CN214305220U - 管柱式电子换挡机构及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管柱式电子换挡机构及车辆，管柱式电子换挡机构包括：换挡机构本体，所述换挡机构本体包括换挡杆和挡位槽，所述挡位槽内设置有手动挡和自动挡两者共用的共用槽；所述换挡杆的端部插入所述挡位槽内，所述换挡杆上设置有磁铁；挡位控制器，所述挡位控制器内设置有与所述磁铁配合的霍尔传感器；至少一个换挡拨片，至少一个所述换挡拨片设置在方向盘上，每个所述换挡拨片均与所述挡位控制器通信连接，且用于实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减。本实用新型公开了一种管柱式电子换挡机构及车辆，管柱式电子换挡机构上集成手动挡功能，方便便捷地进行手动挡切换操作。

Description

管柱式电子换挡机构及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆换挡技术领域，更具体地，涉及一种管柱式电子换挡机构及车辆。

背景技术

手自一体变速箱的手动挡(简称M挡)可以实现自动换挡，也可以实现手动换挡。例如，在超车时候，如果切换至M挡，动力源源不断，轻松超车。再如，在长下坡时候，如果切换至M挡，变速箱处于低挡位，保证行车安全。

目前，车辆上的管柱式电子换挡机构包括直线型和旋转型，驾驶员通过对管柱式电子换挡机构进行操作，从而控制车辆挡位。然而，现有的管柱式电子换挡机构不包含M挡功能。因此，如果驾驶员想要控制车辆进入M挡时，需要在车上除管柱式电子换挡机构以外的其他位置进行换挡操作，较为不便。

因此，需要一种管柱式电子换挡机构及车辆，来解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种管柱式电子换挡机构及车辆，管柱式电子换挡机构上集成手动挡功能，方便便捷地进行手动挡切换操作。

基于上述目的本实用新型提供的一种管柱式电子换挡机构，包括：

换挡机构本体，所述换挡机构本体包括换挡杆和挡位槽，所述挡位槽内设置有手动挡和自动挡两者共用的共用槽；所述换挡杆的端部插入所述挡位槽内，所述换挡杆上设置有磁铁；

挡位控制器，所述挡位控制器内设置有与所述磁铁配合的霍尔传感器；

至少一个换挡拨片，至少一个所述换挡拨片设置在方向盘上，每个所述换挡拨片均与所述挡位控制器通信连接，且用于实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减。

优选地，所述换挡拨片为两个，两个所述换挡拨片均设置在所述方向盘的底面，且沿所述方向盘对称设置。

优选地，所述换挡拨片拨动后可自动复位。

优选地，所述换挡拨片上设置有减震结构。

优选地，所述换挡拨片上设置有提示标识。

优选地，所述挡位槽包括停挡槽和换挡槽，所述换挡槽包括所述共用槽以及多个均与所述共用槽在同一中心轴线上依次设置的挡用槽，所述共用槽与多个所述挡用槽的中心轴线与所述停挡槽的中心轴线垂直。

优选地，所述停挡槽的深度大于所述换挡槽的深度。

优选地，所述换挡杆的自由端设置有换挡手柄，所述换挡手柄上设置有挡位显示器，所述挡位显示器与所述挡位控制器通信连接。

另外，优选地，所述换挡拨片采用塑料材料制作而成。

本实用新型还提出一种车辆，所述车辆包括如上述的管柱式电子换挡机构。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的管柱式电子换挡机构及车辆，与现有技术相比，具有以下优点：换挡机构本体可通过换挡杆或换挡拨片进行挡位切换或加减操作；换挡机构本体进行换挡动作，使得驾驶员可以更精确的选择目标挡位；换挡机构本体集成有换挡拨片，在操作换挡拨片时，向挡位控制器发送控制信号，挡位控制器控制霍尔传感器与换挡杆上的磁铁配合，实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减，使得管柱式电子换挡机构在具有自动挡功能基础上集成手动挡功能，方便便捷地进行挡位切换或加减操作。

附图说明

通过下面结合附图对其实施例进行描述，本实用新型的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本实用新型具体实施例中采用的管柱式电子换挡机构的示意图。

图2为图1所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆和挡位槽的配合示意图。

图3为图2所示的管柱式电子换挡机构的挡位槽的示意图。

图4为图1所示的管柱式电子换挡机构的十字转轴的示意图。

图5为图1所示的管柱式电子换挡机构集成到方向盘管柱的示意图。

图6为图1所示的管柱式电子换挡机构的挡位变化示意图。

图7为图1所示的管柱式电子换挡机构的挡位变化另一示意图。

图8为图2所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆的剖视图。

图9为图2所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆的另一剖视图。

其中附图标记：

1、换挡杆；11、端部；12、磁铁；121、固定件；13、P挡开关；14、挡位显示器；15、复位弹簧；2、十字转轴；21、卡槽；3、挡位槽；31、停挡槽；32、换挡槽；4、挡位控制器；41、霍尔传感器；5、换挡壳体；6、换挡手柄；7、方向盘；8、换挡拨片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1为本实用新型具体实施例中采用的管柱式电子换挡机构的示意图。图2为图1所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆和挡位槽的配合示意图。图3为图2所示的管柱式电子换挡机构的挡位槽的示意图。图4为图1所示的管柱式电子换挡机构的十字转轴的示意图。图5为图1所示的管柱式电子换挡机构集成到方向盘管柱的示意图。图6为图1所示的管柱式电子换挡机构的挡位变化示意图。图7为图1所示的管柱式电子换挡机构的挡位变化另一示意图。图8为图2所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆的剖视图。图9为图2所示的管柱式电子换挡机构的换挡杆的另一剖视图。如图1至图9所示，管柱式电子换挡机构包括换挡机构本体、挡位控制器4和至少一个换挡拨片8。

换挡机构本体包括换挡杆1和挡位槽3，挡位槽3内设置有手动挡和自动挡两者共用的共用槽；换挡杆1的端部插入挡位槽3内，换挡杆1上设置有磁铁12；

挡位控制器4内设置有与磁铁12配合的霍尔传感器41；

至少一个换挡拨片8设置在方向盘7上，每个换挡拨片8均与挡位控制器4通信连接，且用于实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减。

当驾驶员操作换挡杆1时，或当驾驶员操作换挡拨片8时，换挡拨片8向挡位控制器4发送控挡信号，换挡杆1在挡位槽3内根据换挡路径活动；挡位控制器4内包括的霍尔传感器41与换挡杆1上的磁铁12一起通过霍尔原理输出挡位信号。由于霍尔传感器41固定不动，而磁铁12会随着换挡杆1的活动而活动，因此，在不同的挡位，磁铁12与霍尔传感器41的距离将会不同，从而输出不同的挡位信号。

采用上述管柱式电子换挡机构，换挡机构本体可通过换挡杆或换挡拨片进行挡位切换或加减操作；换挡机构本体进行换挡动作，使得驾驶员可以更精确的选择目标挡位；换挡机构本体集成有换挡拨片，在操作换挡拨片时，向挡位控制器发送控制信号，挡位控制器控制霍尔传感器与换挡杆上的磁铁配合，实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减，使得管柱式电子换挡机构在具有自动挡功能基础上集成手动挡功能，方便便捷地进行挡位切换或加减操作。

在本实施例中，如图2所示，磁铁12可以通过固定件121固定在换挡杆1上。

在本实施例中，换挡拨片8包括但不限于M挡拨片，实现M挡换挡和M挡挡位加减。

在本实施例中，挡位控制器4内设置挡位控制单元，通过挡位控制单元与换挡拨片通信连接，且与霍尔传感器41通信连接，也可以将挡位控制单元集成到换挡杆1上。

优选地，换挡拨片8为两个，两个换挡拨片8均设置在方向盘7的底面，且沿方向盘7对称设置。在方向盘7的两侧均设置换挡拨片8，可提高操作灵活性。通过限定换挡拨片8的设置位置，方便操作。而且，将换挡拨片8设置在方向盘7上，可以提高中控台的利用率，增加整车的储物空间。

在本实施例中，换挡拨片8向不同的方向拨动，如上下方向或前后方向，可实现挡位加减；按动换挡拨片8，可在自动挡和手动挡之间切换。两个换挡拨片8具有相同的结构，能够实现相同的功能，均能实现挡位的加减。或者一侧换挡拨片8实现加档功能，另一侧换挡拨片8实现减档功能。

优选地，换挡拨片8拨动后可自动复位。按下之后触发挡位切换、加减信号，然后自行复位。采用可自动复位的换挡拨片8，在拨动完成后，可实现自动复位，降低操作难度。

优选地，换挡拨片8上设置有减震结构。采用具有减震结构的换挡拨片8，可降低操作噪声，提高舒适性。

在本实施例中，减震结构包括但不限于弹簧，换挡拨片8包括拨片、插销、弹簧、PCB板组件和底座，底座上设置有限位柱，PCB组件与底板连接，弹簧设置在限位柱上，拨片通过插销连接在底座上，且可操作PCB发送信号。

优选地，换挡拨片8上设置有提示标识。采用具有提示标识的换挡拨片8，为驾驶员提供提示作用，方便驾驶员了解车辆状态。

在本实施例中，换挡拨片8的上部和下部分别设置有加号和减号，用于提示加挡操作或减挡操作。加号和减号可雕刻在换挡拨片8上，方便识别。

优选地，挡位槽3包括停挡槽31和换挡槽32，换挡槽32包括共用槽以及多个均与共用槽在同一中心轴线上依次设置的挡用槽，共用槽与多个挡用槽的中心轴线与停挡槽的中心轴线垂直。采用上述挡位槽3，使得换挡杆1在挡位槽3内平顺、快速切换。

在本实施例中，挡位槽3包括停挡槽31和换挡槽32，换挡杆1的端部11插入挡位槽3，且能插入停挡槽31或换挡槽32，如图8和图9所示，换挡杆1的端部11还设置有复位弹簧15，复位弹簧15设置为向换挡杆1的端部11施加朝向停挡槽31方向的复位力。由于复位弹簧向换挡杆1的端部11施加朝向停挡槽31方向的复位力，保证换挡杆的端部在运动过程中始终紧贴挡位槽3运动。因此，驾驶员松开换挡杆1时，换挡杆1的端部11将会停留在停挡槽31内。而驾驶员换挡时，需要向远离停挡槽31的方向施加力来克服复位弹簧的复位力，然后选择相应的换挡槽32进行换挡。

在本实施例中，换挡槽32为自润滑换挡槽，能够便于换挡杆1在挡位槽3内平顺滑动。换挡槽32包括但不限于D/M挡、N挡和R挡。

在本实施例中，挡位槽3为T型挡位槽，D/M挡、N挡、R挡依次设置。

在本实施例中，多个换挡槽32分别与停挡槽31平滑过渡，使得驾驶员在任一个换挡槽32松手时，换挡杆1都能够平顺地滑至停挡槽31。

在本实施例中，换挡机构本体还包括十字转轴2和换挡壳体5，换挡杆1容置在换挡壳体5内，且换挡杆1通过十字转轴2与换挡壳体5连接。十字转轴2用于将换挡杆1固定于换挡壳体5上，并通过两个轴，实现换挡杆两个方向的转动。

在本实施例中，换挡杆1通过十字转轴2上两个卡槽21与换挡壳体5连接。

优选地，停挡槽31的深度大于换挡槽32的深度，通过上述设置，当驾驶员松开换挡杆1时，端部11将会向停挡槽31滑落，而不会停留在换挡槽32。

在本实施例中，停挡槽31深度最深，其他挡位槽32呈不等半径均匀T型平滑分布，使其可实现四个挡位切换，且只有一个位置可停。

在本实施例中，复位弹簧15设置为向换挡杆1的端部11施加朝向停挡槽31方向的复位力，由于停挡槽31的深度设置为大于换挡槽32的深度，因此，在本实施例中，即复位弹簧15设置为向换挡杆1的端部11施加沿换挡杆1的轴线向下的复位力。

优选地，换挡杆1的自由端设置有换挡手柄6，换挡手柄6上设置有挡位显示器14，挡位显示器14与挡位控制器4通信连接。增加挡位显示器14，以显示当前挡位。

在本实施例中，换挡杆1插入挡位槽3的端部11的形状为子弹头形状，子弹头形状能够便于换挡杆1在挡位槽3内平顺滑动。

在本实施例中，换挡杆1上还设有P挡开关13，P挡开关13与汽车的挡位控制单元通信连接，通过P挡开关13实现P挡换挡。

在本实施例中，P挡开关13包括但不限于自复位按钮，在按压之后触发一个P挡信号，然后自行复位。

另外，优选地，换挡拨片采用塑料材料制作而成。采用塑料材料制作换挡拨片，易于成型，结构强度高，耐用性高，延长使用寿命。

下面进一步介绍管柱式电子换挡机构的使用过程。

管柱式电子换挡机构包括换挡杆1、十字转轴2、T字型的挡位槽3、挡位控制器4、换挡壳体5、换挡拨片8以及套在换挡杆1上的换挡手柄6，十字转轴2用于将换挡杆1固定于换挡壳体5上，并通过两个轴实现换挡杆1两个方向的转动，十字转轴2安装固定于换挡壳体5上，换挡杆1通过十字转轴2上两个卡槽21与其固定；T字型的挡位槽3可实现换挡T型换挡路径，换挡杆1的端部11为子弹头形状，端部11插入挡位槽3，换挡杆1上设置有磁铁12，挡位控制器的霍尔传感器41与换挡杆1上的磁铁12一起通过霍尔原理输出挡位信号；挡位槽3包括停挡槽31和多个在同一中心轴线上依次设置的换挡槽32，多个换挡槽32的中心轴线与停挡槽31的中心轴线垂直，换挡槽32包括D/M挡、N挡、以及R挡，换挡杆1的端部11插入挡位槽3，且能插入停挡槽31或换挡槽32，换挡杆1的端部11还设置有复位弹簧15，复位弹簧15设置为向换挡杆1的端部11施加朝向停挡槽31方向的复位力，即复位弹簧15设置为向换挡杆1的端部11施加沿换挡杆1的轴线向下的复位力，挡位槽3材料为自润滑材料，在停挡槽31深度最深，其他换挡槽32呈不等半径均匀T型平滑分布，使其可实现5个挡位切换，且只有一个位置可停；换挡杆1上还设有P挡开关13以及挡位显示器14；其中，挡位显示器14为显示器面板，包括P、R、N、D、M位显示和带有箭头的换挡操作方式的标识，可以设置在换挡杆1或换挡手柄6上。P挡开关13为P挡按钮，通过换挡杆顶端并排的两个开关实现，只有两个开关同时按下才会触发P挡信号开关按钮实现。方向盘7上还设有换挡拨片8，可以通过按下换挡拨片控制车辆进入并实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位加减。

如图6和图7所示，根据当前挡位和换挡操作来识别下次的挡位；Null所在的行代表当前的挡位，向后换挡都是直接进入N挡，只有执行了两个方向的操作后才会进入非N挡，目的是为了安全考虑，防止无意识下的误触发。当驾驶员松开换挡杆1后，换挡杆1会在复位弹簧15的作用下，滑落回停挡槽31。挡位变化由霍尔传感器41根据磁铁12的距离产生不同的信号。当换挡杆1滑落至停挡槽31时，挡位不发生变化，当换挡杆1进入不同的换挡槽32时，根据磁铁12与霍尔传感器41的距离触发不同的换挡信号，为了防止误触发，只有换挡杆1在其中一个换挡槽32中停留预设时间后，才根据对应的换挡信号进行换挡。其中，下述方向为驾驶员的换挡操作方向。由于驾驶员的换挡部位与端部11关于十字转轴2对称，因此端部11的运动方向与驾驶员的操作方向相反。例如向后为：驾驶员指向方向盘7的方向换挡，此时端部11向远离方向盘7的方向运动，从停挡槽31进入N挡的换挡槽32。具体说明如下：

当前挡位为P挡，向后进入N挡，向后，再向下进入D挡；向后，再向上进入R挡；

当前挡位为R挡，向后进入N挡，向后，再向下进入D挡；向后，再向上仍为R挡；

当前挡位为N挡，向后仍进入N挡，向后，再向下进入D挡；向后，再向上进入R挡；

当前挡位为D挡，向后进入N挡，向后，再向下进入M挡；向后，再向上进入R挡。

驾驶员在挡位操作时，例如进入D挡，换挡杆1沿着十字转轴2先向后，再向上，换挡杆1的子弹头端部11沿着T字型的换挡槽3，进入D挡位置，同时安装在换挡杆1上的磁铁12会随之运动，挡位控制器4上的霍尔传感器41会探测到不同的磁场强度，输出不同的电压输出信号，挡位控制器4根据电压值识别出D挡位置，并将D挡的请求发给变速箱挡位执行器，带变速箱执行完挡位请求后，挡位控制器4将当前的D挡高亮的请求发给挡位显示器14，挡位显示器14会使得当前D挡位高亮，代表D挡的过程完成。驾驶员松开换挡杆1，换挡杆1会回到初始位置，等待下次的换挡开始。

P挡开关13为自复位按钮，在按压之后只是触发一个信号，然后自行复位，通过按换挡杆1顶端的P挡开关13，P挡的信号就直接发送给挡位控制器4，挡位控制器4请求变速箱换挡至P挡，接收到变速箱进入P挡信号后，挡位控制器4将当前的P挡高亮的请求发给挡位显示器14，挡位显示器14会使得当前P挡位高亮。

换挡拨片8为自复位拨片，在按下之后触发M挡挡位加减信号，如按下左侧换挡拨片以降挡，按下右侧换挡拨片以升挡：

若车辆当前挡位为D挡时驾驶员通过操作换挡杆1进入M挡，M挡信号直接发送给挡位控制器4，挡位控制器4请求变速箱换挡至M挡，接收到变速箱进入M挡信号后，挡位控制器4将当前的M挡高亮的请求发给挡位显示器14，挡位显示器14会使得当前M挡位高亮。此时可进一步通过按下换挡拨片8控制M挡加减挡，M挡挡位加减信号直接发给汽车的挡位控制单元。

若车辆当前挡位为D挡时，驾驶员可以通过按下换挡拨片8进入临时M(手动)模式，并通过按下换挡拨片8控制M挡加减挡进行手动换挡，M挡挡位加减信号直接发给汽车的挡位控制单元。一定时间内未手动换挡将退出手动换挡返回自动换挡模式。

本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括如上述的管柱式电子换挡机构。

在本实施例中，车辆包括车体以及管柱式电子换挡机构，其中，换挡拨片为两个，分别设置在方向盘7的相对两侧，每个换挡拨片与挡位控制器连接。

从上面的描述和实践可知，本实用新型提供的管柱式电子换挡机构及车辆，与现有技术相比，具有以下优点：换挡机构本体可通过换挡杆或换挡拨片进行挡位切换或加减操作；换挡机构本体进行换挡动作，使得驾驶员可以更精确的选择目标挡位；换挡机构本体集成有换挡拨片，在操作换挡拨片时，向挡位控制器发送控制信号，挡位控制器控制霍尔传感器与换挡杆上的磁铁配合，实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减，使得管柱式电子换挡机构在具有自动挡功能基础上集成手动挡功能，方便便捷地进行挡位切换或加减操作。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管柱式电子换挡机构，其特征在于，包括：

换挡机构本体，所述换挡机构本体包括换挡杆和挡位槽，所述挡位槽内设置有手动挡和自动挡两者共用的共用槽；所述换挡杆的端部插入所述挡位槽内，所述换挡杆上设置有磁铁；

挡位控制器，所述挡位控制器内设置有与所述磁铁配合的霍尔传感器；

至少一个换挡拨片，至少一个所述换挡拨片设置在方向盘上，每个所述换挡拨片均与所述挡位控制器通信连接，且用于实现手动挡和自动挡的切换和/或挡位的加减。

2.根据权利要求1所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡拨片为两个，两个所述换挡拨片均设置在所述方向盘的底面，且沿所述方向盘对称设置。

3.根据权利要求2所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡拨片拨动后可自动复位。

4.根据权利要求1至3任一项所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡拨片上设置有减震结构。

5.根据权利要求1至3任一项所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡拨片上设置有提示标识。

6.根据权利要求1至3任一项所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述挡位槽包括停挡槽和换挡槽，所述换挡槽包括所述共用槽以及多个均与所述共用槽在同一中心轴线上依次设置的挡用槽，所述共用槽与多个所述挡用槽的中心轴线与所述停挡槽的中心轴线垂直。

7.根据权利要求6所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述停挡槽的深度大于所述换挡槽的深度。

8.根据权利要求1至3任一项所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡杆的自由端设置有换挡手柄，所述换挡手柄上设置有挡位显示器，所述挡位显示器与所述挡位控制器通信连接。

9.根据权利要求1至3任一项所述的管柱式电子换挡机构，其特征在于：

所述换挡拨片采用塑料材料制作而成。

10.一种车辆，其特征在于：所述车辆包括如权利要求1至9任一项所述的管柱式电子换挡机构。

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