CN115003935A - 一次冲撞旋转式单稳态换档器 - Google Patents

Abstract

一种具有旋钮的旋转式换档器，该旋钮以单稳态和返回中央取向的方式双向地且偏置地被支撑在壳体上。印刷电路板组件被结合在壳体中并且该印刷电路板组件包括传感器和处理器。正齿轮以可旋转的方式被支撑在壳体内并由旋钮致动，该正齿轮支撑靠近传感器的磁体。旋钮的旋转导致磁体相对于传感器的旋转移位，以使处理器发出换档器位置改变的指令。旋钮结合了图形显示器，该图形显示器用于指示组件的当前换档器位置。

Description

一次冲撞旋转式单稳态换档器

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年12月17日提交的美国专利申请No.17/124,549的优先权，该美国专利申请要求2019年12月18日提交的美国临时专利申请No.62/949,515的优先权，这些专利申请的内容被并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及旋转式换档器组件(rotary shifter assembly)。更具体地，本发明公开了一种旋转式换档器，该旋转式换档器具有单次冲撞(bump)或一个位置单稳态顺时针(cw)或逆时针(ccw)的齿轮/档选择(gear selection)，用于相继地换档通过停车(Park)、倒车(Reverse)、空档(Neutral)、前进(Drive)和手动(Manual)的位置，这与直接换档功能相结合，在该直接换档功能中拨动件(dial)保持在cw或ccw方向，以便在直接前进或直接停车配置之间换档。

背景技术

现有技术公开了多种旋转式换档器配置。CN 109973640中阐述了这方面的第一示例，其公开了一种具有自动复位功能的单稳态旋转式旋钮选择器，并且教导了以顺时针和逆时针方式布置的双扭力弹簧。

DE 10 2005 002 086教导了一种旋转式线控换档器(参见翻译)，该换档器具有用于在档位(gear position)之间换档的开槽引导件和端部止动件(end stop)的变型。

CN 109505966公开了一种具有多个磁性位置指示部件的旋转式换档器。

CN 110185785教导了具有磁体和霍尔型传感器的多稳态连续旋转式旋钮换档器。

US 7,971,498(Meyer)教导了一种具有可调节止动装置以限制旋转的控制装置。

穆勒(Muller)的US 8,581,718教导了机动车辆应用中的旋转式换档器，其中换档器可以包括薄膜(TFT)晶体管功能。

菲特(Fett)的US 9,334,949教导了一种机动化换档器旋钮，该换档器旋钮具有环形齿轮(ring gear)布置(非单稳态)的变型。

霍斯金斯(Hoskins)的US 9,863,526公开了一种旋转式开关换档器，该旋转式开关换档器具有可编程端部止动件和/或可变触觉反馈装置。

最后，普罗文萨(Provenza)的US 2015/0226317公开了一种单稳态旋转式变速器选择系统，该选择系统包括沿着参考位置与轴向压下位置之间的中央轴线进行轴向地移动的选择器。

发明内容

本发明公开了一种旋转式换档器组件，该旋转式换档器组件具有在相反的端部止动位置处的单稳态一次冲撞功能，并且该旋转式换档器组件包括以可旋转的方式支撑在壳体之上的旋钮状手柄。手柄可以是一件式的，或被设置为上下共旋转部件。

印刷电路板组件(PCBA)被结合到壳体中并且包括传感器和处理器。正齿轮(spurgear)被支撑在壳体内并由旋钮状手柄致动。磁体被支撑在靠近传感器的正齿轮上，并受到被配置在手柄的下周向上的环形齿轮的影响，使得旋钮状手柄的旋转导致磁体相对于PCBA传感器移位(displacement)，以使处理器发出换档器位置改变的指令。显示器部件被定位在与PCBA连通(communicate)的手柄上，以用于指示组件的当前换档器位置。

旋钮状手柄还包括开放内部，该开放内部结合具有内周向齿部的内周向环形齿轮，该内周向齿与所述正齿轮的相对外部齿啮合(mesh)或相互接合。壳体还包括被固定在下盖壳体上的主壳体。壳体的面向外的壁缘(ledge)以与周向延伸的环形齿轮结合的方式支撑正齿轮。

旋钮状手柄还包括内部延伸的致动部分，当旋转时，该致动部分可围绕壳体移位有限的弓形距离，换档阻力/偏置响应于顺时针旋转或逆时针旋转中的任一者而被施加在致动部分上，以提供单稳态换档功能。响应于将所述旋转状旋钮保持在最大旋转的顺时针位置或逆时针位置，提供从停车换档器位置换挡至前进换档器位置或者从前进换档器位置换挡至停车换档器位置的直接换档功能。

在第一选定的变型中，扭力弹簧被固定到壳体并且具有第一腿部和第二腿部，该第一腿部和第二腿部响应于顺时针旋转或逆时针旋转中的任一者的旋转而交替地抵接内部延伸的致动部分。紧固件和弹簧保持器被设置成用于将扭力弹簧固定在壳体上。旋钮状手柄的开放内部还包括内突起部，该内突起部坐置在弓形轨道内，该弓形轨道被配置在壳体的外周界(perimeter)内，以用于限定顺时针方向或逆时针方向中的任一者的旋转的范围。内部延伸的致动部分还包括侧向延伸的翼部，该翼部交替地抵接扭力弹簧的腿部。

在第二选定的变型中，一对弹簧加载棘爪被结合至主壳体中，这些棘爪抵接被限定在可旋转手柄的内周向轮廓上的相对的倾斜表面，以在手柄从单稳态的顺时针旋转方向或逆时针旋转方向中的任一者被释放时将手柄作用至中央位置。其他特征包括还具有处理器的PCBA，该处理器在接收到来自靠近传感器定位的磁体的信号或来自外部信号的信号时，将换档器组件重置到停车的换档器位置。

照明部件与集成到表面显示器中的LED元件和图形显示器相关联。显示器还可以包括薄膜晶体管显示器或有机发光二极管显示器中的任一者。图形显示器还包括具有LED背光元件的分段式LCD元件。

附图说明

现在将参考附图，当结合以下详细描述阅读时，其中相同的附图标记在若干视图中指代相同的部件，并且其中：

图1是根据本发明的旋转式换档器的分解图，该旋转式换档器合并有手柄组件、图形显示器、扭力弹簧(torsion spring)、主壳体、ASM齿轮和磁体、PCBA和下壳体中的每一者；

图2是诸如图1描绘的旋转式换档器的组装透视图；

图3是其中图形显示器被去除的旋转式换档器的俯视平面图，并且示出了放置在主壳体上的扭力弹簧，描绘了与可旋转手柄组件相关联的内部延伸弹簧致动部分相结合的单次冲撞单稳态轮廓；

图4是图3的旋转且向下看的透视图，并且从另一角度描绘了旋转式换档器的内部。

图5是本发明的主壳体、齿轮和扭力弹簧部件的剖视图。

图6是其中去除了其他部件的另一剖视图和向下看的透视图，并且示出了具有单次冲撞致动部分的可旋转手柄组件的环状内部，该单次冲撞致动部分与齿轮和PCBA相结合；

图7是另一侧旋转截面透视图，描绘了靠近集成到PCBA中的传感器布置的ASM齿轮和底部内部安装的磁体；

图8是类似于图4所示的俯视平面图，并且示出了旋转式换档器处于初始位置(home position)。

图9是图8的后续图，并且描绘了手柄组件在顺时针方向旋转，使得手柄的内突起部抵接被配置在主壳体中同时与弹簧致动部分旋转式接合的端部止动位置。

图10是图8的替代后续图，并且描绘了手柄组件在逆时针方向旋转，使得手柄的内突起部抵接被配置在主壳体中同时以与图9所描述的方向相反的方向与弹簧致动部分旋转式接合的附加端部止动位置；

图11是行星齿轮和手柄组件内部环状配置且集成的环形齿轮的相互接合的俯视平面图；

图12是类似于其中部分被去除的图6所示的图示，并且从另一个角度描绘了行星齿轮和环形齿轮的接合；

图13是基本上如图4所示的组件的竖向剖面图，并且描绘了齿轮和底侧支撑磁体被布置在与位于底侧的PCBA和传感器连通的主壳体内的方式；

图14和图15提供了处于图8的原始位置的组件的一对俯视图；

图16和图17提供了如图9所示的组件在顺时针单稳态致动位置以从停车位置换档至倒车位置的后续一对俯视图；

图18和图19提供了如图10所示的组件在逆时针单稳态致动位置以换档回停车位置的另一对后续俯视图；

图20是在初始位置的组件的重复俯视图，其中图21随后描绘了旋转式换档器的cw或ccw定向的单稳态致动；

图22A至图22E描绘了旋转式换档器在停车、倒车、空档、前进和手动操作档位中的每一者之间的单次冲撞操作的一系列图示；

图23是换档器在图3的原始位置中的重复图示；

图24是根据本发明的换档器cw旋转到端部止动位置并保持确定的时间段(例如，大于两秒)以完成直接换档操作的图示；

图25A至图25C示出了由直接换档操作提供的停车换档器位置至前进换档器位置和返回停车换档器位置的一连串操作；

图26A至图26D进一步示出了由直接换档操作提供的倒车至前进至手动至停车的换档器位置的一连串操作；

图27是用于根据命令而使换档器组件从任何档返回到停车位置的第一换档指示特征；

图28是换档器显示返回到停车位置的图27所示的操作的后续图；

图29是对应于操作者被要求压下制动踏板以将组件从停车位置释放以及诸如其中手柄组件可以移动但档保持在停车位置的停车锁定图示；

图30是对应于图29中描述的功能的空档锁定图示；

图31是结合到本发明的换档器中的图形显示器的图示；

图32是根据本发明的另一实施方式的旋转式换档器的分解图，并且该旋转式换档器用结合在主壳体中的一对弹簧加载棘爪代替图1的返回中央扭力弹簧，这些棘爪抵接被限定在可旋转手柄的内周向轮廓上的相对的倾斜表面，以便在释放时将手柄作用到中央位置；

图33是手柄组件的俯视平面剖面图，并且示出了弹簧加载棘爪在原始位置与下手柄接合；

图34是对应于图33的俯视平面剖面图，描绘了换档器显示器处于停车位置；

图35是类似于图33的俯视平面剖面图，并且描绘了手柄在顺时针方向旋转，以及对应于与被配置在手柄的内周向上的第一组倾斜表面进行配合(interface)的弹簧加载棘爪；

图36是对应于图35的俯视平面图，描绘了换档器显示器处于倒车位置，其中相继的一次冲撞顺时针移位适于逐渐地使显示器换档通过空档、前进和手动位置中的每一者；

图37是类似于图33的俯视平面剖面图，并且描绘了手柄在逆时针方向旋转，并且对应于与被配置为在手柄的内周向上的第二组倾斜表面进行配合的弹簧加载棘爪；

图38是对应于图37的俯视平面图，描绘了换档器显示器返回到停车位置；

图39是沿图32中的线39-39截取的俯视平面剖面图，并示出了手柄组件的内部，该手柄组件包括配置在手柄的下周向上的环形齿轮，该环形齿轮与带有端部支撑磁体的正齿轮配合并使其旋转，其中磁体相对于安装在PCB上的传感器的旋转被传送到处理器以发出换档器位置改变的指令；以及

图40是图32的已组装换档器的侧部或高度延伸剖面图，并示出了ASM正齿轮和磁体以及安装在PCBA上的传感器。

具体实施方式

参考附图，本发明公开了一种旋转式换档器组件，参见根据第一实施方式的图1和图2中的每一个图中被描绘为10，以及在第二实施方式中的图32和图40中被描绘为150。在任一变型中，可旋转式换档器提供单次冲撞或一个位置单稳态顺时针(cw)或逆时针(ccw)档选择，以用于相继地换档通过停车、倒车、空档、前进以及手动位置。如将进一步公开的，附加的直接换档特征包括在确定的时间间隔内保持在cw或ccw方向的拨动件，以用于在直接前进或直接停车配置之间换档。

首先参考图1，描绘了根据本发明的旋转式换档器的分解图。换档器组件包括每个旋钮状手柄组件12(诸如包括被配置在该手柄组件12的周向外部上的上部滚花(knurled)用户抓握轮廓13)。手柄12以可旋转的方式支撑在主壳体14上。壳体的下盖部分16包括内部和环状支撑周缘(rim)17，以用于坐置主壳体14的下侧并且以便将圆形印刷电路板组件(PCBA)18夹在其间。

ASM或行星齿轮(也称为正齿轮)20被支撑在主壳体14内，并且在被旋钮状手柄12(经由如图6中进一步描述的周向配置的环形齿轮)致动时，将端部安装的磁体22移位，将该磁体22定位在与PCBA 18相关联的传感器部件70(参见图7)附近。尽管未示出，但可替代的设想变型用端部支撑磁体代替行星齿轮，有利于将环形或箍状磁体直接结合到可旋转式旋钮的底部周界中，环形形状的磁体移位或越过(ride over)安装到PCBA的传感器，以便为各种换档器位置提供位置感测。

其他特征包括扭力弹簧24，该扭力弹簧24经由弹簧保持器26和紧固件28固定在主壳体12上，并且如将进一步描述的，向手柄的顺时针(cw)或逆时针(ccw)旋转提供所需的换档阻力偏置，以便提供单稳态和直接换档功能中的每一者。还以30描绘了用于结合到组件中的图形显示器部件，并且如随后将描述的，该图形显示器部件可以被设置在各种不同的应用中，不限于薄膜晶体管(TFT)、有机发光二极管(OLED)、或分段式显示器中的任何一种。

图2是如图1描绘的旋转式换档器的组装透视图，并且更好地示出了附加的结构特征，该附加的结构特征包括集成到下壳体盖部分16中的向上突出的扣钩(clasp)或突片(tab)32/34，该下壳体盖部分16接合可旋转式旋钮12的外部环状周缘或壁缘36，并且扣钩(clasp)或突片(tab)32/34在该下壳体盖部分16上被组装在主壳体本体14之上。主壳体还可以包括底部突片38或类似物，该底部突片38或类似物与底部盖16的表面定位件对齐并且接纳螺钉40或类似物以将组件固定在一起。还以42描绘了用于覆盖图形显示器部件30的显示面的透明表面边框42等。

继续到图3，示出了旋转式换档器的俯视平面图，其中图形显示器连同上部滚花部分13一起被去除，用于示出放置在主壳体14上的每个扭力弹簧24，以描绘与可旋转手柄组件相关联的内部延伸弹簧致动部分相结合的单次冲撞单稳态轮廓。图4结合提供了图3的旋转和向下看的透视图，并且再次从另一角度描绘了旋转式换档器的内部，通过该另一角度，内部延伸致动部分包括：径向向内突出的杆部(stem)44，该杆部与内部空心旋钮12的内侧壁定位件一体形成；一对侧向延伸的翼部(wing)46和48，这些翼部46和48从杆部44延伸并且与内部安装的扭力弹簧24的第一延伸腿部50或第二延伸腿部52中的任一者以交替抵接的方式定位。

如图5中进一步最佳描绘的，垫圈状弹簧保持器26和紧固件28固定扭力弹簧24的基部部分，使得该扭力弹簧24的一对端部延伸腿部50/52横跨在主壳体14的上表面凸起部(embossment)54的任一侧。以这种方式，如将进一步描述的，旋钮状手柄12的顺时针旋转导致第一扭力弹簧腿部50相对于旋钮内部延伸部分44的侧向延伸的翼部46的换档阻力偏置(shift resistance bias)，其中旋钮状手柄12的替代性的逆时针旋转同样地导致由第二扭力弹簧腿部52对内部延伸部分44的侧向延伸的翼部48施加的换档阻力偏置。

图5是主壳体14、正齿轮20和扭力弹簧24(包括延伸和换档阻力腿部50/52)的截面透视图。结合图4，主壳体14的上部环状限定周界还包括一对上部相对且周向隔开的悬垂定位件56和58，这些悬垂定位件56和58在它们之间限定了部分周向间隙(箭头59)，该部分周向间隙坐置了手柄12的内突出的杆部部分44并且在顺时针或逆时针方向中的任一方向上建立有限的旋转范围。还参考图13，该图13描绘了内部弓形阻力接合部分(杆部44和翼部46/48)相对于被限定在主壳体14的上表面配置内的内部坐置轨道轮廓(参见80处)的坐置配置。

图3结合随后的图8至图10还描绘了附加的整体形成，并且内突起部60和62与旋钮12的环状内部相关联，这些内突起部60和62坐置在沿着内壳体14的内部相对的轮廓而限定的有限弓形槽64和66内，并且与坐置内弓形部分杆部44的周向间隙相结合，限定在单稳态或直接到前进/直接到停车换档功能中的任一者中的换档旋钮的顺时针(cw)或逆时针(ccw)旋转的指定范围。

图5再次描绘了主壳体14，该主壳体14包括封闭的内部窗口或轮廓切口，参见周界68，限定了环状窗口，通过该环状窗口部分地突出行星齿轮或正齿轮20的带齿外部齿轮轮廓。结合起来，图13描绘了如图4基本上所示的组件的竖向剖面图，并且进一步示出了行星/正齿轮20和下侧支撑磁体22以在顶部靠近下侧定位的PCBA 18和传感器(参见图7以70进行的进一步描述)的方式被布置在主壳体12内。

如进一步示出的，主壳体14可以包括向外定向或面向内壁缘(ledge)71的配置，这进一步限定了内部袋状部(pocket)(再在图13中的74)，以用于与用于使行星齿轮20的齿部(进一步以73示出)相互接合的内周向环形齿轮轮廓(参见图6中最佳示出的环形齿轮齿部72)相结合的方式来支撑行星齿轮20。如图13中最佳所示，壁缘71包括部分弓形轮廓，并且呈现光滑的内径76，允许正齿轮20的用于正齿轮20旋转但仍由壁缘71正确定位和支撑的间距(clearance)，并且使得，与旋钮手柄内部的内周向环形齿轮齿部72结合并且周向延伸的环形齿轮72在组件内部以有限的轨道移位方式支撑行星齿轮20，以及使得支撑在行星齿轮的下杆部安装端部处的磁体22相对于安装在PCBA的传感器(再次参见图7中的70)旋转/移位有限范围，以有利于PCBA 18的微处理器部分发出车辆换档改变的指令。

图6是去除其他部件的进一步剖视图和向下看的透视图，并且示出了可旋转和旋钮状手柄12的具有环形齿轮轮廓72的环状内部，并进一步描绘了与齿轮和PCBA 18相结合的单次冲撞致动部分(杆部44和翼部46/48)。图7是另一侧旋转截面透视图，描绘了ASM齿轮20和底部内部安装的磁体22，该磁体22被布置成靠近集成到PCBA 18中的传感器70。附加的可选特征可以包括与PCBA 18相关联的电容器罩78并且用于辅助电子电力管理。

图8是类似于图4所示的俯视平面图，并且示出了旋转式换档器处于初始位置，其中图9提供了图8的后续图示，并描绘了手柄组件在顺时针方向(箭头79)旋转，使得手柄的内突起部60和62抵接被配置在主壳体中的槽64/66的一对第一端部止动定位件81/83，并且同时通过旋钮12的内部弓形延伸杆部部分44的相关联的翼部46而与弹簧致动部分(腿部50)旋转式接合。图10是图8的替代后续图示，并且描绘了手柄组件在逆时针方向(箭头85)旋转，使得手柄的内突起部60/62抵接被配置在主壳体的内部槽64/66中的附加端部止动定位件，这同时通过另一内部延伸翼部部分48而与弹簧致动部分52旋转式接合，并且在与图9描绘的方向相反的方向，以及直到内突起部60/62抵接槽64/66的第二对相对端部止动定位件87/89。

图11是旋钮组件和壳体的平面剖视图，并且示出了行星齿轮20和旋钮状手柄12与内部环状配置和集成的环形齿轮齿部72的相互接合。图12再次提供了类似于其中部件被去除的图6所示的图示并且从另一角度描绘了行星齿轮20和环形齿轮72的接合。

图31是结合到本发明中的图形显示器30的示图，并且该图形显示器30可以包括照明部件，该照明部件不限于集成到用于呈现像素化图像的表面显示器中的LED元件(未示出)。替代性地，照明部件可以包括薄膜晶体管显示器、有机发光二极管显示器、或包括诸如与LED背光元件组合提供的分段式LCD元件(同样未示出)的分段式显示器。

带状电缆(如下文以86进一步描述的)从显示器延伸至PCBA板组件18的接收器定位件。PCBA 18中的侧凹口35有助于带状电缆通过而至PCBA 18。带状件86可以包括用于操作显示器的集成的或单独的电力线中的任一电力线，包括照亮针对停车、倒车、空档、前进和手动位置中的每一者而标识的各种换档器位置。其他特征可以包括与图形显示器相关联的照明部件，该照明部件还包括集成到表面显示器中以呈现像素化图像的任何的LED元件和/或LCD分段。照明部件可以包括任何的薄膜晶体管、有机发光二极管、或分段式显示选项，例如包括诸如与LED背光元件组合提供的分段式LCD元件。

收尾(closeout)显示器被提供并且包围显示器子组件显示表面82(这也可以参考图2中标识的表面边框42)和周围的框架壳体84。还可以提供镜片(未示出)，用于以透明地展示和保护由显示表面提供的像素化或分段式图像的方式覆盖显示表面82。

图形显示器经由诸如串行通信协议(LIN、SPI、12C等)与PCBA 18通信，诸如经由主PCBA上的主微控制器。替代性地，设想了在主微控制器/PCB与图形显示器之间的并行接口，来替代上面列出的串行通信选项。在这样的应用中，主微控制器/PCB至图形显示器接口最初将是平行的，其中带状样式的电缆(再次以86示出)从图形显示器延伸并且使用适当的配合连接器88连接到PCB的输入定位件，该连接器88接合到PCBA 30上与主下侧连接器33分开的单独定位件，以连接至车辆。

在分段式显示配置中，提供单独的线组(与单独的连接器88相关联的87和89)，以用于对到PCBA 18上的单独连接器的LED进行管理，其中带状件86对到单独的连接器接收的分段进行管理。在TFT/OLED配置中，单个带状件(诸如再次以86示出)被提供有包括的电力线并且连接到PCBA上的单个定位件。

如进一步理解的那样，带状电缆将具有用于由主微控制器控制的每个单独的LED/LCD分段的导线，并且使得显示表面的子区域基于从PCBA18提供的输出的集合而被照亮。无论所采用的图形显示器的类型如何，显示表面82将展示所需的符号的布置，在所示的实施方式中，这些符号包括菜单换档器位置(停车90、倒车92、空档94、前进96、以及手动98)的外部阵列，这与中央放大的图形描述相结合，该中央放大的图形由换档器位置中的选定的一者(参见示例中的如以100描绘的前进)的显示来提供。

已经提供了变型10的部件的结构描述，现在将对操作协议进行附加描述，该操作协议用于根据齿轮换档器在顺时针或逆时针方向中的任一者的单个位置扭转和释放(对应于旋转式换档器的一次冲撞操作)的单稳态功能来提供在PRNDM档位中的每个档位之间换档的每个相继的和单个的换档位置，这与旋转和保持直接换档功能(诸如用于直接从停车位置换档至前进位置和从前进位置换档至停车位置)相结合。

图14提供了在图8的原始位置中的组件的俯视图102，其中图15随后描绘了图形显示器安装在相同的原始位置中以及中央放大图103参考处于停车位置的换档器。图16和图17提供了如图9中所示的组件在顺时针单稳态致动位置(参见箭头106)的后续的一对俯视图104，用于从停车换档器位置至倒车换档器位置(进一步参考在图17中的倒车的放大图107)。图18和图19提供了如图10所示的组件在逆时针单稳态致动位置(箭头110)的进一步后续的另一对俯视图108，用于换档回到停车位置。在每种情况下，换档旋钮12的单稳态一次冲撞操作(即，返回中央位置)由双作用扭力弹簧24提供，用于向旋钮换档器12的内弓形延伸部分(杆部44和翼部46/48)提供换档阻力。

图20是在原始位置的组件的重复俯视图，其中图21随后描绘了旋转式换档器的cw或ccw定向单稳态致动，如先前在图16至图17和图18至图19中描述的。这再次由旋钮12的一次冲撞或单稳态旋转提供，并且由此，选定的扭力弹簧腿部50/52的强制偏转与旋钮的内突起部60/62接触槽64和66(再次参见图9)的选定的端部止动抵接定位件同时发生。

以这种方式，旋钮12(诸如在顺时针方向)的旋转和随后的释放将导致扭力弹簧使旋钮或手柄返回到初始位置，其中显示器指示来自PRNDM的下一个后续档位。旋钮12在逆时针方向的旋转进一步导致根据上述协议的反向换档。

继续图22A至图22E，描绘的是旋转式换档器在停车112(图22A)、倒车114(图22B)、空档116(图22C)、前进118(图22D)、以及手动120(图22E)操作档位中的每一者之间的单次冲撞操作的一系列图示。再次，在顺时针方向提供单稳态(单次冲撞)操作以实现每个后续的档，其中在反向(逆时针)方向的类似操作导致在相反方向的返回换档。

图23是在图3的原始位置的换档器的重复示图，其中图24提供了换档器顺时针旋转(再次参见箭头106)至端部止动位置并保持确定的时间段(例如，诸如大于两秒)以根据本发明的另一操作特征而完成直接换档操作的示图。图25A至图25C示出了由直接换档操作提供的一连串停车122至前进124并返回至停车126的换档器位置，其中图26A至图26D进一步示出了由直接换档操作提供的一连串倒车128至前进130至手动132至停车1234的换档器位置，并且手柄/旋钮12通过这些操作再次cw 106或ccw110旋转并保持不受限和持续的时间段，诸如可以包括两秒(200毫秒)或更长的时间，诸如500毫秒，此时间取决于客户基于车辆团队的个人需求。

图27提供了电子返回停车特征的表示136，用于根据命令将换档器组件从任何档返回到停车位置，其中图28提供了图27所示的换档器显示返回到停车位置的后续示图138。与前述实施方式不同，返回停车(RTP)协议与单稳态一次冲撞或直接换档功能分开操作，并且可以由位于车辆中的外部传感器对安装在PCBA上的处理器发送输入(诸如响应于车门打开、安全带未接合等)，以用于进而将车辆放置在停车位置138。

图29是停车锁定示图，通常义140示出，对应于操作者被要求压下车辆制动踏板(未示出)以将组件从停车位置释放，并且诸如其中手柄组件可以移动但档位保持在停车位置。图30是对应于图29中描述的功能的空档锁定示图142，并且换档器将根据操作员给出的命令而保持空档，以及其中，尽管手柄组件(旋钮12)被旋转，但档位保持在空档。

继续至图32，再次以150示出根据本发明的另一实施方式的旋转式换档器的分解图，并且该旋转式换档器用被集成到重新设计的主壳体160中的一对棘爪152和154以及对应的螺旋弹簧156和158(这些将在图33、图35和图37中进一步描述，它们抵接限定在可旋转手柄的内周向轮廓上的相对的倾斜表面，以将手柄在释放时作用到中央位置)代替图1的返回中央扭力弹簧24。主壳体160还限定了周界限定窗口161，从该窗口161部分地突出正齿轮(再次以20示出)，该正齿轮具有端部支撑的磁体22和向外啮合的齿部73。

与图1中所示的相比，提供了许多重新设计的部件，并且这些部件包括具有上手柄部件162和可组装的下手柄部件164的两件式手柄组件。上部件162可以再次呈现出滚花外部抓握轮廓166以及周向切口定位件168，在组装时，该定位件168使下手柄部件164的环状周缘突起部170坐置。如前所述，手柄或旋钮可以作为单件提供，如在组件10的第一个变型中以12所示。

重新设计的显示器部件172包括连接到PCBA18的带状连接器174(也参见先前在图31中描述的)。还参考了前面关于用于图形显示器部件的TFT/OLED或分段式显示器变型的替代设计选项的描述。

外壳体176设置有下接合突片178，用于组装在与主(内)壳体160的环状外基部部分182相关联的突出定位件180之上。重新设计的下壳体盖184接纳紧固件186，用于固定到内主壳体160和外壳体176的环状底部以及为了将PCBA 18夹在它们之间。铬环188(或其他装饰性饰面)将图形显示器部件的上显示表面172固定至上手柄部件162。环188包括环状间隔夹子190，该夹子190坐置在被限定在上手柄部件162的表面内的圆形凹陷部或凹槽(trough)192内以用于固定显示表面。透明镜片193可以被集成到可旋转式上手柄部件162的顶表面中，并且在其下方定位图形显示器部件172。

作为扭力弹簧24的替代选项，棘爪152/154和相关的棘爪弹簧156/158坐置在被限定在主壳体160的环状壁内的孔(在图32中其中一个孔以194示出)内。主壳体160的内部还包括用于接纳弹簧156/158和用于坐置棘爪152/154的一对袋状部，使得仅棘爪152/154的倾斜外部部分从主壳体的周向外部而径向向外突出。

图33是通过手柄组件的俯视剖面图，并且示出了弹簧加载棘爪152/154在原始位置接合相互组装的下手柄部件164。这对应于图34中提及的停车位置200。

如前所述，下手柄部件164包括抵接的相对的倾斜表面(参见以非限制性方式描绘的一百八十度偏移峰形轮廓定位件196和198)，这些倾斜表面被限定在下旋钮部件164的内周向轮廓上。不管由手柄组件164的旋转赋予的旋转方向如何，棘爪152/154的突出定位件被压缩，并且在被释放时，手柄/旋钮组件被旋转返回到中央位置。

一对重新设计的内突起部202/204(与第一变型中以60/62所示的相比)设置有旋钮部件164，并且相对于被限定在主壳体160中的偏移相对的端部止动件206/208而移位，以及使得，根据旋钮的旋转方向，突起部202/204仅能显示有限的程度，直到建立抵接接触。其他变型可以设想弹簧加载棘爪152/154被重新设计成结合任何端部止动结构，诸如可以在不需要分开的突起部和弓形限定的端部止动件的情况下完成，以便限定旋钮164的单稳态旋转的限制。

图35是类似于图33的俯视平面剖面图，并且描绘了手柄/下旋钮部件164在顺时针方向(箭头210)旋转以及对应于弹簧加载棘爪152/154，该弹簧加载棘爪152/154与第一子集组连通倾斜表面212/214配合，该第一子集组连通倾斜表面212/214与配置在手柄的内周向上的峰形定位件196/198相关联。图36是与图35对应的俯视平面图，描绘了处于倒车位置216的换档器显示，其中相继的一次冲撞顺时针移位适于逐渐地使显示器换档通过空档、前进和手动位置中的每一者。

图37是与图33相似的俯视平面剖面图，并且描绘了手柄/下旋钮部件164在逆时针方向旋转，这对应于弹簧加载棘爪152/154，该弹簧加载棘爪152/154与第二组连通倾斜表面218/220配合，该第二组连通倾斜表面218/220被配置在下手柄/旋钮部件164的内周向上。图38是与图37对应的俯视平面图，描绘了返回到停车位置222的换档器显示。图33、图35和图36进一步描绘了切口定位件(参见图33中的224)，用于允许连接到PCBA18的显示器组件带状件174由此通过。

图39是沿图32中的线39-39截取的俯视平面剖面图，并且示出了手柄/可旋转式旋钮组件的内部，该手柄/可旋转式旋钮组件包括被配置在可旋转式下旋钮或手柄部件164的下周向上的类似环形齿轮226。环形齿轮包括内齿部228，该内齿部228与带有端部支撑磁体22的正齿轮20配合并使该正齿轮20旋转，其中磁体相对于安装在PCB上的传感器(再次在图40中以70示出)的旋转被传送到与PCBA18相关联的处理器以发出换档器位置改变的指令。

图40是图32的组装换档器的侧面或高度延伸剖面图，并示出了ASM正齿轮20和磁体22、以及安装在PCBA上的传感器70。

以这种方式，根据变型10和150中的任一者的本发明公开了一种有效的组件，用于提供针对变速器档选择的操作员界面以及触觉操作员反馈(即，通过换档阻力架构)，同时在如前所述的任何单稳态或直接换档操作中通过档位进行换档。在描述了我的发明之后，其他的和附加的优选实施方式对于那些与之相关的本领域技术人员来说将变得明显，并且不会偏离所附权利要求的范围。详细描述和附图被进一步理解为是对公开内容的支持，公开内容的范围是由权利要求来限定的。虽然已经详细地描述了用于对所要求的教义进行执行的一些最佳模式和其他实施方式，但存在各种替代性设计和实施方式来实践所附权利要求中限定的公开内容。

上述公开内容被进一步理解为并非旨在将本公开内容限制在所公开的精确形式或特定使用领域。因此，考虑到本公开内容的各种替代实施方式和/或修改方式，无论是本文中明确描述的还是暗示的，均可以根据本公开内容来执行。在如此描述了本公开内容的实施方式之后，本领域的普通技术人员将认识到的是，可以在不脱离本公开的范围的情况下对本公开在形式和细节上做出改变。因此，本公开内容仅受到权利要求的限制。

在上述说明书中，已经参照具体的实施方式对本公开内容进行了描述。然而，如本领域的技术人员将会理解的，本文中所公开的各种实施方式可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下以各种其他方式进行修改或进一步实施。因此，本描述应被视为是说明性的，并且目的是为了向本领域的技术人员教示制作和使用本公开内容的各种实施方式的方式。应当理解的是，本文中示出和描述的公开内容的形式应被视为示意性的实施方式。本文中所示出和描述的那些示意性的元件、材料、工艺或步骤可以被等同的元件、材料、工艺或步骤进行替代。此外，本公开内容的某些特征可以独立于对其他特征的使用而被利用，所有这些在得益于本发明的描述之后，对于本领域的技术人员来说将是明显的。用于描述和要求本公开内容的诸如“包括”、“包含”、“结合(incorporating)”、“由……组成”、“具有”、“是”之类的表达方式旨在以非排他性的方式进行解释，即允许也存在未明确描述的项目、部件或元件。对单数的引用也应被理解为指代复数。

此外，本文中所公开的各种实施方式应被理解为说明性和解释性的意义，并且绝不应被解释为对本公开内容的限制。所有的连接性引用(例如：附接、粘附、联接、连接等)仅用于帮助读者理解本公开内容，并且可能并不会产生限制性，特别地是对于本文中所公开的系统和/或方法的位置、方向或使用不会产生限制性。因此，如果存在连接性引用则应作广义地解释。此外，这种连接性引用并不一定意味着两个元件是直接彼此连接的。

此外，所有数字术语，例如但不限于“第一”、“第二”、“第三”、“初级”、“次级”、“主”或任何其他的常规术语和/或数字术语，也应仅被视为标识符，以帮助读者理解本公开的各种元件、实施方式、变化和/或修改，并且不会产生任何限制性，特别是不会对于任何元件、实施方式、变化和/或修改相对于或高于另一元件、实施方式、变化和/或修改的顺序或优先性产生任何限制性。

还将理解的是，附图/图中所描绘的元件中的一个或更多个元件也可以以更加分离或一体的方式进行实施，或者甚至在某些情况下，所述一个或更多个元件由于根据特定应用是有用的而被移除或成为不可操作的。此外，除非另有具体地说明，图中的任何信号影线(hatch)应仅被视为示例性的，而非限制性的。

Claims (20)

1.一种旋转式换档器组件，包括：

旋钮，所述旋钮以单稳态和返回中央取向的方式双向地且偏置地被支撑在壳体上；

印刷电路板组件，所述印刷电路板组件被结合在所述壳体中，并且所述印刷电路板组件包括传感器和处理器；

正齿轮，所述正齿轮以可旋转的方式被支撑在所述壳体内并且由所述旋钮致动，所述正齿轮支撑靠近所述传感器的磁体；

所述旋钮的旋转导致所述磁体相对于所述传感器的旋转移位，以使所述处理器发出换档器位置改变的指令；以及

所述旋钮结合图形显示器，以用于指示所述组件的当前换档器位置。

2.根据权利要求1所述的换档器组件，所述旋钮还包括开放内部，所述开放内部结合具有内周向齿部的内周向环形齿轮，所述内周向齿部与所述正齿轮的相对的外部齿部以啮合方式相互接合。

3.根据权利要求2所述的换档器组件，所述壳体还包括被固定在下盖壳体上的主壳体。

4.根据权利要求2所述的换档器组件，所述主壳体还包括面向外的壁缘，所述壁缘用于与所述周向延伸的环形齿轮相结合来支撑行星齿轮。

5.根据权利要求2所述的换档器组件，所述偏置单稳态和返回中央取向还包括换档阻力/偏置，所述换档阻力/偏置响应于顺时针旋转或逆时针旋转中的任一者而被施加在致动部分上，以提供在停车、倒车、空档、前进和手动的换档器位置中的每个换档器位置之间的换档。

6.根据权利要求5所述的换档器组件，还包括扭力弹簧，所述扭力弹簧被固定至所述壳体并且所述扭力弹簧具有第一腿部和第二腿部，所述第一腿部和所述第二腿部响应于顺时针旋转或逆时针旋转中的任一者的旋转而交替地抵接所述可旋转式旋钮的内部延伸部分。

7.根据权利要求5所述的换档器组件，手柄的所述开放内部还包括内突起部，所述内突起部坐置在弓形轨道内，所述弓形轨道被配置在所述壳体的外周界内，以限定顺时针方向或逆时针方向中的任一者旋转的范围。

8.根据权利要求6所述的换档器组件，所述内部延伸的致动部分还包括侧向延伸的翼部部分，所述翼部部分交替地抵接扭力弹簧的腿部。

9.根据权利要求1所述的换档器组件，还包括一对弹簧加载棘爪，所述一对弹簧加载棘爪从所述壳体突出并且抵接被限定在可旋转式手柄的内周向轮廓上的倾斜表面，以在所述手柄被释放时将所述手柄作用至所述返回中央取向。

10.根据权利要求5所述的换档器组件，还包括直接换档功能，所述直接换档功能响应于将所述旋转状旋钮保持在最大旋转的顺时针位置或逆时针位置中的任一者，而从停车换档器位置换档至前进换档器位置或者从前进换档器位置换档至停车换档器位置。

11.根据权利要求1所述的换档器组件，所述印刷电路板组件还包括处理器，所述处理器在接收到外部信号时将所述换档器组件重置到停车换档器位置。

12.根据权利要求6所述的换档器组件，还包括紧固件和弹簧保持器，所述紧固件和所述弹簧保持器用于将所述扭力弹簧固定在所述壳体上。

13.根据权利要求1所述的换档器组件，与所述图形显示器相关联的照明部件还包括LED元件，所述LED元件被集成到表面显示器中以用于呈现像素化图像。

14.根据权利要求1所述的换档器组件，与所述图形显示器相关联的照明部件还包括薄膜晶体管显示器或有机发光二极管显示器中的任一者。

15.根据权利要求1所述的换档器组件，与所述图形显示器相关联的照明部件还包括具有LED背光元件的分段式LCD元件。

16.根据权利要求6所述的换档器组件，所述内部延伸的致动部分还包括侧向延伸的翼部部分，所述侧向延伸的翼部部分交替地抵接所述扭力弹簧的腿部。

17.根据权利要求6所述的换档器组件，还包括紧固件和弹簧保持器，所述紧固件和所述弹簧保持器用于将所述扭力弹簧固定在所述壳体上。

18.根据权利要求1所述的换档器组件，还包括带状连接器，所述带状连接器从所述图形显示器延伸至所述印刷电路板组件。

19.根据权利要求1所述的换档器组件，所述旋钮还包括上部件和可组装的下部件。

20.根据权利要求6所述的换档器组件，还包括所述扭力弹簧的腿部，所述扭力弹簧的腿部横跨所述壳体的上表面凸起部的相对侧，以用于限制所述腿部响应于顺时针旋转或逆时针旋转中的任一者的偏转。

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