换挡器、车辆变速器操纵机构及车辆的制作方法
【专利摘要】换挡器，包括通过球形关节（5）安装在换挡器底座（3）上的变速杆（2），其中，所述变速杆（2）的下段部分与所述换挡器底座（3）之间连接有弹性件，该弹性件至少在所述变速杆（2）的操作行程的部分范围内能够通过弹性变形而对该变速杆（2）的下段部分施加向前的作用力。此外，本发明还提供一种包括所述换挡器的变速器操纵机构以及车辆。本发明能够相对有效地消除了变速杆的由于变速箱、中间传动机构等的松弛、配合间隙所导致的无效行程，避免了变速杆的晃动现象，改善了驾驶员的换挡操作手感，相对有效地提升了车辆的换档性能。
【专利说明】换挡器、车辆变速器操纵机构及车辆【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆变速系统，具体地，涉及一种换挡器。进一步地，本发明涉及一种包括所述换挡器的车辆变速器操纵机构。此外，本发明还涉及一种包括所述车辆变速器操纵机构的车辆。
【背景技术】
[0002]公知地，车辆变速器操纵机构用于操纵变速器以实现车辆的档位切换，从而改变车辆的行驶速度以及倒车等。车辆变速器操纵机构分为直接操纵式变速器操纵机构和远距离操纵式变速器操纵机构(本领域技术人员也称为“间接操纵式变速器操纵机构”)。
[0003]由于车型以及汽车底盘布置等原因，大量车型车辆的变速器并不布置在驾驶员座位附近，例如客车、重型卡车、部分轿车等，此时变速器距离驾驶区存在一段距离。在此情形下，为了实现换挡目的，需要采用远距离操纵式变速器操纵机构，简单而言，远距离操纵式变速器操纵机构就是在变速器与变速杆之间 增加了一套相对复杂的中间传动机构，以实现选挡换挡的目的。
[0004]目前远距离操纵式变速器操纵机构已经颇为成熟，所述的中间传动机构基本分为两类，即软轴传动机构和传动杆传动机构。例如，就采用软轴传动机构的变速器操纵机构而言，驾驶员的操作通过换挡器(本领域技术人员也称作“变速杆总成”或“操纵杆总成”)，经由软轴传动机构(一般包括选挡软轴和换挡软轴)，传动到变速器上设置的摇臂(典型地包括选挡摇臂以及换挡摇臂)，进而带动拨杆实现选挡换挡。另外，就采用传动杆传动机构的变速器操纵机构而言，其操作原理也是如此。在上述远距离操纵式变速器操纵机构中，换挡器的主体结构是公知地，例如实用新型专利CN201841956所公开的现有技术的换挡器。
[0005]但是，现有技术中的上述远距离操纵式变速操纵机构，仅能实现基本的换档功能，而换档性能却不够理想，其无法提供优质的换挡品质，其中，变速杆的操作自由行程(也称为“操作无效行程”或“操作空行程”)过大是换档品质差的一个重要体现。具体地，由于在远距离操纵式变速操纵机构中，换挡器与变速器之间存在上述的中间传动机构(例如软轴传动机构或传动杆传动机构)，这些中间传动机构的传动构件在换挡操作时由于驾驶员施加在变速杆上的力而处于绷紧状态，而在驾驶员不操作时不可避免地会处在松弛状态，例如在软轴传动机构中，驾驶员操作变速杆时，变速杆上传递的力通过软轴、摇臂、以及中间连接件等传递到变速器上，此时软轴传动机构整体处于绷紧状态，一旦变速操作完成，软轴会相对松弛，同时由于软轴、摇臂以及中间连接件之间的配合间隙，软轴传动机构会进入到松弛状态，在此情形下，驾驶员再一次进行换挡操作时，其通过变速杆的操作首先需要使得软轴传动机构重新处于绷紧状态，这样变速杆的换挡移动的最初的行程常常用于消除软轴传动机构的松弛状态，该最初的行程即为操作自由行程(也称为“操作无效行程”或“操作空行程”)，这种操作自由行程有时是比较大的，这使得驾驶员通过变速杆的操作在初始阶段没有“受力感”，不但操作手感不良，而且使得换挡操作不灵敏，严重时甚至导致换挡不到位。[0006]目前国内控制自由行程基本上是从变速箱加工工艺、换档软轴行程效率等方面入手，这些方法不仅成本高、制造困难，而且并不能有效地消除操作自由行程。
[0007]有鉴于此，需要设计一种新型的换挡器，以能够相对有效地缓解现有技术的上述缺陷。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种换挡器，该换挡器能够应用于变速器操作机构中以相对有效地消除变速杆的操作自由行程，从而改善换挡操纵性能。
[0009]进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种车辆变速器操纵机构，该车辆变速器操纵机构能够相对有效地消除变速杆的操作自由行程，以改善换挡操作性能。
[0010]另外，本发明所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆的变速器操纵机构具有相对优良的换挡操作性能。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明提供一种换挡器，包括通过球形关节安装在换挡器底座上的变速杆，其中，所述变速杆的下段部分与所述换挡器底座之间连接有弹性件，该弹性件至少在所述变速杆的操作行程的部分范围内能够通过弹性变形而对该变速杆的下段部分施加向前的作用力。
[0012]优选地，所述弹性件在所述变速杆的操作行程的全部范围内通过弹性变形而对该变速杆的下段部分施加向前的作用力。
[0013]优选地，所述弹性件为螺旋弹簧形式的调节弹簧。
[0014]具体选择地，所述调节弹簧的一端连接在所述变速杆的下段部分上，另一端连接到所述换挡器底座的后侧部分上，在所述变速杆的操作行程范围内，当所述变速杆的下端位于最前位置时所述调节弹簧处于自然状态或预压缩状态，当所述变速杆的下端处于最后位置或处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧受到压缩而对所述变速杆的下段部分施加向前的作用力。
[0015]可选择地，所述调节弹簧的一端连接在所述变速杆的下段部分上，另一端连接到所述换挡器底座的前侧部分上，在所述变速杆的操作行程范围内，当所述变速杆的下端位于最前位置时所述调节弹簧处于自然状态或预拉伸状态，当所述变速杆的下端处于最后位置或处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧受到拉伸而对所述变速杆的下段部分施加向前的作用力。
[0016]典型地，所述变速杆的上端设有手柄球。
[0017]更具体地，所述手柄球的顶面上设有档位操作标识。
[0018]具体地，所述换挡器底座上还安装有防尘罩。
[0019]进一步地，本发明提供一种车辆变速器操纵机构，其中，该车辆变速器操纵机构包括上述任一技术方案所述的换挡器。
[0020]此外，本发明还提供一种车辆，其中，该车辆安装有上述的车辆变速器操纵机构。
[0021]通过上述技术方案，本发明的换挡器通过在换挡器底座与变速杆的下段部分之间增加一个弹性件，通过该弹性件在变速杆的操作行程的至少部分范围内对变速杆的下段部分施加一个向前的作用力，从而针对变速器操纵机构本身结构所带来的缺点，相对有效地消除了变速杆的由于变速箱、中间传动机构等的松弛、配合间隙所导致的无效行程，避免了变速杆的晃动现象，改善了驾驶员的换挡操作手感，相对有效地提升了车辆的换档性能。本发明的车辆变速器操纵机构以及车辆包括上述换挡器，因此其同样具有上述优点。
[0022]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及【具体实施方式】。在附图中:
[0024]图1是本发明【具体实施方式】的换挡器的立体结构示意图。
[0025]图2是图1所示的换挡器的操作状态的简化原理图，其中变速杆处于最大后拨位置且调节弹簧处于自由状态。
[0026]图3是图1所示的换挡器的操作状态的简化原理图，其中变速杆处于最大前拨位置且调节弹簧处于压缩状态。
[0027]附图标记说明:
[0028]I手柄球；2变速杆；
[0029]3换挡器底座； 4调节弹簧；
[0030]5球形关节。
【具体实施方式】·
[0031]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的【具体实施方式】。
[0032]预先说明的是，在本发明的技术方案的描述中所使用的一些技术术语，例如“变速杆”，本领域技术人员也称之为“换挡杆”、“操纵杆”等；再如“换挡器”，本领域技术人员还称之为“变速杆总成”、“操纵杆总成”等，诸如此类的情形，但是只要其技术本质相同，术语使用的不同并不构成对本发明保护范围的限制。此外，在以下的说明中，为了使得技术方案更清楚所采用的一些方位词，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”以及“后”等，这些方位词的含义与换挡器安装到车辆上后车辆所具有的通常方位含义保持一致，例如在将换挡器安装到车辆上后，换挡器朝向车头的部分为“前部”，朝向车尾的部分为“后部”，换挡器的顶部为“上”，“底面”相对于顶部为“下”，换挡器朝向汽车左侧围的部位为“左侧”，朝向汽车右侧围的部位为“右侧”。这些方位词仅是为清楚限定本发明的技术特征而使用的词语，无论换挡器生产厂商在生产、运输换挡器过程中因换挡器所处的位置状态所人为认定的方位如何，但是只要将该换挡器安装到车辆上后，其相应的改进结构所处方位与本发明的方位一致，就应属于本发明的保护范围。
[0033]参见图1至图3所示，本发明基本技术构思的换挡器包括通过球形关节5安装在换挡器底座3上的变速杆2，其中，所述变速杆2的下段部分与所述换挡器底座3之间连接有弹性件，该弹性件至少在所述变速杆2的操作行程的部分范围内能够通过弹性变形而对该变速杆2的下段部分施加向前的作用力。
[0034]在上述基本技术构思的基础上，优选地，所述弹性件在所述变速杆2的操作行程的全部范围内通过弹性变形而对该变速杆2的下段部分施加向前的作用力。参见图1所示，典型地，所述弹性件可以为螺旋弹簧形式的调节弹簧4。当然，弹性件并不限于螺旋弹簧形式的调节弹簧4，例如其还可以是片簧、板簧等，只要其能够实现上述基本技术构思所需的施加作用力的功能，其均属于本发明的保护范围。当然，在此需要说明的是，弹性件产生的弹性力应当适当，需要避免弹性系数过大而对变速杆2施加过大的作用力而导致变速器脱档，这可以由本领域技术人员根据车辆的变速器的实际操作情况进行选择，本发明在此不作限定。
[0035]如图1所示，变速杆2通过球形关节5安装在换挡器底座3上的变速杆2，该结构对于本领域技术人员是公知的，在换挡器中，变速杆的纵向中部位置附近设有球头，而换挡器底座3顶部区域的内部则设有球窝，变速杆2的下段基本沿上下方向从换挡器底座3的顶部插入换挡器底座3的内部并通过球头和球窝的配合形成球形关节5，而上段则露出在换挡器底座3的上方，从而通过操纵变速杆2的上段，变速杆能够沿360°摇动，以能够顺利地实现换挡操纵。当然，对于本领域技术人员而言，只要提及通过球形关节安装在换挡器底座3上的变速杆2，就自然能够想到上述结构，在此不再赘述，此外，换挡器上还具有一些其它结构，例如选档摆臂、复位弹簧等(图中未显示)，由于其与本发明的发明点无关而予以省略。
[0036]在此需要说明的是，变速杆2的操作行程范围对于本领域技术人员是公知的，其主要是变速杆2指绕球形关节沿前后方向的拨动，当然在沿前后方向拨动到相关的预定位置时，变速杆2还需要向左或向右摇动以拨入到相应的档位位置。也就是说，变速杆2类似于以球形关节5作为支点的杠杆，参见图2和图3所示，由于变速杆2的纵向中部部位通过球形关节5安装到换挡器底座3上，因此在变速杆2的操作行程范围内，当变速杆2的上端处于上端最后位置时，其下端则处于对应的下端最前位置；当变速杆2的上端拨动到上端最前位置时，其下端处于对应的下端最后位置。
[0037]参见图1所示，在本发明的上述基本技术构思范围内，所述调节弹簧4的一端连接在所述变速杆2的下段部分上，另一端连接到所述换挡器底座3的后侧部分上，在所述变速杆2的操作行程范围内，当所述变速杆2的下端位于最前位置时所述调节弹簧4处于自然状态(当然调节弹簧4也可以处于预压缩状态，在此情形下调节弹簧4在变速杆2的下端处于最前位置时即因为压缩变形而对变速杆2的下段部分施加向前的作用力)，当所述变速杆2的下端处于最后位置或者处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧4受到压缩(或进一步压缩)而对所述变速杆2的下段部分施加向前的作用力。
[0038]当然，调节弹簧4的设置形式并不限于图1所示的形式，作为图1的一种可选择的简单变型方式，可选择地，所述调节弹簧4的一端可以连接在所述变速杆2的下段部分上，另一端可以连接到所述换挡器底座3的前侧部分上，在所述变速杆2的操作行程范围内，当所述变速杆2的下端位于最前位置时所述调节弹簧4处于自然状态或预拉伸状态(在此情形下调节弹簧4在变速杆2的下端处于最前位置时即因为拉伸变形而对变速杆2的下段部分施加向前的作用力)，当所述变速杆2的下端处于最后位置或处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧4受到拉伸或进一步拉伸而对所述变速杆2的下段部分施加向前的作用力。这种简单变型结构显然能够起到与图1所示的结构相同的施加作用力的功能，因此其同样属于本发明的保护范围。[0039]如图1所述，作为一种常规选择，所述变速杆2的上端设有手柄球I，这主要是便于驾驶员握持变速杆2，并增强握持的舒适感，具体地，手柄球I的顶面上可以设有档位操作标识，例如1-3-5挡和2-4-R档位形式的档位标识。一般而言，手柄球I通过螺纹配合安装在变速杆2的顶端，当然安装方式是多样的，并不限于螺纹配合的方式。另外，所述换挡器底座3上一般还安装有防尘罩。
[0040]以下以图1所示的优选结构的换挡器为例，参照图2和图3描述本发明的换挡器的消除变速杆操作自由行程的过程。
[0041]具体地，参见图2和图3所示，本发明的技术方案实际是通过调节弹簧4在变速杆操作行程范围内对变速杆的下段部分施加一个向前的作用力，从而使得变速杆在变速操纵过程中始终处于一个适度的绷紧状态，这对于变速杆前一次换挡操作后的后续换挡操作比较有利，尤其是对变速杆前一次换挡操作后继续向前拨动变速杆上端的后续换挡操作特别有利，其针对现有换挡器的变速杆在换挡操作后自然松弛而产生的缺陷，能够相对有效地消除了变速杆的操纵自由行程，实现换档性能的提升。
[0042]具体地，参见图2所示，在调试过程中，当换挡器在未连接换档软轴、变速箱且变速杆2的上端处于最后位置时(此时变速杆2的下端处于最前位置)，使得调节弹簧4处于自由状态；参见图3所示，拨动变速杆2使得变速杆2的上端处于最前位置时(此时变速杆2的下端处于最后位置)，调节弹簧4处于最大压缩状态。
[0043]通过上述方法安装调节弹簧4，变速杆2在其操作行程范围内的所有位置其下段部分都会受到一个向前的作用力，该作用力可将变速杆2保持在相应位置，并使其不容易产生晃动，以相对有效地消除自由行程，改善换挡性能。另外，关于调节弹簧4的选择，可以选用刚度较小的弹簧，以防止当变速杆的上端在向前最大位置时，变速杆的下段部分受力过大而发生脱档的现象，具体刚度值设计人员根据实际情况选择。
[0044]进一步地，本发明提供一种车辆变速器操纵机构，该车辆变速器操纵机构包括本发明上述技术方案的换挡器。此外，本发明提供一种车辆，该车辆安装有所述车辆变速器操纵机构。
[0045]由上描述可以看出，本发明优点在于:本发明的换挡器通过在换挡器底座3与变速杆2的下段部分之间增加一个弹性件，通过该弹性件在变速杆的操作行程的至少部分范围内(优选全部范围内)对变速杆的下段部分施加一个向前的作用力，从而针对变速器操纵机构本身结构所带来的缺点，相对有效地消除了变速杆2的由于变速箱、中间传动机构等的松弛、配合间隙所导致的无效行程，避免了变速杆的晃动现象，改善了驾驶员的换挡操作手感，相对有效地提升了车辆的换档性能。本发明的车辆变速器操纵机构以及车辆包括上述换挡器，因此其同样具有上述优点。
[0046]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0047]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0048]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.换挡器，包括通过球形关节(5)安装在换挡器底座(3)上的变速杆(2)，其中，所述变速杆(2)的下段部分与所述换挡器底座(3)之间连接有弹性件，该弹性件至少在所述变速杆(2)的操作行程的部分范围内能够通过弹性变形而对该变速杆(2)的下段部分施加向前的作用力。
2.根据权利要求1所述的换挡器，其中，所述弹性件在所述变速杆(2)的操作行程的全部范围内通过弹性变形而对该变速杆(2)的下段部分施加向前的作用力。
3.根据权利要求1或2所述的换挡器，其中，所述弹性件为螺旋弹簧形式的调节弹簧(4)。
4.根据权利要求3所述的换挡器，其中，所述调节弹簧(4)的一端连接在所述变速杆(2)的下段部分上，另一端连接到所述换挡器底座(3)的后侧部分上，在所述变速杆(2)的操作行程范围内，当所述变速杆(2)的下端位于最前位置时所述调节弹簧(4)处于自然状态或预压缩状态，当所述变速杆(2)的下端处于最后位置或处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧(4)受到压缩而对所述变速杆(2)的下段部分施加向前的作用力。
5.根据权利要求3所述的换挡器，其中，所述调节弹簧(4)的一端连接在所述变速杆(2)的下段部分上，另一端连接到所述换挡器底座(3)的前侧部分上，在所述变速杆(2)的操作行程范围内，当所述变速杆(2)的下端位于最前位置时所述调节弹簧(4)处于自然状态或预拉伸状态，当所述变速杆(2)的下端处于最后位置或处于所述最前位置和最后位置之间的位置上时所述调节弹簧(4)受到拉伸而对所述变速杆(2)的下段部分施加向前的作用力。
6.根据权利要求3所述的换挡器，其中，所述变速杆(2)的上端设有手柄球(I)。
7.根据权利要求6所述的换挡器，其中，所述手柄球(I)的顶面上设有档位操作标识。
8.根据权利要求3所述的换挡器，其中，所述换挡器底座(3)上还安装有防尘罩。
9.车辆变速器操纵机构，其中，该车辆变速器操纵机构包括根据权利要求1至8中任一项所述的换挡器。
10.车辆，其中，该车辆安装有根据权利要求9所述的车辆变速器操纵机构。
【文档编号】F16H59/02GK103711886SQ201210375769
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】孟焕, 李亚鹏, 李金玲, 黄国昌 申请人:北汽福田汽车股份有限公司