一种变速器模拟操纵装置的制作方法

本发明涉及车辆模拟驾驶技术领域，特别涉及一种变速器模拟操纵装置。

背景技术：

于虚拟驾驶可以让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的模拟驾驶，其模拟驾驶效果逼真、节能、安全、经济，不受时间、气候、场地的限制，且驾驶训练效率高、培训周期端等，让模拟驾驶技术近年来得到较快的发展，其中手动变速器模拟操纵装置为模拟驾驶系统机械结构中的核心总成。现有的手动变速器模拟装置一般档位少，且缺乏有效的档位选取机构、倒档锁止机构和模拟离合操纵机构，这种变速器模拟操纵装置不满足现有某模拟驾驶平台的性能要求。因此设计一种多档位、高性能、高可靠性且含有档位选取、自锁、互锁、防差错锁止和模拟离合锁止结构的变速器模拟操纵装置成为了难点。

技术实现要素：

本发明提供一种变速器模拟操纵装置，解决了或部分解决了现有技术中现有的手动变速器模拟装置一般档位少，且缺乏有效的档位选取机构、倒档锁止机构和模拟离合操纵机构，不满足现有模拟驾驶平台的性能要求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种变速器模拟操纵装置包括：支撑箱体；换档底座，与所述支撑箱体连接；换向机构，设置在所述支撑箱体内；操纵机构，穿过所述支撑箱体与所述换向机构连接；换档机构，设置在所述换档底座内，操纵机构一端活动设置所述换挡机构内；互锁机构，设置在所述换档底座内，所述互锁机构活动设置在所述换档机构上；离合机构，穿过所述换档底座设置在所述互锁机构内；档位自锁机构，穿过所述换档底座活动设置在所述换档机构内。

进一步地，所述换向机构包括：第一十字销轴、销轴支撑体、第二十字销轴及十字轴底座；所述操纵机构通过所述第一十字销轴与所述销轴支撑体连接，所述销轴支撑体通过所述第二十字销轴与所述十字轴底座连接；所述十字轴底座两侧设置有五个孔，所述五个孔的位置与所述换挡机构的位置相对应。

进一步地，所述操纵机构包括：换档球头；换档操作杆，一端与换档球头的一端连接；换档控制杆，一端通过与所述第一十字销轴与所述销轴支撑体连接，另一端与所述换档操作杆连接，所述换档控制杆的一端活动设置在所述换档机构内；回位锥簧，设置在所述换档控制杆与所述支撑箱体之间。

进一步地，本发明变速器模拟操纵装置还包括：所述换档控制杆上开设有限位孔，换档限位机构，设置在所述限位孔内，所述换档限位机构的位置与所述十字轴底座两侧开设的五个孔相对应；所述换档限位机构包括：选档锁止弹簧及选档限位钢球；所述选档锁止弹簧设置在所述限位孔内，所述选档限位钢球设置在所述选档锁止弹簧的两端，所述选档限位钢球与所述十字轴底座两侧开设的五个孔相配合。

进一步地，所述换档机构包括：一档、二档部件，设置在所述换档底座内，所述操纵机构的一端活动设置所述一档、二档部件内；三档、四档部件，设置在所述换档底座内，所述操纵机构的一端活动设置所述三档、四档部件内；五档、六档部件，设置在所述换档底座内，所述操纵机构的一端活动设置所述五档、六档机构内；七档、八档部件，设置在所述换档底座内，所述操纵机构的一端活动设置所述七档、八档部件内；倒档部件，设置在所述换档底座内，所述倒档部件与所述一档、二档机构的另一端连接。

进一步地，所述一档、二档机构包括：定位导向轴，设置在所述换档底座上；拨块，活动设置在所述定位导向轴上，所述拨块一端开设有凹槽，所述操纵机构的一端活动设置所述凹槽内；回位弹簧，设置在所述凹槽内；顶杆，一端与所述回位弹簧连接，所述顶杆的长度大于所述凹槽的深度；拨叉轴，一端与所述拨块的另一端连接，另一端设置有位移传感器。

进一步地，所述倒档部件包括：倒档顶杆，一端与所述拨块接触；倒档回位弹簧，与所述倒档顶杆的另一端连接；倒档锁止单元，与所述拨块连接；所述倒档锁止单元包括：倒档锁止挡板，一端设置在所述拨块开设的凹槽内，另一端开设有坡口；倒档限位支座，设置在所述支撑箱体内，所述坡口与所述倒挡限位支座的台阶接触；倒档位移传感器，设置在所述倒档限位支座的凸台上。

进一步地，所述互锁机构包括：互锁钢球，活动设置在所述拨叉轴的两侧面上开设的互锁凹槽上；互锁销，穿过所述换档底座与所述互锁钢球连接，所述互锁销内开设有互锁钢球孔。

进一步地，所述离合机构包括：离合锁销，活动设置在所述互锁钢球孔内；离合锁止弹簧，设置在所述换档底座内，所述离合锁止弹簧一端与所述离合锁销接触；拉索，一端穿过所述换档底座内与所述离合锁销连接；离合踏板，与所述拉索另一端连接。

进一步地，所述档位自锁机构包括：自锁弹簧，一端与所述换档底座接触；自锁钢球，一端与所述自锁弹簧连接，另一端活动设置在所述拨叉轴沿轴向开设的自锁凹槽内。

本发明提供的变速器模拟操纵装置的换向机构设置在换档底座内，操纵机构穿过支撑箱体与换向机构连接，操纵机构通过换向机构可以实现各个方向的摆动，换档机构设置在换档底座内，操纵机构一端活动设置所述换挡机构内，操纵机构带动换档机构动作实现换档，实现了多档位的复杂换档模拟功能，同时为了提高性能和可靠性，互锁机构设置在换档底座内，互锁机构与换档机构相配合，达到换档时到位互锁，档位自锁机构穿过换档底座与换档机构相配合，有效设置了选档、档位自锁及互锁，离合机构穿过换档底座内设置在互锁机构内，设置模拟离合锁止机构，更加真实的模拟手动变速器操纵。

附图说明

图1为本发明实施例提供的变速器模拟操纵装置主视图；

图2为图1中变速器模拟操纵装置的左视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为图3中B-B向剖视图；

图5为图1中变速器模拟操纵装置的倒档锁止单元倒档换档前示意图；

图6为图1中变速器模拟操纵装置的倒档锁止单元倒档换档后示意图。

具体实施方式

参见图1-2，本发明实施例提供的一种变速器模拟操纵装置包括：支撑箱体1、换档底座2、换向机构3、操纵机构4、换档机构5、互锁机构8、离合机构6及档位自锁机构9。

所述换档底座2与所述支撑箱体1固定连接。

所述换向机构3设置在所述支撑箱体1内。

所述操纵机构4穿过所述支撑箱体1与所述换向机构3连接。

所述换档机构5设置在所述换档底座2内，操纵机构4一端活动设置所述换挡机构5内。

所述互锁机构8设置在所述换档底座2内，所述互锁机构8活动设置在所述换档机构5上。

所述离合机构6穿过所述换档底座2设置在所述互锁机构8内。

所述档位自锁机构9穿过所述换档底座2活动设置在所述换档机构5内。

详细介绍换向机构的结构。

所述换向机构包括：第一十字销轴3-1、销轴支撑体3-4、第二十字销轴3-2及十字轴底座3-3。

所述操纵机构4通过所述第一十字销轴3-1与所述销轴支撑体3-4连接，所述销轴支撑体3-4通过所述第二十字销轴3-2与所述十字轴底座3-3连接，可以实现所述操作机构各个方向的摆动。所述十字轴底座3-3两侧设置有五个孔，所述五个孔的位置与所述换挡机构5的位置相对应。

详细介绍操纵机构的结构。

所述操纵机构包括：换档球头4-1、换档操作杆4-2及换档控制杆4-3。

所述换档操作杆4-2一端与换档球头4-1的一端固定连接。具体地，在本实施方式中，所述换档操作杆4-2一端通过螺栓与换档球头4-1的一端固定连接，在其它实施方式中，所述换档操作杆4-2一端可通过其它方式如轴销等与换档球头4-1的一端固定连接。

所述换档控制杆4-3一端通过与所述第一十字销轴3-1与所述销轴支撑体3-4连接，可以实现所述换档控制杆4-3在各个方向的摆动。所述换档控制杆4-3另一端与所述换档操作杆4-2固定连接。具体地，在本实施方式中，所述换档控制杆4-3另一端通过螺栓与所述换档操作杆4-2固定连接，在其它实施方式中，所述换档控制杆4-3另一端可通过其它方式如轴销等与所述换档操作杆4-2固定连接。所述换档控制杆4-3上开设有限位孔，所述换档控制杆4-3的一端活动设置在所述换档机构5内。

所述回位锥簧4-4设置在所述换档控制杆4-3与所述支撑箱体1之间，所述回位锥簧4-4使换档控制杆4-3在空档时保持竖直，不会偏移。

本发明变速器模拟操纵装置还包括：换档限位机构7。

所述换档限位机构7设置在所述限位孔内，所述换档限位机构7的位置与所述十字轴底座3-3两侧开设的五个孔相对应。所述换档限位机构7包括：选档锁止弹簧7-1及选档限位钢球7-2。所述选档锁止弹簧7-1设置在所述限位孔内。所述选档限位钢球7-2设置在所述选档锁止弹簧7-1的两端，所述选档限位钢球7-2与所述十字轴底座3-3两侧开设的五个孔相配合，可以准确提供选档手感力，使得挂档时更便捷、有效。

详细介绍换挡机构的结构。

所述换档机构包括：一档、二档部件5-1、三档、四档部件、五档、六档部件、七档、八档部件及倒档部件5-2。

所述一档、二档部件5-1设置在所述换档底座2内，所述操纵机构4的一端活动设置所述一档、二档部件5-1一端内。所述一档、二档机构包括：定位导向轴5-14、拨块5-11、回位弹簧5-12、顶杆5-13及拨叉轴5-15。所述定位导向轴5-14固定设置在所述换档底座2上。具体地，在本实施方式中，所述定位导向轴5-14通过螺栓固定设置在所述换档底座2上，在其它实施方式中，所述定位导向轴5-14可通过其它方式如轴销等固定设置在所述换档底座2上。所述拨块5-11活动设置在所述定位导向轴5-14上，所述拨块5-11开设有通孔，通过通孔套接在所述定位导向轴5-14上。所述拨块5-11一端开设有凹槽，所述操纵机构4的一端活动设置所述凹槽内。所述回位弹簧5-12设置在所述凹槽内。所述顶杆5-13一端与所述回位弹簧5-12连接，所述顶杆5-13的长度大于所述凹槽的深度，所述操纵部件4克服所述回位弹簧5-12的预压缩弹簧力推动顶杆5-13动作，便于操作人员感受到操作部件到达工作位。所述拨叉轴5-15一端与所述拨块5-11的另一端连接，另一端设置有位移传感器5-16，通过位移传感器5-16发送的位移信号得知拨叉轴5-15到达工作位。

所述三档、四档部件设置在所述换档底座2内，所述操纵机构4的一端活动设置所述三档、四档部件内。

所述五档、六档部件设置在所述换档底座2内，所述操纵机构4的一端活动设置所述五档、六档机构内。

所述七档、八档部件设置在所述换档底座2内，所述操纵机构4的一端活动设置所述七档、八档部件内。其中，所述三档、四档部件、五、六档部件、七档、八档部件与所述一档、二档部件5-1结构一致。

参见图5-6，所述倒档部件5-2设置在所述换档底座2内，所述倒档部件5-2与所述一档、二档机构5-1的另一端连接。所述倒档部件包括：倒档顶杆5-22、倒档回位弹簧5-21及倒档锁止单元5-23。所述倒档顶杆5-22一端与所述拨块5-11接触。倒档回位弹簧5-21与所述倒档顶杆5-22的另一端连接。所述倒档锁止单元5-23与所述拨块5-11连接。所述倒档锁止单元5-23包括：倒档锁止挡板5-231、倒档限位支座5-232及倒档位移传感器5-233。所述倒档锁止挡板5-231一端设置在所述拨块5-11开设的凹槽内，另一端开设有坡口。倒档限位支座5-232设置在所述支撑箱体2内，所述坡口与所述倒挡限位支座5-232的台阶接触。倒档位移传感器5-233设置在所述倒档限位支座5-232的凸台上，通过倒档位移传感器5-233发送的位移信号得知拨叉轴5-15到达工作位。

参见图3，详细介绍互锁机构的结构。

所述互锁机构包括：互锁钢球8-1及互锁销8-2。

所述互锁钢球8-1活动设置在与所述互锁凹槽5-151上，所述互锁钢球8-1之间开设有互锁钢球孔8-3。

所述互锁销8-2穿过所述换档底座2与所述互锁钢球8-1固定连接。具体地，在本实施方式中，所述互锁销8-2穿过所述换档底座2通过螺栓与所述互锁钢球8-1固定连接，在其它实施方式中，所述互锁销8-2穿过所述换档底座2通过其它方式如轴销等与所述互锁钢球8-1固定连接。

详细介绍离合机构的结构。

所述离合机构包括：离合锁销6-1、离合锁止弹簧6-2、拉索6-3及离合踏板。

所述离合锁销6-1活动设置在所述互锁钢球孔8-3内。

所述离合锁止弹簧6-2设置在所述换档底座2内，所述离合锁止弹簧6-2一端与所述离合锁销6-1接触。

所述拉索6-3一端穿过所述换档底座2内与所述离合锁销6-1连接。

所述离合踏板与所述拉索6-3另一端连接。

参见图4，详细介绍档位自锁机构的结构。

所述档位自锁机构包括：自锁弹簧9-1及自锁钢球9-2。

所述自锁弹簧9-1一端与所述换档底座2接触。

所述自锁钢球9-2一端与所述自锁弹簧9-1连接，另一端活动设置在所述自锁凹槽5-152内。

同时，在换档底座上设置直通式滑脂嘴10，通过直通式滑脂嘴10加入适量润滑脂，使得换档机构充分润滑，大大提高了其使用寿命。

为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

换档控制杆4-3的一端通过与第一十字销轴3-1与销轴支撑体3-4连接，销轴支撑体3-4通过第二十字销轴3-2与十字轴底座3-3连接，可以实现换档控制杆4-3在各个方向的摆动。由离合锁止弹簧6-2推动离合锁销6-1，离合锁销6-1插入互锁钢球8-1之间开设的互锁钢球孔8-3中，使得互锁机构锁止，当要进行操作时，踩下离合踏板，其中拉索11一端连接离合锁销6-1，另一端连接离合踏板，当离合踏板踩下时，拉索带动离合锁销6-1克服离合锁止弹簧力6-2向下移动，使得互锁机构锁止解除。拨动换档球头4-1，换档球头4-1通过换档操纵杆4-2带动换档控制杆4-3到达所需位置。十字轴底座3-3两侧预先设置了5个孔，五个孔的位置分别与一档、二档部件5-1、三档、四档部件、五档、六档部件、七档、八档部件相对应。当换档控制杆4-3移动到相应选档位置时，选档限位钢球7-2在十字轴底座3-3两侧预先设置了5个孔作用下产生作用力，在选档锁止弹簧7-1和选档限位钢球7-2的共同作用下产生限位力，该机构可以准确提供选档手感力，使得挂档时更便捷、有效。当要进行换一档、二档时，当移动换档球头4-1使得换档控制杆4-3下端克服回位弹簧5-12预压缩弹簧力并推动顶杆5-13移动时，换档控制杆4-3位于拨块5-11的凹槽中，此时前后移动换档球头4-1可使拨块5-11通过拨叉轴5-15和定位导向轴5-14前后移动，其中换档球头4-1向前移动挂上一档，向后移动挂上二档；其余三档、四档、五档、六档、七档、八档原理同上。当要挂倒档时，换档控制杆4-3下端需同时克服回位弹簧5-12和倒档回位弹簧5-21回复力并推动档顶杆和倒档顶杆5-22移动，当换档控制杆4-3下端位于拨块5-11凹槽中，此时换档球头4-1向后移动挂上倒档。挂上倒档后，当拨叉轴5-15连同拨块5-11一起移动时，倒档锁止挡板5-231下端坡口与倒档限位支座5-232台阶接触，使得倒档锁止挡板5-231以倒档顶杆5-22为圆心顺时针旋转，当拨块5-11移动直至挂上倒档后，倒档锁止挡板5-231正好旋转并卡在拨块5-11设置的卡槽中，使得倒档锁止，同时倒档锁止挡板5-231上端凸台与倒档位移传感器5-233接触，给出倒档信息。拨叉轴5-15末端均设置了位移传感器5-12，当挂档成功后位移传感器5-12将各档位信号传动至模拟驾驶系统。在拨叉轴5-15两侧面上均设置一个深度相等的互锁凹槽5-151，互锁钢球8-1与互锁凹槽5-151相匹配，当处于空档位置时，所有拨叉轴5-15的侧面凹槽同互锁钢球8-1和互锁销8-2均在同一直线上。当任意移动某一拨叉轴时，其两侧的互锁钢球8-2从侧面互锁凹槽5-151中被挤出，并推动相邻的互锁钢球和互锁销向两侧移动，直至互锁钢球嵌入其他拨叉轴互锁凹槽中，从而将其他拨叉轴锁止，以达到换档时到位互锁。拨叉轴5-15上表面沿轴向分布3个深度和形状均相同的自锁凹槽5-152。当任一根拨叉轴5-15连同拨块5-11一起轴向移动到空档位或某一工作档位时，自锁钢球9-2正好对准该拨叉轴5-15的自锁凹槽5-152，因此自锁钢球9-2在自锁弹簧9-1的弹簧力的作用下嵌入该自锁凹槽5-152中，拨叉轴5-15的轴向位置被固定，即档位保持在空档或某一工作档位上，不能自行脱出。本发明变速器模拟操纵装置结构紧凑，充分考虑系列化、组合化和通用化和工艺生产加工及拆装维修的各项要求，实现了多档位的复杂换档模拟功能，同时为了提高性能和可靠性，有效设置了选档、档位自锁、互锁、倒档锁止机构，同时设置模拟离合锁止机构，更加真实的模拟手动变速器操纵。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的权利要求范围当中。