一种车用变速器换档泊车机构总成的制作方法

本发明涉及变速器技术领域，具体是一种车用变速器换档泊车机构总成。

背景技术：

首先，全地形车具有多种用途，如沙滩车、雪地车、场地车、军用越野、野外救护等，且不受道路条件的限制，在各种场合应用较广，其应用范围逐年增加，并有蔓延至全球的趋势。适合公路以外地域行驶的全地形车技术仍存在很大的发展空间，无论是军用还是民用市场都具有很大的需求；随着社会的进步和发展，随着全球自然灾害的频频发生，对全地形的要求也在不断提高，面临着更大的挑战；为使全地形车适应性更强，在满足功能要求的前提下，需尽可能精简自身的结构、空间及重量，各零部件尽可能一件多能，高度集成；其次，随着全球对汽车排放要求及标准的逐步提高，新能源汽车，如电动汽车、混合动力汽车将成为汽车发展的趋势和主流，相对应的新能源汽车变速器将趋于少档化（如两档或一档）、重量轻及体积小等方向发展，因此本发明提供一种集换档变速功能和泊车功能于一体的车用变速器换档泊车机构总成，可以应用于手动换档或电机驱动自动换档操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车用变速器换档泊车机构总成，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种车用变速器换档泊车机构总成，包括内换档毂、第一球轴承、泊车凸轮扭转回位弹簧、泊车凸轮、卡环、外换档毂、压力弹簧和第二球轴承；所述第一球轴承与第二球轴承间安装有空套在内换档毂上的泊车凸轮扭转回位弹簧，第一球轴承与第二球轴承间还安装有泊车凸轮和外换档毂，泊车凸轮空套在内换档毂上通过限位销进行轴向限位，所述外换档毂空套在内换档毂上并通过换档销进行周向限位，泊车凸轮扭转回位弹簧位于第一球轴承与泊车凸轮之间，外换档毂的左右两端均设置有压力弹簧，压力弹簧套在内换档毂上，泊车凸轮的另一端通过轴向安装进行限位的卡环连接至压力弹簧；内换档毂通过第一球轴承及第二球轴承支承安装于变速器壳体轴承孔，并通过安装在内换档毂两端的O型圈对变速器壳体及内换档毂进行密封，当内换档毂旋转时，通过限位销推动泊车凸轮旋转，换档销推动外换档毂旋转和轴向移动。

作为本发明进一步的方案：所述内换档毂的一端设有用于输入驱动力矩的花键及用于固定输入对手件的螺纹，内换档毂的两端均设置有用于安装O型圈的第一凹槽，内换档毂上设置有用于安装泊车凸轮扭转回位弹簧的第二凹槽，内换档毂上设置有用于安装限位销及换档销的两个孔，两个孔的位置与限位销及换档销的位置相对应，内换档毂上设置有用于驱动换档拨叉的第一螺旋导孔；内换档毂上设置有用于对压力弹簧进行轴向限位的卡环安装的卡环安装槽；内换档毂上设置有用于换档定位座定位的齿形槽；内换档毂的另一端设置有用于安装档位位置传感器的扁方及用于固定档位位置传感器的卡环槽；所述第一螺旋导孔设有用于换档缓冲同步用的缓冲区。

作为本发明进一步的方案：所述内换档毂上设有四个方形孔，四个方形孔位于安装外换档毂和两个压力弹簧的区域；所述泊车凸轮扭转回位弹簧设有定向及限位用的插脚，用于保持泊车凸轮工作状态以及复位的弯钩结构；所述泊车凸轮的外圆有一顶压作用的凸包，泊车凸轮的环形柱体上设置有用于轴向限位及工作区间回转或回位的第一腰形孔；所述压力弹簧采用了平端对顶波形弹簧结构。

作为本发明进一步的方案：所述外换档毂的环形柱体上设有用于圆周方向限位的第二腰形孔，所述外换档毂的环形柱体上还设有用于换档及泊车的第二螺旋导孔。

作为本发明进一步的方案：所述泊车凸轮与内换档毂为间隙配合，通过限位销与内换档毂过盈配合，将泊车凸轮限定在内换档毂相应的位置，并通过泊车凸轮扭转回位弹簧与泊车凸轮安装配合实现对泊车凸轮预紧，当泊车凸轮在泊车工作状态时，相对于内换档毂在腰形孔所限定的范围内相对回转运动，非泊车工作状态与内换档毂同步转动。

作为本发明进一步的方案：所述外换档毂与内换档毂为间隙配合，通过换档销与内换档毂的过盈配合，所述内换档毂上的第一螺旋导孔与外换档毂上的第二螺旋导孔对齐，并通过压力弹簧及卡环对外换档毂进行轴向限位并施加预紧力，换档销处于外换档毂腰形孔中部，执行换档操作时，转动内换档毂通过换档销推动外换档毂转动同时在腰形孔所限定的范围内直线移动。

作为本发明进一步的方案：所述内换档毂上设有多个第一螺旋孔，所述内换档毂上安装有多个外换档毂，每个外换档毂上均设置有第二螺旋孔，多个第一螺旋孔分别与第二螺旋孔对齐安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该车用变速器换档泊车机构总成设计合理，结构紧凑，是一种集换档变速功能和泊车功能于一体的车用变速器换档泊车机构总成，可以应用于手动换档或电机驱动自动换档操作；与传统的选档机构及换档机构分别由各自的电机驱动相比，本发明仅需一台电机即可实现，具有明显的成本优势；且经过对本发明所属件简单的优化及数量增加，即可实现本发明的功能拓展，应用于多个前进档的变速器。

附图说明

图1为本发明在空档状态下的结构示意图；

图2为图1的B-B剖视图。

图3为图1的C-C剖视图；

图4为图1的D-D剖视图；

图5为图1的E-E剖视图；

图6为本发明中第二换档螺旋导孔的展开图；

图7为本发明在前进档状态下的B-B剖视图。

图8为本发明在前进档状态下的C-C剖视图；

图9为本发明在前进档状态下的D-D剖视图；

图10为本发明在前进档状态下的E-E剖视图；

图11为本发明在倒档状态下的B-B剖视图。

图12为本发明在倒档状态下的C-C剖视图；

图13为本发明在倒档状态下的D-D剖视图；

图14为本发明在倒档状态下的E-E剖视图；

图15为本发明在泊车档状态下的B-B剖视图。

图16为本发明在泊车档状态下的C-C剖视图；

图17为本发明在泊车档状态下的D-D剖视图；

图18为本发明在泊车档状态下的E-E剖视图；

图19为本发明中内换档毂10的主视图；

图20为本发明中内换档毂10的侧视图；

图21为本发明中内换档毂10的局部结构示意图。

图22为本发明中内换档毂10的F-F剖视图；

图23为本发明中第一换档螺旋导孔的展开图；

图24为本发明中泊车凸轮扭转回位弹簧的主视图；

图25为本发明中泊车凸轮扭转回位弹簧的侧视图；

图26为本发明中泊车凸轮的主视图；

图27为本发明中泊车凸轮的侧视图；

图28为本发明中压力弹簧的主视图；

图29为本发明中压力弹簧的侧视图；

图30为本发明中外换档毂的结构示意图之一；

图31为本发明中外换档毂的结构示意图之二；

图32为本发明的优化结构示意图；

图33为本发明的优化结构的B-B剖视图。

图34为本发明的优化结构的C-C剖视图；

图35为本发明的优化结构的D-D剖视图；

图36为本发明的优化结构的G-G剖视图；

图37为本发明的优化结构的E1-E1剖视图；

图38为本发明的优化结构中第二螺旋导孔a的展开图；

图39为本发明的优化结构中第二螺旋导孔b的展开图。

其中：10-内换档毂；10a-内换档毂a；11-花键；11a-螺纹；12-第一凹槽；13-孔；14-卡环安装槽；15-第一螺旋导孔；15a-第一螺旋导孔a；15b-第一螺旋导孔b；16-扁方；16a-卡环槽；17-齿形槽；17a-齿形槽a；18-第二凹槽；19-方形孔；20-第一球轴承；30-泊车凸轮扭转回位弹簧；31-插脚；32-弯钩结构；40-泊车凸轮；41-第一腰形孔；42-凸包；50-卡环；60-外换档毂；60a-外换档毂a；60b-外换档毂b；61-第二腰形孔；62-第二螺旋导孔；62a-第二螺旋导孔a；62b-第二螺旋导孔b；70-压力弹簧；80-第二球轴承；90-O型圈；100-换档销；110-限位销；120-棘爪弹簧；130-泊车棘爪；140-泊车齿轮；150-第一换档拨叉；160-换档定位座；170-第二档位拨叉；01-前进挡；011-前进挡A；012-前进挡B；013-前进挡C；02-空挡；03-倒挡；04-泊车档；05-缓冲区。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-3，一种车用变速器换档泊车机构总成，包括内换档毂10、第一球轴承20、泊车凸轮扭转回位弹簧30、泊车凸轮40、卡环50、外换档毂60、压力弹簧70和第二球轴承80；所述第一球轴承20与第二球轴承80间安装有空套在内换档毂10上的泊车凸轮扭转回位弹簧30，第一球轴承20与第二球轴承80间还安装有泊车凸轮40和外换档毂60，泊车凸轮40空套在内换档毂10上通过限位销110进行轴向限位，所述外换档毂60空套在内换档毂10上并通过换档销100进行周向限位，泊车凸轮扭转回位弹簧30位于第一球轴承20与泊车凸轮40之间，外换档毂60的左右两端均设置有压力弹簧70，压力弹簧70套在内换档毂10上，泊车凸轮40的另一端通过轴向安装进行限位的卡环50连接至压力弹簧70；

所述泊车凸轮40上安装有沿径向的限位销110，通过限位销110与内换档毂10过盈配合，将泊车凸轮40及泊车凸轮扭转回位弹簧30安装于内换档毂10对应功能部位；所述外换档毂60上安装有沿径向的换档销100，所述换档销100与内换档毂10过盈配合，通过换档销100与内换档毂10过盈配合及卡环50的卡固，将外换档毂60及压力弹簧70安装于内换档毂10对应的功能部位；当内换档毂10旋转时，通过限位销110推动泊车凸轮40旋转，换档销100推动外换档毂60旋转和轴向移动；内换档毂10通过第一球轴承20及第二球轴承80支承安装于变速器壳体轴承孔，并通过安装在内换档毂10两端的O型圈90对变速器壳体及内换档毂10进行密封，防止润滑油泄漏，同时可以充分利用变速器内部润滑油对各活动部件润滑；

内换档毂10的一端设有用于输入驱动力矩的花键11及用于固定输入对手件的螺纹11a，内换档毂10的两端均设置有用于安装O型圈90的第一凹槽12，内换档毂10上设置有用于安装泊车凸轮扭转回位弹簧30的第二凹槽18，内换档毂10上设置有用于安装限位销110及换档销100的两个孔13，两个孔13的位置与限位销110及换档销100的位置相对应，内换档毂10上设置有用于驱动第一换档拨叉150的第一螺旋导孔15；内换档毂10上设置有用于对压力弹簧70进行轴向限位的卡环50安装的卡环安装槽14；内换档毂10上设置有用于换档定位座160定位的齿形槽17；内换档毂10的另一端设置有用于安装档位位置传感器的扁方16及用于固定档位位置传感器的卡环槽16a；所述第一螺旋导孔15设有用于换档缓冲同步用的缓冲区；另外作为本发明的一个优选方案，在内换档毂10上增设有四个方形孔19，四个方形孔19位于安装外换档毂60和两个压力弹簧70的区域，可将本零件的中部镂空，采用铸造工艺，以进一步减轻本发明的重量，减少材耗，降低制造成本；所述泊车凸轮扭转回位弹簧30设有定向及限位用的插脚31，用于保持泊车凸轮40工作状态以及复位的弯钩结构32，扭转回位弹簧30套在内换档毂10上，插脚31与内换档毂10的第二凹槽18配合进行周向限位，弯钩结构32与泊车凸轮40配合实现对泊车凸轮40的周向复位，扭转回位弹簧30安装后将保持一定预紧力；所述泊车凸轮40的外圆有一顶压作用的凸包42，用于泊车时顶压泊车棘爪130，泊车凸轮40的环形柱体上设置有用于轴向限位及工作区间回转或回位的第一腰形孔41；所述压力弹簧70采用了平端对顶波形弹簧结构，可以使外换档毂60受力更均匀，换档更顺畅；所述外换档毂60的环形柱体上设有用于圆周方向限位的第二腰形孔61，使外换档毂60可在第二腰形孔61限定的范围内轴向移动，所述外换档毂60的环形柱体上还设有用于换档及泊车的第二螺旋导孔62。

内换档毂10通过花键11a接受输入的换档力矩并转动，由限位销110驱动泊车凸轮40，由换档销100驱动外换档毂60同步转动，通过内换档毂10的第一螺旋导孔15及外换档毂60的第二螺旋导孔62驱动第一换档拨叉150，将内换档毂10、外换档毂60的旋转运动转换为第一换档拨叉150的直线运动，第一换档拨叉150可以通过安装于壳体上的移动轴（又叫滑轨）安装，即通过拨叉孔空套在移动轴上，可轴向直线移动，这是现有成熟技术，从而实现换档操作，内换档毂10上的齿形槽17设有前进档、空档、倒档、泊车档共四个功能位置，齿形槽17是用于锁止档位，是根据第一螺旋导孔15和第二螺旋导孔62的功能部位一一对应设计，即螺旋导孔旋转一定的角度到达某一档位，对应设计齿形槽进行锁档，通过内换档毂10上的齿形槽17配合安装于壳体的换档定位座160对相应档位进行锁止，进而实现换档操作；当内换档毂10转至泊车功能区间时，泊车凸轮扭转回位弹簧30与泊车凸轮40开始工作，泊车凸轮40与泊车棘爪130为顶靠配合，通过泊车凸轮40的凸包42顶压泊车棘爪130，泊车棘爪130插入泊车齿轮140齿槽，同时内换档毂10及外换档毂60的螺旋导孔驱动第一换档拨叉150退至空档位置，完成泊车锁止操作；解除泊车时，只需将内换档毂10旋转至非泊车功能区，泊车凸轮40在泊车凸轮扭转回位弹簧30作用下回归初始位置，泊车棘爪130在棘爪弹簧120的作用下，从泊车齿轮140齿槽中拔出，回归初始位置，进而完成解除泊车操作。

针对换档过程，详细说明如下：外换档毂60通过螺旋导孔62驱动换档拨叉进行轴向直线移动，当第一换档拨叉150所驱动的齿套还未完全进入档位时，第一换档拨叉150将在外换档毂的螺旋导孔62、内换档毂第一螺旋导孔15以及安装于壳体的换档定位座160的共同作用下，先锁定档位，外换档毂60压缩一端压力弹簧70，第一换档拨叉150将在压力弹簧70的作用下适时进入已锁定的目标档位，第一换档拨叉150到达目标档位时，压力弹簧70恢复初始平衡状态，完成换档；在这整个档位切换过程中，外换档毂60实际上执行了包括选档、同步及换档三个动作：第二螺旋导孔62及第一螺旋导孔15转动的过程中，由于螺旋的特性，旋转的方向决定了所选的档位，使第一换档拨叉150按预定档位轴向直线移动，在第一换档拨叉150还未完全到达档位时，在内换档毂10换档力矩的作用下，第一换档拨叉150反作用于外换档毂60，使外换档毂60压缩一端的压力弹簧70，在换档力矩及弹簧压力的共同作用下，将第一换档拨叉150推至外换档毂60的螺旋导孔62相应的档位，同时内换档毂在第一螺旋导孔15及安装于壳体的换档定位座160的共同作用下，先锁定目标档位，此时外换档毂60将在压力弹簧70的作用下，将第一换档拨叉150推至目标档位，同时外换档毂60两端的压力弹簧70恢复初始状态，完成整个换档过程。

由上述可知，本发明将变速器完成档位切换过程中的选档、换档、同步、档位锁定及泊车的功能合并为一体，不但巧妙地解决了布置空间的问题，而且减少了零部件的数量，还降低了变速器总成的重量，减少了装配加工工序，实现了一件多能的功用，同时降低了采购成本。

图1的B-B剖视图展示了内换档毂10与泊车凸轮扭转回位弹簧30的安装状态及与对手件泊车棘爪弹簧120、泊车棘爪130、泊车齿轮140的结构和及相对位置关系；图1的C-C剖视图展示了内换档毂10、限位销110与泊车凸轮40的安装状态及与对手件泊车棘爪130、泊车齿轮140的结构和相对位置关系；图1的D-D剖视图展示了内换档毂10、换档销100与外换档毂60的安装状态，内换档毂10的第一换档螺旋导孔15与外换档毂60的第二换档螺旋导孔62的相对位置，以及对手件第一换档拨叉150的结构和相对位置关系；图1的E-E剖视图展示了内换档毂10齿形槽17的结构，前进档、空档、倒档及泊车档的定位槽分布情况，以及对手件换档定位座160的滚动体相对齿形槽17顶靠的位置关系；换档螺旋导孔展开图，展示了换档螺旋导孔的形状，以及前进档、空档、倒档及泊车档的排布情况。

作为本发明的优化及功能拓展，新增设两个前进档操作部位，所述外换档毂60设置有两个，分别为外换档毂a60a和外换档毂b60b，外换档毂a60a和外换档毂b60b串联连接，以适应变速器多个前进档的换档操作需求：内换档毂10设计优化拓展成图中内换档毂a10a所示，内换档毂a10a上设有第一螺旋导孔a15a和第一螺旋导孔b15b，第一螺旋导孔a15a由上至下依次为前进挡、前进挡、前进挡、空挡、倒挡和泊车档，增加一个第一螺旋导孔15b，原将有的齿形槽17优化成齿形槽a17a，增加了两个齿形槽17即前进挡B012和前进挡C013对应的齿形槽17，同时加长内换档毂10总长，增加一相同的换档销孔13；对外换档毂60设计优化拓展成图中外换档毂a60a所示，将原有的第二螺旋导孔62优化成第二螺旋导孔a62a，新增加设计一外换档毂b60b，对应的第二螺旋导孔b62b，第二螺旋导孔b62b与第二螺旋导孔a62a分别通过内换档毂10旋转，固定于内换档毂10上的换档销100分别驱动外换档毂a60a及外换档毂b60b，外换档毂a60a上的第二螺旋导孔a62a驱动对应档位的拨叉销（拨叉销与拨叉整体锻造结构），外换档毂b60b上的第二螺旋导孔b62b驱动对应档位的拨叉销（拨叉销与拨叉整体锻造结构），两个螺旋导孔只需通过换档销100安装于内换档毂10相应的位置，由内换档毂10旋转来驱动进行同步转动；同时增加压力弹簧70及换档销110各一件；图37和38展示了两组第一螺旋导孔a15a和第二螺旋导孔a62a，第一螺旋导孔b15b和第二螺旋导孔b62b在前进档C013、前进档B012、前进档A011、空档02、倒档03、泊车档04时，与第一换档拨叉150及第二档位拨叉170的位置关系，并可实现档位互锁，本发明档位互锁功能，主要是通过第二螺旋导孔b62b与第二螺旋导孔a62a的形状及定位齿形槽17的配合来实现：即第二螺旋导孔b62b与第二螺旋导孔a62a，在转动过程中分别驱动各自的换档拨叉进行轴向移动或静止不动来保证实现在前进档C013、前进档B012、前进档A011、空档02、倒档03、泊车档04时，两个换档拨叉处对应的位置，不会发生同时挂入两个档的情况，如第二螺旋导孔a62a从泊车档04、倒档03、空档02依次转至前进档A011时，第二螺旋导孔b62b也从从泊车档04、倒档03、空档02依次转至前进档A011，第二螺旋导孔a62a所驱动的第一换档拨叉150进行了轴向来回运动进行档位切换，而由第二螺旋导孔b62b所叉动的第二档位拨叉170则没有进行轴向移动，保持在空档位置；同理从前进档B012转至前进档C013，第二螺旋导孔a62a所驱动的拨叉150没有进行轴向移动，保持在空档位置，而由第二螺旋导孔b62b所叉动的第二档位拨叉170则进行轴向移动，进行了档位切换，这样确保了每次只能挂一个档，每个档由定位座及齿形槽配合进行锁止，实现了互锁；由上述可知，经过对本发明所属件简单的优化及数量增加，即可实现本发明的功能拓展，应用于多个前进档的变速器。

本发明的另一拓展应用，通过电机对内换档毂花键11进行驱动，实现选换档操作，也可应用于电动汽车或混动汽车变速器，与传统的选档机构及换档机构分别由各自的电机驱动相比，本发明仅需一台电机即可实现，具有明显的成本优势。

对于第一球轴承20、第二球轴承80、O型圈90、花键11、螺纹11a等零件或功能部位等本发明未特殊表述的部分，可根据具体变速器实施的要求，参考通用零部件相对应的技术条件及标准进行选用实施。

本发明的工作原理是：内换档毂10通过花键11a接受输入的换档力矩并转动，由限位销110驱动泊车凸轮40，由换档销100驱动外换档毂60同步转动，通过内换档毂10的第一螺旋导孔15及外换档毂60的第二螺旋导孔62驱动第一换档拨叉150，将内换档毂10、外换档毂60的旋转运动转换为第一换档拨叉150的直线运动，从而实现换档操作，内换档毂10上的齿形槽17设有前进档、空档、倒档、泊车档共四个功能位置，通过内换档毂10上的齿形槽17配合安装于壳体的换档定位座160对相应档位进行锁止，进而实现换档操作；当内换档毂10转至泊车功能区间时，泊车凸轮扭转回位弹簧30与泊车凸轮40开始工作，泊车凸轮40与泊车棘爪130为顶靠配合，通过泊车凸轮40的凸包42顶压泊车棘爪130，泊车棘爪130插入泊车齿轮140齿槽，同时内换档毂10及外换档毂60的螺旋导孔驱动第一换档拨叉150退至空档位置，完成泊车锁止操作；解除泊车时，只需将内换档毂10旋转至非泊车功能区，泊车凸轮40在泊车凸轮扭转回位弹簧30作用下回归初始位置，泊车棘爪130在棘爪弹簧120的作用下，从泊车齿轮140齿槽中拔出，回归初始位置，进而完成解除泊车操作。

针对换档过程，详细说明如下：外换档毂60通过螺旋导孔62驱动换档拨叉进行轴向直线移动，当第一换档拨叉150所驱动的齿套还未完全进入档位时，第一换档拨叉150将在外换档毂的螺旋导孔62、内换档毂第一螺旋导孔15以及安装于壳体的换档定位座160的共同作用下，先锁定档位，外换档毂60压缩一端压力弹簧70，第一换档拨叉150将在压力弹簧70的作用下适时进入已锁定的目标档位，第一换档拨叉150到达目标档位时，压力弹簧70恢复初始平衡状态，完成换档；在这整个档位切换过程中，外换档毂60实际上执行了包括选档、同步及换档三个动作：第二螺旋导孔62及第一螺旋导孔15转动的过程中，由于螺旋的特性，旋转的方向决定了所选的档位，使第一换档拨叉150按预定档位轴向直线移动，在第一换档拨叉150还未完全到达档位时，在内换档毂10换档力矩的作用下，第一换档拨叉150反作用于外换档毂60，使外换档毂60压缩一端的压力弹簧70，在换档力矩及弹簧压力的共同作用下，将第一换档拨叉150推至外换档毂60的螺旋导孔62相应的档位，同时内换档毂在第一螺旋导孔15及安装于壳体的换档定位座160的共同作用下，先锁定目标档位，此时外换档毂60将在压力弹簧70的作用下，将第一换档拨叉150推至目标档位，同时外换档毂60两端的压力弹簧70恢复初始状态，完成整个换档过程。

该车用变速器换档泊车机构总成设计合理，结构紧凑，是一种集换档变速功能和泊车功能于一体的车用变速器换档泊车机构总成，可以应用于手动换档或电机驱动自动换档操作；与传统的选档机构及换档机构分别由各自的电机驱动相比，本发明仅需一台电机即可实现，具有明显的成本优势；且经过对本发明所属件简单的优化及数量增加，即可实现本发明的功能拓展，应用于多个前进档的变速器。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。