CN110701295A - 一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构，包括旋钮机构、PCB组件，旋钮机构中弹簧一端嵌入子弹头下方圆孔中，弹簧远离子弹头的一端插入档位柱支架的插孔内，档位柱支架底部设置在轨道体内，轨道体连接固定在旋钮本体上，旋钮本体连接固定在档位柱支架上，P档按键插入档位柱支架内，PCB组件中光电传感器及单片机安装在PCB板上，旋钮机构通过档位柱支架固定在PCB板上，所述轨道体底部设有凸出挡片遮挡住对应的光电传感器，子弹头和弹簧安装在轨道体的轨道面凹槽内，避免旋钮在操作换挡过后有几个不同的定位置而与档位显示不匹配的现象，同时具备在下电后自动回P档功能。

Description

一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构

技术领域

本发明属于汽车旋钮换挡领域，尤其涉及一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构。

背景技术

随着汽车电子技术、新能源汽车的发展以及自动变速箱的普遍应用，电子换挡器在汽车上的应用越来越受消费者欢迎，应用越来越广泛，其中就包括多稳态旋钮式电子换挡器。

现有的多稳态旋钮式电子换档器，即旋钮可以在每一个档位位置停靠，组装维护简便，可以实现车身电控化，占用空间小有利于车身轻量化和改型布置，但随着汽车技术的发展及用户的需求变化，比如无人驾驶、自动驾驶等需求的出现，现有的多稳态旋钮电子换档机构的局限性会逐步显现。另外，多稳态旋钮换挡器的旋钮物理位置及档位显示在应用中存在不匹配情况，一般情况也不能实现整车下电自动回P档的功能。

上述市场现有的多稳态旋钮换挡器的优点及局限性均显而易见，因此，研究能够兼容上述优点同时又可以避免上述局限限性的技术方案意义重大。

在申请号为：CN201721301360.0，申请日为:20171010，名称为：一种电子旋钮换挡器显示机构的专利中，公开了一种电子旋钮换挡器显示机构，包括控制面板和显示单元以及执行机构，其中控制面板，包括第一自动挡位、第二自动挡位、第三自动挡位以及手动挡位四个挡位标识以及换挡旋钮，用于进行换挡操作以及按键加速操作；显示单元，包括设置在控制面板内部并分别和各个挡位标识对应位置的随挡灯以及设置在换挡旋钮下方的提醒光圈，用于提示当前挡位以及换挡旋钮位置；执行机构，用于接收换挡操作信号，对换挡操作信号进行分析和处理控制对应挡位的随挡灯打开。此电子旋钮换挡器显示机构只改变了显示结构并未解决档位调整以及电自动回P档问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构，实现单稳态功能及下电后自动回P功能。

本发明的的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构，包括旋钮机构、PCB组件，所述旋钮机构包括P档按键1、弹簧2、轨道体3、旋钮本体4、档位柱支架5及子弹头6，所述弹簧2一端嵌入子弹头6下方圆孔中，所述弹簧2远离子弹头的一端插入档位柱支架5的插孔501内，档位柱支架5底部设置在轨道体3内，所述轨道体3通过卡扣连接固定在旋钮本体4上，旋钮本体4通过卡扣连接固定在档位柱支架5上，所述P档按键1插入档位柱支架5内；

所述PCB组件包括PCB板7、光电传感器及单片机，所述光电传感器及单片机安装在PCB板上，所述旋钮机构通过档位柱支架5固定在PCB板7上，所述光电传感器设在轨道体3下方，所述光电传感器设置6个；

所述轨道体3内壁设有轨道面，所述轨道面左侧设有左凹槽301，所述凹槽301两边分别设有左一轨道凸台302和左二轨道凸台303，所述轨道面右侧设置右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306，所述右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306分别与左凹槽301、左一轨道凸台302、左二轨道凸台303对称设置；

所述子弹头6和弹簧2分别设置两个，2个所述子弹头6远离弹簧2的一端贴近左凹槽301和右凹槽304设置；

所述轨道体3底部设有凸出挡片307，所述凸出挡片307设有3个，3个所述凸出挡片307随着轨道体3的旋转有规律地遮挡PCB板7上对应的光电传感器。

优选的，所述旋钮机构还包括P档按键帽9，所述P档按键帽9设置在P档按键1上。

其中，优选的，所述旋钮机构还包括旋钮本体帽11，所述旋钮本体帽11设置在旋钮本体4上端。

更优选的，所述旋钮机构还包括旋钮装饰圈10，所述旋钮装饰圈10一端通过卡扣固定在旋钮本体帽11上，旋钮装饰圈10另一端与所述P档按键帽9外边缘连接。

优选的，述所述旋钮机构还包括导光圈8，所述导光圈8与旋钮本体4下方外缘贴合。

优选的，所述PCB组件还包括上壳体13，下壳体14，所述上壳体13和下壳体14上下连接形成内部空腔结构，所述上壳体13上壳面中部设有圆孔，所述PCB板7设置在内部空腔结构内。

优选的，所述PCB组件还包括硅胶按键12，所述硅胶按键12与上壳体13内顶部贴合。

优选的，所述PCB组件还包括面板15，所述面板15设置在上壳体13上，所述面板15设有按键，所述按键设置3个。

本发明的有益效果：

1.由于旋钮在操作换挡过后都会回到原点，停在唯一一个绝对位置，此发明避免常规多稳态有几个不同的定位置而与档位显示不匹配的现象。

2、具备在下电后自动回P档功能。

附图说明

图1为一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构的爆炸结构示意图。

图2为一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构的立体结构示意图。

图3为旋钮机构的剖面结构示意图。

图4为档位柱支架的结构示意图。

图5为轨道体、弹簧和子弹头的结构示意图。

图中：1-P档按键；2-弹簧；3-轨道体；301-左凹槽；302-左一轨道凸台；303-左二轨道凸台；304-右凹槽；305-右一轨道凸台；306-右二轨道凸台；307-凸出挡片；4-旋钮本体；5-档位柱支架；501-插孔；6-子弹头；7-PCB板；8-导光圈；9-P档按键帽；10-旋钮装饰圈；11-旋钮本体帽；12-硅胶按键；13-上壳体；14-下壳体；15-面板。

具体实施方式

结合附图所示，本发明的技术方案作进一步的描述：

一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构，该旋钮换挡结构，包括旋钮机构、PCB组件，

所述旋钮机构包括P档按键1、弹簧2、轨道体3、旋钮本体4、档位柱支架5及子弹头6，所述弹簧2一端嵌入子弹头6下方圆孔中，所述弹簧2远离子弹头的一端插入档位柱支架5的插孔501内，档位柱支架5底部设置在轨道体3内，所述轨道体3通过卡扣连接固定在旋钮本体4上，旋钮本体4通过卡扣连接固定在档位柱支架5上，所述P档按键1插入档位柱支架5内；

所述PCB组件包括PCB板7、光电传感器及单片机，所述光电传感器及单片机安装在PCB板上，所述旋钮机构通过档位柱支架5固定在PCB板7上，所述光电传感器设在轨道体3下方，本实施例中，所述光电传感器设置6个；

所述轨道体3内壁设有轨道面，所述轨道面左侧设有左凹槽301，所述凹槽301两边分别设有左一轨道凸台302和左二轨道凸台303，所述轨道面右侧设置右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306，所述右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306分别与左凹槽301、左一轨道凸台302、左二轨道凸台303对称设置；所述子弹头6和弹簧2分别设置两个，2个所述子弹头6远离弹簧2的一端贴近左凹槽301和右凹槽304设置；

所述轨道体3底部设有凸出挡片307，所述凸出挡片307设有3个，所述凸出挡片307随着轨道体3的旋转有规律地遮挡PCB板7上对应的光电传感器。

本实施例中，所述旋钮机构还包括P档按键帽9，旋钮装饰圈10，旋钮本体帽11，导光圈8，所述旋钮装饰圈10一端通过卡扣固定在旋钮本体帽11上，所述旋钮本体帽11设置在旋钮本体4上端，所述P档按键帽9设置在P档按键1上，所述P档按键帽9外边缘与旋钮装饰圈10连接，导光圈8与旋钮本体4下方外缘贴合。

本实施例中，所述PCB组件还包括面板15，上壳体13，硅胶按键12，下壳体14，所述硅胶按键12设置在PCB板7上方，所述硅胶按键12与上壳体13内顶部贴合，所述上壳体13和下壳体14上下连接形成内部空腔结构，所述上壳体13上壳面中部设有圆孔，所述PCB板7设置在内部空腔结构内，所述面板15设置在上壳体13上，所述面板15设有按键，所述按键设置3个。

如图所示，轨道体3的轨道面设有凹槽301以及左一轨道凸台302和左二轨道凸台303，右一轨道凸台305、右二轨道凸台306，这些凸台以及凹槽形成了5个段位，各段位间角度为22.5°，表现在旋钮可以调节在左旋一档、左旋二档、原点、右旋一档、右旋二档。其中，左旋一档或右旋一档力值为4N±1N，左旋二或右旋二档力值为6.5N±1N。通过轨道体3的轨道面凹槽角度设计和弹簧2的伸缩功能实现档位感和手感力，旋钮在操作进挡后移除外力，旋钮自动回到原点位置，实现单稳态功能。旋钮中间部位带有自复位式按键，用于实现回p档功能。

PCB组件包括PCB板7、六个光电传感器(A\B\C\D\E\F)及单片机(MCU)。旋钮机构通过档位柱支架5固定在PCB板7上，旋钮机构中轨道体3上的三段凸出挡片307可以遮挡住对应的光电传感器，左右两段挡片可以遮挡一个光电传感器，中间段挡片可以同时遮挡两个光电传感器。光电传感器被遮挡，则对应光电传感器输出高电平1，反之输出低电平0。旋钮旋转至左一或者左二、右一、右二，对应遮挡不同的光电传感器，从而组成不同逻辑编码，对应不同的逻辑编码代表不同的旋钮操作位置，MCU检测到逻辑编码判断旋钮操作位置，进而进行相应处理。

具体逻辑编码以及旋钮操作位置关系见如下表一：

位置	A	B	C	D	E	F
							原点	0	0	1	1	0	0
左一	0	1	1	0	0	1
							左二	1	1	0	0	1	0
右一	1	0	0	1	1	0
							右二	0	1	0	0	1	1

表一：逻辑编码以及旋钮操作位置关系

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，而所附权利要求意在涵盖落入本发明精神和范围中的这些修改或者等同替换。

Claims (8)

1.一种基于光电信号检测技术的单稳态旋钮换挡结构，包括旋钮机构、PCB组件；

其特征在于：

所述旋钮机构包括P档按键1、弹簧2、轨道体3、旋钮本体4、档位柱支架5及子弹头6，所述弹簧2一端嵌入子弹头6下方圆孔中，所述弹簧2远离子弹头的一端插入档位柱支架5的插孔501内，档位柱支架5底部设置在轨道体3内，所述轨道体3通过卡扣连接固定在旋钮本体4上，旋钮本体4通过卡扣连接固定在档位柱支架5上，所述P档按键1插入档位柱支架5内；

所述PCB组件包括PCB板7、光电传感器及单片机，所述光电传感器及单片机安装在PCB板上，所述旋钮机构通过档位柱支架5固定在PCB板7上，所述光电传感器设在轨道体3下方，所述光电传感器设置6个；

所述轨道体3内壁设有轨道面，所述轨道面左侧设有左凹槽301，所述凹槽301两边分别设有左一轨道凸台302和左二轨道凸台303，所述轨道面右侧设置右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306，所述右凹槽304、右一轨道凸台305、右二轨道凸台306分别与左凹槽301、左一轨道凸台302、左二轨道凸台303对称设置；

所述子弹头6和弹簧2分别设置两个，2个所述子弹头6远离弹簧2的一端贴近左凹槽301和右凹槽304设置；

所述轨道体3底部设有凸出挡片307，所述凸出挡片307设有3个，3个所述凸出挡片307随着轨道体3的旋转有规律地遮挡PCB板7上对应的光电传感器。

2.如权利要求1所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述旋钮机构还包括P档按键帽9，所述P档按键帽9设置在P档按键1上。

3.如权利要求2所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述旋钮机构还包括旋钮本体帽11，所述旋钮本体帽11设置在旋钮本体4上端。

4.如权利要求3所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述旋钮机构还包括旋钮装饰圈10，所述旋钮装饰圈10一端通过卡扣固定在旋钮本体帽11上，旋钮装饰圈10另一端与所述P档按键帽9外边缘连接。

5.如权利要求1所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述所述旋钮机构还包括导光圈8，所述导光圈8与旋钮本体4下方外缘贴合。

6.如权利要求1所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述PCB组件还包括上壳体13，下壳体14，所述上壳体13和下壳体14上下连接形成内部空腔结构，所述上壳体13上壳面中部设有圆孔，所述PCB板7设置在内部空腔结构内。

7.如权利要求6所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述PCB组件还包括硅胶按键12，所述硅胶按键12与上壳体13内顶部贴合。

8.如权利要求6所述的单稳态旋钮换挡结构，其特征在于：所述PCB组件还包括面板15，所述面板15设置在上壳体13上，所述面板15设有按键，所述按键设置3个。

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