CN101643028B - 汽车电子自动换档器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种汽车电子自动换档器，其包括支座体组件、换挡臂组件、电磁阀总成、电控单元、档位面板、手柄组件、摆臂与转动轴组合、手动解锁器及解锁弹簧、上支撑及滑垫组件。支座体组件包括具有内容腔的支座体，换挡臂组件装在内容腔中，电磁阀总成安装在内容腔的下部；电控单元安装在支座体的外侧，上支撑固定在支座体上部；档位面板卡接在上支撑之上；手柄组件连接在换挡臂组件之上；摆臂与转动轴组合安装在支座体外侧壁上，摆臂下端的横销与电磁阀总成上的连接套滑动配合连接；手动解锁器及解锁弹簧安装在支座体内腔侧壁上。本电子自动换档器具有换档手感好，结构紧凑，安装位置选择方便等优点。

Description

汽车电子自动换档器

技术领域

本发明属于汽车换档器技术。

背景技术

现在汽车市场上销售的自动档汽车的换档器在与变速箱的连接及换档档位传递输出上都采用传统的软轴(拉索)或硬轴方式。

这两种方式的结构特点如下：

1、硬轴连接：换档器与变速箱之间采用一根金属硬杆或钢管机械连接。这类结构形式技术条件成熟，多出现在早期的自动档车上。

优点：换档器与变速箱之间的连接非常可靠，换档行程输出上无任何效率损失，传动迅速，使用寿命长，整套机构由换档器、控制轴、加强杆三部分组成；

缺点：换档器装车步骤繁琐，零部件大部分采用金属制造，整体体积大，零部件重量重，制造步骤繁琐，工艺复杂；使用时手感差；整车环境布置设计时条件非常苛刻；换档器制造时鸡冠齿注塑模具制造难度非常大，而且后期维护、更换也非常困难。

2、软轴连接：换档器与变速箱之间采用一根软轴机械式连接。这类结构形式技术要求较高，但为现在的主流换档器，被绝大多数自动挡汽车采用。

优点：换档器与变速箱之间的连接相对可靠，整个总成由换档器和软轴总成两部分组成，装配相对方便，与硬轴相比，大部分零部件采用塑料原材料制造，加工方便，工艺相对简单，换档器整体重量较轻；后期维护、更换相对简单；整车环境布置设计要求不太高。

缺点：由于软轴工作时受行程负载效率的影响，换档器的行程实际输出与变速箱的实际需求行程不一样，换档器在设计时工作强度大，鸡冠齿的制造模具加工难度大；在使用时，由于软轴自身存在摩擦力，所以换档器操纵时手感感觉一般；在行程传输上效率较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种汽车电子自动换档器(EAT)，增加其换档手感的舒适性，并使其结构更紧凑，装配、安装更方便，并适合在各种车型上安装。

本发明实现其发明目的技术方案如下：

本发明提出的汽车电子自动换档器包括支座体组件、换挡臂组件、电磁阀总成、电控单元、档位面板、手柄组件、摆臂与转动轴组合、手动解锁器及解锁弹簧、上支撑及滑垫组件等组件，其中：

所述支座体组件包括支座体，支座体是一具有内容腔的壳体结构，支座体外侧有与车身安装固定的螺栓孔；所述换挡臂组件装在支座体的内容腔中，与支座体通过转动轴以结构限位、过盈涨紧的方式组成连接；所述电磁阀总成安装在支座体内容腔的下部；所述电控单元包含主控板总成、指示灯组件、连接线束和主控板外壳，连接线束连接主控板外壳中的主控板总成与指示灯组件两部分；电控单元与安装在支座体的外侧，其中指示灯组件与档位面板上的档位显示位置相对，电控单元输出的信号为Lin总线信号；所述上支撑固定连接在支座体上部；所述档位面板卡接在上支撑之上；所述手柄组件连接在换挡臂组件之上；所述摆臂与转动轴组合包括摆臂和转动轴，摆臂通过转动轴安装在支座体的外侧壁上，摆臂下端有横销，与电磁阀总成上的连接套滑动配合连接；所述手动解锁器及解锁弹簧安装在支座体内腔侧壁上。

本发明经过上述几个方面的改进，与目前市场上的用换档器相比，具有很明显的优势，主要体现在如下几点：

1.同硬轴连接相比

硬轴换档器与变速箱之间采用一根金属硬杆或钢管机械连接，传递机械信号。而本电子自动换档器与变速箱之间采用电信号传递，两者之间用线束连接。

A.重量

硬轴换档器分成换档器、控制轴、加强杆三部份。本电子自动换档器由于采用线束连接，没有控制轴、加强杆这两大沉重部份，换档器自身也没必要有承载这两部份重量的加强结构，整个换档器的大部份零件都采用工程塑料制造，重量非常轻。

B.体积

(1)硬轴换档器由于要承载控制轴、加强杆，在换档器上就要设计大量的加强承载结构，由于硬轴换档器自身独特的结构特性，车辆在行驶过程中所产生的所有振动都会传递到换档器上，所以换档器上需要作大量的减震结构。

本电子自动换档器就不需要这些复杂的结构，抗振上只需要做些简单的减振措施就可以了。

(2)硬轴换档器与变速箱之间传递的是机械信号，换档时驾驶员需要的换档力较大，故而换档器自身需要作大量的结构来承载。

本电子自动换档器与变速箱之间传递的是电信号，换档时不必去克服变速箱换档时的机械力，换档器自身就不需要这些承载结构。

综合上述两点，本电子自动换档器与硬轴换档器在体积上就显得非常的小巧。

C.工艺

(1)生产上，硬轴换档器的生产工艺非常复杂、繁琐，大量的零件为金属板材、杆料、管料采用冲压、挤压、板金等的方式制造，零件数量多；再通过焊接、铆接等工艺将零件连接在一起，连接后还需要进行金属表面的镀锌或镀铬等防腐处理；由于零部件的体积大，生产零部件的设备、工装、夹具、模具、检具等的体积也很大，占用的场地也很大，人员数量占用多。

本电子自动换档器由于换档器大部份零部件采用工程塑料为原料注塑加工而成，金属零件数量很少。换档器装配时，无焊接、铆接等工序，仅需要一些小巧、简单的工装、工具，装配简单、快捷。本电子自动换档器自身体积小巧，零件的体积也很小，零件数量相对较少，占用的场地也相对较小，人员数量也较少。

(2)由于硬轴换档器分成换档器、控制轴、加强杆三部份，装车时，需要逐一安装到车上，再将三部份用螺栓连接，装配工艺复杂、繁琐，占用人员多。维修、保养、检查时，需要对这三部分分别进行。

本电子自动换档器装车时仅需一人将换档器用四颗螺栓固定，在连接上线束就完成了。当出现故障时，可以非常容易找到故障出现的原因，维修、保养、检查简单、快捷。

(3)由于硬轴换档器分成换档器、控制轴、加强杆三部份，换档器需用加强杆加固换档器与变速箱之间的固定，通过控制轴操控变速箱，所以整车环境布置设计时，环境条件非常苛刻。

本电子自动换档器与变速箱之间通过线束传递电信号操控变速箱，对于环境条件几乎没有什么要求。

综合上述三点，本电子自动换档器与硬轴换档器在工艺上就显得简单。

D.使用

硬轴换档器通过控制轴操控变速箱，车辆在行驶过程中车身、变速箱所产生的所有振动都会通过加强杆、控制轴传递到换档器上，换档时需要克服变速箱变速的机械力，所以换档时手感差。

本电子自动换档器与变速箱之间通过线束传递电信号操控变速箱，不必承载变速箱所产生的振动，换档器自身的减震结构就可以有效的降低车身的振动，换档时，手感非常好。

2.同软轴连接相比

软轴换档器与变速箱之间采用一根软轴(俗称推拉索)机械式连接，传递力和位移。而本电子自动换档器与变速箱之间采用电信号传递，两者之间用线束连接。

A.重量

软轴换档器与变速箱之间采用一根软轴传递机械式信号。EAT与变速箱之间采用线束传递电信号，没有软轴这部份，换档器自身也没必要有承载这部份重量的加强结构，整个换档器的大部份零件都采用工程塑料制造，重量非常轻。

B.体积

(1)软轴换档器由于要承载推拉索，在换档器上就要设计大量的加强承载结构，由于软轴换档器自身独特的结构特性，车辆在行驶过程中所产生的所有振动都会通过推拉索传递到换档器上，所以换档器上需要作大量的减震和应力消除结构。

本电子自动换档器就不需要这些复杂的结构，抗振上只需要做些简单的减振措施就可以了。

(2)软轴换档器与变速箱之间传递的是力和位移，换档时驾驶员需要的换档力较大，故而换档器自身需要作大量的结构来承载。

本电子自动换档器与变速箱之间传递的是电信号，换档时不必去克服变速箱换档时的机械力，换档器自身就不需要这些承载结构。

综合上述两点，本电子自动换档器与软轴换档器在体积上就显得非常的小巧。

C.工艺

(1)生产上，软轴换档器的大部份零件虽然也为工程塑料采用注塑的方式制造，零件数量也相对较少；由于软轴换档器的特性，零部件的体积大，生产零部件的设备、工装、夹具、模具、检具等的体积也较大，占用的场地也相对较大，人员数量相对较多。

本电子自动换档器由于换档器大部份零部件采用工程塑料为原料注塑加工而成，金属零件数量很少。换档器装配时，无焊接、铆接等工序，仅需要一些小巧、简单的工装、工具，装配简单、快捷。EAT自身体积小巧，零件的体积也很小，零件数量相对较少，占用的场地也相对较小，人员数量也较少。

(2)软轴换档器与变速箱之间采用一根软轴传递力和位移，装车时，需要逐一安装到车上，再将这两部份用连接，装配工艺相对复杂、繁琐。维修、保养、检查时，需要对这两部份分别进行。

本电子自动换档器装车时仅需一人将换档器用四颗螺栓固定，在连接上线束就完成了。当EAT出现故障时，可以非常容易找到故障出现的原因，维修、保养、检查简单、快捷。

(3)虽然软轴换档器整车环境布置设计要求不太高，但不等于没有要求。换档器在车身中安装位置的变换，就会引起换档器形状的改变，换档行程输出的变化就会引起换档器体积大小的变化；推拉索在车身中布置时弯曲半径的大小就会引起换档器局部形状的改变，换档力大小的改变。

本电子自动换档器与变速箱之间通过线束传递电信号操控变速箱，仅对换档器安装有一定的要求。

综合上述三点，本电子自动换档器与硬轴换档器在工艺上就显得简单。

D.使用

软轴换档器通过推拉索操控变速箱，车辆在行驶过程中车身、变速箱所产生的所有振动都会通过推拉索传递到换档器上，换档时需要克服变速箱变速的机械力，所以换档时手感不理想。

可见，本电子自动换档器与变速箱之间通过线束传递电信号操控变速箱，使其信号传递可靠，并且不必承载变速箱所产生的振动；进一步有通过换档器自身的减震结构，可以有效的降低车身的振动，提高换档时的手感舒适性。并且各部件通过采用组合模块的形式组装在一个支座体上，结构紧凑，装配方便，加上通过电信号操控变速箱，安装位置就不受变速箱等相关部件的位置限制，可以根据不同的车型，选在最合适的位置进行安装，适应面更广。

附图说明

图1是本发明的零件爆炸示意图；

图2是本发明组装好之后的状态图；

图3是支座体组件的结构示意图；图3A是图3的螺栓孔部分的剖面图；

图4是换档臂组件的零件爆炸图；

图5是电控单元的结构示意图；图5A是指示灯组件的结构示意图；图5B是电控单元的电路原理图。

具体实施方式

参见图1和图2，本换档器主要包括有支座体组件1、换挡臂组件2、电磁阀总成3、电控单元4、档位面板5、手柄组件6、摆臂与转动轴组合7、手动解锁器及解锁弹簧8、上支撑9及滑垫组件10等，它们的具体结构和装配关系如下：

(1)支座体组件1，参见图3和图3A：

该组件包含具有内容腔的支座体1-1，支座体1-1的外侧有与车身安装固定的四个螺栓孔1-2，螺栓孔1-2中装有缓冲垫1-3和定位套1-4，缓冲垫1-4通过结构限位方式安装在螺栓孔1-2中，定位套1-4与缓冲垫1-3之间的连接方式采用的是过盈涨紧。

(2)换档臂组件2，参见图4：

该组件包含换档杆2-1、换档臂体2-1、换位座2-3、永磁体2-4、回位弹簧2-5、转轴2-6、轴挡圈2-7、拨叉弹簧2-8、拨叉2-9。换档杆2-1与换档臂体2-1之间采用注塑的方式连接，组合成换档杆组件；永磁体2-4与换位座2-3之间采用过盈涨紧的方式连接，组合成换位座组件；拨叉弹簧2-8、拨叉2-9与换位座组件之间采用常规安装方式安装，安装位涂抹辅料润滑脂，组合成换位座组合；换位座组合与换档杆组件之间通过回位弹簧2-5、转轴2-6、轴挡圈2-7结构限位安装连接。所述换挡臂组件3装在支座体1-1的内容腔中，与支座体1-1通过转轴2-6以结构限位、过盈涨紧的方式组成连接.

(3)电磁阀总成3：

该总成与支座体组件1之间采用卡扣快卡的方式连接，安装在支座体1-1内容腔的下部。

(4)电控单元4，参见图5、图5A、图5B：

电控单元4主要包含主控板总成(在主控板外壳4-3内)、指示灯组件4-2、连接线束4-1、主控板外壳4-3四个部分组成。连接线束4-1连接主控板总成与指示灯组件4-2两部分，主控板外壳4-3与主控板总成之间采用结构限位的方式连接。

指示灯组件的作用是用来指示换档器在工作时具体处在某一档位时的档位指示。该指示灯组件与现今的换档器的指示灯不同。现今的换档器采用的指示灯为一颗单灯照明，这种方式虽然指示灯的成本较低，但这种方式只能指示有几个档位，不能指示换档器工作时具体处在哪个档位上。为了指示清楚具体的档位，需要在档位面板上作透光孔，并安装透光球，还需要在滑垫上安装档位指示片、设计结构复杂的专用灯箱等生产工艺复杂、制造工序繁琐的结构，总体成本非常高，而且具有生产过程中的不合格率较高，灯炮寿命短、工作时各个档位的亮度不一致等缺点。

参见图5A，本指示灯组件4-2采用的是多个双光源LED灯4-2-1焊接在PCB印刷电路板4-2-3上，PCB印刷电路板下焊接接插4-2-4，每个灯的位置与档位面板5上档位字符(如P、R、N、D、2、L)的位置一一对应，并通过隔板5-1将每个档位的LED灯分隔开，可保证换档器在工作时每个档位显示的亮度一致。每个双光源LED灯都可提供两个颜色的光源，一个为普通亮度绿色光源，另一个为高亮度红色光源。换档器工作时，指示灯的普通亮度绿色光源点亮，当换档器处于的具体档位对应的LED灯的高亮度红色光源被点亮，形成与其它LED灯照亮颜色不同，档位面板上这个档位的颜色与其它档位的颜色不同，从而达到档位指示的效果。这样就可以取消在档位面板上作透光孔，并安装透光球，还需要在滑垫上坐档位指示片、设计结构复杂的专用灯箱等生产工艺复杂、制造工序繁琐的结构，避免了生产过程中的不合格率较高，指示灯寿命短、工作时各个档位的亮度不一致等缺点。

电控单元4与支座体组件1之间采用定位立柱定位、3颗塑料自攻钉固定的方式连接，其中指示灯组件与档位面板之间采用结构定位、热熔焊接的方式连接。电控单元输出的信号为Lin总线信号，其电路原理参见图5B。

(5)档位面板5：

档位面板5与上支撑9的连接方式为快卡式。

现在市面上主流换档器档位面板采用的表面工艺多为ABS注塑，将档位字符位置空出来，再镶嵌一块透明的塑料镶块，镶块的内表面采用丝印、移印、水转印或贴膜等方式将档位字符作在上面。镶块与面板之间采用快卡、超声波焊接或热溶解等手段连接。这种方式零件数量多、生产工艺复杂、工序多、成品合格率低、多一道装配工序、装配时零件容易损坏、操作工人人员素质要求高、装配完毕后一致性差、外观面整体性不好、总体成本高等缺点。

该档位面板采用的制造工艺完全避免了上述的问题。档位面板首先采用进口PC注塑制造，形成面板白坯；注塑完毕后在面板白坯的外观面喷涂厚度为0.1～0.15mm厚的白色耐磨漆，再在白色漆面上喷涂厚度为0.2～0.25mm厚的黑色耐磨漆；最后将喷涂完毕后的面板放在专用的工装上定位，采用微电脑控制的激光雷雕方式将档位字符刻在面板表面的相应位置上，雷雕深度为面板表面黑色耐磨漆的喷涂厚度。这样档位字符字体的颜色为内层白色耐磨漆的颜色，而且颜色可根据客户的要求进行更换、搭配。

(6)手柄组件6：

该组件包含手柄内芯1件、手柄外球1件，两者之间采用二次注塑的方式连接。手柄组件6与换档杆2-1的连接方式为螺纹紧固。

(7)摆臂与转动轴组合7：

该组合包含摆臂、转动轴各1件，两者之间为滑动配合。摆臂通过转动轴安装在支座体组件1上，转动轴与支座体组件之间是结构限位、过盈涨紧。摆臂上横销结构处与电磁阀总成上连接套滑动配合连接。

(8)手动解锁器及解锁弹簧组合8：

该组合包含手动解锁器、解锁弹簧各1件。当电磁阀失效，换档杆不能从驻车档位(P档位)移出时，可通过按动手动解锁器手动解开驻车锁，使换档杆能够顺利从驻车档位移出，将车开到修理站修理。

(9)上支撑9：

该零件注塑成型，与支座体组件1结构配合，通过使用3颗塑料自攻钉与支座体组件1之间固定连接，是档位面板5与支座体组件1连接的中间桥梁。

(10)滑垫组件10：

该组件包含主滑垫1件、副滑垫1件，安装位置在档位面板5与上支撑9之间，滑动配合。作用为防止尘土、沙粒等小型尖锐物体进入换档器内部，造成换档机构功能的失效。换档时随着换档杆档位变化移动。

Claims (6)

1.汽车电子自动换档器，其包括支座体组件（1）、换挡臂组件（2）、电磁阀总成（3）、电控单元（4）、档位面板（5）、手柄组件（6）、摆臂与转动轴组合（7）、手动解锁器及解锁弹簧（8）、上支撑（9）及滑垫组件（10）；其特征在于：

所述支座体组件（1）包括支座体（1-1），支座体（1-1）是一具有内容腔的壳体结构，支座体（1-1）外侧有与车身安装固定的螺栓孔（1-2）；

所述换挡臂组件（2）装在支座体（1-1）的内容腔中，与支座体（1-1）通过转轴连接；

所述电磁阀总成（3）安装在支座体（1-1）内容腔的下部；

所述电控单元（4）包含主控板总成、指示灯组件（4-2）、连接线束（4-1）和主控板外壳（4-3），连接线束（4-1）连接主控板外壳（4-3）中的主控板总成与指示灯组件（4-2）两部分；电控单元（4）安装在支座体（1-1）的外侧，其中指示灯组件（4-2）与档位面板上的档位显示位置相对，电控单元（4）输出的信号为Lin总线信号；

所述上支撑（9）固定连接在支座体（1-1）上部；

所述档位面板（5）卡接在上支撑（9）之上；

所述手柄组件（6）连接在换挡臂组件（2）之上；

所述摆臂与转动轴组合（7）包括摆臂和转动轴，摆臂通过转动轴安装在支座体（1-1）的外侧壁上，摆臂下端有横销，与电磁阀总成（3）上的连接套滑动配合连接；

    所述手动解锁器及解锁弹簧（8）安装在支座体内腔侧壁上；

所述滑垫组件（10）安装在档位面板（5）与上支撑（9）之间，并与它们滑动配合，换档杆由滑垫组件（10）和档位面板（5）下向上穿出。

2.根据权利要求1所述的汽车电子自动换档器，其特征在于，所述支座体（1-1）的螺栓孔中安装有缓冲垫（1-3）和定位套（1-4），缓冲垫（1-3）与螺栓孔卡接，定位套（1-4）与缓冲垫（1-3）之间过盈涨紧连接。

3.根据权利要求1所述的汽车电子自动换档器，其特征在于，所述电磁阀总成（3）与支座体（1-1）之间采用卡扣快卡方式连接。

4.根据权利要求1所述的汽车电子自动换档器，其特征在于，所述指示灯组件（4-2）采用多个双光源LED灯，焊接在PCB印刷电路板上，PCB印刷电路板下焊接接插；每个LED灯的位置与档位面板（5）上档位位置一一对应，并通过隔板将每个档位的LED灯分隔开。

5.根据权利要求1所述的汽车电子自动换档器，其特征在于，所述电控单元（4）与支座体之间采用定位立柱定位，通过自攻钉固定连接。

6.根据权利要求1所述的汽车电子自动换档器，其特征在于，所述档位面板与上支撑卡接连接。

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