CN107101656A - 一种旋钮电子换挡器及其档位信号编码器 - Google Patents

一种旋钮电子换挡器及其档位信号编码器 Download PDF

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    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders

Abstract

本发明公开了一种档位信号编码器，包括码盘和固定设于PCB板上的扩散反射型光电开关，码盘固定设置于轨道体的底端并沿径向伸出于轨道体的外周面；码盘绕周向分成若干个档位区间，每个档位分别对应设有一个档位区间，每个档位区间对应一种档位信号，且档位区间按照对应的档位信号设置镂空部和覆盖部；档位区间处于工作状态时，每个扩散反射型光电开关分别正对于该档位区间中的一个镂空部或一个覆盖部。此种档位信号编码器中采用扩散反射型光电开关与码盘结构的配合，实现了旋钮电子换挡器的模块化、轻量化设计，降低了设计、制作成本。本发明还公开了一种包括上述档位信号编码器的旋钮电子换挡器，实现了模块化、轻量化设计，降低了设计、制作成本。

Description

一种旋钮电子换挡器及其档位信号编码器
技术领域
本发明涉及汽车底盘传动系统领域，特别涉及一种档位信号编码器。此外，本发明还涉及一种包括上述档位信号编码器的旋钮电子换挡器。
背景技术
随着汽车电子技术的发展与自动变速器的普遍应用，电子换挡器在汽车上得到广泛应用，其中就包括旋钮电子换挡器。
旋钮电子换挡器的核心组件，请参见图1，包括电源稳压模块(ESMM)01、档位检测模块(BIM)02、旋钮电子换挡器MCU(KES-MCU)03、档位信号输出模块(BSEM)04。其中，ESMM01将整车12V电源转换成5V稳定电源后，向旋钮电子换挡器的其它模块供电；BIM02负责检测旋钮电子换挡器的旋钮位置，将旋钮位置以电信号的形式发给KES-MCU03；KES-MCU03接收到BIM02发出的旋钮位置信号后，按设定逻辑判断当前档位，继而KES-MCU03向BSEM04发出档位信号；最后BSEM04将档位电信号发送给整车控制模块(VCU)05。
其中，请参见图2，BIM中包括：
旋钮本体06：旋钮本体06是旋钮电子换挡器的换挡操纵部分，与轨道体08卡接在一起，请参见图3，旋转旋钮本体时，旋钮本体可带动轨道体同步旋转；
档位柱支架07：档位柱支架07通过固定螺钉010固定在PCB板09上，请参见图3，档位柱支架07外圈设有两处凸起，请参见图4，凸起之间的夹角决定了旋钮电子换挡器的换挡总行程β；同时，档位柱支架07设有两处空槽结构，请参见图5，用于安装档位柱组件012，档位柱组件012可在空槽内滑动；
轨道体08：轨道体08套在档位柱支架07下端，档位柱支架07外缘限制轨道体08向上脱出，请参见图2，轨道体08可绕档位柱支架07轴线旋转。轨道体08内圈上端设有一处凸起，配合档位柱支架07两处凸起，共同决定了旋钮电子换挡器的换挡总行程β，请参见图4，轨道体08内圈下端则设有规律起伏波形结构，每个波谷对应一个档位，相邻波谷间的夹角决定了旋钮电子换挡器相邻档位间的行程α，请参见图5；轨道体下端面设有一处遮光板结构，旋钮本体进入某一档位时，轨道体08的遮光板遮挡该档位对应的槽型光电开关，请参见图6。
档位柱组件：档位柱组件由档位柱和弹簧组成，镶嵌在档位柱支架的空槽内，请参见图5，档位柱支架07、档位柱组件、轨道体08三者装配后，弹簧处于压缩状态。旋转旋钮本体06，轨道体08随旋钮本体06同步转动，档位柱组件被迫沿轨道体08的内表面滑动，轨道体08内表面形状变化会致使档位柱在档位柱支架空槽内滑动，继而影响弹簧的压缩量、档位柱组件弹力，反馈到旋钮本体06上，则体现旋钮电子换挡器的换挡力变化。当档位柱处于轨道体波谷时，轨道体达到稳态，即进入档位。档位柱组件的弹力及轨道体的形状共同决定了换挡力的特性。
槽型光电开关011：槽型光电开关的发光器和收光器面对面的装在一个槽的两侧，当被检测物体从槽中通过时，光线被遮挡，槽型光电开关便输出一个开关控制信号。以五档位旋钮电子换挡器为例，五个槽型光电开关沿圆周均布，相邻夹角α，请参见图6，按逆时针方向分别为P档开关011-1、R档开关011-2、N档开关011-3、D档开关011-4、E档开关011-5，相应控制P、R、N、D、E档位线路的通断。
基于以上基础结构、基本原理，当旋转旋钮本体时，旋钮本体带动轨道体同步转动，当旋钮本体进入某一档位时，轨道体上的遮光片遮挡相应的槽型光电开关，该开关所属线路导通，BIM向KES-MCU发出高平电信号。KES-MCU根据该高平电信号判断当前档位后向BSEM发出档位信号，最终BSEM将档位信号处理后发送至VCU。
可见，此种旋钮电子换挡器要求每个档位均需设置一组专用槽型光电开关线路，这不仅消耗了大量电器元件，还占用了PCB板的大量空间，而电器元件数量的增加对旋钮电子换挡器的轻量化设计和成本控制带来一定的困难，也不利于实现其他电气功能的拓展，同时，在空间有限的PCB板内布置更多的电器元件，对旋钮电子换挡器的EMC性能优化也带来不利因素；当旋钮电子换挡器旋转至某一档位时，只有该档位相关线路工作，其他档位线路闲置，致使电器元件的利用率下降；当档位数量变化时，BIM的结构也需作出相应变化，这不利于实现旋钮电子换挡器的通用化、模块化设计。
因此，如何实现旋钮电子换挡器的模块化、轻量化设计，并降低旋钮电子换挡器的设计、制作成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种档位信号编码器，能够实现旋钮电子换挡器的模块化、轻量化设计，并降低旋钮电子换挡器的设计、制作成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述档位信号编码器的旋钮电子换挡器，实现了模块化、轻量化设计，并降低了设计、制作成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种档位信号编码器，包括码盘和固定设于PCB板上的扩散反射型光电开关，所述码盘固定设置于轨道体的底端并沿径向伸出于所述轨道体的外周面；所述码盘绕周向分成若干个档位区间，每个档位分别对应设有一个档位区间，每个所述档位区间对应一种档位信号，且所述档位区间按照对应的所述档位信号设置镂空部和覆盖部；所述档位区间处于工作状态时，每个所述扩散反射型光电开关分别正对于该档位区间中的一个所述镂空部或一个所述覆盖部。
优选地，包括至少两个所述扩散反射型光电开关，且所有所述扩散反射型光电开关与所述轨道体的中心轴的径向距离均不相同，每个所述档位区间根据对应的所述档位信号沿径向依次对应设置所述覆盖部或所述镂空部。
优选地，所述码盘沿径向划分为与所述扩散反射型光电开关的数量相同的轨道，每个所述轨道对应一个所述扩散反射型光电开关。
优选地，所述轨道的每个边缘与所述档位区间的每个边缘将所述码盘划分成若干个封闭的开关控制区间，所述覆盖部为与对应的所述开关控制区间的面积相重合的挡板。
优选地，所述码盘上按二进制编码的大小顺序绕周向依次设置每个所述档位区间的档位信号。
优选地，径向上相邻的两个所述开关控制区间在周向上相错开设置。
优选地，所有所述扩散反射型光电开关设于一条直线上，且该直线通过所述轨道体的中心轴，所述码盘的中部的一个所述档位区间中的所有轨道上均设置为所述覆盖部。
优选地，所述码盘上设置的档位区间的数量d与所述扩散反射型光电开关的数量n的关系为：d＝2n。
优选地，所述码盘上位于所述档位区间边部设有加强部。
一种旋钮电子换挡器，包括档位信号编码器，所述档位信号编码器为如上述任意一项所述的档位信号编码器。
本发明提供的档位信号编码器中采用扩散反射型光电开关取代现有技术中的槽型光电开关，并通过码盘的结构设计，可以通过一组扩散反射型光电开关及其所连线路实现所有档位信号的产生，无需一个档位对应设置一组光电开关及线路，不仅能够减小传感器元件的尺寸、重量、数量，同时可以减少相关线路电器元件，提高电器元件的利用率，节省PCB板布置空间，降低旋钮电子换挡器的制作成本；同时，通过码盘上镂空部与覆盖部的数量与位置设置，使档位信号编码器可以产生类似于二进制编码的档位信号，编码方式简单、方便、灵活。
本发明提供的包括上述档位信号编码器的旋钮电子换挡器，该旋钮电子换挡器可以通过一组扩散反射型光电开关及其所连线路实现所有档位信号的产生，实现了模块化、轻量化设计，且降低了设计、制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中旋钮电子换挡器的工作原理图；
图2为现有技术中BIM的结构示意图；
图3为现有技术中BIM的装配图；
图4为图3的A-A剖面图；
图5为图3的B-B剖面图；
图6为图3的C-C剖面图；
图7为本发明所提供旋钮电子换挡器工作原理图；
图8为本发明所提供BIM的结构示意图
图9为本发明所提供BIM的装配图；
图10为本发明所提供码盘的具体实施例一的设计原理图；
图11为本发明所提供码盘的具体实施例二的设计原理图；
图12为本发明所提供码盘的具体实施例三的设计原理图。
图1至图6中，01-电源稳压模块、02-档位检测模块、03-旋钮电子换挡器MCU、04-档位信号输出模块、05-整车控制单元、06-旋钮本体、07-档位柱支架、08-轨道体、09-PCB板、010-固定螺钉、011-槽型光电开关、011-1-P档槽型光电开关、011-2-R档槽型光电开关、011-3-N档槽型光电开关、011-4-D档槽型光电开关、011-5-E档槽型轨道开关、012-档位柱组件；
图7至图12中，2-档位检测模块(BIM)、3-旋钮电子换挡器MCU(KES-MCU)、6-旋钮本体、8-轨道体、9-PCB板、13-扩散反射型光电开关、13-1-开关I、13-2-开关II、13-3-开关III、14-码盘、15-档位区间I、16-档位区间II、17-档位区间III、18-档位区间IV、19-档位区间V、20-档位区间VI、21-档位区间VII、22-档位区间VIII、23-外圈、24-轨道I、25-轨道II、26-轨道III、27-内圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种档位信号编码器，能够实现旋钮电子换挡器的模块化、轻量化设计，并降低旋钮电子换挡器的设计、制作成本。本发明的另一核心是提供一种包括上述档位信号编码器的旋钮电子换挡器，实现了模块化、轻量化设计，并降低了设计、制作成本。
请参考图7至图12，图7为本发明所提供旋钮电子换挡器工作原理图；图8为本发明所提供BIM的结构示意图图9为本发明所提供BIM的装配图；图10为本发明所提供码盘的具体实施例一的设计原理图；图11为本发明所提供码盘的具体实施例二的设计原理图；图12为本发明所提供码盘的具体实施例三的设计原理图。
需要说明的是，如无特殊说明，本申请中的轴向、周向、径向以轨道体8的中心轴为基准。
本发明所提供档位信号编码器的一种具体实施例中，包括码盘14和扩散反射型光电开关13。扩散反射型光电开关13固定设置在PCB板9上。码盘14固定设置在轨道体8的底端并沿径向伸出于轨道体8的外周面，操纵旋钮本体6旋转时，码盘14随着轨道体8同步旋转。
扩散反射型光电开关13中，发光器和接收器集成于检测头中，检测物通过时，将发光器发出的光线部分反射回接收器，此时，扩散反射型光电开关13即产生一个开关信号。也就是说，每个扩散反射型光电开关13可以产生两种信号，n(n为正整数)个扩散反射型光电开关13最多能够产生的编码信号的数量为2n个，档位数量m(m为正整数)与n的关系为：m≤2n，新增一个扩散反射型光电开关13，可生成的档位信号数量即扩大2倍。旋钮电子换挡器所需扩散反射型光电开关13的数量由档位的数量决定，例如，1至2档位至少需要1个扩散反射型光电开关13，3至4档位至少需要2个扩散反射型光电开关13，5至8档位至少需要3个扩散反射型光电开关13，9至16档位至少需要4个扩散反射型光电开关13。
码盘14绕周向分成若干个档位区间，每个档位分别对应有一个档位区间，每个档位区间对应一种档位信号，从而保证一个档位对应一种档位信号，档位区间的数量至少等于档位的数量。例如，2档位的旋钮电子换挡器中，码盘14上至少有2个档位区间以及对应两种档位信号；5档位的档位信号编码器中，码盘14上至少有5个档位区间以及对应五种档位信号。
每个档位区间按照对应的档位信号设置镂空部和覆盖部。在档位区间处于工作状态时，每个扩散反射型光电开关13分别正对于该档位区间的一个镂空部或一个覆盖部。扩散反射型光电开关13正对于镂空部时，该扩散反射型光电开关13线路断开，产生低电平信号“0”；扩散反射型光电开关13正对于覆盖部时，该扩散反射型光电开关13线路导通，产生高电平信号“1”。
综上所述，根据档位的数量可以确定至少需要多少个档位区间、至少多少种档位信号以及至少需要多少个扩散反射型光电开关13；每个档位区间对应一种档位信号；在每个档位区间中，根据对应的档位信号以及扩散反射型光电开关13的位置设置覆盖部、镂空部，使每个档位区间可以产生一组由“0”、“1”组成的专属有序编码信号，该专属有序编码信号即为该档位区间对应的档位信号。在产生档位信号时，BIM2可以将该档位信号发送至KES-MCU3以进行档位判断。
可见，此种档位信号编码器采用扩散反射型光电开关13取代现有技术中的槽型光电开关，并通过码盘14的结构设计，可以通过一组扩散反射型光电开关13及其所连线路实现所有档位信号的产生，无需一个档位对应设置一组光电开关及线路，不仅能够减小传感器元件的尺寸、重量、数量，同时可以减少相关线路电器元件，提高电器元件的利用率，节省PCB板9布置空间，降低旋钮电子换挡器的制作成本；同时，通过码盘14上镂空部与覆盖部的数量与位置设置，使档位信号编码器可以产生类似于二进制编码的档位信号，编码方式简单、方便、灵活。
对于只包含一个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器，最多能够产生两种编码信号，以其用于2档位的旋钮电子换挡器为例，具体可以沿着顺时针方向依次设置两个档位区间，第一个档位区间只设有镂空部，对应于档位信号为“0”，代表第一档位；第二个档位区间只设置覆盖部，对应于档位信号为“1”，代表第二档位。当第一个档位区间处于工作状态时，该档位区间的镂空部正对于扩散反射型光电开关13，扩散反射型光电开关13线路断开，产生档位信号“0”；当第二个档位区间处于工作状态时，该档位区间的覆盖部正对于扩散反射型光电开关13，扩散反射型光电开关13线路导通，产生档位信号“1”。KES-MCU3根据产生的档位信号判断档位。
档位信号编码器中包括至少两个扩散反射型光电开关13时，扩散反射型光电开关13有多种排列方式，例如，所有扩散反射型光电开关13可以与轨道体的中心轴的径向距离均不相同，此时，每个档位区间根据对应的档位信号沿径向依次对应设置覆盖部或镂空部。
对于包含两个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器，其最多能够产生的编码信号包括“00”、“01”、“10”、“11”四种：
以其用于2档位的旋钮电子换挡器为例，码盘14具体可以沿着顺时针方向依次包括2个档位区间，第一个档位区间沿径向由外向内依次设置一个覆盖部和一个镂空部，用于产生档位信号“10”；第二个档位区间沿径向由外向内依次设置两个覆盖部，用于产生档位信号“11”；
以其用于3档位的旋钮电子换挡器为例，码盘14具体可以沿着顺时针方向依次包括三个档位区间，第一个档位区间沿径向由外向内依次设置两个镂空部，用于产生档位信号“00”；第二个档位区间沿径向由外向内依次设置一个镂空部、一个覆盖部，用于产生档位信号为“01”；第三个档位区间沿径向由外向内依次设置两个覆盖部，用于产生档位信号“11”；
以其用于4档位的旋钮电子换挡器为例，码盘14具体可以沿着顺时针方向依次包括四个档位区间，第一个档位区间沿径向由外向内依次设置两个镂空部，用于产生档位信号“00”；第二个档位区间沿径向由外向内依次设置一个覆盖部、一个镂空部，用于产生档位信号为“10”；第三个档位区间沿径向由外向内依次设置两个覆盖部，用于产生档位信号为“11”；第四个档位区间沿径向由外向内依次设置一个镂空部、一个覆盖部，用于产生档位信号“01”。
对于包含三个、四个以及更多数量的扩散反射型光电开关13的档位信号编码器，扩散反射型光电开关13的排列方式及对应码盘14的结构设置可以参见上述包含两个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器的实施例进行设置。
每个档位区间中沿径向对应设置镂空部、覆盖部，能够更加方便地进行档位区间的加工。当然，所有扩散反射型光电开关13与轨道体8的中心轴之间也径向距离也可以设置为全部相同，同时，所有扩散反射型光电开关13绕周向依次设置，此时每个档位区间中的镂空部、覆盖部可以绕周向依次对应设置；或者按其他方式进行设置。
进一步地，码盘14可以沿径向划分为与扩散反射型光电开关13的数量相同的轨道，每个轨道对应一个扩散反射型光电开关13，也就是说，在码盘14上，轨道的每个边缘与档位区间的每个边缘可以将码盘14划分成若干个封闭的开关控制区间，开关控制区间可以在码盘14上较规则地呈网格状排布。根据档位信号的需求在开关控制区间中设置覆盖部或者镂空部。此种设置方式能够对码盘14进行清晰地划界，提高码盘14设置的规则性，从而可以保证每个档位区间与扩散反射型光电开关13的对应性。
在上述实施例的基础上，请参见图10，覆盖部可以设置为与对应的开关控制区间的面积相重合的挡板，即用于设置覆盖部的开关控制区间的整个区间均被覆盖，以提高相邻覆盖部之间相接触的长度，从而提高码盘14强度。
具体地，用于设置镂空部的开关控制区间的整个区间可以均中空设置，以提高使用的可靠性；又或者，用于设置镂空部的开关控制区间上可以设置具有通孔的挡板，将该挡板上的通孔与扩散反射型光电开关13相对应设置，由于开关控制区间的面积通常大于扩散反射型光电开关13的面积，此种设置方式可以提高码盘14的整体强度。
具体地，所有档位区间的轮廓可以设置为均是相同的，以便于轨道体8上相邻档位间的行程的设置。
在上述各个实施例中，在码盘14上可以通过多种方式设置档位信号。具体地，码盘14上可以按二进制编码的大小顺序绕周向依次设置每个档位区间的档位信号。其中，二进制编码的大小顺序指的是所有档位区间在径向上读取顺序相同的情况下(全为径向上由外向内，或全为径向上由内向外)，在周向上按照顺时针或逆时针方向，档位区间的二进制编码依次变大或变小，从而可以使每个档位区间产生的档位信号绕周向的顺序性较强，有利于降低编程难度。
以一种4档位的旋钮电子换挡器中的档位信号编码器为例，其包括2个扩散反射型光电开关13，码盘14在周向上按照顺时针方向、径向上由外向内的档位信号依次为“00”、“01”、“10”、“11”，其中，“0”对应镂空部，“1”对应覆盖部；
再以一种9档位的旋钮电子换挡器中的档位信号编码器为例为例，其包括4个扩散反射型光电开关13，码盘14在周向上按照逆时针方向、径向上由外向内的档位信号依次为“0000”、“0001”、“0010”、“0011”、“0100”、“0101”、“0110”、“0111”、“1000”，其中，“0”对应镂空部，“1”对应覆盖部。
用于其他档位的旋钮电子换挡器中的档位信号编码器可以参照以上3档位或9档位旋钮电子换挡器中的档位信号编码器进行设置。
进一步地，相邻档位区间的位置可以有多种设置方式，请参见图10，每个档位区间可以对应设置为一个扇形区间，即档位区间在周向端部的边缘线在一条直线上，以方便扩散反射型光电开关13的位置设置。
又或者，请参见图11，径向上相邻的两个开关控制区间在周向上可以相错开设置，即档位区间在周向端部的边缘线不在一条直线上，此种设置方式有利于增加相邻覆盖部之间在周向上的连接长度，从而提高码盘14的强度。本实施例相当于是上述每个档位区间对应设置为一个扇形区间的实施例的结构优化，即通过调整轨道角度提高码盘14强度。进一步地，扩散反射型光电开关13可以在PCB板9上散布，例如，请参见图11，扩散反射型光电开关13可以在周向上相错开设置，且在档位区间与扩散反射型光电开关13相配合的状态下，每个扩散反射型光电开关13可以位于对应的开关控制区间的正中间，以保证配合的可靠性。
当然，码盘14上也可以按照其他方式或顺序设置档位信号。具体地，请参见图12，所有扩散反射型光电开关13可以设于一条直线上，且该直线通过轨道体8的中心轴，码盘14的中部的一个档位区间中的所有轨道上均设置为覆盖部，也就是说，所有扩散反射型光电开关13对应能够产生的最大的二进制编码信号作为档位信号设置在码盘14的中部。此种设置方式可以保证码盘14中部档位区间的强度较高，从而保证码盘14的整体强度。
例如，对于设有2个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器中，码盘14的中部的一个档位区间的所有轨道均设置为覆盖部，对应档位信号“11”；对于设有3个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器中，码盘14的中部的一个档位区间的所有轨道均设置为覆盖部，对应档位信号“111”；对于设有4个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器中，码盘14的中部的一个档位区间的所有轨道均设置为覆盖部，对应档位信号“1111”。
此外，本实施例相当于是上述每个档位区间对应设置为一个扇形区间的实施例的结构优化，即通过调整档位信号的排序提高码盘14强度。当然，在上述每个档位区间对应设置为一个扇形区间的实施例的基础上，调整档位信号的排序、调整轨道角度可以结合运用，以保证码盘14强度。
上述各个实施例中，码盘14上设置的档位区间的数量d与扩散反射型光电开关13的数量n的关系可以为：d＝2n(d为正整数)。即，码盘14上的档位区间与扩散反射型光电开关13能够产生的最大编码信号的数量相同。
此时，档位区间的数量可能等于或者大于档位的数量，例如，一种用于3档位的旋钮电子换挡器的档位信号编码器中，具有2个扩散反射型光电开关13，码盘14上设置4个档位区间，可以将其中3个档位区间作为有效工作区间，另一个档位区间作为扩展档位预留区间。在其他档位的旋钮电子换挡器中，通过改变最大换挡行程β角，并对有效工作区间与扩展档位预留区间进行转换，该档位信号编码器即可使用。例如，本实施例中的3档位的旋钮电子换挡器中的档位信号编码器，如果将其用于4档位的旋钮电子换挡器，通过相关结构设置对应的最大换挡行程，并将原作为扩展档位预留区间的档位区间改为有效工作区间即可。包含其他数量的扩散反射型光电开关13的档位信号编码器的设置方式同此理。
由于码盘14的模板制作较为复杂，按照本实施例中的设置方式设置码盘14，可以有效提高码盘14的利用率，且能够实现换挡器的模块化、通用化、轻量化设计。当然，码盘14上也可以只设置与档位的数量相同的档位区间数量。
在上述各个实施例的基础上，码盘14上在档位区间的边部可以设有加强部，以进一步增加码盘14的整体强度，提高码盘14使用的可靠性。具体地，码盘14可以包括档位区间形成的工作区域和设于工作区域的外围的加强部，加强部具体包括设于工作区域的径向内侧的内圈27、设于工作区域的径向外侧的外圈23、以及设于工作区域的周向端部的加强板。
优选地，所有扩散反射型光电开关13可以沿径向等间距设置，相应地，轨道可以在径向上等宽划分，以进一步简化码盘14的加工难度。
以设有三个扩散反射型光电开关13的档位信号编码器为例，对档位信号编码器的三种具体结构及用途进行说明，具有其他数量扩散反射型光电开关13的档位信号编码器的结构及用途可以参照以下三个具体实施例。
具体实施例一：
请参见图9、10，轨道体8的换挡总行程为β，相邻档位间的行程为α，该档位信号编码器中设有3个扩散反射型光电开关13，此3个扩散反射型光电开关13具体可以与轨道体的中心轴的径向间距均不相同。
在码盘14的工作区域中，以轨道体的中心轴在码盘14所在平面的投影为圆心，可以绕周向每间隔一定的角度设置一个档位区间，每个档位区间均呈扇形，例如，以间隔角度α(旋钮电子换挡器相邻档位间的行程也为α)按顺时针方向依次设定档位区间I15、档位区间II16、档位区间III17、档位区间IV18、档位区间V19、档位区间VI20、档位区间VII21、档位区间VIII22。
在码盘14上，沿径向可以划分为三个轨道，沿径向由外向内依次设定为轨道I24、轨道II25、轨道III26，每个档位区间中形成三个开关控制区间。其中，轨道I24、轨道II25、轨道III26应分别与三个扩散反射型光电开关13的位置相对应，当一个档位区间工作时，轨道I24的划定范围、轨道II25的划定范围、轨道III26的划定范围之内应分别对应有一个扩散反射型光电开关13，每个轨道负责相应扩散反射型光电开关13的高/低电平信号的变化。其中，将轨道I24对应的扩散反射型光电开关13定为开关I13-1，将轨道II25对应的扩散反射型光电开关13定为开关II13-2，将轨道III26对应的扩散反射型光电开关13定为开关III13-3(请参见图9)。
在每个开关控制区间中可以有多种方式设置覆盖部与镂空部。例如，需要产生高电平信号的开关控制区间上可以设置能够遮挡住整个开关控制区间的挡板，以保证遮挡的可靠性，而需要产生低电平信号的开关控制区间可以完全中空设置。
每个档位区间可以产生的档位信号对应一组二进制编码，每个档位可以对应的档位信号有多种设置方式，具体可以按顺时针方向以二进制编码的大小顺序设置档位信号，请参见表1。
档位区间号 档位信号(沿径向由外向内)
I 000
II 001
III 010
IV 011
V 100
VI 101
VII 110
VIII 111
表1：档位信号表(具体实施例一)
在每个开关控制区间中，根据档位信号的设置方式进行镂空(即镂空部)或非镂空(即覆盖部)的设置，从而对应控制扩散反射式光电开关的状态，请参见表2和表3。
表2：码盘结构(具体实施例一)
表3：档位信号编码结构原理表(具体实施例一)
进一步地，码盘14上可以包括非工作区域，且非工作区域设置在工作区域的外围，在周向上位于档位区间I15的端部，可以设置γ角度的加强部，具体可以为γ角度的加强板，以提高码盘14的整体强度。
另外，非工作区域可以沿径向设置外圈23和内圈27，以方便镂空部或覆盖部的加工或形成，且有利于进一步提高码盘14的强度。
其中，轨道I24、轨道II25、轨道III26可以在径向上可以等宽划分，以进一步简化加工难度。
具体实施例二：
请参见图11，此实施例中，码盘14的结构可以看作是以具体实施例一中码盘14的结构为基础结构调整轨道夹角得到，即将具体实施例一中码盘14的轨道II25顺时针旋转θ角度，相应地，开关II13-2也顺时针旋转θ角度。由于轨道II25上的边缘与轨道I24、轨道III26的边缘相重叠的部分增加，有利于码盘14的整体强度，同时，外圈23与内圈27的连接强度可以得到提高，可有效减少码盘14模具的制造难度，码盘14的制作工艺性得到提高。本实施例中，档位信号与档位的对应关系与具体实施例一中相同。
其中，一个档位区间处于工作状态时，开关I13-1、开关II13-2、开关III13-3可以分别位于其所对应的开关控制区间的正中间。
实际应用中，此种档位信号编码器除了可以用于8档位的旋钮电子换挡器中外，通过β角(换挡总行程)的调节，还可以用于5、6、7档位的旋钮电子换挡器中。
以其用于5档位的旋钮电子换挡器为例，将码盘14上的档位区间I15、档位区间II16、档位区间III17、档位区间IV18、档位区间V19作为有效工作区间，将档位区间VI20、档位区间VII21、档位区间VIII22作为扩展档位预留区间，具体应用结果如下：
旋钮本体6旋转至P档位置时：档位区间I15覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低电平信号，开关II13-2对应线路l断开产生低电平信号，开关III13-3对应线路m断开产生低电平信号，BIM2向KES-MCU3发送“000”档位信号，KES-MCU3根据“000”档位信号判断当前档位为P档，并通过BSEM向VCU发送P档信号；
旋钮本体6旋转至R档位置时：档位区间II16覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低电平信号，开关II13-2对应线路l断开产生低电平信号，开关III13-3对应线路m断开产生高电平信号，BIM2向KES-MCU3发送“001”档位信号，KES-MCU3根据“001”档位信号判断当前档位为R档，并通过BSEM向VCU发送R档信号；
旋钮本体6旋转至N档位置时：档位区间III17覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低电平信号，开关II13-2对应线路l断开产生高电平信号，开关III13-3对应线路m断开产生低电平信号，BIM2向KES-MCU3发送“010”档位信号，KES-MCU3根据“010”档位信号判断当前档位为N档，并通过BSEM向VCU发送N档信号；
旋钮本体6旋转至D档位置时：档位区间IV18覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低电平信号，开关II13-2对应线路l断开产生高电平信号，开关III13-3对应线路m断开产生高电平信号，BIM2向KES-MCU3发送“011”档位信号，KES-MCU3根据“011档位信号判断当前档位为D档，并通过BSEM向VCU发送D档信号；
旋钮本体6旋转至E档位置时：档位区间V19覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生高电平信号，开关II13-2对应线路l断开产生低电平信号，开关III13-3对应线路m断开产生低电平信号，BIM2向KES-MCU3发送“100”档位信号，KES-MCU3根据“100”档位信号判断当前档位为E档，并通过BSEM向VCU发送E档信号。
表4：BIM工作原理表(具体实施例二)
档位区间VI20、档位区间VII21、档位区间VIII22则作为扩展档位预留区间，对应档位信号依次为“101”、“110”、“111”。
搭载本实施例中的档位信号编码器的旋钮电子换挡器，具体工作原理如表4所示。
此种档位信号编码器用于6档位的旋钮电子换挡器时，档位区间VI20变为有效工作区间；7档位时，档位区间VI20、档位区间VII21变为有效工作区间；8档位时，档位区间VI20、档位区间VII21、档位区间VIII22变为有效工作区间。
具体实施例三:
请参见图12，此实施例中，码盘14的结构可以看作是以具体实施例一中码盘14的结构为基础结构调整档位信号的顺序得到，以减少制作成本、提高制造工艺、加强结构强度。调整后的档位区间按照顺时针方向依次为：档位区间IV18、档位区间II16、档位区间VI20、档位区间V19、档位区间VIII22、档位区间III17、档位区间I15、档位区间VII21。
实际应用时，以其用于5档位的旋钮电子换挡器，档位区间IV18、档位区间II16、档位区间VI20、档位区间V19、档位区间VIII22为有效工作区间，档位区间III17、档位区间I15、档位区间VII21为扩展档位预留区间，应用结果如下：
旋钮本体6旋转至P档位置时：档位区间IV18覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低平电信号，开关II13-2对应线路l导通产生高平电信号，开关III13-3对应线路m导通产生高平电信号，BIM2向KES-MCU3发出“011”档位信号，KES-MCU3根据“011”档位信号判断当前档位P档，并通过BSEM向VCU发出P档信号；
旋钮本体6旋转至R档位置时：档位区间II16覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k断开产生低平电信号，开关II13-2对应线路l断开产生低平电信号，开关III13-3对应线路m断开产生低平电信号，BIM2向KES-MCU3发出“001”档位信号，KES-MCU3根据“001”档位信号判断当前档位R档，并通过BSEM向VCU发出R档信号；
旋钮本体6旋转至N档位置时：档位区间VI20覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k导通产生高平电信号，开关II13-2对应线路l断开产生低平电信号，开关III13-3对应线路m导通产生高平电信号，BIM2向KES-MCU3发出“101”档位信号，KES-MCU3根据“101”档位信号判断当前档位N档，并通过BSEM向VCU发出N档信号；
旋钮本体6旋转至D档位置时：档位区间V19覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k导通产生高平电信号，开关II13-2对应线路l断开产生低平电信号，开关III13-3对应线路m断开产生低平电信号，BIM2向KES-MCU3发出“100”档位信号，KES-MCU3根据“100”档位信号判断当前档位N档，并通过BSEM向VCU发出D档信号；
旋钮本体6旋转至E档位置时：档位区间VIII22覆盖扩散反射型光电开关13，开关I13-1对应线路k导通产生高平电信号，开关II13-2对应线路l导通产生高平电信号，开关III13-3对应线路m导通产生高平电信号，BIM2向KES-MCU3发出“111”档位信号，KES-MCU3根据“111”档位信号判断当前档位N档，并通过BSEM向VCU发出E档信号；
档位区间III17、档位区间I15、档位区间VII21作为扩展档位预留，对应档位编码分别为“010”、“000”、“110”。
搭载此种档位信号编码器的旋钮电子换挡器，其BIM2工作原理如表5。
表5：BIM工作原理(具体实施例三)
除了上述档位信号编码器，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的档位信号编码器的旋钮电子换挡器，该旋钮电子换挡器由于采用了上述档位信号编码器，可以通过一组扩散反射型光电开关13及其所连线路实现所有档位信号的产生，实现了模块化、轻量化设计，且降低了设计、制作成本。该旋钮电子换挡器的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的旋钮电子换挡器及其档位信号编码器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种档位信号编码器，其特征在于，包括码盘和固定设于PCB板上的扩散反射型光电开关，所述码盘固定设置于轨道体的底端并沿径向伸出于所述轨道体的外周面；所述码盘绕周向分成若干个档位区间，每个档位分别对应设有一个档位区间，每个所述档位区间对应一种档位信号，且所述档位区间按照对应的所述档位信号设置镂空部和覆盖部；所述档位区间处于工作状态时，每个所述扩散反射型光电开关分别正对于该档位区间中的一个所述镂空部或一个所述覆盖部。
2.根据权利要求1所述的档位信号编码器，其特征在于，包括至少两个所述扩散反射型光电开关，且所有所述扩散反射型光电开关与所述轨道体的中心轴的径向距离均不相同，每个所述档位区间根据对应的所述档位信号沿径向依次对应设置所述覆盖部或所述镂空部。
3.根据权利要求2所述的档位信号编码器，其特征在于，所述码盘沿径向划分为与所述扩散反射型光电开关的数量相同的轨道，每个所述轨道对应一个所述扩散反射型光电开关。
4.根据权利要求3所述的档位信号编码器，其特征在于，所述轨道的每个边缘与所述档位区间的每个边缘将所述码盘划分成若干个封闭的开关控制区间，所述覆盖部为与对应的所述开关控制区间的面积相重合的挡板。
5.根据权利要求4所述的档位信号编码器，其特征在于，所述码盘上按二进制编码的大小顺序绕周向依次设置每个所述档位区间的档位信号。
6.根据权利要求5所述的档位信号编码器，其特征在于，径向上相邻的两个所述开关控制区间在周向上相错开设置。
7.根据权利要求4所述的档位信号编码器，其特征在于，所有所述扩散反射型光电开关设于一条直线上，且该直线通过所述轨道体的中心轴，所述码盘的中部的一个所述档位区间中的所有轨道上均设置为所述覆盖部。
8.根据权利要求2所述的档位信号编码器，其特征在于，所述码盘上设置的档位区间的数量d与所述扩散反射型光电开关的数量n的关系为：d＝2n。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的档位信号编码器，其特征在于，所述码盘上位于所述档位区间边部设有加强部。
10.一种旋钮电子换挡器，包括档位信号编码器，其特征在于，所述档位信号编码器为权利要求1至9任意一项所述的档位信号编码器。
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