CN103557317B - 电子换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子换挡器，属于汽车零部件领域。它解决了现有换挡器限位不稳的问题。本发明的一种电子换挡器，包括操纵杆、第一弹簧、销轴、操纵杆支架和控制电路板；操纵杆中部通过第一转轴铰接在操纵杆支架上，操纵杆下部开设有沿轴向延伸的腰形孔；销轴穿过腰形孔且轴向平行于第一转轴；第一弹簧套设在第一转轴和销轴之间的操纵杆上并处于压缩状态；操纵杆支架下部设有供销轴随操纵杆摆动的销轴滑槽，销轴滑槽为V形斜面；控制电路板位于操纵杆支架下方，控制电路板上设有至少三个传感器，其中三个传感器分别位于特定的位置上，并在操纵杆下部末端达到任一传感器时输出相应的挡位切换信号。操纵杆通过上述结构的配合，达到限位作用。

Description

电子换挡器

技术领域

本发明属于汽车零部件领域，更具体来说，涉及一种电子换挡器。

背景技术

换挡器是汽车在行驶过程中进行换挡所需的器件，其包括操纵杆和操纵杆支架，操纵杆铰接在操纵杆支架上，操纵杆的上端为手柄，摆动手柄可使得操纵杆绕铰接点摆动。操纵杆的末端在摆动时经过不同位置，可实现与不同挡位电路的切换。

现有的操纵杆直接铰接在操纵杆支架上，例如如CN102322514A所述。操纵杆底部由于直接受手柄摆动而控制，缺乏定位功能，使得手柄固定不稳定，容易晃动而误换挡。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有限位功能、自动换挡的电子换挡器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电子换挡器，包括操纵杆、第一弹簧、销轴、操纵杆支架和控制电路板；

所述操纵杆中部通过第一转轴铰接在所述操纵杆支架上，所述操纵杆下部开设有沿轴向延伸的腰形孔；所述销轴穿过所述腰形孔且轴向平行于所述第一转轴；所述第一弹簧套设在所述第一转轴和所述销轴之间的操纵杆上并处于压缩状态；

所述操纵杆支架下部设有供所述销轴随所述操纵杆摆动的销轴滑槽，所述销轴滑槽为V形斜面；

所述控制电路板位于所述操纵杆支架下方，所述控制电路板上设有至少三个传感器，其中三个所述传感器分别位于所述销轴位于所述V形斜面底部时、所述销轴位于所述V形斜面一侧斜面和另一侧斜面上时所述操纵杆下部末端所对应的位置上，并在所述操纵杆下部末端达到任一所述传感器时输出相应的挡位切换信号。

优选地，所述电子换挡器还包括滑套，所述滑套套在所述操纵杆上，所述滑套上设有通孔，所述销轴穿过所述通孔并穿过所述腰形孔，所述第一弹簧位于所述第一转轴和所述滑套上表面之间。

优选地，所述电子换挡器还包括底座，所述操纵杆支架通过第二转轴铰接在所述底座上，且所述第一转轴垂直于所述第二转轴。

优选地，所述操纵杆支架上还设有轴线同时垂直于所述第一转轴和第二转轴的顶杆，所述顶杆上设有第二弹簧，所述操纵杆支架上设有供所述顶杆在所述第二弹簧的弹力作用下伸出或缩入的移动槽。

优选地，所述底座上对应于所述顶杆末端的位置安装顶杆滑槽，所述顶杆滑槽为中间下凹的斜面。

优选地，所述操纵杆末端连接有磁铁，所述传感器为磁感应的霍尔元件。

优选地，所述控制电路板上设有五个霍尔元件，其中四个霍尔元件排成一列，另一个霍尔元件位于所述四个霍尔元件排成的列的一侧且处于所述四个霍尔元件的中间两个霍尔元件之间。

优选地，所述电子换挡器还包括操纵面板，所述操纵面板安装在所述操纵杆支架上，并开设有T形槽，所述操纵杆穿过所述T形槽地安装在所述操纵杆支架上。

优选地，所述T形槽包括横槽和垂直连接到所述横槽中点的竖槽，所述操纵杆绕所述第一转轴摆动时位于所述横槽内，且此时所述操纵杆的下部末端分别经过所述排成一列的四个霍尔元件。

优选地，所述四个霍尔元件的中间两个霍尔元件均连接至使车辆处于N挡的电路，两端的两个霍尔元件分别连接至使车辆处于前进挡和后退挡的电路。

采用本发明，具有以下有益效果：通过销轴随操纵杆在销轴滑槽上滚动，从而限定了操纵杆的摆动范围和摆动方向，达到限位作用；同时操纵杆上第一弹簧的弹力，可使得销轴位于销轴滑槽的V形斜面的两侧斜面上时可自动复位；传感器的位置进行精确设定，可确保挡位切换的准确性。

附图说明

图1是本发明的电子换挡器的结构图；

图2是图1所示电子换挡器拆除操纵面壳和底座后的结构视图；

图3是图2所示结构的主视图；

图4是霍尔元件的排布示意图。

图中，1、操纵杆；2、操纵面板；21、T形槽；3、底座；4、操纵杆支架；5、顶杆滑槽；7、控制电路板；11、第一弹簧；12、销轴；13、滑套；42、第二转轴；43、销轴滑槽；44、顶杆；71、第一传感器；72、第二传感器；73、第三传感器；74、第四传感器；75、第五传感器；410、第一转轴孔；440、移动槽；441、第二弹簧。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明保护一种电子换挡器，用于汽车换挡。该电子换挡器相对于传统的换挡器，对操纵杆的换挡定位结构进行了改进，使其结构简单、稳定性更好，具体如下文所述。

如图1至图3所示，本发明的电子换挡器主要包括操纵杆1、底座3、位于底座3内的操纵杆支架4、位于底座3内的控制电路板7。该电子换挡器还可包括装在安装座上端面的操纵面板2。

操纵杆1用于驾驶人员对车辆进行调速换挡的操纵，其顶部为手柄，方便驾驶人员把持，中部及下部则安装在操纵杆支架4内，并通过一定的机械配合结构使得操纵杆1可相对底座3摆动从而实现换挡。

如图2、图3所示，该机械配合结构包括第一弹簧11、销轴12、滑套13、第二弹簧441以及顶杆44和顶杆滑槽5。

其中，操纵杆支架4中部设有第一转轴孔410，一个第一转轴穿过第一转轴孔410和操纵杆1，从而将操纵杆支架4和操纵杆1铰接，实现操纵杆1的横向摆动。

进一步地，操纵杆1的下部具有腰形孔，该腰形孔沿操纵杆1的轴向延伸。操纵杆1的末端装有销轴12，销轴12穿过该腰形孔且轴向平行于第一转轴，且如图2所示，操纵杆支架4下端设有销轴滑槽43，使得销轴12可在该销轴滑槽43上随着操纵杆1摆动而滚动。在第一转轴和销轴12之间的操纵杆上套设有保持压缩状态的第一弹簧11。第一弹簧11的弹力使得销轴12始终紧密地贴在销轴滑槽43上。

为了避免销轴12在腰形孔内晃动，优选在操纵杆1下部外表面套有滑套13，滑套13表面上设有通孔，销轴12穿过通孔同时穿过腰形孔，第一弹簧11位于第一转轴和滑套13上表面之间，则销轴12在销轴滑槽43上滚动时将带动滑套13沿腰形孔上下移动。

其中，销轴滑槽43为V形斜面，具有中间高度最低的底部和位于底部两侧的两个高度相对较高的斜面，且两个斜面到第一转轴的距离小于前述V形斜面的底部到第一转轴的距离。则当操纵杆1及其销轴12停在两个斜面上时，第一弹簧11因距离减小而处于压紧状态，一旦操纵杆1没有被施加外力，操纵杆1将在第一弹簧11的弹力作用下自动回复到V形斜面的底部。

V形斜面的两侧斜面为平面，也可以为曲率大于销轴12外圆柱面曲率的平滑曲面，只要使得销轴12在不受外力辅助时无法停留在该平面或曲面上即可。因此，当操纵杆1绕第一转轴摆动时，销轴12位于V形斜面底部时为初始位置，当销轴12被操纵杆1带至两侧斜面上，可分别对应于两个挡位。

操纵杆支架4通过第二转轴42与底座3铰接，第二转轴42的轴向垂直于第一转轴的轴向。则当操纵杆1纵向摆动时，将带动操纵杆支架4绕第二转轴42转动。

如图2、图3所示，操纵杆支架4一侧设有移动槽440，移动槽440内装有顶杆44，顶杆44的轴向同时垂直于第一转轴和第二转轴42。顶杆44外套设或顶杆44上部与移动槽440之间装有第二弹簧441，顶杆44在第二弹簧441的作用下伸出移动槽440。

在底座3内部，在顶杆44末端的对应位置安装有具有顶杆滑槽5，顶杆滑槽5为中间下凹的斜面，斜面的两端距离限定了操纵杆纵向摆动的幅度。

因此，具有上述机械配合结构的操纵杆1既能横向摆动，也能纵向摆动，构成T形摆动轨迹。因此，操纵面板2上设有T形槽21，操纵杆1穿过该T形槽21而与操纵杆支架4铰接。如图1所示，该T形槽21包括横槽和竖槽，竖槽垂直于横槽，且一端连接到横槽的中点上。当操纵杆1在横槽内摆动时，对应地绕第一转轴摆动，销轴12在销轴滑槽43上滚动；当操纵杆1在竖槽内摆动时，对应地带动操纵杆支架4绕第二转轴摆动，销轴12不滚动。

要在操纵杆1在T形槽21内摆动从而实现换挡，需要在控制电路板7上设置传感器，以感应操纵杆1的位置。其中，本实施例中，操纵杆1位于竖槽的远离横槽的一端对应于车辆的O挡（即常驻点挡）。操纵杆1位于横槽的中点对应于车辆的N挡（即空挡），此时，操纵杆1末端的销轴12位于销轴滑槽43的V形斜面的底部；操纵杆1摆动至横槽的两端分别对应于R挡（即前进挡）和D挡（即后退挡），此时操纵杆1末端的销轴12分别位于V形斜面的两侧斜面上。

因此，控制电路板上至少具有三个传感器，这三个传感器分别位于上述N挡、R挡和D挡时操纵杆1下部末端所对应的位置上，并在该操纵杆末端到达其中任一位置的传感器时输出对应的挡位切换信号。显然，这三个传感器在横向上排成一列。

本实施例中，为了信号感应的延续性，对应于N挡的传感器有两个，位于对应于R挡和D挡的两个传感器之间。因此，共四个传感器排成一列。操纵杆1绕第一转轴摆动并在T形槽21的横槽内摆动，对应地操纵杆1下部末端将分别经过这四个传感器。

另外还有一个传感器，位于操纵杆1摆动至O挡时操纵杆1末端对应的位置上，因此该传感器位于上述一列四个传感器的一侧，并位于中间的感应N挡的两个传感器之间。上述五个传感器的排布如图4所示，其中，第一传感器71、第二传感器72、第三传感器73、第四传感器74排成一列，第一、第四传感器分别对应于R挡和D挡，第二、第三传感器均对应于N挡，第五传感器75对应于O挡。

每个挡位对应的传感器分别与使得车辆切换至该挡位行驶的电路连接，例如R挡的传感器感应到操纵杆末端达到该处时，使车辆前进的电路接通，传感器所发出的挡位切换信号即为该使车辆前进的电路接通，其他挡位同理。这些电路是现有电子换挡器均采用的现有电路，本文不作详述。

感应物体的传感器有很多，有电响应、磁响应、光响应等多种。本实施例中，操纵杆1末端连接有磁铁，传感器为磁感应的霍尔元件。当磁铁接近到霍尔元件，霍尔元件感应到磁场强度变大，转化为变化的电流输出。控制电路板7上还设置有MCU（单片机）处理器转成数字信号，即可控制对应挡位的电路工作。

采用本发明的电子换挡器，通过销轴随操纵杆在销轴滑槽上滚动，从而限定了操纵杆的摆动范围和摆动方向，达到限位作用；同时操纵杆上第一弹簧的弹力，可使得销轴位于销轴滑槽的V形斜面的两侧斜面上时可自动复位；传感器的位置进行精确设定，可确保挡位切换的准确性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了换挡器、操纵杆、弹簧、销轴等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种电子换挡器，其特征在于，包括操纵杆、第一弹簧、销轴、操纵杆支架和控制电路板；

所述操纵杆中部通过第一转轴铰接在所述操纵杆支架上，所述操纵杆下部开设有沿轴向延伸的腰形孔；所述销轴穿过所述腰形孔且轴向平行于所述第一转轴；所述第一弹簧套设在所述第一转轴和所述销轴之间的操纵杆上并处于压缩状态；

所述操纵杆支架下部设有供所述销轴随所述操纵杆摆动的销轴滑槽，所述销轴滑槽为V形斜面，所述销轴滑槽包括中间高度最低的底部以及位于底部两侧的两个高度相对较高的斜面，且两个斜面到第一转轴的距离小于前述V形斜面的底部到第一转轴的距离；

所述控制电路板位于所述操纵杆支架下方，所述控制电路板上设有至少三个传感器，其中三个所述传感器分别位于所述销轴位于所述V形斜面底部时、所述销轴位于所述V形斜面一侧斜面和另一侧斜面上时所述操纵杆下部末端所对应的位置上，并在所述操纵杆下部末端达到任一所述传感器时输出相应的档位切换信号；

所述电子换挡器还包括底座，所述操纵杆支架通过第二转轴铰接在所述底座上，且所述第一转轴垂直于所述第二转轴；

所述操纵杆支架上还设有轴线同时垂直于所述第一转轴和第二转轴的顶杆，所述顶杆上设有第二弹簧，所述操纵杆支架上设有供所述顶杆在所述第二弹簧的弹力作用下伸出或缩入的移动槽；

所述操纵杆末端连接有磁铁，所述传感器为磁感应的霍尔元件；

所述控制电路板上设有五个霍尔元件，其中四个霍尔元件排成一列，另一个霍尔元件位于所述四个霍尔元件排成的列的一侧且处于所述四个霍尔元件的中间两个霍尔元件之间；

所述电子换挡器还包括操纵面板，所述操纵面板安装在所述操纵杆支架上，并开设有T形槽，所述操纵杆穿过所述T形槽地安装在所述操纵杆支架上；

所述T形槽包括横槽和垂直连接到所述横槽中点的竖槽，所述操纵杆绕所述第一转轴摆动时位于所述横槽内，且此时所述操纵杆的下部末端分别经过所述排成一列的四个霍尔元件。

2.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述电子换挡器还包括滑套，所述滑套套在所述操纵杆上，所述滑套上设有通孔，所述销轴穿过所述通孔并穿过所述腰形孔，所述第一弹簧位于所述第一转轴和所述滑套上表面之间。

3.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述底座上对应于所述顶杆末端的位置安装顶杆滑槽，所述顶杆滑槽为中间下凹的斜面。

4.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述四个霍尔元件的中间两个霍尔元件均连接至使车辆处于N档的电路，两端的两个霍尔元件分别连接至使车辆处于前进档和后退档的电路。