销结构端则铰接于可在驱动机构带动下作往复摆动的的偏心臂1的摆动端部。偏心臂1的摆动范围应为当其处于两侧摆动极限位置时，其径向(即偏心臂的长度)方向与连杆2的往复运动方向间的锐夹角θ≤30°。选换档杆4经以正交方式相互铰接的复合式铰接套3与连杆连接，可以不会对选换档杆作旋转运动时形成机械干涉。当偏心臂1往复摆动时，带动连杆2以水平方向为主的往复运动，并开动铰接套3作沿选换档杆轴向的水平运动。由于铰接套3与选换档杆上同轴向的凹槽套接，即可带动选换档杆沿轴向移功，以完成一个选档或换档过程。图2-A和2-B分别表示了偏心臂1在两个不同方向上摆动至极限位置时的状态，此时该偏心臂1的径向方向与连杆2的往复运动方向间的锐夹角θ应≤30°。由图中不难看出偏心臂1在A示方向的相同转角单位内，夹角θ越小，选换档杆4的轴向移动距离B也相应越小；当夹角θ趋近于0时，连杆移动的距离B也趋近于0。
图3所示的，是本实用新型选换档装置的另一种结构形式。与图2所示结构的不同之处在于，与选换档杆4相连接的该连杆2端部不是连接在选换档杆4的长度轴线方向部位处，而是以铰接方式连接在与其长度轴线方向垂直的径向延伸摇臂5的摆动端部。偏心臂1的摆动通过连杆2的往复运动式传动，可以使该径向臂5、并带动选换档杆4同步完成绕选换档杆4长轴的往复摆动式的运动，以完成一个选档或换档过程。与上例的情形相同偏心臂1在C示方向的一个相同单位转角内，偏心臂1与连杆2间的该夹角θ越小，选换档杆4的摆动的转动角度D也越小；当该夹角θ趋近于0时，摆动的转动角度D也趋近于0。
图4是将图1和图3两种结构结合后的一种具有复合结构的选换档装置结构形式。其中选换档杆4的以其端部直接与连杆21、以及其端部处的径向延伸摇臂5分别经两个连杆21和22，各与一偏心臂11和12连接，其中，连杆22的两连接端分别采用的是一种调心轴承或关节轴承6与偏心臂12和摇臂5连接，以避免选换档杆4作轴向移动时对连杆22造成机械干涉。其工作过程分别与图2和图3的结构类似偏心臂11经连杆21可带动选换档杆4作线性往复运动；偏心臂12经连杆22可带动选换档杆4作绕其长轴的往复式转动的摆动运动。
通过上述的实施例可以对本实用新型的内容有更清楚的理解，但不应将这些实施例理解为是对本实用新型主题范围的限制。在不脱离和改变本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域的普通技术知识和/或惯用手段所做出其它多种形式的替换或变更，均同样属于本实用新型的范围。
权利要求1.机动车的选换档装置，其特征是将可沿其长度轴线方向往复移动和/或以该长度轴线为轴摆动的选换档杆(4)的一端以可转动式的连接结构经具有线性/转动转换功能的过渡传动单元(2)，连接于可由驱动机构带动的偏心摆动单元(1)的偏心摆动部位，偏心摆动单元(1)的摆动范围为其处于两侧摆动极限位置时，其上的该偏心连接部位的径向方向与过渡传动单元(2)的线性运动方向间的锐夹角为0°～30°。
2.如权利要求1所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的偏心摆动单元(1)为具有径向延长的摇臂式结构，与过渡传动单元(2)的连接点位于其径向延长的摇臂偏心部位处。
3.如权利要求1所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的偏心摆动单元(1)为转动轮结构，所说的与该过渡传动单元(2)的连接点位于其径向平面的偏心部位处。
4.如权利要求1所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的过渡传动单元(2)为两端分别以可转动式的连接结构与选换档杆(4)和偏心摆动单元(1)连接的传动连接杆。
5.如权利要求1所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的过渡传动单元(2)与选换档杆(4)的连接点位于选换档杆(4)的长度轴线方向上。
6.如权利要求1所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的过渡传动单元(2)与选换档杆(4)的连接点位于与选换档杆(4)的长度轴线垂直的径向平面延长结构(5)的部位处。
7.如权利要求6所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的与选换档杆(4)的长度轴线垂直的径向平面延长结构(5)为在所说径向平面方向上延伸的第二摇臂。
8.如权利要求1至7之一所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的可转动式的连接结构为铰链式结构。
9.如权利要求1至7之一所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的过渡传动单元(2)与选换档杆(4)间的可转动式的连接结构为以正交方式相互铰接的复合式铰链结构。
10.如权利要求1至7之一所述的机动车的选换档装置，其特征是所说的可转动式的连接结构为销轴/拨叉式结构。
专利摘要机动车的选换档装置，将可沿其长度轴线方向往复移动和/或以该长度轴线为轴摆动的选换档杆的一端以可转动式的连接结构经具有线性/转动转换功能的过渡传动单元，连接于可由驱动机构带动的偏心摆动单元的偏心摆动部位，偏心摆动单元的摆动范围为其处于两侧摆动极限位置时，其上的该偏心连接部位的径向方向与过渡传动单元的线性运动方向间的锐夹角为0°～30°。该装置作为一种定位精度高的选换档驱动机构，可以弥补自动执行机构因电子、电器等方面造成的误差，适应和满足换档杆的高精度位置要求。
文档编号B60K20/02GK2799311SQ20052003445
公开日2006年7月26日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者袁跃强, 赵济威 申请人:成都依姆特高科技有限责任公司