CN109595335A - 滑动操纵的电子换挡器及具有该换挡器的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑动操纵的电子换挡器及具有该换挡器的车辆，该换挡器包括换挡器本体、换挡操纵装置、换挡器MCU和挡位位置感应器；换挡操纵装置上安装有挡位位置触发元件；挡位位置感应器与换挡器MCU电连接；电子换挡器还包括安装在换挡器本体上的滑动导轨；换挡操纵装置的中段开设有滑动导槽并通过滑动导槽与滑动导轨滑动配合连接，换挡操纵装置的下部安装有挡位位置触发元件；换挡操纵装置与挡位位置触发元件和挡位位置感应器同步响应动作；挡位位置感应器布置在各换位挡位位置。本发明换挡过程中的换挡感受或换挡反馈强，挡位转换高效且精准，抗干扰能力强，操作使用安全、可靠，能显著提高驾驶者的驾驶感受和驾驶安全。

Description

滑动操纵的电子换挡器及具有该换挡器的车辆

技术领域

本发明涉及电子换挡器，尤其涉及一种滑动操纵的电子换挡器及具有该换挡器的车辆，该换挡器换挡感受或换挡反馈强，挡位转换高效且精准，抗干扰能力强，操作使用安全、可靠，能显著提高驾驶者的驾驶感受和驾驶安全。

背景技术

随着新能源汽车、智能驾驶汽车的发展，以及传统动力车辆换挡变速操控系统电子化发展，越来越多的车辆使用了电子换挡器。电子换挡器一般有挡杆式、旋钮式、按键式、怀挡式等多种形式，其主要功能是将驾驶员换挡操作机械动作，通过电子换挡器上的位置感应器/传感器/开关（以下统称位置感应器）等转化为电信号，由电子换挡器的主控单片机（以下简称换挡器MCU）接收这些电信号，按设定的逻辑识别为不同的换挡位置信号，并进行编码，通过CAN网或硬线传递给整车控制器或电机控制器去处理、执行，实现换挡操作。

以下为两种现有的电子换挡器：

如图2-4所示，为开关量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器，包括换挡杆01、换挡转轴02、复位弹簧03、子弹头04、挡位位置感应器05、挡位位置触发器06、换挡限位块07和换挡器PCB板08；在这些电子换挡器中，一般会根据换挡行程/换挡角度、换挡手感等在换挡限位块07上设计挡位沟槽以及与之匹配的子弹头及弹簧等组件，换挡时子弹头在挡位沟槽中往复跳动，在换挡杆上就表现为换挡力波动，来实现各换挡位置的手感反馈，给驾驶员一个换挡到位与否的手感响应。

如图5-7所示，为现有的线性量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器，包括换挡杆001、换挡转轴002、复位弹簧003、子弹头004、挡位位置感应器005、挡位位置触发器006、换挡限位块007和换挡器PCB板008。该挡位位置触发器006安装在换挡杆001的下部；该挡位位置感应器005为线性位置感应器，其只需要一个（若有冗余要求就多个并列）且一般位于N挡沟槽对应的换挡器PCB板008上。

上述的两种电子换挡器都是旋转操纵的电子换挡器，然而这类旋转操纵的电子换挡器要很好地区分不同的换挡位置，在一定的换挡角度要求下，挡位位置感应器05与换挡转轴02的距离需要较远，转角一定时，旋转半径足够，才能有效区分不同的挡位区间，这会导致这类换挡器的结构尺寸不可能很小；同时，由于旋转操纵的特性，这类换挡器尤其是带有操纵手柄的旋转换挡器，为保证换挡器能够耐受换挡操纵力及误动操纵力，换挡器本体必须安装在车身中通道/纵梁等硬性支承上，这就造成了要么需要换挡器本体结构尺寸做很大，要么通过一个换挡器支架与该硬性支承连接，通过增加额外零件才能提供足够的操纵强度与刚度，这种结构无疑造成了结构或零件浪费，还占用了有限的车身空间资源。

同时，在中国专利CN200710084122.3中提到一种滑动操纵装置，但该滑动操纵装置是通过把手连接部52和滑动操纵器53在第一导轴、第二导轴上的直线滑动来实现音量的控制，因此第一导轴和第二导轴的长度决定了手连接部52和滑动操纵器53能直线滑动的距离，如果想要实现更大范围的音量调节，就需要设计相对较长的第一导轴和第二导轴，这种结构的滑动操纵装置结构尺寸偏大，容易占用空间，适用性较差；同时，由于第一导轴和第二导轴是平直的轴结构，手连接部52和滑动操纵器53在第一导轴、第二导轴上滑动的除了音量大小的直观反馈之外，没有其他特别的直观感受，在电子换挡器当中应用的话，若受外界噪音干扰的话会使驾驶员的换挡感受或换挡反馈不够明显，造成没有及时换挡、换挡错误等情况；再者，该滑动操纵装置中的信号是通过磁性感应器61响应于磁性件41b的N和S极之间的极性变化来传输脉冲信号，然而这种信号感应方式抗干扰能力较差，在电子换挡器当中应用的话，在收到干扰情况下容易出现换挡错误、换挡延迟等突发情况，会严重易影响驾驶安全性。

综上所述，有必要对现有技术作进一步改进。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种能大大节约车身空间资源，换挡过程中的换挡感受或换挡反馈强，挡位转换高效且精准，抗干扰能力强，操作使用安全、可靠，能显著提高驾驶者的驾驶感受和驾驶安全的滑动操纵的电子换挡器及具有该换挡器的车辆。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的滑动操纵的电子换挡器，包括换挡器本体、换挡操纵装置、换挡器MCU和挡位位置感应器；所述换挡操纵装置上安装有挡位位置触发元件；所述挡位位置感应器与所述换挡器MCU电连接；所述电子换挡器还包括安装在所述换挡器本体上的滑动导轨；所述换挡操纵装置的中段开设有滑动导槽并通过所述滑动导槽与所述滑动导轨滑动配合连接，所述挡位位置触发元件安装在所述换挡操纵装置的下部并与所述换挡操纵装置同步滑动；所述换挡操纵装置与所述挡位位置触发元件和挡位位置感应器同步响应动作；所述挡位位置感应器布置在各换位挡位位置。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述滑动导槽内还匹配安装有衬套并通所述衬套与所述滑动导轨滑动配合连接；所述滑动导轨的两端固定安装在所述换挡器本体内侧，中段滑动穿过所述滑动导槽内的所述衬套。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述换挡操纵装置采用换挡杆，其顶端设有换挡操纵手柄，自底部中央沿轴向开设有导向槽；所述换挡操纵装置的中段沿径向贯通开设有所述滑动导槽。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述电子换挡器还包括子弹头组件；所述子弹头组件位于所述换挡器本体内侧且安装在所述换挡操纵装置的下部或者侧部，其包括复位弹簧和子弹头；所述复位弹簧匹配位于所述导向槽内，其一端固定连接在所述导向槽的内槽底；所述子弹头的尾端伸入所述导向槽内与所述复位弹簧的另一端连接，所述子弹头的头部伸出所述导向槽外侧。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述电子换挡器还包括换挡限位块；所述换挡限位块安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述子弹头组件一侧，其自顶部向下开设有成V形的换挡槽，所述换挡槽内匹配设有挡位沟槽；所述子弹头在所述复位弹簧的弹力作用下，所述子弹头的头部顶紧于所述挡位沟槽内。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述电子换挡器还包括换挡器PCB板；所述换挡器PCB板安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述换挡操纵装置的下部一侧；所述挡位位置感应器和换挡器MCU均设在所述换挡器PCB板上，所述挡位位置感应器在所述换挡器PCB板上的位置与所述挡位沟槽相匹配。

所述滑动操纵的电子换挡器，其中：所述换挡器PCB板上还设有DC-DC电源模块；所述换挡器MCU与所述DC-DC电源模块电连接。

上述的车辆，包括滑动操纵的电子换挡器；所述电子换挡器包括换挡器本体、换挡操纵装置、换挡器MCU和挡位位置感应器；所述换挡操纵装置上安装有挡位位置触发元件；所述挡位位置感应器与所述换挡器MCU电连接；所述电子换挡器还包括安装在所述换挡器本体上的滑动导轨；所述换挡操纵装置的中段开设有滑动导槽并通过所述滑动导槽与所述滑动导轨滑动配合连接，所述挡位位置触发元件安装在所述换挡操纵装置的下部并与所述换挡操纵装置同步滑动；所述换挡操纵装置与所述挡位位置触发元件和挡位位置感应器同步响应动作；所述挡位位置感应器布置在各换位挡位位置。

所述的车辆，其中：所述滑动导槽内还匹配安装有衬套并通所述衬套与所述滑动导轨滑动配合连接；所述滑动导轨的两端固定安装在所述换挡器本体内侧，中段滑动穿过所述滑动导槽内的所述衬套；所述换挡操纵装置采用换挡杆，其顶端设有换挡操纵手柄，自底部中央沿轴向开设有导向槽；所述换挡操纵装置的中段沿径向贯通开设有所述滑动导槽。

所述的车辆，其中：所述电子换挡器还包括子弹头组件、换挡限位块和换挡器PCB板；所述子弹头组件位于所述换挡器本体内侧且安装在所述换挡操纵装置的下部或者侧部，其包括复位弹簧和子弹头；所述复位弹簧匹配位于所述导向槽内，其一端固定连接在所述导向槽的内槽底；所述子弹头的尾端伸入所述导向槽内与所述复位弹簧的另一端连接，所述子弹头的头部伸出所述导向槽外侧；所述换挡限位块安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述子弹头组件一侧，其自顶部向下开设有成V形的换挡槽，所述换挡槽内匹配设有挡位沟槽；所述子弹头在所述复位弹簧的弹力作用下，所述子弹头的头部顶紧于所述挡位沟槽内；所述换挡器PCB板安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述换挡操纵装置的下部一侧；所述挡位位置感应器和换挡器MCU均设在所述换挡器PCB板上，所述挡位位置感应器在所述换挡器PCB板上的位置与所述挡位沟槽相匹配；所述换挡器PCB板上还设有DC-DC电源模块；所述换挡器MCU与所述DC-DC电源模块电连接。

有益效果：

本发明滑动操纵的电子换挡器结构设计合理、紧凑，操作使用安全、可靠，通过在换挡器本体上设置滑动导轨，并在换挡操纵装置上设置滑动导槽并设置挡位感应触发元件，在换挡器PCB板上相应位置设置挡位位置感应器，使换挡操纵装置平移滑动进行换挡操作过程中，挡位感应触发元件与换挡操纵装置保持同步运动，挡位位置感应器与挡位位置触发元件之间实现换挡位置电信号感应，这种感应方式抗干扰能力强，挡位转换更加高效精准，能显著提高驾驶安全性；由于本发明的电子换挡器是滑动操纵，其需要承受的旋转/翻转耐受力小，不需要换挡器支架，可以直接安装在车身中控面板上，再与中控面板一起安装在车内，大大节约了车身空间资源，安装、维护更简单；本发明滑动操纵电子换挡器为用户提供了一种新颖的换挡操纵手感体验。同时，由于设置有挡位沟槽及子弹头组件，在换挡操纵装置平移滑动进行换挡操作过程中，子弹头组件的复位弹簧的弹力会出现很明显的变化，这样能显著增强换挡位置手感反馈的强度，能够大幅降低换挡不到位和换挡错误的概率。

本发明具有滑动操纵的电子换挡器的车辆驾驶感受良好，驾驶安全性和可靠性高。

附图说明

图1为本发明滑动操纵的电子换挡器的结构示意图；

图2为开关量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器的N挡换挡手感响应示意图；

图3为开关量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器的R挡换挡手感响应示意图；

图4为开关量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器的D挡换挡手感响应示意图；

图5为现有挡位感应器线性输出式的电子换挡器的N挡换挡工作示意图；

图6为现有挡位感应器线性输出式的电子换挡器的R挡换挡工作示意图；

图7为现有挡位感应器线性输出式的电子换挡器的D挡换挡工作示意图；

图8为现有挡位感应器线性输出式的电子换挡器的挡位识别示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明滑动操纵的电子换挡器，包括换挡器本体、换挡操纵装置1、滑动导轨2、子弹头组件3、挡位位置触发元件4、换挡限位块5、换挡器PCB板6和挡位位置感应器7。

该换挡操纵装置1采用换挡杆，其顶端设有换挡操纵手柄11，自底部中央沿轴向开设有导向槽12，中段沿径向贯通开设有滑动导槽13；该滑动导槽13内匹配安装有衬套14。

该滑动导轨2的两端固定安装在换挡器本体内侧，中段匹配穿过该换挡操纵装置1的滑动导槽13内的衬套14并与衬套14之间滑动配合连接。

该子弹头组件3位于换挡器本体内侧且安装在换挡操纵装置1的下部（该子弹头组件3还可安装在换挡操纵装置1的侧部），其包括复位弹簧31和子弹头32；其中，该复位弹簧31匹配位于该换挡操纵装置1的导向槽12内，其一端固定连接在导向槽12的内槽底；该子弹头31的尾端伸入该换挡操纵装置1的导向槽12内并与该复位弹簧31的另一端连接，该子弹头31的头部伸出导向槽12外侧。

该挡位位置触发元件4安装在换挡操纵装置1的下部并与换挡操纵装置1同步滑动。

该换挡限位块5安装在换挡器本体内侧且匹配位于该子弹头组件3一侧，其自顶部向下开设有成V形的换挡槽51，该换挡槽51内匹配设有挡位沟槽，该子弹头组件3的子弹头32的头部顶紧于该换挡槽51内的挡位沟槽，在换挡过程中该子弹头组件5的子弹头31与不同的挡位沟槽顶紧接触，实现换挡位置手感反馈。本实施例中该挡位沟槽包括N挡沟槽511、R挡沟槽512和D挡沟槽513；该N挡沟槽511位于换挡槽51的槽底最低处，该R挡沟槽512和D挡沟槽513位于N挡沟槽511两侧的该换挡槽51的槽壁上。

该换挡器PCB板6安装在换挡器本体内侧且匹配位于该换挡操纵装置1b的下部一侧，该换挡器PCB板6上设有换挡器MCU61和DC-DC电源模块；该换挡器MCU61与DC-DC电源模块电连接。

该挡位位置感应器7安装在该换挡器PCB板6上，其与该换挡限位块5的换挡槽51内的挡位沟槽匹配对应并与该换挡器PCB板6上的换挡器MCU61电连接；本发明在换挡过程中，该挡位位置触发元件4与换挡操纵装置1同步运动，该挡位位置触发元件4与该挡位位置感应器7实现换挡位置电信号感应。本实施例中该挡位位置感应器7包括与N档沟槽511匹配对应的N档位置感应器、与R档沟槽512匹配对应的R档位置感应器以及与D档沟槽513匹配对应的D档位置感应器。

其中，电子换挡器一般设有R、N、D挡三挡三位或R、Nr、N、Nd、D三挡五位，或M挡的M+、M、M-三挡三位等。本发明是以R、N、D三挡三位布置的电子换挡器来阐述。

本发明滑动操纵的电子换挡器的工作原理：

驾驶员换挡操纵时，推或拉换挡操纵装置1的换挡操纵手柄11，在滑动导槽13及滑动导轨2的约束下，该换挡操纵装置1沿滑动导轨2滑动，带动挡位位置触发元件4与换挡操纵装置1同步滑动，该挡位位置感应器7与挡位位置触发元件4发生感应，该挡位位置感应器7输出该位置的感应信号，该位置的感应信号经换挡器PCB板6上的换挡器MCU61处理后发送给整车实现换挡功能。

其中，对于如图2-4所示的开关量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器而言，当挡位位置触发器06滑动到相应挡位位置时与该位置的挡位位置感应器05发生感应，该挡位位置感应器05输出该位置的感应信号。

对于如图5-7所示的线性量输出型挡位位置感应器式的电子换挡器而言，当挡位位置触发器006滑动时，线性位置感应器即挡位位置感应器005被触发，输出线性电压/电流，根据预设的不同电压/电流区间，输出不同的挡位位置信号。

本发明具有上述滑动操纵的电子换挡器的车辆，包括底盘、底盘、发动机、车身以及滑动操纵的电子换挡器。如图1所示，该滑动操纵的电子换挡器在上文已经详细描述，在此不再赘述。

本发明结构设计合理，由于滑动操纵可以使电子换挡器结构布置更紧凑，体积更小、更方便整车布置，可以直接安装在车身中控面板上，再与中控面板一起安装在车内，大大节约了车身空间资源，在整车上装配及维护更简便，是一种全新的换挡操纵体验。本发明车辆使用上述的滑动操纵的电子换挡器后，驾驶感受良好，驾驶安全性和可靠性高。

Claims (10)

1.一种滑动操纵的电子换挡器，包括换挡器本体、换挡操纵装置、换挡器MCU和挡位位置感应器；所述换挡操纵装置上安装有挡位位置触发元件；所述挡位位置感应器与所述换挡器MCU电连接；其特征在于：所述电子换挡器还包括安装在所述换挡器本体上的滑动导轨；

所述换挡操纵装置的中段开设有滑动导槽并通过所述滑动导槽与所述滑动导轨滑动配合连接，所述挡位位置触发元件安装在所述换挡操纵装置的下部并与所述换挡操纵装置同步滑动；

所述换挡操纵装置与所述挡位位置触发元件和挡位位置感应器同步响应动作；

所述挡位位置感应器布置在各换位挡位位置。

2.如权利要求1所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述滑动导槽内还匹配安装有衬套并通所述衬套与所述滑动导轨滑动配合连接；

所述滑动导轨的两端固定安装在所述换挡器本体内侧，中段滑动穿过所述滑动导槽内的所述衬套。

3.如权利要求1所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述换挡操纵装置采用换挡杆，其顶端设有换挡操纵手柄，自底部中央沿轴向开设有导向槽；所述换挡操纵装置的中段沿径向贯通开设有所述滑动导槽。

4.如权利要求3所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述电子换挡器还包括子弹头组件；所述子弹头组件位于所述换挡器本体内侧且安装在所述换挡操纵装置的下部或者侧部，其包括复位弹簧和子弹头；所述复位弹簧匹配位于所述导向槽内，其一端固定连接在所述导向槽的内槽底；所述子弹头的尾端伸入所述导向槽内与所述复位弹簧的另一端连接，所述子弹头的头部伸出所述导向槽外侧。

5.如权利要求4所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述电子换挡器还包括换挡限位块；所述换挡限位块安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述子弹头组件一侧，其自顶部向下开设有成V形的换挡槽，所述换挡槽内匹配设有挡位沟槽；所述子弹头在所述复位弹簧的弹力作用下，所述子弹头的头部顶紧于所述挡位沟槽内。

6.如权利要求5所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述电子换挡器还包括换挡器PCB板；所述换挡器PCB板安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述换挡操纵装置的下部一侧；

所述挡位位置感应器和换挡器MCU均设在所述换挡器PCB板上，所述挡位位置感应器在所述换挡器PCB板上的位置与所述挡位沟槽相匹配。

7.如权利要求6所述的滑动操纵的电子换挡器，其特征在于：所述换挡器PCB板上还设有DC-DC电源模块；所述换挡器MCU与所述DC-DC电源模块电连接。

8.一种具有如权利要求1-7任一所述滑动操纵的电子换挡器的车辆，包括滑动操纵的电子换挡器；所述电子换挡器包括换挡器本体、换挡操纵装置、换挡器MCU和挡位位置感应器；所述换挡操纵装置上安装有挡位位置触发元件；所述挡位位置感应器与所述换挡器MCU电连接；其特征在于：所述电子换挡器还包括安装在所述换挡器本体上的滑动导轨；

所述换挡操纵装置的中段开设有滑动导槽并通过所述滑动导槽与所述滑动导轨滑动配合连接，所述挡位位置触发元件安装在所述换挡操纵装置的下部并与所述换挡操纵装置同步滑动；

所述换挡操纵装置与所述挡位位置触发元件和挡位位置感应器同步响应动作；

所述挡位位置感应器布置在各换位挡位位置。

9.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：所述滑动导槽内还匹配安装有衬套并通所述衬套与所述滑动导轨滑动配合连接；

所述滑动导轨的两端固定安装在所述换挡器本体内侧，中段滑动穿过所述滑动导槽内的所述衬套；

所述换挡操纵装置采用换挡杆，其顶端设有换挡操纵手柄，自底部中央沿轴向开设有导向槽；所述换挡操纵装置的中段沿径向贯通开设有所述滑动导槽。

10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于：所述电子换挡器还包括子弹头组件、换挡限位块和换挡器PCB板；

所述子弹头组件位于所述换挡器本体内侧且安装在所述换挡操纵装置的下部或者侧部，其包括复位弹簧和子弹头；所述复位弹簧匹配位于所述导向槽内，其一端固定连接在所述导向槽的内槽底；所述子弹头的尾端伸入所述导向槽内与所述复位弹簧的另一端连接，所述子弹头的头部伸出所述导向槽外侧；

所述换挡限位块安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述子弹头组件一侧，其自顶部向下开设有成V形的换挡槽，所述换挡槽内匹配设有挡位沟槽；所述子弹头在所述复位弹簧的弹力作用下，所述子弹头的头部顶紧于所述挡位沟槽内；

所述换挡器PCB板安装在所述换挡器本体内侧且匹配位于所述换挡操纵装置的下部一侧；所述挡位位置感应器和换挡器MCU均设在所述换挡器PCB板上，所述挡位位置感应器在所述换挡器PCB板上的位置与所述挡位沟槽相匹配；

所述换挡器PCB板上还设有DC-DC电源模块；所述换挡器MCU与所述DC-DC电源模块电连接。