CN112065979A - 360°无限旋转的旋钮电子档换挡器及汽车 - Google Patents

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杨标
王涛
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温敏
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Abstract

本发明公开一种360°无限旋转的旋钮电子换挡器，包括壳体、操作杆、磁铁、角度霍尔传感器和控制装置，壳体有容置腔及设于壳体的外壁且连通容置腔的开口；操作杆设于壳体的开口，操作杆包括伸入至容置腔内的连接段以及自开口伸出至壳体外的操作段，操作杆相对壳体转动设置；磁铁安装在连接段并与角度霍尔传感器配合，以在磁铁转动时，感测磁铁的角度值；控制装置用于电性连接角度霍尔传感器及车载终端，以将接收到的角度值转换为档位信号并发送至车载终端。本发明通过操作段旋转至某一位置后，不会再自动回位，可以直接切换至想要切换的档位，操作方便。

Description

360°无限旋转的旋钮电子档换挡器及汽车
技术领域
本发明涉及汽车旋钮电子换档器技术领域，特别涉及一种360°无限旋转的旋钮电子档换挡器及汽车。
背景技术
目前汽车采用的旋钮换挡器多为单稳态结构，即换挡器只有一个稳态位，该位置设置有自回位机构，驾驶员在切换挡位时，将旋钮向右或向左旋转一次，手松开后旋钮自动回到初始位置，在此过程中，旋钮通过内部霍尔传感器感应驾驶员的换挡请求，再转化为对应的挡位信号通过线束传输给变速器控制单元(TCU)，最终实现变速器挡位切换。但此种单稳态结构的旋钮换挡器在换挡过程中，驾驶员不能通过一次操作就能够切换至任何想要切换的挡位，例如车辆当前挡位在D挡，如果驾驶员想进入R挡，需要先向左旋转一次进入N挡，然后再向左旋转一次才能进入R挡，操作较为不方便。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种360°无限旋转的旋钮电子档换挡器及汽车，旨在解决单稳态旋钮换挡器在换挡过程中驾驶员不能切换至任何想要切换的档位导致的操作不方便的问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种360°无限旋转的旋钮电子档换挡器，包括：
壳体，具有容置腔以及设于所述壳体的外壁且连通所述容置腔的开口；
操作杆，设于所述壳体的开口，所述操作杆包括伸入至所述容置腔内的连接段、以及自所述开口伸出至所述壳体外的操作段，所述操作杆相对所述壳体转动设置；
磁铁，所述磁铁安装在所述操作杆的连接段；
角度霍尔传感器，所述角度霍尔传感器与所述磁铁配合，以在所述磁铁被所述操作杆带动而转动时，感测所述磁铁的角度值；以及，
控制装置，所述控制装置用于电性连接所述角度霍尔传感器及车载终端，以将接收到的所述角度值转换为档位信号并发送至所述车载终端。
可选地，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器还包括主齿轮和副齿轮，所述主齿轮固设于所述操作杆的连接段，所述副齿轮与所述主齿轮相啮合，所述磁铁安装在所述副齿轮的底部。
可选地，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器还包括支撑柱，所述支撑柱设于所述壳体，且朝向所述主齿轮突设，以对所述主齿轮形成支撑。
可选地，所述操作杆的连接段的侧壁凸设有环形台阶，以形成朝向所述支撑柱设置的环形台阶面，所述环形台阶面沿其环周方向开设有多个限位槽；
在所述操作杆的转动过程中，所述支撑柱依次与不同的所述限位槽限位配合。
可选地，相邻的每两个所述限位槽之间呈圆滑过渡；和/或，
所述支撑柱具有与所述环形台阶面滑动配合的滑动面，所述滑动面呈弧面状设置。
可选地，所述多个限位槽在所述环形台阶面上均匀布设有16个；和/或，
所述主齿轮与所述副齿轮的齿数比为2:1。
可选地，所述操作杆包括相连接的杆身和旋钮，所述旋钮构成所述操作杆的操作段，所述旋钮包括金属配重块和塑料外壳，所述杆身的侧壁上设有若干个凹槽，所述金属配重块嵌在至少一所述凹槽内，所述塑料外壳套设于所述金属配重块外侧。
可选地，所述主齿轮的制成材料为聚甲醛热塑性结晶聚合物，所述副齿轮的制成材料为添加30％玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺。
可选地，所述支撑柱沿所述操作杆的周向间隔布设有至少两个，两个所述支撑柱呈相对设置。
本发明还提供一种汽车，包括360°无限旋钮的旋钮电子换挡器，360°无限旋钮的旋钮电子换挡器，包括：
壳体，具有容置腔以及设于所述壳体的外壁且连通所述容置腔的开口；
操作杆，设于所述壳体的开口，所述操作杆包括伸入至所述容置腔内的连接段、以及自所述开口伸出至所述壳体外的操作段，所述操作杆相对所述壳体转动设置；
磁铁，所述磁铁安装在所述操作杆的连接段；
角度霍尔传感器，所述角度霍尔传感器与所述磁铁配合，以在所述磁铁被所述操作杆带动而转动时，感测所述磁铁的角度值；以及，
控制装置，所述控制装置用于电性连接所述角度霍尔传感器及车载终端，以将接收到的所述角度值转换为档位信号并发送至所述车载终端。
本发明的技术方案中，通过旋转操作杆的操作段，带动操作杆的连接段转动，从而带动磁铁转动，角度霍尔传感器感应磁铁转动的角度值，从而电性连接角度霍尔传感器和车载终端的控制装置将接收到的角度值转换为档位信号并发送至车载终端，旋转操作段至某一位置后，不会再自动回位，可以直接切换至想要切换的档位，操作方便。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的360°无限旋转的旋钮电子档换挡器的一实施例的立体示意图；
图2为图1的壳体内部结构主齿轮与副齿轮的俯视图；
图3为图1的壳体内部正视图；
图4为图1的壳体内部结构示意图；
图5为图1中的旋钮的俯视图。
附图标号说明：
Figure BDA0002659187570000031
Figure BDA0002659187570000041
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
目前汽车采用的旋钮换挡器多为单稳态结构，即换挡器只有一个稳态位，该位置设置有自回位机构，驾驶员在切换挡位时，将旋钮向右或向左旋转一次，手松开后旋钮自动回到初始位置，在此过程中，旋钮通过内部霍尔传感器感应驾驶员的换挡请求，再转化为对应的挡位信号通过线束传输给变速器控制单元(TCU)，最终实现变速器挡位切换。但此种单稳态结构的旋钮换挡器在换挡过程中，驾驶员不能通过一次操作就能够切换至任何想要切换的挡位，例如车辆当前挡位在D挡，如果驾驶员想进入R挡，需要先向左旋转一次进入N挡，然后再向左旋转一次才能进入R挡，操作较为不方便。
鉴于此，本发明提供一种汽车，所述汽车包括360°无限旋转的旋钮电子换挡器100，需要说明的是，只要具有所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器100的汽车均属于本发明所述的汽车，例如可以是但不限于自动驾驶SUV车型的汽车、自动挡小汽车。图1至图5为本发明提供的360°无限旋转的旋钮电子换挡器100的一实施例，为便于理解，在该实施例中，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器100所对应的汽车为自动驾驶SUV车型的汽车。
请参阅图1至图3，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器100包括壳体1、操作杆2、磁铁3、角度霍尔传感器4和控制装置，壳体1具有容置腔以及设于所述壳体1的外壁且连通所述容置腔的开口；操作杆2设于所述壳体1的开口，所述操作杆2包括伸入至所述容置腔内的连接段21、以及自所述开口伸出至所述壳体1外的操作段22，所述操作杆2相对所述壳体1转动设置；所述磁铁3安装在所述操作杆2的连接段21；所述角度霍尔传感器4与所述磁铁3配合，以在所述磁铁3被所述操作杆2带动而转动时，感测所述磁铁3的角度值；所述控制装置用于电性连接所述角度霍尔传感器4及车载终端，以将接收到的所述角度值转换为档位信号并发送至所述车载终端。
通过旋转操作杆2的操作段22，带动操作杆2的连接段21转动，从而带动磁铁3转动，角度霍尔传感器4感应磁铁3转动的角度值，从而电性连接角度霍尔传感器4和车载终端的控制装置将接收到的角度值转换为档位信号并发送至车载终端，旋转操作段22至某一位置后，不会再自动回位，可以直接切换至想要切换的档位，操作方便。
进一步地，如图2和图4所示，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器100还包括主齿轮5和副齿轮6，所述主齿轮5固设于所述操作杆2的连接段21，所述副齿轮6与所述主齿轮5相啮合，所述磁铁3安装在所述副齿轮6的底部。通过设置主齿轮5与副齿轮6的啮合，用于传动操作段22的旋转角度，齿轮传动角度精确，且旋转过程中根据齿轮的结构特点，转动时手感好。
进一步地，如图3所示，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器100还包括支撑柱7，所述支撑柱7设于所述壳体1，且朝向所述主齿轮5突设，以对所述主齿轮5形成支撑。通过主齿轮5旁边设置的支撑柱7对主齿轮5起到支撑作用，可以保证主齿轮5与副齿轮6在旋转过程中保持平衡，进而保证操作杆2的稳定。
进一步地，如图3所示，所述操作杆2的连接段21的侧壁凸设有环形台阶23，以形成朝向所述支撑柱7设置的环形台阶面，所述环形台阶面沿其环周方向开设有多个限位槽24；在所述操作杆2的转动过程中，所述支撑柱7依次与不同的所述限位槽24限位配合。通过操作杆2侧壁上设置的环形台阶面与所述支撑柱7相抵触，即可通过环形台阶面与支撑柱7对台阶面下方、支撑柱7旁边的主齿轮5起到支撑作用，在环形台阶面上设置沿其环周方向上的多个限位槽24，并与支撑柱7相配合，一方面是为了转动过程中支撑柱7能进入限位槽24内，对操作杆2的旋转起到限位作用；另一方面，在换挡过程中，通过支撑柱7进入限位槽24内，会发出“嗒嗒嗒”声音，类似多媒体旋钮手感，使换挡过程更有质感。通过设置多个限位槽24，多个限位槽24与换档需要旋转的角度设置相关，驾驶员在旋转过程中支撑柱7进入到限位槽24内发出“嗒嗒嗒”的声音也能使得操作者通过听声音就能判断自己所旋转的角度来对应的档位是什么。
进一步地，如图3所示，相邻的每两个所述限位槽24之间呈圆滑过渡；和/或，所述支撑柱7具有与所述环形台阶面滑动配合的滑动面，所述滑动面呈弧面状设置。通过设置每两个限位槽24之间呈圆滑过渡，有助于在换挡过程中，圆滑过渡的限位槽24能起到导向作用，旋转操作杆2时，支撑柱7能很容易的进入限位槽24或滑出限位槽24，快速旋转到想要切换的档位角度。同理，通过在支撑柱7上设置滑动面，也是起导向作用，使得旋转过程中，支撑柱7能更容易进入或滑出限位槽24，二者结合，效果更佳。
在具体实施例中，限位槽24与支撑柱7的布置方式并不仅限于此，也可以在环形台阶面上设置多个圆球状的限位凸起，在支撑柱7上设置弧形内凹与限位凸起相配合，在旋转过程中，使得限位凸起旋转至弧形内凹中，同样也能起到限位作用，使得操作杆2在旋转过程中发出“嗒嗒嗒”的声音，来提高换档手感。
进一步地，如图2所示，所述多个限位槽24在所述环形台阶面上均匀布设有16个；和/或，所述主齿轮5与所述副齿轮6的齿数比为2:1。通过在环形台阶面上均布16个档位槽，是为了配合霍尔传感器的内部结构，16个档位槽，即每22.5°为一个档位旋转角度，支撑柱7可停留在这16个档位槽内，驾驶员可根据实际需要连续转动操作杆2来切换到目标档位，例如同样从D档切换至R档，驾驶员可以通过向左旋转操作杆2两次、三次直接进入R档。同时，操作杆2旋转到某一位置后，不会在自动回位，换档手感好。主齿轮5与副齿轮6的齿数比设为2:1，霍尔传感器接受的数据相对较少，处理速度快，有助于提高霍尔传感器的处理速度，提高精度。在实际应用过程中，主齿轮5与副齿轮6的齿数比也可以设置为其他数值，不影响360赌无限旋转的旋钮电子换挡器的功能应用。
进一步地，如图4和图5所示，所述操作杆2包括相连接的杆身25和旋钮26，所述旋钮26构成所述操作杆2的操作段22，所述旋钮26包括金属配重块261和塑料外壳262，所述杆身25的侧壁上设有若干个凹槽251，所述金属配重块261嵌在至少一所述凹槽251内，所述塑料外壳262套设于所述金属配重块261外侧。操作杆2包括杆身25和旋钮26，杆身25用于连接连接段21和操作段22，旋钮26置于壳体1开口外，方便驾驶员操作。旋钮26通过设置金属配重块261，可以增加旋钮26的重量，提高换档手感，同时，将金属配重块261嵌在所述杆身25侧壁上的若干凹槽251内，有助于提高金属配重块261的稳定性。在金属配重块261外侧设置塑料外壳262，可以解决夏天金属烫手的问题，同时，塑料外壳262也可以降低成本。
进一步地，所述主齿轮5的制成材料为聚甲醛热塑性结晶聚合物，所述副齿轮6的制成材料为添加30％玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺。聚甲醛热塑性结晶聚合物POM和添加30％玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺PPA+GF30都是高强度的材料，可以满足齿轮传动过程中的强度要求，同时，二者均具有自润滑效果，可以保证在360°无限旋转的旋钮电子换挡器100的整个生命周期内，具有良好的润滑性。
进一步地，如图4所示，所述支撑柱7沿所述操作杆2的周向间隔布设有至少两个，两个所述支撑柱7呈相对设置。两个支撑柱7呈相对设置有助于保证齿轮在旋转过程中保持平衡。也可以设置多个，多个布置在主齿轮5周围，且至少两个呈相对设置，也能保证齿轮旋转过程中的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，包括：
壳体，具有容置腔以及设于所述壳体的外壁且连通所述容置腔的开口；
操作杆，设于所述壳体的开口，所述操作杆包括伸入至所述容置腔内的连接段、以及自所述开口伸出至所述壳体外的操作段，所述操作杆相对所述壳体转动设置；
磁铁，所述磁铁安装在所述操作杆的连接段；
角度霍尔传感器，所述角度霍尔传感器与所述磁铁配合，以在所述磁铁被所述操作杆带动而转动时，感测所述磁铁的角度值；以及，
控制装置，所述控制装置用于电性连接所述角度霍尔传感器及车载终端，以将接收到的所述角度值转换为档位信号并发送至所述车载终端。
2.如权利要求1所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器还包括主齿轮和副齿轮，所述主齿轮固设于所述操作杆的连接段，所述副齿轮与所述主齿轮相啮合，所述磁铁安装在所述副齿轮的底部。
3.如权利要求2所述的360°无限旋转的旋转电子换挡器，其特征在于，所述360°无限旋转的旋钮电子换挡器还包括支撑柱，所述支撑柱设于所述壳体，且朝向所述主齿轮突设，以对所述主齿轮形成支撑。
4.如权利要求3所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述操作杆的连接段的侧壁凸设有环形台阶，以形成朝向所述支撑柱设置的环形台阶面，所述环形台阶面沿其环周方向开设有多个限位槽；
在所述操作杆的转动过程中，所述支撑柱依次与不同的所述限位槽限位配合。
5.如权利要求4所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，相邻的每两个所述限位槽之间呈圆滑过渡；和/或，
所述支撑柱具有与所述环形台阶面滑动配合的滑动面，所述滑动面呈弧面状设置。
6.如权利要求4所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述多个限位槽在所述环形台阶面上均匀布设有16个；和/或，
所述主齿轮与所述副齿轮的齿数比为2:1。
7.如权利要求1所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述操作杆包括相连接的杆身和旋钮，所述旋钮构成所述操作杆的操作段，所述旋钮包括金属配重块和塑料外壳，所述杆身的侧壁上设有若干个凹槽，所述金属配重块嵌在至少一所述凹槽内，所述塑料外壳套设于所述金属配重块外侧。
8.如权利要求2所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述主齿轮的制成材料为聚甲醛热塑性结晶聚合物，所述副齿轮的制成材料为添加30％玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺。
9.如权利要求4所述的360°无限旋转的旋钮电子换挡器，其特征在于，所述支撑柱沿所述操作杆的周向间隔布设有至少两个，两个所述支撑柱呈相对设置。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的360°无限旋钮的旋钮电子换挡器。
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