《自动式手动变速器及其变速操纵机构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动式手动变速器及其变速操纵机构.pdf（16页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103867697 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103867697 A (21)申请号 201210539070.5 (22)申请日 2012.12.13 F16H 59/02(2006.01) (71)申请人 伊顿公司 地址 美国俄亥俄州 (72)发明人 沈欢 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 吴鹏 马江立 (54) 发明名称 自动式手动变速器及其变速操纵机构 (57) 摘要 本发明涉及自动式手动变速器及其变速操纵 机构。该变速操纵机构包括 ： n 个换档拨叉组件， n 1 ； 可绕纵向轴线转动并绕外周面形成有无。
2、端 环形的凹槽的转鼓， n1 时凹槽包括当从转鼓外 周面的展开图看去时与纵向轴线垂直的直线形部 段和与直线形部段续接并在展开图中呈 S 形的 S 形部段， n=1 时凹槽在展开图中整体为一 S 形部 段 ； 具有第一和第二端部的 n 个换档拨杆， 第一端 部与凹槽侧面滑动接合， 第二端部与一换档拨叉 组件操作连接 ； 随着转鼓转动， n 个换档拨杆的第 一端部依次单独与凹槽 S 形部段滑动接合而使 n 个换档拨杆依次来回摆动并由第二端部依次带动 n 个换档拨叉组件往复移动， 从而使变速器顺序 实现至多 2n 个传递机械动力的档位。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附。
3、图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 (10)申请公布号 CN 103867697 A CN 103867697 A 1/1 页 2 1. 一种用于自动式手动变速器的变速操纵机构， 包括 ： n 个换档拨叉组件 （41， 42， 43） ， 其中 n 为等于或大于 1 的整数， 每个换档拨叉组件都可 往复移动而选择性地经由所述变速器的特定齿轮副传递机械动力， 以使所述变速器实现特 定档位 ； 可受驱动而绕与所述换档拨叉组件往复移动的方向平行的纵向轴线 （22） 转动的转鼓 （21） ， 所述转鼓绕其外周面形成有无端环形的凹。
4、槽 （23） ； 其中， 当n大于1时， 所述凹槽包括 当从所述转鼓的外周面的展开图看去时呈与所述纵向轴线 （22） 垂直的直线形的直线形部 段 （25） 和与该直线形部段续接并在所述展开图中呈 S 形的 S 形部段 （24） ； 当 n 等于 1 时， 所述凹槽在所述展开图中整体为呈 S 形的 S 形部段 （24） ； 和 n 个换档拨杆 （31， 32， 33） ， 每个换档拨杆可在与所述换档拨叉组件往复移动的方向平 行的平面内摆动并具有第一和第二端部， 所述第一端部与所述凹槽 （23） 的侧面相接触地滑 动接合在所述凹槽内， 所述第二端部与相应的一个换档拨叉组件操作连接， 其中， 随着所。
5、述转鼓 （21） 转动， 所述 n 个换档拨杆的第一端部依次单独地与所述凹槽 （23） 的所述 S 形部段 （24） 滑动接合， 由此使所述 n 个换档拨杆依次来回摆动并通过相应的 第二端部依次带动所述 n 个换档拨叉组件往复移动一次， 从而使所述变速器顺序地实现至 多 2n 个能传递机械动力的档位。 2. 根据权利要求 1 所述的变速操纵机构， 其特征在于， 所述 S 形部段 （24） 在所述转鼓 （21） 的周向上的长度为所述转鼓的周向总长度的 1/n。 3. 根据权利要求 2 所述的变速操纵机构， 其特征在于， 当 n 大于 1 时， 所述 n 个换档拨 杆 （31， 32， 33） 的。
6、第一端部在所述转鼓的周向上等间隔地均布在所述凹槽 （23） 内。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的变速操纵机构， 其特征在于， 所述转鼓 （21） 设 置在所述变速器的壳体 （12） 的外部， 并且所述 n 个换档拨杆 （31， 32， 33） 延伸穿过所述壳 体。 5. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的变速操纵机构， 其特征在于， 所述转鼓 （21） 的 转动由电动系统、 液压系统或气动系统来驱动。 6. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的变速操纵机构， 其特征在于， 所述转鼓 （21） 能 沿相反的两个方向转动。 7.根据权利要求1至3中任一项所述的变速操纵机构。
7、， 其特征在于， 在所述换档拨杆的 摆动平面内所述第一端部到所述换档拨杆的摆动转轴的距离 （S1） 与所述第二端部到所述 摆动转轴的距离 （S2） 之比等于所述 S 形部段 （24） 的最大凸出高度 （m） 与所述换档拨叉组 件往复移动的单向最大行程 （L） 之比。 8. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的变速操纵机构， 其特征在于， 在所述 2n 个能传 递机械动力的档位中的每两个相邻档位之间， 所述变速器实现空档。 9. 一种包括根据权利要求 1 至 8 中任一项所述的变速操纵机构的自动式手动变速器。 10. 一种包括根据权利要求 9 所述的自动式手动变速器的车辆。 权 利 要 求 。
8、书 CN 103867697 A 2 1/5 页 3 自动式手动变速器及其变速操纵机构 技术领域 0001 本发明一般地涉及车辆的变速器领域， 特别是自动式手动变速器 （机械式自动变 速器， AMT） 。更具体地， 本发明涉及一种用于自动式手动变速器的变速操纵机构。 背景技术 0002 自动式手动变速器是在传统的齿轮式手动变速器的基础上改进而成的电控式自 动换档变速器， 其既具有液力自动变速器自动变速的优点， 又保留了原手动变速器齿轮传 动效率高、 成本低、 结构简单、 工作可靠、 便于制造的长处， 因而性价比较高， 在车辆变速器 领域内具有广泛的应用。 0003 图 1A 和 1B 示出了一。
9、种典型的传统手动变速器， 其是具有五个前进档 1-5 和一个 倒档 R 的五速变速器， 包括手动换档杆 11 和变速器壳体 12， 在变速器壳体 12 内容纳有变 速传动机构 13 和变速操纵机构 14。变速传动机构 13 包括多个齿轮副， 变速器的输入轴 15 和输出轴 16 与变速传动机构 13 操作连接。变速操纵机构 14 包括三个换档拨叉组件， 手动 换档杆 11 的下端与换档拨叉组件之一操作接合。在换档时， 操作者以所谓的 “H 模式” 操作 手动换档杆11， 即如图1B所示， 首先使手动换档杆11沿双箭头x的方向摆动以使得手动换 档杆的下端与选定的一个换档拨叉组件接合 （ “选档”。
10、 操作） ， 然后再使手动换档杆11沿双箭 头 y 的方向摆动以带动相应的换档拨叉组件朝选定的方向移动 （ “变档” 操作） ， 该换档拨叉 组件进而带动相连的啮合套与特定的齿轮副接合， 使得机械动力经由该齿轮副在输入轴 15 和输出轴 16 之间传递， 由此使变速器实现具有特定传动比的档位。 0004 以上述手动变速器为基础发展出的自动式手动变速器的一种常用设计是， 通过电 子控制利用电动、 液压或气动的方式代替手动操作来操控换档杆的上述换档动作。 但是， 此 设计中的变速操纵机构需要两个致动器来分别实现换档杆的上述 “选档” 和 “变档” 操作， 结构较为复杂。此外，“选档” 与 “变档”。
11、 的双重操作需要相互协调， 还导致换档速度慢的缺 点。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有技术中的上述缺陷， 即提供一种结构简单、 工作可靠且 换档速度快的用于自动式手动变速器的变速操纵机构及包括该变速操纵机构的自动式手 动变速器。 0006 一方面， 本发明提供了一种用于自动式手动变速器的变速操纵机构， 其包括 ： n 个 换档拨叉组件， 其中n为等于或大于1的整数， 每个换档拨叉组件都可往复移动而选择性地 经由所述变速器的特定齿轮副传递机械动力， 以使所述变速器实现特定档位 ； 可受驱动而 绕与所述换档拨叉组件往复移动的方向平行的纵向轴线转动的转鼓， 所述转鼓绕其外周面 形成有无端。
12、环形的凹槽， 其中， 当 n 大于 1 时， 所述凹槽包括当从所述转鼓的外周面的展开 图看去时呈与所述纵向轴线垂直的直线形的直线形部段和与该直线形部段续接并在所述 展开图中呈 S 形的 S 形部段， 当 n 等于 1 时， 所述凹槽在所述展开图中整体为呈 S 形的 S 形 说 明 书 CN 103867697 A 3 2/5 页 4 部段 ； 和 n 个换档拨杆， 每个换档拨杆可在与所述换档拨叉组件往复移动的方向平行的平 面内摆动并具有第一和第二端部， 所述第一端部与所述凹槽的侧面相接触地滑动接合在所 述凹槽内， 所述第二端部与相应的一个换档拨叉组件操作连接 ； 其中， 随着所述转鼓转动， 所。
13、述 n 个换档拨杆的第一端部依次单独地与所述凹槽的所述 S 形部段滑动接合， 由此使所 述n个换档拨杆依次来回摆动并通过相应的第二端部依次带动所述n个换档拨叉组件往复 移动一次， 从而使所述变速器顺序地实现至多 2n 个能传递机械动力的档位。 0007 优选地， 所述 S 形部段在所述转鼓的周向上的长度为所述转鼓的周向总长度的 1/ n。 0008 有利地， 当 n 大于 1 时， 所述 n 个换档拨杆的第一端部在所述转鼓的周向上等间隔 地均布在所述凹槽内。 0009 所述转鼓可设置在所述变速器的壳体的外部， 并且所述 n 个换档拨杆可延伸穿过 所述壳体。 0010 所述转鼓的转动可由电动系统。
14、、 液压系统或气动系统来驱动。 根据一种有利构型， 所述转鼓能沿相反的两个方向转动。 0011 此外， 在所述换档拨杆的摆动平面内所述第一端部到所述换档拨杆的摆动转轴的 距离与所述第二端部到所述摆动转轴的距离之比等于所述 S 形部段的最大凸出高度与所 述换档拨叉组件往复移动的单向最大行程之比。 0012 另外， 在所述 2n 个能传递机械动力的档位中的每两个相邻档位之间， 所述变速器 实现空档。 0013 另一方面， 本发明还提供了一种包括如上所述的变速操纵机构的自动式手动变速 器， 以及一种包括该自动式手动变速器的车辆。 附图说明 0014 图 1A 是现有技术中的一种典型的传统手动变速器的。
15、透视图 ； 0015 图 1B 是部分地示出图 1A 中的手动变速器的内部的局部剖视图 ； 0016 图 2A 是根据本发明一实施例的自动式手动变速器的透视图 ； 0017 图 2B 是部分地示出图 2A 中的自动式手动变速器的内部的局部剖视图 ； 0018 图 3 是根据本发明一实施例的变速操纵机构的详细视图 ； 0019 图4A至4C分别示出根据本发明的变速操纵机构中的转鼓和换档拨杆的三种示例 性的构型 ； 0020 图5A至5F是分别示出根据本发明一实施例的变速操纵机构的不同档位的换档状 态图 ； 以及 0021 图 6 是示出根据本发明的变速操纵机构中的各个部件的设计参数的示意图。 具。
16、体实施方式 0022 以下参照附图对根据本发明的自动式手动变速器及其变速操纵机构进行说明。 根 据本发明的自动式手动变速器也以手动变速器 （例如， 图1A和1B所示的典型的传统手动变 速器） 为基础改动而成， 具有与手动变速器相同的齿轮式变速传动机构， 但对手动变速器的 变速操纵机构作了修改。 说 明 书 CN 103867697 A 4 3/5 页 5 0023 具体地， 图 2A、 2B 和 3 示出了根据本发明的自动式手动变速器及其变速操纵机构 的一个实施例。这里， 仍以具有五个前进档 1-5 和一个倒档 R 的五速变速器为例对该实施 例进行说明。如图 2B 和 3 所示， 根据该实施例。
17、的变速操纵机构 14 包括三个换档拨叉组件 41、 42、 43， 转鼓 21， 和三个换档拨杆 31、 32、 33。 0024 换档拨叉组件 41-43 具有与在手动变速器中一样的公知构型， 即包括换档拨叉和 凹座以及可选的、 位于这二者之间的换档拨叉轴。在该实施例中， 如图 3 所示， 换档拨叉组 件 42 只具有换档拨叉和凹座， 而换档拨叉组件 41 和 43 还包括附加的换档拨叉轴， 使得各 换档拨叉组件能通过各自的啮合套与变速传动机构 13 中的设在不同位置的齿轮副接合。 为了实现该接合， 各换档拨叉组件能往复移动 （在图 3 中沿与输入轴 15 和输出轴 16 平行的 方向） 。。
18、例如， 换档拨叉组件 41 能往复移动， 以便带动其啮合套 51 选择性地与齿轮副 61 或 62 接合， 使得机械动力经由被接合的齿轮副传递， 从而变速器便获得由该齿轮副确定的传 动比。 应指出， 换档拨叉组件和齿轮式变速传动机构的工作方式是本领域公知的， 这里仅作 以上简要说明。 0025 转鼓 （也可称为 “凸轮” ） 21 构造成可受驱动而绕与换档拨叉组件往复移动的方向 平行的纵向轴线 22 转动。可采用电动的、 液压的或气动的系统来驱动转鼓 21 转动。当然， 也能根据需要控制转鼓 21 在转过了特定角度后停下。转鼓 21 绕其外周面形成有无端环形 （即， 首尾相接呈环状） 的凹槽2。
19、3， 凹槽23包括当从转鼓21的外周面的展开图看去时呈与纵 向轴线 22 垂直的直线形的直线形部段 25 和与该直线形部段续接并在所述展开图中呈 S 形 （波浪形） 的 S 形部段 24（例如参见图 4B 中下侧的展开图） 。在本发明中所指的 “S 形” 应 理解为由朝相反方向凸出的两个相连部分构成的连续平滑曲线形状。 0026 换档拨杆 31-33 分别连接在转鼓 21 和换档拨叉组件 41-43 之间。各个换档拨杆 31-33都具有第一端部和第二端部。 其中， 第一端部 （在图3中只示出了换档拨杆31的第一 端部 81） 与凹槽 23 的侧面相接触并与所述侧面滑动接合， 由此第一端部随着转。
20、鼓 21 转动 而在凹槽 23 内移动时会顺循由凹槽 23 限定的轨迹。各个换档拨杆的第二端部始终接合在 对应的换档拨叉组件的凹座内而与该换档拨叉组件操作连接 （例如， 如图 3 所示， 换档拨杆 31 的第二端部 91 始终接合在换档拨叉组件 41 的凹座内） 。换档拨杆 31-33 都能在与换档 拨叉组件 41-43 往复移动的方向平行的平面内绕各自的转轴摆动 （例如， 在图 3 中， 换档拨 杆 31 可绕转轴 71 摆动） 。 0027 根据转鼓、 换档拨杆和换档拨叉组件的上述连接关系以及转鼓凹槽的上述构型， 随着转鼓 21 转动， 滑动接合在转鼓的凹槽 23 内的换档拨杆的第一端部沿。
21、着凹槽 23 的轨迹 移动。当第一端部与凹槽 23 的除 S 形部段 24 之外的直线形部段 25 滑动接合时， 第一端部 在转鼓 21 的纵向轴线 22 的方向上不发生位移 （即， 从图 3 看去， 不左右移动） ， 由此换档拨 杆保持在中间直立位置 ； 而当第一端部与 S 形部段 24 滑动接合时， 第一端部沿循由朝相反 方向凸出的两个大致弧形部分构成的 S 形路径左右移动， 于是换档拨杆相应地绕其转轴左 右摆动， 使得换档拨杆的第二端部也左右移动， 进而带动与之操作连接的换档拨叉组件往 复移动以选择性地接合特定的齿轮副而实现变速器的特定档位。在本发明中， S 形部段 24 的弯曲 / 曲。
22、折程度应如此设计， 使得在转鼓 21 转动时， 换档拨杆的第一端部能平顺地滑动 通过整个 S 形部段 24。 0028 在本实施例中， 三个换档拨杆 31-33 的第一端部在凹槽 23 内的安设位置和 S 形部 说 明 书 CN 103867697 A 5 4/5 页 6 段 24 在转鼓周向上的长度被设计成， 使得随着转鼓 21 转动， 三个换档拨杆 31-33 的第一端 部依次单独地与S形部段24滑动接合， 由此使三个换档拨杆依次来回摆动并通过相应的第 二端部依次带动三个换档拨叉组件 41-43 往复移动一次。优选地， 如图 4B 所示， 三个换档 拨杆 31-33 的第一端部以 120等。
23、间隔地均布在凹槽 23 内， 并且 S 形部段 24 在转鼓周向 上的长度被设定为转鼓 21 或凹槽 23 的周向总长度的三分之一。在每个换档拨叉组件往复 移动一次的过程中， 该换档拨叉组件至多能与两个齿轮副先后接合一次， 因而能顺序地实 现至多两个能传递机械动力的档位。这样， 在转鼓 21 转动一圈而依次地使三个换档拨叉 组件 31-33 各往复移动一次的情况下， 变速器能顺序地实现至多六个能传递机械动力的档 位。图 5A 至 5F 示出了利用根据本实施例的变速操纵机构实现五个前进档和一个倒档的换 档状态图。如图 5A 至 5F 所示， 随着转鼓 21 转动， 换档拨杆 33、 32 和 3。
24、1 分别带动相应的换 档拨叉组件先后往复移动一次 （各图中的箭头表示相应的换档拨叉组件的移动方向） ， 从而 只需控制转鼓 21 的转动角度， 便例如可依次实现倒档 R 和前进档 1-5。由于凹槽 23 是无端 环形的， 所以可控制转鼓 21 单向地转动任意圈， 在每圈转动中都能顺序地实现上述六个档 位。应指出， 转鼓 21 也可被驱动成反向转动， 这样实现各个档位的顺序也相反。 0029 如上所述， 根据本发明的变速操纵机构及自动式手动变速器只需利用一个致动器 （电动的、 液压的或气动的） 来驱动转鼓 21 转动便能顺序地实现变速器的各个档位， 与现有 技术中的采用两个致动器的自动式手动变速。
25、器相比简化了结构， 提高了可靠性。 另外， 由于 可顺序地获得各个档位， 不用在每次换档时都分别控制两个致动器来进行 “选档” 和 “变档” 的双重操作 （免除了 “选档” 操作） ， 所以能节省换档时间， 加快换档速度。 0030 在三个换档拨杆的第一端部都未与 S 形部段 24 滑动接合或只与 S 形部段 24 的非 凸出的中部或两个端部接合时， 换档拨杆处于中间直立位置， 相应的换档拨叉组件不与任 何齿轮副接合， 从而变速器处于不传递机械动力的空档位置。 这里， 从根据本发明的变速操 纵机构的上述工作方式可知， 在顺序实现的各个能传递机械动力的档位中的任两个相邻档 位之间都存在一个空档位。
26、置。 0031 在上述实施例中， 根据本发明的变速操纵机构设置有三组换档拨杆和换档拨叉组 件， 但是， 本发明不限于此， 而是可根据变速器所需实现的档位数来自由设定换档拨杆和换 档拨叉组件的数量。例如， 也可设置两组 （见图 4A） 、 四组 （见图 4C） 或更多组换档拨杆和换 档拨叉组件， 由此可分别实现至多四个、 八个或更多个能传递机械动力的档位。 甚至可设想 只设置一组换档拨杆和换档拨叉组件， 此时凹槽 23 的整体呈 S 形 （即只包括 S 形部段 24） ， 相应地， 变速器可实现两个能传递机械动力的档位。 也就是， 在换档拨杆和换档拨叉组件的 数量为 n（n 为等于或大于 1 的。
27、整数） 的情况下， 可顺序地实现至多 2n 个能传递机械动力的 档位。 相应地， n个换档拨杆的第一端部优选地设置成等间隔地均布在转鼓21的凹槽23内 （n 大于或等于 2 的情况） ， 并且凹槽 23 的 S 形部段 24 在转鼓周向上的长度为转鼓的周向总 长度的 1/n。然而， 本发明也不限于此， 为了使得在转鼓转动时 n 个换档拨杆的第一端部能 依次单独地与 S 形部段 24 滑动接合， 只要 n 个第一端部在凹槽内的安设位置和 S 形部段在 转鼓周向上的长度被设计成使得 S 形部段的周向长度小于或等于任两个相邻的第一端部 之间的周向距离即可。 0032 下面参照图 6 对根据本发明的变。
28、速操纵机构的一些设计参数进行说明。在图 6 的 左、 中、 右部分别示出了转鼓 21、 换档拨杆和换档拨叉组件之间的连接关系图， 凹槽 23 的展 说 明 书 CN 103867697 A 6 5/5 页 7 开图， 和换档拨杆的侧视图。如图 6 所示， 转鼓 21 的直径标记为 D， 换档拨叉组件往复移动 的单向最大行程标记为 L， S 形部段 24 的最大凸出高度 （即， S 形部段 24 的单个弧形部分从 凹槽 23 的直线形部段凸出的最大距离） 标记为 m， 换档拨杆的数量计为 n， 在换档拨杆的摆 动平面内换档拨杆的第一和第二端部到其摆动转轴的距离分别标记为 S1 和 S2。因此， 。
29、凹 槽 23 的周向总长度为 PiD（对应于 360） ， 而如上所述， S 形部段 24 的周向长度优选地 为 PiD/n（对应于 360 /n） 。另外， 在换档拨杆的第一端部到达 S 形部段的弧形部分的 顶点时， 换档拨杆的第二端部带动换档拨叉组件达到其单向最大行程， 于是存在以下关系 ： m/L=S1/S2。根据本发明的变速操纵机构中的各个部件可根据以上参数关系进行设计。 0033 在上述实施例中， 凹槽 23 具有包括两个大致弧形部分的 S 形部段 24， 由此在换档 拨杆的第一端部与 S 形部段滑动接合的过程中， 相应的换档拨叉组件往复移动一次至多能 先后与设在换档拨叉两侧的两个齿。
30、轮副接合而顺序地实现两个档位 ； 但是， 本领域技术人 员容易想到， 也可将S形部段修改为只包括一个弧形部分的C形部段， 此时在换档拨杆的第 一端部与 C 形部段滑动接合的过程中， 相应的换档拨叉组件往复移动一次只能与设在换档 拨叉一侧的一个齿轮副接合而实现一个档位， 这样在 n 个换档拨杆的第一端部依次单独地 与 C 形部段接合时变速器能顺序地实现总共 n 个能传递机械动力的档位。 0034 在本发明中， 从图 2B 可见， 转鼓 21 设置在变速器壳体 12 的外部， 并且各换档拨杆 延伸穿过变速器壳体12。 这样， 在构造根据本发明的自动式手动变速器时， 如图2A所示， 只 需将传统手动。
31、变速器中包围手动换档杆下部的壳座 17（见图 1A） 替换成一包封转鼓 21 的 壳座 18， 而无需对手动变速器的壳体进行其它改动， 因此根据本发明的自动式手动变速器 制造简便且成本低。 0035 在上面的说明中和图中示出的细节不应被看作是对本发明范围的限制， 而只是本 发明的一些实施方式的示例。本发明的其它变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。 例如， 上述实施例的各个特征可彼此组合以便获得本发明的其它实施例。 因此， 本发明的范 围不应由上述实施例而应由所附的权利要求书及其等同物来限定。 说 明 书 CN 103867697 A 7 1/9 页 8 图 1A 说 明 书 附 图 CN 。
32、103867697 A 8 2/9 页 9 图 2A 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 9 3/9 页 10 图 1B 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 10 4/9 页 11 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 11 5/9 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 12 6/9 页 13 图 4A 图 4B 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 13 7/9 页 14 图 4C 图 5A 图 5B 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 14 8/9 页 15 图 5C 图 5D 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 15 9/9 页 16 图 6 说 明 书 附 图 CN 103867697 A 16 。