本發(fā)明涉及車輛領(lǐng)域，具體涉及一種硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前整車上所采用的手動變速箱的布置形式包括橫置和縱置兩種。

其中，橫置手動變速箱的輸出端和換擋機(jī)構(gòu)的距離較遠(yuǎn)，換擋機(jī)構(gòu)一般采用軟軸拉鎖連接式手動換擋機(jī)構(gòu)，即換擋桿和變速箱之間采用軟軸拉索連接，軟軸拉鎖包括鐵索以及包裹于鐵索外的保護(hù)層，其具有一定的彎曲特性，能夠通過彎曲形變來吸收一部分來自變速箱的振動或抖動，換擋舒適性較好。

但是相應(yīng)地，在換擋的動力傳遞過程中，軟軸拉鎖的彎曲形變也會導(dǎo)致傳遞過程中動力的損耗，從而降低了動力傳遞效率和換擋效率，導(dǎo)致?lián)Q擋操控感不足。

縱置手動變速箱的輸出端和換擋機(jī)構(gòu)的距離很近，換擋機(jī)構(gòu)一般采用硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)，即換擋桿和變速箱之間采用硬桿連接。在換擋的動力傳遞過程中，硬桿不容易發(fā)生彎曲形變，在傳遞過程中動力損耗低，動力傳遞效率和換擋效率高，因此換擋操控感較好。

但是相應(yīng)地，由于硬桿不容易發(fā)生形變，變速箱的振動或抖動也會直接傳遞到換擋機(jī)構(gòu)上，表現(xiàn)為車輛在正常行駛或者怠速行駛時，換擋桿抖動劇烈，從而產(chǎn)生噪音和換擋的不適感。所以，目前乘用車市場上，使用縱置手動變速箱的車型屬于鳳毛麟角，而且多在一些硬派SUV、皮卡或者商用車等對噪音和舒適性不敏感的車型上使用。

因此需要一種兼顧換擋效率和換擋舒適性的手動換擋機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧換擋效率和換擋舒適性的手動換擋機(jī)構(gòu)。

基于本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)，包括換擋桿、硬桿總成；所述換擋桿具有用于伸入駕駛室的頂部，以及相對于所述頂部的底部；所述硬桿總成包括推桿，以及連接于所述推桿一端的底座，所述底座與所述換擋桿的底部連接，所述推桿的另一端用于與變速箱殼體連接；所述換擋桿與所述推桿之間具有夾角，所述換擋桿的軸心線與所述推桿沿長度方向的中心線不相交，以使得當(dāng)所述硬桿總成遠(yuǎn)離所述換擋軸的一端發(fā)生振動或抖動時，所述硬桿總成能圍繞所述換擋桿的底部和所述底座的連接點(diǎn)擺動。

可選的，所述底座上具有連接孔，所述換擋桿的底部穿過所述連接孔；所述換擋桿位于所述連接孔中的部分包括第一球形部，所述第一球形部與所述連接孔之間卡設(shè)有緩沖套；所述換擋桿底部穿出所述連接孔的一端連接有擋片，沿所述換擋桿的徑向方向，所述擋片的最大尺寸大于所述緩沖套的內(nèi)孔的最大尺寸；沿所述換擋桿的軸向方向，所述擋片與所述底座之間具有間隙。

可選的，所述換擋桿的底部穿出所述連接孔一端的外周面上設(shè)有沿周向延伸的凹槽；所述擋片包括卡環(huán)和彈片，所述彈片連接于所述卡環(huán)與所述底座相背的一側(cè)；所述卡環(huán)具有開口，且包括卡設(shè)于所述凹槽中的第一環(huán)，以及連接于所述第一環(huán)與所述底座相背的一側(cè)的第二環(huán)，所述第二環(huán)箍設(shè)于所述換擋桿的外周面；所述彈片的一端與所述卡環(huán)連接，另一端設(shè)有卡孔；所述換擋桿底部的端面上設(shè)有卡塊；所述彈片在彈性形變后抵靠在所述換擋桿底部的端面上，所述卡塊卡入所述卡孔中。

可選的，所述彈片的兩側(cè)分別連接有第一翼片，所述第一翼片朝向所述底座突伸、且箍設(shè)于所述換擋桿的外周面。

可選的，所述彈片遠(yuǎn)離與所述卡環(huán)連接的一端設(shè)有第二翼片，所述第二翼片朝背向所述底座的方向突伸、并用作拆卸時的手持部位。

可選的，所述緩沖套為PUR材質(zhì)。

可選的，所述底座面向所述推桿的一端設(shè)有第一銷孔，以及插在所述第一銷孔中的銷軸；所述推桿面向所述底座的一端具有朝向所述底座開口的U 形架，所述U形架的兩個支腳分別設(shè)于所述第一銷孔的兩端、且分別開設(shè)有與所述第一銷孔同軸的第二銷孔；所述銷軸插在所述第二銷孔中，所述第一銷孔、第二銷孔之間設(shè)有套于所述銷軸外的襯套。

可選的，所述襯套為POM材質(zhì)。

可選的，還包括用于支撐所述換擋桿的支架總成，所述支架總成的一端用于固定在所述變速箱殼體上，另一端用于固定在車身地板上；所述支架總成包括支撐座，所述支撐座具有沿所述換擋桿的軸向貫通的通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)有球座，所述球座具有球形的容納腔，所述換擋桿穿過所述容納腔；所述換擋桿位于所述容納腔中的部分包括第二球形部，所述第二球形部的球心作為所述換擋桿的轉(zhuǎn)動中心；所述通孔的內(nèi)壁上設(shè)有止擋圈，所述止擋圈分別位于所述球座的沿所述換擋桿軸向的兩端，且抵靠在所述球座上。

可選的，所述止擋圈包括卡簧或墊圈。

可選的，所述通孔的內(nèi)壁上還設(shè)有O形圈，所述O形圈沿徑向卡設(shè)于所述球座的外周面與所述通孔的內(nèi)壁之間。

可選的，所述支架總成還包括連接于所述支撐座的固定塊；所述固定塊面向所述換擋桿頂部的一端用于與車身地板固定連接；所述固定塊與所述支撐座相背的一端設(shè)有彈性緩沖件，并通過所述彈性緩沖件抵設(shè)在所述車身地板上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

換擋桿的軸心線與推桿沿長度方向的中心線不相交，即換擋桿的軸心線與硬桿總成的連接點(diǎn)不在推桿的中心線上。一方面，換擋時，換擋桿的動力通過硬桿總成傳遞至變速箱，換擋效率高；另一方面，當(dāng)變速箱的振動或抖動傳遞至硬桿總成時，硬桿總成將圍繞上述連接點(diǎn)發(fā)生擺動，并通過該擺動運(yùn)動吸收一部分的振動或抖動，提高了手動換擋機(jī)構(gòu)的換擋舒適性。

進(jìn)一步，換擋桿穿出硬桿總成的底座的一端連接有擋片，且沿徑向方向，擋片的最大尺寸大于緩沖套的內(nèi)孔的最大尺寸。當(dāng)執(zhí)行換擋動作時，換擋桿將圍繞第二球形部的球心發(fā)生偏轉(zhuǎn)，第一球形部的球心將發(fā)生沿?fù)Q擋桿軸向的位移，此時擋片可以用于防止第一球形部從底座中脫出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)的立體分解圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)的仰視圖；

圖4示出了沿?fù)Q擋桿的軸向方向，換擋桿、支撐座以及底座的剖視圖；

圖5示出了換擋桿底部與擋片的連接結(jié)構(gòu)；

圖6示出了換擋桿底部與擋片的分解結(jié)構(gòu)；

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例的硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)面向變速器殼體一端的結(jié)構(gòu)；

圖8示出了硬桿總成中第二U形架、第三U形架的剖面結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)，參照圖1、圖2所示，包括換擋桿100、硬桿總成200，其中，換擋桿100具有用于伸入駕駛室、且形成為操作手柄101的頂部，以及相對于該頂部的底部。

硬桿總成200的一端與換擋桿100的底部連接，另一端用于與變速箱殼體連接。

參照圖2所示，硬桿總成200包括推桿210，以及連接于推桿210一端的底座220，底座220與換擋桿100的底部連接，推桿210的另一端用于與變速箱殼體連接。

其中，參照圖3所示，換擋桿100與推桿210之間具有夾角且基本垂直。換擋桿100的軸心線與推桿210沿長度方向的中心線AA不相交。如圖3，沿推桿210的寬度方向，換擋桿100的軸心線與硬桿總成200之間的連接點(diǎn)為O，連接點(diǎn)O至中心線AA的垂直距離為d。

這樣設(shè)置的好處在于：一方面，換擋時，換擋桿100的動力通過硬桿總 成100傳遞至變速箱，硬桿總成100不容易發(fā)生彎曲形變，在傳遞過程中動力損耗低，可以保證較高的動力傳遞效率和換擋效率，保證良好的換擋操控感；另一方面，當(dāng)變速箱的振動或抖動傳遞至硬桿總成100時，硬桿總成100將圍繞連接點(diǎn)O發(fā)生擺動，并通過擺動運(yùn)動吸收一部分的振動或抖動，從而提高手動換擋機(jī)構(gòu)的換擋舒適性。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖1并結(jié)合圖2所示，底座220上具有連接孔221，換擋桿100的底部穿過連接孔221，通過連接孔221與底座220連接。其中，換擋桿100與連接孔221基本同軸設(shè)置。

為了保證換擋桿100的軸心線與推桿的中心線AA不相交，連接孔221可以在底座220上偏心設(shè)置，即連接孔221的中心與底座220沿推桿210長度方向的中心線不相交；或者使得底座220與推桿210偏心設(shè)置，及沿推桿210長度方向，推桿210的中心線與底座220的中心線不相交。

繼續(xù)參照圖2并結(jié)合圖4所示，換擋桿100位于連接孔221中的部分包括第一球形部110，第一球形部110與連接孔221之間卡設(shè)有緩沖套222。緩沖套222固定在連接孔221中，第一球形部110卡在緩沖套222內(nèi)。

如圖1、圖2所示，硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)還包括支架總成300，支架總成300相對于硬桿總成200更靠近換擋桿100的頂部。換擋桿100支撐在支架總成300上。當(dāng)執(zhí)行換擋動作時，駕駛員推動換擋桿100的頂部，從而推動換擋桿100圍繞其轉(zhuǎn)動中心而轉(zhuǎn)動。其中，換擋桿100的轉(zhuǎn)動中心位于支架總成300內(nèi)。也就是說，換擋桿100的轉(zhuǎn)動中心高于第一球形部110。

當(dāng)換擋桿100在執(zhí)行換擋動作時，駕駛員對換擋桿100的頂部施加作用力，換擋桿100圍繞其轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，使得動力通過換擋桿100傳遞至第一球形部110，并通過第一球形部110的運(yùn)動帶動硬桿總成200運(yùn)動，從而完成動力傳遞。其中，緩沖套222的作用是在第一球形部110和連接孔221的內(nèi)壁之間提供緩沖，避免兩者之間由于發(fā)生撞擊而產(chǎn)生噪音，同時減小兩者之間的磨損。

其中，緩沖套222的硬度不宜過小，即不宜過軟，否則，當(dāng)?shù)谝磺蛐尾?10運(yùn)動時，第一球形部110的動力將被緩沖套222通過彈性變形而吸收，影 響換擋桿100和硬桿總成200之間的動力傳遞效率。本實(shí)施例中，緩沖套222選用硬度為98度的PUR(聚氨酯)材料，且通過包塑工藝形成在底座220上。

裝配時，將第一球形部110壓入緩沖套222，壓入力一般在150～200N左右。由于緩沖套222緊緊地包裹在第一球形部110的外周面，并沿軸向?qū)Φ谝磺虿?10形成不小于450N的緊固力，以保證在正常的換擋操作下，第一球形部110不會沿軸向脫離緩沖套222。

繼續(xù)參照圖2并結(jié)合圖4所示，換擋桿100穿出連接孔221一端連接有擋片102，沿?fù)Q擋桿100的徑向方向，擋片102的最大尺寸大于緩沖套222的內(nèi)孔的最大尺寸。更確切地說，擋片102的最大尺寸大于緩沖套222內(nèi)的通孔的最大尺寸。沿?fù)Q擋桿100的軸向方向，擋片102與底座220之間具有間隙。

未執(zhí)行換擋動作時，擋片102與底座220之間具有間隙，此時擋片102不起作用。

當(dāng)執(zhí)行換擋動作時，換擋桿100將繞其轉(zhuǎn)動中心發(fā)生偏轉(zhuǎn)，第一球形部110的球心將沿?fù)Q擋桿100軸向發(fā)生向上的位移，此時擋片102與底座220的軸向距離將變短。但由于擋片102的尺寸大于緩沖套222的尺寸，那么擋片102不會進(jìn)入緩沖套222內(nèi)部，而將抵靠在底座220上，從而對換擋桿100底部的運(yùn)動形成限位，防止第一球形部110從底座220中脫出。這樣，在駕駛員用力過度，或者發(fā)生誤操作的情況下，都能通過擋片102來防止第一球形部110脫出底座220。

具體地，參照圖5、圖6所示，換擋桿100穿出連接孔221和緩沖套222一端的外周面上設(shè)有沿周向延伸的凹槽103(圖6)，凹槽103呈與換擋桿100同軸的環(huán)形。

擋片102包括卡環(huán)1021和彈片1022，彈片1022連接于卡環(huán)1021與底座220相背的一側(cè)。其中，彈片1022從卡環(huán)1021的徑向一側(cè)向另一側(cè)延伸。

繼續(xù)參照圖5、圖6，卡環(huán)1021具有開口，且包括卡設(shè)于凹槽103中的第一環(huán)1021a，以及連接于第一環(huán)1021a與底座相背的一側(cè)的第二環(huán)1021b，第二環(huán)1021b箍設(shè)于換擋桿100的外周面。

其中，沿?fù)Q擋桿100的徑向方向，第一環(huán)1021a應(yīng)當(dāng)具有一定的寬度，并且，第一環(huán)1021的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)小于凹槽103的外徑，以使得第一環(huán)1021a卡設(shè)在凹槽103內(nèi)。沿?fù)Q擋桿100的軸向方向，第二環(huán)1021b應(yīng)當(dāng)具有一定的長度，并且，第二環(huán)1021b的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)略小于與換擋桿100對應(yīng)部位的外徑，且以使得第二環(huán)1021b緊箍在換擋桿100的外周面上。

如前所述，卡環(huán)1021具有開口，也就是說卡環(huán)1021的環(huán)形不是封閉的，而是有開口的，且開口貫穿第一環(huán)1021a、第二環(huán)1021b。在裝配時，換擋桿100通過開口壓入卡環(huán)1021中，并使得第一環(huán)1021a卡設(shè)在凹槽103中。

繼續(xù)參照圖5、圖6，彈片1022的一端與卡環(huán)1021連接，另一端設(shè)有卡孔1022a。相應(yīng)地，換擋桿100底部的端面上設(shè)有卡塊104，彈片1022在彈性形變后抵靠在換擋桿100底部的端面上，并使得卡塊104卡入卡孔1022a中。其中，彈片1022中積蓄有回復(fù)力，該回復(fù)力使得彈片1022具有朝向卡環(huán)1021運(yùn)動的趨勢，保證擋片102能夠牢固地卡在換擋桿100外，避免擋片102從換擋桿100上脫落。

其中，卡孔1022a、卡塊104可以是能夠相互匹配的任何形狀，例如環(huán)形、方形或者其他形狀。本實(shí)施中，卡孔1022a、卡塊104均為圓形。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖5、圖6，彈片1022的兩側(cè)分別連接有第一翼片1022b(圖5-6中只標(biāo)注了一個第一翼片)，第一翼片1022b朝向底座220突伸、且箍設(shè)于換擋桿100的外周面。第一翼片1022b用于加強(qiáng)擋片102與換擋桿100外周面之間的緊箍力。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖5、圖6，彈片1022遠(yuǎn)離與卡環(huán)1021連接的一端設(shè)有第二翼片1022c，第二翼片1022c朝背向底座220的方向突伸、并用作拆卸時的手持部位。拆卸時，用于可以手持第二翼片1022c，以將彈片1022拔出卡塊104。

其中，擋片102應(yīng)當(dāng)選用強(qiáng)度較好、且具有一定彈性的材料。本實(shí)施例中，擋片102選用65Mn的彈簧鋼。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖2所示，硬桿總成200中，底座220面向推桿210的一端設(shè)有第一銷孔223，以及插在第一銷孔223中的銷軸224。

推桿210面向底座220的一端具有朝向底座220開口的U形架，定義為第一U形架211。第一U形架211的兩個支腳分別設(shè)于第一銷孔223的兩端、且分別開設(shè)有與第一銷孔223同軸的第二銷孔211a。

銷軸224同時也插在第二銷孔211a中，以將底座220和第一U形架211相互連接。銷軸224伸出第二銷孔211a的部分通過鉚壓固定。

其中，第一U形架211的支腳與底座220相對的表面之間設(shè)有襯套225，襯套225套設(shè)在銷軸224外，且位于第一銷孔223、第二銷孔211a之間。襯套225用于在第一U形架211和底座220之間提供支撐、防磨的作用，同時也可以提供緩沖作用。但需要注意的是，為了不影響換擋時的動力傳遞效率，襯套225應(yīng)當(dāng)具有一定的硬度且硬度不宜過小，本實(shí)施例中的襯套225選用POM(聚氧亞甲基)材質(zhì)。

繼續(xù)參照圖2并結(jié)合圖7、圖8所示，推桿210背向底座220的一端具有背向底座220開口的第二U形架212，以及朝向底座開口的第三U形架213。其中，第二U形架212與推桿210固定連接，第三U形架213用于與變速箱內(nèi)的換擋軸連接。當(dāng)換擋桿100帶動硬桿總成200運(yùn)動時，硬桿總成200中的動力依次經(jīng)過底座、第一U形架211、推桿210、第二U形架212以及第三U形架213傳遞至換擋軸，以帶動換擋軸進(jìn)行換擋動作。

具體地，如圖2、圖7所示，第二U形架212與第三U形架213面對面設(shè)置，兩者的開口相對，并圍成一個容納空間。該容納空間中設(shè)有十字接頭214。第二U形架212的兩個支腳、以及第三U形架213的兩個支腳上分別設(shè)有用于與十字接頭214連接的安裝孔H，并分別通過安裝孔H與十字接頭214連接。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖1、圖2并結(jié)合圖4、圖8所示，支架總成300包括支桿301，支桿301的兩端分別用于固定在車身地板和變速箱殼體上。

支架總成300還包括支撐座310，固定于支桿301上。支撐座310具有沿?fù)Q擋桿100的軸向貫通的通孔310a(圖2)，通孔310a內(nèi)設(shè)有球座311，球座311具有球形的容納腔(圖中未標(biāo)注)，換擋桿100穿過容納腔，并從球座311的容納腔伸出后，與硬桿總成200連接。

其中，換擋桿100位于球座311的容納腔中的部分包括第二球形部120，第二球形部120支撐在球座311內(nèi)，當(dāng)換擋桿100執(zhí)行換擋動作時，第二球形部120可以相對于球座311發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但是其球心的位置不變。也就是說說，第二球形部120的球心作為換擋桿100的轉(zhuǎn)動中心。

繼續(xù)參照圖2并接合圖4，支撐座310的通孔310a的內(nèi)壁上設(shè)有止擋圈312，止擋圈312分別位于球座311的沿?fù)Q擋桿100軸向的兩端，且抵靠在球座311上。止擋圈312的作用是用于消除球座311與支撐座310之間沿軸向方向的配合間隙，以將球座311沿軸向牢固地定位在支撐座310內(nèi)。

其中，止擋圈312包括卡簧或墊圈。也就是說，止擋圈312可以是卡簧，也可以是墊圈，或者是卡簧和墊圈的組合。本實(shí)施例中，球座311面向換擋桿100頂部一側(cè)的止擋圈312為卡簧，另一側(cè)的止擋圈312為墊圈。

進(jìn)一步地，支撐座310的通孔310a的內(nèi)壁上還設(shè)有O形圈313，O形圈313卡設(shè)于球座311沿徑向的外周面與通孔310a內(nèi)壁之間。O形圈313的作用是用于消除球座311與支撐座310之間沿徑向方向的配合間隙，以將球座311沿徑向牢固地定位在支撐座310內(nèi)。

進(jìn)一步地，繼續(xù)參照圖2并結(jié)合圖4所示，支架總成300還包括連接于支撐座310的固定塊320，支架總成300通過固定塊320與車身地板連接。

裝配時，固定塊320位于車身地板的底部，固定塊320面向換擋桿100頂部的表面、以及背向支撐座310的表面分別抵設(shè)在車身地板的不同位置。

具體地，固定塊320面向換擋桿100頂部的一端用于與車身地板固定連接。如圖2、圖4所示，固定塊320面向換擋桿100頂部的表面上設(shè)有固定件321，該固定件321用于釘入車身地板，以實(shí)現(xiàn)固定塊320與車身地板的連接。固定塊320與支撐座310相背的一端設(shè)有彈性緩沖件321，并通過彈性緩沖件321抵設(shè)在車身地板上。

其中，為了盡量減小從變速箱傳遞至車身的振動或抖動，彈性緩沖件321應(yīng)當(dāng)能夠較好的吸收振動能量。本實(shí)施例中，彈性緩沖件321選用橡膠，且呈錐形，并通過錐形的頂部抵靠在車身地板上。

綜上所述，裝配時，本實(shí)施例的硬桿連接式手動換擋機(jī)構(gòu)通過硬桿總成 200連接至變速箱內(nèi)的換擋軸，通過支架總成300連接于變速箱殼體、并固定在車身地板上。

當(dāng)變速箱工作時，由于各傳動部件之間存在配合間隙，變速箱內(nèi)部不可避免地會發(fā)生高頻振動或抖動，那么，這種高頻振動或者抖動在經(jīng)過硬桿總成200時，一方面可以通過硬桿總成200相對于第一球形部110的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動吸收掉一部分，另一方面可以通過襯套225、緩沖嵌件222吸收掉一部分，從而減小換擋桿100的抖動，保證換擋的舒適性。

當(dāng)車輛行駛于不平整路面時，變速箱會隨車輛一起發(fā)生顛簸，從而產(chǎn)生低頻的振動，那么，這種低頻振動在經(jīng)過支架總成300時，可以通過固定塊320上的彈性緩沖件321吸收掉一部分，從而減小車身的振動，提高駕駛平順性。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。