CN203442102U - 旋转式汽车换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车换挡装置，特别是旋转式汽车换挡装置，包括用于档位切换的旋钮，还包括旋转盘以及限位圈，旋钮与限位圈之间设有按压传力件，限位圈处设有用于限位圈复位的复位件；旋钮与旋转盘同轴传动，旋转盘上固设有突块，限位圈上设有限定所述突块的部分或全部档位行程的限位块。本实用新型克服了现有技术中P档到R档随意切换，致使其安全性能低的缺陷，提供一种改进后的旋转式汽车换挡装置，关键档位之间不能随意切换，提高了换挡装置的安全性。

Description

旋转式汽车换挡装置

技术领域

本实用新型属于汽车换挡装置，特别是旋转式汽车换挡装置。

背景技术

汽车换挡器是进行汽车挡位之间的切换装置，该装置实现汽车的前进、后退和停车等动作。通常自动档汽车的档位包括P档(停车档)、R档(倒车档)、N档(空档)、D档(行驶档)、有些还包括S档(爬坡档)。汽车的换挡装置使得汽车档位能灵活的转换。目前已有的汽车旋转式换挡器，汽车行驶过程中驾驶员旋转旋钮即可在各个挡位之间随意切换，尤其是从P档到R档在切换的过程中都没有限位功能，使得关键档位P档和R档之间不能被锁定。

而且汽车停车后，档位是停在P档的，而换挡器本身不能自锁；如果换挡器存在从P档跳到R档的误操作，那么汽车在停止状态时就可能存在位移的可能性，暴露出汽车换挡器安全性能偏低的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中P档到R档随意切换，致使其安全性能低的缺陷，提供一种改进后的旋转式汽车换挡装置，关键档位之间不能随意切换，提高了换挡装置的安全性。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案: 旋转式汽车换挡装置，包括用于档位切换的旋钮，其中，还包括旋转盘以及限位圈，旋钮与限位圈之间设有按压传力件，限位圈处设有用于限位圈复位的复位件；旋钮与旋转盘同轴传动，旋转盘上固设有突块，限位圈上设有限定所述突块档位行程的限位块。

本实用新型的工作原理如下：旋钮通过按压传力件与旋转盘达到同轴传动的目的，通过旋转旋钮使得旋转盘转动；旋转盘上设有的突块与限位圈上的设有限位块，两者配合可限制旋转盘同轴转动的行程量；同时，如果向下按压旋钮，通过按压传力件使得限位圈也一起向下移动，那么设于旋转盘上的突块与设于限位圈上的限位块上下错开，而这时旋转旋钮可继续使得旋转盘同轴转动，于是形成某个档位的切换。并且因为限位圈处设有复位件，可保证在按压切换档位完成后，撤去按压力，限位圈也能通过复位件复位，突块与限位块继续配合，等待下一次换挡。

根据汽车P档、R档等档位实际设置的要求，本实用新型的旋转盘上设置突块，中心圈上设置相应的限位块；突块与相应的限位块配合，构成对所述档位切换时的限制功能。而根据P档、R档等档位切换的需要，突块与限位块安设于旋转盘或者中心圈的相应位置，安设的位置通过人为操作可以很轻易的实现。

通过预先设计P档位换挡到R档位（也可以是其他档位的）所需的行程量，在一个或者多个档位上，设置所述的突块和限位块，就能实现换挡装置在任意档位切换时都可以有限位功能。

换句话说，由于旋钮与旋转盘同轴传动，旋转盘的下端面固设有突块，则突块的行程直接表征了旋钮的旋转，只要在特定位置设置阻碍突块运动的限位凸块即可限制旋钮旋转；驾驶者通过旋钮转动特定转角来实现档位切换，这样只需根据所述“特定转角”设置对应的“特定位置”即可达到限制驾驶员的换档换操作的目的，实现互锁效果。

本实用新型的有益效果如下：旋钮与旋转盘同轴传动，通过操作旋钮即可使得旋转盘同轴转动，方便驾驶员的操作。旋钮与限位圈之间设有按压传力件，限位圈处设有用于限位圈复位的复位件，当按压传力件受力后，使得限位圈下降并进而使得复位件压缩，当撤去按压件上的力后，复位件使得限位圈复位。旋转盘上固设有突块，限位圈上设有限定所述突块档位行程的限位块，可根据需要在一个或者多个档位，尤其是关键档位处设置突块和相应的限位块，突块与限位块配合，必须按压旋钮（按压后，突块与限位块上下错开）并旋转旋钮才能换挡，避免了现有技术的旋钮随意旋转切换档位的缺陷，提高了换挡装置的安全性。

进一步的，所述按压传力件是一端固设在旋钮上，另一端抵靠在限位圈上的按套。按套与旋钮的受力方式一致，旋钮按下后，按套将该力传递给与其抵靠的限位圈。

进一步的，还包括自锁装置，自锁装置包括与旋钮同轴传动的竖向柱，固设在竖向柱上的磁体，依次电连接的霍尔开关、单片机与自保持式电磁铁，用于顶撑限位圈的支架；其中，霍尔开关分布在所述磁体相应的档位行程处，所述自保持式电磁铁用于将支架相对于限位圈进行横向错位与回位，限位圈下端面设有相应的错位深槽。

自保持式电磁铁使用了永久磁铁。它的工作原理与所有直线运动的电磁铁是相似的。当线圈被激励后，滑杆向铁芯移动，并最终停止在终点位置。而当电源切断之后，滑杆仍然保持在原来的地方，如果要使滑杆返回，必须施加反向电压（或电流）。这类电磁铁都可以做成拉入及推出两种动作形式。

所述自锁装置可以使得本实用新型具有自锁功能，当支架位于限位圈的正下方时，支架顶撑住限位圈，使得限位圈不能被向下按动，那么该装置自动锁住换挡装置。

当支架横向错位时，支架位于限位圈的下端面的错位深槽，支架与错位深槽的槽底是有相对距离的；此时按下按钮，支架会插入到深槽内，使得限位圈可以向下位移，位移距离就是支架与错位深槽的槽底之间的相对距离，而限位圈处设有复位件，使得限位圈可以向上复位，该自锁装置自动解锁，使得换挡装置恢复换挡的功能。 

实现自锁装置锁住或者解锁的动作是依靠依次电连接的霍尔开关、单片机、与自保持式电磁铁，用于顶撑限位圈的支架。当磁体旋转到某霍尔开关上方时，触发霍尔开关，霍尔开关输出信号给单片机，单片机处理信号后，输出电流给自保持式电磁铁，电磁体通电产生磁性后驱动铁芯动作，铁芯驱动支架横向错位。同理可知，支架回位也是通过电磁铁通电导通后（该电流不同于上一个电流）驱动铁芯动作，铁芯驱动支架横向回位。

进一步的，所支架为H型支架，所述错位深槽为环形槽；其中，环形槽上开设有与H型支架侧臂匹配的槽壁。限位圈开设环形槽，减轻了限位圈的自重，环形槽开设有与H型支架侧臂匹配的槽壁，使得支架侧壁与限位圈的环形槽拼接配合的过程更平稳，提高了拼接的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型旋转式汽车换挡装置实施例一的主视爆炸图；

图2是本实用新型旋转式汽车换挡装置实施例二的主视爆炸图；

图3是本实用新型旋转式汽车换挡装置实施例二的限位圈的立体图；

图4是本实用新型旋转式汽车换挡装置实施例二的电路原理图。

具体实施方式

 实施例一

如图1 所示，本实用新型旋转式汽车换挡装置，包括用于档位切换的旋钮1，旋转盘3以及限位圈4，旋钮1与限位圈4之间设有按压传力件，限位圈4处设有用于限位圈4复位的复位件；旋钮1与旋转盘3同轴传动，旋转盘3上固设有突块，限位圈4上设有限定所述突块档位行程的限位块；所述按压传力件是一端固设在旋钮1上，另一端抵靠在限位圈4上的按套2；复位件为压簧。

本实施例的档位采用P档(停车档)、R档(倒车档)、N档(空档)、D档(行驶档)、S档(爬坡档)，旋转盘3上均布有两个突块（为了描述清楚，突块分为第一突块51和第二突块52），限位圈4上均布有四个限位块（为了描述清楚，限位块分为第一限位块61、第二限位块62、第三限位块和第四限位块）。

初始状态时，第一突块51与第一限位块61左右相抵（俯视时，第一突块51在右、第一限位块61在左），这个档位为P档。

当P档转向R档时（顺时针方向旋转旋钮1），因为第一突块51与第一限位块61是左右相抵，所以驾驶员必须压下旋钮1后并顺时针方向旋转一个档位转换角才能换到R档；旋转后第一突块51与第一限位块61上下相抵，且因为旋钮1下压后使得压簧压缩，压簧受力压缩后需要释放压力，于是收缩后的压簧又顶着限位圈4向上，此时旋转后的第一突块51与第一限位块61上下相抵，而这个但档位就是R档。

从R档换到N档，第一突块51与第一限位块61上下相抵，只需驾驶员用手将旋钮1顺时针旋转一个档位旋转角即可，旋转后，第一突块51与第一限位块61又左右相抵，因为此时弹簧压缩后完全复位，限位圈4又恢复到原状；（俯视时，第一突块51在左，第一限位块61在右）这个档位就是N档。

从N档换到D档，第一突块51在左，第一限位块61在右，第一突块51与第一限位块61左右相抵，驾驶员只需将旋钮1顺时针旋转一个档位旋转角即可，因为沿着顺时针旋转，第一突块51在左，第一限位块61在右，所以相互之间不能卡住，换挡后变为第一突块51在右，第二限位块62在左；第一突块51与第二限位块62相抵；这个档位就是D档。

从D档换到S档时，第一突块51在右，第二限位块62在左，驾驶员需要将旋钮1按下并顺时针旋转一个档位旋转角，旋转后的第一突块51与第二限位块62上下相抵，这个档位就是S档。

往回换挡时，S档的初始状态是第一突块51与第二限位块62上下相抵。

从S档换到D档时，驾驶员只需用手将旋钮1逆时针旋转一个档位旋转角即可，第一突块51与第二限位块62左右相抵（俯视时，第一突块51在右，第二限位块62在左）。

从D档换到N档时，也只需驾驶员用手将旋钮1逆时针旋转一个档位旋转角即可，第一突块51与第一限位块61又重新左右相抵，且第一限位块61对第一突块51形成逆时针方向的限位。（俯视时，第一突块51在左，第一限位块61在右）     从N档换到R档时，因为第一限位块61对第一突块51形成逆时针方向的限位，所以驾驶员需用手将旋钮1压下并逆时针旋转一个档位旋转角，第一突块51与第一限位块61上下相抵。

从R档到P档时，驾驶员需用手将逆时针旋转一个档位旋转角，恢复到原始状态。综上所述，本实施例在P档转向R档，D档换到S档的换挡过程中以及从N档换到R档回档过程中，都需要驾驶员用手按下并旋转旋钮1才能换挡，实现了关键档位的锁定的功能，防止驾驶员在换挡的时候的误操作，提高了换挡装置的安全性。并且可以根据需要在一个或者多个档位行程上都设置所述突块和与突块配合的限位块，这是可以实现的。当然换挡时将旋钮1按下后可以随意进行一个和几个档位转换，并非每次只能切换一个档。

实施例二

如图2至图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：本实用新型旋转式汽车换挡装置，还包括自锁装置，自锁装置包括与旋钮1同轴传动的竖向柱11，固设在竖向柱11上的磁体12，依次电连接的霍尔开关、单片机、与自保持式电磁铁，用于顶撑限位圈4的支架14；其中霍尔开关分布在所述磁体12相应的档位行程处，所述自保持式电磁铁用于将支架14相对于限位圈4进行横向错位与回位，限位圈4下端面设有相应的错位深槽15。

所支架14为H型支架，所述错位深槽15为环形槽；其中，环形槽上开设有与H型支架侧臂匹配的槽壁151。

其中自保持式电磁铁为双向自保持电磁铁13，单片机型号为80C51。双向自保持电磁铁13的铁芯16与支架14相抵；一个档位对应设置一个霍尔开关。

自锁装置主要用于对P档自锁，其工作的原理如下：

当钥匙开关打开时（汽车着手启动时，档位依旧在P档），霍尔开关（对应的是P档）再次导通并输出信号给单片机，单片机输出电流给双向自保持电磁铁13，双向自保持电磁铁13通电并驱动铁芯16运动，进而将支架14横向错位，且支架14一端正对着限位圈4下端面设有相应的错位深槽15，错位深槽15槽底与支架14之间的距离，就是旋钮1可以按下的距离，同时保证限位圈4下移，达到解锁的效果。

当钥匙开关关闭的时（汽车停车），霍尔开关（对应的是P档）导通并输出信号给单片机，单片机检测到该信号并输出电流给双向自保持电磁铁13，双向自保持电磁铁13导通产生磁性后驱动铁芯16运动，进而使得支架14产生横向回位，此时支架14移动到限位圈4的正下方，支架14顶住限位圈4，限位圈4卡住按套2，进而使得旋钮1不能被按下，故不能进行换挡，达到自锁的功能。

当旋钮1旋转到某个位置时，旋转盘3上的竖向柱11旋转一定角度，磁体12对着某个霍尔开关，并使此位置的霍尔开关通电，此档位的电路导通，霍尔开关将信号传递给单片机，单片机会将此档位信息会发送相应的报文到整车CAN总线上，可以同时传送给仪表、控制器等系统，车辆完成行车等相应的操作。另外本实用新型换挡装置还配置了硬件开关信号，可以同时将档位信息传送给其他用电器，达到核对校准的作用。换挡装置还设置有LED灯，此时相应位置的LED指示灯同时会亮，达到提示车上驾驶员和乘客的作用。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (4)

1.旋转式汽车换挡装置，包括用于档位切换的旋钮，其特征在于，还包括旋转盘以及限位圈，旋钮与限位圈之间设有按压传力件，限位圈处设有用于限位圈复位的复位件；旋钮与旋转盘同轴传动，旋转盘上固设有突块，限位圈上设有限定所述突块档位行程的限位块。

2.如权利要求1所述的旋转式汽车换挡装置，其特征在于，所述按压传力件是一端固设在旋钮上，另一端抵靠在限位圈上的按套。

3.如权利要求1所述的旋转式汽车换挡装置，其特征在于，还包括自锁装置，自锁装置包括与旋钮同轴传动的竖向柱，固设在竖向柱上的磁体，依次电连接的霍尔开关、单片机与自保持式电磁铁，用于顶撑限位圈的支架；其中，霍尔开关分布在所述磁体相应的档位行程处，所述自保持式电磁铁用于将支架相对于限位圈进行横向错位与回位，限位圈下端面设有相应的错位深槽。

4.如权利要求3所述的旋转式汽车换挡装置，其特征在于，所支架为H型支架，所述错位深槽为环形槽；其中，环形槽上开设有与H型支架侧臂匹配的槽壁。

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