CN103470746A - 一种旋钮电子换挡器及其与周边构件的搭接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋钮电子换挡器，包括设在壳体组件内的主电路板组件，设在所述上壳组件上面的面板组件，设在所述上壳组件中部上面并且上部穿过所述面板组件的旋钮组件，其特征是：所述壳体组件包括下壳体、上壳体、与设在所述上壳体上部的大圆孔边缘配合的旋钮导光体、与设在所述上壳体下部的小圆孔配合的A/M按键导光体、与所述A/M按键导光体上端部配合连接的A/M按键帽、与所述A/M按键导光体下端部配合连接的A/M按键底座，所述A/M按键导光体通过多颗自攻螺钉连接在所述上壳体上。本发明还涉及一种旋钮电子换挡器及其与周边构件的搭接结构。本发明结构紧凑、体积小、装配方便，不仅操作简便，而且与周边部件配合连接可靠，外型美观。

Description

一种旋钮电子换挡器及其与周边构件的搭接结构

技术领域

本发明涉及汽车部件，具体涉及到一种在乘用车中控箱上的旋钮电子换挡器及其与周边构件的搭接结构。

背景技术

目前的旋钮电子换挡器包括换挡旋钮、微处理器、驱动模块（第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第三电机驱动模块）、电机、减速器、电机位置反馈模块、非易失性存储器和电源等模块。虽然完全取代了现有车辆中排挡器及变速杆的，避免了变速杆的机械摩擦，但结构复杂，体积较大，控制繁琐，美观性及操作性较差，不利于换挡器在整车上布置、安装及与周边结构的搭接。为了克服上述旋钮电子换挡器存在的不足，汽车行业的技术人员作了有益的探索，如CN 102563030 A公布的“一种汽车电子换挡器总成”。该总成包括支座体、挡位板、电路板、挡位感应组件和挡位操作组件，其可靠性高、操作方便、体积小、成本低。但是，还没有解决电子换挡器总成与周边部件的配合连接问题以及人机舒适性问题。

发明内容

本发明目的是提供一种旋钮电子换挡器及其与周边构件的搭接结构，其结构紧凑、体积小、装配方便，不仅操作简便，而且与周边部件配合连接可靠，外型美观。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

 一种旋钮电子换挡器，包括设在壳体组件内的主电路板组件，设在所述上壳组件上面的面板组件，设在所述上壳组件中部上面并且上部穿过所述面板组件的旋钮组件，其特征是：所述壳体组件包括下壳体、上壳体、与设在所述上壳体上部的大圆孔边缘配合的旋钮导光体、与设在所述上壳体下部的小圆孔配合的A/M按键导光体、与所述A/M按键导光体上端部配合连接的A/M按键帽、与所述A/M按键导光体下端部配合连接的A/M按键底座，所述A/M按键导光体通过多颗自攻螺钉连接在所述上壳体上。

    进一步，所述主电路板组件包括PCB板、定位连接在所述PCB板上的旋转轨道体、设在所述PCB板上并位于所述旋转导轨体周围的两个光电传感器和一个微动开关，还包括覆盖在所述PCB板上面的防水/防尘胶垫和设在所述PCB板下面的接插件；所述接插件与设在所述下壳体上的定位孔配合并集成在PCB板上，所述下壳体、PCB板和上壳体通过螺钉固定连接在一起。

    进一步，所述面板组件包括中部设有一个鸭梨形孔的面板本体、设在鸭梨形孔大端边缘的挡位标识、分别设在所述面板本体下面四个角部的V型卡子；还包括挡位电路板及连接在其上的盖板，所述挡位电路板搭接在所述上壳体上并与所述面板本体上的挡位标识对应，所述挡位电路板通过线束与所述所述PCB板电连接。

 进一步，所述旋钮组件包括旋钮本体、与所述旋钮本体外面配合的配重环、配合连接在所述旋钮本体上端部的电镀装饰环、配合连接在所述旋钮本体下端部的橡胶软触；所述旋钮本体的下端穿过所述旋钮面板本体上的鸭梨形孔与所述主电路板组件的旋转轨道体配合连接。旋钮本体、配重环、橡胶软触、电镀装饰环通过导向筋依次连接，设置配重环和橡胶软触以增加人机操作时旋钮的自重感和防止操作打滑。

进一步，所述的旋转轨道体包括设在其上端的环形导轨，在所述旋转轨道体内壁径向设置有两根相对的挡位柱，每根挡位柱的端部均设有挡位弹簧，还包括设置所述旋转轨道体内壁的导向筋。旋钮本体旋转并作用于挡位弹簧上，推动挡位柱在轨道上滑动。本旋钮电子换挡器的工作角度为45°。

    进一步，在所述旋钮导光体与所述上壳体的大圆孔配合的部位设有电镀装饰圈，并在所述旋钮导光体上设有的防水槽。

进一步，在所述A/M按键导光体与上壳体的小圆孔配合的部位设有密封圈。

    本发明所述一种旋钮电子换挡器与周边构件的搭接结构，包括旋钮电子换挡器本体的面板本体、中控箱盖板、中控箱上面板和中控箱下面板，其特征是：所述面板本体的上边、左边和右边分别与所述中控箱盖板搭接，所述面板本体的上边并通过设在其下面的V型卡子与所述中控箱上面板卡接，所述面板本体的左边、右边和下边与所述中控箱下面板卡接，所述中控箱下面板连接在中控箱本体上。这种搭接结构能够很好地控制各个面板之间的高差（≦5mm），具有良好的装配性及美观性。

 本发明和现有技术相比具有以下优点：简化了旋钮电子换挡器本体结构；首先，总成化设计将旋钮电子换挡器划分为各个总成，且各个总成之间没有重复结构，安装紧凑；其次，旋钮电子换挡器功能模块集中化，使各个总成之间既存在连接点结构设计，又具有独自的功能实现，使两者很好结合在一起减小了相应结构的空间尺寸。具有更加稳定的功能，装配方便，控制简单，能够更好地满足人机操作舒适性要求。

附图说明

图1是本发明的外形示意图；

图2是本发明的壳体组件的示意图（未画出下壳体）；

图3是本发明的主电路板组件的示意图；

图4是本发明的面板组件的示意图；

图5是本发明的旋钮组件的示意图；

图6是本发明的组成零部件的分解示意图；

图7是本发明的旋转轨道体结构示意图之一；

图8是本发明的旋转轨道体结构示意图之二；

图9 是本发明的防水结构示意图；

图10 是本发明与周边构件搭接的断面示意图之一；

 图11 是本发明与周边构件搭接的断面示意图之二；

    图12是本发明与车辆换挡系统配合的示意图；

 图13是控制器电路原理示意图；

 图14是旋钮R/N/D挡背景指示灯电路示意图；

 图15是A/M挡背景指示灯电路示意图；

 图16是第一编码器的电路示意图；

 图17是第二编码器的电路示意图；

 图18是第三编码器的电路示意图；

 图19是第四编码器的电路示意图。

 图中：1－上壳体，2－电镀装饰圈，3－A/M按键帽，4－旋钮导光体，5－A/M按键导光体，6－A/M按键底座，7－自攻螺钉，8－PCB板，9－旋转轨道体，10－微动开关，11－光电传感器，12－接插件，13－下壳体，14－挡位电路板，15－盖板，16－面板本体，17－V型卡子，18－旋钮本体，19－配重环，20－橡胶软触，21－电镀装饰环，22－防水/防尘胶垫，23－挡位标识，24－线束，25－防水槽，26－密封圈，27－环形导轨，28－挡位柱，29－挡位弹簧，30－导向筋，31－中控箱盖板，32－中控箱上面板，33－中控箱下面板，34－旋钮电子换挡器本体。

具体实施方式

下面结合附图对比本发明作进一步的说明。

参见图1至图9，一种旋钮电子换挡器，包括设在壳体组件内的主电路板组件，设在所述上壳组件上面的面板组件，设在所述上壳组件中部上面并且上部穿过所述面板组件的旋钮组件，其特征是：所述壳体组件包括下壳体13、上壳体1、与设在所述上壳体上部的大圆孔边缘配合的旋钮导光体4、与设在所述上壳体下部的小圆孔配合的A/M按键导光体5、与所述A/M按键导光体上端部配合连接的A/M按键帽3、与所述A/M按键导光体下端部配合连接的A/M按键底座6，所述A/M按键导光体5通过多颗自攻螺钉7连接在所述上壳体1上。

    所述主电路板组件包括PCB板8、定位连接在所述PCB板上的旋转轨道体9、设在所述PCB板上并位于所述旋转导轨体周围的两个光电传感器11和一个微动开关10，还包括覆盖在所述PCB板8上面的防水/防尘胶垫22和设在所述PCB板8下面的接插件12；所述接插件12与设在所述下壳体13上的定位孔配合并集成在PCB板，所述下壳体13、PCB板8和上壳体1通过螺钉固定连接在一起。所述PCB板即是印刷电路板（Printed circuit board，PCB）。

   所述面板组件包括中部设有一个鸭梨形孔的面板本体16、设在鸭梨形孔大端边缘的挡位标识23、分别设在所述面板本体下面四个角部的V型卡子17；还包括挡位电路板14及连接在其上的盖板15，所述挡位电路板14搭接在所述上壳体1上并与所述面板本体16上的挡位标识23对应，所述挡位电路板14通过线束24与所述所述PCB板8电连接。

所述旋钮组件包括旋钮本体18、与所述旋钮本体外面配合的配重环19、配合连接在所述旋钮本体上端部的电镀装饰环21、配合连接在所述旋钮本体下端部的橡胶软触20；所述旋钮本体的下端穿过所述旋钮面板本体16上的鸭梨形孔与所述主电路板组件的旋转轨道体9配合连接。旋钮本体、配重环、橡胶软触、电镀装饰环通过导向筋依次连接，设置配重环和橡胶软触以增加人机操作时旋钮的自重感和防止操作打滑。

 所述的旋转轨道体9包括设在其上端的环形导轨27，在所述旋转轨道体内壁径向设置有两根相对的挡位柱28，每根挡位柱的端部均设有挡位弹簧29，还包括设置所述旋转轨道体内壁的导向筋30。旋钮本体旋转并作用于挡位弹簧上，推动挡位柱在轨道上滑动。本旋钮电子换挡器的工作角度为45°。

   在所述旋钮导光体4与所述上壳体的大圆孔配合的部位设有电镀装饰圈2，并在所述旋钮导光体4上设有的防水槽25。

在所述A/M按键导光体5与上壳体的小圆孔配合的部位设有密封圈26。

   

    参见图10和图11所述一种旋钮电子换挡器与周边构件的搭接结构，包括旋钮电子换挡器本体34的面板本体16、中控箱盖板31、中控箱上面板32和中控箱下面板33；所述面板本体16的上边、左边和右边分别与所述中控箱盖板31搭接，所述面板本体16的上边并通过设在其下面的V型卡子17与所述中控箱上面板32卡接，所述面板本体16的左边、右边和下边与所述中控箱下面板33卡接，所述中控箱下面板连接在中控箱本体上。这种搭接结构能够很好地控制各个面板之间的高差（≦5mm），具有良好的装配性及美观性。为满足人机工程手部空间作要求，旋钮电子换挡器在中控箱上的布置倾角为0°～20°。

本发明较以前的电子旋钮电子换挡器，极大地简化了旋钮电子换挡器本体结构。首先，总成化设计将旋钮电子换挡器划分为各个总成，且各个总成之间没有重复结构，安装紧凑；其次，旋钮电子换挡器功能模块集中化使各个总成之间既存在连接点结构设计又具有独自的功能实现，使两者很好结合在一起减小了相应结构的空间尺寸。

本发明较以前的电子旋钮换挡器具有更加稳定的功能、舒适的操作性、更强的装配性及控制简单，并能更好地满足人机操作舒适性要求。首先，该旋钮电子换挡器设计了相应的防水结构和换挡滑槽限位结构等，能够确保其设计稳定性；其次，该旋钮电子换挡器设计了相应的防滑及舒适的换挡标识等，能够保证其操作舒适性；再次，该旋钮电子换挡器多采用结构卡接，并且通过控制面差来控制周边结构搭接等，具有较强的装配性；最后，该旋钮电子换挡器控制逻辑均采用直线控制，简单易实现。因此，该旋钮电子换挡器设计具有较强的工程可实现性。

    图12是换挡系统示意图。图中方向盘上采用了两个拨片，分别实现“+”挡、“－”挡信号输出，信号直接输入旋钮电子换挡器，所有挡位信号最终都由旋钮电子换挡器输入给变速器TCU。

     车辆的换挡系统结构主要在方向盘上设置了两个换挡拨片，分别实现标有“+”的加挡、标 “－”的减挡信号输出，信号直接输入本旋钮电子换挡器。本旋钮电子换挡器自身有 “A/M”手动/自动转换、 “D”前进挡、 “N”驻车挡、和“R”倒挡功能，同时需要接收方向盘输入的“+”挡、“－”挡信号，所有挡位信号最终都由旋钮电子换挡器输入给变速器TCU。

当旋钮指示在“N”挡状态时，旋钮电子换挡器通电后则输出“N”挡信号，信号为常态（即持续）输出，此时操作旋钮电子换挡器上其他按钮（“A/M”、“+”、“－”）则无效。车辆必须在“N”挡状态下并踩住刹车才能正常启动。

当旋钮指示在“R”挡状态时，旋钮电子换挡器通电后则输出“R”挡信号，信号为常态（即持续）输出，此时操作旋钮电子换挡器上其他按钮（“A/M”、“+”、“－”）则无效。

当旋钮指示在“D”挡状态时，旋钮电子换挡器通电后则输出“D”挡信号，信号为常态（即持续）输出，此时操作旋钮电子换挡器上其他按钮（“A/M”、“+”、“－”）中任何一个则有效，如同时操作两个或两个以上则无效。

当旋钮指示在“D”挡状态时，按下“A/M”按钮，此时旋钮电子换挡器输出则由“D”挡信号改变为“A/M”挡信号，松开“A/M”按钮，则又输出“D”挡信号；若同时按下并同时松开“A/M”、“+”、“－”中任意两个或三个按钮，此过程旋钮电子换挡器输出信号将不发生任何变化（即保持“D”信号输出），此类操作被定义为非法操作，即判定为无效。

当接通整车电源时，旋钮电子换挡器就开始工作了，并一直持续输出信号给变速器TCU，而TCU则每10毫秒检测一次信号，如检测到新信号就执行新指令；如检测到信号无变化则维持原状态；如检测不到任何信号则报故障，此时车辆将无法行驶。

    A/M转换功能通过A/M按键导光体来实现。微动开关实现按键的导通和复位，通过导光体来实现按键的漏光。按钮模块主要功能为实现“A/M”应用模式信号的输出，“A/M”按钮为手动模式与自切模式切换按钮，按钮都采用轻触式自复位开关，操作时只需用手指将按钮往下按一下即可。按钮模块主要电路原理：采用轻触式自复位开关，开关提供通/断信号，再由单片机对通/断信号进行处理，最终转换为相对应电压脉冲信号输出。挡位变换通过导轨体上的挡位轨道和挡位弹簧来实现。本旋钮电子换挡器的工作角度为45°，由挡位轨道来实现。初始挡位N挡，向右旋转45°，换到D挡，回至N挡， N挡旋钮下按5mm，向左转45°，换入R挡，松开手在轨道和挡位弹簧作用下自动弹回原始高度。

     图13 是本旋钮电子换挡器的工作原理示意图。当方向盘“+ ”时，SW1开关接通，B4和B5输出“+”挡信号，输出的信号分别对应线路给第二编码器Ⅱ和第三编码器Ⅲ，输出0-1电频给TCU控制器，如图19和图16所示。其它挡位对应关系参见表1和图13至图19。

表1每挡位各路输出的逻辑电平如下：                                                

其中：逻辑1表示电压  [（3.10-3.10*5%），3.10+3.10*5%）]；

  逻辑0表示电压  [（1.75-1.75*5%），1.75+1.75*5%）]。

图14是旋钮R/N/D挡背景指示灯电路示意图。该图中的光电传感器（LED_LRD）11通过旋转轨道体9作用，实现光的透过与遮蔽，从而输出不同的电信号在图3中所示电路中传递，形成R/N/D不同挡位指示灯信号输出。同时光电传感器11的1、2、3和4脚分别给图2中B2、B3、 B4和B5脚提供输入信号，从而在旋钮电子换挡器输出端提供输出信号。

图15 是A/M挡背景指示灯电路示意图。在“D”挡状态下按下“A/M”按键，该信号在电路中通过脚2和脚3 分别输入给图2中B3和B4,产生“A/M”输出信号，经过对应于表1的编码器传送给TCU。

图16～图19分别是第一编码器Ⅰ、第二编码器Ⅱ、第三编码器Ⅲ和第四编码器Ⅳ 的电路图。主要是用于将旋钮电子换挡器输出端传来的不同电压信号转换成以0-1表征的电频信号。

Claims (8)

1.一种旋钮电子换挡器，包括设在壳体组件内的主电路板组件，设在所述上壳组件上面的面板组件，设在所述上壳组件中部上面并且上部穿过所述面板组件的旋钮组件，其特征是：所述壳体组件包括下壳体（13）、上壳体（1）、与设在所述上壳体上部的大圆孔边缘配合的旋钮导光体（4）、与设在所述上壳体下部的小圆孔配合的A/M按键导光体（5）、与所述A/M按键导光体上端部配合连接的A/M按键帽（3）、与所述A/M按键导光体下端部配合连接的A/M按键底座（6），所述A/M按键导光体（5）通过多颗自攻螺钉（7）连接在所述上壳体（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：所述主电路板组件包括PCB板（8）、定位连接在所述PCB板上的旋转轨道体（9）、设在所述PCB板上并位于所述旋转导轨体周围的两个光电传感器（11）和一个微动开关（10），还包括覆盖在所述PCB板（8）上面的防水/防尘胶垫（22）和设在所述PCB板（8）下面的接插件（12）；所述接插件（12）与设在所述下壳体（13）上的定位孔配合并集成在PCB板上，所述下壳体（13）、PCB板（8）和上壳体（1）通过螺钉固定连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：所述面板组件包括中部设有一个鸭梨形孔的面板本体（16）、设在鸭梨形孔大端边缘的挡位标识（23）、分别设在所述面板本体下面四个角部的V型卡子（17）；还包括挡位电路板（14）及连接在其上的盖板（15），所述挡位电路板（14）搭接在所述上壳体（1）上并与所述面板本体（16）上的挡位标识（23）对应，所述挡位电路板（14）通过线束（24）与所述所述PCB板（8）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：所述旋钮组件包括旋钮本体（18）、与所述旋钮本体外面配合的配重环（19）、配合连接在所述旋钮本体上端部的电镀装饰环（21）、配合连接在所述旋钮本体下端部的橡胶软触（20）；所述旋钮本体的下端穿过所述旋钮面板本体（16）上的鸭梨形孔与所述主电路板组件的旋转轨道体（9）配合连接。

5.根据权利要求2所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：所述的旋转轨道体（9）包括设在其上端的环形导轨（27），在所述旋转轨道体内壁径向设置有两根相对的挡位柱（28），每根挡位柱的端部均设有挡位弹簧（29），还包括设置所述旋转轨道体内壁的导向筋（30）。

6.根据权利要求1所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：在所述旋钮导光体（4）与所述上壳体的大圆孔配合的部位设有电镀装饰圈（2），并在所述旋钮导光体（4）上设有的防水槽（25）。

7.根据权利要求1所述的一种旋钮电子换挡器，其特征的：在所述A/M按键导光体（5）与上壳体的小圆孔配合的部位设有密封圈（26）。

8.如权利要求1所述一种旋钮电子换挡器与周边构件的搭接结构，包括旋钮电子换挡器本体（34）的面板本体（16）、中控箱盖板（31）、中控箱上面板（32）和中控箱下面板（33），其特征是：所述面板本体（16）的上边、左边和右边分别与所述中控箱盖板（31）搭接，所述面板本体（16）的上边并通过设在其下面的V型卡子（17）与所述中控箱上面板（32）卡接，所述面板本体（16）的左边、右边和下边与所述中控箱下面板（33）卡接，所述中控箱下面板连接在中控箱本体上。

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