变速器换挡机构、变速器及汽车的制作方法

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种变速器换挡机构、变速器及汽车。

背景技术：

随着汽车的普及，人们对汽车换挡性能的要求越来越高，尤其体现在对换挡的平顺性、清晰度以及舒适性的注重上。

手动变速器通过变速器换挡机构来实现驾驶员在行车过程中的选挡及挂挡需求，如图1所示，现有变速器换挡机构通常包括换挡轴1以及套设于换挡轴1外的套筒2，套筒2的外周面上设有用于与换挡拨叉配合的拨片2a，套筒2可相对于换挡轴1轴向运动以执行选挡动作，并可随换挡轴1一起旋转以执行挂挡动作。其中，换挡轴1上设有控制销1b，套筒2上开设有沿轴向延伸的长条形的销孔2b，控制销1b设于销孔2b中，当套筒2相对于换挡轴1轴向运动时，控制销1b也沿销孔2b轴向运动。为了使得控制销1b在销孔2b中运动顺畅，控制销1b与销孔2b之间需要留有间隙，那么，当挂挡时，换挡轴1必须先通过旋转克服上述间隙后、才能带动套筒2旋转，导致换挡过程存在空行程。

可以看到，上述变速器换挡机构中，换挡过程存在空行程，导致换挡不清晰、不平顺，降低了换挡舒适性。

技术实现要素：

本发明解决的问题是现有变速器换挡机构的换挡舒适性不足。

为解决上述问题，本发明提供一种变速器换挡机构，包括换挡轴以及固定套设于所述换挡轴外、与所述换挡轴同步运动的执行部；换挡时，所述换挡轴带动所述执行部通过轴向运动以执行选挡动作，所述换挡轴带动所述执行部通过旋转运动以执行挂挡动作；还包括用于设置在变速器壳体上的操纵座，所述操纵座具有凹腔，所述换挡轴的一端伸入所述操纵座的凹腔中；所述执行部包括换挡集成块，套设于所述换挡轴外、且伸入所述凹腔中，所述 换挡集成块的外周面上设有沿周向延伸的选挡槽和沿轴向延伸的挂挡槽，所述选挡槽、所述挂档槽位于所述凹腔中；所述操纵座上设有选挡销和挂挡销，所述选挡销的一端设于所述选挡槽内，在选挡过程中相对于所述选挡槽沿轴向运动；所述挂挡销的一端设于所述挂挡槽内，在挂挡过程中相对于所述挂挡槽沿周向运动。

可选的，所述选挡槽具有底壁，以及位于所述底壁沿所述轴向两侧的侧壁，所述侧壁与所述底壁之间呈钝角。

可选的，所述挂挡槽包括：第一凹槽，用于在空挡位置卡持所述挂挡销；第二凹槽，位于所述第一凹槽沿所述换挡轴周向的两侧，用于在各个挡位的位置卡持所述挂挡销；所述第一凹槽和所述第二凹槽之间平滑过渡。

可选的，所述选挡槽和所述挂挡槽沿所述换挡轴的周向分布。

可选的，所述选挡槽和所述挂挡槽沿所述换挡轴周向的间隔为120度～180度。

可选的，所述换挡集成块的外周面上还设有王字槽；所述操纵座上还设有定位销，一端插设在所述王字槽内，在换挡过程中，所述定位销沿所述王字槽滑动。

可选的，所述王字槽包括沿所述换挡轴的轴向延伸的第一槽，以及垂直于所述第一槽、且与所述第一槽相通的多个第二槽，多个第二槽分布于所述第一槽的两侧；选挡时，所述定位销沿所述第一槽滑动；挂挡时，所述定位销滑入与挡位相应的第二槽中；所述第二槽沿斜向朝向相邻高挡位或者相邻低挡位一侧的端部设有倒角。

可选的，所述王字槽与所述选挡槽、所述挂挡槽沿周向分布。

可选的，所述变速器换挡机构还包括选挡摇臂；所述换挡集成块上还设有选挡拨片，用于接收所述选挡摇臂的动作，并驱动所述换挡轴沿轴向运动。

可选的，所述选挡摇臂包括位于所述操纵座外的外摇臂，以及伸入所述操纵座的凹腔的内摇臂，所述选挡摇臂通过所述内摇臂与所述选挡拨片连接；所述选挡拨片具有朝向所述内摇臂的开口，所述开口中设有衬套以及插设于 所述衬套中的拨销，所述衬套与所述开口间隙配合；所述内摇臂靠近所述选挡拨片的一端设有连接孔，所述拨销插设于所述连接孔中。

可选的，所述衬套为尼龙衬套。

可选的，所述执行部还包括：设有第一拨片的第一拨块，以及设有第二拨片的第二拨块；所述第一拨片和所述第二拨片用于拨动换挡拨叉，通过所述换挡拨叉带动同步器进行换挡动作；所述第一拨块、第二拨块的其中一个上设有空挡感应部、用于感应空挡位置，另一个上设有倒挡感应部、用于感应倒挡位置。

可选的，沿所述换挡轴的轴向方向，所述换挡集成块、第一拨块以及第二拨块间隔地设置；或者，所述换挡集成块、第一拨块以及第二拨块连成一体。

可选的，所述换挡集成块、第一拨块以及第二拨块分别通过弹性销固设于所述换挡轴。

本发明还提供一种变速器，其包括上述任一项所述的变速器换挡机构。

本发明还提供一种汽车，其包括上述所述变速器。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

执行部固定套设于换挡轴外，随换挡轴同步沿轴向运动或转动，执行部与换挡轴之间固定紧密配合而不需要留有间隙，提高了换挡的清晰度和平顺度，提升了换挡舒适性。

换挡集成块的选挡槽、挂档槽位于操纵座的凹腔中，可以减小换挡机构的空间和重量，提高集成度。

进一步，挂挡槽在第一凹槽的两侧还分别设有第二凹槽，当挂挡完成后，挂挡销定位于第二凹槽中，避免换挡轴的转动角度过大，以此控制换挡行程，避免由于换挡行程过大而导致同步器与挡位齿轮的轴向端面之间发生接触，从而避免将齿轮的振动传递给执行部，消除挡位抖动。

附图说明

图1是现有一种执行部的结构图；

图2是本发明实施例变速器换挡机构的立体结构图；

图3是本发明实施例变速器换挡机构的立体分解图；

图4从一个角度示出了执行部的立体图；

图5以分解图的形式示出了本发明实施例中选挡拨片与内选挡摇臂之间的装配结构；

图6示出了换挡集成块的侧视图；

图7示出了换挡集成块中王字槽的结构；

图8是沿换挡轴向方向，变速器换挡机构的剖面图；

图9从另一个角度示出了执行部的立体图。

具体实施方式

本实施例中的变速器换挡机构设置于变速器壳体内，用于接收变速器操纵杆的换挡动作，并将该换挡动作传递给同步器。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图2、图3，本发明实施例提供一种变速器换挡机构，包括用于固设在变速器壳体上的操纵座10、设于变速器壳体内的换挡轴20，以及固定地套设在换挡轴20外的执行部30(图3)。操纵座10具有朝向变速器壳体内部开口的凹腔，换挡轴20的一端伸入在操纵座10的凹腔中，另一端设于变速器壳体的内壁，换挡轴20通过伸入凹腔中的一端接收从驾驶室内的变速器操纵杆传递的换挡动作。其中，换挡轴20的两端分别通过直线轴承40设置在操纵座10和变速器的壳体上，如图2-4所示。

本实施例中，执行部30固定地套设于换挡轴20外，与换挡轴20同步运动。也就是说，换挡时，换挡轴20将与执行部30一起沿轴向运动或转动，两者之间不存在相对运动。因此，执行部与换挡轴之间可以固定地、紧密地连接在一起，而不需要留有间隙，提高了换挡的清晰度和平顺度，提升了换挡舒适性。

驾驶员在进行换挡操作时，驾驶员拨动变速器操纵杆，变速器操纵杆的动作通过中间传动部件传递至换挡轴20，带动换挡轴20以及与设于换挡轴20上的执行部30沿轴向运动或者转动。执行部30带动换挡拨叉运动，使得换挡拨叉拨动同步器运动，以实现与变速齿轮的接合或分离。

换挡包括选挡和挂档：当驾驶员进行选挡时，换挡轴20带动执行部30沿轴向运动，带动换挡拨叉选择对应挡位的同步器；当驾驶员进行挂挡时，换挡轴20带动执行部30转动，带动换挡拨叉拨动同步器与变速齿轮接合或分离。

需要注意的是，本发明中提到的“轴向”、“周向”、“径向”等方位词，除有特殊说明外，均指换挡轴20的“轴向”、“周向”或“径向”。

如图2-3，同时结合图4、图5所示，执行部30包括伸入操纵座10的凹腔中的换挡集成块31，换挡集成块31的外周面上设有选挡槽311和挂挡槽312。选挡槽311和挂档槽312均位于操纵座10的凹腔中。相应地，操纵座10上设有选挡销511和挂挡销512(图4)，分别与选挡槽311和挂挡槽312配合。其中，换挡集成块31可以部分位于操纵座10的凹腔中，或者全部位于操纵座10的凹腔中，只要保证选挡槽311、挂档槽312位于操纵座10的凹腔中即可。

本实施例中，操纵座10侧壁上开设有用于安装选挡销511和挂挡销512的开孔，选挡销511和挂挡销512分别插设于对应的开孔中，并伸入凹腔中。对应地，换挡集成块31伸入凹腔中、使得选挡槽311、挂挡槽312能够分别与选挡销511、挂挡销512配合。通过换挡集成块31伸入操纵座10内的设置，可以减小整个变速器换挡机构的轴向长度，并提高整个变速器换挡机构的集成度。具体地，选挡销511的一端设于选挡槽311内，在选挡过程中相对于选挡槽311沿轴向运动。挂挡销512的一端设于挂档槽312内，在挂挡过程中相对于挂挡槽312沿周向运动。选挡销511和挂挡销512面向换挡集成块31的一端分别设有万向球，并各自通过万向球与对应的槽接触。

如图5所示，选挡槽311具有底壁311a和位于底壁311a沿轴向两侧的侧壁311b，且侧壁311b与底壁311a之间呈钝角。在空挡位置时，选挡销511 位于选挡槽311的中间，与底壁311a接触；当换挡轴20沿轴向运动执行选挡动作时，选挡销511沿轴向朝向侧壁311b运动，并与侧壁311b接触，侧壁311b对选挡销511形成一定的阻力，当驾驶员拨动变速器操纵杆进行挂挡时，需要克服该阻力方能完成挂挡。

沿换挡轴20的周向方向，选挡槽311具有一定的长度，以使得在挂挡时，选挡销511能够沿选挡槽311沿周向滑动，从而对挂挡过程起到导向作用。

如图5并结合图6所示，挂挡槽312具有沿换挡轴20的周向方向布置的第一凹槽312a和第二凹槽312b，第一凹槽312a沿周向的两侧分别设有第二凹槽312b。相对与变速器操纵杆来说，第一凹槽312a对应于空挡位置，第二凹槽312b对应于各个挡位位置。

如图6，图6中虚线部分表示挂挡销512。第一凹槽312a用于在空挡位置卡持挂挡销512，第一凹槽312a的两侧的第二凹槽312b分别用于在各个挡位的位置卡持挂挡销512。挂挡销512可沿周向运动至第一凹槽312a或任意一个第二凹槽312b。

也就是说，当变速器操纵杆处于空挡时，挂挡销512位于第一凹槽312a中；当变速器操纵杆进行选挡动作时，换挡轴20带动换挡集成块31沿轴向运动，挂挡销512在第一凹槽312a中沿轴向运动；当变速器操纵杆进行挂挡动作时，换挡轴20带动换挡集成块31旋转(例如图6中R方向)，挂挡销512a相对于第一凹槽312a沿周向运动，直至从第一凹槽312a中脱出并进入对应的第二凹槽512b。

挂档时，如果没有第二凹槽312b，那么，当挂挡销512沿周向从第一凹槽312a中移后，会持续沿周向运动，直至换挡轴20转动至极限。换挡轴20的转动将带动同步器逐渐靠近变速齿轮，而换挡轴20转动角度越大，同步器与变速齿轮之间的距离越小，如果转动角度过大，则会使得挂挡完成时，同步器与变速齿轮的轴向端面之间发生接触，从而将变速齿轮的振动传递给执行部，引起挡位抖动。而本实施例中通过第二凹槽312b的设置，在挂挡完成时可以将挂挡销512卡持在第二凹槽312b中，以控制换挡轴20的转动角度，控制换挡行程，从而避免同步器与挡位齿轮的轴向端面之间发生接触，消除 挡位抖动。

如图6，挂挡槽312第一凹槽312a和第二凹槽312b之间平滑过渡，沿轴向方向看，挂档槽312为一条平滑的曲线，第一凹槽312a与任意一个第二凹槽312b之间分别形成一个近似于“W”形的形状。这样设置的好处在于，第一凹槽312a和第二凹槽312b之间形成一个呈曲线状且具有波峰的波形部，在挂挡销512沿周向脱离第一凹槽312a朝向第二凹槽312b运动时，挂挡销512会受到一个扭矩，当挂挡销512运动至上述波形部的波峰位置时，扭矩达到最大。当挂挡销512越过波峰继续朝向第二凹槽312b运动时，扭矩急剧下降，即使驾驶员不再向变速器操纵杆施加作用力，挂挡销512也会自动滑入第二凹槽312b中，从而形成挂挡时的吸入力，该吸入力表现为当变速器操纵杆沿挂挡方向运动至一定位置后，将自动进入挡位。

需要注意的是，第一凹槽312a、第二凹槽312b沿换挡轴20的轴向具有一定的长度，在选挡过程中，挂挡销512能够沿挂挡槽312沿轴向滑动，从而引导换挡轴20稳定地沿轴向运动，对选挡过程起到导向作用。

选挡槽、挂挡槽可以沿换挡轴20的轴向或者周向分布。本实施例中，选挡槽、挂挡槽沿换挡轴20的周向分布，以减小换挡集成块31的轴向尺寸。

另外，为了保证换挡过程的稳定性，需要尽量保证换挡集成块31的受力均匀，以减少晃动，因此选挡槽311和挂挡槽312之间需要沿周向隔开一定角度，这个角度越大越好。理想状态下，选挡槽311和挂挡槽312沿径向对称设置(即选挡槽和挂挡槽沿换挡轴周向的间隔为180度)，这样可以在最大程度上保证换挡集成块31的受力均匀。但是在实际中，由于还需要布置其他结构(如下文中所述的王字槽)，沿径向对称设置的方式较难实现，因此本实施例中将选挡槽311和挂挡槽312之间以120度～180度的角度间隔开来，具体地，间隔角度可以设置为120度。

在其他实施例中，如果装配空间足够大，选挡槽、挂挡槽也可以采用轴向分布等其他分布形式，只要位于换挡集成块上并与对应的销配合即可。

进一步地，参照图4-5并结合图7所示，换挡集成块31的外周面上还设有王字槽313。相应地，操纵座10上设有定位销513(图4)，定位销513的 一端插设在王字槽313内，在换挡过程中，定位销513沿王字槽313滑动。

在换挡过程中，定位销513在王字槽313中滑动，定位销513的移动路径与驾驶室中变速器操纵杆的移动路径相同，通过王字槽313与定位销513之间的互锁作用，能够保证变速器操纵杆沿预定路径滑动，防止脱挡。

需要说明的是，王字槽313的形状与汽车的挡位数量和布置方式相匹配。如图7示出了一种与六速变速器匹配的王字槽，王字槽313包括沿换挡轴20轴向延伸的第一槽313a，以及垂直于第一槽313a、且与第一槽313a相通的多个第二槽313b，多个第二槽313b分布于第一槽313a的两侧，且数量和布置方式与汽车的挡位布置方式相同，分别对应倒挡和各个前进挡。如图7中，第二槽313b有七个，分别对应一个倒挡和六个前进挡，六个前进挡沿旋转挡轴的周向两两相对，即两两位于同一直线上。当变速器操纵杆挂入某一挡位时，定位销513也滑入对应的第二槽313b中。在其他实施例中，如果挡位有所增减，则相应地对第二槽的数量进行增减。

其中，第二槽313b沿斜向朝向相邻高挡位或者低挡位一侧的端部设有倒角313c。在斜向升挡或降挡的过程中，定位销513可以沿斜向移动，方便挂挡。

参照图7，如果没有倒角313c，挂挡时，如图中虚线空心箭头所示，定位销513需要先沿径向从原来对应挡位的第二槽脱出、然后沿轴向滑动到待换入挡位所对应的第二槽、再沿径向进入对应的第二槽，定位销513行走的路线为一折线，相应的，驾驶员操纵的变速器操纵杆的行走路线与定位销513相同，也为一折线。

设有倒角313c后，挂挡时，如图7中空心实线箭头所示，定位销513可以直接沿斜向方向从原来的挡位脱出，并直接进入需要挂入的挡位，而不会与第二槽313b的槽壁发生碰撞，定位销513行走的路线为一斜向的直线，相应的，变速器操纵杆的行走路线与定位销513相同，也为一斜向的直线，实现斜挂挡。斜挂挡的方式可以明显缩短变速器操纵杆的行走距离，方便挂挡。

本实施例中，王字槽313与选挡槽311、挂挡槽312沿换挡轴20的周向分布。相应地，操纵座10侧壁上开设有用于安装定位销的开孔，定位销513 插设于对应的开孔，并伸入凹腔中。在其他实施例中，如果装配空间足够大，则王字槽也可以与选挡槽、挂挡槽沿轴向分布。

如图2-4所示，变速器换挡机构还包括选挡摇臂60，变速器换挡机构通过选挡摇臂60来接收变速器操纵杆的选挡动作，进而驱动换挡轴20沿轴向运动。如图5-6所示，换挡集成块31上还设有选挡拨片314，用于接收选挡摇臂60的动作，选挡摇臂60的运动通过选挡拨片314传递至换挡轴20。

具体地，继续参照图4、图5并结合图8-9所示，选挡摇臂60包括位于操纵座10外的外摇臂61，以及伸入操纵座10凹腔中的内摇臂62(图5中只示出了内摇臂62的一部分)，选挡摇臂60通过内摇臂62与选挡拨片314连接，以带动选挡拨片314运动。

如图5并结合图8，选挡拨片314具有朝向内摇臂62的开口314a，开口314a中设有衬套63以及插设于衬套63中的拨销64，衬套63与开口314a间隙配合，也就是说，衬套63与开口314a的内壁之间具有间隙。内摇臂62靠近选挡拨片314的一端设有连接孔62a，拨销64插设于连接孔62a中。其中，衬套63为尼龙衬套，起到减震的作用。从图5中可以看出，选挡拨片314的开口314a沿换挡轴20的周向具有一定的长度，当换挡轴20由于挂挡而转动时，衬套63可以在开口314内沿周向滑动，以避免选挡摇臂60与换挡轴20之间发生干涉。本实施例中，如图5，选挡拨片314包括沿换挡轴20轴向间隔的两片，并利用该间隔形成为开口314a。在其他实施例中，开口314a可以采用其他方式形成，只要能够容纳衬套63即可。

为了驱动换挡轴20转动，如图2-4并结合图8，本实施例的变速器换挡机构还包括挂挡摇臂70，连接于换挡轴20的一端，变速器换挡机构通过挂挡摇臂70来接收变速器操纵杆的挂挡动作，进而驱动换挡轴20转动。其中，换挡轴20伸入操纵座10的一端穿出操纵座10，挂挡摇臂70与换挡轴20穿出操纵座10的部分连接。

进一步地，如图2-4并结合图9所示，执行部30还包括：设有第一拨片32a的第一拨块32，以及设有第二拨片33a的第二拨块33。第一拨片32a和第二拨片33a用于拨动换挡拨叉(图中未示出)，以将变速器换挡机构的运动 传递给同步器，进行换挡动作。

如图2，第一拨块32a、第二拨块33a的其中一个上设有空挡感应部81、用于感应空挡位置，另一个上设有倒挡感应部82、用于感应倒挡位置。当换挡轴20处于空挡位置时，空挡感应部81可以对此时的换挡轴20的位置进行感应，得到空挡信号，并将空挡信号发送给汽车。当换挡轴20处于倒挡位置时，倒挡感应部82可以对此时的换挡轴20的位置进行感应，得到倒挡信号，并将倒挡信号发送给汽车。其中，空挡感应部81、倒挡感应部82为沿径向凸起的凸块，其中可以设有用于对其挡位位置进行感应的传感部件。

如果变速器壳体内沿换挡轴20轴向的空间较小，则第一拨块32a、第二拨块33a可以与换挡集成块31沿轴向连为一体；或者，如果变速器壳体内沿换挡轴20轴向的空间较大，则第一拨块32a、第二拨块33a可以与换挡集成块31分立设置。本实施例选用分立的方式，如图3、图4、图9，沿换挡轴20的轴向方向，换挡集成块31、第一拨块32a以及第二拨块33a间隔地设置。

其中，换挡集成块31、第一拨块32a以及第二拨块33a分别通过弹性销30a(图3)固设于换挡轴20。

本发明实施例还提供一种变速器，其包括上述任一种变速器换挡机构。

本发明实施例还提供一种汽车，包括上述变速器。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。