CN103836178B - 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。它解决了现有电子换挡器不具有六挡切换功能的问题。本发明的电子换挡器包括操纵杆、安装座、控制电路板；操纵杆可相对摆动地安装在安装座上，且在安装座上具有三条摆动路径，分别为第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及垂直于所述第一、第二纵向摆动路径的横向摆动路径；控制电路板位于安装座底部并与操纵杆末端相对设置，控制电路板上设有多个传感器，多个传感器分别位于所述操纵杆摆动至每个摆动路径端点时所述操纵杆末端所在的位置上，并在所述操纵杆末端达到所述传感器时输出相应的挡位切换信号。采用近似“土”字形的三条摆动路径，可实现六个挡位切换，且结构简单。

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

汽车在运行过程中，需要进行换挡操作。传统的实现换挡的机构是通过机械齿轮系的不同齿轮组啮合切换实现，现在可以直接通过电子传感器对操纵杆在不同位置的感应来控制相应不同挡位的电路切换来实现换挡。

例如中国专利CN102322514A中所公开的自动换挡器，具有四个霍尔元件，分别于操纵杆转动不同角度的永磁体组件的位置相对应，利用霍尔元件与永磁体组件之间的相互作用，产生电信号，并通过控制电路板放大后向汽车发送D、N、R、P四个挡位的挡位信号，实现自动换挡。

但是，车辆有时并不只有四个挡位，还可能具有+、-挡位，需要规划多于四个挡位的换挡器的挡位之间位置关系，使得整个换挡器的机械结构更简单。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种实现六挡位切换、结构简单的电子换挡器。

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、安装座、控制电路板；

所述操纵杆可相对摆动地安装在所述安装座上，且在所述安装座上具有三条摆动路径，分别为第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及垂直于所述第一、第二纵向摆动路径的横向摆动路径；

所述控制电路板位于所述安装座底部并与所述操纵杆末端相对设置，所述控制电路板上设有多个传感器，所述多个传感器分别位于所述操纵杆摆动至每个摆动路径端点时所述操纵杆末端所在的位置上，并在所述操纵杆末端达到所述传感器时输出相应的挡位切换信号。

优选地，所述三条摆动路径共同构成“土”字形。

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安装座上，并开设有“土”字形槽，所述操纵杆穿过所述“土”字形槽地安装在所述安装座上。

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，所述安装座包括操纵杆支架和底座，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，所述操纵杆末端开设有沿其轴向延伸的腰形孔，所述腰形孔内插装有平行与所述第一转轴的销轴，所述操纵杆支架下端开设有供所述销轴随所述操纵杆摆动的销轴滑槽，所述第一转轴与所述销轴之间的操纵杆上套设有第一弹簧。

优选地，所述销轴滑槽具有供所述销轴定位的第一凹位、第二凹位和第三凹位，所述第一凹位、第三凹位分别位于所述第二凹位两侧，且分别对应于所述操纵杆达到所述第二纵向摆动路径两端端点时所述销轴所在的位置。

优选地，所述第一凹位与所述第二凹位之间、所述第三凹位与所述第二凹位之间分别通过平面或平滑弧面连接，且分别对应于所述操纵杆达到所述第一纵向摆动路径两端端点时所述销轴所在的位置。

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，所述顶杆上同轴套设有第二弹簧，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，所述顶杆滑槽两端分别对应于所述操纵杆在横向摆动路径的两端端点时所述顶杆末端所在的位置。

优选地，所述安装座具有底板，所述操纵杆和所述控制电路板分别位于所述底板的两侧，所述底板上设有摆动路径滑槽，所述摆动路径滑槽具有第一纵向滑槽、第二纵向滑槽以及横向滑槽，分别对应于所述操纵杆在所述第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及横向摆动路径上摆动时所述操纵杆末端经过的轨迹。

采用本发明，具有以下有益效果：采用近似“土”字形的三条摆动路径，可在每个摆动路径的两个端点设置挡位，从而具有六个挡位；同时，纵向摆动路径和横向摆动路径垂直交叉的结构，可通过垂直交叉的第一转轴和第二转轴实现，结构上最简单，装配简便，设计和人力成本低。

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板和底座后的结构视图；

图3是操纵杆支架的结构视图；

图4是顶杆滑槽的结构视图；

图5是霍尔元件的排布示意图。

图中，1、操纵杆；2、操纵面板；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；42、第二转轴；43、销轴滑槽；44、顶杆；71、第一霍尔元件；72、第二霍尔元件；73、第三霍尔元件；74、第四霍尔元件；75、第五霍尔元件；76、第六霍尔元件；77、第七霍尔元件；78、第八霍尔元件；79、第九霍尔元件；410、第一转轴孔；431、第一凹位；432、第二凹位；433、第三凹位；440、移动槽。

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，在操纵杆的挡位和换挡路径的设置上，提出了一种新的方案，具体如下文所述。

如图1至图5所示，本发明的电子换挡器包括操纵杆1、安装座和位于安装座内的控制电路板7，安装座包括外层的底座3和位于底座3内的操纵杆支架4。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，下部则安装在安装座内，并通过一定的机械配合结构使得操纵杆可相对安装座摆动从而实现换挡。

本发明与传统换挡器的创新点在于，对操纵杆1的摆动路径进行了优化设计，这里的摆动路径是指驾驶员握住操纵杆1使其摆动所经过的轨迹。本发明中共包括三条摆动路径，分别为第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径，以及垂直于前两者的横向摆动路径。其中，第二纵向摆动路径要比第一纵向摆动路径要长，横向摆动路径垂直平分第一、第二纵向摆动路径，其横向摆动路径的终点落在第二纵向摆动路径的中点上，从而三条摆动路径整体构成“土”字形，即操纵杆1上任一点在三条摆动路径上的轨迹构成“土”字形（可以理解的是，由于为摆动，该“土”字形的笔画线条并非平直直线，而是弧线）。

因此对应地，操纵面板2上开设有“土”字形槽，操纵杆1穿过该“土”字形槽而插入安装座内。该“土”字形槽中的两横和一竖的各个端点一共六个端点构成了操纵杆1在每条摆动轨迹上的极限点，因此该“土”字形槽实现了对操纵杆1的一次限位。

使得操纵杆1既可以纵向摆动又可以横向摆动的机械结构有多种，本文并不限定。下面将结合优选实施例说明其中一种实现该双向摆动的结构。

如图2、图3所示，操纵杆1直接安装于操纵杆支架4上，操纵杆支架4直接安装于底座3内。其中，操纵杆支架4上设有第一转轴孔410，操纵杆1的中部具有通孔，一个第一转轴穿过第一转轴空410和该通孔，从而将操纵杆支架4和操纵杆1铰接，实现操纵杆1的纵向摆动。

进一步地，操纵杆1的末端开设有沿操纵杆轴向延伸的腰形孔，销轴12插入该腰形孔内，且销轴12的轴向平行与第一转轴，则销轴12可以相对于第一转轴上下移动。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上随着操纵杆摆动。在第一转轴和销轴12之间的操纵杆上套设有第一弹簧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。

其中，销轴滑槽43上设有第一凹位431、第二凹位432和第三凹位433，且第一凹位431和第三凹位433位于第二凹位432两侧，同时前两者到第一转轴的距离小于第二凹位到第一转轴的距离，使得三者构成“V”字形。则当操纵杆1及其销轴12停在第一或第三凹位时，第一弹簧11因距离减小而处于压紧状态，一旦操纵杆1被向反方向拉动，操纵杆1将在第一弹簧11的弹力作用下回复到第二凹位432。因此，第一凹位431和第三凹位433分别对应于操纵杆1达到第二纵向摆动路径两端端点处销轴12所在的位置。因此，销轴滑槽43对操纵杆1在第二纵向摆动路径上进行了二次限位。

如图3所示，在第一凹位431与第二凹位432之间、第三凹位433与第二凹位432之间分别通过平面连接，也可通过曲率大于销轴12外圆柱面曲率的平滑曲面连接，使得销轴12在不受外力辅助时无法停留在该平面或曲面的连接处，这两个连接处分别对应于操纵杆1在第一纵向摆动路径上摆动并达到第一纵向摆动路径两端端点时销轴12所在的位置。

由于第一纵向摆动路径与第二纵向摆动路径间隔有一定距离，因此，需要进行横向摆动才能在第一、第二纵向摆动路径之间切换。本发明中，是将操纵杆支架4通过第二转轴42铰接到底座3上，来实现横向摆动的，其中第二转轴42的轴向垂直于第一转轴，进而摆动方向也垂直。

如图2至4所示，操纵杆支架4一侧还设有移动槽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内底部装有第二弹簧，顶杆44在第二弹簧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“V”形斜面的顶杆滑槽5，顶杆滑槽5两端分别对应于操纵杆1达到其横向摆动路径的两端端点时顶杆44末端所在的位置。因此，顶杆滑槽5对操纵杆1在横向摆动路径上进行了二次限位。

另外，底座3具有底板，操纵杆1和控制电路板7分别位于底板的两侧，可在底板上设置摆动路径滑槽，该摆动路径滑槽具有第一纵向滑槽、第二纵向滑槽以及横向滑槽，分别对应于操纵杆在第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及横向摆动路径上摆动时操纵杆末端经过的轨迹。且各个滑槽的末端都封闭，使得操纵杆末端到达各滑槽末端后不能继续前移，从而进行三次限位。

基于上述结构，如图1所示，在第一纵向摆动轨迹上，即操纵杆1在“+”挡（加速挡）和“-”挡（减速挡）之间摆动时，操纵杆1绕第一转轴摆动，其末端的销轴12只能在第一凹位431和第三凹位433之间的连接处滚动而无法定位，一旦驾驶员不推或拉操纵杆1，操纵杆1及销轴12将在第一弹簧11的推力下回到第二凹位432的位置上；

而在第二纵向摆动轨迹上，即图1中的“R”挡（前进挡）和“N”挡（空挡）之间摆动时，操纵杆1绕第一转轴摆动，其末端的销轴12可以分别抵停在第一凹位431和第三凹位433上，从而实现换挡；

在横向摆动轨迹上，操纵杆1连同操纵杆支架4整体绕第二转轴42摆动，销轴12不同，侧边的顶杆44在顶杆滑槽5的斜面上滑动，同样由于不具有凹位来定位，因此当驾驶员不对操纵杆1施力，操纵杆1将在第二弹簧的作用下返回至“V”形斜面的底部。

在上述三种摆动轨迹下，操纵杆1末端对应于每个轨迹的两端端点分别对应有一个位置点，共六个位置点。通过检测操纵杆1末端位于哪一个位置点上，即可判断驾驶员需要切换至哪一个对应的挡位，从而使车辆进入到该挡位状态。

因此，在安装座底部，本实施例中为底座3的底部对应于操纵杆1末端的位置装有控制电路板，该控制电路板上至少具有六个传感器，来分别位于上述六个位置点。当某个位置点上的传感器检测到操纵杆末端达到该位置点时，即输出相应的挡位切换信号，驱动车辆进入到该挡位状态。

在一种实施方式中，操纵杆1末端连接有磁铁，该检测该磁铁的传感器为对磁场感应的霍尔元件。优选有九个霍尔元件，且按照如图5所示的方式排布。其中，第二霍尔元件72、第四霍尔元件74位于第一纵向摆动轨迹的两个端点上，第六霍尔元件76、第九霍尔元件79位于第二纵向摆动轨迹的两个端点上，第一霍尔元件71、第五霍尔元件75在横向摆动轨迹的两个端点上。第三霍尔元件73位于操纵杆1的初始位置，第七霍尔元件77、第八霍尔元件78位于过渡位置上。

每个挡位对应的霍尔元件分别与使得车辆切换至该挡位行驶的电路连接，或者所有霍尔元件均连接至控制电路板上的MCU（单片机）处理器，然后转成数字信号，即可控制对应挡位的电路工作。

例如R挡的霍尔元件即第九霍尔元件79感应到操纵杆末端的磁铁达到该处时，第九霍尔元件79感应到磁场变化并转化为电流变化的挡位切换新号，MCU处理器工作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的电流变化信号，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。为了使感应信号连续，第七霍尔元件77、第八霍尔元件78分别用于在操纵杆末端的磁铁从第五霍尔元件75移动至第六霍尔元件76、移动至第九霍尔元件79时保持信号延续，以提高感应灵敏度。

采用近似“土”字形的三条摆动路径，可在每个摆动路径的两个端点设置挡位，从而具有六个挡位；同时，纵向摆动路径和横向摆动路径垂直交叉的结构，可通过垂直交叉的第一转轴和第二转轴实现，结构上最简单，装配简便，设计和人力成本低。

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摆动轨迹、横向、纵向、转轴、滑槽等术语，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 (7)

1.一种电子换挡器，其特征在于，包括操纵杆、安装座、控制电路板；

所述操纵杆可相对摆动地安装在所述安装座上，且在所述安装座上具有三条摆动路径，分别为第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及垂直于所述第一、第二纵向摆动路径的横向摆动路径；

所述控制电路板位于所述安装座底部并与所述操纵杆末端相对设置，所述控制电路板上设有多个传感器，所述多个传感器分别位于所述操纵杆摆动至每个摆动路径端点时所述操纵杆末端所在的位置上，并在所述操纵杆末端达到所述传感器时输出相应的档位切换信号；

所述安装座包括操纵杆支架和底座，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，所述顶杆上同轴套设有第二弹簧，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，所述移动槽与第二转轴连接，所述底座上对应于所述顶杆末端的位置安装顶杆滑槽，所述顶杆滑槽两端分别对应于所述操纵杆在横向摆动路径的两端端点时所述顶杆末端所在的位置；

所述操纵杆末端开设有沿其轴向延伸的腰形孔，所述腰形孔内插装有平行与所述第一转轴的销轴，所述操纵杆支架下端开设有供所述销轴随所述操纵杆摆动的销轴滑槽，所述第一转轴与所述销轴之间的操纵杆上套设有第一弹簧。

2.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述三条摆动路径共同构成“土”字形。

3.根据权利要求2所述的电子换挡器，其特征在于，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安装座上，并开设有“土”字形槽，所述操纵杆穿过所述“土”字形槽地安装在所述安装座上。

4.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，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。

5.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述销轴滑槽具有供所述销轴定位的第一凹位、第二凹位和第三凹位，所述第一凹位、第三凹位分别位于所述第二凹位两侧，且分别对应于所述操纵杆达到所述第二纵向摆动路径两端端点时所述销轴所在的位置。

6.根据权利要求5所述的电子换挡器，其特征在于，所述第一凹位与所述第二凹位之间、所述第三凹位与所述第二凹位之间分别通过平面或平滑弧面连接，且分别对应于所述操纵杆达到所述第一纵向摆动路径两端端点时所述销轴所在的位置。

7.根据权利要求1所述的电子换挡器，其特征在于，所述安装座具有底板，所述操纵杆和所述控制电路板分别位于所述底板的两侧，所述底板上设有摆动路径滑槽，所述摆动路径滑槽具有第一纵向滑槽、第二纵向滑槽以及横向滑槽，分别对应于所述操纵杆在所述第一纵向摆动路径、第二纵向摆动路径以及横向摆动路径上摆动时所述操纵杆末端经过的轨迹。