变速箱操纵机构及汽车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变速箱操纵机构及汽车，操纵机构包括设置在驾驶室底板上的换档机构总成，设置在换档机构总成上的换档杆，换档杆一端连接操纵手柄，另一端并列连接选档连杆和换档连杆，选档连杆和换档连杆分别通过选档摇臂和换档摇臂连接变速箱换档拨轴；变速箱本体上设置有弹簧支架，弹簧支架和选档摇臂之间设置调节弹簧。本发明通过将弹簧支架设置在变速箱本体上，调节弹簧固定在弹簧支架及选档摇臂之间，实现了调节弹簧的安装不受装车时驾驶室底板上零件位置影响，调节弹簧的两端均固定在汽车车架上，其位置易精确设置，能够有效保证调节弹簧的初始伸长量，实现调节弹簧对变速箱操纵机构选档平衡力的有效平衡。
【专利说明】变速箱操纵机构及汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种变速箱操纵机构及汽车。
【背景技术】
[0002]目前在变速箱换档操纵方面，有直接操纵和间接操纵两种形式。直接操纵是将换档杆直接与变速箱内部换档拨轴相连，通过控制换档杆直接控制变速箱内档位变换。间接操纵是在换档杆和换档拨轴之间设置连杆和换档摇臂，连杆两端分别与换档杆和换档摇臂连接，换档摇臂与换档拨轴连接，通过连杆和换档摇臂进行力的传递，实现通过操纵换档杆以达到变速箱内档位变换的目的。
[0003]在实际操纵过程中，变速箱间接操纵的选档摇臂部分前后选档力不均，通过在选档摇臂上实测发现，选5、R档时(换档摇臂朝向车头运动)，力大小为76N ;选1、2档时(换档摇臂朝向车尾运动)，力大小为ON ;反馈到与换档杆相连的操纵手柄上，就造成驾驶员选档力不均，手感不好。
[0004]现有技术中通过在操纵机构上加一个调节弹簧，调节弹簧初始伸长一定量，平衡前后选档力。为保证调节弹簧初始为伸长状态，在驾驶室底板上焊接一个弹簧支架用来固定调节弹簧，具体参见图1所示，未加载调节弹簧之前，原操纵机构包括设置在驾驶室内的换档机构总成9，所述换档机构总成9上设置换档杆11，换档杆11 一端连接操纵手柄10，另一端连接选档连杆4和换档连杆5，选档连杆4与选档摇臂I连接，换档连杆5与换档摇臂2连接，选档摇臂I和换档摇臂2同时连接变速箱的换档拨轴，换档拨轴的位置可参照图中变速箱本体3的位置粗略估计，通过对操纵手柄10进行操作，借助于换档杆、连杆和选档摇臂，实现变速箱内档位变换。为了平衡前后选档力，在驾驶室底板8上焊接弹簧支架7，调节弹黃6两端分别连接弹黃支架7和换档机构总成9。
[0005]上述调节弹簧6的设置结构，弹簧支架7焊接在驾驶室底板8上，其相对位置容易受焊接工艺、车身钣金本身尺寸加工误差影响。总之，现有的平衡选档力方式受车身其它零部件状态影响较大，具体为:由于调节弹簧6两端分别连接换档机构总成9和弹簧支架7，换档机构总成9安装固定在驾驶室内，初始状态为空档，相对位置受变速箱安装位置、换档机构总成9安装位置影响；弹簧支架7焊接在驾驶室底板8上，相对位置受底板尺寸影响。在弹簧支架7和换档机构总成9之间挂入调节弹簧6时，受弹簧支架7的焊接位置以及后续换档机构总成9的安装位置影响，调节弹簧6的初始伸长量不能保证与设计值相同，调节弹簧6的作用就不能得到有效保障。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本发明要解决的技术问题是如何实现调节弹簧对变速箱操纵机构选档平衡力的有效平衡。
[0008](二)技术方案[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供一种变速箱操纵机构，包括:设置在驾驶室底板上的换档机构总成，设置在所述换档机构总成上的换档杆，所述换档杆一端连接操纵手柄，另一端并列连接选档连杆和换档连杆，所述选档连杆和换档连杆分别通过选档摇臂和换档摇臂连接变速箱换档拨轴；变速箱本体上设置有安装支架，所述安装支架和选档摇臂之间设置弹性部件，所述弹性部件在所述安装支架和选档摇臂之间的初始态为拉伸态，所述弹性部件的拉力垂直于所述选档摇臂的分力记为H)。
[0010]其中，所述选档摇臂上开设有第一安装孔，所述弹性部件的一端安装在所述第一安装孔内；所述安装支架上开设有第二安装孔，所述弹性部件的另一端安装在所述第二安装孔内。
[0011]其中，所述选档摇臂为长圆形，其圆弧状的两端分别开设有圆形的第一通孔和第二通孔，所述选档摇臂通过所述第一通孔与所述选档连杆连接，通过所述第二通孔与所述变速箱换档拨轴连接。
[0012]其中，所述第一安装孔靠近所述第一通孔设置。
[0013]其中，当所述操纵机构处于初始状态，即所述选档摇臂处于空档状态时，所述选档摇臂在所述第一安装孔处向前或向后运动选档时最小选档拉力记为Fl，F1=2F0。
[0014]其中，所述选档摇臂向后运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧的拉力垂直于所述选档摇臂的分力记为F2 ;所述选档摇臂向前运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧的拉力垂直于所 述选档摇臂的分力记为F3，F2-F0=F0-F3。
[0015]其中，所述弹簧支架包括相互垂直的第一安装板和第二安装板，所述第一安装板固定在所述变速箱本体上，所述第二安装板上开设所述第二安装孔。
[0016]本发明还提供了一种汽车，其包括上述任一项所述的变速箱操纵机构。
[0017](三)有益效果
[0018]上述技术方案所提供的变速箱操纵机构及相应的汽车，通过将弹簧支架设置在变速箱本体上，调节弹簧固定在弹簧支架及选档摇臂之间，实现了调节弹簧的安装不受装车时驾驶室底板上零件位置影响，调节弹簧的两端均固定在汽车车架上，其位置易精确设置，能够有效保证调节弹簧的初始伸长量，实现调节弹簧对变速箱操纵机构选档平衡力的有效平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是现有技术中变速箱操纵机构的结构示意图；
[0020]图2是本发明实施例1变速箱操纵机构的结构示意图；
[0021]图3是本发明实施例1中选档摇臂的结构示意图；
[0022]图4是本发明实施例1中弹簧支架的结构示意图；
[0023]图5是本发明实施例1中选档摇臂向后运动选档的示意图；
[0024]图5a和图5b分别是选档摇臂向后运动选档时的受力分析图；
[0025]图6是本发明实施例1中选档摇臂向前运动选档的示意图；
[0026]图6a是选档摇臂向前运动选档时的受力分析图。
[0027]其中，1:选档摇臂；2:换档摇臂；3:变速箱本体；4:选档连杆；5:换档连杆；6:调节弹簧；7:弹簧支架；8:驾驶室底板；9:换档机构总成；10:操纵手柄；11:换档杆；71 --第一安装板;72:第二安装板；101:第一安装孔；102:第二安装孔；103:固定孔；104:第一通孔；105:第二通孔。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029]本实施例中，选档摇臂的向前和向后运动以现有技术中常规的设计方式为例进行描述，具体为:向前运动为朝向车头运动选择5、R档，向后运动为朝向车尾运动选择1、2档。当然，本实施例的变速箱操纵机构的设置方式不完全局限于上述设定，也可以设计为选档摇臂向前运动选择1、2档、向后运动选择5、R档，其具体实现方式与下述相似。
[0030]图2示出了本实施例变速箱操纵机构的结构示意图，该操纵机构包括设置在驾驶室底板8上的换档机构总成9，设置在所述换档机构总成9上的换档杆11，所述换档杆11一端连接操纵手柄10，另一端并列连接选档连杆4和换档连杆5，所述选档连杆4和换档连杆5分别通过选档摇臂I和换档摇臂2连接变速箱换档拨轴。本实施例中，通过在变速箱本体3上设置弹簧支架7作为安装支架，在所述弹簧支架7和选档摇臂I之间设置调节弹簧6作为弹性部件，来实现调节弹簧6对操纵机构选档力的平衡，调节弹簧6在所述弹簧支架7和选档摇臂I之间的初始态为拉伸态，所述调节弹簧6的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力记为F0。。
[0031]具体地，参照图3和图4所示，所述选档摇臂I为长圆形，其圆弧状的两端分别开设有圆形的第一通孔104和第二通孔105，所述选档摇臂I通过所述第一通孔104与所述选档连杆4连接，通过所述第二通孔105与所述变速箱换档拨轴连接；在所述选档摇臂I上，靠近所述第一通孔104设置有第一安装孔101，所述调节弹簧6的一端安装在所述第一安装孔101内。所述弹簧支架7包括相互垂直的第一安装板71和第二安装板72，所述第一安装板71固定在所述变速箱本体3上，所述第二安装板72上开设第二安装孔102，所述调节弹簧6的另一端安装在所述第二安装孔102内。
[0032]为实现调节弹簧6对操纵机构换档力的平衡，当所述操纵机构处于初始状态，即所述选档摇臂I处于空档状态时，所述选档摇臂I在所述第一安装孔101处向前运动选档时最小选档拉力记为Fl，FO为Fl的一半。该设置所起的作用为:操纵机构处于原始状态时，调节弹簧6具有初始伸长量，该初始伸长量所产生的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力即为H)，因该力的存在，在操纵机构处于初始位置时，选档摇臂I向前运动选档所需要的力即为H) ；F0为Fl的一半，能够实现操纵机构处于初始位置时，选档摇臂I向后运动选档所需要的力为Fl-FO=FO,因此能够实现操纵机构处于初始位置时，选档摇臂I向前、向后运动选档所需要的力相等，初步实现操纵机构选档力平衡。
[0033]进一步地，设定所述选档摇臂I向后运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧6的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力记为F2 ;所述选档摇臂I向前运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧6的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力记为F3，F2-F0=F0-F3。该设置所起的作用为:选档摇臂I向后运动选档时，需要克服调节调节弹簧6的拉力，该选档操作达到极限位置时，F2即为驾驶员需要为选档所施加的力；选档摇臂I向前运动选档时，因调节弹簧6具有初始伸长量，此时调节弹簧6的拉力起助力作用，调节弹簧6的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力F3即为助力，因选档摇臂I在所述第一安装孔101处向前运动选档时最小选档拉力为Fl，所以此时需要驾驶员为选档所施加的力为F1-F3，在F2-F0=F0-F3时，能够得知选档摇臂I在不同的选档位置所施加的力相同，实现了操纵机构选档力的平衡。
[0034]为实现上述结构及功能，下面以一个具体的实例来介绍调节弹簧6的设置。
[0035]首先，关于选档摇臂I的结构设置。参照图3所示，长圆形的选档摇臂I上，第一通孔104的圆心和第二通孔105的圆心之间的距离为100mm,第一安装孔101的圆心与第二通孔105的圆心在选档摇臂I长度方向上的投影之间的距离为80mm ;为适应调节弹簧6安装挂钩的需要，第一安装孔101的内径设置为Φ4，第一安装孔101的圆心距离选档摇臂I一侧长边的距离为10mm。在选档摇臂I的第一通孔104处，测得拉动选档摇臂I的最小力为76N，此时以第二通孔105为回转中心的回转半径为IOOmm ;在第一安装孔101位置，回转半径为80mm，根据牛顿定律，选档摇臂I此处最小拉力F1=76NX 100mm+80mm=95N。
[0036]其次，关于调节弹簧6的选用，选择弹簧系数k=2N/mm，弹簧原始长度173mm。为平衡选档力，弹簧始终处于伸长状态，初始状态时调节弹簧6拉伸量。
[0037]图5示出了选档摇臂I向后运动选择1、2档时调节弹簧6处于拉伸情况的示意图。如图所示，初始位置时调节弹簧6拉力为F4，选1、2档极限位置时调节弹簧6拉力为F5。初始位置时调节弹簧6与选档摇臂I中心线(即选档摇臂I中第一通孔104与第二通孔105的圆心连线)夹角α =46°，故初始位置调节弹簧6的拉力垂直于所述选档摇臂I的分力 F0=F4.Sina，F4=2N/mm*33mm=66N，所以 F0=47.5N，如图 5a 所示。
[0038]选1、2档时调节弹簧6的拉力为阻力，选档到极限位置时选档摇臂I位移为Ll=17.3mm,调节弹簧6与选档摇臂I中心线夹角α=41° ,调节弹簧6整体拉伸量为50mm,此时调节弹簧6拉力F5=2N/mm*50mm=100N，垂直于选档摇臂I的分力为F2=F5 *Sin α =65Ν,如图5b所示,操作选1、2档时驾驶人员需施加65N力才能推动选档摇臂I。
[0039]图6示出了选档摇臂I向前运动选择5、R档时调节弹簧6处于拉伸情况的示意图。如图所示，选5、R档时调节弹簧6拉力为助力，此阶段调节弹簧6被压缩，到极限位置时向后的位移为L2=18mm，调节弹簧6与选档摇臂I中心线夹角α=56°，调节弹簧6整体拉伸量为18mm,此时调节弹簧6拉力F6=2N/mm*18mm=36N,垂直于选档摇臂I的分力为F3=F6.Sina =30N,如图6a所示。由于拉动摇臂的力为F1=95N,所以操作时驾驶人员还需施加的力为65N。
[0040]由上可知:在初始位置，选档摇臂I向前、向后所需要的力均为47.5N ;选1、2档位置所需要的力为65N，选5、R档位置所需要的力为65N，变速箱采用此种操纵机构可以达到力平衡。
[0041]根据本实施例的操纵机构安装结构，变速箱操纵机构来货状态就已经保证了选档力是平衡的，不需要再额外增加机构，不用考虑在驾驶室底板上选择位置焊接弹簧支架；本实施例中调节弹簧安装方便，选取合适的弹簧挂入支架安装孔即可；不同的变速箱选取不同的弹簧系数，即可做到平衡选档力。
[0042]实施例2
[0043]本发明还提供了一种汽车，本实施例的汽车采用上述实施例1中所述的变速箱操纵机构，该汽车能够通过变速箱操纵机构中调节弹簧的设置位置和设置结构的改进，实现驾驶员通过操作手柄进行选档时施力平衡，提高整车质量的同时也能够提高驾驶员驾驶汽车的舒适度。
[0044]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种变速箱操纵机构，包括:设置在驾驶室底板(8)上的换档机构总成(9)，设置在所述换档机构总成(9)上的换档杆(11)，所述换档杆(11) 一端连接操纵手柄(10)，另一端并列连接选档连杆(4)和换档连杆(5)，所述选档连杆(4)和换档连杆(5)分别通过选档摇臂(I)和换档摇臂(2 )连接变速箱换档拨轴；其特征在于，变速箱本体(3 )上设置有安装支架，所述安装支架和选档摇臂(I)之间设置弹性部件，所述弹性部件在所述安装支架和选档摇臂(I)之间的初始态为拉伸态，所述弹性部件的拉力垂直于所述选档摇臂(I)的分力记为F0。
2.如权利要求1所述的变速箱操纵机构，其特征在于，所述选档摇臂(I)上开设有第一安装孔(101)，所述弹性部件的一端安装在所述第一安装孔(101)内；所述安装支架上开设有第二安装孔(102)，所述弹性部件的另一端安装在所述第二安装孔(102)内。
3.如权利要求2所述的变速箱操纵机构，其特征在于，所述选档摇臂(I)为长圆形，其圆弧状的两端分别开设有圆形的第一通孔(104)和第二通孔(105)，所述选档摇臂(I)通过所述第一通孔(104)与所述选档连杆(4)连接，通过所述第二通孔(105)与所述变速箱换档拨轴连接。
4.如权利要求3所述的变速箱操纵机构，其特征在于，所述第一安装孔(101)靠近所述第一通孔(104)设置。
5.如权利要求4所述的变速箱操纵机构，其特征在于，当所述操纵机构处于初始状态，即所述选档摇臂(I)处于空档状态时，所述选档摇臂(I)在所述第一安装孔(101)处向前或向后运动选档时最小选档拉力记为Fl，F1=2R)。
6.如权利要求5所述的变速箱操纵机构，其特征在于，所述选档摇臂(I)向后运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧(6)的拉力垂直于所述选档摇臂(I)的分力记为F2 ;所述选档摇臂(I)向前运动选档所到达极限位置时，所述调节弹簧(6)的拉力垂直于所述选档摇臂(I)的分力记为F3，F2-F0=F0-F3。
7.如权利要求2所述的变速箱操纵机构，其特征在于，所述弹簧支架(7)包括相互垂直的第一安装板(71)和第二安装板(72)，所述第一安装板(71)固定在所述变速箱本体(3)上，所述第二安装板(72)上开设所述第二安装孔(102 )。
8.一种汽车，其特征在于，包括上述权利要求1-7中任一项所述的变速箱操纵机构。
【文档编号】F16H59/02GK103807421SQ201210448716
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】丁盛, 陈祥 申请人:北汽福田汽车股份有限公司