用于车辆的换挡器组件的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的换挡器组件，包括：

-基座，其固定于车辆中，

-换挡器拨叉，其利用主枢轴安装到基座上，以能绕第一枢转轴线枢转并且在离其枢转轴线一定距离处包括拉索连接器，以用于连接到拉索从而将枢转换挡器拨叉运动转移到变速器，

-换挡杆，其由枢转轴承安装到换挡器拨叉上，枢转轴承被布置成允许换挡杆相对于换挡器拨叉绕垂直于第一枢转轴线的第二枢转轴线在绕第二枢转轴线的至少两个枢转位置之间进行枢转运动，

-接合机构，其提供换挡杆与换挡器拨叉关于绕第一枢转轴线的枢转运动的形状配合的接合，使得当换挡杆绕第一枢转轴线枢转时，换挡器拨叉绕第一枢转轴线枢转，其中接合机构被布置成在换挡杆绕第二枢转轴线的两个枢转位置中的至少一个位置中提供这种形状配合的接合。

换挡器组件具有固定于车辆中的基座。换挡器拨叉安装到基座上，以可绕第一枢转轴线枢转，第一枢转轴线通常垂直于车辆的纵向轴线或者行驶方向。换挡器拨叉还具有拉索连接器，拉索连接到拉索连接器，拉索延伸到车辆的变速器，在此，拉索连接到变速器的致动元件。通过使换挡器拨叉枢转，改变变速器的状态，例如，沿着自动变速器的换挡槽，包括p挡(驻车挡)位置、r挡(倒车挡)位置、n挡(空挡)位置和d挡(前进挡)位置。为了允许换挡器拨叉枢转，换挡杆安装到换挡器拨叉上。这种安装允许换挡杆相对于换挡器拨叉绕垂直于第一枢转轴线的第二枢转轴线、例如在至少两个枢转选择位置、特别是换挡杆处于自动换挡器槽中(此时，换挡杆与换挡器拨叉成形状配合的接合)的一个位置与不与换挡器拨叉成形状配合的接合的第二位置之间进行枢转运动，以使得换挡杆能独立于换挡器拨叉来回枢转，例如以手动改变档位。为了关于绕第一枢转轴线的枢转运动提供换挡杆与换挡器器拨叉的形状配合的接合，设有接合机构，当换挡杆处于特定选择位置时，接合机构提供这种形状配合的接合，以允许通过枢转换挡杆来枢转换挡器拨叉，并且利用拉索将这种枢转运动传递到变速器。

如果换挡杆和换挡器拨叉处于形状配合的接合，力可以从换挡杆通过换挡器拨叉传递到拉索。由于力必须通过换挡器杆和换挡器拨叉传递到拉索，换挡杆和换挡器拨叉都必须由相当刚硬的材料制成，以能传递力而不屈服。

换挡杆一方面安装到换挡器拨叉上并且换挡器拨叉由主枢轴安装到基座上，主枢轴延伸穿过位于换挡杆的下端区域中的孔口，主枢轴也接纳于换挡器拨叉的孔中。为了允许换挡杆绕第二枢转轴线执行枢转运动，同时主枢轴在换挡器拨叉中保持静止，在换挡杆的下端区域中用于接纳主枢轴的孔口具有沙漏形截面，即，在中心具有刚好足够大以允许插入主枢轴的最小直径，而孔口内壁朝向孔口的两个外端张开，使得换挡杆可以绕第二枢转轴线枢转，而主枢轴保持静止。衬套在换挡杆的下端区域处附连到换挡杆，其从换挡杆在相反方向上延伸，其中，连接衬套的直线垂直于第一枢转轴线。衬套接纳于基座中的插口内，使得换挡杆和衬套可以绕第一枢转轴线枢转，并且使得换挡杆可以绕衬套的中心轴线枢转，衬套的中心轴线形成第二枢转轴线。

在现有技术中，通过将换挡杆安装到换挡器拨叉内，安装换挡杆，之后，必须将衬套附连并且安置于位于基座中的轴承插口中。当衬套接纳于其轴承插口内时，在换挡杆下端处的孔口必须与换挡器拨叉中的相应的孔对准，以使得主枢轴可以前进通过孔和孔口，以最终由螺栓或螺母固定。

由于换挡杆和换挡器拨叉由相当刚硬的材料制成以能向拉索传递力，由于下列原因，难以实现换挡器杆的无游隙的悬挂。用于在换挡器拨叉中接纳换挡器杆的衬套的轴承和那些衬套必须具有高精度(低公差)，或者必须提供另外的轴承结构以吸收或补偿在衬套或其它轴承部件中的可能的制造公差。许多部件需要以此方式将换挡杆组装于换挡器拨叉中，这使得制造和组装过程较为昂贵。

为了将换挡杆安装到基座或外壳上以可绕两个垂直轴线枢转，通常已知利用回转件或十字接头，回转件或十字接头可绕第一枢转轴线枢转地安装于外壳中。而换挡杆安装于十字接头上，以可相对于十字接头绕垂直于第一枢转轴线的第二枢转轴线枢转。为此目的，换挡杆设置于下端区域中，下端区域具有两个突出销，突出销接纳于十字接头中的互补凹部中，并且沿着第二枢转轴线延伸。这种设计的一个示例公开于jp2009-113639a中。

本发明的目的在于提供这种类型的换挡器组件，其中，需要较少部件来提供换挡杆在换挡器拨叉中的无游隙的支承，从而允许随着换挡器拨叉一起绕第一枢转轴线，并且关于换挡器拨叉绕第二枢转轴线进行枢转运动，其中，用于提供轴承的部件应当不需要高精度或低公差需求。

由包括权利要求1的特征的换挡器组件来实现这个目的。本发明的优选实施例在附属权利要求中陈述。

根据本发明，中间接头提供用于换挡杆的枢转轴承。通过将从换挡杆突出的选择枢转销接纳于中间接头的凹部中来将中间接头附连到换挡杆的下端。中间接头还包括相对的通孔，如果将换挡杆附连到中间接头上，相对的通孔与换挡杆下端部中的孔口对准，用于接纳主枢轴，主枢轴由基座支承并且沿着第一枢转轴线延伸穿过换挡器拨叉中的孔、中间接头的通孔和换挡器杆的孔口，以支承它们。中间接头由弹性模量低于换挡杆和换挡器拨叉材料的材料制成。

由于中间接头并不在从换挡杆、经过换挡器拨叉并且进一步到拉索的力传递路径中，其能由比处于通向拉索的力传递路径中的换挡杆和换挡器拨叉更弹性的材料制成。这在另一方面允许补偿其它零件和轴承中的制造公差，因为相比于基座和换挡器拨叉，中间接头能屈服以补偿这些部件和其连接件中的任何制造公差或未对准。这意味着中间接头被配置成弹力比其所互连的部件、即换挡杆和换挡器更强，使得能通过中间接头的屈服来在吸收换挡杆和换挡器拨叉的与中间接头连接或接合的各部件定位中的小的失配(未配合)。

此外，根据本发明的设计提供简化的组装过程。在第一步骤，通过将从换挡杆的下端在相反方向上延伸的选择销插入于中间接头中的相应凹口中而将中间接头附连到换挡器杆的下端。之后，附连了中间接头的换挡杆可以作为单个单元处置。当中间接头附连到换挡杆的下端之后，在中间接头中的通孔与位于换挡杆的下端区域中的孔口对准，以使得当附连了中间接头的换挡杆插入于换挡器拨叉内时无需另外的对准步骤，而是仅须使中间接头的通孔与换挡器拨叉中的孔对准，以使得主枢轴可以前进通过换挡器拨叉中的孔、中间接头的第一通孔、换挡杆的孔口、中间接头的相对的通孔以及换挡器拨叉的相对的孔，之后，通过端部处的紧固元件、诸如螺栓或螺母来固定主枢轴，并且将主枢轴安置于基座的轴承中，这允许换挡器拨叉相对于基座绕主枢转轴进行枢转运动。

应意识到根据本发明的这种设计不仅简化组装过程而且也以很少部件提供用于换挡器拨叉中的换挡杆和用于基座中的换挡器拨叉的承载结构。

在一优选实施例中，两个相对的选择枢转销从换挡杆下端在相反方向上延伸。用于接纳选择枢转销的凹部是两个相对的开放(敞开)凹部，两个相对的开放凹部被布置成使得当相对选择枢转销安置于开放凹口上方时，可通过将中间接头压靠到换挡杆的下端上而将中间接头附连到换挡杆的下端上，开放凹部被配置成接纳选择枢转销并且通过扣合(卡入)动作来提供中间接头在换挡杆上的附连。

在一优选实施例中，中间接头由槽形构件形成，槽形构件包括包围开放(敞开)腔的侧壁，开放腔用来接纳换挡杆的下端部。两个开放凹部形成于槽形构件的相对侧壁中，并且通孔形成于相对于开放凹部以90°偏移的其它相对侧壁中，以使得当接纳于开放凹部时选择枢转销的中心轴线垂直于当接纳于通孔中时主枢轴的中心轴线。

凹部可以大体上为u形，具有等于或略大于选择枢转销的直径的宽度。靠近u形凹部的侧壁的上端设有向内突出的肩部或突起。这些突起形成通向凹部的受约束的进入开口，并具有小于选择枢转销直径的空隙距离。当选择枢转销压入到凹部内时，凹部的侧壁在凹部的上端被略微推压开，以允许选择枢转销经过向内突出的突起，之后侧壁略微返回以使得向内突出的突起保持选择枢转销在凹部中。

通过扣合动作来使中间接头这样附连到换挡器杆下端上是特别简单的并且可以快速地执行，而无需另外的连接器元件或任何工具。由于中间接头具有低于换挡杆的弹性模量使得中间接头能屈服并且通过扣合动作而接纳换挡杆的枢转销，因此允许通过扣合动作来接纳中间接头的凹部并且保持换挡杆的选择枢转销的能力。

在一优选实施例中，中间接头由槽形构件形成，槽形构件包括包围开放腔的侧壁，开放腔用来接纳换挡杆的下端部，两个开放凹部形成于槽形构件的相对侧壁中，并且通孔形成于相对于开放凹部以90°偏移的其它相对侧壁中，使得当接纳于开放凹部中时选择枢转销的中心轴线垂直于当接纳于通孔中时主枢轴的中心轴线。这种槽形构件可以制成一体形成的部件，例如通过对塑料进行注射模制。

在一优选实施例中，中间接头的槽形构件包括从中间接头的底表面突出的引导肋状物。互补的引导槽存在于基座中，引导槽垂直于第一枢转轴线延伸并且被布置成当中间接头随着换挡杆绕第一枢转轴线枢转时接纳并且引导中间接头的引导肋状物。应意识到当换挡杆和换挡器拨叉绕第一枢转轴线联合地枢转时，这种引导肋状物使换挡杆和换挡器拨叉的运动路径稳定。

在一优选实施例中，换挡器拨叉由第一塑料材料制成并且中间接头由第二塑料材料制成，其中第一材料的弹性模量为第二塑料材料的弹性模量的至少二倍。优选地，第一材料的弹性模量为第二塑料材料的弹性模量的至少三倍。

例如，优选地，第一材料的弹性模量大于10.000mpa，并且第二塑料材料的弹性模量低于3.000mpa。换挡杆由具有与第一塑料材料相似或相同特征的材料制成。

为了实现换挡器拨叉材料的高弹性模量，换挡器拨叉的塑料材料可以包括加强纤维、优选地玻璃纤维。

换挡器拨叉的第一塑料材料可以例如是聚酰胺，例如pa66和聚酰胺-酰亚胺或其混合物。可以用于换挡器拨叉的典型材料是以商标名称grivorygvs-5h已知的材料，其为聚酰胺66和聚酰胺6i/x和50％玻璃纤维增强物的混合物。这种材料具有16000mpa的弹性模量，类似材料可以用于换挡杆。

中间接头的第二塑料材料可以包括聚甲醛(pom)。适用于制造中间接头的塑料材料的典型示例是以商标名称hostaformc9021已知的材料，其为pom共聚物，具有约2700mpa的弹性模量、屈服时9％的拉伸应变和制动时30％的标称应变。

现将参考附图示出的优选实施例来描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的换挡器组件的立体图；

图2示出了根据本发明的换挡器组件的换挡器拨叉和换挡杆的立体图；

图3以立体图和分解图示出了图1的换挡器组件的换挡杆和中间接头；以及

图4示出了中间接头和主枢轴沿着第二枢转轴线的方向的平面图。

本发明的换挡器组件包括基座5，基座5呈外壳形式，其将固定于车辆中，例如固定于车辆底板上，基座包括用于在主枢轴6(参看图3)上的相对的各衬套7的枢转轴承。基座中的轴承被配置成接纳附连于主枢轴6上的相对衬套7，以允许换挡杆3和换挡器拨叉10绕由主枢轴6的中心轴线限定的第一枢转轴线1进行枢转运动。

图2示出了接纳于换挡器拨叉10中的换挡杆3的透视图。在离主枢轴6一距离处，换挡器拨叉10设有拉索连接器12，拉索可以连接到拉索连接器12。拉索(绳索)延伸到车辆的变速器上的致动元件。通过使换挡杆3和因此使换挡器拨叉10绕第一枢转轴线枢转，拉索在其纵向方向上移动，以将力传递到变速器的致动元件，从而执行变速器的变化。

在换挡器拨叉10中设有接合机构(在图中看不到)，接合机构提供换挡杆3与换挡器拨叉10的形状配合的接合机械接合，从而绕第一枢转轴线进行枢转运动。需要这种形状配合的机械接合来允许通过使换挡杆3绕第一枢转轴线1枢转而向换挡器拨叉10上施加扭矩。以此方式，形成力传递路径，该力传递路径从换挡杆3延伸穿过换挡器拨叉10和拉索到变速器的致动元件。换挡杆3和换挡器拨叉10因此必须具有足够的强度和刚度来允许力传递，而不会引起任何显著的弹性变形。

通过使换挡器杆3绕第一枢转轴线1枢转并且因此使接合的换挡器拨叉10枢转，可以执行沿着换挡槽的换挡移动，其包括一系列档位，诸如p(驻车)挡、r(倒车)挡、n挡(空挡)和d(前进)档，以操作自动变速器。

换挡杆3在枢转轴承中安装到换挡器拨叉10上，枢转轴承被布置成允许换挡杆3相对于换挡器拨叉10(和相对于中间接头)绕垂直于第一枢转轴线1的第二枢转轴线2、在绕第二枢转轴线的至少两个枢转位置之间进行枢转运动。换挡杆3绕第二枢转轴线的枢转运动未必在不同的换挡槽之间。还存在用于带换挡槽的自动变速器的换挡器组件，换挡槽包括p档位、r档位、n档位和d档位，其中在使其绕第一枢转轴线枢转到下一位置之前，换挡杆必须绕第二枢转轴线在所提到的位置中的每一个之间枢转。然而，在本发明的另一实施方式中，换挡杆3绕第二枢转轴线在两个换挡槽、例如用于如上文所描述操作自动变速器的换挡槽(在该换挡槽中存在由接合机构提供的、换挡杆3与换挡器拨叉10之间的形状配合的机械接合)与具有向前档位和向后档位以允许手动换挡到更高挡和更低挡的第二换挡槽之间枢转。在这个第二换挡槽中，换挡杆3可以脱离与换挡器拨叉10的接合，其中，换挡杆3相对于换挡器拨叉10的换挡运动然后由传感器结构检测到，传感器结构感测档位并且造成适当命令传输以实现所希望的换挡。

为了实现换挡杆安装以允许换挡杆与换挡器拨叉一起绕第一枢转轴线进行枢转运动，并且允许换挡杆3相对于换挡器拨叉10绕垂直于第一枢转轴线的第二枢转轴线2进行枢转运动，提供中间接头20。如图2所示，中间接头是槽形构件或者帽构件，从而呈现用于接纳换挡杆3的下端部的开放腔。换挡杆3的下端部设有相对的选择枢转销4，这些选择枢转销4被布置成接纳于中间接头20的开放凹部26内。开放(敞开)凹部26在中间接头的槽形构件的相对侧壁中形成为切口。如在图3中最佳地看出，凹部26为侧壁中的基本上u形切口。凹部26的宽度等于或略大于选择销4的直径，以使得选择销可以接纳于凹部26中，从而允许换挡杆3绕由选择枢转销4的中心轴线限定的第二枢转轴线2进行枢转运动。

如在图4中可以进一步看出，每个开放凹部26包括受约束的进入开口。在这方面，凹部26的侧壁在邻接凹部26的开放端的端部处设有向内突出突起28。这些突起28被布置成使得它们留下小于选择销的直径的空隙或敞开距离，以使得选择销4一旦被插入于凹部26就保持在凹部26中。中间接头20由弹性模量小于换挡杆3和换挡器拨叉10的材料制成。特别地，中间接头20由低弹性模量材料制成并且被配置成使得选择枢转销4可以被推入到凹部26内，其中具有受约束的进入开口的凹部26在将选择销插入凹部26的过程中提供扣合(卡入)动作。当选择枢转销6压入到凹部26内时，凹部的侧壁由于弹性变形略微推开，以允许选择枢转销经过向内突出的突起28。一旦选择枢转销4以其整个直径经过向内突出的突起28，侧壁就弹性地返回以使得向内突出突起28将选择枢转销4保持在凹部26中。以此方式，可以简单地通过将中间接头压到换挡杆3的下端上以使得将选择枢转销4推入到凹部26内并且通过扣合(卡入)动作接纳并且保持于凹部26中，能以简单方式将中间接头20附连到换挡杆3上。执行这种简单步骤，而无需任何另外的紧固部件、也无需任何工具。在将中间接头20附连到换挡杆3下端之后，二者可以作为一个单元处置。

当中间接头20附连到换挡杆3上时，在中间接头20的相对侧壁中的通孔22与位于换挡杆3的下端部中的孔口8对准。通孔22和孔口8允许在后来的阶段插入主枢轴6。在换挡杆3中的孔口8并非圆柱形孔，而是具有沙漏形截面。这意味着孔口8在中部具有最小直径，其中这个直径等于或略大于主枢轴6的直径。始于孔口8的中部，内壁向孔口8的两外端张开。孔口8的这个形状允许换挡杆3绕第二枢转轴线2在中间接头20内进行枢转运动，而延伸穿过通孔22和孔口8的主枢轴6保持静止。

如在图4中也可以看出，通过如下方式，主枢轴6定位于通孔22中以支承换挡杆3，即，在一定高度延伸穿过换挡杆的孔口，以使得从换挡杆3的下端部延伸的选择枢转销4保持在凹部26内、在凹部26的底部上方，因而，伴随选择枢转销4在凹部26内进行旋转，换挡杆3绕第二枢转轴线枢转时，仅存在最小摩擦。

然而，在如图3所示插入于主枢轴6之前，附连了中间接头20的换挡杆3通过开口引入到换挡器拨叉10的腔内。然后，附连了中间接头20的换挡杆3移动到其在换挡器拨叉内的安装位置，以使得中间接头20的通孔22与位于换挡器拨叉10的相对各壁中的孔对准。然后，主枢轴6引入于换挡器拨叉10的孔内，前进通过中间接头20的通孔22，进一步通过中间接头20的通孔22，进一步通过换挡杆3的孔口8，通过相对的通孔22，并且最后通过位于换挡器拨叉10的相对壁中的孔。通过将紧固元件、诸如螺栓或螺母附连于主枢轴6的相对端处来固定主枢轴6。最后，主枢轴的相对各端由衬套7覆盖，衬套7安装于在基座5中形成的枢转轴承中，以允许换挡器拨叉10相对于基座进行枢转运动。

中间接头20由弹性模量低于换挡杆3和换挡器拨叉10和换挡杆3的材料制成。因此，中间接头可以通过弹性屈服来吸收在换挡杆3与换挡器拨叉10之间的制造公差或未对准。中间接头的这种弹性并不影响从换挡杆3、经过换挡器拨叉10到附连到拉索连接件12上的拉索的力传递能力，因为换挡杆相对于第一枢转轴线与换挡器拨叉成形状配合的机械接合。

适合于中间接头的材料例如为聚甲醛(pom)。市售聚甲醛具有约2500mpa至3500mpa的弹性模量范围。中间接头20可以例如通过注射模制这种材料以将一体形成的构件生产为中间接头20而形成。

与换挡杆3和换挡器拨叉10相比，中间接头20相对较低的弹性模量也允许将凹部26布置成具有可弹性变形的进入开口，以使得选择枢转销4可以推入于凹部内并且然后通过扣合(卡入)动作到达保持状态。

换挡杆3和换挡器拨叉10处于换挡杆与拉索之间的力传递路径中，拉索最终致动变速器的致动元件并且因此必须具有更高的刚性以在传递力时保持在这些零件内的弹性变形较低。适合于换挡杆3和换挡器拨叉10的材料例如是聚酰胺。可以通过添加可变量的加强纤维、特别地玻璃纤维来向这种材料提供可以在较宽范围内设定的弹性模量。优选地，加强纤维的量被选择为使得换挡器拨叉10的弹性模量为中间接头20的弹性模量至少两倍大，优选地超过三倍大。绝对地，换挡器拨叉和换挡杆的材料的弹性模量应高于10000mpa，并且中间接头的材料的弹性模量应低于3000mpa。

适合于制造换挡器拨叉的典型材料是聚酰胺pa66和聚酰胺-酰亚胺pa6i/x和玻璃纤维增强物的混合物。在玻璃纤维含量为50％的情况下，这种材料被称作pa66加pai/x-gf50。

换挡杆3可以例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)和玻璃纤维增强物制成，例如具有30％的玻璃纤维含量。