CN104712748A - 活片式电子自动变速器杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活片式电子自动变速器杆，其可以包括：控制台、换挡活片单元、接触传感器单元、轴、步进电机以及轴固定部分；所述换挡活片单元位于控制台的中心，其被电子地连接至车辆的变速器控制单元(TCU)且具有至少四个或更多的换挡活片；每个所述接触传感器单元均包括位于对应的换挡活片中心的换挡传感器、位于对应的换挡活片上部的向前转动传感器以及位于对应的换挡活片下部的向后转动传感器；每个所述轴均被连接至对应的换挡活片的底部，从而使对应的换挡活片可以转动；每个步进电机均被连接至对应轴的一端；每个轴固定部分均被连接至对应轴的另一端。

Description

活片式电子自动变速器杆

与相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月17日提交的韩国专利申请第10-2013-156940号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，更具体地涉及一种活片式电子自动变速器杆，其通过使电子自动变速器杆成为活片式的而提升了操作性、安全性以及商业价值。

背景技术

一般而言，汽车自动变速器具有操作顺序为P挡域、R挡域、N挡域、D挡域和其他挡域的换挡模式。在装备有自动变速器(其根据车辆运动速度而自动地改变挡域)的车辆中，设置有变速器杆，所述变速器杆使驾驶员能够改变自动变速器的换挡模式。

在具有自动变速器的车辆中的驾驶员可以根据行驶情况，通过操作变速器杆而选择性地将自动变速器的换挡模式改变至停车挡(P挡域)、倒挡(R挡域)、空挡(N挡域)和前进挡(D挡域)。

在相关技术中，手动/自动可自由转换类型的模式转换装置已经被普遍应用，其中变速器杆通过机械机构直接连接至自动变速器，由驾驶员操作的所述变速器杆将施加至变速器杆的操作力直接传输至自动变速器，进而控制换挡模式。

然而，根据相关技术的用于自动变速器的换挡模式转换装置，其中通过机械机构改变换挡模式，由于为了改变换挡模式，驾驶员需要通过变速器杆亲自施加用于控制换挡模式的力，所以驾驶的便捷性较差，并且由于变速器杆被设置于位于驾驶员座椅一侧的控制台的中部，所以使车辆的内部空间的可用性变差。

因此，已经研发了用于电子自动变速器的变速器杆，其中即使在进行微小的操作时，变速器杆也在预定方向上被移动预定距离，电子控制装置感测移动方向和移动，并且操作部分(例如致动器或电动机)改变自动变速器的换挡模式。

然而，由于用于电子自动变速器的变速器杆也具有操作杆向前移动/向后移动的类型，所以操作类型与相关技术的机械的变速器杆类似，且不被认为是显著的优点。另外，由于用于变速器杆和变速器杆的配件的空间较大，所以容纳空间(例如持杯器)和用于特定功能的按钮的空间是不足的。进一步，由于变速器杆向上突出，所以驾驶员或乘客的头部和身体可能会在碰撞中严重受伤。

进一步地，由于变速器杆突出，所以存在外形美观性较差的问题，且由于在变速器杆中的较差的挡域显示功能，所以驾驶员难以看出挡域。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种活片式电子自动变速器杆，其通过使车辆的电子自动变速器杆为活片式而具有极好的操作性、提升的安全性以及极好的外形美观性。

进一步，本发明提供了一种活片式电子自动变速器杆，其通过比相关技术的变速器杆构造简单的装置，使制造成本较低且提升了燃料效率。

实施在本发明的示例性实施方案中的技术主题不限于上述的技术问题，且本领域的技术人员从本发明的描述中可以清晰地理解其他没有在这里阐明的技术主题。

根据本发明的一个方面，活片式电子自动变速器杆装置可以包括：控制台、换挡活片单元、接触传感器单元、轴、步进电机以及轴固定部分；所述换挡活片单元位于控制台的中心，其被电子地连接至车辆的变速器控制单元(TCU)且具有至少四个或更多的换挡活片；每个所述接触传感器单元均包括位于对应的换挡活片的中心的换挡传感器、位于对应的换挡活片的上部的向前转动传感器以及位于对应的换挡活片的下部的向后转动传感器；每个所述轴均被连接至对应的换挡活片的底部，从而使对应的换挡活片可以转动；每个步进电机均被连接至对应的轴的一端；每个轴固定部分均被连接至对应的轴的另一端。

换挡活片单元可以包括停车挡活片(P)、倒挡活片(R)、空挡活片(N)以及前进挡活片(D)，且可以进一步包括高挡域活片或低挡域活片。

活片式电子自动变速器杆装置可以进一步包括分别位于换挡活片下的光源，其中通过只连通对应于车辆的当前挡域的换挡活片下的光源而看出当前挡域。

当向前转动传感器感测到接触时，对应的换挡活片通过对应的步进电机而被向前转动，当向后转动传感器感测到接触时，对应的换挡活片通过对应的步进电机而被向后转动。

当车辆的发动机启动时，停车挡活片保持水平且通过对应的步进电机而使其余的换挡活片向停车挡活片转动。

当车辆的发动机停止时，换挡活片单元的所有换挡活片均通过步进电机被转动至水平位置。

根据本发明的一个方面，由于突出物被移除且将活片式电子自动变速器杆设置在车辆中，所以通过换挡活片的转动而提高了驾驶员的操作便捷性，且由于没有碰撞的问题，安全性被增强。

另外，根据本发明的一个方面，由于用于变速器杆的空间较小，所以车辆的布局和外形美观性极好，制造成本被降低，且通过较简单的构造而提升了燃料效率。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的俯视图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的仰视图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的侧视图。

图4为根据本发明的示例性实施方案的挡域活片的立体图；

图5为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域活片的向前转动和向后转动的侧视图。

图6A和图6B为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域从停车挡域(P挡域)改变至倒挡域(R挡域)的示例性视图。

图7A和图7B为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域从空挡域(N挡域)改变至倒挡域(R挡域)的示例性视图。

应理解附图不必按比例绘制，显示了本文中公开的本发明的各种示例性特征(包括例如特定尺寸、取向、位置和形状)的略微简化的画法，这些特征将部分地通过特定的目标应用和使用环境而确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

本发明通过使电子自动变速器杆为活片式而用于提升操作性、安全性以及商业价值，其包括控制台100、换挡活片单元200、接触传感器单元300、轴400、步进电机500以及轴固定部分600；所述控制台100用于固定活片式电子自动变速器杆；所述换挡活片单元200位于控制台中部，其被电地连接至车辆的变速器控制单元(TCU)，且由至少四个或更多的换挡活片组成；每个所述接触传感器单元300均包含设置在换挡活片中部的换挡传感器310，设置在换挡活片上部的向前转动传感器320，以及设置在换挡活片下部的向后转动传感器330；每个所述轴400均被连接至换挡活片的底部，从而使换挡活片能够转动；每个所述步进电机500均被连接至轴的一端；每个轴固定部分600均被连接至轴的另一端。

上述组件作为一个示例性实施方案被显示在附图中，图1为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的俯视图，图2为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的仰视图，图3为根据本发明的示例性实施方案的活片式电子自动变速器杆的侧视图。

本发明的控制台100为用于变速器杆防尘和防止变速器杆受到冲击的平坦的长方形的部分，所述控制台100在需要时可以位于不同的位置，例如驾驶员座椅和乘客座椅之间的空间或仪表板的前侧。

换挡活片单元200位于所述控制台100的中部，用于各个功能的按钮可以被设置于控制台100的闲置空间。例如，用于调整收音机的频率和音量的按钮、用于操作和控制用于加热/制冷的空调系统的按钮以及用于操作在驾驶员座椅和乘客座椅中的加热座椅的按钮可以利用控制台的闲置空间而被设置，从而提升驾驶的便捷性。

换挡活片单元200形成于控制台100的中部，其电连接至车辆的变速器控制单元，且由至少四个或更多的换挡活片组成。

换挡活片单元200包括停车挡活片(P)210、倒挡活片(R)220、空挡活片(N)230以及前进挡活片(D)240，其分别对应于驾驶车辆所必须的P挡域、R挡域、N挡域以及D挡域，且所述换挡活片单元200可以进一步包括高挡域活片或低挡域活片。

换挡活片布置的顺序在需要时可以被改变以提升便捷性，但是最优选的是停车挡活片210位于顶部，接下来是倒挡活片220、空挡活片230、前进挡活片240以及高挡域活片或低挡域活片。

换挡活片的顶部形成为平坦的长方形或圆形，从而使驾驶员能够轻易地接触到所述换挡活片，且在底部形成孔从而使其能够被连接和固定至轴400。

优选地使换挡活片具有不同的颜色，从而使驾驶员能够轻松地区分挡域，且因此也可以提升车辆的外形美观性。

图4为根据本发明的示例性实施方案的挡域活片的立体图；

如图4所示，接触传感器单元300设置在换挡活片上。接触传感器单元300包括位于换挡活片中部的换挡传感器310、位于换挡活片上部的向前转动传感器320以及位于换挡活片下部的向后转动传感器330，并且步进电机500通过识别接触的接触传感器单元而转动预定角度。即，当向前转动传感器感测到接触时，换挡活片通过步进电机500而向前转动，当向后转动传感器感测到接触时，换挡活片通过步进电机而向后转动。

将详细描述根据接触传感器单元300的识别顺序的换挡活片的转动的详细过程。

轴400被连接至换挡活片的底部从而使换挡活片能够转动，用于使轴向前转动预定角度或向后转动预定角度的步进电机500被连接至轴的一端，并且用于防止轴脱离的轴固定部分600被连接至轴的另一端。

步进电机500为通过脉冲式电压而转动预定角度的电动机，其转动的角度与输入脉冲信号的数量成比例，且转动速度与输入脉冲信号的频率成比例。尽管基于步进电机的结构而有所不同，但是可以控制步进电机每步最小为1.5°，并且传动比大于1的一对蜗轮可以被用于步进电机。

换挡活片可以通过上述配置而在预定范围内被向前转动或向后转动，且图5为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域活片的向前转动和向后转动的侧视图。

如图所示，步进电机500转动轴400，且与轴相连接的换挡活片通过轴的转动而向前转动或向后转动。转动的程度可以根据各种情况(例如控制台100的形状和构造以及换挡活片的形状和尺寸)而调整，优选地在3°至30°的范围内。

另外，单独的光源位于换挡活片下，其数量与换挡活片数量相同，且只有对应于当前挡域的换挡活片下的光源被连通，所以可以清晰地看出车辆的当前挡域。

图6A和图6B为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域从停车挡域(P挡域)改变至倒挡域(R挡域)的示例性视图。

首先，在当前挡域为停车挡域时，停车挡活片210保持水平且其他换挡活片通过其步进电机500而被向停车挡活片转动。

随后，当通过停车挡活片210的换挡传感器310、停车挡活片的向后转动传感器330和倒挡活片220的换挡传感器而顺序地感测到接触时，停车挡活片被向倒挡活片转动，倒挡活片被转动至水平位置，且其他换挡活片不转动而保持其原位。

倒挡活片220的向前转动传感器320由于倾斜而难以感测到接触，所以其无法对上述的换挡做出贡献，在其他换挡活片中也是如此。

将不对应于车辆的当前挡域的换挡活片向对应于当前挡域的换挡活片转动是为下次换挡做准备，从而轻松地换挡。

因此，即使在注视前方区域而不看控制台100和换挡活片单元200的情况下，只通过手的感觉，驾驶员也能够轻松地识别手指当前接触的是哪个换挡活片。

图7A和图7B为显示根据本发明的示例性实施方案的挡域从空挡域(N挡域)改变至倒挡域(R挡域)的示例性视图。

同样地，在当前挡域为空挡域时，空挡活片230保持水平且其他换挡活片向空挡活片转动。

随后，当通过空挡活片230的换挡传感器310、空挡活片的向前转动传感器320和倒挡活片220的换挡传感器310而顺序地感测到接触时，空挡活片被向倒挡活片转动，倒挡活片被转动至水平位置，且其他换挡活片不转动而保持其当前位置。

除了上述的挡域，其他的挡域也可以通过相同的方法被轻松地改变。

另外，根据本发明的示例性实施方案，当车辆的发动机启动时，停车挡活片保持水平且其他挡域活片通过步进电机500而被向停车挡活片210转动。这是为了在车辆起动时输出换挡信号至停车挡域。

当车辆的发动机停止时，换挡活片单元200的所有换挡活片均通过步进电机500被转动至水平位置。这是为了防止故障且为了节省可能被不必要地消耗的能源，所述故障为：即使在发动机停止后，特定换挡活片仍为倾斜的。

本发明的优点是通过使相关技术的变速器杆为活片式且转动换挡活片，从而为驾驶员提供极好的操作性，且通过移除可能引起碰撞的突出物而提升安全性。

另外，由于相比于相关技术的变速器杆，此结构较简单，因此具有减少制造成本和提升燃料效率的优点。进一步，由于当前挡域看上去显著且清晰，所以提升了对驾驶员的便捷性和车辆的外形美观性。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种活片式电子自动变速器杆装置，包括：

控制台；

换挡活片单元，所述换挡活片单元位于控制台的中部，所述换挡活片单元电连接至车辆的变速器控制单元且具有至少四个或更多的换挡活片；

多个接触传感器单元，每个接触传感器单元包括设置在相应的换挡活片中部的换挡传感器、设置在相应的换挡活片上部的向前转动传感器、以及设置在相应的换挡活片下部的向后转动传感器；

多个轴，每个轴均连接至相应的换挡活片的底部，从而使相应的换挡活片能够转动；

多个步进电机，每个步进电机连接至相应的轴的一端；以及

多个轴固定部分，每个轴固定部分连接至相应的轴的另一端。

2.根据权利要求1所述的活片式电子自动变速器杆装置，其中所述换挡活片单元包括停车挡活片、倒挡活片、空挡活片以及前进挡活片，并且进一步包括高挡域活片或低挡域活片。

3.根据权利要求1所述的活片式电子自动变速器杆装置，进一步包括分别位于换挡活片下的光源，

其中通过只连通对应于车辆当前挡域的换挡活片下的光源而看出当前挡域。

4.根据权利要求1所述的活片式电子自动变速器杆装置，其中当所述向前转动传感器感测到接触时，相应的换挡活片通过对应的步进电机而向前转动，当向后转动传感器感测到接触时，相应的换挡活片通过对应的步进电机而向后转动。

5.根据权利要求2所述的活片式电子自动变速器杆装置，其中当车辆的发动机启动时，停车挡活片保持水平且其余的换挡活片通过相应的步进电机而向所述停车挡活片转动。

6.根据权利要求2所述的活片式电子自动变速器杆装置，其中当车辆的发动机停止时，换挡活片单元的所有换挡活片均通过步进电机而转动至水平位置。