CN210440567U - 一种旋钮换挡器及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋钮换挡器及车辆，涉及车辆技术领域。本实用新型的旋钮换挡器包括：第一磁性件，其具有两个极性相反的端部；旋钮本体，配置成可操作地绕其中轴线旋转；第二磁性件，包括与旋钮本体同轴固定连接并随旋钮本体同步转动的圆盘和间隔地分布在圆盘周向边缘的多个磁块；其中，第一磁性件的与磁块磁性相反的第一端部与第二磁性件处于同一水平面上，且在第二磁性件随旋钮本体旋转的过程中，任一磁块与第一端部之间的最小距离均大于零。本实用新型的旋钮换挡器的旋钮在旋转的过程中，挡位感清晰，有节渡感，松手后会自动定位，在靠近下一个稳态前会被吸入，使得该旋钮换挡器的换挡手感好，匹配计算简单。

Description

一种旋钮换挡器及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种旋钮换挡器及车辆。

背景技术

随着车辆技术不断进步，车辆内部件逐渐趋于方便和简洁。换挡部件也不例外，由传统的拨动挡可以更换为更加不占用空间的旋钮换挡器。当前旋钮换挡器手感部件使用齿形槽和弹簧顶针来实现操作手感，由于此种结构存在很大的机械缺陷，如：摩擦力的匹配很复杂，如果摩擦力太大会造成手感粘滞，定位感差，摩擦力太小会造成换挡无质感，档位模糊。当前旋钮换挡器手感部件匹配周期长，齿形槽需要经过复杂的计算进行力值匹配，通过调整各曲面的曲率和衔接，实现手感，匹配周期长，难度大。此外，目前的旋钮换挡器对于开模要求较高，表面要求较高，在长期使用过程中，会出现手感变差，匹配过程复杂的问题。由于是机械部件，运动过程中会产生异响，咔咔或沙沙声，不利于用户体验。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种旋钮换挡器，解决现有技术中换挡器的匹配计算复杂的问题。

本实用新型的另一个目的是解决现有技术中的换挡器在换挡时会出现异响，影响用户体验的问题。

本实用新型的另一个目的是提供一种车辆，具有该旋钮换挡器，解决现有技术中的车辆在换挡过程中影响驾驶体验的问题。

特别地，本实用新型提供了一种旋钮换挡器，包括：

第一磁性件，其具有两个磁极相反的端部；和

旋钮本体，配置成可操作地绕其中轴线旋转；以及

第二磁性件，包括与所述旋钮本体同轴固定连接并随所述旋钮本体同步转动的圆盘和间隔地分布在所述圆盘周向边缘的多个磁块；其中

所述第一磁性件的与所述磁块磁性相反的第一端部与所述第二磁性件大致处于同一水平面上，且在所述第二磁性件随所述旋钮本体旋转的过程中，任一所述磁块与所述第一端部之间的最小距离均大于零。

可选地，还包括：

旋转轴，其连接所述旋钮本体和所述第二磁性件，并位于所述旋钮本体与所述第二磁性件的中轴线上，所述旋钮本体和所述第二磁性件均以所述旋转轴为轴心旋转；和

壳体，所述旋钮本体与所述第二磁性件通过所述旋转轴可旋转连接于壳体处，所述第一磁性件固定连接于所述壳体处，且所述第一磁性件位于所述第二磁性件的侧边。

可选地，所述磁块凸出于所述圆盘外周外。

可选地，还包括感应装置，所述感应装置与所述旋钮本体及所述第二磁性件均连接在所述旋转轴上，共同以所述旋转轴为轴心旋转，所述感应装置用于检测所述第二磁性件的旋转方向和旋转位置。

可选地，所述感应装置包括感应线圈，所述感应线圈为内部开设有多个通孔的圆盘形，所述感应线圈与所述第二磁性件平行设置，且所述感应线圈在与所述旋转轴垂直的截面尺寸大于所述第二磁性件；

所述第一磁性件为“凹”形，包括两个端部和凹槽部，所述凹槽部的延伸方向与所述感应线圈所在平面平行，其中第一端部与所述磁块的磁性相反，且所述第一端部与所述磁块之间的最小距离为所述预设距离，所述感应装置伸入到所述凹槽部内。

可选地，所述感应线圈的所述通孔的数量与所述磁块的数量相同，且在所述第二磁性件与所述感应线圈安装在所述旋转轴上时，每一磁块对应其中一个所述通孔，每一所述通孔在所述感应线圈径向的截面尺寸随着所述感应线圈的旋转方向逐渐增大或逐渐减小。

可选地，所述通孔为三角形，所述三角形的一边与所述感应线圈其中一径向平行。

可选地，所述第一磁性件为电磁铁或永磁铁。

可选地，所述感应装置还包括霍尔传感器或位置传感器。

特别地，本实用新型还提供一种车辆，包括上面所述的旋钮换挡器。

本实用新型的旋钮换挡器的旋钮在旋转的过程中，由于第一磁性件和第二磁性件的相互吸引力的作用，使得旋钮会在两个稳态之间相互切换，从而保证换挡手感，避免做复杂的匹配计算。由于第一磁性件与第二磁性件之间依靠吸引力来使得旋钮达到稳态，挡位感清晰，有节奏感，松手后会自动定位，在靠近下一个稳态前会被吸入，使得该旋钮换挡器的换挡手感好。此外，该旋钮换挡器的第一磁性件与第二磁性件之间存在间隙，旋钮换挡器在旋转的过程中机械接触少，因此在旋转的过程中几乎不会出现换挡声音，提高了用户体验。

进一步地，由于磁铁的吸引力没有方向之分，且本申请中的磁块是均匀设置，使得本申请的旋钮换挡器正转反转手感一致。本实用新型的旋钮换挡器可以固化多种换挡力，在实车上设置换挡力调节按钮，满足不同用车人群的换挡力需求，使设计更人性化。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器的示意性侧视图；

图2是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器的第二磁性件、第一磁性件和感应线圈的示意性俯视图及旋钮旋转至第一稳态位置的示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器的旋钮旋转至第二稳态位置的示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器100的示意性侧视图；图2是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器100的第二磁性件、第一磁性件和感应线圈的示意性俯视图及旋钮旋转至第一稳态位置的示意图。如图1和图2所示，本实施例的旋钮换挡器100可以包括第一磁性件10、旋钮本体21和第二磁性件22。第一磁性件10具有两个磁极相反的端部。旋钮本体21配置成可操作地绕其中轴线旋转。第二磁性件22包括与旋钮本体21同轴固定连接并随旋钮本体21同步转动的圆盘221和间隔地分布在圆盘221周向边缘的多个磁块222。其中，第一磁性件10的与磁块222磁性相反的第一端部11与第二磁性件22处于大致处于同一水平面上，且在第二磁性件22随旋钮本体10旋转的过程中，任一磁块222与第一端部11之间的最小距离均大于零。

作为其它实施例，第一磁性件10位于第二磁性件22所在平面的侧边，并且在第二磁性件22旋转至第一磁性件10与任一磁块222距离最小时，第一磁性件10的第一端部11与该磁块222之间具有预设间隙。具体地，该第一端部11与磁块222的磁性相反，使得第一磁性件10与磁块222之间相互吸引。

本实施例中，预设间隙约为0.3-0.7mm。例如，间隙为0.3mm、0.5mm或0.7mm。优选为0.5mm。第一磁性件10与第二磁性件22之间设置间隙，即保证了旋钮本体21及第二磁性件22正常的旋转，又使得旋钮本体21和第二磁性件22在旋转的过程中，第一磁性件10和第二磁性件22之间具有较大的吸引力。

作为一个优选地实施例，第一磁性件10的端部11的宽度不能大于两个磁块222之间的距离，以保证旋钮本体21旋转换挡时的手感，避免做复杂的匹配计算。

图3是根据本实用新型一个实施例的旋钮换挡器100的旋钮旋转至第二稳态位置的示意图。如图2和图3所示，本实施例的旋钮换挡器100，通过旋钮本体21的旋转，带动第二磁性件22旋转，使得第二磁性件22的磁块222与第一磁性件10不断的远离和靠近。当第一磁性件10最靠近其中一个磁块222时，此时该第一磁性件10与对应的磁块222的吸引力最大。同时该第一磁性件10与对应磁块222两侧的磁块222的吸引力作用在旋转方向上的力相互平衡，使得此时第一磁性件10受到磁块222的力最大，形成一个稳态，可以命名为第一稳态。当旋钮本体21进一步受力旋转到达两个磁块222之间的位置时，两个磁块222对第一磁性件10的吸引力在旋转方向上相互平衡，此时，第一磁性件10和第二磁性件22的相互作用力最小，形成另一个稳态，可以称为第二稳态。此时，只需要轻轻给予旋钮本体21一个旋转力，旋钮本体21与第二磁性件22就会发生转动。此时，第一磁性件10受到下一个磁块222的吸引力逐渐增加，受到前一个磁块222的吸引力逐渐减小，从而使得旋钮换挡器100有一个自动旋转的推动力推动旋转，从而使得旋钮本体21与第二磁性件22共同旋转至另一个磁块222与第一磁性件10距离最小的状态，又达到了下一个稳态，也就是重复第一稳态，此时状态如图2所示。本实施例的旋钮本体21与第二磁性件22在旋转的过程中，依靠第一磁性件10和磁块222的吸引力作用，使得旋钮换挡器100会在第一稳态和第二稳态之间相互切换，从而保证本旋钮换挡器100的换挡手感好。此外，该旋钮换挡器100的第一磁性件10与第二磁性件22的磁块222之间存在间隙，旋钮换挡器100在旋转的过程中仅有较少位置的机械接触，因此在旋转的过程中几乎不会出现换挡声音，提高了用户体验。

作为一个具体地实施例，如图1所示，本实施例的旋钮换挡器100还可以包括旋转轴30和壳体(图中未示出)。其中，旋转轴30用来连接旋钮本体21和第二磁性件22，并位于旋钮本体21与第二磁性件22的中轴线上，旋钮本体21和第二磁性件22均以旋转轴30为轴心旋转。旋钮本体21和第二磁性件22通过旋转轴30可旋转连接于壳体处，第一磁性件10固定连接于壳体处，且第一磁性件10位于第二磁性件22的侧边。本实施例的旋钮换挡器100中的壳体主要对本实施例的旋钮本意21、第二磁性件22及第一磁性件10起到支撑作用，使得第一磁性件10与第二磁性件22之间在水平方向的距离不便，保证第二磁性件22在旋转的过程中的手感一致。旋转轴30的设置则主要是为了方便第二磁性件22和旋钮本体21的安装。在一个实施例中，当旋钮本体21一侧没有旋转轴30，直接在第二磁性件22与旋钮本体21相互同轴连接，一样能达到效果。

作为一个具体地实施例，磁块222凸出于圆盘221外周外(如图2和图3所示)。具体地，圆盘221在中间位置，磁块222凸出在外。其它实施例中磁块222不凸出在圆盘221外时，需要满足圆盘221是非磁性材料，与第一磁性件10不能有任何的作用力。而当磁块222凸出于圆盘221外周外时，此时圆盘221的材料不受限制，可以是与磁块222相同的材料，也可以是与磁块222不相同的材料。具体地，本实施例中的磁块222数量优选为8个，均匀分布在圆盘221外周并凸出于圆盘221外。

作为一个具体地实施例，如图1-3所示，本实施例的旋钮换挡器100还可以包括感应装置40，感应装置40与旋钮本体21及第二磁性件22均连接在旋转轴30上，共同以旋转轴30为轴心旋转，感应装置40用于检测第二磁性件22的旋转方向和旋转位置。

作为一个具体地实施例，本实施例中的感应装置40包括感应线圈，感应线圈为内部开设有多个通孔41的圆盘形，感应线圈与第二磁性件22平行设置，且感应线圈在与旋转轴30垂直的截面尺寸大于第二磁性件22。第一磁性件10为“凹”形，包括两个端部11和凹槽部12，凹槽部12的延伸方向与感应线圈所在平面平行，其中第一端部11与磁块222的磁性相反，且第一端部11与第二磁性件22的磁块222之间的最小距离为预设距离，感应装置40伸入到凹槽部12内。

具体地，由于本实施例中的感应装置40为感应线圈，而感应线圈是以切割第一磁性件10的磁感线后得到感应电流，然后根据感应电流得到第二磁性件22的旋转位置。因此，本实施例中的第一磁性件10的形状必须设置成“凹”形，且感性线圈需要伸入到第一磁性件10的凹槽部12，才能使得感应线圈能够切割第一磁性件10的两个端部11之间形成的磁感线，进而形成感应电流。而在感应线圈中设置通孔41，则可以设计通孔41的大小，改变感应电流的值，进而得到第二磁性件22旋转的位置。

作为一个具体地实施例，感应线圈的通孔41的数量与磁块222的数量相同，且在第二磁性件22与感应线圈安装在旋转轴30上时，每一磁块222对应其中一个通孔41，每一通孔41在感应线圈径向的截面尺寸随着感应线圈的旋转方向逐渐增大或逐渐减小。

更为具体地，通孔41为三角形，三角形的一边与感应线圈其中一径向平行。具体地，该与径向平行的边最好设置在当磁性材料刚好旋转至两个磁块222的中间位置的半径位置。

具体地，磁块222与磁块222之间具有一定的间隙，为了能够检测到第一磁性件10位于磁块222或间隙的哪一个部位，三角形的长度需要从一个磁块222延伸至与该磁块222相邻的间隙处，并且每一三角形的长度均一致。相邻的三角形之间首尾相连，保证能够定位到每一个位置。

作为一个具体地实施例，第一磁性件10为电第一磁性件10或永磁铁或其它磁性材料构成的磁铁。本实施例中的第一磁性件10为电磁铁，通过调节电流的大小可以调节其电磁铁的磁场强度，从而满足旋钮换挡器100的换挡手感。

本实施例的旋钮换挡器100的换挡手感好，且该旋钮换挡器100利用电第一磁性件10和磁块222之间的相互吸引力，使得旋钮换挡器100在换挡的过程中没有机械接触，进而不会出现咔咔的换挡声音。此外，由于第一磁性件10为电磁铁，通过调节电磁铁的电流可以调整电磁铁的磁场强度，进而调节换挡的手感。此外，由于磁铁的吸引力没有方向之分，且本申请中的磁块222是均匀设置，使得本申请的旋钮换挡器100正转反转手感一致。可以固化多种换挡力，在实车上设置换挡力调节按钮，满足不同用车人群的换挡力需求，使设计更人性化。

作为一个具体地实施例，感应装置40还包括霍尔传感器或位置传感器。直接通过霍尔传感器或位置传感器检测第二磁性件22旋转的位置。

作为一个具体地实施例，本实施例中以第一磁性件10为电磁铁、感应装置40为感应线圈为例进行详细的说明。

首先如图1和图2所示，本实施例的旋钮本体21、第二磁性件22和感应线圈均为圆盘型。旋转轴30垂直于旋钮本体21并固定设置于旋钮本体21中心的下方。且旋转轴30穿过第二磁性件22和感应线圈的中心，与第二磁性件22和感应线圈连接。旋转轴30通过轴承结构链接在壳体上，使得旋钮本体21、旋转轴30、第二磁性件22和感应线圈均可以相对壳体转动。此外，第一磁性件10为电磁铁，其顺时针旋转90度后设置在壳体处，使得第一磁性件10的凹槽部12的开口朝向右边，并且电磁铁的一端与第二磁性件22的靠近，感应线圈则穿过电磁铁的凹槽部12。

当旋转旋钮本体21时，第二磁性件22和感应线圈随着旋钮本体21旋转。当第二磁性件22旋转至其中一个磁块222与第一磁性件10的端部11距离最小时，此时到达第一稳态(如图2所示)。在第一稳态状态下，第一磁性件10受到最接近的磁块222的吸引力最大，其它磁块222对第一磁性件10的吸引力相互平衡，使得此时旋转旋钮本体21需要施加的力很大。当力大于第一磁性件10与磁块222的吸引力时，旋钮本体21继续被旋转，此时，最接近的磁块222对第一磁性件10的吸引力逐渐减小，下一个磁块222对第一磁性件10的吸引力逐渐增大，需要施加给旋钮本体21的力组件减小。当第一磁性件10达到两个磁块222的中间位置时，由于此时第一磁性件10受到两个磁块222的吸引力相互平衡，使得此时磁块222受到的吸引力最小，此时到达第二稳态(如图3所示)，在第二稳态状态下，操作者感觉到的阻力和引力均为0。当进一步旋转旋钮本体21时，此时下一个磁块222对第一磁性件10的吸引力逐渐增大，而前一个磁块222对第一磁性件10的吸引力逐渐减小，使得操作者有明显的入位感。直到第一磁性件10再一次到达与下一个磁块222的距离最小的位置，从而又重新到达第一稳态(如图2所示)，依次重复。操作者在一次次的力值变化的过程中感受到了换挡手感。

在旋钮本体21旋转的同时，由于感应线圈也在旋转，而感应线圈中的通孔41部对第一磁性件10的磁感线的切割与通孔41的尺寸相关。每一磁块222和相邻的间隙位置设置一个对应的通孔41，使得每一个周期内都对应一个通孔41，从而使感应线圈得到一组电流值，根据电流值就能知道旋钮本体21旋转至第二磁性件22与第一磁性件10的相对位置和旋钮本体21的旋转方向。

作为一个具体地实施例，本实施例还提供一种车辆，该车辆可以包括上面的旋钮换挡器100。具有该旋钮换挡器100的车辆的换挡手感好，避免做复杂的匹配计算。且该旋钮换挡器100利用电磁铁和磁块222之间的相互吸引力，使得旋钮换挡器100在换挡的过程中没有机械接触，进而不会出现咔咔的换挡声音。此外，由于第一磁性件10为电磁铁，通过调节电磁铁的电流可以调整电磁铁的磁场强度，进而调节换挡的手感。此外，由于磁铁的吸引力没有方向之分，且本申请中的磁块222是均匀设置，使得本申请的旋钮换挡器100正转反转手感一致。可以固化多种换挡力，在实车上设置换挡力调节按钮，满足不同用车人群的换挡力需求，使设计更人性化。本车辆的换挡力可调功能，提升换挡舒适性和整车豪华感。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种旋钮换挡器，其特征在于，包括：

第一磁性件，其具有两个磁极相反的端部；

旋钮本体，配置成可操作地绕其中轴线旋转；以及

第二磁性件，包括与所述旋钮本体同轴固定连接并随所述旋钮本体同步转动的圆盘和间隔地分布在所述圆盘周向边缘的多个磁块；其中，

所述第一磁性件的与所述磁块磁性相反的第一端部与所述第二磁性件大致处于同一水平面上，且在所述第二磁性件随所述旋钮本体旋转的过程中，任一所述磁块与所述第一端部之间的最小距离均大于零。

2.根据权利要求1所述的旋钮换挡器，其特征在于，

还包括：

旋转轴，其连接所述旋钮本体和所述第二磁性件，并位于所述旋钮本体与所述第二磁性件的中轴线上，所述旋钮本体和所述第二磁性件均以所述旋转轴为轴心旋转；和

壳体，所述旋钮本体通过所述旋转轴可旋转连接于壳体处，所述第一磁性件固定连接于所述壳体处，且所述第一磁性件位于所述第二磁性件的侧边。

3.根据权利要求1所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述磁块凸出于所述圆盘外周外。

4.根据权利要求2所述的旋钮换挡器，其特征在于，

还包括感应装置，所述感应装置与所述旋钮本体及所述第二磁性件均连接在所述旋转轴上，共同以所述旋转轴为轴心旋转，所述感应装置用于检测所述第二磁性件的旋转方向和旋转位置。

5.根据权利要求4所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述感应装置包括感应线圈，所述感应线圈为内部开设有多个通孔的圆盘形，所述感应线圈与所述第二磁性件平行设置，且所述感应线圈在与所述旋转轴垂直的截面尺寸大于所述第二磁性件；

所述第一磁性件为“凹”形，包括两个端部和凹槽部，所述凹槽部的延伸方向与所述感应线圈所在平面平行，其中第一端部与所述磁块的磁性相反，且所述第一端部与所述磁块之间的最小距离为预设距离，所述感应装置伸入到所述凹槽部内。

6.根据权利要求5所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述感应线圈的所述通孔的数量与所述磁块的数量相同，且在所述第二磁性件与所述感应线圈安装在所述旋转轴上时，每一磁块对应其中一个所述通孔，每一所述通孔在所述感应线圈径向的截面尺寸随着所述感应线圈的旋转方向逐渐增大或逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述通孔为三角形，所述三角形的一边与所述感应线圈其中一径向平行。

8.根据权利要求1所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述第一磁性件为电磁铁或永磁体。

9.根据权利要求4所述的旋钮换挡器，其特征在于，

所述感应装置还包括霍尔传感器或位置传感器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的旋钮换挡器。

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