CN213035661U - 一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及转向柱技术领域，具体地说是一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构。一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：基座的上部嵌设有PCB板，位于基座的上方通过转轴连接驱动块，驱动块的上方连接挡位块，挡位块的上方连接上盖，并且上盖采用螺钉与基座连接；位于挡位块的侧面设有机械挡位处，并且挡位块的机械挡位处连接弹簧体的一端，弹簧体的另一端嵌入至手柄的末端。同现有技术相比，该转向柱组合开关主安装于方向盘下方，利用金属弹片与PCB板的导通区域接触，且PCB导通区域采用交叠或非交叠设计，金属弹片头部每个导通点分割为两个及以上，实现PRND四挡信号安全稳定输出。

Description

一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构

技术领域

本实用新型涉及转向柱技术领域，具体地说是一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构。

背景技术

目前市面上应用于PRND四挡信号（P：泊车挡；R倒车挡；N：空挡；D：前进挡）输出的实现方式有两种，第一种是PRND四挡操作杆布置到驾驶室与副驾驶室的中央扶手区域，换挡杆通过机械连接直接作用于整车变速箱，实现PRND四挡换挡功能，该方案机械结构复杂，驾驶员换挡操作时动作幅度较大，安全性较低。第二种是同样是PRND四挡换挡功能集成在转向柱组合开关上，内部通过磁铁与芯片之间的相互作用输入信号，软件开发成本较高。

发明内容

本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，该转向柱组合开关主安装于方向盘下方，利用金属弹片与PCB板的导通区域接触，且PCB导通区域采用交叠或非交叠设计，金属弹片头部每个导通点分割为两个及以上，实现PRND四挡信号安全稳定输出，驾驶员换挡操作时动作幅度小，安全性较高。

为实现上述目的，设计一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，包括上盖、挡位块、驱动块、PCB板、基座，其特征在于：基座的上部嵌设有PCB板，位于基座的上方通过转轴连接驱动块，驱动块的上方连接挡位块，挡位块的上方连接上盖，并且上盖采用螺钉与基座连接；位于挡位块的侧面设有机械挡位处，并且挡位块的机械挡位处连接弹簧体的一端，弹簧体的另一端嵌入至手柄的末端；所述的PCB板上设有挡位导通区域，驱动块的下端设有与PCB板上的挡位导通区域相对应的金属弹片。

所述的驱动块的金属弹片由两组或者三组金属触点片组合而成，并且每组金属触点片为一片或者两片或者三片结构。

所述的PCB板上的挡位导通区域为两组接触式区域或者一组接触式区域，所述的两组接触式区域包括一组接地区域及两组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于两组挡位区域的两边任意一侧或者中间位置；所述的一组接触式区域包括一组接地区域及一组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于一组挡位区域的两边任意一侧位置。

所述的挡位区域为交叠设计或者非交叠设计，所述的交叠设计的挡位区域为块状结构首尾交错布置；所述的非交叠设计的挡位区域为块状结构相互并排布置。

所述的手柄的上部为中空腔体结构，位于手柄上部的腔体内设有P挡按键、触点、另一PCB板，P挡按键位于手柄上端，P挡按键的下方连接触点的一端，触点的另一端连接另一PCB板。

所述的弹簧体有壳体及弹簧组成，壳体的头部为圆弧形结构，并且壳体头部与挡位块的机械挡位处的曲面接触，壳体的尾部抵接弹簧的一端，弹簧的另一端位于手柄下部的直线导向槽内。

所述的PCB板及另一PCB板的信号发送至整车的车体控制模块。

本实用新型同现有技术相比，提供一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，该转向柱组合开关主安装于方向盘下方，利用金属弹片与PCB板的导通区域接触，且PCB导通区域采用交叠或非交叠设计，金属弹片头部每个导通点分割为两个及以上，实现PRND四挡信号安全稳定输出，驾驶员换挡操作时动作幅度小，安全性较高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2至图4为两组接触区交叠设计的挡位导通区域布局。

如图2至图4所示，中间横向区域为初始位置，初始位置的上下两挡区域为N挡区域，初始位置的上两挡区域为D挡区域，初始位置的下两挡区域为R挡区域。

图5至图7为两组接触区非交叠设计的挡位导通区域布局。

如图5至图7所示，中间横向区域为初始位置，初始位置的上下两挡区域为N挡区域，初始位置的上两挡区域为D挡区域，初始位置的下两挡区域为R挡区域。

图8为两组接触区交叠设计及非交叠设计的挡位导通区域相对应的一触点、二触点及三触点金属弹片结构示意图。

图9、图10为一组接触区交叠设计的挡位导通区域布局。

如图9、图10所示，中间横向区域为初始位置，初始位置的上下两挡区域为N挡区域，初始位置的上两挡区域为D挡区域，初始位置的下两挡区域为R挡区域。

图11、图12为一组接触区非交叠设计的挡位导通区域布局。

如图11、图12所示，中间横向区域为初始位置，初始位置的上下两挡区域为N挡区域，初始位置的上两挡区域为D挡区域，初始位置的下两挡区域为R挡区域。

图13为一组接触区交叠设计及非交叠设计的挡位导通区域相对应的一触点、二触点及三触点金属弹片结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，基座1的上部嵌设有PCB板2，位于基座1的上方通过转轴1-1连接驱动块4，驱动块4的上方连接挡位块3，挡位块3的上方连接上盖5，并且上盖5采用螺钉11与基座1连接；位于挡位块3的侧面设有机械挡位处3-1，并且挡位块3的机械挡位处3-1连接弹簧体7的一端，弹簧体7的另一端嵌入至手柄6的末端；所述的PCB板2上设有挡位导通区域2-1，驱动块4的下端设有与PCB板2上的挡位导通区域2-1相对应的金属弹片4-1。

驱动块4的金属弹片4-1由两组或者三组金属触点片组合而成，并且每组金属触点片为一片或者两片或者三片结构。

PCB板2上的挡位导通区域2-1为两组接触式区域或者一组接触式区域，所述的两组接触式区域包括一组接地区域及两组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于两组挡位区域的两边任意一侧或者中间位置；所述的一组接触式区域包括一组接地区域及一组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于一组挡位区域的两边任意一侧位置。

挡位区域为交叠设计或者非交叠设计，所述的交叠设计的挡位区域为块状结构首尾交错布置，如图2至图4及图9及图10所示；所述的非交叠设计的挡位区域为块状结构相互并排布置，如图5至图7及图11及图12所示。

手柄6的上部为中空腔体结构，位于手柄6上部的腔体内设有P挡按键、触点、另一PCB板，P挡按键8位于手柄6上端，P挡按键8的下方连接触点9的一端，触点9的另一端连接另一PCB板10。

弹簧体7有壳体及弹簧组成，壳体7-1的头部为圆弧形结构，并且壳体7-1头部与挡位块3的机械挡位处3-1的曲面接触，壳体7-1的尾部抵接弹簧7-2的一端，弹簧7-2的另一端位于手柄6下部的直线导向槽内。

PCB板2及另一PCB板10的信号发送至整车的车体控制模块。

基座1：该零件主要用于支撑PCB板2。

PCB板2：该零件表面对应N、R、D挡以及初始位置、接地接触的挡位导通区域2-1，相邻导通区域采用交叠设计或者非交叠设计，带金属弹片4-1的驱动块4上的金属弹片一组接触点一直保持接地状态，两外一组或两组接触点接触相邻且断开的PCB板2的挡位导通区域2-1，保证金属弹片在接触过程中无信号丢失，如图2-4所示，中间横向布置为初始位置，初始位置上下两个挡位导通区域对应N挡，往下第二个区域对应R挡，往上第二个区域对应D挡。当导通区域采用非交叠设计时，带金属弹片4-1的驱动块4上的金属弹片一组接触点一直保持接地状态，两外一组或两组接触点接触相邻且断开的PCB导通区域，弹片滑动至非交叠的断开区域时，开关无信号发送，初始位置前后两个挡位的导通区域对应N挡，往下第二个区域对应R挡，往上第二个区域对应D挡。

挡位块3：该零件与弹簧体7接触，其表面的曲面设计了实现5个自复位的机械挡位处3-1，初始位置，上下自复位挡位均为N挡，往下实现R挡挡位，往上实现D挡挡位。

驱动块4：该组件由一组金属弹片4-1和一个塑料件连接，与基座1通过转动副连接，金属弹片4-1与PCB板2的表面挡位导通区域2-1接触，驱动块4随手柄6转动往上或往下转动一挡时，金属弹片4-1仍与PCB板2的N挡导通区域接触，往下两挡时，金属弹片4-1与PCB板上R挡导通区域接触，输出R挡信号，往上两挡时，金属弹片4-1与PCB板2上的D挡导通区域接触，输出D挡信号，金属弹片4-1头部每个导通点可以为一个，也可以分割为两个及以上。

上盖5：该零件主要用于与基座1连接，与开关本体形成一个封闭整体。

手柄6：该零件主要驾驶员操作，手柄6能在一个方向旋转，通过手柄6的旋转，能够带动内部驱动块4转动，使金属弹片4-1接触到PCB板2的不同挡位导通区域2-1，从而发出不同的挡位信号。驱动块4通过塑料卡扣嵌入手柄6，金属弹片4-1通过固定在驱动块4头部，同时驱动块4又通过一侧的转动副与基座1的转轴1-1连接，手柄6转动时带动驱动块4及金属弹片4-1转动。

弹簧体7：该组件由一个壳体7-1及一个金属的弹簧7-2组成，壳体7-1头部为圆弧面，与挡位块3的机械挡位处3-1接触，驾驶员操作手柄6时，弹簧体7一起移动，弹簧7-2在机械挡位处3-1的曲面不同位置受压缩从而产生挡位感传递为驾驶员。

P挡按键8：该零件由一个塑料件组成，通过导向机构安装到手柄6头部，驾驶员按压按键时，可推动其随着导向机构方向推动触点移动从而接触到另一PCB板10的导通区域，输出P挡信号。

触点9：该零件可自复位，且有挡位感，头部有2块以上导电区域。

另一PCB板10：该零件固定在手柄6内部，表面有2块以上导通区域，主要对应P挡功能：

上述的转向柱组合开关PRND四挡手柄，客户操作推动手柄6前后转动时，驱动带有金属弹片4-1的驱动块4转动，带有金属弹片4-1的驱动块4通过转动副与基座1连接，PCB板2固定在基座1上，驱动块4的金属弹片4-1在PCB板2上的挡位导通区域2-1滑动，挡位导通区域按照PRND功能分割，金属弹片4-1接触到不同的区域输出R/D挡位信号，信号通过连接器与整车连接。同时弹簧体7安装到手柄6内部，挡位块3通过卡口固定在基座1上，手柄6转动时，弹簧体7作用到挡位块3上受压缩产生机械挡位感。上盖5通过螺钉11与基座1、挡位块3固定。当操作P挡按键8时，驱动触点9与另一PCB板10接触，通过线束输出P挡信号给整车。

工作原理：如图2至图13所示，未操作时，手柄6处于初始位置，弹簧体7位于挡位块3的机械挡位处3-1曲面的最低部，对应驱动块4的金属弹片4-1处于PCB板2的初始位置；往上操作时，手柄6处于旋转一个角度，其角度及方向不受限定，弹簧体7可以到达挡位块曲面台阶面，有明显的挡位感，对应金属弹片4-1转动至PCB板2的另外一个N挡区域，如果松开，手柄6在弹簧体7的作用下回到初始位置，依然处于N挡；继续往上操作时，手柄6处于绕继续旋转一个角度，弹簧体7可以到达挡位块曲面下一个台阶面，有明显的挡位感，对应金属弹片4-1转动至PCB板2的R挡区域，开关发送R倒车信号给整车，松开手柄，手柄6在弹簧体7的作用下回到初始位置，整车依然处于R挡；往下操作时，手柄6处于旋转一个角度，弹簧体7可以到达挡位块曲面台阶面，有明显的挡位感，对应金属弹片4-1转动至PCB板2的另外一个N挡区域，如果松开，手柄6在弹簧体7的作用下回到初始位置，依然处于N挡；继续往下操作时，手柄6处于绕继续旋转一个角度，弹簧体7可以到达挡位块曲面下一个台阶面，有明显的挡位感，对应弹片转动至PCB板2的D挡区域，开关发送D前进信号给整车，松开手柄，手柄6在弹簧体7的作用下回到初始位置，整车依然处于D挡；往上或往下的第一个角度都会产生挡位，但依然处于N挡，防止信号误发；按下手柄6顶端P挡按键8，P挡按键8会沿着方向向下移动，同时推动与其接触的2个以上触点移动，只要其中一个触点接触到另一PCB板10的导通区域，开关给整车发送P泊车信号，松开按键，按键自动复位至初始位置，整车依然处于P挡；为防止操作过程中，金属弹片4-1断开接触而发出错误信号，PCB板2上相邻导通区域交叠设计，保证驱动块4上的金属弹片4-1与PCB板2一直处于接触状态，当操作手柄6带动金属弹片4-1滑动至PCB板2交叠区域时，依据优先等级输出信号，安全等级可达到ASIL B以上。金属弹片4-1头部导通点分割为两个及以上，当一个导通点变形而接触失效时，另外一个导通点依然接触，降低失效概率，提高接触可靠性，安全等级可达到ASIL B以上。

Claims (7)

1.一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，包括上盖、挡位块、驱动块、PCB板、基座，其特征在于：基座（1）的上部嵌设有PCB板（2），位于基座（1）的右端通过转轴（1-1）连接驱动块（4），驱动块（4）的上方连接挡位块（3），挡位块（3）的上方连接上盖（5），并且上盖（5）采用螺钉（11）与基座（1）连接；位于挡位块（3）的侧面设有机械挡位处（3-1），并且挡位块（3）的机械挡位处（3-1）连接弹簧体（7）的一端，弹簧体（7）的另一端嵌入至手柄（6）的末端；所述的PCB板（2）上设有挡位导通区域（2-1），驱动块（4）的下端设有与PCB板（2）上的挡位导通区域（2-1）相对应的金属弹片（4-1）。

2.根据权利要求1所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的驱动块（4）的金属弹片（4-1）由两组或者三组金属触点片组合而成，并且每组金属触点片为一片或者两片或者三片结构。

3.根据权利要求1所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的PCB板（2）上的挡位导通区域（2-1）为两组接触式区域或者一组接触式区域，所述的两组接触式区域包括一组接地区域及两组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于两组挡位区域的两边任意一侧或者中间位置；所述的一组接触式区域包括一组接地区域及一组挡位区域，所述的接地区域为长条形圆弧结构，挡位区域为块状结构，并且一组接地区域位于一组挡位区域的两边任意一侧位置。

4.根据权利要求3所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的挡位区域为交叠设计或者非交叠设计，所述的交叠设计的挡位区域为块状结构首尾交错布置；所述的非交叠设计的挡位区域为块状结构相互并排布置。

5.根据权利要求1所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的手柄（6）的上部为中空腔体结构，位于手柄（6）上部的腔体内设有P挡按键、触点、另一PCB板，P挡按键（8）位于手柄（6）上端，P挡按键（8）的下方连接触点（9）的一端，触点（9）的另一端连接另一PCB板（10）。

6.根据权利要求1所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的弹簧体（7）有壳体及弹簧组成，壳体（7-1）的头部为圆弧形结构，并且壳体（7-1）头部与挡位块（3）的机械挡位处（3-1）的曲面接触，壳体（7-1）的尾部抵接弹簧（7-2）的一端，弹簧（7-2）的另一端位于手柄（6）下部的直线导向槽内。

7.根据权利要求1所述的一种带有四挡转换功能的弹片接触式转向柱组合开关结构，其特征在于：所述的PCB板（2）及另一PCB板（10）的信号发送至整车的车体控制模块。

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