专利名称：汽车手动变速器用换挡回位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车变速器中的部件结构，尤其涉及一种汽车手动变速器用换挡回位装置。
背景技术：
目前，在汽车手动变速器换挡机构中，为使选挡能正确回空挡位(也称作“中位”)， 并保证空挡位置的准确性，必须使用空挡回位装置。此外，为了提高驾驶员在换挡操作时的手感，增加换挡舒适性，在选换挡操作过程中，需要大小适中、手感舒适的选挡力和换挡力， 选、换挡力太大，频繁的进行换挡操作会使驾驶者疲劳，选、换挡力太小，换挡操作时无手感，选换挡回位性差，易出现误操作。基于手动变速器所应有的上述要求，大部分换挡机构均采用螺旋弹簧，弹簧座及卡环结构加以解决，但在实际装配中，由于装配的零件较多，使安装极为不便，且换挡轴上需要设计卡环槽，增加了换挡轴的加工成本，降低了换挡轴的刚度；此外，由于选挡力的大小是通过压缩螺旋弹簧产生的，随着选挡位移的增加，螺旋弹簧的压缩量增加，选挡力与螺旋弹簧的压缩量成正比，选挡力也逐渐增大，具体表现为开始选挡时力最小，选挡到位时力最大，选挡舒适性较差。中国实用新型专利CN201636307U公开了一种变速箱换挡结构，包括换挡指、定位座、壳体、换挡轴、凸台，在所述的换挡指上与定位座接触的端面为V形内凹的斜面，定位座的座头与斜面的底部接触。上述中的换挡指多由外壳、弹簧、钢球等几部分组成的现有结构，该结构应用在上述方案中，通过其与V形内凹斜面的配合，避免通过弹簧回位装置实现空挡定位和选挡回位的功能，其结构简单，对变速箱内的空间要求小，紧凑型强，并且故障率低，生产成本较低，换挡指同定位座配合，实现增强手感，提升了换挡品质。但采用该技术方案，由于V形斜面的限制，使选挡手感不够好，且该结构不能保证准确空挡位及良好的回位功能的选换挡感力。
实用新型内容为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种能保证准确空挡位及良好的回位功能的汽车手动变速器用换挡回位装置，其结构简单、紧凑，设计合理，易于装配，节省安装空间，且选挡手感较好，提高了舒适性。为实现上述目的，本实用新型的汽车手动变速器用换挡回位装置，包括换挡轴、与换挡轴固连的感力块，该装置还包括与变速器壳体固连的选挡定位座，在选挡动作发生时， 所述的感力块具有与选挡定位座自由端的钢球接触配合而对换挡轴产生选挡感应力的选挡接触部。作为上述方式的进一步限定，上述的选挡接触部为肩部带有弧度、截面形状为凹字形的端面以换挡轴轴线为轴旋转而成。作为本实用新型的改进，该装置还包括固定在变速器壳体上的换挡定位座，所述的换挡定位座与选挡定位座相对于换挡轴轴线相对设置，在换挡动作发生时，所述的感力块具有与换挡定位座自由端的钢球接触配合而对换挡轴产生换挡感应力的换挡接触部。作为对上述方式的进一步限定，上述的换挡接触部端面形状为W形。此外，上述的感力块与换挡轴通过弹性销固连。采用上述技术方案，由于增设选挡定位座和换挡定位座，使二者与各自对应的具有特定表面曲线的选挡接触部和换挡接触部配合，实现了空挡定位、选挡回位、产生选挡力和产生换挡力(增强换挡吸入感)等功能，克服了现有技术利用两个螺旋弹簧实现上述功能的不足之处，使空挡定位精确、选挡力大小容易控制、选挡舒适性高，装配方便。
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型作更进一步详细说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为
图1的右视图；图3为选挡定位座的钢球在选挡接触部I、II两个位置的示意图；图4为图3中选挡定位座的钢球在位置II时的受力分析图；图5为换挡操作时本实用新型的结构示意图。图中1、换挡轴；2、感力块；3、选挡定位座；4、钢球；5、选挡接触部；6、换挡定位座；7、 换挡接触部；8、弹性销。
具体实施方式
本实用新型的设计理念在于通过增设与变速器壳体固连的选挡定位座3，使选挡定位座3自由端的钢球4与感力块2的选挡接触部5接触配合，以使在选挡动作发生时，上述的接触配合能对换挡轴1产生选挡感应力。通过增设换挡定位座6，使换挡定位座6自由端的钢球4与感力块2的换挡接触部 7接触配合，以使在换挡动作发生时，上述的接触配合能对换挡轴1产生换挡感应力。下面通过具体的结构对本实用新型的设计理念进行解释说明。由
图1、图2所示可知，本实用新型的汽车手动变速器用换挡回位装置，包括换挡轴1、感力块2，感力块2通过弹性销8与换挡轴1固定在一起，以使感力块2随着换挡轴1 的移动或转动而相应的移动或转动。在变速器壳体上固定连接有选挡定位座3和换挡定位座6，选挡定位座3与换挡定位座6相对于换挡轴1轴线相对设置。选挡定位座3和换挡定位座6通过压入(过盈配合)或螺纹与变速器壳体固定在一起，选挡定位座3和换挡定位座 6结构相同或相似，根据安装方式及弹力大小其外形和性能可以不同，其内部结构主要由外壳、弹簧、钢球等几部分组成，其具体结构均可采用现有的产品，如舍弗勒公司生产的定位座 F-574107。选挡接触部5为肩部带有弧度、截面形状为凹字形的端面以换挡轴1轴线为轴旋转而成，其两肩部的弧度对称设置，选挡定位座3的钢球在该弧度曲面上可进行滚动，并随着弧度曲面的起伏而压缩内部弹簧；换挡接触部7端面形状为W形，换挡定位座6的钢球在 W行曲面上滚动时，同样随着W形曲面的起伏而压缩内部弹簧。在使用时，选挡定位座3的钢球4位于选挡接触部5的内凹中部，并同时与选挡接触部5两个圆弧形曲面相切，此处为变速器选挡的中位，即空挡位置，空挡位时，换挡定位座6的钢球4也正好处于换挡接触部7的W形曲面中部，也同时与两个曲面相切，换挡轴1 轴向受力平衡，作用在选换挡感力块2上对称布置的选挡定位座3和换挡定位座6的弹簧力可相互抵消一部分或完全抵消达到平衡状态，不会使换挡轴1径向受力而产生弯曲。驾驶员进行选挡操作时，换挡轴1带动感力块2轴向移动，选挡定位座3的钢球4 在选挡接触部5的“凹”字形曲面的弧面上滚动，换挡定位座6的钢球4在换挡接触部7“W” 形曲面中央槽部直线滚动，不产生轴向力，选挡接触部5曲面给钢球4 一个沿着切点和钢球 4中心连线方向的力，该力分解为沿换挡轴1的力和压缩选挡定位座3内部弹簧的力，沿换挡轴1的力即为选挡力。图3表示选挡定位座3的钢球4在选挡接触部5 “凹”字形曲面上处于空挡位I时和选至某一挡位II时的状态，图4表示图3中钢球4在某一挡位II时的受力情况，从图中可以看出，钢球与此时曲面的切点为P，AP是过切点P的切线，00’为换挡轴轴线，PC为压缩选挡定位座3的内部弹簧的力，PB为选挡力，通过图中分析可知PB = PC · tan (χ)，其中PC = k · m，可知PB = k · m · tan (χ)，公式中k为选挡定位座3中弹簧的刚度系数，m为弹簧的弹性变形量，χ为切线AP与轴线00’形成的夹角，该夹角随着曲面曲率变化而变化。从而可以得到“凹”字形曲面左右两边圆弧曲率大小变化决定选挡力的大小的变化，选挡力非线性增加，对驾驶员而言，一开始进行换挡操作，选挡时便会有明显的手感，而且随着选挡行程的增加，选挡力的增加量将减小，并趋于一个恒定值，舒适性大大提高，同时减少了驾驶员频繁换挡时的疲劳，另外，合理的曲面设计可以解决现有技术中两个螺旋弹簧结构空挡不准确及选一挡、二挡时及选五挡和倒挡挡时选挡力不对称问题。驾驶员进行换挡操作时，如图5所示，换挡轴1带动挡感力块2绕换挡轴1轴线旋转，选挡定位座3的钢球4在感力块2选挡接触部5的“凹”字形曲面上滚动，不压缩弹簧， 即选挡到位后，选挡力不再增加；换挡定位座6的钢球4在换挡接触部7的“W”形曲面上沿 “W”形状滚动，一开始压缩换挡定位座6内部弹簧而产生换挡力，越过曲面最高点后，产生一个反向力，即出现换挡吸入感。通过上述描述可知，本实用新型的技术方案通过设计感力块结构，利用选挡定位座和换挡定位座实现了空挡定位、选挡回位、产生选挡力和产生换挡力(增强换挡吸入感) 等功能，克服了现有技术利用两个螺旋弹簧实现上述功能的不足之处使空挡位置准确、选挡力容易控制，避免了选挡力线性增加带来的舒适性差、零件多、装配不便等缺陷。
权利要求1.一种汽车手动变速器用换挡回位装置，包括换挡轴(1)、与换挡轴(1)固连的感力块 (2)，其特征在于该装置包括与变速器壳体固连的选挡定位座(3)，在选挡动作发生时，所述的感力块(2)具有与选挡定位座(3)自由端的钢球(4)接触配合而对换挡轴(1)产生选挡感应力的选挡接触部(5)。
2.根据权利要求1所述的汽车手动变速器用换挡回位装置，其特征在于所述的选挡接触部(5)为肩部带有弧度、截面形状为凹字形的端面以换挡轴(1)轴线为轴旋转而成。
3.根据权利要求1或2所述的汽车手动变速器用换挡回位装置，其特征在于该装置包括固定在变速器壳体上的换挡定位座(6)，所述的换挡定位座(6)与选挡定位座(3)相对于换挡轴(1)轴线相对设置，在换挡动作发生时，所述的感力块(2)具有与换挡定位座(6) 自由端的钢球(4)接触配合而对换挡轴(1)产生换挡感应力的换挡接触部(7)。
4.根据权利要求3所述的汽车手动变速器用换挡回位装置，其特征在于所述的换挡接触部(7)端面形状为W形。
5.根据权利要求1所述的汽车手动变速器用换挡回位装置，其特征在于所述的感力块(2 )与换挡轴(1)通过弹性销(8 )固连。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车变速器中的部件结构，尤其涉及一种汽车手动变速器用换挡回位装置。该装置包括换挡轴(1)、与换挡轴(1)固连的感力块(2)、与变速器壳体固连的选挡定位座(3)，在选挡动作发生时，所述的感力块(2)具有与选挡定位座(3)自由端的钢球(4)接触配合而对换挡轴(1)产生选挡感应力的选挡接触部(5)。采用上述技术方案，实现了空挡定位、选挡回位、产生选挡力和产生换挡力等功能，克服了现有技术利用两个螺旋弹簧实现上述功能的不足之处，使空挡定位精确、选挡力大小容易控制、选挡舒适性高，装配方便。
文档编号F16H59/04GK202032076SQ20112008075
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者徐海山, 龚正伟 申请人:长城汽车股份有限公司