CN110425273A - 一种电子换档器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子换档器，包括外壳体和换档机构；换档机构由换档杆以及档位销、档位销弹簧、曲面块、滑块、驱动电机、齿轮、凸轮轴、杆套、摇背总成和磁铁支架组成；换档杆的顶端连接有电子换档手球；曲面块安装在外壳体内的底部，换档杆加工有档位销孔，档位销弹簧经档位销压装在档位销孔中，档位销的底端与曲面块相顶接；摇背总成上安装有摇背磁铁，磁铁支架上安装有支架磁铁；杆套定位套装在换档杆上，杆套上设有拨叉，换档杆上设有拨杆，外壳体内安装有PCBA总板,PCBA总板上设有第一霍尔感应器以及第二霍尔感应器；齿轮固定安装在凸轮轴上，驱动电机与PCBA总板控制电连接，驱动电机旋转驱动齿轮带动凸轮轴推动滑块实现换档杆从M档到D档的归位。

Description

一种电子换档器
技术领域
本发明涉及汽车零部件的设计技术，特别是一种电子换档器。
背景技术
目前，由于手动挡汽车对驾驶员的要求比较高，且操作复杂，因此自动挡汽车越来越受到的人们的喜爱。
自动挡汽车由前段电子换挡器发出换挡指令，电子换挡执行器执行机械动作驱动变速箱改变挡位并反馈当时位置电信号来实现的换挡功能，电子换挡器通过手动控制换档杆带动摇背摆动一定的角度，利用电板上的霍尔感应器感应摇背上的磁铁摆动的角度，实现换档电信号的输出。现有技术中的电子换档器通常结构复杂且体积较大，导致了在汽车狭小的空间内安装非常不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供结构新颖、外形美观、操作灵活，且体积小、安装方便的一种电子换档器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种电子换档器，包括外壳体和安装在该外壳体中的换档机构；换档机构由上端延伸出外壳体的换档杆以及档位销、档位销弹簧、曲面块、滑块、驱动电机、齿轮、凸轮轴、杆套、摇背总成和磁铁支架组成；换档杆的顶端连接有方便前后左右推动换档杆的电子换档手球；曲面块安装在外壳体内的底部，换档杆的底面轴向加工有档位销孔，档位销弹簧经档位销轴向压装在档位销孔中，档位销的底端与曲面块弹性滑动相顶接实现换档手感力的反馈；摇背总成上安装有摇背磁铁，磁铁支架上安装有支架磁铁；杆套定位套装在换档杆上，该杆套上设有在前后推动换档杆时拨动摇背总成前后摆动一定角度的拨叉， 并且换档杆上设有在左右推动换档杆时带动磁铁支架左右移动的拨杆，外壳体内安装有PCBA总板，该PCBA总板上设有通过感应摇背磁铁的摆动角度来实现R档、N档和D档间换档电信号输出的第一霍尔感应器，以及感应支架磁铁的左右位移来实现D档与M档间功能切换电信号输出的第二霍尔感应器；齿轮固定安装在凸轮轴上，驱动电机与PCBA总板控制电连接，该驱动电机旋转驱动齿轮带动凸轮轴推动滑块实现换档杆从M档到D档的归位。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的电子换档手球包括与换档杆固定相连的手球外壳，该手球外壳内固定安装有与PCBA总板电路相连的手球电板，并且手球外壳上安装有用于显示换档杆所处档位的显示屏以及P档按键和解锁键，显示屏、P档按键和解锁键均与手球电板电连接；手球电板上设置有发光管，手球外壳内设置有引导发光管所发的光的导光条。
上述的手球外壳由骨架、本体、中盖和上盖相配组装构成；所述的本体固定在骨架中，中盖与骨架相盖装；本体上安装有线路板支架，手球电板固定在线路板支架上，上盖固定安装在中盖的顶部中心制有的安装口上，中盖顶部的左侧部位设有方便驾驶员观察的显示窗口，显示屏安装在该显示窗口上， P档按键安装在中盖顶部左侧部位的后端，解锁键安装在骨架底面的前部。
上述的上盖上包覆有一层起美化作用的真皮， P档按键的下方垫设有P档硅胶垫，解锁键的下方垫设有解锁键硅胶垫，显示屏的下方垫设有显示屏胶垫，换档杆的上端与骨架相连接。
上述的外壳体由主壳体、左盖、右盖和面板组成；左盖盖装在主壳体的左侧面，右盖盖装在主壳体的右侧面，面板盖装在主壳体的上端；换档杆的上端纵向穿过面板制有的中心孔，中心孔中安装有与换档杆套装配合用于防止灰尘和水进入外壳体内的防尘球碗；主壳体的前侧面设置有用于与外界插接相连的接线母排，该连接母排与PCBA总板电信号相连接。
上述的凸轮轴经凸轮轴衬套转动地安装在主壳体中，曲面块固定安装有主壳体中的底部，滑块套装在换档杆上并滑动地设置在曲面块的上端口中，该曲面块的上端口处成型有为滑块左右滑动提供导向的导向滑道；凸轮轴上设有呈渐开线状的凸块，滑块的右端面上加工有与凸轮轴的凸块接触配合的凸块承接槽。
上述的PCBA总板纵向固定在主壳体中的左侧，驱动电机固定在主壳体制有的电机安装腔中，驱动电机连接有电机PCBA板， PCBA总板经电机PCBA板与驱动电机控制电路相连接，换档杆上位于中下部位处成型有销孔，杆套经销轴与销孔穿设定位安装在换档杆上，该杆套的左右两端安装有与主壳体中的弧形支撑槽转动支撑配合的端盖。
上述的杆套上设有与换档杆套装配合的第二防尘罩，换档杆上设有通过线路与PCBA总板相连的接插件，手球电板连接有与接插件插接相连的接插头。
上述的换档杆前后推动换档共包含五个点位，五个所述的点位包括对应R档的R点位、位于中间对应N档的O点位、位于O点位和R点位之间过渡的OR点位、对应D档的D点位和位于O点位和D点位之间过渡的OD点位；所述的换档杆以每向前或向后的点位移动一次，发送一次档位变换请求的方式，依次按照“R-N-D”的顺序或按照“D-N-R”的顺序进行档位切换。
上述的换档杆处于O点位N档时，换档杆垂直于水平面，两相邻的点位间的换档操作角度行程为5度。
与现有技术相比，本发明在换档杆的档位销孔中轴向设有能弹性伸缩的档位销，档位销弹簧经档位销轴向压装在档位销孔内，档位销的底端与曲面块弹性滑动相顶接，从而能在手动换档操作时通过弹簧力的反馈，实现换档的手感。换档杆的前推和后拉能通过杆套拨动摇背总成向前或向后摆动一定的角度，利用PCBA总板上设有的第一霍尔感应器感应摇背总成上摇背磁铁摆动的角度，来实现R档、N档和D档间换档电信号输出。换档杆在左右推动时能带动有磁铁支架左右移动，从而使磁铁支架上的支架磁铁能相对PCBA总板上的第二霍尔感应器作远离或靠近运动，实现D档与M档间的切换。
本发明外形美观、设计新颖、操作灵活，并且体积小，能满足车辆狭小空间的安装需求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明主视结构图；
图3是图2的右视结构图；
图4是本发明电子换档手球的分解图；
图5是本发明外壳体及换档机构的分解图；
图6是本发明的换档杆及杆套、曲面块、滑块的装配结构示意图；
图7是本发明的曲面块和滑块的立体结构示意图；
图8是本发明凸轮轴的结构示意图；
图9是本发明杆套和摇背总成的立体结构示意图；
图10是本发明换档杆的结构示意图；
图11是本发明档位销与曲面块的装配结构示意图；
图12是本发明档位操作方式的点位示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至12是本发明的结构及档位操作方式示意图。
其中的附图标记为：导光条G、接线母排P、档位销弹簧M、磁铁支架N、凸轮轴衬套T、销轴X、外壳体1、主壳体11、左盖12、右盖13、面板14、防尘球碗15、换档杆21、档位销孔21a、销孔21b、拨杆211、档位销22、曲面块23、导向滑道23a、滑块24、凸块承接槽241、驱动电机25、电机PCBA板251、齿轮26、凸轮轴27、凸块271、杆套28、拨叉281、端盖282、摇背总成29、推杆291、电子换档手球3、骨架31、本体32、中盖33、上盖34、真皮35、线路板支架36、显示屏37、显示屏胶垫371、P档按键38、P档硅胶垫381、解锁键39、解锁键硅胶垫391、PCBA总板4、手球电板5、第二防尘罩6、接插件71、接插头72。
如图所示，本发明公开了一种电子换档器，该电子换档器包括由外壳体1和换档机构构成的换档器主体以及电子换档手球3。换档机构安装在外壳体1中，其由上端延伸出外壳体1的换档杆21以及档位销22、档位销弹簧M、曲面块23、滑块24、驱动电机25、齿轮26、凸轮轴27、杆套28、摇背总成29和磁铁支架N组成。电子换档手球3安装在换档杆21的顶端，以方便驾驶员前后左右的推动换档杆21发出机械换档信号。曲面块23安装在外壳体1内的底部，曲面块内加工有换档用的档位滑道。换档杆21的底面轴向加工有档位销孔21a，档位销弹簧M经档位销22轴向压装在档位销孔21a中。档位销22的底端与曲面块23内的档位滑道弹性滑动相顶接。档位销22在档位销弹簧M的弹力作用下始终与曲面块23保持一定压力的弹性接触，从而使在换档操作时，档位销22与曲面块23间的压力变化能通过弹簧力传递给换档杆21，再经电子换档手球3反馈给驾驶员，实现换档手感。
摇背总成29上和磁铁支架N上均固定安装有磁铁。为方便叙述，摇背总成29上的磁铁称为摇背磁铁，磁铁支架N上的磁铁称为支架磁铁。杆套28定位套装在换档杆21上，换档杆21能带动杆套28动作，杆套28上设有向下向左倾斜延伸的拨叉281，拨叉281下端的叉口又与摇背总成29的推杆291相连接，使驾驶员在向前或向后推动换档杆21时能通过杆套28拨动摇背总成29向前或向后摆动一定角度。换档杆21穿过磁铁支架M的开口框，换档杆21上设有在左右推动换档杆21时带动磁铁支架M左右移动的拨杆211。
外壳体1内安装有PCBA总板4，该PCBA总板4上设有用于感应磁铁的位置来判断档位的霍尔感应器，霍尔感应器包括通过感应摇背磁铁的摆动角度来实现R档、N档和D档间换档电信号输出的第一霍尔感应器以及感应支架磁铁M的左右位移来实现D档与M档间功能切换电信号输出的第二霍尔感应器。第一霍尔感应器将感应的摇背磁铁的位移信号转换成换档电信号经PCBA总板4向外输出，同理第二霍尔感应器将感应的支架磁铁M的位移信号转换成D档与M档间的功能切换电信号向外输出。驱动电机25与PCBA总板4控制电连接，驱动电机25的正反转由PCBA总板4发出的功能切换电信号来决定。驱动电机25的输出轴前端的驱动齿轮与齿轮26相啮合，齿轮26固定安装在凸轮轴27上，驱动电机25在正向旋转时驱动齿轮26带动凸轮轴27推动滑块2实现换档杆21从M档到D档的归位。
实施例中如图4所示，电子换档手球3包括与换档杆21固定相连的手球外壳，手球外壳内固定安装有手球电板5，手球电板5与PCBA总板4电路相连。手球外壳上安装有用于显示换档杆21所处档位的显示屏37以及P档按键38和解锁键39。显示屏37、P档按键38和解锁键39均与手球电板5电连接。手球电板5上设置有发光管，手球外壳内设置有引导发光管所发的光的导光条G。P档按键38用于驻车，当换档杆21处于N档时，才能按下P档按键38发出驻车电信号给PCBA总板4，完成由N档到P档的功能切换，当需要解锁驻车时，需要按下解锁键39解锁，完成由P档到N档的功能切换。本发明设置有P档按键38和解锁键39，使本发明的电子换档器具有了P档开关功能，避免了传统自动档汽车在由P档切换到N档时，或由N档切换到P档时，都必须经过R档的问题。显示屏37和导光条G则使本发明的电子换档手球3具有RND字符背光与随档显示的功能。
实施例中，本发明的手球外壳由骨架31、本体32、中盖33和上盖34相配组装构成。中盖33与骨架31相盖装，本体32固定在骨架31中并盖在骨架31与中盖33之间。本体32上安装有线路板支架36，手球电板5固定在线路板支架36上。上盖34固定安装在中盖33的顶部中心制有的安装口上，中盖33顶部的左侧部位设有方便驾驶员观察的显示窗口，显示屏37安装在该显示窗口上， P档按键38安装在中盖33顶部左侧部位的后端，解锁键39安装在骨架31底面的前部。
实施例中，本发明的上盖34上包覆有一层起美化作用的真皮35， P档按键38的下方垫设有P档硅胶垫381，解锁键39的下方垫设有解锁键硅胶垫391，显示屏37的下方垫设有显示屏胶垫371，换档杆31的上端与骨架31相连接。
实施例中，本发明的外壳体1由主壳体11、左盖12、右盖13和面板14组成。左盖12盖装在主壳体11的左侧面，右盖13盖装在主壳体11的右侧面，面板14盖装在主壳体11的上端；换档杆21的上端纵向穿过面板14制有的中心孔，中心孔中安装有与换档杆21套装配合用于防止灰尘和水进入外壳体1内的防尘球碗15；主壳体11的前侧面设置有用于与外界插接相连的接线母排P，该连接母排P与PCBA总板4电信号相连接。各种电信号以及电力的输入和输出都是通过接线母排P与汽车总控制器相连接。
本发明的凸轮轴27经凸轮轴衬套T转动地安装在主壳体11中，曲面块23固定安装有主壳体11中的底部，滑块24套装在换档杆21上并滑动地设置在曲面块23的上端口中。由本发明的图6和图7所示，曲面块23的上端口处成型有为滑块24左右滑动提供导向的导向滑道23a；滑块24能在曲面块23上沿曲面块的导向滑道23a左右滑动。凸轮轴27上设有呈渐开线状的凸块271，滑块24的右端面上加工有与凸轮轴27的凸块271接触配合的凸块承接槽241。当凸轮轴27旋转一角度时，呈渐开线状的凸块271能推动滑块24移动。
为了减少装配体积，PCBA总板4纵向固定在主壳体11中的左侧，驱动电机25固定在主壳体11制有的电机安装腔中，驱动电机25连接有电机PCBA板251， PCBA总板4经电机PCBA板251与驱动电机25控制电路相连接。换档杆21上位于中下部位处成型有销孔21b，杆套28经销轴X与销孔21b穿设定位安装在换档杆21上，该杆套28的左右两端安装有与主壳体11中的弧形支撑槽转动支撑配合的端盖282。换档杆21经杆套28转动支撑安装在外壳体1中，使换档杆21在向前推或向后拉时，换档杆21的上端能依端盖282为旋转轴心转动一定的角度。
实施例中，杆套28上设有与换档杆21套装配合的第二防尘罩6，第二防尘罩6能进一步防止灰尘进入。换档杆21上设有通过线路与PCBA总板4相连的接插件71，手球电板5连接有与接插件71插接相连的接插头72。PCBA总板4发出的显示电信号能通过线路传递给手球电板5，手球电板5再驱动显示屏显示。
实施例中，本发明的电子换档器为推杆式单稳态换档器，电子换档器通过霍尔感应器感应磁铁的位置来判断档位。换档杆21前后推动换档共包含五个点位，五个点位包括对应R档的R点位、位于中间对应N档的O点位、位于O点位和R点位之间过渡的OR点位、对应D档的D点位和位于O点位和D点位之间过渡的OD点位；换档杆21处于O点位N档时，换档杆21垂直于水平面。由本发明的图3和图12可以看出，两相邻的点位间的换档操作角度行程为5度，换档杆21以每向前或向后的点位移动一次，发送一次档位变换请求的方式，依次按照“R-N-D”的顺序或按照“D-N-R”的顺序进行档位切换。
本发明的电子换档器具有P档开关、RND换档和M档侧拨功能，其结构新颖、操作灵活，能满足车辆狭小空间的安装需求。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种电子换档器，包括外壳体(1)和安装在该外壳体(1)中的换档机构；所述的换档机构由上端延伸出外壳体(1)的换档杆(21)以及档位销(22)、档位销弹簧(M)、曲面块(23)、滑块(24)、驱动电机(25)、齿轮(26)、凸轮轴(27)、杆套(28)、摇背总成(29)和磁铁支架(N)组成；所述的换档杆(21)的顶端连接有方便前后左右推动换档杆(21)的电子换档手球(3)；其特征是：所述的曲面块(23)安装在外壳体(1)内的底部，所述的换档杆(21)的底面轴向加工有档位销孔(21a)，所述的档位销弹簧(M)经档位销(22)轴向压装在档位销孔(21a)中，所述的档位销(22)的底端与曲面块(23)弹性滑动相顶接实现换档手感力的反馈；所述的摇背总成(29)上安装有摇背磁铁，所述的磁铁支架(N)上安装有支架磁铁；所述的杆套(28)定位套装在换档杆(21)上，该杆套(28)上设有在前后推动换档杆(21)时拨动摇背总成(29)前后摆动一定角度的拨叉(281)， 并且换档杆(21)上设有在左右推动换档杆(21)时带动磁铁支架(M)左右移动的拨杆(211)，所述的外壳体(1)内安装有PCBA总板(4)，该PCBA总板(4)上设有通过感应摇背磁铁的摆动角度来实现R档、N档和D档间换档电信号输出的第一霍尔感应器，以及感应支架磁铁(M)的左右位移来实现D档与M档间功能切换电信号输出的第二霍尔感应器；所述的齿轮(26)固定安装在凸轮轴(27)上，所述的驱动电机(25)与PCBA总板(4)控制电连接，该驱动电机(25)旋转驱动齿轮(26)带动凸轮轴(27)推动滑块(24)实现换档杆(21)从M档到D档的归位。
2.根据权利要求1所述的一种电子换档器，其特征是：所述的电子换档手球(3)包括与换档杆(21)固定相连的手球外壳，该手球外壳内固定安装有与PCBA总板(4)电路相连的手球电板(5)，并且所述的手球外壳上安装有用于显示换档杆(21)所处档位的显示屏(37)以及P档按键(38)和解锁键(39)，所述的显示屏(37)、P档按键(38)和解锁键(39)均与手球电板(5)电连接；所述的手球电板(5)上设置有发光管，所述的手球外壳内设置有引导发光管所发的光的导光条(G)。
3.根据权利要求2所述的一种电子换档器，其特征是：所述的手球外壳由骨架(31)、本体(32)、中盖(33)和上盖(34)相配组装构成；所述的本体(32)固定在骨架(31)中，所述的中盖(33)与骨架(31)相盖装；所述的本体(32)上安装有线路板支架(36)，所述的手球电板(5)固定在线路板支架(36)上，所述的上盖(34)固定安装在中盖(33)的顶部中心制有的安装口上，所述的中盖(33)顶部的左侧部位设有方便驾驶员观察的显示窗口，所述的显示屏(37)安装在该显示窗口上，所述的P档按键(38)安装在中盖(33)顶部左侧部位的后端，所述的解锁键(39)安装在骨架(31)底面的前部。
4.根据权利要求3所述的一种电子换档器，其特征是：所述的上盖(34)上包覆有一层起美化作用的真皮(35)，所述的P档按键(38)的下方垫设有P档硅胶垫(381)，所述的解锁键(39)的下方垫设有解锁键硅胶垫(391)，所述的显示屏(37)的下方垫设有显示屏胶垫(371)，所述的换档杆(31)的上端与骨架(31)相连接。
5.根据权利要求4所述的一种电子换档器，其特征是：所述的外壳体(1)由主壳体(11)、左盖(12)、右盖(13)和面板(14)组成；所述的左盖(12)盖装在主壳体(11)的左侧面，所述的右盖(13)盖装在主壳体(11)的右侧面，所述的面板(14)盖装在主壳体(11)的上端；所述的换档杆(21)的上端纵向穿过面板(14)制有的中心孔，所述的中心孔中安装有与换档杆(21)套装配合用于防止灰尘和水进入外壳体(1)内的防尘球碗(15)；所述的主壳体(11)的前侧面设置有用于与外界插接相连的接线母排(P)，该连接母排(P)与PCBA总板(4)电信号相连接。
6.根据权利要求5所述的一种电子换档器，其特征是：所述的凸轮轴(27)经凸轮轴衬套(T)转动地安装在主壳体(11)中，所述的曲面块(23)固定安装有主壳体(11)中的底部，所述的滑块(24)套装在换档杆(21)上并滑动地设置在曲面块(23)的上端口中，该曲面块(23)的上端口处成型有为滑块(24)左右滑动提供导向的导向滑道(23a)；所述的凸轮轴(27)上设有呈渐开线状的凸块(271)，所述的滑块(24)的右端面上加工有与凸轮轴(27)的凸块(271)接触配合的凸块承接槽(241)。
7.根据权利要求6所述的一种电子换档器，其特征是：所述的PCBA总板(4)纵向固定在主壳体(11)中的左侧，所述的驱动电机(25)固定在主壳体(11)制有的电机安装腔中，驱动电机(25)连接有电机PCBA板(251)，所述的PCBA总板(4)经电机PCBA板(251)与驱动电机(25)控制电路相连接，所述的换档杆(21)上位于中下部位处成型有销孔(21b)，所述的杆套(28)经销轴(X)与销孔(21b)穿设定位安装在换档杆(21)上，该杆套(28)的左右两端安装有与主壳体(11)中的弧形支撑槽转动支撑配合的端盖(282)。
8.根据权利要求7所述的一种电子换档器，其特征是：所述的杆套(28)上设有与换档杆(21)套装配合的第二防尘罩(6)，所述的换档杆(21)上设有通过线路与PCBA总板(4)相连的接插件(71)，所述的手球电板(5)连接有与接插件(71)插接相连的接插头(72)。
9.根据权利要求8所述的一种电子换档器，其特征是：所述的换档杆(21)前后推动换档共包含五个点位，五个所述的点位包括对应R档的R点位、位于中间对应N档的O点位、位于O点位和R点位之间过渡的OR点位、对应D档的D点位和位于O点位和D点位之间过渡的OD点位；所述的换档杆以每向前或向后的点位移动一次，发送一次档位变换请求的方式，依次按照“R-N-D”的顺序或按照“D-N-R”的顺序进行档位切换。
10.根据权利要求9所述的一种电子换档器，其特征是：所述的换档杆(21)处于O点位N档时，所述的换档杆(21)垂直于水平面，两相邻的点位间的换档操作角度行程为5度。
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