专利名称：电控气动换挡手柄机构、采用该机构的变速系统和车辆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车变速箱换挡操纵机构，尤其涉及一种适用于商用汽车的电控气动换挡手柄机构。
背景技术：
目前，各种汽车上的变速箱换挡操纵装置是由换挡手柄、选挡摇臂、换挡摇臂、选挡轴、换挡轴和换挡拨头等组成，换挡手柄通过拉丝带动操纵选挡摇臂和换挡摇臂控制换挡拨头的位置，实现汽车变速箱的换挡和选挡。由于纯机械结构很容易受到磨损，使用寿命较短，机构体积大，操作起来费劲，随着技术发展，越来越多采用助力换挡操纵机构，经常采用的有电控液动、电控电动、电控气动三种形式。电控液动机构运动平稳、冲击较小，但存在结构复杂、液压元件制造精度要求高的问题；电控电动机构结构紧凑、控制精确，但需要使用高精度电机，成本比较高。电控气动相比较下，成本较低，动作冲击较小，适用于商用汽车。如申请号为2006200972 . 8，名称为《电控气动机械式自动变速器选换挡机构总成》的中国实用新型专利，整体结构仍然不够紧凑。如申请号为2009100256375，名称为《变速箱换挡操纵机构》的发明专利，采用非接触传感器，信号传输容易受到干扰，可靠性不高，电控设备复杂，不易于维护。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电控气动换挡手柄机构，不改变现有商用汽车机械变速器的换挡操纵习惯，在操纵该换挡手柄时能达到机械变速器操纵的良好舒适性，可实现换挡操作轻松、方便，还具有结构紧凑、换挡距离短等优点。为了实现上述设计目的，本实用新型采用的方案如下一种电控气动换挡手柄机构，包括换挡手柄、选位摆臂、挡座、换挡手柄座、选位轴、拨头、换挡摆臂、换挡轴和挡位面板，其中，换挡手柄与拨头相连，且通过销轴与选位轴相连，选位轴通过挡座固定在换挡手柄座上，还设有选位传感器、换挡传感器、挡位警示器和语音提示系统，其中，选位传感器固定在换挡手柄座的一侧，并与选位轴的一端相连，选位摆臂通过螺钉固定在选位轴的另一端，换挡传感器固定在换挡手柄座的一侧，并与换挡轴的一端相连，挡位警示器和语音提示系统设置在挡位面板上。选位轴的转动可使选位传感器输出不同的电信号，换挡轴的转动会使换挡传感器输出不同的电信号。语音提示系统的设置，可以对初学操纵车辆的人或操作不熟练的人以语音提示挡位信息，避免挂错挡引起的事故。优选的是，在挡座上设置有挡座衬套，起到相对固定和密封的作用。(衬套的作用是运动件间的相互减小摩擦，提高机构操纵的舒适性和寿命)。优选的是，选位轴与换挡手柄座之间设置有手柄座衬套，起到相对固定和密封的作用。(衬套的作用是运动件间的相互减小摩擦，提高机构操纵的舒适性和寿命)。优选的是，在换挡手柄座上固定有与选位摆臂同侧设置的支架，用来支撑和固定其他零件。更优选的是，在支架上分别设置有弹簧座、回位弹簧、顶杆，弹簧座内设置有弹簧座衬套，选位摆臂的转动使顶杆在弹簧座内作上下直线运动。优选的是，换挡轴设置在换挡手柄座上，且处于选位轴的正下方，在换挡轴与换挡手柄座之间分别设置有两个换挡轴衬套，起到相对固定和密封的作用。(衬套的作用是运动件间的相互减小摩擦，提高机构操纵的舒适性和寿命)。优选的是，挡位警示器采用发光二极管灯，并通过电路与选位传感器和换挡传感器电连接，接收其挡位信息的电信号而亮灭。挡位警示器的设置，可以以光学信号的形式给驾驶员挡位提示，避免由于操纵不熟练或疏忽挂错挡位，从而提高驾驶安全性。优选的是，换挡轴的另一端通过垫片、螺钉与换挡摆臂固定在一起，换挡轴的转动会带动换挡摆臂同时转动。优选的是，在换挡摆臂上设置有换挡摆臂强磁铁，在换挡操作过程中，通过换挡摆臂强磁铁从换挡摆臂座中的一处移向另一处。优选的是，在换挡手柄座上固定有换挡摆臂座，换挡摆臂置于换挡摆臂座内。优选的是，在换挡摆臂座上分别设置有换挡摆臂座强磁铁，由于强磁铁的设置，使得当换挡手柄从一个挡位换到另一个挡位的过程中，当快移动至两相邻磁铁接合时，由于磁力的吸合作用，换挡手柄会很轻松、准确的移动至下一位置。优选的是，在换挡摆臂座与换挡摆臂之间设置有垫片。优选的是，换挡轴同时连接有高位挡拨块、中间拨块、低位挡拨块，且在各拨块之间设置有导向挡块，导向挡块固定在换挡手柄座5的下端。换挡轴的转动同时带动高位挡拨块、中间拨块、低位挡拨块一起转动。优选的是，选位传感器为转角传感器。优选的是，换挡传感器为转角传感器。优选的是，语音提示系统通过电路与选位传感器和换挡传感器电连接，并接收其挡位信息的电信号。优选的是，语音提示系统电路中设置有启闭控制开关，可以根据驾驶员的喜好或根据驾驶人员操作熟练与否进行功能开启或关闭。本实用新型的电控气动换挡手柄机构包括以上各项特征的任意组合。一种车辆变速系统，包括上述至少一项特征的电控气动换挡手柄机构。一种车辆，包括上述的车辆变速系统。本实用新型的电控气动换挡手柄机构具有以下有益效果1.不改变现有商用汽车机械变速器的换挡操纵习惯，没有冲击，在操纵本实用新型的换挡手柄时能达到良好的舒适性；2.磁铁的设置可实现换挡操作轻松、方便；3.转角传感器的设置使得换挡操作更加准确；4.不采用传统的拉索控制，使得整体结构紧凑，换挡手柄操作距离短；5.在换挡手柄处增设挡位警示器和语音提示系统，对于初学驾驶操作或不熟练的驾驶员来说，起到良好的提醒作用，避免有些驾驶员的疏忽或紧急情况下来不及看挡位而挂错挡而造成安全事故。而且可根据情况启闭语音提示系统，使得操作更加人性化，大大提高操作安全可靠性。
图1为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的主剖视图；图2为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的右剖视图；图3为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的外部右视图；图4为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的外部俯视图；图5为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的换挡摆臂座示意图；图6为按照本实用新型的电控气动换挡手柄机构的一优选实施例的换挡手柄处于某一挡位时的剖视图。附图标记为换挡手柄1，螺钉2，选位摆臂3，挡座4，换挡手柄座5，挡座衬套6，选位轴7，拨头8，手柄座衬套9，(选位传感器10)，导向挡块11，中间拨块12，销轴13，换挡摆臂强磁铁14，换挡摆臂座强磁铁15，换挡摆臂座强磁铁15. 1，换挡摆臂座强磁铁15. 2，垫片 16，换挡摆臂座17，换挡摆臂18，垫片19，螺钉20，换挡轴衬套21、25，高位挡拨块22，换挡轴23，换挡传感器M，低位挡拨块沈，顶杆27，回位弹簧观，弹簧座衬套四，弹簧座30，支架 31。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。一种电控气动换挡手柄机构，如图1一图6所示，包括换挡手柄1、选位摆臂3、挡座4、换挡手柄座5、选位轴7、拨头8、换挡摆臂18、换挡轴23，其中，换挡手柄1与拨头8相连，且通过销轴13与选位轴7相连，选位轴7通过挡座4固定在换挡手柄座5上，还设有选位传感器10、换挡传感器M、挡位警示器33和语音提示系统34，其中，选位传感器10固定在换挡手柄座5的一侧，并与选位轴7的一端相连，选位摆臂3通过螺钉2固定在选位轴7 的另一端，换挡传感器M固定在换挡手柄座5的一侧，并与换挡轴23的一端相连，挡位警示器32和语音提示系统34设置在挡位面板32上。选位轴7的转动可使选位传感器10输出不同的电信号，换挡轴23的转动会使换挡传感器M输出不同的电信号。在挡座4上设置有挡座衬套6，起到相对固定和密封的作用。选位轴7与换挡手柄座5之间设置有手柄座衬套9，起到相对固定和密封(减小摩擦)的作用。在换挡手柄座5上固定有与选位摆臂3同侧设置的支架31，在支架31上分别设置有弹簧座30、回位弹簧观、顶杆27，弹簧座30内设置有弹簧座衬套四，选位摆臂3的转动使顶杆27在弹簧座30内作上下直线运动。换挡轴23设置在换挡手柄座5上，且处于选位轴7的正下方，在换挡轴23与换挡手柄座5之间分别设置有两个换挡轴衬套21、25，起到相对固定和密封(减小摩擦)的作用。挡位警示器32采用发光二极管灯，并通过电路与选位传感器10和换挡传感器M 电连接，接收其挡位信息的电信号而亮灭。挡位警示器32的设置，可以以光学信号的形式给驾驶员挡位提示，方式由于操纵不熟练或疏忽挂错挡位，从而提高驾驶安全性。换挡轴23 的另一端通过垫片19、螺钉20与换挡摆臂18固定在一起，换挡轴23的转动会带动换挡摆臂18同时转动。在换挡摆臂18上设置有换挡摆臂强磁铁14，在换挡操作过程中，通过换挡摆臂强磁铁14从换挡摆臂座17中的一处移向另一处。在换挡手柄座5上固定有换挡摆臂座17， 换挡摆臂18置于换挡摆臂座17内。如图5所示，在换挡摆臂座17上分别设置有换挡摆臂座强磁铁15、15. 1,15. 2，由于强磁铁的设置，使得当换挡手柄从一个挡位换到另一个挡位的过程中，当快移动至两相邻磁铁接合时，由于磁力的吸合作用，换挡手柄1会很轻松、准确的移动至下一位置。在换挡摆臂座17与换挡摆臂18之间设置有垫片16。换挡轴23同时连接有高位挡拨块22、中间拨块12、低位挡拨块沈，且在各拨块之间设置有导向挡块11，导向挡块11固定在换挡手柄座5的下端。换挡轴23的转动同时带动高位挡拨块22、中间拨块12、低位挡拨块沈一起转动。语音提示系统34通过电路与选位传感器10和换挡传感器M电连接，并接收其挡位信息的电信号。在其电路中设置有启闭控制开关，可以根据驾驶员的喜好或根据驾驶人员操作熟练与否进行功能开启或关闭。语音提示系统34的设置，可以对初学操纵车辆的人或操作不熟练的人以语音提示挡位信息， 避免挂错挡引起的事故。本实用新型的电控气动换挡手柄机构包括以上各项特征的任意组合。本实用新型还涉及采用上述电控气动换挡手柄机构的车辆变速系统和装有这种变速系统的车辆。如图1和图2所示，当换挡手柄1处于图示位置B、位置E时为初始位置，即换挡手柄处于空挡位置。如图1所示，换挡手柄1向前移动至位置C时，换挡机构处于(R、2、4)挡位置；当换挡手柄1向后移动至位置A时，换挡机构处于(1、3、5)挡位置；当换挡手柄1分别处于位置A、位置B、位置C时，换挡传感器M会输出不同的电信号；如图示2所示，换挡手柄1向左移动至位置D时，换挡机构处于(R、l)挡区；当换挡手柄1向右移动至F时，换挡机构处于(4、5)挡区；E位置为(2、3)挡区，当换挡手柄1分别处于位置D、位置E、位置F 时，选位传感器10会输出不同的电信号；结合换挡传感器M及选位传感器10输出的电信号可判定换挡手柄所处于的挡位。并将此信息传递至电子控制器，通过控制气动选换挡机构实现对机械变速器的远距离手操纵换挡操作。工作原理针对本实用新型的电控气动换挡手柄机构的特点，仅对换挡、选位进行分别描述如下(1)、换挡操纵换挡时，操纵换挡手柄1向后移动至位置A，在销轴13的作用下使拨头8下端向相反方向转动，同时带动中间拨块12、换挡轴23朝向反方向转动，换挡轴23带动换挡摆臂18同时转动，使换挡摆臂强磁铁14移动至换挡摆臂座17中换挡摆臂座强磁铁15. 2处， 由于强磁铁的磁力作用，使换挡手柄1始终处于位置A，同时换挡传感器对输出一定的电信号。摘挡时(即从位置A回到位置B)，操纵换挡手柄1，使其向位置B移动，在拨头8的作用下带动中间拨块12、换挡轴23朝向反方向转动，换挡轴23带动换挡摆臂18同时转动， 使换挡摆臂强磁铁14从换挡摆臂座强磁铁15. 2处移出并移向换挡摆臂座强磁铁15，同时换挡传感器M输出一定的电信号。[0050]操纵换挡手柄1向前移动至位置C的过程原理同上所述。在换挡操纵过程中，通过换挡摆臂强磁铁14从换挡摆臂座17中的一处强磁铁移向另一处强磁铁，在两相对磁铁分离时需要一定的手操纵力，当快移动至两相邻磁铁接合时，由于磁力的吸合作用，换挡手柄1会很轻松、准确的移动至下一位置，具有非常舒适的手操纵感觉，且挡位清晰。(2)、选位操纵选位时，用手操纵换挡手柄1向左移动至位置D，带动选位轴7、选位摆臂3同时向左转动，在选位摆臂3的作用下使顶杆27向下移动并压缩回位弹簧观，松开手后，在回位弹簧观的作用下使顶杆27向上移动，使选位摆臂3回转带动换挡手柄1自动回到初始位置E ；与此同时选位传感器10会输出不同的电信号。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。与任何发明相同，本实用新型的基础是现有技术，其各个组成部分也来自于现有技术，为了简明，在此并没有事无巨细地对这些组成部分一一详细描述，本领域技术人员在阅读了本说明书后自然知其所云。在阅读了本说明书后，本领域技术人员会相信，由这些现有技术的结合构成的本实用新型凝结了申请人大量创造性劳动的结果。本领域技术人员同样不难看出，本实用新型是对现有技术的改进，是为解决现有技术中存在的技术问题而将这些现有技术中的要素进行的结合，这种结合凝结了大量的创造性劳动，是申请人大量理论研究和科学实验的结晶。在没有阅读本实用新型之前，本领域技术人员显然是不容易想到本实用新型的各个方案的，而在阅读了本说明书后，本领域技术人员不必再付出创造性劳动即可实现本实用新型的基本技术方案。
权利要求1.一种电控气动换挡手柄机构，包括换挡手柄(1)、选位摆臂(3)、挡座(4)、换挡手柄座(5)、选位轴(7)、拨头(8)、换挡摆臂(18)、换挡轴(23)和挡位面板(32)，其特征在于，所述换挡手柄(1)与所述拨头(8)相连，且通过销轴(13)与所述选位轴(7)相连，所述选位轴 (7 )通过所述挡座(4 )固定在所述换挡手柄座(5 )上，还设有选位传感器(10 )、换挡传感器 (24)、挡位警示器(33)和语音提示系统(34)，其中，选位传感器(10)固定在所述换挡手柄座(5)的一侧，并与所述选位轴(7)的一端相连，所述选位摆臂(3)通过螺钉(2)固定在所述选位轴(7)的另一端，所述换挡传感器(24)固定在所述换挡手柄座(5)的一侧，并与所述换挡轴(23)的一端相连，所述挡位警示器(32)和所述语音提示系统(34)设置在挡位面板 (32)上。
2.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述挡座(4)上设置有挡座衬套(6)。
3.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述选位轴(7)与所述换挡手柄座(5)之间设置有手柄座衬套(9)。
4.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述换挡手柄座(5)上固定有与所述选位摆臂(3)同侧设置的支架(31)。
5.如权利要求4所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述支架(31)上分别设置有弹簧座(30)、回位弹簧(28)、顶杆(27)，所述弹簧座(30)内设置有弹簧座衬套(29)， 所述选位摆臂(3)的转动使所述顶杆(27)在所述弹簧座(30)内作上下直线运动。
6.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述换挡轴(23)设置在所述换挡手柄座(5)上，且处于所述选位轴(7)的正下方，在所述换挡轴(23)与所述换挡手柄座(5 )之间分别设置有两个换挡轴衬套(21、25 )。
7.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述挡位警示器(32)采用发光二极管灯，并通过电路与所述选位传感器(10 )和所述换挡传感器(24 )电连接，接收其挡位信息的电信号而亮灭。
8.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述换挡轴(23)的另一端通过垫片(19)、螺钉(20)与所述换挡摆臂(18)固定在一起。
9.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述换挡摆臂(18)上设置有换挡摆臂强磁铁(14)。
10.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述换挡手柄座(5) 上固定有换挡摆臂座(17)，所述换挡摆臂(18)置于换挡摆臂座(17)内。
11.如权利要求10所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述换挡摆臂座 (17)上分别设置有换挡摆臂座强磁铁(15、15. 1、15. 2)。
12.如权利要求10所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，在所述换挡摆臂座 (17)与所述换挡摆臂(18)之间设置有垫片(16)。
13.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述换挡轴(23)同时连接有高位挡拨块(22)、中间拨块(12)、低位挡拨块(26)，且在各拨块之间设置有导向挡块(11)，所述导向挡块(11)固定在所述换挡手柄座(5)的下端。
14.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述选位传感器(10)为转角传感器。
15.如权利要求7所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述换挡传感器(24)为转角传感器。
16.如权利要求1所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述语音提示系统(34) 通过电路与所述选位传感器(10)和所述换挡传感器(24)电连接，并接收其挡位信息的电信号。
17.如权利要求16所述的电控气动换挡手柄机构，其特征在于，所述语音提示系统 (34)电路中设置有启闭控制开关。
18.一种车辆变速系统，其特征在于，包括如权利要求1到17中至少一项所述的电控气动换挡手柄机构。
19.一种车辆，其特征在于，包括权利要求18所述的车辆变速系统。
专利摘要本实用新型涉及一种电控气动换挡手柄机构，其包括换挡手柄、选位摆臂、挡座、换挡手柄座、选位轴、拨头、换挡摆臂、换挡轴，还包括选位传感器、换挡传感器、挡位警示器、语音提示系统、换挡摆臂强磁铁，换挡摆臂座强磁铁，其中，选位传感器固定在所述换挡手柄座的一侧，并与选位轴的一端相连，换挡传感器固定在所述换挡手柄座的一侧，并与所述换挡轴的一端相连，挡位警示器和语音提示系统设置在挡位面板上。本实用新型的换挡手柄机构不改变现有商用汽车机械变速器的换挡操纵习惯，在操纵该换挡手柄时能达到优越的舒适性，可实现换挡操作轻松、方便，对挡位具有提示作用，还具有结构紧凑、换挡距离短、安全性好等优点，本实用新型还提供了一种具有上述电控气动换挡手柄机构的变速系统和具有该变速系统的车辆。
文档编号F16H63/42GK202209412SQ201120342669
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者刘昕, 李传武, 杨柳, 陈迎红 申请人:瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司