CN106763719B - 一种旋转换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转换挡装置，属于汽车零部件领域，旋转换挡装置包括上壳体、控制电路板、换挡转盘、中架、下壳体和换挡轴；换挡轴依次垂直穿过上壳体、控制电路板、换挡转盘、中架和下壳体，且换挡轴与换挡转盘固定连接；中架上设有限位组件，限位组件与固定套设于换挡轴上的定位件相配合，用于限制换挡轴相对中架的旋转角度；换挡轴的下端与下壳体之间设有弹性组件，弹性组件用于向换挡轴提供轴向的弹力。本发明实施例提供的旋转换挡装置安装拆卸方便、换挡操作便捷以及能够锁定挡位以防止驾驶员误操作、提高了换挡的可靠性，从而提高行车安全性。

Description

一种旋转换挡装置

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，特别涉及一种旋转换挡装置。

背景技术

现有汽车换挡装置主要以机械拉索进行挡位切换，不仅体积较大、装配相对复杂且换挡操作不便；另外，现有汽车旋转式换挡装置，在汽车行驶过程中驾驶员旋转旋钮便可在各个挡位之间随意切换，但是，由于关键挡位缺乏锁定功能，驾驶员可以随意切换关键挡位，开车时容易产生误操作，降低了驾驶的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种旋转换挡装置，该旋转换挡装置能够实现安装拆卸方便、体积较小、换挡操作方便以及能够锁定挡位以防止人为误操作。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供了一种旋转换挡装置，包括上壳体、控制电路板、换挡转盘、中架、下壳体和换挡轴；

所述换挡轴依次垂直穿过所述上壳体、所述控制电路板、所述换挡转盘、所述中架和所述下壳体，且所述换挡轴与所述换挡转盘固定连接；

所述中架上设有限位组件，所述限位组件与固定套设于所述换挡轴上的定位件相配合，用于限制所述换挡轴相对所述中架的旋转角度；

所述换挡轴的下端与所述下壳体之间设有弹性组件，所述弹性组件用于向所述换挡轴提供轴向的弹力。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述限位组件包括一限位环和两个对称设置的弹片，每个所述弹片包括一突出部；

所述定位件的周向上对称设有两组齿槽，每组所述齿槽可旋转地与对应的所述突出部相贴合；

所述限位环设有用于阻止所述定位件转动的止挡部。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述止挡部为两个，所述两个止挡部对称位于所述限位环的内侧，且所述两个止挡部之间的中心连线与所述两个突出部之间的中心连线相垂直。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述定位件上设有限位部，所述中架上设有与所述限位部对应的抵持部；

在所述弹性组件的作用下，所述限位部与所述抵持部相抵持，用于限制所述换挡轴的轴向移动。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述限位部包括对称的两个凸筋，所述抵持部包括对称的两个凹槽。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述弹性组件包括弹性元件和转动套，所述弹性元件的一端设于所述转动套内，另一端与所述定位件的下端面相抵接。

结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，所述换挡转盘下表面设有圆弧形滑槽，所述中架的上表面设有与所述圆弧形滑槽对应的圆弧形凸起。

结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述换挡转盘包括一转臂，所述转臂上固定设有永磁体；

所述控制电路板设有多个霍尔传感器，每个所述霍尔传感器对应一个挡位信号，多个所述霍尔传感器通过感应所述永磁体的位置，以确定所述挡位信号。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述多个霍尔传感器设置在所述控制电路板的下表面与所述永磁体相对应。

结合第一方面至第一方面的第八种任一可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述上壳体、所述中架和所述下壳体可拆卸连接。

本发明实施例提供一种旋转换挡装置，该旋转换挡装置包括上壳体、控制电路板、换挡转盘、中架、下壳体和换挡轴；换挡轴依次垂直穿过上壳体、控制电路板、换挡转盘、中架和下壳体，且换挡轴与换挡转盘固定连接，由于该旋转换挡装置由不同模块组成，且各模块之间的结构紧凑，由此使得旋转换挡装置具有占用空间较少、便于安装与拆卸的优点；而且，中架上设有的限位组件能够与固定套设于换挡轴上的定位件相配合，进行限制换挡轴相对中架的旋转角度，从而实现换挡操作，该换挡操作过程简单方便且易于操作；而且，换挡轴的下端与下壳体之间设有用于向所述换挡轴提供轴向的弹力的弹性组件，由此，该旋转换挡装置能够锁定挡位，从而避免了驾驶员的换挡误操作，提高了行车的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的旋转换挡装置的立体结构示意图；

图2是本发明的旋转换挡装置的主视爆炸图；

图3是沿图1的A-A线得到的旋转换挡装置的纵向剖面结构示意图；

图4是本发明的旋转换挡装置中的限定组件的横向剖面结构示意图；

图5是图3中圈示B的局部放大示意图；

图6是本发明的旋转换挡装置中的换挡面板装配示意图；

图7是本发明的旋转换挡装置中的换挡面板的立体结构示意图；

图8是沿图7的C-C线得到的旋转换挡装置的纵向剖面结构示意图；

图9是本发明的旋转换挡装置的挡位控制拓扑原理图；

图10是本发明的旋转换挡装置的显示驱动电路的原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图来详细描述根据本发明的旋转换挡装置。

根据本发明的一个优选实施例，参见附图的图1所示，本发明提供一种旋转换挡装置，包括上壳体10、控制电路板20、中架40、下壳体50和换挡轴60。其中，上壳体10、控制电路板20、中架40和下壳体50可拆卸连接。

具体地，参见附图的图2和图3所示，上壳体10、中架40、下壳体50之间通过标准件连接，标准件包括定位销11、螺栓12和螺母13，在上壳体10、中架40、下壳体50上分别对应设有两个定位孔和两个安装孔，上壳体10、中架40、下壳体50之间通过定位销11和螺栓12固定连接，由此该旋转换挡装置简单易装，便于拆卸与安装。

旋转换挡装置内还设有换挡转盘30，换挡轴60依次垂直穿过上壳体10、控制电路板20、换挡转盘30、中架40和下壳体50，且换挡轴60与换挡转盘30固定连接，当换挡轴60被旋转时带动换挡转盘30转动以切换挡位。控制电路板20包括主体部201和与主体部201连成一体的固定部202，其中控制电路板20的主体部201位于上壳体、中架40、下壳体50所构成的壳体外的一侧，控制电路板20的固定部202位于上壳体10的正下方，且固定部202上设有直径大于换挡轴纵向横截面长度的过孔，以使换挡轴60在壳体内能够贯穿控制电路板20，另外在上壳体10的下表面设有定位柱，控制电路板20的固定部上设有与定位柱对应的定位孔，由此上壳体10与控制电路板20通过定位孔连接，此外，也可以将定位柱设于电路板的固定部上，定位孔对应设于上壳体的下表面，本发明对此不作具体限定。

在中架40的下端安装有限位组件，换挡轴60的中部上固定套设有定位件80，该定位件80包括柱状的定位件本体，在定位件本体的轴向上开设有贯通的柱状安转孔，该柱状安装孔设于定位件本体的中心，且与换挡轴中部外侧壁的形状相匹配，以使换挡轴贯穿该柱状安装孔与定位件进行固定连接，其中换挡轴中部外侧壁的形状可以为圆柱形、正多边形或其他规则柱状；定位件本体在旋转时与限位组件进行啮合，其中，该定位件的周向边缘可以具有锯齿结构，该限位组件可以具有与锯齿结构对应的齿轮结构或弹性结构或其他限位结构，当换挡轴60被旋转时带动定位件80沿换挡轴轴线转动，通过限位组件与定位件80之间的齿槽相啮合进行限制换挡轴60相对中架40的旋转角度，从而切换到对应的挡位上。

换挡轴60的下端与下壳体50之间设有弹性组件，其中弹性组件安装在下壳体50的内部，且弹性组件套设在换挡轴60的下端，该弹性组件用于向换挡轴60提供轴向的弹力。在按压换挡轴60时，该弹性组件被压缩，挡位被解除锁定；在释放换挡轴60时，该弹性组件产生弹力，该弹力使得换挡轴60和定位件80一起沿换挡轴的轴向相对于下壳体50向上移动。

进一步地，换挡转盘30的下表面设有凹弧形滑槽，该凹弧形滑槽的弧心位于换挡轴60的轴线中心线上，于中架40的上表面设有与该凹弧形滑槽相配合的凸弧形滑轨，通过凹弧形滑槽与凸弧形滑轨的配合，使得换挡轴60被旋转时带动换挡转盘30相对中架40转动，由于滑轨在滑槽中的摩擦系数较少，由此确保了换挡轴在旋转时的顺畅性，而且便于安转与拆卸旋转换挡装置。此外，在本发明的另一实施方式中，可以将凸弧形滑轨设置在换挡转盘30的下表面，于中架40的上表面设有与该凸弧形滑轨设置相配合的凹弧形滑槽，通过凹弧形滑槽与凸弧形滑轨的配合，使得换挡轴60被旋转时带动换挡转盘30相对中架40转动。

进一步地，参见附图的图2、图4所示，图4为旋转换挡装置中的限定组件的横向剖面结构示意图，其中，限位组件包括一限位环71和两个对称设置的弹片72，每个弹片包括一突出部，该突出部呈倒V形或拱形，该突出部的两端横向向外分别具有一延伸部；该限位环71具有弹性，于限位环71上对称设置有用于固定弹片的卡槽，每个弹片72的两个延伸部分别对应卡在限位环71的卡槽内；定位件80的周向上对称设有两个向外突出的突缘，两个突缘上分别设有一齿槽组81，每齿槽组包括均匀分布有多个齿牙，相邻齿牙之间形成一齿槽，每齿槽组可旋转地与对应的弹片上的突出部相贴合，其中每齿槽组具有的齿槽分别与汽车挡位相对应，如汽车挡位具有P、R、N、D、B五个挡位，则每组齿槽具有对应五个挡位的五个齿槽。限位环71上设有用于阻止定位件80转动的止挡部，优选地，止挡部为两个，两个止挡部对称位于限位环71的内侧，且两个止挡部分别抵靠于定位件的齿槽组以外的外周面，以阻止齿槽组进行转动，且两个止挡部之间的中心连线与两个突出部之间的中心连线相垂直。

在本实施例中，由于限位环和两个对称设置的弹片都具有弹性，且定位件的周向上设有齿槽，齿槽可旋转地与对应的突出部相贴合，因此在换挡轴被旋转做顺时针或逆时针转动时，弹片上的突出部进入对应的齿槽，并由弹片的突出部自身的弹性作用夹在对应齿槽上，进而实现换挡的动作；同时，由于限位环上的止挡部对定位件80限定的最大转动角度为180度，进而避免了在换挡时操作失误。

进一步地，参见附图的图3、图5所示，定位件80上还设有限位部82，中架40上设有与限位部82对应的抵持部。在弹性组件的作用下，限位部82与抵持部相抵持，用于限制换挡轴60的轴向移动。

具体的，参见图5所示，定位件80自上而下具有第一端面、第二端面和第三端面，第一端面、第二端面和第三端面构成阶梯状，其中，限位部82位于第二端面与第三端面之间，中架40上设有对应的抵持部，且该抵持部与限位部82的形状相适配。优选地，限位部82包括对称的两个凸筋，抵持部包括对称的两个凹槽，两个凹槽分别能够容置两个凸筋。在本发明的另一实施方式中，限位部可以包括对称的两个凹槽，抵持部包括对称的两个凸筋，两个凹槽分别能够容置两个凸筋。

在本实施例中，由于在向下按压换挡轴时，弹性组件被压缩，换挡轴与定位件一起沿换挡轴的轴向相对于下壳体向下移动，使得抵持部与限位部相脱离，进而挡位被解除锁定；在释放换挡轴后，由于弹性组件产生弹力，该弹力使得换挡轴和定位件一起沿换挡轴的轴向相对于下壳体向上移动，在定位件向上移动的过程中，限位部与抵持部相抵持，用于限制换挡轴的轴向移动，进而挡位被锁定。

进一步地，参见附图的图2所示，弹性组件包括弹性元件91和转动套92，弹性元件91套设在换挡轴的下端，弹性元件91的一端设于转动套内，弹性元件91的另一端与定位件80的下端面相抵接，优选地，该弹性元件91为弹簧。在弹性元件的作用下，限位部与抵持部相抵持，用于限制换挡轴的轴向移动，此时P(停车挡)、N(空挡)挡位被锁定，只有在向下按压换挡轴时，换挡轴带动定位部沿换挡轴轴向向下移动，弹性组件被压缩，抵持部与限位部脱离，才能解除锁定P、N挡位，进而才能通过旋转换挡轴进行换挡动作。由于在换挡过程中需要驾驶员用手按下换挡轴才能解除挡位锁定，并旋转换挡轴才能换挡，由此实现了关键挡位的锁定的功能，防止驾驶员换挡时的误操作，进而提高了换挡的安全性。

进一步地，参见附图的图3所示，换挡转盘30包括一转臂，该转臂位于控制电路板20的同侧且突出于换挡转盘30；在转臂设上有固定槽，该固定槽内嵌有永磁体31；换挡轴60被旋转带动换挡转盘30上的转臂转动至不同角度时，转臂上的永磁体31同时也被转动至不同角度的位置；优选地，永磁体31为永磁铁；控制电路板20设有多个霍尔传感器21，多个霍尔传感器21设置在控制电路板20的下表面，每个霍尔传感器21对应一个挡位信号，多个霍尔传感器21通过转臂上的感应永磁体31的位置，以确定挡位信号。示例性的，对应于汽车挡位数若为5个，霍尔传感器为五个，按照顺时针或逆时针方向依次排列的五个霍尔传感器可以分别对应P挡、R挡、N挡、D挡和B挡。在实际操作中，当换挡轴被旋转时，带动定位件转动至P挡对应的齿槽时，转臂上的永磁体同时被转动至P挡对应的角度位置，对应P挡的霍尔传感器感应到永磁体的位置，进而确定此时的挡位为P挡。

本实施例中，旋转换挡装置通过控制电路板上设有的多个霍尔传感器与换挡转盘的转臂上固定的永磁体之间的相互作用进行确定挡位信号，由此使得旋转换挡装置在换挡时具有延时性低、准确性高的优点。

进一步地，控制电路板20下还固定连接一换挡支撑架22，该换挡支撑架22上具有三个焊接柱，该换挡支撑架通过三个焊接柱与控制电路板20进行固定焊接，由此通过该换挡支撑架对转臂进行限位以确保了转臂的平衡度，提高了换挡的可靠性高。

进一步地，参见附图的图6、图7和图8，该旋转换挡装置还包括一个旋钮601，换挡轴60的顶部固定嵌入该旋钮601中，通过旋转该旋钮601使得换挡轴60转动进行换挡，方便了驾驶员的操作。该旋转换挡装置还包括一换挡盖板100，该换挡盖板100包括多个卡扣101，换挡盖板100通过卡扣101与汽车中央通道110进行卡接，并通过螺栓固定覆盖在控制电路板20的主体部和上壳体10上。在换挡盖板100与控制电路板20之间还设有导光体102，控制电路板20上还设有与各挡位相对应的发光二极管23，各发光二极管23用于显示对应的挡位，并通过导光体102显示在换挡盖板100上。由此，该旋转换挡装置不仅外型美观，而且适合安装汽车中央通道及汽车仪表台，同时也方便和适合通用于各类车型平台及改款车型。

进一步地，参见附图的图9所示，图9为挡位控制拓扑原理图，控制电路板20包括挡位检测模块201、挡位控制模块202和挡位显示模块203，其中多个霍尔传感器21包含在挡位检测模块202内，通过多个霍尔传感器21感应永磁体31的位置，挡位检测模块201进而确定挡位信号，并将挡位信号发送至挡位控制模块202，挡位控制模块202根据接收到的挡位信号与整车控制模块204进行CAN通讯连接，并根据整车控制模块204的挡位应答信息控制挡位显示模块203对应挡位信号进行挡位显示，其中挡位显示模块203通过显示驱动电路进行挡位显示，显示驱动电路的原理图参照附图10所示。由此使得旋转换挡装置在换挡过程时实现智能化，且挡位信息显示效果明确。

本发明实施例提供的旋转换挡装置，由于采用模块化的结构，能够实现安装拆卸方便、模块化、换挡操作方便以及能够锁定挡位以防止人为误操作，提高了换挡的可靠性。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转换挡装置，其特征在于，包括上壳体(10)、控制电路板(20)、换挡转盘(30)、中架(40)、下壳体(50)和换挡轴(60)；

所述换挡轴(60)依次垂直穿过所述上壳体(10)、所述控制电路板(20)、所述换挡转盘(30)、所述中架(40)和所述下壳体(50)，且所述换挡轴(60)与所述换挡转盘(30)固定连接；

所述中架(40)上设有具有弹性结构的限位组件，当所述换挡轴(60)被旋转时，所述限位组件通过所述弹性结构与固定套设于所述换挡轴(60)上的定位件(80)相啮合配合，用于限制所述换挡轴(60)相对所述中架(40)的旋转角度；

所述换挡轴(60)的下端与所述下壳体(50)之间设有弹性组件，所述弹性组件用于向所述换挡轴(60)提供轴向的弹力。

2.根据权利要求1所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述限位组件包括一限位环(71)和两个对称设置的弹片(72)，每个所述弹片(72)包括一突出部；

所述定位件(80)的周向上对称设有两组齿槽(81)，每组所述齿槽(81)可旋转地与对应的所述突出部相贴合；

所述限位环(71)设有用于阻止所述定位件(80)转动的止挡部；

所述定位件(80)上设有限位部，所述中架(40)上设有与所述限位部对应的抵持部；

在所述弹性组件的作用下，所述限位部与所述抵持部相抵持，用于限制所述换挡轴(60)的轴向移动。

3.根据权利要求2所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述止挡部为两个，所述两个止挡部对称位于所述限位环(71)的内侧，且所述两个止挡部之间的中心连线与两个所述突出部之间的中心连线相垂直。

4.根据权利要求1所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述定位件(80)上设有限位部，所述中架(40)上设有与所述限位部对应的抵持部；

在所述弹性组件的作用下，所述限位部与所述抵持部相抵持，用于限制所述换挡轴(60)的轴向移动。

5.根据权利要求4所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述限位部包括对称的两个凸筋，所述抵持部包括对称的两个凹槽。

6.根据权利要求4所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述弹性组件包括弹性元件(91)和转动套(92)，所述弹性元件的一端设于所述转动套(92)内，另一端与所述定位件(80)的下端面相抵接。

7.根据权利要求1所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述换挡转盘(30)下表面设有圆弧形滑槽，所述中架(40)的上表面设有与所述圆弧形滑槽对应的圆弧形凸起。

8.根据权利要求1所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述换挡转盘(30)包括一转臂，所述转臂上固定设有永磁体(31)；

所述控制电路板(20)设有多个霍尔传感器(21)，每个所述霍尔传感器(21)对应一个挡位信号，多个所述霍尔传感器(21)通过感应所述永磁体(31)的位置，以确定所述挡位信号。

9.根据权利要求8所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述多个霍尔传感器(21)设置在所述控制电路板(20)的下表面与所述永磁体(31)相对应。

10.根据权利要求1～9任一所述的旋转换挡装置，其特征在于，所述上壳体(10)、所述中架(40)和所述下壳体(50)可拆卸连接。