CN117128310A - 一种基于编码磁铁的换挡机构以及怀挡式换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于编码磁铁的换挡机构以及怀挡式换挡器，属于换挡器技术领域，包括：操纵杆总成，操纵杆总成包括基座、第一线路板以及编码磁铁，第一线路板与基座固定连接，并且第一线路板上设置有磁感应组件，磁感应组件由至少两个霍尔元件构成，编码磁铁可绕基座的周向转动，编码磁铁包括至少两个沿编码磁铁转动方向依次排布的编码部，编码部由至少两个磁性区域构成，通过转动编码磁铁可使任一编码部移动至磁感应组件的感应区域；本发明的有益效果为：编码磁铁通过多个极性的排列组合实现编码的效果，磁感应组件根据相应的编码使第一线路板输出对应的控制信号，且该换挡机构结构紧凑，能够切换的挡位较多。

Description

一种基于编码磁铁的换挡机构以及怀挡式换挡器

技术领域

本发明属于换挡器技术领域，涉及一种基于编码磁铁的换挡机构以及怀挡式换挡器。

背景技术

怀挡式换挡器是一种应用于车辆、施工机械(装载机)的变速操纵元件，例如一种申请号为CN202110752122.6的发明专利，名称为一种怀挡式电子换挡器及换挡系统，这种换挡式换挡器在某几个挡位之间切换时需要拨动拨杆，但是这种怀挡式换挡器能够切换的挡位数量较少，例如只能实现三至四个挡位之间的切换，所以在此基础上，部分怀挡式换挡器还具有旋钮结构以增加可调节的挡位，通过旋转旋钮结构能够切换其他的挡位，但是现有怀挡拨杆的旋转换挡结构较为复杂，并不适合体积较小的拨杆，且能够切换的挡位也较少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种基于编码磁铁的换挡机构以及怀挡式换挡器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于编码磁铁的换挡机构，包括：

操纵杆总成，所述操纵杆总成包括基座、第一线路板以及编码磁铁，所述第一线路板与所述基座固定连接，并且所述第一线路板上设置有磁感应组件，所述磁感应组件由至少两个霍尔元件构成，所述编码磁铁可绕所述基座的周向转动，所述编码磁铁包括至少两个沿所述编码磁铁转动方向依次排布的编码部，所述编码部由至少两个磁性区域构成，通过转动所述编码磁铁可使任一所述编码部移动至所述磁感应组件的感应区域；

所述编码部位于所述磁感应组件的感应区域时，所述磁感应组件的各个所述霍尔元件与所述编码部的各个所述磁性区域一一对应感应，并且所述磁感应组件根据所述编码部的各个所述磁性区域的极性排列输出对应信号。

较佳的，所述操纵杆总成还包括固定杆以及空心旋钮，所述基座安装于所述固定杆，所述空心旋钮套设于所述基座并可相对于所述基座转动，所述编码磁铁固定于所述空心旋钮内，并且所述空心旋钮转动时带动所述编码磁铁绕所述基座的周向转动。

较佳的，所述编码部的所述磁性区域为两个并且分别为第一磁性区域以及第二磁性区域，所述磁感应组件的所述霍尔元件为两个并且分别为第一霍尔元件以及第二霍尔元件，当所述编码部位于所述磁感应组件的感应区域时所述第一霍尔元件对应所述第一磁性区域并且所述第二霍尔元件对应所述第二磁性区域。

较佳的，所述编码部的数量为四个并且分别为第一编码部、第二编码部、第三编码部以及第四编码部，四个所述编码部的极性排列为S极-S极、N极-N极、S极-N极以及N极-S极。

较佳的，所述编码磁铁为瓦状结构，所述第一编码部、第二编码部、第三编码部以及第四编码部依次沿所述编码磁铁的弧度方向排布。

较佳的，所述空心旋钮从行程起点转动至行程终点时通过所述编码磁铁带动所述第一编码部、所述第二编码部、所述第三编码部以及所述第四编码部依次经过所述磁感应组件的感应区域。

较佳的，所述空心旋钮还可相对于所述基座移动，所述第一线路板上还设置有第三霍尔元件，所述空心旋钮内设置有第一磁元件，常态下所述第一磁元件与所述第三霍尔元件错开，当所述空心旋钮被按移动时所述第一磁元件移动至所述第三霍尔元件的感应区域。

较佳的，所述空心旋钮内设置有支架，所述支架与所述空心旋钮轴向固定并且两者可相对转动，所述支架与所述基座滑动连接并且两者周向固定，所述第一磁元件固定于所述支架。

还提出了一种怀挡式换挡器，包括：所述的基于编码磁铁的换挡机构，还包括壳体，操纵杆总成的端部可转动地与所述壳体连接。

较佳的，所述操纵杆总成的端部设置有第二磁元件，所述壳体内设置有第二线路板，所述第二线路板设置有第四霍尔元件，所述第四霍尔元件感应所述第二磁元件的位置并输出对应信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、编码磁铁通过多个极性的排列组合实现编码的效果，磁感应组件根据相应的编码使第一线路板输出对应的控制信号，且该换挡机构结构紧凑，能够切换的挡位较多。

2、编码部的数量与空心旋钮的旋转格数相等，在切换挡位时，空心旋钮每转动一格，就切换一个编码部，即带动下一个编码部移动至磁感应组件的感应区域。

3、编码部由两个磁性区域构成，磁感应组件由两个霍尔元件构成，且第一霍尔元件用于对应并感应第一磁性区域，第二霍尔元件用于对应并感应第二磁性区域，由于磁性区域的极性可以为S极或者N极，所以四个编码部一共能够形成S极-S极、N极-N极、S极-N极以及N极-S极的极性排列。

4、当空心旋钮被推动时能够沿着基座的轴向移动，使第一磁元件靠近第三霍尔元件，从而使第一线路板输出相应的信号。

5、支架在空心旋钮内并且可滑移地与基座连接，支架无法相对于基座转动，空心旋钮内部具有抵触块抵住支架使支架与空心旋钮能够一起移动，支架移动时能够带动第一磁元件移动，进而改变第一磁元件的位置，第三霍尔元件根据第一磁元件的位置(即第一磁元件移动至第三霍尔元件的感应区域时)输出信号。

附图说明

图1为本发明的基于编码磁铁的换挡机构的结构分解图。

图2为本发明的编码磁铁与磁感应组件的位置示意图。

图3为本发明的编码磁铁的结构示意图。

图4为本发明的第一线路板的结构示意图。

图5为本发明的编码磁铁与第一线路板的位置示意图。

图6为本发明的基于编码磁铁的换挡机构的内部结构示意图。

图7为本发明的怀挡式换挡器的内部结构示意图。

图8为本发明的怀挡式换挡器的结构示意图。

图中，100、基座；200、第一线路板；210、磁感应组件；211、第一霍尔元件；212、第二霍尔元件；220、第三霍尔元件；300、编码磁铁；310、第一编码部；320、第二编码部；330、第三编码部；340、第四编码部；350、第一磁性区域；360、第二磁性区域；400、固定杆；500、空心旋钮；510、支架；520、第一磁元件；600、壳体；610、第二线路板；620、第四霍尔元件；700、第二磁元件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-6所示，一种基于编码磁铁的换挡机构，包括：操纵杆总成，操纵杆总成包括基座100、第一线路板200以及编码磁铁300，第一线路板200与基座100固定连接，并且第一线路板200上设置有磁感应组件210，磁感应组件210由至少两个霍尔元件构成，编码磁铁300可绕基座100的周向转动，编码磁铁300包括至少两个沿编码磁铁300转动方向依次排布的编码部，编码部由至少两个磁性区域构成，通过转动编码磁铁300可使任一编码部移动至磁感应组件210的感应区域；编码部位于磁感应组件210的感应区域时，磁感应组件210的各个霍尔元件与编码部的各个磁性区域一一对应感应，并且磁感应组件210根据编码部的各个磁性区域的极性排列输出对应信号。

基座100的作用主要是用来承载第一线路板200，在编码磁铁300中，具有至少两排编码部，各个编码部的极性排列均不相同，即每个编码部的极性排列都是唯一的，磁感应组件210能够根据霍尔感应原理识别每个编码部的磁场情况，从而输出相应的电压信号；编码部的编码原理是通过设置至少两个磁性区域，磁性区域的极性为S极或者N极，所以至少两个磁性区域能够形成至少4种极性排列，磁感应组件210的各个霍尔元件与编码部的各个磁性区域一一对应，所以能够根据各个编码部的极性排列情况输出对应的电压信号。

此处需要指出的是，之所以设置至少两个磁性区域是因为单个磁性区域只能形成两种极性情况，导致可形成的挡位数量较少，而编码部的磁性区域数量越多，能够产生的排列组合就越多，相应的可形成的挡位就越多。

编码磁铁300绕着基座100的周向转动时能够切换对应磁感应组件210感应区域的编码部，即在换挡时，编码磁铁300转动，一编码部离开磁感应组件210的感应区域，相邻的另一编码部进入磁感应组件210的感应区域，第一线路板200输出相应的信号，所以各个编码部需要沿着编码磁铁300转动方向依次排布。

编码磁铁300通过多个极性的排列组合实现编码的效果，磁感应组件210根据相应的编码使第一线路板200输出对应的控制信号，且该换挡机构结构紧凑，能够切换的挡位较多。

在上述实施方式的基础上，操纵杆总成还包括固定杆400以及空心旋钮500，基座100安装于固定杆400，空心旋钮500套设于基座100并可相对于基座100转动，编码磁铁300固定于空心旋钮500内，并且空心旋钮500转动时带动编码磁铁300绕基座100的周向转动。

固定杆400用于固定基座100，空心旋钮500可转动地套在基座100上，具体来说，基座100套设于固定杆400上并且两者固定，固定杆400上固定设置有安装座，空心旋钮500可转动地与安装座连接，所以空心旋钮500可以在基座100的外围转动，从而带动编码磁铁300转动。编码部的数量与空心旋钮500的旋转格数相等，在切换挡位时，空心旋钮500每转动一格，就切换一个编码部，即带动下一个编码部移动至磁感应组件210的感应区域。

如图1-6所示，在上述实施方式的基础上，编码部的磁性区域为两个并且分别为第一磁性区域350以及第二磁性区域360，磁感应组件210的霍尔元件为两个并且分别为第一霍尔元件211以及第二霍尔元件212，当编码部位于磁感应组件210的感应区域时第一霍尔元件211对应第一磁性区域350并且第二霍尔元件212对应第二磁性区域360。

编码部的数量为四个并且分别为第一编码部310、第二编码部320、第三编码部330以及第四编码部340，四个编码部的极性排列为S极-S极、N极-N极、S极-N极以及N极-S极。

在本实施例中，编码部由两个磁性区域构成，磁感应组件210由两个霍尔元件构成，且第一霍尔元件211用于对应并感应第一磁性区域350，第二霍尔元件212用于对应并感应第二磁性区域360。由于磁性区域的极性可以为S极或者N极，所以四个编码部一共能够形成S极-S极、N极-N极、S极-N极以及N极-S极的极性排列。例如编码部的极性排列为S极-S极时，第一霍尔元件211感应到S极，第二霍尔元件212感应到S极，而挡位切换时，另一编码部移动至磁感应组件210的感应区域，此时第一霍尔元件211和/或第二霍尔元件212感应到的极性发生变化，故而输出相应的信号。

在上述实施方式的基础上，编码磁铁300为瓦状结构，第一编码部310、第二编码部320、第三编码部330以及第四编码部340依次沿编码磁铁300的弧度方向排布。

在上述实施方式的基础上，空心旋钮500从行程起点转动至行程终点时通过编码磁铁300带动第一编码部310、第二编码部320、第三编码部330以及第四编码部340依次经过磁感应组件210的感应区域。

需要补充的是，在空心旋钮500内固定有齿形槽，基座100具有弹性件，当空心旋钮500转动一格时，编码磁铁300的下一个编码部移动至磁感应组件210的感应区域，基座100的弹性件从齿形槽的一个齿槽中移动至下一个齿槽中，从而产生换挡时的手感，且空心旋钮500的转动行程正好能够让编码磁铁300的所有编码部能够经过磁感应组件210的感应区域。

如图1、图4-6所示，在上述实施方式的基础上，空心旋钮500还可相对于基座100移动，第一线路板200上还设置有第三霍尔元件220，空心旋钮500内设置有第一磁元件520，常态下第一磁元件520与第三霍尔元件220错开，当空心旋钮500被按移动时第一磁元件520移动至第三霍尔元件220的感应区域。

在本实施例中，空心旋钮500除了通过旋转带动编码磁铁300转动进而调节挡位，还能够通过自身的移动带动第一磁元件520移动，使得空心旋钮500具有至少两种换挡的运动方式；当空心旋钮500被推动时能够沿着基座100的轴向移动，使第一磁元件520靠近第三霍尔元件220，从而使第一线路板200输出相应的信号。

在上述实施方式的基础上，空心旋钮500内设置有支架510，支架510与空心旋钮500轴向固定并且两者可相对转动，支架510与基座100滑动连接并且两者周向固定，第一磁元件520固定于支架510。

在本实施例中，支架510在空心旋钮500内并且可滑移地与基座100连接，支架510无法相对于基座100转动，空心旋钮500内部具有抵触块抵住支架510使支架510与空心旋钮500能够一起移动，支架510移动时能够带动第一磁元件520移动，进而改变第一磁元件520的位置，第三霍尔元件220根据第一磁元件520的位置(即第一磁元件520移动至第三霍尔元件220的感应区域时)输出信号。

如图1-8所示，在上述实施方式的基础上，还提出了一种怀挡式换挡器，包括：基于编码磁铁的换挡机构，还包括壳体600，操纵杆总成的端部可转动地与壳体600连接。

在上述实施方式的基础上，操纵杆总成的端部设置有第二磁元件700，壳体600内设置有第二线路板610，第二线路板610设置有第四霍尔元件620，第四霍尔元件620感应第二磁元件700的位置并输出对应信号。

实例地，操纵杆总成在中间位置时怀挡式换挡器处于N挡，操纵杆总成向前或者向后拨动时切换至F挡或R挡，空心旋钮500转动时能够在1挡、2挡、3挡、D挡之间切换(即四个编码部中的一个转动至磁感应组件210的感应区域)，推动空心旋钮500移动时，能够进行强制降挡(即第一磁元件520移动至第三霍尔元件220的感应区域时)。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明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。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于，包括：

操纵杆总成，所述操纵杆总成包括基座(100)、第一线路板(200)以及编码磁铁(300)，所述第一线路板(200)与所述基座(100)固定连接，并且所述第一线路板(200)上设置有磁感应组件(210)，所述磁感应组件(210)由至少两个霍尔元件构成，所述编码磁铁(300)可绕所述基座(100)的周向转动，所述编码磁铁(300)包括至少两个沿所述编码磁铁(300)转动方向依次排布的编码部，所述编码部由至少两个磁性区域构成，通过转动所述编码磁铁(300)可使任一所述编码部移动至所述磁感应组件(210)的感应区域；

所述编码部位于所述磁感应组件(210)的感应区域时，所述磁感应组件(210)的各个所述霍尔元件与所述编码部的各个所述磁性区域一一对应感应，并且所述磁感应组件(210)根据所述编码部的各个所述磁性区域的极性排列输出对应信号。

2.如权利要求1所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述操纵杆总成还包括固定杆(400)以及空心旋钮(500)，所述基座(100)安装于所述固定杆(400)，所述空心旋钮(500)套设于所述基座(100)并可相对于所述基座(100)转动，所述编码磁铁(300)固定于所述空心旋钮(500)内，并且所述空心旋钮(500)转动时带动所述编码磁铁(300)绕所述基座(100)的周向转动。

3.如权利要求2所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述编码部的所述磁性区域为两个并且分别为第一磁性区域(350)以及第二磁性区域(360)，所述磁感应组件(210)的所述霍尔元件为两个并且分别为第一霍尔元件(211)以及第二霍尔元件(212)，当所述编码部位于所述磁感应组件(210)的感应区域时所述第一霍尔元件(211)对应所述第一磁性区域(350)并且所述第二霍尔元件(212)对应所述第二磁性区域(360)。

4.如权利要求3所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述编码部的数量为四个并且分别为第一编码部(310)、第二编码部(320)、第三编码部(330)以及第四编码部(340)，四个所述编码部的极性排列为S极-S极、N极-N极、S极-N极以及N极-S极。

5.如权利要求4所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述编码磁铁(300)为瓦状结构，所述第一编码部(310)、第二编码部(320)、第三编码部(330)以及第四编码部(340)依次沿所述编码磁铁(300)的弧度方向排布。

6.如权利要求5所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述空心旋钮(500)从行程起点转动至行程终点时通过所述编码磁铁(300)带动所述第一编码部(310)、所述第二编码部(320)、所述第三编码部(330)以及所述第四编码部(340)依次经过所述磁感应组件(210)的感应区域。

7.如权利要求2或3所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述空心旋钮(500)还可相对于所述基座(100)移动，所述第一线路板(200)上还设置有第三霍尔元件(220)，所述空心旋钮(500)内设置有第一磁元件(520)，常态下所述第一磁元件(520)与所述第三霍尔元件(220)错开，当所述空心旋钮(500)被按移动时所述第一磁元件(520)移动至所述第三霍尔元件(220)的感应区域。

8.如权利要求7所述的一种基于编码磁铁的换挡机构，其特征在于：所述空心旋钮(500)内设置有支架(510)，所述支架(510)与所述空心旋钮(500)轴向固定并且两者可相对转动，所述支架(510)与所述基座(100)滑动连接并且两者周向固定，所述第一磁元件(520)固定于所述支架(510)。

9.一种怀挡式换挡器，其特征在于，包括：如权利要求1-8任意一项所述的基于编码磁铁的换挡机构，还包括壳体(600)，操纵杆总成的端部可转动地与所述壳体(600)连接。

10.如权利要求9所述的一种怀挡式换挡器，其特征在于：所述操纵杆总成的端部设置有第二磁元件(700)，所述壳体(600)内设置有第二线路板(610)，所述第二线路板(610)设置有第四霍尔元件(620)，所述第四霍尔元件(620)感应所述第二磁元件(700)的位置并输出对应信号。