CN112728066B - 一种单稳态旋钮换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单稳态旋钮换挡装置，包括壳体、旋钮、主转动体、至少一组挡位组件、从转动体以及主控电路板；旋钮可转动地安装于壳体上；主转动体与旋钮连接，主转动体上配置有主动齿轮；挡位组件包括支座、齿条、第一弹性部件以及弹性定位部件，支座开设有一齿条槽、挡位槽以及一稳态槽，齿条能够滑动地安装于齿条槽内，齿条与主动齿轮啮合，第一弹性部件配置于支座和齿条的端部之间，弹性定位部件能够在与挡位槽配合或与稳态槽配合之间切换；从转动体可转动地安装于壳体内，从转动体配置有从动齿轮以及配置于所述从动齿轮上的信号发生单元，从动齿轮与主动齿轮啮合；主控电路板上配置有信号感应单元。其能够简化结构且提高操纵手感。

Description

一种单稳态旋钮换挡装置

技术领域

本发明涉及换挡装置技术领域，尤其涉及一种单稳态旋钮换挡装置。

背景技术

旋钮换挡装置为通过转动旋钮，使旋钮转动至不同的挡位，通过识别旋钮当前位置而实现换挡的设备。

目前，旋钮换挡装置主要分为以下两种结构：

一、具有固定挡位位置的旋钮换挡装置，其有PRND四个绝对位置，每个绝对位置对应一个挡位，旋转旋钮到某一个对应的位置即进入对应的挡位，其优点是位置明确，挡位逻辑简单。缺点是为了使消费者能明确感知到进入到挡位位置，每个位置的手感均需要精心设计，其次，这种固定位置旋钮换挡装置其挡位与位置有绝对对应关系，无法满足自动泊车及自动驾驶要求。

二、单稳态结构的旋钮换挡装置，换挡装置只有一个固定位置O点，旋钮向左右两个方向(R、L方向)分别可以旋转1个或2个位置，其每个位置对应固定挡位，当向左右旋转旋钮至固定挡位处并松开手后，旋钮自动回复到O点位置。此种旋钮换挡装置优点是可满足自动泊车需求，但缺点是存在结构复杂，旋钮的操纵手感较差的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单稳态旋钮换挡装置，其能够简化结构且提高操纵手感。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种单稳态旋钮换挡装置，包括壳体、旋钮、主转动体、至少一组挡位组件、从转动体以及主控电路板；

所述旋钮可转动地安装于所述壳体上；

所述主转动体与所述旋钮连接，以能够跟随所述旋钮转动，所述主转动体上配置有主动齿轮；

所述挡位组件包括支座、齿条、第一弹性部件以及弹性定位部件，所述支座固定配置，所述支座开设有一齿条槽、以及与所述齿条槽相连通的若干挡位槽以及一稳态槽，若干所述挡位槽和所述稳态槽沿所述支座的长度方向依次设置，且所述稳态槽位于若干所述挡位槽的中间，所述齿条能够滑动地安装于所述齿条槽内，所述齿条与所述主动齿轮啮合，所述第一弹性部件配置于所述支座和所述齿条的端部之间，所述第一弹性部件用于给所述齿条提供复位的弹性力，所述弹性定位部件配置于所述齿条上，且所述弹性定位部件能够在与所述挡位槽配合或与所述稳态槽配合之间切换，并能够在所述齿条的复位作用下而与所述稳态槽配合；

所述从转动体可转动地安装于所述壳体内，所述从转动体配置有从动齿轮以及配置于所述从动齿轮上的信号发生单元，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；

所述主控电路板上配置有信号感应单元，所述信号感应单元与所述信号发生单元配合，并用于接收所述从动齿轮的转动角度信息。

进一步地，所述挡位组件配置有两组，两组所述挡位组件分置于所述主动齿轮的相对两侧，两组所述挡位组件中的齿条分别与所述主动齿轮的相对两侧啮合。

进一步地，所述壳体的顶面配置有若干第一挡位字符，至少所述壳体的顶面使用透光材质制成；所述单稳态旋钮换挡装置还包括与所述主控电路板电连接的副控电路板，所述副控电路板安装于所述壳体，所述副控电路板上配置有位于所述第一挡位字符的正下方的第一挡位显示模组，所述第一挡位显示模组用于显示对应的所述第一挡位字符并将所述壳体上的第一挡位字符点亮。

进一步地，还包括旋钮上盖，所述旋钮配置有贯通其上下端的通孔；所述旋钮上盖可滑动地安装于所述通孔内，所述旋钮上盖的顶部配置有一第二挡位字符，所述旋钮上盖能够触发位于所述主控电路板上的挡位按键，所述挡位按键所触发的挡位与所述第二挡位字符的挡位相匹配。

进一步地，所述第二挡位字符为P挡字符。

进一步地，所述旋钮上盖使用透光材质制成；所述单稳态旋钮换挡装置还包括导光柱，所述导光柱可滑动地配置于所述壳体内并穿过所述主转动体，所述导光柱的第一端与所述旋钮上盖的下端连接，所述导光柱的第二端与所述挡位按键连接；所述主控电路板在与所述导光柱的第二端位置相对应的位置处配置有第二挡位显示模组，所述第二挡位显示模组用于显示对应的第二挡位字符并将所述旋钮上盖上的第二挡位字符点亮。

进一步地，所述支座的两端均开设有与所述齿条槽相连通的导向孔，所述齿条的两端均配置有导向柱，所述导向柱与所述导向孔可滑动配合，所述第一弹性部件套设于所述导向柱；所述支座的侧部开设有与所述齿条槽相连通的避让槽，所述避让槽用于供所述主动齿轮的轮齿伸进并与所述齿条的轮齿啮合。

进一步地，所述挡位组件还包括支座端盖，所述齿条槽的一端贯通所述支座的第一端，所述支座端盖配置于所述支座的第一端，且所述支座的其中一导向孔延伸至所述支座端盖。

进一步地，所述齿条的中部开设有贯通其上下端的阶梯孔，所述阶梯孔包括由上至下依次设置的孔径小端和孔径大端，所述弹性定位部件包括定位柱以及第二弹性部件，所述定位柱包括依次连接的导向部、限位部以及定位部，所述导向部与所述孔径小端可滑动配合，且所述第二弹性部件套设于所述导向部上并位于所述齿条的内壁和所述限位部之间，所述限位部与所述孔径大端可滑动配合，所述定位部能够与所述挡位槽或所述稳态槽配合；和/或，所述从动齿轮、信号发生单元以及信号感应单元三者同轴；和/或，所述信号发生单元为磁场发生器，所述信号感应单元为角度传感器，所述角度传感器与所述磁场发生器之间无接触连接。

进一步地，所述壳体包括依次设置的面板、上支架、下支架以及底座；所述面板配置于顶部并供所述旋钮穿出；所述上支架扣合在所述底座上，所述下支架位于所述上支架和所述底座之间，所述主动齿轮、挡位组件和所述从动齿轮均位于所述上支架和所述下支架之间；所述主转动体的上端穿出所述上支架外并与所述旋钮连接，所述主动齿轮可转动地安装于所述下支架，且所述主动齿轮由所述上支架和所述下支架限位；所述从动齿轮可转动地安装于所述下支架并由所述上支架限位；所述主控电路板位于所述下支架和所述底座之间。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、换挡后自回位功能通过主动齿轮与齿条啮合的方式实现，能够提升换挡操纵手感；

2、挡位组件的结构设计能够利于简化其结构，从而使该单稳态旋钮换挡装置的整体结构得以简化；

3、采用双齿条对称设置的结构，换挡操纵手感更清晰明确，能够进一步提升换挡操纵手感；

4、结合转动旋钮换挡结构以及按压旋钮上盖换挡结构，能够做到简化挡位组件的整体结构，以及缩小挡位组件的整体体积，从而使该单稳态旋钮换挡装置的整体结构更紧凑，体积更小，重量更轻，安装时所需占用空间更小，从而更方便安装；

5、由于从动齿轮、磁铁以及角度传感器三者同轴设置，使得该单稳态旋钮换挡装置的检测精度更好，从而使换挡精度更高、可控性更好；

6、适配性好，可适用于传动燃油汽车以及新能源汽车。

附图说明

图1为本发明的单稳态旋钮换挡装置的结构示意图；

图2为图1所示的单稳态旋钮换挡装置的分解图；

图3为图1所示的单稳态旋钮换挡装置的俯视图；

图4为图3所示的单稳态旋钮换挡装置中的A-A方向的剖视图；

图5为图3所示的单稳态旋钮换挡装置中的B-B方向的剖视图；

图6为图3所示的单稳态旋钮换挡装置中的另一视角的剖视图；

图7为图2所示的单稳态旋钮换挡装置中的旋钮的分解图；

图8为图2所示的单稳态旋钮换挡装置中的挡位组件的剖视图；

图9为图8所示的挡位组件中的支座的结构示意图；

图10为图8所示的挡位组件中的齿条处于第一视角下的结构示意图；

图11为图8所示的挡位组件中的齿条处于第二视角下的结构示意图；

图12为图8所示的挡位组件中的定位柱的结构示意图；

图13为图2所示的单稳态旋钮换挡装置中的从动齿轮的结构示意图。

图中：1、壳体；11、面板；111、主面板；112、副面板；1121、第一挡位字符；12、上支架；13、下支架；14、底座；2、旋钮组件；21、旋钮；211、通孔；213、翻边结构；214、卡扣；22、旋钮上盖；221、第二挡位字符；222、避空槽；3、主转动体；31、主动齿轮；32、主连接筒；4、导光柱；5、挡位组件；51、支座；511、齿条槽；512、挡位槽；513、稳态槽；514、导向孔；52、齿条；521、导向柱；522、阶梯孔；523、弹片结构；524、限位块；525、定位槽；53、第一弹性部件；54、弹性定位部件；541、定位柱；5411、导向部；5412、限位部；5413、定位部；55、支座端盖；6、从转动体；61、从动齿轮；611、安装槽；612、定位结构；62、磁场发生器；542、第二弹性部件；7、主控电路板；71、角度传感器；72、挡位按键；8、硅胶垫；9、线束；10、副控电路板。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1-图5，示出了本发明一较佳实施例的一种单稳态旋钮换挡装置，包括壳体1、旋钮组件2、主转动体3、导光柱4、至少一组挡位组件5、从转动体6、主控电路板7、硅胶垫8、线束9以及副控电路板10。

其中，为方便安装，参见图2以及图4，壳体1包括依次设置的面板11、上支架12、下支架13以及底座14；面板11用于与汽车上的面板安装位固定，该面板11配置于顶部并供旋钮组件2穿出，上支架12优选通过卡扣方式扣合在底座14上，且两者之间可通过螺钉加固连接，下支架13位于上支架12和底座14之间，该下支架13主要用于支撑主转动体3、挡位组件5以及从转动体6。

参见图2，在本实施方式当中，面板11优选包括中部带穿孔的主面板111以及中部带安装孔的副面板112，主面板111优选通过卡扣连接方式安装于副面板112的安装孔中，以实现主面板111与副面板112两者之间的快捷安装，主面板111的穿孔供旋钮组件2穿出，副面板112的顶面配置有第一挡位字符1121，比如图3中示出的R/N/D等挡位字符，其中，为能够实现第一挡位字符1121的挡位显示，副面板112优选使用透光材质制成，比如副面板112可使用透明的塑料材质制成或使用IMD(也即模内覆膜工艺)工艺制备形成，以使副控电路板10上的第一挡位显示模组的灯光能够通过副面板112透出，实现第一挡位字符1121的挡位可视化，方便供用户直观看到当前的挡位。因面板11为分体结构(包括主面板111和副面板112)，可利于降低制造成本。

参见图3以及图4，旋钮组件2配置于壳体1的面板11上，在本实施方式当中，为更方便操作以及简化结构，旋钮组件2包括旋钮21以及旋钮上盖22。

具体如图7所示，旋钮21配置有贯通其上下端的通孔211，旋钮21的顶部配置有环状的翻边结构213，而旋钮21的内壁配置有卡扣214。

旋钮上盖22的顶面配置有第二挡位字符221，比如图3中示出的P挡字符，旋钮上盖22可滑动地安装于通孔211内，使其能够相对旋钮21上下滑动，从而可通过按压旋钮上盖22而实现触发主控电路板7上的挡位按键72，实现换挡，如此，能够更方便切换P挡(停车挡)的同时，还可利于简化挡位组件5的结构，使挡位组件5的整体体积更小，从而使该单稳态旋钮换挡装置的整体结构得以简化并使其结构更紧凑，利于小型化设计，占用空间更小，更方便安装。

继续参见图7，作为优选的实施方式，为对旋钮上盖22进行向上方向的限位，旋钮21的顶部配置有朝内延伸的环状的翻边结构213，旋钮上盖22位于该翻边结构213和主转动体3的上端之间，利用翻边结构213和主转动体3实现对旋钮上盖22进行轴线方向的限位，使旋钮上盖22能够可靠安装于旋钮21内。

作为优选的实施方式，为能够实现第二挡位字符221的挡位显示，旋钮上盖22使用透光材质制成，比如可使用透明的塑料材质制成或使用IMD(也即模内覆膜工艺)工艺制备形成，以使主控电路板7上的第二挡位显示模组的灯光能够通过旋钮上盖22透出，实现第二挡位字符221的挡位可视化，方便供用户直观看到当前的挡位。

继续参见图7，作为优选的实施方式，旋钮上盖22的外周缘开设有贯通其上下端的避空槽222，该避空槽222能够供旋钮21内壁上的卡扣214穿过，以方便安装旋钮上盖22。

继续参见图4以及图5，主转动体3与旋钮21连接，以能够跟随旋钮21转动。

主转动体3优选包括主动齿轮31以及配置于主动齿轮31上的主连接筒32，主动齿轮31的外径比主连接筒32的外径大，以使主转动体3能够形成一台阶面，主动齿轮31可转动地套装于下支架13的支撑筒上，且主动齿轮31位于上支架12和下支架13之间，具体而言，主转动体3的台阶面与上支架12的凸台贴合，主动齿轮31的下端面与下支架13的凸台贴合，利用上支架12和下支架13共同作用而对主转动体3进行轴向方向的限位，主连接筒32穿出上支架12外并与旋钮21连接。

具体而言，主连接筒32的上端开设有若干卡扣槽，卡扣槽与旋钮21的内壁上的卡扣214配合，以实现主转动体3和旋钮21之间的快捷以及可靠连接。

继续参见图4以及图5，导光柱4可滑动地安装于壳体1，具体而言，导光柱4位于主转动体3中，导光柱4的第一端与旋钮上盖22的下端连接，导光柱4的第二端与主控电路板7上的挡位按键72连接，并且第二挡位显示模组位于导光柱4的第二端的正下方，导光柱4的配置可方便实现旋钮上盖22和主控电路板7上的挡位按键72两者之间的连接的同时，还可增强第二挡位字符221的挡位显示效果。

参见图4，具体而言，导光柱4的第一端可配置有倒扣以及第一定位部件，旋钮上盖22的下端配置有倒扣槽以及第二定位部件，倒扣与倒扣槽配合，第一定位部件与第二定位部件配合，实现两者之间的周向限位；下支架13的支撑筒配置有滑孔，导光柱4的第二端穿过滑孔并与滑孔可滑动连接，以使导光柱4能够相对下支架13上下滑动，从而实现触发主控电路板7上的挡位按键72。

作为优选的实施方式，导光柱4的外周壁开设有沿其上下方向延伸的导向凹槽，下支架13的支撑筒的内壁配置有导向凸条，导向凸条与导向凹槽配合，如此，能够实现对导光柱4进行导向的同时，还可对导光柱4进行周向限位，从而防止二者相互旋转。

参见图6以及图8，挡位组件5位于上支架12和下支架13之间，挡位组件5包括支座51、齿条52、第一弹性部件53以及弹性定位部件54，支座51优选为呈长方体中空结构，支座51优选通过卡扣连接方式固定配置于下支架13，支座51开设有一齿条槽511、以及与齿条槽511相连通的若干挡位槽512以及一稳态槽513，若干挡位槽512和稳态槽513沿支座51的长度方向依次设置，且稳态槽513位于若干挡位槽512的中间，齿条52能够滑动地安装于齿条槽511内，齿条52与主动齿轮31啮合，第一弹性部件53配置于支座51和齿条52的端部之间，第一弹性部件53用于给齿条52提供复位的弹性力，弹性定位部件54配置于齿条52上，且弹性定位部件54能够在与挡位槽512配合或与稳态槽513配合之间切换，并能够在齿条52的复位作用下而与稳态槽513配合，实现每次旋钮21换挡后均能够自动复位至稳态位。

如此，在主动齿轮31的驱动下，齿条52在齿条槽511中滑动，同时带动弹性定位部件54在与稳态槽513配合或与对应的挡位槽512配合之间切换，产生操纵手感，由于第一弹性部件53被压缩以及稳态槽513位于若干挡位槽512的中间，在松开旋钮21后，齿条52能够在第一弹性部件53的弹性力作用下而复位至原始位置，使得弹性定位部件54复位至与稳态槽513配合，同时，带动旋钮21复位。

其中，可以理解的是，若干挡位槽512的挡位与第一挡位字符1121一一对应，比如若干挡位槽512包括与稳态槽513相邻的两个N挡挡位槽、以及位于两个N挡挡位槽的两端的D挡挡位槽以及R挡挡位槽。

为能够进一步提升操纵手感，作为优选的实施方式，挡位组件5配置有两组，两组挡位组件5分置于主动齿轮31的相对两侧，两组挡位组件5中的齿条52分别与主动齿轮31的相对两侧啮合。

具体而言，支座51的两端均开设有与齿条槽511相连通的导向孔514，该导向孔514的孔径比齿条槽511的槽宽尺寸小，齿条52的两端均配置有导向柱521，导向柱521与导向孔514可滑动配合，第一弹性部件53套设于导向柱521上，实现对齿条52进行良好支撑的同时，还可提高齿条52的导向效果，使齿条52的滑动更顺畅。

继续参见图8以及图9，为方便齿条52以及第一弹性部件53的安装，作为优选的实施方式，挡位组件5还包括支座端盖55，齿条槽511的一端贯通支座51的第一端，支座端盖55通过卡扣方式配置于支座51的第一端，且支座51的其中一导向孔514延伸至支座端盖55，也即支座51的第一端为敞开结构，而支座51的第二端为配置有导向孔514的半封闭结构，如此，安装齿条52以及第一弹性部件53时，可将齿条52以及第一弹性部件53从支座51的第一端穿入，从而使齿条52以及第一弹性部件53能够安装于齿条槽511中，接着再将支座端盖55通过卡扣连接方式或螺钉连接方式配置于支座51的第二端即可，方便安装。

作为优选的实施方式，支座51的侧部开设有与齿条槽511相连通的避让槽，避让槽用于供主动齿轮31的轮齿伸进并与齿条52的轮齿啮合。

参见图8、图10以及图11，作为优选的实施方式，齿条52的中部开设有贯通其上下端的阶梯孔522，阶梯孔522包括由上至下依次设置的孔径小端和孔径大端，弹性定位部件54包括定位柱541以及第二弹性部件542，具体如图12所示，定位柱541包括依次连接的导向部5411、限位部5412以及定位部5413，导向部5411与孔径小端适配并与孔径小端可滑动配合，且第二弹性部件542套设于导向部5411上并位于齿条52的定位槽525和限位部5412之间，限位部5412与孔径大端适配并与孔径大端可滑动配合，定位部5413能够与挡位槽512配合或与稳态槽513配合，如此，利用限位部5412与阶梯孔522的阶梯面之间的配合而实现对定位柱541进行向上方向的限位，而利用限位部5412与齿条槽511的底壁之间的配合而实现对定位柱541进行向下方向的限位，从而实现定位柱541的可靠安装，利用第二弹性部件542给定位柱541提供弹性支撑，使得定位部5413能够在缩进阶梯孔522内或伸出阶梯孔522外之间切换，从而使定位部5413能够在与稳态槽513配合或与挡位槽512配合之间切换。

可以理解的是，第一弹性部件53和第二弹性部件542优选为弹簧，当然也可以为弹片。

作为优选的实施方式，齿条52上还配置有用于储存润滑油的第一油槽以及第二油槽；第一油槽配置于阶梯孔522的孔壁上，如此，能够改善弹性定位部件54与阶梯孔522之间的滑动摩擦副，使弹性定位部件54的滑动更顺畅；第二油槽配置于齿条52的外侧面，且该第二油槽优选配置于齿条52的与其上的轮齿相对的一侧面上，以能够改善齿条52与齿条槽511之间的滑动摩擦副，使齿条52滑动更顺畅。

参见图10，为防止弹性定位部件54在齿条52上自由脱出，作为优选的实施方式，齿条52远离孔径小端的一侧配置有弹片结构523，该弹片结构523的端部配置有限位凸台，该限位凸台能够与限位部5412的下端相抵，以实现限制定位柱541的向下极限位移。弹片结构523因具备弹性，安装弹性定位部件54时，可驱动限位凸台远离阶梯孔522，安装完毕后，再驱动限位凸台靠近阶梯孔522，方便弹性定位部件54的安装。

继续参见图11，作为优选的实施方式，齿条52靠近孔径小端的一侧配置有限位块524，该限位块524能够与支座51的避让槽的侧壁相抵，从而实现防止在D/R挡位时，齿条52的滑动位移超出挡位检测的范围，提高换挡可靠性。

参见图4-图6，从转动体6可转动地安装于壳体1内，具体而言，从转动体6可转动地安装于下支架13的孔位上，从转动体6位于上支架12和下支架13之间，该从转动体6能够与上支架12上的十字定位件相抵，实现轴向方向的限位，避免从转动体6与下支架13之间的孔位脱离，从转动体6配置有从动齿轮61以及配置于从动齿轮61的安装槽611中的信号发生单元，从动齿轮61与主动齿轮31啮合，信号发生单元用于产生角度信息，信号发生单元与主控电路板7上的信号感应单元配合。

换挡时，通过转动旋钮21，使旋钮21带动主动齿轮31，主动齿轮31带动齿条52以及从动齿轮61，使信号发生单元根据旋钮21产生不同的角度信息，信号感应单元接收到信号发生单元所产生的角度信息，主控电路板7根据角度信息而判定用户的换挡需求，并将换挡需求发送至汽车换挡控制器，汽车换挡控制器控制汽车换挡执行器而实现换挡。

作为优选的实施方式，从动齿轮61、信号发生单元以及信号感应单元三者同轴。

作为优选的实施方式，信号发生单元为磁场发生器62，比如采用湿式铁氧体永磁材料制作的磁铁，磁铁的充磁方向为径向充磁，信号感应单元为角度传感器71，比如霍尔传感器，角度传感器71与磁场发生器62之间无接触连接。

参见图13，作为优选的实施方式，为准确安装磁铁并确保每一单稳态旋钮换挡装置的磁铁安装方向的统一性，磁铁为矩形结构，从动齿轮61上配置有定位结构612，该定位结构612朝向单稳态旋钮换挡装置的某一设定方向，磁铁的N极方向朝向定位结构612。具体而言，定位结构612可以为定位缺口或定位平面。

主控电路板7上配置有挡位按键72、第二挡位显示模组(图中未示出)、信号感应单元(也即角度传感器71)以及若干线束槽位，线束9的第一端与主控电路板7上的其中一线束槽位连接，线束9的第二端与副控电路板10上的线束槽位连接，而主控电路板7上的其余线束槽位用于与汽车线束连接，用于与汽车进行挡位信号交互。

主控电路板7配置于底座14内，并位于下支架13和底座14之间，主控电路板7的顶部包覆有硅胶垫8，通过在主控电路板7上配置硅胶垫8，能够提升旋钮上盖22的按压手感的同时，还可起到防尘以及防水的作用。

副控电路板10配置于副面板112的下方，副控电路板10配置有第一挡位显示模组，其中，该第一挡位显示模组以及第二挡位显示模组均可以为Mini-LED显示模组。

本发明的单稳态旋钮换挡装置的工作原理如下：

D/N/R挡换挡：

驾驶员根据换挡意图操作旋钮21，旋钮21带动主转动体3绕自身轴线旋转，主转动体3上的主动齿轮31驱使齿条52运动至指定的挡位槽512内，同时主转动体3上的主动齿轮31驱动从转动体6上的从动齿轮61和磁铁共同旋转，主控电路板7上的角度传感器71会实时检测磁铁的位置(也即旋钮21的位置)并将位置信号传输至汽车的汽车换挡控制器，汽车换挡控制器根据驾驶员的换挡意图去控制汽车换挡执行器作出相应的换挡动作，在该过程中，齿条52在滑动的同时会压缩第一弹性部件53，当驾驶员松开旋钮21时，齿条52在第一弹性部件53的推力作用下复位到稳态位置，在齿条52运动的过程中，定位柱541在第二弹性部件542的作用下会做伸缩运动，当定位柱541的定位部5413进入挡位槽512内时将产生换挡手感；

P挡换挡：

驾驶员按下旋钮上盖22，旋钮上盖22推动导光柱4向下运动，导光柱4压迫硅胶垫8直至触发主控电路板7上的挡位按键72，此时第二挡位显示模组的灯芯被点亮，灯光通过导光柱4扩散至旋钮上盖22，P挡字符被点亮，同时，主控电路板7将P挡信号传输至汽车换挡控制器，汽车换挡控制器根据驾驶员的换挡意图去控制汽车换挡执行器作出相应的换挡动作，实现P挡换挡。

本发明的单稳态旋钮换挡装置具备如下优点：

1、换挡后自回位功能通过主动齿轮31与齿条52啮合的方式实现，能够提升换挡操纵手感；

2、挡位组件5的结构设计能够利于简化其结构，从而使该单稳态旋钮换挡装置的整体结构得以简化；

3、采用双齿条52对称设置的结构，换挡操纵手感更清晰明确，能够进一步提升换挡操纵手感；

4、结合转动旋钮21换挡结构以及按压旋钮上盖22换挡结构，能够做到简化挡位组件5的整体结构，以及缩小挡位组件5的整体体积，从而使该单稳态旋钮换挡装置的整体结构更紧凑，体积更小，重量更轻，安装时所需占用空间更小，从而更方便安装；

5、由于从动齿轮61、磁铁以及角度传感器71三者同轴设置，使得该单稳态旋钮换挡装置的检测精度更好，从而使换挡精度更高、可控性更好；

6、适配性好，可适用于传动燃油汽车以及新能源汽车。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，包括壳体、旋钮、主转动体、至少一组挡位组件、从转动体以及主控电路板；

所述旋钮可转动地安装于所述壳体上；

所述主转动体与所述旋钮连接，以能够跟随所述旋钮转动，所述主转动体上配置有主动齿轮；

所述挡位组件包括支座、齿条、第一弹性部件以及弹性定位部件，所述支座固定配置，所述支座开设有一齿条槽、以及与所述齿条槽相连通的若干挡位槽以及一稳态槽，若干所述挡位槽和所述稳态槽沿所述支座的长度方向依次设置，且所述稳态槽位于若干所述挡位槽的中间，所述齿条能够滑动地安装于所述齿条槽内，所述齿条与所述主动齿轮啮合，所述第一弹性部件配置于所述支座和所述齿条的端部之间，所述第一弹性部件用于给所述齿条提供复位的弹性力，所述弹性定位部件配置于所述齿条上，且所述弹性定位部件能够在与所述挡位槽配合或与所述稳态槽配合之间切换，并能够在所述齿条的复位作用下而复位与所述稳态槽配合；

所述从转动体可转动地安装于所述壳体内，所述从转动体配置有从动齿轮以及配置于所述从动齿轮上的信号发生单元，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；

所述主控电路板上配置有信号感应单元，所述信号感应单元与所述信号发生单元配合，并用于接收所述从动齿轮的转动角度信息。

2.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述挡位组件配置有两组，两组所述挡位组件分置于所述主动齿轮的相对两侧，两组所述挡位组件中的齿条分别与所述主动齿轮的相对两侧啮合。

3.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述壳体的顶面配置有若干第一挡位字符，至少所述壳体的顶面使用透光材质制成；所述单稳态旋钮换挡装置还包括与所述主控电路板电连接的副控电路板，所述副控电路板安装于所述壳体，所述副控电路板上配置有位于所述第一挡位字符的正下方的第一挡位显示模组，所述第一挡位显示模组用于显示对应的所述第一挡位字符并将所述壳体上的第一挡位字符点亮。

4.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，还包括旋钮上盖，所述旋钮配置有贯通其上下端的通孔，所述旋钮上盖可滑动地安装于所述通孔内，所述旋钮上盖的顶部配置有一第二挡位字符，所述旋钮上盖能够触发位于所述主控电路板上的挡位按键，所述挡位按键所触发的挡位与所述第二挡位字符的挡位相匹配。

5.如权利要求4所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述第二挡位字符为P挡字符。

6.如权利要求4所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述旋钮上盖使用透光材质制成；所述单稳态旋钮换挡装置还包括导光柱，所述导光柱可滑动地配置于所述壳体内并穿过所述主转动体，所述导光柱的第一端与所述旋钮上盖的下端连接，所述导光柱的第二端与所述挡位按键连接；所述主控电路板在与所述导光柱的第二端位置相对应的位置处配置有第二挡位显示模组，所述第二挡位显示模组用于显示对应的第二挡位字符并将所述旋钮上盖上的第二挡位字符点亮。

7.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述支座的两端均开设有与所述齿条槽相连通的导向孔，所述导向孔的孔径比所述齿条槽的槽宽尺寸小，所述齿条的两端均配置有导向柱，所述导向柱与所述导向孔可滑动配合，所述第一弹性部件套设于所述导向柱。

8.如权利要求7所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述挡位组件还包括支座端盖，所述齿条槽的一端贯通所述支座的第一端，所述支座端盖配置于所述支座的第一端，且所述支座的其中一导向孔延伸至所述支座端盖。

9.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述齿条的中部开设有贯通其上下端的阶梯孔，所述阶梯孔包括由上至下依次设置的孔径小端和孔径大端，所述弹性定位部件包括定位柱以及第二弹性部件，所述定位柱包括依次连接的导向部、限位部以及定位部，所述导向部与所述孔径小端可滑动配合，且所述第二弹性部件套设于所述导向部上并位于所述齿条的内壁和所述限位部之间，所述限位部与所述孔径大端可滑动配合，所述定位部能够与所述挡位槽配合或与所述稳态槽配合；和/或，所述从动齿轮、信号发生单元以及信号感应单元三者同轴；和/或，所述信号发生单元为磁场发生器，所述信号感应单元为角度传感器，所述角度传感器与所述磁场发生器之间无接触连接。

10.如权利要求1所述的一种单稳态旋钮换挡装置，其特征在于，所述壳体包括依次设置的面板、上支架、下支架以及底座；所述面板配置于顶部并供所述旋钮穿出；所述上支架扣合在所述底座上，所述下支架位于所述上支架和所述底座之间，所述主动齿轮、挡位组件和所述从动齿轮均位于所述上支架和所述下支架之间；所述主转动体的上端穿出所述上支架外并与所述旋钮连接，所述主动齿轮可转动地安装于所述下支架，且所述主动齿轮由所述上支架和所述下支架限位；所述从动齿轮可转动地安装于所述下支架并由所述上支架限位；所述主控电路板位于所述下支架和所述底座之间。

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