CN110259936B - 旋钮式电子换挡器及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋钮式电子换挡器及汽车，包括换挡旋钮组件、传感器模块、M/S挡按键、电子控制单元、换挡弹片、底部壳体、滚轮支架和滚轮；换挡旋钮组件为五位单稳态形式；换挡旋钮组件安装在底部壳体上，换挡旋钮组件的下部截面为椭圆形，在椭圆形的短边对称分布着第一齿形槽，第一齿形槽由5个槽口组成；换挡弹片的一端固定于底部壳体上，另一端固定于滚轮支架上；滚轮由滚轮支架支撑；传感器模块位于换挡旋钮组件的正下方；M/S挡按键与电子控制单元连接；电子控制单元基于当前挡位信号和驾驶员输入信号计算出目标挡位，变速器控制单元驱动变速器挂入目标挡位。本发明在不需要额外增加机械结构的情况下，实现了M/S挡的换挡。

Description

旋钮式电子换挡器及汽车
技术领域
本发明属于换挡操纵总成技术领域，具体涉及一种旋钮式电子换挡器及汽车。
背景技术
目前，汽车旋钮式电子换挡器的M/S挡主要实现方式为拨片式。图1为一拨片式M/S挡换挡机构，加挡拨片12及减挡拨片11安装在方向盘1上。当整车进入M/S挡时，操纵加挡拨片12能实现加挡信号输出，操纵减挡拨片11能够实现减挡信号输出。变速器控制单元接收到加减挡信号后，可以控制变速器挂入相应的挡位。但目前旋钮式电子换挡器的M/S挡的实现，均需要增加额外的机械结构，不够简洁美观，且增加成本。
另外，目前的旋钮式电子换挡器，为实现自复位功能，一般采用挡位销与齿形槽配合的结构。图2为一典型的自复位功能结构原理图。弹簧51和挡位销52安装在旋转臂5的孔内，挡位销52与第二齿形槽53配合。换挡时，第二齿形槽53推动挡位销52压缩弹簧51变形，从而产生换挡阻力感。松手时，弹簧51产生回位力，通过挡位销52及第二齿形槽53的相互作用，推动旋转臂5回到初始位置。但，该结构对挡位销52和第二齿形槽53的滑动摩擦较大，对二者材料有较高要求，制造成本较高，且不利于长久使用。
因此，有必要开发一种旋钮式电子换挡器及汽车。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋钮式电子换挡器及汽车，在不需要额外增加机械结构的情况下，能实现M/S挡的换挡。
本发明所述的旋钮式电子换挡器，包括换挡旋钮组件、传感器模块、M/S挡按键、电子控制单元、换挡弹片、底部壳体、滚轮支架和滚轮；
所述换挡旋钮组件为五位单稳态形式，共有L2、L1、0、R1及R2五个机械位置，其中，0位置为稳态位置，L2、L1、R1、R2均为非稳态位置；所述换挡旋钮组件安装在底部壳体上，能绕底部壳体的转轴转动，换挡旋钮组件的下部截面为椭圆形，在椭圆形的短边对称分布着第一齿形槽，第一齿形槽由5个槽口组成，一一对应换挡旋钮组件的L2、L1、0、R1及R2五个机械位置；
所述换挡弹片的一端固定于底部壳体上，换挡弹片的另一端固定于滚轮支架上；
所述滚轮由滚轮支架支撑，能自由转动而不脱开滚轮支架；
所述传感器模块位于换挡旋钮组件的正下方，用于检测旋钮组件旋转的角度或位置，并将角度或位置信号传输给电子控制单元；
所述M/S挡按键与电子控制单元连接；
所述电子控制单元用于从变速器控制单元获得整车的当前挡位信号，从传感器模块、M/S挡按键获得驾驶员输入信号，并基于当前挡位信号和驾驶员输入信号计算出目标挡位，将目标挡位经整车CAN总线发送至变速器控制单元，变速器控制单元驱动变速器挂入目标挡位。
进一步，还包括挡位显示面板，该挡位显示面板上有P、R、N、D、M/S、-、+六个挡位字符，电子控制单元根据整车当前挡位，点亮在挡字符，熄灭不在挡字符，该挡位显示面板与电子控制单元连接。
进一步，所述电子控制单元基于当前挡位信号和驾驶员输入信号按照以下规则计算出目标挡位：
Figure GDA0002143586520000021
进一步，所述M/S挡按键为一个开关，其安装在旋钮式电子换挡器上或整车其它地方。
本发明所述的一种汽车，具有如本发明所述的旋钮式电子换挡器。
本发明具有以下优点：使旋钮式电子换挡器在不需要额外增加机械结构的情况下，实现了M/S挡的换挡。同时，本发明采用换挡弹片、滚轮与第一齿形槽配合的结构实现自复位功能，改滑动摩擦为滚动摩擦，能够降低对材料的要求，且使用寿命较长。本发明的结构简单精巧，操作方便，且成本较低，持久耐用。
附图说明
图1为现有拨片式M/S挡换挡机构的结构示意图；
图2为现有自复位功能的结构原理图；
图3为本发明的外观示意图；
图4为本发明的电气原理图；
图5为本发明的局部结构示意图；
图6为图5中沿A-A线的剖面图；
图7为本发明中换挡旋钮组件的结构示意图；
图8为本发明中的第一齿形槽的结构示意图；
图中，1-方向盘、11-减挡拨片、12-加挡拨片、2-旋钮式电子换挡器、21-换挡旋钮组件、22-传感器模块、23-电子控制单元、24-M/S挡按键、25-挡位显示面板、26-换挡弹片、27-底部壳体、28-滚轮支架、29-滚轮、210-齿形槽、3-变速器控制单元、4-变速器、5-旋转臂、51-弹簧、52-挡位销、53-齿形槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图3至图8所示，一种旋钮式电子换挡器，包括换挡旋钮组件21、传感器模块22、电子控制单元23、M/S挡按键24、挡位显示面板25、换挡弹片26、底部壳体27、滚轮支架28和滚轮29。
如图4所示，本实施例中，换挡旋钮组件21为五位单稳态形式，共有L2、L1、0、R1及R2五个机械位置。0位置为稳态位置，L2、L1、R1、R2均为非稳态位置。换挡旋钮组件21从0位置旋转到非稳态位置松手后，可自动回复至0位置。
如图5至图8所示，旋钮式电子换挡器的自复位功能依靠换挡旋钮组件21、换挡弹片26、底部壳体27、滚轮支架28和滚轮29实现。换挡旋钮组件21安装在底部壳体27上，能绕底部壳体27的转轴转动。换挡旋钮组件21下部截面为椭圆形，椭圆形的短边对称分布着第一齿形槽210。第一齿形槽210由5个槽口组成，一一对应换挡旋钮组件21的L2、L1、0、R1及R2五个机械位置。换挡弹片26具有较好的弹性，其一端固定于底部壳体27上，另一端固定于滚轮支架28上。滚轮29由滚轮支架28支撑，能够自由转动而不脱开滚轮支架28。
换挡旋钮组件21在旋转过程中，滚轮29与第一齿形槽210一直保持配合状态。换挡时，换挡旋钮组件21旋转，带动滚轮29沿着椭圆的短边向长边运动，换挡弹片26产生形变，滚轮29落入长边槽口中，产生挡位感。松手时，换挡弹片26产生回复力，滚轮29由椭圆形的长边最终回复至0位槽口，推动换挡旋钮组件21回到初始位置，实现自复位。
本实施例中，换挡旋钮组件21依靠滚轮在第一齿形槽210中的滚动实现机械位置的变化，并依靠换挡弹片26的弹性变形产生回复力。当操纵换挡旋钮组件21旋转到非稳态位置松手后，换挡旋钮组件21可自动回复至稳态位置。
本实施例中，传感器模块22位于L2、L1、0、R1及R2位置的正下方，它能够检测换挡旋钮组件21从0位置旋转到达的机械位置，并将该位置信号作为输入信号传输给电子控制单元23。
本实施例中，所述电子控制单元23能够从变速器控制单元3获得整车当前挡位信号，从传感器模块22、M/S挡按键24获得驾驶员输入信号，并按照表1所示的计算规则进行运算，最终将计算结果经整车CAN总线发送至变速器控制单元3。接收到信号的变速器控制单元3控制变速器4挂入目标挡位。
表1：计算规则：
Figure GDA0002143586520000041
本实施例中，所述M/S挡按键24是一个开关，安装在旋钮式电子换挡器2上或整车其它地方。结合图3、图4和图8，只有整车处于D挡时按下M/S挡按键24，整车才能挂入M/S挡。整车挂入M/S挡后，换挡旋钮组件21从0位置旋转到L2、L1、R1、R2位置对应的输入信号如下：
0→L1/0→L2：减挡信号；
0→R1/0→R2：加挡信号；
当整车处于M/S挡时，再次按压M/S挡按键24，整车回到D挡。
本实施例中，所述挡位显示面板25上有P、R、N、D、M/S、-、+六个挡位字符，电子控制单元23能够从变速器控制单元3获得整车当前挡位信号，并点亮挡位显示面板25上的在挡字符，熄灭不在挡字符。
本发明所述的一种汽车，具有如本发明所述的旋钮式电子换挡器2。

Claims (5)

1.一种旋钮式电子换挡器，其特征在于：包括换挡旋钮组件(21)、传感器模块(22)、M/S挡按键(24)、电子控制单元(23)、换挡弹片(26)、底部壳体(27)、滚轮支架(28)和滚轮(29)；
所述换挡旋钮组件(21)为五位单稳态形式，共有L2、L1、0、R1及R2五个机械位置，其中，0位置为稳态位置，L2、L1、R1、R2均为非稳态位置；所述换挡旋钮组件(21)安装在底部壳体(27)上，能绕底部壳体(27)的转轴转动，换挡旋钮组件(21)的下部截面为椭圆形，在椭圆形的短边对称分布着第一齿形槽(210)，第一齿形槽(210)由5个槽口组成，一一对应换挡旋钮组件(21)的L2、L1、0、R1及R2五个机械位置；
所述换挡弹片(26)的一端固定于底部壳体(27)上，换挡弹片(26)的另一端固定于滚轮支架(28)上；
所述滚轮(29)由滚轮支架(28)支撑，能自由转动而不脱开滚轮支架(28)；
所述传感器模块(22)位于换挡旋钮组件(21)的正下方，用于检测旋钮组件旋转的角度或位置，并将角度或位置信号传输给电子控制单元(23)；
所述M/S挡按键(24)与电子控制单元(23)连接；
所述电子控制单元(23)用于从变速器控制单元(3)获得整车的当前挡位信号，从传感器模块(22)、M/S挡按键(24)获得驾驶员输入信号，并基于当前挡位信号和驾驶员输入信号计算出目标挡位，将目标挡位经整车CAN总线发送至变速器控制单元(3)，变速器控制单元(3)驱动变速器(4)挂入目标挡位。
2.根据权利要求1所述的旋钮式电子换挡器，其特征在于：还包括挡位显示面板(25)，该挡位显示面板(25)上有P、R、N、D、M/S、-、+六个挡位字符，电子控制单元(23)根据整车当前挡位，点亮在挡字符，熄灭不在挡字符，该挡位显示面板(25)与电子控制单元(23)连接。
3.根据权利要1或2所述的旋钮式电子换挡器，其特征在于：所述电子控制单元(23)基于当前挡位信号和驾驶员输入信号按照以下规则计算出目标挡位：
Figure FDA0002094931320000011
Figure FDA0002094931320000021
4.根据权利要3所述的旋钮式电子换挡器，其特征在于：所述M/S挡按键(24)为一个开关，其安装在旋钮式电子换挡器上或整车其它地方。
5.一种汽车，其特征在于，具有如权利要求1至4任一项所述的旋钮式电子换挡器(2)。
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