一种换挡装置和汽车的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，特别是指一种换挡装置和汽车。

背景技术：

随着汽车工业的发展，为便于用户操作，与汽车相匹配的电子式换挡装置应运而生。目前应用于汽车的电子换挡装置主要有旋钮式、按键式和手柄类电子式换挡装置，其中造型新颖、科技感强、操作简便的旋钮式电子换挡装置得到广泛地应用并成为目前的趋势。

但是，目前的旋钮式电子换挡装置均采用非复位式设计，即旋钮旋至某一挡位位置后停留在该挡位位置上，固定输出相应挡位信号，若旋钮位置不变，则输出信号保持不变。因此现有技术中存在以下问题：第一，一旦汽车发生故障异常下电，换挡旋钮停留在某一挡位位置上，当故障消除后，汽车再次上电后，汽车挡位仍会保持故障发生时的输出挡位，如果驾驶员忽略了汽车挡位，将带来巨大的安全隐患；第二，当发生挡位切换误操作后，汽车挡位停留在误操作后挡位，此时即使整车控制器能识别出误操作，仍然需要手动操作回到之前的挡位，操作繁琐且具有极大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种换挡装置和汽车，能够解决现有的采用非复位式设计的旋钮式电子换挡装置汽车挡位保持在对应输出挡位，容易引发安全隐患的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种换挡装置，应用于汽车，所述换挡装置包括：

安装支架，所述安装支架上固定设置有一挡位轨道；

与所述安装支架通过转动轴连接的旋钮；

旋转摆臂，为具备弹性伸缩的活动件，包括与所述旋钮固定连接的第一端，与所述挡位轨道接触连接的第二端，所述旋转摆臂的第二端能够沿所述挡位轨道从初始位置朝第一方向或第二方向移动，并与所述挡位轨道配合，移回至所述初始位置；

挡位控制器，用于所述旋转摆臂旋转时的旋转位置变化信息，根据所述旋转位置变化信息确定输入的挡位信息。

其中，所述挡位轨道包括关于所述初始位置对称的至少两个轨道面，分别位于所述旋转摆臂的第二端从初始位置朝所述第一方向运动的一侧和从所述初始位置朝所述第二方向运动的一侧，且相邻两个所述轨道面位于不同平面。

其中，所述旋转摆臂包括与所述旋钮连接的主臂体和与所述挡位轨道接触连接的辅臂体，所述主臂体设置有导向部分，所述辅臂体可滑动地套接于所述导向部分内部，并与所述导向部分通过弹性连接件相连接，通过所述弹性连接件并基于所述轨道面的倾斜角度，所述旋转摆臂在所述旋钮上的旋转力消失时，沿所述挡位轨道移回至所述初始位置。

其中，弹性连接件为弹簧，所述弹簧设置于所述导向部分内部。

其中，所述辅臂体与所述挡位轨道相接触的一端形成为圆锥体的尖端。

其中，所述换挡装置还包括位置传感器，所述旋转摆臂上设置有与所述位置传感器配合的遮光挡片，所述位置传感器与所述挡位控制器连接，用于根据所述遮光挡片的移动，获取所述旋转摆臂旋转时的旋转位置变化信息。

其中，所述位置传感器和所述挡位控制器均固定设置于同一印刷电路板上。

其中，所述安装支架包括一换挡面板，所述旋钮穿过所述换挡面板与所述旋转摆臂连接。

其中，所述换挡装置还包括：两个挡位按键，所述挡位按键设置于所述换挡面板，并与所述挡位控制器连接；

其中，所述挡位控制器用于根据其中一个挡位按键被操作时的触发信息，确定停车挡操作或运动挡操作的触发输入。

其中，所述换挡装置还包括：挡位指示灯，所述挡位指示灯设置于所述换挡面板，并与所述挡位控制器连接，用于接收所述挡位控制器发送的第一控制信号，根据所述第一控制信号点亮对应挡位的指示灯。

其中，所述换挡装置还包括：语音报警模块，所述语音报警模块设置于所述挡位控制器，用于根据所述挡位控制器发送的第二控制信号发出报警语音。

其中，所述挡位控制器还用于根据所述挡位信息，发送挡位请求信息至整车控制器，以使所述整车控制器根据所述挡位信息切换挡位。

其中，所述挡位控制器具体用于：

根据当前挡位以及所述旋转摆臂朝第一方向移动的旋转位置变化信息，确定输入的挡位信息为空挡信息或倒挡信息，发送空挡请求信息或倒挡请求信息至所述整车控制器；根据当前挡位以及所述旋转摆臂朝第二方向移动的旋转位置变化信息，确定输入的挡位信息为空挡信息或前进挡信息，发送空挡请求信息或前进挡请求信息至所述整车控制器。

第二方面，本发明实施例提供一种汽车，包括整车控制器以及上述的换挡装置，所述换挡装置的挡位控制器与所述整车控制器连接。

本发明实施例中，由于旋转摆臂的第二端在旋钮上未施加旋转力或者在旋钮上施加的旋转力消失时，始终位于挡位轨道的初始位置，旋钮位于默认位置，这样，在发生挡位切换误操作后，由于旋钮在操作结束后将回复至默认位置，可以避免误操作带来的操作安全隐患；并且，当汽车发生故障异常下电时，旋转摆臂的第二端位于挡位轨道的初始位置，在故障恢复且整车上电时，当旋钮未施加旋转力带动旋转摆臂转动，挡位控制器不会得到挡位信息，此时，由于在整车上电时，初始默认为停车挡状态，将不会发生汽车保持故障发生时的输出挡位所造成的安全隐患问题，确保了汽车安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例提供的换挡装置的结构示意图；

图2表示本发明实施例提供的换挡装置的旋转摆臂与挡位轨道的装配示意图之一；

图3表示本发明实施例提供的换挡装置的旋转摆臂的结构示意图；

图4表示本发明实施例提供的换挡装置的旋转摆臂与挡位轨道的装配示意图之二；

图5表示本发明实施例换挡装置具体使用中的结构框图。

[主要附图标记说明]

10-安装支架，11-挡位轨道，12-换挡面板，20-旋钮，30-旋转摆臂，31-主臂体，311-导向部分，312-弹性连接件，32-辅臂体，33-遮光挡片，40-挡位控制器，50-位置传感器，60-挡位按键，70-挡位指示灯，80-定位轴承；o-初始位置。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的换挡装置的结构示意图。

本发明实施例提供一种换挡装置，应用于汽车，所述换挡装置设置在汽车的副仪表台或仪表板上。所述换挡装置可以包括：

安装支架10，所述安装支架10上固定设置有一挡位轨道11；

与所述安装支架10通过转动轴连接的旋钮20；

旋转摆臂30，为具备弹性伸缩的活动件，包括与所述旋钮20固定连接的第一端，与所述挡位轨道11接触连接的第二端，所述旋转摆臂30的第二端能够沿所述挡位轨道11从初始位置o朝第一方向或第二方向移动，并与所述挡位轨道11配合，移回至所述初始位置o；

挡位控制器40，用于获取所述旋转摆臂30旋转时的旋转位置变化信息，根据所述旋转位置变化信息确定输入的挡位信息。

在本实施例中，旋钮20与旋转摆臂30通过键连接以达到周向固定，旋转摆臂30通过定位轴承80安装在安装支架10上，确保旋转摆臂30不会上下窜动和左右晃动。本实施例的换挡装置的工作原理是，在旋钮20上未施加旋转力时，旋转摆臂30的第二端与挡位轨道11接触并位于挡位轨道11的初始位置o；当旋钮20上施加旋转力，具体根据换挡需要对旋钮20施加朝第一方向的旋转力或者朝第二方向的旋转力时，通过旋钮20上施加旋转力带动旋转摆臂30相对于安装支架10转动，使旋转摆臂30的第二端沿挡位轨道11从初始位置o朝第一方向或第二方向移动，并利用旋转摆臂30具备的弹性伸缩力，在旋钮20上施加的旋转力消失时，与挡位轨道11配合，使旋转摆臂30的第二端移回至挡位轨道11的初始位置o；此时，挡位控制器40获取到旋钮20带动旋转摆臂30沿挡位轨道11从初始位置o朝第一方向或第二方向旋转时的旋转位置变化信息，然后根据旋转位置变化信息确定通过旋钮20施加旋转力输入的挡位信息。

本发明实施例中，由于旋转摆臂30的第二端在旋钮20上未施加旋转力时或者在在旋钮20上施加的旋转力消失时，始终位于挡位轨道11的初始位置o，旋钮20位于默认位置，这样，在发生挡位切换误操作后，由于旋钮20在操作结束后将回复至默认位置，可以避免误操作带来的操作安全隐患；并且，当汽车发生故障异常下电时，旋转摆臂30的第二端位于挡位轨道11的初始位置o，在故障恢复且整车上电时，当旋钮20未施加旋转力带动旋转摆臂30转动，挡位控制器40不会得到挡位信息，此时，由于在整车上电时，初始默认为停车挡状态，将不会发生汽车保持故障发生时的输出挡位所造成的安全隐患问题，确保了汽车安全性。

在本发明实施例中，挡位控制器40与整车控制器连接，所述挡位控制器40还用于根据所述挡位信息，发送挡位请求信息至整车控制器，以使所述整车控制器根据所述挡位信息切换挡位。这里，挡位控制器40在确定挡位信息后发送相应的挡位请求信息至整车控制器，以使整车控制器结合汽车车速等条件判断是否根据挡位信息切换挡位。在整车控制器根据挡位信息切换挡位时，将输出请求成功信号并通过总线传输至挡位控制器40，在整车控制器未根据挡位信息切换挡位时，整车控制器将控制汽车保持在原挡位，并将输出请求失败信号并通过总线传输至挡位控制器40。这里，结合整车控制器的功能，能够避免换挡装置发生误操作，从而极大地提高了整车的安全性。

在一实施例中，所述挡位控制器40具体用于：根据当前挡位以及所述旋转摆臂30朝第一方向移动的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡信息或倒挡信息，发送空挡请求信息或倒挡请求信息至所述整车控制器；根据当前挡位以及所述旋转摆臂30朝第二方向移动的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡信息或前进挡信息，发送空挡请求信息或前进挡请求信息至所述整车控制器。

进一步的，在一实施例中，旋动旋钮20可实现倒挡、空挡和前进挡的切换，所述挡位控制器40具体用于：在当前挡位为空挡，根据所述旋转摆臂30朝第一方向移动的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为倒挡信息；在当前挡位为空挡，根据所述旋转摆臂30朝第二方向移动的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为前进挡信息；在当前挡位为倒挡，根据所述旋转摆臂30朝第二方向移动第一预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡信息；在当前挡位为倒挡，根据所述旋转摆臂30朝第二方向移动第二预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为前进挡信息；在当前挡位为前进挡，根据所述旋转摆臂30朝第一方向移动第一预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡信息；在当前挡位为前进挡，根据所述旋转摆臂30朝第一方向移动第二预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为倒挡信息；在当前挡位为运动挡，根据所述旋转摆臂30朝第一方向移动第一预定行程或朝第二方向移动第一预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡；在当前挡位为运动挡，根据所述旋转摆臂30朝第一方向移动第二预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为倒挡信息；在当前挡位为运动挡，根据所述旋转摆臂30朝第二方向移动第二预定行程的旋转位置变化信息，确定通过所述旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为前进挡信息。

在本发明一些实施例中，所述挡位轨道11可以包括关于所述初始位置o对称的至少两个轨道面，分别位于所述旋转摆臂30的第二端从初始位置o朝所述第一方向运动的一侧和从所述初始位置o朝所述第二方向运动的一侧，且相邻两个所述轨道面位于不同平面。

本实施例中，通过挡位轨道11的至少两个轨道面，引导旋转摆臂30的第二端从初始位置o朝第一方向或第二方向移动，并且挡位轨道11上相邻两个轨道面位于不同平面的设置，能够在旋钮20上施加的旋转力消失时，为旋转摆臂30的第二端提供朝向初始位置o移动的引导。

另外，本实施例中，挡位轨道11的轨道面的设置数量为偶数，例如，当采用旋钮20实现挡位切换中对应的操作挡位是两个时，挡位轨道11的轨道面可以为两个；当采用旋钮20实现挡位切换中对应的操作挡位是三个时，挡位轨道11的轨道面可以为四个，其中从初始位置o朝第一方向的一侧和从初始位置o朝第二方向的一侧分别设置两个轨道面，这里，每一轨道面分别对应一预定行程。

在一示例中，采用旋钮20实现挡位切换中对应的操作挡位是空挡和前进挡，挡位轨道11的轨道面为两个；在另一示例中，采用旋钮20实现挡位切换中对应的操作挡位是倒挡、空挡和前进挡，挡位轨道11的轨道面为四个。

另外，请参见图4，本发明实施例中，为防止旋转摆臂30的第二端沿挡位轨道11移动时移出挡位轨道11的轨道面，该挡位轨道11上从初始位置o朝第一方向的一侧和从初始位置o朝第二方向的一侧分别设置有极限位置a和b。

请参见图2、图3和图4，在本发明一些实施例中，所述旋转摆臂30包括与所述旋钮20连接的主臂体31和与所述挡位轨道11接触连接的辅臂体32，所述主臂体31设置有导向部分311，所述辅臂体32可滑动地套接于所述导向部分311内部，并与所述导向部分311通过弹性连接件312相连接，通过所述弹性连接件并基于所述轨道面的倾斜角度，所述旋转摆臂在所述旋钮上的旋转力消失时，沿所述挡位轨道移回至所述初始位置o。

本实施例中，旋钮20施加旋转力带动主臂体31相对于安装支架10转动，辅臂体32跟随主臂体31转动，并沿挡位轨道11从初始位置o朝第一方向或第二方向移动，在移动过程中，由于挡位轨道11的倾斜设置的轨道面压迫辅臂体32，使其朝向导向部分311内部滑动，当旋钮20上的旋转力消失时，在弹性连接件312的弹性作用力下，旋转摆臂30能够通过轨道面的引导移回初始位置o。

其中，在一实施例中，其特征在于，弹性连接件312可以为弹簧，所述弹簧设置于所述导向部分311内部。

其中，在一实施例中，所述辅臂体32与所述挡位轨道11相接触的一端形成为圆锥体的尖端。这里，该辅臂体32呈子弹头外形。

在本发明一些实施例中，所述换挡装置还可以包括位置传感器50，所述旋转摆臂30上设置有与所述位置传感器50配合的遮光挡片33，所述位置传感器50与所述挡位控制器40连接，用于根据所述遮光挡片33的移动，获取所述旋转摆臂30旋转时的旋转位置变化信息。

其中，在一实施例中，所述位置传感器50和所述挡位控制器40均固定设置于同一印刷电路板(pcb板)上。

其中，在本发明一些实施例中，所述安装支架10可以包括一换挡面板12，所述旋钮20穿过所述换挡面板12与所述旋转摆臂30连接。

在一实施例中，所述换挡装置还可以包括：两个挡位按键60，所述挡位按键60设置于所述换挡面板12，并与所述挡位控制器40连接；其中，所述挡位控制器40用于根据其中一个挡位按键60被操作时的触发信息，确定停车挡操作或运动挡操作的触发输入。

在本发明实施例中，采用挡位按键60操作触发的方式来实现停车挡操作或运动挡操作，以旋钮20操作实现其他挡位切换操作，这样，能够简化用户操作，更好地达到挡位切换效果。

在本发明一些实施例中，为使用户更为直观地了解挡位切换情况，所述换挡装置还可以包括：挡位指示灯70，所述挡位指示灯70设置于所述换挡面板12，并与所述挡位控制器40连接，用于接收所述挡位控制器40发送的第一控制信号，根据所述第一控制信号点亮对应挡位的指示灯。本实施例中，当整车控制器根据挡位信息切换挡位时，输出请求成功信号并通过总线传输至挡位控制器40，此时，挡位控制器40发送第一控制信号至挡位指示灯70，以使挡位指示灯70根据第一控制信号点亮对应挡位的指示灯，以便于用户了解挡位情况。这样，在用户发生误操作时，能够及时了解，从而有效避免行车安全隐患，防止发生安全事故。

在本发明实施例中，为便于用户操作，第一方向和第二方向的设置与挡位指示灯70上各挡位相应的指示灯的设置位置对应。例如，在一实施例中，通过旋钮控制倒挡、空挡和前进挡的切换，如图1所示，倒挡、空挡和前进挡对应的指示灯依次从左往右设置在挡位指示灯70上，此时，第一方向为从右往左的方向，第二方向为从左往右的方向，通过旋钮20的施加旋转力，使旋转摆臂30朝第二方向移动，则挡位控制器40可以根据旋转摆臂30朝第二方向移动的旋转位置变化信息，确定旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡或前进挡；通过旋钮20的施加旋转力，使旋转摆臂30朝第一方向移动，则挡位控制器40可以根据旋转摆臂30朝第一方向移动的旋转位置变化信息，确定旋钮20施加旋转力输入的挡位信息为空挡或倒挡。

在本发明一些实施例中，所述换挡装置还可以包括：语音报警模块，所述语音报警模块设置于所述挡位控制器40，用于根据所述挡位控制器40发送的第二控制信号发出报警语音。本实施例中，当整车控制器未根据挡位信息切换挡位时，输出请求失败信号并通过总线传输至挡位控制器40，此时，挡位控制器40发送第二控制信号至语音报警模块，以使语音报警模块根据第二控制信号发出报警语音，这里该报警语音为换挡失败提示音，以提示用户换挡失败。这样，能够在发生换挡误操作时，通过语音报警模块给出提示，极大地提高了整车的安全性。

另外，本发明一些实施例中，所述换挡装置还可以包括：壳体，该壳体与所述换挡面板12固定连接，安装支架10、旋转摆臂30以及挡位控制器40均设置于所述壳体内部。

请参见图5，本发明实施例具体使用中，设置有停车挡、倒车挡、空挡、前进挡和运动挡等五个挡位，换挡面板12上的挡位指示灯70包括标示p(park，停车)、r(reverse，倒车)、n(neutral，空)、d(drive，前进)、s(sport，运动)的五个指示灯，其分别对应相应挡位；旋动旋钮20可实现倒挡、空挡和前进挡的切换，两个挡位按键60分别对应实现停车挡和运动挡的切换；本发明实施例中规定旋动旋钮20操作与按下挡位按键60操作不可同时进行，同一时间只允许进行一种操作。在汽车整车上电时的初始默认为停车挡状态，此时，换挡面板12上停车挡指示灯点亮，其他指示灯均熄灭。

在本发明实施例中，各挡位之间的挡位切换操作如下：

1.1)p挡切换至n挡：

整车上电时，汽车处于p挡状态，此时，按下p挡按键，不旋动旋钮20，旋钮20保持在默认位置，即旋转摆臂30的第二端与挡位轨道11的初始位置o接触，挡位控制器40接收到p挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出n挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断n挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出n挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制n挡指示灯点亮，p挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出n挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持p挡指示灯点亮。本发明实施例中，默认整车上电时，通过p挡按键被操作触发n挡信息。

1.2)p挡切换至r、d或s挡：

当汽车处于p挡状态，无法直接切换至r挡、d挡或s挡，必须先切换至n挡，再进行相应的挡位切换；若未切换至n挡，及时旋动旋钮20或按下s挡按键操作，挡位控制器40在接收到旋转位置变化信息或s挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40不输出任何挡位请求信息，此时挡位指示灯70保持p挡指示灯点亮，同时挡位控制器40控制语音报警模块发出换挡失败提示音。

2.1)n挡切换至r挡：

当汽车处于n挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第一预定行程或第二预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，也就是旋钮20上施加的旋转力消失时，旋转摆臂移回至挡位轨道11的初始位置o，带动旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为r挡，并通过总线输出r挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断r挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出r挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的r挡指示灯点亮，n挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出r挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持n挡指示灯点亮。

2.2)n挡切换至d挡：

当汽车处于n挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第二方向旋转第一预定行程或第二预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，也就是旋钮20上施加的旋转力消失时，旋转摆臂移回至挡位轨道11的初始位置o，带动旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为d挡，并通过总线输出d挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断d挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出d挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的d挡指示灯点亮，n挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出d挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持n挡指示灯点亮。

2.3)n挡切换至s挡：

当汽车处于n挡状态，按下s挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到s挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出s挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断s挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出s挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制s挡指示灯点亮，n挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出s挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持n挡指示灯点亮。

2.4)n挡切换至p挡

当汽车处于n挡状态，按下p挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到p挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出p挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断p挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出p挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制p挡指示灯点亮，n挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出p挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持n挡指示灯点亮。

3.1)r挡切换至n挡：

当汽车处于r挡状态，旋钮20施加旋转力朝第二方向旋转第一预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，也就是旋钮20上施加的旋转力消失时，旋转摆臂移回至挡位轨道11的初始位置o，带动旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为n挡，并通过总线输出n挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断n挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出n挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的n挡指示灯点亮，r挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出n挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持r挡指示灯点亮。

3.2)r挡切换至d挡：

当汽车处于r挡状态，旋钮20施加旋转力朝第二方向旋转第二预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为d挡，并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断d挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出d挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制d挡指示灯点亮，r挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出d挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持r挡指示灯点亮。

3.3)r挡切换至s挡：

当汽车处于r挡状态，按下s挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到s挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出s挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断s挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出s挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制s挡指示灯点亮，r挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出s挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持r挡指示灯点亮。

3.4)r挡切换至p挡：

当汽车处于r挡状态，按下p挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到p挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出p挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断p挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出p挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制p挡指示灯点亮，r挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出p挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持r挡指示灯点亮。

3.5)r挡状态下的其他操作：

当汽车处于r挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第二方向旋转第一预定行程或第二预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，旋钮20复位回弹至默认位置，挡位控制器40在接收到旋转位置变化信息后，不输出任何挡位请求信息，此时挡位指示灯70保持r挡指示灯点亮，同时挡位控制器40控制语音报警模块发出换挡失败提示音。

4.1)d挡切换至n挡：

当汽车处于d挡状态，旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第一预定行程，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为n挡，并通过总线输出n挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断n挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出n挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的n挡指示灯点亮，d挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出n挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持d挡指示灯点亮。

4.2)d挡切换至r挡：

当汽车处于d挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第二预定行程，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为r挡，并通过总线输出r挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断r挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出r挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的r挡指示灯点亮，d挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出r挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持d挡指示灯点亮。

4.3)d挡切换至s挡

当汽车处于d挡状态下，按下s挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到s挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出s挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断s挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出s挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制s挡指示灯点亮，d挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出s挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收s挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持d挡指示灯点亮。

4.4)d挡切换至p挡：

当汽车处于d挡状态下，按下p挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到p挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出p挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断p挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出p挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制p挡指示灯点亮，d挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出p挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持d挡指示灯点亮。

4.5)d挡状态下其他操作:

当汽车处于d挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第一预定行程或第二预定行程，旋钮20在旋转结束松手后，旋钮20复位回弹至默认位置，挡位控制器40在接收到旋转位置变化信息后，不输出任何挡位请求信息，此时挡位指示灯70保持d挡指示灯点亮，同时挡位控制器40控制语音报警模块发出换挡失败提示音。

5.1)s挡切换至n挡

当汽车处于s挡状态下，旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第一预定行程，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为n挡，并通过总线输出n挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断n挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出n挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的n挡指示灯点亮，s挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出n挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收n挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持s挡指示灯点亮。

5.2)s挡切换至r挡：

当汽车处于s挡状态，在旋钮20施加旋转力朝第一方向旋转第二预定行程，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为r挡，并通过总线输出r挡请求信号至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断r挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作，并通过总线输出r挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求成功信号并控制挡位指示灯70上的r挡指示灯点亮，s挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出r挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收r挡请求失败信号并控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持s挡指示灯点亮。

5.3)s挡切换至d挡：

当汽车处于s挡状态，旋钮20施加旋转力朝第二方向旋转第二预定行程，旋钮20复位回弹至默认位置，这里，位置传感器50检测到旋转位置变化信息，将旋转位置变化信息输出给挡位控制器40，挡位控制器40接收到旋转位置变化信息，确定挡位信息为d挡，并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断d挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出d挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制d挡指示灯点亮，s挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出d挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收d挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持s挡指示灯点亮。

5.4)s挡切换至p挡：

当汽车处于s挡状态，按下p挡按键，旋钮20保持在默认位置，挡位控制器40接收到p挡按键被操作时的触发信息，挡位控制器40输出p挡请求信号并通过总线传输至整车控制器，整车控制器结合车速等条件判断p挡请求信号是否允许。若允许，则整车控制器实现换挡操作并通过总线输出p挡请求成功信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求成功信号，并发送第一控制信号至挡位指示灯70，控制p挡指示灯点亮，s挡指示灯熄灭；若不允许，则整车控制器通过总线输出p挡请求失败信号至挡位控制器40，挡位控制器40接收p挡请求失败信号并发送第二控制信号至语音报警模块，控制语音报警模块发出换挡失败提示音，此时挡位指示灯70保持s挡指示灯点亮。

本发明实施例中一旦汽车发生故障异常下电，由于旋钮20可自动回位到默认位置，当故障消除后，汽车再次上电，挡位会和正常状态启动时一样输出p挡。

另外，本发明实施例提供一种汽车，包括整车控制器以及上述的换挡装置，所述换挡装置的挡位控制器与所述整车控制器连接。

在一实施例中，整车控制器通过总线与挡位控制器连接，总线优选为can总线，还可以为lin总线等，本发明实施例对此不做限制。

本发明实施例提供的换挡装置和汽车，由于旋转摆臂的第二端在旋钮上未施加旋转力或者在在旋钮上施加的旋转力消失时，始终位于挡位轨道的初始位置，旋钮位于默认位置，这样，在发生挡位切换误操作后，由于旋钮在操作结束后将回复至默认位置，可以避免误操作带来的操作安全隐患；并且，当汽车发生故障异常下电时，旋转摆臂的第二端位于挡位轨道的初始位置，在故障恢复且整车上电时，当旋钮未施加旋转力带动旋转摆臂转动，挡位控制器不会得到挡位信息，此时，由于在整车上电时，初始默认为停车挡状态，将不会发生汽车保持故障发生时的输出挡位所造成的安全隐患问题，确保了汽车安全性。

应理解，说明书的描述中，提到的参考术语“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”、“在一个实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

另外，在本文中的一个或多个实施例中，诸如“包括”或“包含”用于说明存在列举的特征或组件，但不排除存在一个或多个其它列举的特征或者一个或多个其它组件。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。