CN112096850A - 一种汽车档位信号结构件及电子换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车档位信号结构件及电子换挡器，汽车档位信号结构件包括电路板、旋转支架、滑块、滑动磁铁、固定支架及旋转磁铁；固定支架安装在电路板上，旋转磁铁可转动设于固定支架的下端，滑块可上下滑动地设于固定支架上；滑动磁铁固定在滑块上随滑块一起滑动；旋转支架一端与旋转磁铁连接，用于拨动旋转磁铁转动，另一端与滑块上端的限位式滑槽滑动连接，旋转支架的第三端与滑档杆可转动连接；电路板上设置有旋转霍尔传感器及开关霍尔传感器。本发明的汽车挡位信号结构件，结构简单，可靠性程度高，换挡操作的稳定性及一致性程度高；电子换挡器整车换挡的舒适性以及信号的稳定性、可靠性高。

Description

一种汽车档位信号结构件及电子换挡器

技术领域

本发明涉及电子汽车技术领域，具体涉及一种汽车档位信号结构件及电子换挡器。

背景技术

随着汽车行业电动化、网联化、智能化、共享化的发展，电子换挡器已成为市场的主力军，电子换挡器各挡位的实现及转化主要取决于挡位信号结构件的结构及功能。

驾驶人员在操纵换挡杆进行换挡时，换挡杆带动挡位信号结构件进行各挡位信号的触发及转换，挡位信号结构件根据不同的位置带动霍尔磁铁的变动来触发相对应的档位，通过CAN 通讯变化输出各挡位对应的位置信号。电子换挡器各挡位信号的实现主要来源于挡位信号结构件，为确保信号的准确，在换挡过程中不允许挡位信号结构件出现不稳定性、换挡卡滞、结构可靠性失效的现象，如果出现上述现象，整车将无法行驶。

现有换挡器使用时，在车辆未启动的情况下，驾驶者用手轻摇换挡器，可以明显感觉到换挡器内部的晃动及摩擦声；在启动车辆时，因为自由间隙过大，在未完全执行换挡操作的情况下可能会误触发换挡信号，从而造成整车换挡的安全事故；并且，驾驶者在换挡过程中，可以明显感觉到挡位的跳动及卡滞感，影响整车驾驶的舒适感。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车档位信号结构件及电子换挡器。

本发明采用的技术方案是：

一种汽车档位信号结构件，包括电路板、旋转支架、滑块、滑动磁铁、固定支架及旋转磁铁；固定支架通过螺钉固定在电路板上，旋转磁铁可转动设于固定支架的下端，滑块可上下滑动地设于固定支架上；滑动磁铁固定在滑块上随滑块一起沿固定支架上下滑动；旋转支架一端与旋转磁铁连接，用于拨动旋转磁铁转动，另一端与滑块上端的限位式滑槽滑动连接，旋转支架的第三端与滑档杆可转动连接；电路板上设置有旋转霍尔传感器及开关霍尔传感器，旋转霍尔传感器与旋转磁铁配合，用于感应磁场偏转从而输出档位信号，开关霍尔传感器用于检测滑动磁铁的位置，从而控制电路板保持在自动挡的电路上。

进一步地，固定支架的外侧面上端设有两根竖直滑轨；滑块的两侧设有弹性悬臂；弹性悬臂的上端与滑块本体连接，其下端为自由端；弹性悬臂的下方设有滑动支脚；滑块通过弹性悬臂及滑动支脚可滑动插装在固定支架的两根竖直滑轨上，弹性悬臂与竖直滑轨预压接触。

进一步地，所述弹性悬臂与滑块本体一体注塑成型。

进一步地，旋转支架呈人字形，人字形的头部设有球头结构，人字形的一侧设置为卡接臂，卡接臂设有开口朝下的卡槽；另一侧设置为夹臂，两夹臂的底端内侧面设有圆柱凸起，两圆柱凸起相对；旋转支架通过其卡槽可转动卡接在旋转磁铁上端的圆柱状凸起上，夹臂的两圆柱凸起可转动地插接在换挡杆下端凸台的两圆孔内，旋转支架的球头结构可滑动插装在滑块的限位式滑槽内。

一种电子换挡器，包括壳体、换挡杆组件、齿形槽，以及上述任意一项所述的换挡信号结构件；

壳体包括上壳体及下壳体，上壳体与下壳体包围成用于容纳换挡杆组件、齿形槽及换挡信号结构组件的空间；

齿形槽安装在下壳体的底部，齿形槽内设有换挡齿形；

换挡杆组件包括换挡杆，所述换挡杆的上端从上壳体伸出用于连接手柄，换挡杆的下端从下壳体伸出与齿形槽内的换挡齿形滑动接触；

换挡信号结构组件安装在上壳体及下壳体的侧壁，用于输出档位信号使换挡杆在不同档位切换。

进一步地，上壳体的顶部设有上开口，上开口的两侧设有定位槽；换挡杆组件包括换挡杆、球笼衬套、档位销及挡位弹簧；换挡杆的中间部设有球形凸起，球形凸起的两端径向设有定位柱，两定位柱与球形凸起组成十字万向节结构；换挡杆的下端轴向设有阶梯式盲孔；档位销及挡位弹簧设于所述阶梯式盲孔内，挡位弹簧上端抵靠阶梯式盲孔的小孔底面，下端抵靠档位销；球笼衬套套装在球形凸起上，球形凸起及球笼衬套设于上壳体的上开口中，球形凸起的两定位柱从球笼衬套的开口中伸出插入上壳体的定位槽中；球笼衬套弹性可变形连接换挡杆与上壳体，用于消除换挡杆与上壳体间的自由间隙。

进一步地，球笼衬套设有与换挡杆的球形凸起适配的球形内壁，球形内壁的外侧设有圆形外壁，球形内壁的顶部及中间部通过若干连接筋与圆形外壁连接；球形内壁的中心部以下均匀设有若干下开口，所述下开口用于使球形内壁产生弹性变形；球笼衬套的两侧对称设有两组弹性卡扣组件，弹性卡扣组件包括设置在球形内壁外表面下端的一个下弹性卡扣和设置在圆形外壁外表面上端的两个上弹性卡扣，下弹性卡扣从圆形外壁的下开口中伸出与上壳体的上开口内壁预压配合连接，两个上弹性卡扣分别位于下弹性卡扣的左右两侧，上弹性卡扣与上壳体的上开口内壁预压配合连接；上弹性卡扣及下弹性卡扣均包括卡接臂及连接在卡接臂下端的卡接部，卡接臂的上端与球形内壁或圆形外壁连接，其下端为自由端，卡接部设于自由端上。

进一步地，挡位销呈中间大两端小的阶梯圆柱状，中间大直径圆柱部的的表面设有若干弹性片，弹性片的外侧设有挤压凸起，挡位销尾部小直径圆柱部的末端设置为可变形爪部，所述弹性片及可变形爪部用于弹性连接挡位销与换挡杆。

进一步地，弹性片及卡爪部与挡位销本体一体成型。

进一步地，挡位销头部小直径圆柱部的末端设置为球形结构，所以球形结构与齿形槽的换挡齿形滑动连接。

本发明的有益效果：本发明的汽车挡位信号结构件，结构简单，可靠性程度高，配合副零部件少，对各零部件装配要求低，装配造成的累计误差小，其换挡操作稳定性、一致性程度高，其中换挡杆的十字万向节结构设计与球笼衬套配合，压装后球笼衬套收紧，消除装配间隙，该设计传动效率高，设计简单可靠，传动夹角大，有效的避免了换挡过程中挡位信号结构因配合间隙大而出现的不稳定、异响，导致功能失效，另外档位信号组件中的滑块结构采用弹性结构，在滑动过程中保持稳定性以及有效抑制滑动声音，改善了机构运动过程中产生的噪音，从而保证了整车换挡的舒适性以及信号的稳定性、可靠性。

附图说明

图1是本发明的档位信号结构件的结构示意图。

图2是本发明的档位信号结构件的安装结构示意图。

图3是本发明的档位信号结构件的固定支架的立体结构示意图。

图4是本发明的档位信号结构件的滑块的立体结构示意图。

图5是本分明的档位信号结构件的旋转磁铁的立体结构示意图。

图6是本分明的档位信号结构件的旋转支架的立体结构示意图。

图7是本发明的电子换挡器的分解结构示意图。

图8是本发明的电子换挡器的安装结构示意图。

图9是本发明的球笼衬套的立体结构示意图。

图10是本发明的挡位销的立体结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施方式1

参阅图1，本实施例提供一种汽车档位信号结构件，所述档位信号结构件包括电路板8、旋转支架9、滑块10、滑动磁铁、固定支架11及旋转磁铁12。

电路板8上设置有旋转霍尔传感器及开关霍尔传感器，所述旋转霍尔传感器与旋转磁铁 12配合，当旋转磁铁12转动时，旋转霍尔传感器能够感应到磁场偏转，从而输出档位信号。开关霍尔传感器用于检测滑动磁铁的位置，从而控制电路板8保持在自动挡的电路上。

参阅图3及图1，固定支架11的两侧设有支耳113，支耳113上设有螺纹孔。固定支架11通过穿过支耳螺纹孔的自攻螺纹钉安装在电路板8的外侧面。固定支架11的外侧面上端设有两根竖直滑轨111，外侧面下端设有磁铁安装孔112。

参阅图4及图1，滑块10的上端侧面设有限位式滑槽101，限位式滑槽101为通槽，其横截面为圆形，通槽开口宽度小于圆半径。滑块10的中心部设有方形通孔104，方形通孔104用于嵌装滑动磁铁。滑块10的两侧设有弹性悬臂102，弹性悬臂102的上端与滑块本体连接，其下端为自由端。所述弹性悬臂102与滑块本体一体注塑成型。弹性悬臂102的下方设有滑动支脚104，滑动支脚104由滑块两侧面向外突出形成。滑块10通过弹性悬臂102及滑动支脚104可滑动插装在固定支架11的两根竖直滑轨111上，弹性悬臂102与竖直滑轨111预压接触，在滑动过程中保持滑块10的稳定性以及有效抑制滑动产生的噪音。

参阅图5及图1，旋转磁铁12的下端左侧面设有第一圆柱凸起122，旋转磁铁12的上端右侧面设有第二圆柱凸起122。旋转磁铁12通过第一圆柱凸起122可转动设于固定支架11的磁铁安装孔112内。

参阅图6及图2，旋转支架9呈人字形，人字形的头部设有球头结构93，人字形的一侧设置为卡接臂91，卡接臂91设有卡槽911；另一侧设置为夹臂92，两夹臂92的底端设有圆柱凸起921，两圆柱凸起921相对，分别由两夹臂92内侧面向外突出形成。旋转支架9通过其卡槽911可转动卡接在旋转磁铁12的第二圆柱状凸起121上，夹臂92的两圆柱凸起921 可转动地插接在换挡杆1下端凸台的两圆孔内，旋转支架9的球头结构93可滑动插装在滑块 10的限位式滑槽101内。

驾驶人员进行前后方向换挡时，前后摇动换挡杆1，换挡杆1带动旋转支架9的球头93 在滑块10的限位式滑槽内左右滑动，同时滑块10在固定支架11的两根滑轨111中上下滑动，从而使旋转支架9的卡接臂91拨动旋转磁铁12，旋转磁铁12绕磁铁安装孔1121的轴线转动，换挡杆在+、M、-手动档中切换，旋转霍尔传感器感应到磁场偏转，输出档位信号。

当驾驶人员切换到自动档位时，前后摇动换挡杆，换挡杆带动旋转支架9随着前后旋转摆动，电路板8上设置有旋转霍尔传感器，旋转霍尔传感器能够感应到磁场偏转，从而输出档位信号，使换挡杆在R、N、P、D档中切换；当驾驶员进行垂直于前后方向进行向右切换到手动模式时，旋转支架9带动滑块10在在固定支架11的两根滑轨111中上下滑动，开关霍尔传感器感应到滑动磁铁，从而将控制电路板8保持在手动挡的电路上，使换挡杆在-、M、 +档中切换。

本发明只需操纵换挡杆，通过换挡杆与旋转支架9的配合即可实现旋转磁铁12的转动及滑块10的滑动，从而实现手动档位及自动档位的自由切换。本发明的滑块两侧的弹性悬臂卡扣设计可以有效降低快速换挡带来的震动冲击所产生的噪音，相对于传统装配结构中的公差间隙配合，降低了制造难度，也避免了滑动卡滞，从而保证产品功能的正常。

实施例2

参阅图7及图8，本实施例提供一种汽车电子换挡器，包括壳体组件、换挡杆组件、齿形槽及换挡信号结构件。换挡信号结构件的结构与实施例1相同，其结构不再赘述。

壳体组件包括上壳体3及下壳体6。上壳体3的顶部设有上开口，所述上开口的内侧壁轴向凸出壳体顶面形成圆环形凸起，圆环形凸起上设有两个卡口，壳体侧壁设有定位槽。上壳体3的底部设有螺丝孔。下壳体6的底部设有定位柱，下壳体6的左内侧壁设有定位孔，前后两内侧设有限位槽。上壳体3与下壳体6通过自攻螺纹钉连接为一个壳体，上壳体3与下壳体6包围成用于容纳换挡杆组件、齿形槽7、电路板8及换挡信号结构组件的空间。

齿形槽7相对两侧面的外表面设有可变形卡扣，底部设有定位孔72，槽底面设有换挡齿形。齿形槽7安装在下壳体6内，齿形槽7的底部定位孔与下壳体6的底部定位柱61轴孔配合连接，齿形槽7的两侧的可变形卡扣与下壳体6的两限位槽卡接。

换挡杆组件包括换挡杆1、球笼衬套2、档位销4及挡位弹簧5。换挡杆1的中间部设有球形凸起，球形凸起的上下两端为圆柱部，球形凸起的左右两端设有定位圆柱，球形凸起与其两端定位柱形成十字轴万向节结构。下圆柱部内轴向开设有阶梯式盲孔，所述阶梯式盲孔由依次连接的小直径圆孔、中直径圆孔及大直径圆孔组成，大直径圆孔的下端贯穿下圆柱部的底部，相邻变直径圆孔之间设置挡肩。大直径圆孔的下端贯穿下圆柱部的底部。下圆柱部外侧壁的下端设有凹槽，凹槽内安装橡胶圈13。

参阅图9，球笼衬套2设有与换挡杆1球形凸起适配的球形内壁21，球形内壁的外侧设有圆形外壁，球形内壁21的顶部及中间部通过连接筋23与圆形外壁22连接。球形内壁21的中心部以下均匀有若干下开口，所述下开口可使球形内壁21产生变形。圆形外壁22的顶部通过圆环部连接，且圆环部外周面径向向外突出形成阻挡部222。球笼衬套2的两侧对称设有两组弹性卡扣组件，弹性卡扣组件包括设置在球形内壁21外表面下端的一个下弹性卡扣 24和设置在圆形外壁22外表面上端的两个上弹性卡扣26，下弹性卡扣24从圆形外壁22的下开口中伸出与上壳体3的上开口内壁预压配合连接，下弹性卡扣24用于挤压球形内壁21 使球形内壁的下开口闭合紧紧抱住换挡杆的球形凸起。两个上弹性卡扣26分别位于下弹性卡扣24的左右两侧，上弹性卡扣26与上壳体3的上开口内壁预压配合连接，上弹性卡扣26用于摇动换挡杆4时的挤压变形。上弹性卡扣26及下弹性卡扣24均包括卡接臂及连接在卡接臂下端的卡接部，卡接臂的上端与球形内壁21或圆形外壁22连接，其下端为自由端，自由端连接卡接部。为了方便安装，上弹性卡扣26及下弹性卡扣24的卡接部设置为向上向外倾斜的斜面。球笼衬套2的球形内壁21上端外表面设有两个与上壳体3的上开口的卡口适配的定位卡扣25，定位卡扣25从圆形外壁22的下开口中突出。定位卡扣25与两组弹性卡扣组件十字交叉设置。

参阅图10，挡位销4呈中间大两端小的阶梯圆柱状，中间大直径圆柱部41的外径与换挡杆1的阶梯式盲孔的大直径圆孔适配，大直径圆柱部41的表面设有若干弹性片411，弹性片411的外侧设有挤压凸起，所述弹性片可与挡位销4本体一体成型，即所述弹性片411由档位销外侧壁切割成型。挡位销4两端的小直径圆柱部的外径与换挡杆1的阶梯式盲孔的小直径圆孔适配，挡位销4头部小直径圆柱部的末端设置为球形结构42，挡位销4尾部小直径圆柱部的末端设置为可变形爪部43，可变形爪部43由小直径圆柱部切割形成，例如在小直径圆柱部的轴向中心部开设的圆形盲孔，在圆形盲孔的侧壁均匀开设侧开口，两侧开口之间即形成可变形爪部43。

挡位弹簧5为圆柱螺旋弹簧。

参阅图8，球笼衬套2通过张开其球形内壁21下端的下开口套装在换挡杆1的球形凸起上，球笼衬套2外侧壁的下开口收紧，抱紧换挡杆1的球形凸起，球笼衬套2的阻挡部222挡止在上壳体3顶部，球笼衬套2的两个定位卡扣25卡合在上壳体3的两卡口中，用于限定球笼衬套的轴向位置，球笼衬套2的上弹性卡扣26和下弹性卡扣24紧紧抵接在上壳体的上开口的内侧壁上；换挡杆1球形凸起两端的定位柱穿过球笼衬套2插入上壳体3的定位槽中；挡位销4头部的球形结构42与齿形槽7槽底面的换挡齿形滑动配合。挡位弹簧5套装在挡位销4尾部的小直径圆柱部，挡位销4及挡位弹簧5安装在换挡杆1内，挡位销4尾部的三个可变形爪部43伸入换挡杆1的阶梯式盲孔的小直径圆孔内，档位销外侧壁的弹性片411紧紧抵靠换挡杆1阶梯盲孔的大直径圆孔的内侧壁；挡位弹簧5的上端抵靠换挡杆1中直径圆孔的挡肩，其下端抵靠挡位销4。

驾驶人员进行换挡时，摇动换挡杆1，上壳体3挤压球笼衬套2的上弹性卡扣26，上弹性卡扣26发生变形，同时挤压球笼衬套2的下弹性卡扣24，下弹性卡扣24将挤压力通过连接筋23传递到球形内壁21，使球形内壁21下端的下开口收紧抱住换挡杆1的球形凸起，可变形球笼衬套的设计可有效减小上壳体3与换挡杆1之间的自由间隙，有效避免因间隙带来的信号触发异常和机构运动产生的噪音问题，提升换挡的平顺感，从而获得良好的操纵舒适性。换挡杆1的核心转动机构采用十字轴万向节结构形式，使换挡杆1在摇动过程中不能产生自转动，保证了机构的稳定性，提升了换挡操作的舒适性。

挡位销的可变形弹性片设计，可有效减小挡位销与换挡杆间的装配间隙及摩擦，提高整车换挡的安全性；挡位销头部的球形结构设计，使档位销与齿形槽球面接触，有效减小换挡过程出现的跳跃性，减小换挡过程中产生的噪音，保证换挡舒适性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车档位信号结构件，其特征在于，包括电路板、旋转支架、滑块、滑动磁铁、固定支架及旋转磁铁；固定支架通过螺钉固定在电路板上，旋转磁铁可转动设于固定支架的下端，滑块可上下滑动地设于固定支架上；滑动磁铁固定在滑块上随滑块一起沿固定支架上下滑动；旋转支架一端与旋转磁铁连接，用于拨动旋转磁铁转动，另一端与滑块上端的限位式滑槽滑动连接，旋转支架的第三端与滑档杆可转动连接；电路板上设置有旋转霍尔传感器及开关霍尔传感器，旋转霍尔传感器与旋转磁铁配合，用于感应磁场偏转从而输出档位信号，开关霍尔传感器用于检测滑动磁铁的位置，从而控制电路板保持在自动挡的电路上。

2.根据权利要求1所述的汽车档位信号结构件，其特征在于，固定支架的外侧面上端设有两根竖直滑轨；滑块的两侧设有弹性悬臂；弹性悬臂的上端与滑块本体连接，其下端为自由端；弹性悬臂的下方设有滑动支脚；滑块通过弹性悬臂及滑动支脚可滑动插装在固定支架的两根竖直滑轨上，弹性悬臂与竖直滑轨预压接触。

3.根据权利要求2所述的汽车档位信号结构件，其特征在于，所述弹性悬臂与滑块本体一体注塑成型。

4.根据权利要求1所述的汽车档位信号结构件，其特征在于，旋转支架呈人字形，人字形的头部设有球头结构，人字形的一侧设置为卡接臂，卡接臂设有开口朝下的卡槽；另一侧设置为夹臂，两夹臂的底端内侧面设有圆柱凸起，两圆柱凸起相对；旋转支架通过其卡槽可转动卡接在旋转磁铁上端的圆柱状凸起上，夹臂的两圆柱凸起可转动地插接在换挡杆下端凸台的两圆孔内，旋转支架的球头结构可滑动插装在滑块的限位式滑槽内。

5.一种电子换挡器，其特征在于，包括壳体、换挡杆组件、齿形槽，以及如权利要求1～4任意一项所述的换挡信号结构件；

壳体包括上壳体及下壳体，上壳体与下壳体包围成用于容纳换挡杆组件、齿形槽及换挡信号结构组件的空间；

齿形槽安装在下壳体的底部，齿形槽内设有换挡齿形；

换挡杆组件包括换挡杆，所述换挡杆的上端从上壳体伸出用于连接手柄，换挡杆的下端从下壳体伸出与齿形槽内的换挡齿形滑动接触；

换挡信号结构组件安装在上壳体及下壳体的侧壁，用于输出档位信号使换挡杆在不同档位切换。

6.根据权利要求5所述的电子换挡器，其特征在于，上壳体的顶部设有上开口，上开口的两侧设有定位槽；换挡杆组件包括换挡杆、球笼衬套、档位销及挡位弹簧；换挡杆的中间部设有球形凸起，球形凸起的两端径向设有定位柱，两定位柱与球形凸起组成十字万向节结构；换挡杆的下端轴向设有阶梯式盲孔；档位销及挡位弹簧设于所述阶梯式盲孔内，挡位弹簧上端抵靠阶梯式盲孔的小孔底面，下端抵靠档位销；球笼衬套套装在球形凸起上，球形凸起及球笼衬套设于上壳体的上开口中，球形凸起的两定位柱从球笼衬套的开口中伸出插入上壳体的定位槽中；球笼衬套弹性可变形连接换挡杆与上壳体，用于消除换挡杆与上壳体间的自由间隙。

7.根据权利要求6所述的电子换挡器，其特征在于，球笼衬套设有与换挡杆的球形凸起适配的球形内壁，球形内壁的外侧设有圆形外壁，球形内壁的顶部及中间部通过若干连接筋与圆形外壁连接；球形内壁的中心部以下均匀设有若干下开口，所述下开口用于使球形内壁产生弹性变形；球笼衬套的两侧对称设有两组弹性卡扣组件，弹性卡扣组件包括设置在球形内壁外表面下端的一个下弹性卡扣和设置在圆形外壁外表面上端的两个上弹性卡扣，下弹性卡扣从圆形外壁的下开口中伸出与上壳体的上开口内壁预压配合连接，两个上弹性卡扣分别位于下弹性卡扣的左右两侧，上弹性卡扣与上壳体的上开口内壁预压配合连接；上弹性卡扣及下弹性卡扣均包括卡接臂及连接在卡接臂下端的卡接部，卡接臂的上端与球形内壁或圆形外壁连接，其下端为自由端，卡接部设于自由端上。

8.根据权利要求5所述的电子换挡器，其特征在于，挡位销呈中间大两端小的阶梯圆柱状，中间大直径圆柱部的的表面设有若干弹性片，弹性片的外侧设有挤压凸起，挡位销尾部小直径圆柱部的末端设置为可变形爪部，所述弹性片及可变形爪部用于弹性连接挡位销与换挡杆。

9.根据权利要求8所述的电子换挡器，其特征在于，弹性片及卡爪部与挡位销本体一体成型。

10.根据权利要求8所述的电子换挡器，其特征在于，挡位销头部小直径圆柱部的末端设置为球形结构，所以球形结构与齿形槽的换挡齿形滑动连接。

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