换挡系统和方法与流程

本发明涉及换挡系统和方法。更具体地，本发明涉及用于轮内驱动车辆的换挡系统和方法。

背景技术：

驻车制动器用于在车辆制动后稳定车辆。通常，驻车制动器采用手动致动的机械装置。目前已经发展了电子驻车制动器(EPB)。驾驶员可以通过打开或关闭EPB的开关，来选择施加或解除制动。通常，EPB的开关和换挡装置在车辆中是分开设置的。驾驶员可能在换挡之前忘记关闭EPB，或者可能在行驶过程中无意打开EPB。这可能造成制动系统或者换挡系统的故障。为避免出现这种情况下，提出在车辆的电子控制单元(ECU)中增加额外的控制程序。ECU可以通过检测在EPB开关上施加的力，来判断驾驶员是否执行释放EPB的操作。但是，随着部件老化，可能无法准确检测EPB开关上的力，造成误操作。

在常见的车辆中，驾驶员可以操作换挡系统以使车辆在不同档位之间切换，例如驻车档(P)、前进挡(D)、倒车档(R)和空挡(N)。轮毂电机或轮内驱动技术是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，可以简化车辆，特别是电动车的结构。轮内驱动车辆可以不使用离合器，因此也可以不需要N档。对于轮内驱动车辆，具有PRND档位的换挡系统是冗余的。

为此，需要一种能够防止电子驻车制动器操作与换挡操作冲突的换挡系统和方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供能够防止电子驻车制动器操作与换挡操作冲突的换挡系统和方法。本发明的另一目的是提供适合于轮内驱动车辆的简化的换挡系统和方法。本发明的另一目的是提供节省空间并且简化控制逻辑的换挡系统和方法。

本发明的一个方面提供一种车辆的换挡系统，包括：外壳，其限定容纳腔和开口；可移动盖，其用作车辆的电子驻车制动器的开关，可移动盖可移动地连接到外壳并且能够相对于开口移动以打开或关闭容纳腔；第一部件，其固定到容纳腔内；第二部件，其设置成相对于第一部件能够在第一位置和第二位置之间移动以改变车辆的档位，其中当第二部件处于第一位置时，第二部件的顶部未超出开口，并且当第二部件处于第二位置时，第二部件的顶部超出开口；第一传感器，其用于检测可移动盖是否移动到打开容纳腔的位置；和第二传感器，其用于检测第二部件是否移动到第二位置。

根据本发明的实施例，第二部件设置成相对于第一部件能够旋转以在第一位置和第二位置之间移动。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括第一弹性部件，其用于在第一部件和第二部件之间施加偏置力，其中当第二部件处于第一位置时，第一弹性部件向第二部件施加朝向第二位置的偏置力。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：第三部件，其可枢转地连接到第二部件的顶部，并且相对于第二部件能够在第三位置和第四位置之间旋转以改变车辆的档位；和第三传感器，其用于检测第三部件是否移动到第四位置。

根据本发明的实施例，第二部件设置成围绕第一部件。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：第一凹部和第二凹部，其设置在第一部件和第二部件中的一者上；和第一突起，其设置在第一部件和第二部件中的另一者上，其中，当第二部件处于第一位置时，第一突起与第一凹部接合，并且当第二部件处于第二位置时，第一突起与第二凹部接合。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：第二弹性部件，其用于向第一突起施加偏置力，以使得第一突起能够被保持在第一凹部或第二凹部中。

根据本发明的实施例，第一凹部和第二凹部设置在第二部件的径向内表面上，并且第一突起可沿径向移动地设置在第一部件的径向外表面上。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：凹槽，其设置在第二部件的径向内表面上，并且形成为螺旋形状，其中凹槽连通第一凹部和第二凹部，并且凹槽的深度小于第一凹部的深度和第二凹部的深度。

根据本发明的实施例，第二传感器设置在第二凹部中。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：枢转轴，其中第三部件通过枢转轴可枢转地连接到第二部件，枢转轴包括接合齿；和第一限位部和第二限位部，其设置在第二部件上，其中当接合齿与第一限位部接合时，第三部件处于第三位置，并且当接合齿与第二限位部接合时，第三部件处于第四位置，其中，第三传感器设置在第二限位部上。

根据本发明的实施例，换挡系统还包括：一个或多个第二突起，其中每个第二突起可移动地设置在第二部件上，第三弹性部件，其用于向第二突起施加朝向枢转轴的偏置力，以使得接合齿能够被保持在第二突起和第一限位部之间或者被保持在第二突起和第二限位部之间。

本发明的另一方面提供一种车辆，其包括根据本发明的换挡系统。

本发明的另一方面提供一种使用根据本发明的换挡系统的换挡方法，包括：将可移动盖相对于开口移动以打开容纳腔，从而关闭电子驻车制动器；和将第二部件相对于第一部件旋转，以使得第二部件从第一位置移动到第二位置，从而从第一档位切换到第二档位。

根据本发明的实施例，换挡方法还包括：当第二部件处于第二位置时，将第三部件从第三位置旋转到第四位置，从而从第二档位切换到第三档位。

根据本发明的实施例，换挡方法还包括：当第二部件处于第二位置时，将第三部件从第四位置旋转到第三位置，从而从第三档位切换到第二档位。

根据本发明的实施例，换挡方法还包括：当第三部件处于第三位置时，将第二部件相对于第一部件旋转，以使得第二部件从第二位置移动到第一位置，从而从第二档位切换到第一档位。

根据本发明的实施例，换挡方法还包括：当第二部件处于第一位置时，将可移动盖相对于开口移动以关闭容纳腔，从而打开电子驻车制动器。

本发明的换挡系统没有N档，这可以简化结构设计和控制逻辑。与采用换挡杆的系统相比，本发明的换挡系统可以降低占用的空间，将EPB开关和换挡装置布置在一起。与采用多个按键的换挡系统相比，本发明的换挡系统可以提高操作性，避免无意触碰按键造成的换挡错误；同时驾驶员可以通过感知部件的位置来确认换挡操作。本发明的换挡系统可以避免在关闭EPB之前进行换挡操作或者在行驶过程中打开EPB，提高车辆的可靠性和安全性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的车辆的换挡系统的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的车辆的换挡系统的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的车辆的换挡系统的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的车辆的换挡系统的示意图。

图5是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的侧视示意图。

图6是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的侧视示意图。

图7是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的侧视示意图。

图8是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的俯视示意图。

图9是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的俯视示意图。

图10是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的俯视示意图。

图11是从图5中截面S1获得的换挡系统的示意图。

图12是从图6中截面S2获得的换挡系统的示意图。

图13是从图6中区域Z1获得的换挡系统的局部放大示意图。

图14是从图7中区域Z2获得的换挡系统的局部放大示意图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。

根据本发明的换挡系统的输出信号可以传送到车辆的控制单元(例如ECU)，从而控制单元可以控制执行档位切换操作。或者，根据本发明的换挡系统还可以包括致动器，并且可以通过致动器执行档位切换操作。

图1至图4是根据本发明的一个实施例的车辆的换挡系统的示意图。根据本发明的实施例的换挡系统可以用于切换车辆的不同档位。

如图1至图4所示，换挡系统1可以包括外壳10和可移动盖20。外壳10可以具有任何期望的形状。在图1至图4所示的示例性实施例中，外壳10可以包括四个侧壁和底壁。外壳10可以限定容纳腔11和开口12。外壳10可以通过任何适合的材料形成。例如，外壳10可以通过底壁和/或侧壁连接到车辆中。应当注意图2至图4为更好地显示而省略外壳10的一部分。

可移动盖20可以可移动地连接到外壳10并且能够相对于外壳10的开口12移动以打开或关闭容纳腔11。在示例性实施例中，可移动盖20可以相对于开口12滑动，例如水平滑动。在其他实施例中，可移动盖20还可以以其他方式相对于开口12移动，例如相对于开口12翻转以打开或关闭容纳腔11。

根据本发明的实施例，可移动盖20可以用作车辆的电子驻车制动器(EPB)的开关。在示例性实施例中，当可移动盖20移动到关闭容纳腔11的位置时，电子驻车制动器被打开，如图1所示；当可移动盖20移动到打开容纳腔11的位置时，电子驻车制动器被关闭，如图2至图4所示。

根据本发明的实施例，换挡系统1还可以包括第一部件30和第二部件40。第一部件30固定到容纳腔11内，例如容纳腔11的底部。第二部件40的下部设置成围绕第一部件30。第二部件40可以相对于第一部件30在第一位置(如图2所示)和第二位置(如图3所示)之间移动。

根据本发明的实施例，换挡系统1还可以包括第三部件50，如图2至图4所示。第三部件50可枢转地连接到第二部件40，例如第二部件40的上部。第三部件50可以相对于第二部件40在第三位置(如图3所示)和第四位置(如图4所示)之间旋转。

在示例性实施例中，换挡系统1可以用于选择不同的档位，例如驻车档(P)、前进挡(D)和倒车档(R)。如图2所示，当第二部件40处于第一位置时，换挡系统1处于P档。如图3所示，当第二部件40处于第二位置并且第三部件50处于第三位置时，换挡系统1处于D档。如图4所示，当第二部件40处于第二位置并且第三部件50处于第四位置时，换挡系统1处于R档。

根据本发明的某些实施例，如图2至图4所示，第二部件40设置成围绕第一部件30。在一些实施例中，第一部件30具有圆柱形状，并且第二部件40具有圆筒形状。根据本发明的实施例，第一部件30和第二部件40还可以形成为不同的尺寸和形状。

图5至图7是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的侧视示意图。图5至图7分别对应于换挡系统的P档、D档和R档。

图8至图10是根据本发明的实施例的车辆的换挡系统的俯视示意图。图8至图10分别对应于换挡系统的P档、D档和R档。

图11是从图5中截面S1获得的换挡系统的示意图。图12是从图6中截面S2获得的换挡系统的示意图。

图13是从图6中区域Z1获得的换挡系统的局部放大示意图。图14是从图7中区域Z2获得的换挡系统的局部放大示意图。

根据本发明的某些实施例，换挡系统1还可以包括第一弹性部件61，其设置在第一部件30和第二部件40之间。第一弹性部件61用于在第一部件30和第二部件40之间施加偏置力。第一弹性部件61可以是螺旋弹簧。在示例性实施例中，第一弹性部件61可以在一端抵靠在容纳腔11的底部，并且可以在另一端抵靠在第二部件40的内腔。当第二部件40处于第一位置时，第一弹性部件61可以向第二部件40施加朝向第二位置的偏置力。弹性部件可以便于驾驶员将第二部件40从第一位置移动到第二位置，并且可以防止由于第二部件40未能准确移动到第二位置而引起换挡操作失败。

根据本发明的某些实施例，第二部件40可以设置成通过相对于第一部件30旋转，以在第一位置和第二位置之间移动。在示例性实施例中，如图6、图11和图12所示，换挡系统1还可以包括：第一突起31，其设置在第一部件30的径向外表面上；第一凹部41和第二凹部42，其设置在第二部件40的径向内表面上；和凹槽43，其设置在第二部件40的径向内表面上，并且连通第一凹部41和第二凹部42。在示例性实施例中，凹槽43可以形成为螺旋槽。

第一突起31可以沿径向方向相对于第一部件30的径向外表面伸出和缩回。根据本发明的某些实施例，如图11和图12所示，换挡系统1还可以包括：第二弹性部件62，其设置在第一突起31和第一部件30之间。第二弹性部件62用于在第一突起31和第一部件30之间施加偏置力。第二弹性部件61可以是螺旋弹簧。在示例性实施例中，第二弹性部件62可以在一端抵靠在第一部件30的径向外表面，并且可以在另一端抵靠在第一突起31的内腔。当第一突起31与第一凹部41或第二凹部42接合时，第二弹性部件62可以向第一突起31施加朝向凹部的偏置力，以使得第一突起31被保持在凹部内。

如图5所示，可移动盖20处于闭合容纳腔11(图5中未示出)的位置，第二部件40处于第一位置并且其顶部未超出开口12(图5中未示出)。如图11所示，当第二部件40处于第一位置时，第二弹性部件62向第一突起31施加偏置力，使得第一突起31伸出并且接合在第一凹部41中。

如图6所示，可移动盖20(未示出)被移动到打开容纳腔11的位置，并且第二部件40被旋转并升高到第二位置。第二部件40的顶部超出开口12(图6中未示出)。在第二部件40旋转的过程中，第一突起31沿着凹槽43从第一凹部41移动到第二凹部42。如图12所示，当第二部件40处于第二位置时，第二弹性部件62向第一突起31施加偏置力，使得第一突起31伸出并且接合在第二凹部42中。

根据本发明的某些实施例，在径向方向上，凹槽43的深度小于第一凹部的深度和第二凹部的深度。这种情况下，当第二部件40处于第一位置或第二位置时，较深的凹部可以防止第一突起31无意地从第一凹部41或第二凹部42中脱出。只有当驾驶员为切换档位而有意地旋转第二部件40时，第二弹性部件62向第二部件40施加的偏置力被部分地克服，使得第一突起31可以从第一凹部41或第二凹部42中移动到凹槽43并且继而顺利移动到另一凹部。

根据本发明的某些实施例，如图5所示，换挡系统1还可以包括第一传感器71，用于检测可移动盖20是否移动到打开容纳腔11的位置。在示例性实施例中，第一传感器71可以设置在外壳10的开口12附近。第一传感器71可以是霍尔电路、触动开关、接近传感器等中的一种。

根据本发明的某些实施例，如图6所示，换挡系统1还可以包括第二传感器72，其用于检测第二部件40是否移动到第二位置。在示例性实施例中，第二传感器72可以设置在第二凹部42中。第二传感器72可以是霍尔电路、触动开关、接近传感器等中的一种。

上文描述第一突起31设置在第一部件30上并且第一凹部41和第二凹部42设置在第二部件40上。但是，本发明不限于此。本领域技术人员应当理解，根据本发明的实施例，第一突起可以设置在第二部件40上，并且第一凹部和第二凹部可以设置在第一部件30上。

上文描述通过旋转第二部件40使其在第一位置和第二位置之间移动。但是，本发明不限于此。本领域技术人员应当理解，根据本发明的实施例，第二部件40还可以以非旋转方式在第一位置和第二位置之间移动。例如，驾驶员可以直线地拉起或按下第二部件40以改变其高度位置。

上文描述第二部件40围绕第一部件30。但是，本发明不限于此。本领域技术人员应当理解，根据本发明的实施例，第一部件30可以设置成围绕第二部件40。

上文描述凹槽43为螺旋形。但是，本发明不限于此。本领域技术人员应当理解，根据本发明的实施例，凹槽43也可以形成为直线槽。

根据本发明的某些实施例，如图6、图7、图13和图14所示，换挡系统1还可以包括枢转轴51、第一限位部52和第二限位部53。第三部件50可以通过枢转轴51可枢转地连接到第二部件40。根据本发明的某些实施例，枢转轴51还可以包括一个或多个接合齿54。在图13和图14所示的实施例中，枢转轴51包括两个接合齿54。第一限位部52和第二限位部53用于限定第三部件50的第三位置和第四位置。如图13所示，当枢转轴51的接合齿54与第一限位部52接合时，第三部件50处于第三位置。如图14所示，当枢转轴51的接合齿54与第二限位部53接合时，第三部件50处于第四位置。

根据本发明的某些实施例，如图13和图14所示，换挡系统1还可以包括第三传感器73，用于检测第三部件50是否移动到第四位置。在示例性实施例中，第三传感器73可以设置在第二限位部53处。第三传感器73可以是霍尔电路、触动开关、接近传感器等中的一种。

根据本发明的某些实施例，换挡系统1还可以包括一个或多个第二突起44，如图13和图14所示。第二突起44设置在第二部件40上，例如第二部件40的上部。第二突起44用于与接合齿54配合以限定第三部件50的位置。在示例性实施例中，换挡系统1可以包括两个第二突起44。

根据本发明的某些实施例，第二突起44可以设置成使得接合齿54能够被夹持在第二突起44和第一限位部52或第二限位部53之间。由此，可以将第三部件50稳固地保持在相应位置，并且防止第三部件50被无意地转动而造成换挡误操作。根据本发明的某些实施例，当换挡系统1包括多个第二突起44和多个接合齿54时，第二突起44之间的间距与接合齿54之间的间距相对应。这种情况下，可以更稳定地保持第三部件50的位置。

根据本发明的某些实施例，换挡系统1还可以包括第三弹性部件45，其设置在第二突起44和第二部件40之间。第三弹性部件45用于在第二突起44和第二部件40之间施加偏置力。第三弹性部件45可以是螺旋弹簧。在示例性实施例中，第三弹性部件45可以在一端抵靠在第二部件40的外表面，并且可以在另一端抵靠在第二突起44的内腔。当接合齿54与第一限位部52或第二限位部53接合时，第三弹性部件45可以向第二突起44施加朝向枢转轴51的偏置力。从而，第二突起44朝向枢转轴51伸出，使得接合齿54被夹持在第二突起44和第一限位部52或第二限位部53之间。

如图6所示，第二部件40处于第二位置，并且第三部件50处于第三位置。如图13所示，当第三部件50处于第三位置时，第三弹性部件45向第二突起44施加偏置力，使得接合齿54被夹持在第二突起44和第一限位部52之间。

如图7所示，第二部件40处于第二位置，第三部件50被旋转到第四位置。在第三部件50旋转的过程中，接合齿54克服第三弹性部件45的偏置力使第二突起44缩回，从而接合齿54移动越过第二突起44。如图14所示，当第三部件50处于第四位置时，第三弹性部件45向第二突起44施加偏置力，使得接合齿54被夹持在第二突起44和第二限位部53之间。

下面，将描述使用根据本发明的换挡系统1的换挡方法。

如图1和图5所示，当换挡系统1处于P档并且EPB打开时，可移动盖20处于关闭容纳腔11的位置，第二部件40处于第一位置，并且第三部件50处于第三位置。

在进行换挡操作之前，驾驶员需要先关闭EPB。如图2所示，驾驶员将可移动盖20相对于开口12移动以打开容纳腔11。当第一传感器71检测到可移动盖20移动到打开容纳腔11的位置时，换挡系统1控制关闭EPB。

为从P档切换到D档，在EPB关闭之后，驾驶员使第二部件40从第一位置移动到第二位置，如图3所示。在示例性实施例中，驾驶员相对于第一部件30旋转第二部件40，如图8和图9所示。在旋转过程中，例如如图11和图12所示，第一突起31从第一凹部41中经由凹槽43移动到第二凹部42中。当第二传感器72检测到第二部件40移动到第二位置时，例如当第二传感器72检测到第一突起31移动到第二凹部42中时，换挡系统1控制从P档切换到D档。

为从D档切换到R档，当第二部件40处于第二位置时，驾驶员使第三部件50从第三位置旋转到第四位置，如图4所示。在示例性实施例中，驾驶员相对于第二部件40旋转第三部件50。在旋转过程中，例如如图13和图14所示，与第三部件50连接的接合齿54从与第一限位部52接合的位置，移动到与第二限位部53接合的位置。当第三传感器73检测到第三部件50移动到第四位置时，例如当第三传感器73检测到接合齿54移动到与第二限位部53接合时，换挡系统1控制从D档切换到P档。

为从R档切换到D档，当第二部件40处于第二位置时，驾驶员使第三部件50从第四位置旋转到第三位置。在旋转过程中，例如如图13和图14所示，与第三部件50连接的接合齿54从与第二限位部53接合的位置，移动到与第一限位部52接合的位置。当第三传感器73检测到第三部件50移动到第三位置时，例如当第三传感器73检测到接合齿54移动到与第一限位部52接合时，换挡系统1控制从P档切换到D档。

为从D档切换到P档，当第三部件50处于第三位置时，驾驶员使第二部件40从第二位置移动到第一位置。在示例性实施例中，驾驶员相对于第一部件30旋转第二部件40。在旋转过程中，例如如图11和图12所示，第一突起31从第二凹部42中经由凹槽43移动到第一凹部41中。当第二传感器72检测到第二部件40移动到第二位置时，例如当第二传感器72检测到第一突起31移动到第一凹部41中时，换挡系统1控制从D档切换到P档。

为打开EPB，当第二部件40处于第一位置时，驾驶员将可移动盖20相对于开口12移动以关闭容纳腔11。当第一传感器71检测到可移动盖20移动到关闭容纳腔11的位置时，换挡系统1控制打开EPB。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。