CN201276019Y - 无触点电子变速操纵手柄 - Google Patents

Abstract

一种无触点电子变速操纵手柄，其电气开关部分包括由霍尔元件和磁头构成的行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关，行车操纵开关包括1个磁头和分别安装在电路板上、距摆轴旋转中心O等径、同一弧线两端的两个霍尔元件，磁头I安装在可绕摆轴旋转中心转动的操纵杆的端头，能指征操纵前进F、驻车N和后退R三种不同的行车模式；速度调节操纵开关由安装在圆筒状动手柄内的2～6个磁头和对应安装在中心轴上的2～6个霍尔元件组成，能分别指征2～6种速度状态；KD操纵开关由安装在动手柄顶端内底面上的磁头和对应安装在中心轴顶端的霍尔元件组成，可进行快速换档操作。该操纵杆电接触部分不存在机械磨损，变速操纵可靠性高，故障率低。

Description

无触点电子变速操纵手柄

技术领域

本实用新型涉及一种工程机械部件，特别是一种无触点电子变速操纵手柄。

背景技术

随着国民经济的发展，工程机械的应用越来越广泛。在其使用过程中对操纵控制的简便性、耐用性和稳定性要求也越来越高。但目前工程机械的操纵控制方式多是传统的纯机械式操作，其变速操纵手柄大都采用机械触点式电气开关，因而存在下列不足：电接触部分易磨损，致使变速操纵手柄的可靠性及稳定性会越来越低，故而故障率高，使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种无触点电子变速操纵手柄，该手柄电气部分不存在机械磨损、变速操纵可靠性高、故障率低、操纵系统使用寿命长，以克服已有采用机械触点式电气开关之变速操纵手柄的上述不足。

解决上述技术问题的技术方案是：一种无触点电子变速操纵手柄，由机械结构部分和电气开关部分组成，其机械结构部分包括由动手柄、中心轴、静手柄、连杆、摆轴组成的操纵杆和外壳；电气开关部分包括行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关，所述的行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关均为由磁铁(以下简称磁头)与开关型霍尔位置传感器(以下简称霍尔元件)构成的无触点式电子开关。

所述的行车操纵开关包括一个磁头和两个霍尔元件，霍尔元件I、霍尔元件II分别安装在电路板上，并对称分布在以摆轴旋转中心O为圆心的一个等半径的圆弧上，操纵杆之摆轴可绕摆轴旋转中心O转动，磁头I安装固定在摆轴末端的孔内，向前推动操纵杆，安装固定在摆轴上的磁头I分别与位于电路板上霍尔元件I所在的F位、无霍尔元件的空置位N位和霍尔元件II所在的R位对应，得出三种不同的挡位信号，并将电信号发送至外部控制器，从而现实操纵前进F、驻车N和后退R三种不同的行车模式。

所述的速度调节操纵开关由安装在圆筒状动手柄内的n个磁头和对应安装在中心轴上的n个霍尔元件组成，n个磁头分布在圆筒状动手柄的圆筒内侧，n个霍尔元件分散固定在与静手柄固定连接的中心轴外侧，当动手柄旋转至静手柄上标示的速度1挡、2挡、......或n挡的位置，各个磁头分别与相应的霍尔元件一一对应，得出不同的挡位信号，并将电信号发送至外部控制器，从而现实1挡、2挡、......或n挡。其具体含义：速度1挡、2挡、......或n挡n种速度状态，上述n的取值范围是：n为2～6之间的整数。

所述的KD操纵开关由一个磁头和一个霍尔元件组成，磁头安装在动手柄顶端内底面上，与安装固定在中心轴顶端的霍尔元件对应，动手柄与中心轴之间安装有回位弹簧，在常态下，磁头和霍尔元件距离较远；按压动手柄，当磁头和霍尔元件间的距离缩短到一定值后，霍尔元件触发并输出KD挡电信号，去掉按压外力后，KD2挡自动复位到KD1挡。

本实用新型之无触点电子变速操纵手柄采用磁头与霍尔元件取代普通的机械式电气开关，实现无触点式电子开关，再将此技术应用到变速操纵手柄上，制成无触点式电子变速操纵手柄，它具有如下有益效果：

1.电气部分不存在机械磨损，变速操纵可靠性高、稳定性好、故障率低，操纵杆的使用寿命长：

a、由于霍尔元件的工作模式为非接触的感应方式，是利用霍尔元件表面的磁场强度达到一定强度或消弱到一定程度后便产生开、关电信号。因为没有机械式电触点的直接接触，而使得在普通机械电气开关触点位置存在的摩擦运动得以消除，完全杜绝了因触点磨损而导致接触不良甚至失效的潜在故障模式。因此，其耐久工作次数得以极大地提高、使用寿命延长。

b、由于电路部分是相对固定静止的，所以可以对内部的电气连接部分采用完全封胶处理，加上霍尔元件对使用环境要求不高，使换挡操纵杆的耐环境性能(如：耐潮湿、耐水淋和耐尘性能等)大大提高，使用寿命延长、可靠性高。

2、产品的结构成熟、可靠，通用性能强：

本实用新型产品的机械结构保持采用了电气开关的普通产品的成熟典型结构。产品零件绝大部分为锌合金压铸件和工程塑料零件，其综合的力学、物理、化学性能都可以得到很好的保证；因此，产品可以很好地满足其在正常工作环境和极限工作环境条件下的工作性能要求。

下面结合附图和实施例对本实用新型之无触点电子变速操纵手柄的技术特征作进一步说明。

附图说明：

图1-1～图1-6：本实用新型之无触点电子变速操纵手柄实体结构示意图：

图1-1：整体结构示意图(主视图)，

图1-2：整体结构主视剖视图，(去掉图1-1中的接插器和线束组件)，

图1-3：行车模式下动静手柄位置示意图，

图1-4：图1-1中动静手柄的A向视图，

图1-5：图1-4的B向视图——即：速度调节模式示意图，

图1-6：整体结构立体图；

图2-1～图4-2：无触点电子变速操纵手柄的行车操纵开关、速度调节操纵开关、K D操纵开关的原理说明图：

图2-1～图2-2：行车模式中，磁头--霍尔元件的位置关系示意图：

图2-1-主视图，图2-2：2-1之俯视图；

图3-1～图3-5：速度调节模式中，磁头--霍尔元件的位置关系示意图：

图3-1：纵向剖视示意图，

图3-2：图3-1之左视图之一(1挡)，

图3-3：图3-1之左视图之一(2挡)，

图3-4：图3-1之左视图之一(3挡)，

图3-5：图3-1之左视图之一(4挡)；

图4-1～图4-2：K D模式中，磁头--霍尔元件的位置关系示意图：

图4-1：常态(KD1挡)，

图4-2：按压状态(KD2挡)。

图中零件名称：

11—磁头I、13—磁头III、14—磁头IV、15—磁头V、16—磁头VI、17—磁头VII；

21—霍尔元件I、22—霍尔元件II、23-霍尔元件III、24—霍尔元件IV、25—霍尔元件V、26—霍尔元件VI、27—霍尔元件VII；

31—动手柄，32—静手柄，33—连杆，34—摆轴，4—中心轴，51—接插器，52—线束组件，61—小胶套，62—大胶套，7—外壳，71—盖板，8—驻车扳柄，9—回位弹簧，10—电路板；

N—驻车锁定，D——锁定解除，O-摆轴旋转中心。

具体实施方式：

一种无触点电子变速操纵手柄，由机械结构部分和电气开关部分组成。机械结构部分包括由动手柄31、静手柄32、连杆33和摆轴34组成的操纵杆3和外壳7，中心轴4固定连接在静手柄32上，圆筒状动手柄31直接套在中心轴上，连杆33的一端与静手柄2下端固定连接、另一端与摆轴34相连接，摆轴34则装配到外壳7内、并可绕摆轴旋转中心O摆动；电气开关部分位于外壳7内，并通过线束组件52和插接器51向外传送电信号；为防潮、防尘，连杆33与外壳7之间套有大防尘罩62，盖板71直接装配到外壳7底部，线束组件52与盖板71之间套有小防尘罩61(参见图1-1～图1-6)。

电气开关部分包括行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关，所述的行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关均是由磁头和霍尔元件构成的无触点式电子开关；

行车操纵开关由一个磁头和两个霍尔元件组成，霍尔元件I 21、霍尔元件II 22通过焊接方式安装在电路板10上、并对称分布在以摆轴旋转中心O为圆心的圆弧上，其夹角为2α＝24°。操纵杆3之摆轴34可绕摆轴旋转中心O转动，磁头I 21安装固定在摆轴34末端的孔内；向前推动操纵杆3，使摆轴34末端上的磁头I 21分别与位于电路板10上霍尔元件I 21所在的F位、无霍尔元件的空置位-N位和霍尔元件II 22所在的R对应，从而产生三种不同挡位，并通过线束组件52和插接器51向外部控制器发送电信号，从而产生操纵前进F挡、驻车N挡和后退R挡三种不同的行车模式(参见图2-1～图2-2)。

图1-3、图2-2中，操纵杆3每挡的转动角度α为12°，根据需要，转动角度α、行程可以增大或减小。

这里为了增加驻车模式的安全性，设置了一个由驻车旋钮8构成的驻车锁定机构(参见图1-1)，当需要驻车时，可把操纵杆拨至行车模式的N挡，再将驻车旋钮8转至N，便可实现驻车锁定。此时行车模式的其他功能将失效，从而增加了驻车的安全性；将驻车旋钮8从N转至D，驻车锁定解除。

速度调节操纵开关由安装在圆筒状动手柄31内侧的四个磁头和对应安装在中心轴4外侧上的四个霍尔元件组成，四个磁头分别为：磁头III、磁头IV、磁头V、磁头VI，四个霍尔元件分别为：霍尔元件III、霍尔元件IV、霍尔元件V、霍尔元件VI，当动手柄31旋转至静手柄32上标示的速度1挡、2挡、3挡或4挡位置，磁头III、磁头IV、磁头V或磁头VI分别与霍尔元件III、霍尔元件IV、霍尔元件V或霍尔元件VI对应，在挡位转换的过程中，有磁头对准的霍尔元件就会产生电信号，并通过线束组件52和插接器51向外部控制器输出相应的挡位信号，从而产生速度1挡、2挡、3挡或4挡四种速度状态(参见图1-5、图3-1～图3-5)。

其中，各挡位之间的转换角度、转换力矩(也就是操作力矩)以及操作方式可根据客户要求设计，此处不再赘述；图1-5、图3-2中，转换角度β为30°，根据需要，转换角度β的大小还可以加大或减小。

KD操纵开关由磁头VII和霍尔元件VII组成，磁头VII安装在动手柄31顶端内底面上、与安装固定在中心轴4顶端的霍尔元件VII对应，动手柄31与中心轴4之间安装有回位弹簧9，在常态下、为KD1挡，磁头VII和霍尔元件VII距离较远；当按压动手柄31使磁头VII和霍尔元件VII距离缩小到一定程度时，霍尔元件便会触发，并通过线束组件52和插接器51向外部控制器输出相应的挡位——KD2挡信号，再由控制器进行KD模式转换，即在KD1挡与KD 2挡之间进行切换。去掉按压外力后，在回位弹簧9作用下，KD2挡自动复位到KD1挡(参见图1-1、图4-1～图4-2)。

上述实施实例中，机械结构部分各部件，以及由动手柄31、静手柄32、连杆33和摆轴34组成的操纵杆3中各部件之间的连接关系属于一般的机械连接装配，属于公知技术，此处不再赘述。

在各种操纵开关中，磁头或霍尔元件的安装、与其他有关部件及电路的连接关系也是公知技术，可以根据用户需要布局，此处亦不再赘述。

上述实施例是本实用新型的最佳实施方式之一，即：在1种无触点电子变速操纵手柄中，同时包含行车模式、4挡速度调节模式以及KD模式。

作为本实用新型实施例的一种变换，所述的无触点电子变速操纵手柄也可以是只采用上述行车模式和4挡速度调节模式而不用KD模式，此种情况下，去掉安装在动手柄31顶端内底面上的磁头VII和安装在中心轴4顶端的霍尔元件VII即可。

作为本实用新型实施例的又一种变换，根据需要，所述的速度调节操纵开关的4挡速度调节模式也可以减少或增加，例如，改为2挡、3挡或5挡、6挡，此时，只需改动安装在圆筒状动手柄31内的磁头个数n以及对应安装在中心轴4上的霍尔元件的个数n即可，当动手柄旋转至静手柄上标示的速度1挡、2挡、......或n挡的位置，n个磁头分别与n个霍尔元件一一对应，各个霍尔元件对磁头的感应输出相应的电信号，则可产生1挡、2挡、......n挡。具体含义：速度1挡、2挡、......或n挡n种速度状态，一般，n为2～6之间的整数，根据需要，也可以增加。

Claims (5)

1.一种无触点电子变速操纵手柄，由机械结构部分和电气开关部分组成，其机械结构部分包括由动手柄、中心轴、静手柄、连杆、摆轴组成的操纵杆和外壳；电气开关部分包括行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关，其特征在于：所述的行车操纵开关、速度调节操纵开关和KD操纵开关均为由磁头和霍尔元件构成的无触点式电子开关。

2.根据权利要求1所述的无触点电子变速操纵手柄，其特征在于：所述的行车操纵开关包括一个磁头和两个霍尔元件，霍尔元件I、霍尔元件II分别安装在电路板上，并对称分布在以摆轴旋转中心O为圆心的一个等半径的圆弧上，操纵杆之摆轴可绕摆轴旋转中心O转动，磁头I安装固定在摆轴末端的孔内，向前推动操纵杆，安装固定在摆轴上的磁头I分别与位于电路板上霍尔元件I所在的F位、无霍尔元件的空置位N位和霍尔元件II所在的R位对应，得出三种不同的挡位信号，并将电信号发送至外部控制器，从而现实操纵前进F、驻车N和后退R三种不同的行车模式。

3.根据权利要求2所述的无触点电子变速操纵手柄，其特征在于：所述的速度调节操纵开关由安装在圆筒状动手柄内的n个磁头和对应安装在中心轴上的n个霍尔元件组成，n个磁头分布在圆筒状动手柄的圆筒内侧，n个霍尔元件分散固定在与静手柄固定连接的中心轴外侧，当动手柄旋转至静手柄上标示的速度1挡、2挡、......或n挡的位置，各个磁头分别与相应的霍尔元件一一对应，得出不同的挡位信号，并将电信号发送至外部控制器，从而现实1挡、2挡、......或n挡n种速度状态，上述n的取值范围是：n为2～6之间的整数。

4.根据权利要求3所述的无触点电子变速操纵手柄，其特征在于：所述的速度调节操纵开关由安装在圆筒状动手柄内的四个磁头和对应安装在中心轴上的四个霍尔元件组成，四个磁头——磁头III、磁头IV、磁头V、磁头VI分布在圆筒状动手柄的圆筒内侧，四个霍尔元件——霍尔元件III、霍尔元件IV、霍尔元件V、霍尔元件VI分散固定在与静手柄固定连接的中心轴外侧，当动手柄旋转至静手柄上标示的速度1挡、2挡、3挡或4挡位置，磁头III、磁头IV、磁头V、磁头VI分别与霍尔元件III、霍尔元件IV、霍尔元件V或霍尔元件VI对应，得出不同的挡位信号，并将电信号发送至外部控制器，即产生速度1挡、2挡、3挡或4挡四种速度状态。

5.根据权利要求3或4所述的无触点电子变速操纵手柄，其特征在于：所述的KD操纵开关由一个磁头和一个霍尔元件组成，磁头安装在所述动手柄顶端内底面上、与安装在中心轴顶端的霍尔元件对应，动手柄与中心轴之间安装有回位弹簧，在常态下，磁头和霍尔元件距离较远；按压动手柄，当磁头和霍尔元件间的距离缩短到一定值后，霍尔元件触发并输出KD挡电信号，去掉按压外力后，KD挡自动复位。

Images