本发明属于车辆底盘传动系统技术领域，具体涉及一种用于电动车及传统自动挡车的电子换挡器。
背景技术
随着汽车电子的发展，换挡作为车辆底盘传动系统中的关键技术，已由传统的机械换挡逐渐演变为电子换挡，所谓的机械换挡是指：通过操纵机械换挡器拉动机械拉索，进而带动变速箱切换档位来实现换挡的过程；而电子换挡是指：通过电子换档器检测驾驶员的操作动作，将驾驶员的驾驶意图以电子信号的形式传递给主控控制器(包括自动挡车辆变速箱的tcu或者电动车的hcu)，再由主控控制器统一决策，驱动换档执行机构，进而切换挡位来实现换挡的过程。
电子换挡技术之所以越来越广泛的得到大众的认可而成为一种主流发展趋势，是因为电子换挡系统既释放了车辆驾驶舱的空间，有助于整车轻量化，又为整车智能控制提供了必要条件，产品科技感得到很好的体现。
电子换挡器是电子换挡系统的关键组成部件，其设计的好坏将直接影响后续换挡过程的准确性及稳定性，而现有的电子换挡器普遍存在以下不足：
1、由于现有的电子换挡器机械布置不够精巧、紧凑，导致现有的电子换挡器外形尺寸，尤其是沿车辆行驶方向的x向尺寸偏大。
2、现有的电子换挡器中换档杆组件的定位方式不好，导致电子换档信号传输的稳定性及可靠性较差。
3、现有的电子换挡器在nvh方面考虑不够全面，降噪措施较少甚至没有，导致换挡过程中的噪音较大。
因此，如何通过更好的机械设计，使电子换挡器的外形尺寸更小、信号传递部件定位更精准、换档噪音更小将是现阶段及未来研究的重要方向。同时，在将现有设计模块化的同时兼顾模块化设计的可拓展性，使电子换挡器的设计可向纵深发展，也已成为业界的共同目标。
技术实现要素：
针对上述现有技术中所存在的缺陷，本发明提供了一种用于电动车及传统自动挡车的电子换挡器，其结构集成度高且信号传递部件定位准确。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
用于电动车及传统自动挡车的电子换挡器，主要由下壳体1、上壳体2、电路板组件18以及换挡杆组件组成，换挡杆组件由换挡杆4、换挡转轴5和永磁铁6组成，所述换挡杆4与换挡转轴5相互垂直固定，所述永磁铁6同轴固定在换挡转轴5的轴端，并与电路板组件18上的霍尔开关19位于同一轴线上；所述换挡转轴5的外圆周面上设有定位凸起20，下壳体2上设有定位槽，二者相匹配，实现换挡转轴5的轴向定位。
进一步地，在换挡转轴5的定位凸起20与下壳体2的定位槽之间还设有换挡轴限位槽8，所述定位凸起20嵌置在换挡轴限位槽8内，且定位凸起20与换挡轴限位槽8的内侧端面沿换挡转轴5的轴向过盈配合，所述换挡轴限位槽8底部通过卡爪固定在下壳体2的定位槽内。
进一步地，所述定位凸起20嵌置在换挡轴限位槽8内，且定位凸起20的顶部与换挡轴限位槽8的底部之间设有间隙，且在所述间隙内存有润滑脂。
更进一步地，所述换挡轴限位槽8为耐磨塑料材质。
进一步地，所述换挡转轴5为塑料材质；所述换挡杆4、换挡转轴5和永磁铁6之间通过注塑或粘接的方式固连成为一体。
进一步地，垂直于所述换挡杆4的下端设有限位柱21，且所述限位柱21垂直于换挡杆4的运动方向，限位柱21随换挡杆4前后运动方向对应的下壳体1上分别设有限位立板22，换挡杆4运动至设定的极限位置时限位柱21与限位立板22干涉形成限位；所述限位柱21上套装有减振橡胶圈9。
进一步地，所述换挡转轴5两端通过换挡轴座7安装在下壳体1上，所述换挡转轴5的轴端安装在换挡轴座7的轴套内，所述换挡轴座7的径向两侧设有对称的定位插板，并与下壳体1两侧的定位插槽匹配插接，在换挡轴座7的底部还设有一个定位片，所述定位片插入下壳体1的限位凹槽内，以实现换挡轴座7沿换挡转轴5径向定位。
更进一步地，在所述换挡轴座7的轴套内圆周侧面上开有沿轴向贯通的条形凹槽，使得轴套的内圆周侧面与换挡转轴5的外圆周表面之间形成条形间隙，在条形间隙内存有润滑脂，
更进一步地，所述换挡轴座7的顶部通过上壳体2压装在下壳体1上，在上壳体2顶部内侧设有限位筋23，所述限位筋23压紧在换挡轴座7的上表面，通过上壳体2与下壳体1的紧固，实现对压紧在换挡轴座7沿竖直方向上的定位。
更进一步地，所述换挡轴座7为耐磨塑料材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述的电子换挡器将永磁铁6直接布置于换档转轴5的端部，永磁铁6轴线与换档转轴5轴线重合，该轴线穿过布置于电路板组件上的霍尔开关的中心，使得永磁铁6与霍尔开关19之间的定位更加精准，二者可以更加准确地传递驾驶员的换挡信号。
2、本发明所述的电子换挡器将永磁铁6直接布置于换档转轴5的端部，避免了多余的连接结构，使得整个电子换挡器的结构更加紧凑，且电子换挡器的换挡杆的行程角度更小。
3、本发明所述的电子换挡器将换档转轴，换档杆与永磁铁固连在一起形成一体，确保了永磁铁相对于电路板组件中霍尔开关的位置精准，同时，也增加了换档转轴的刚度与强度，且塑料材质的换挡转轴也避免了金属材质摩擦较大的弊端。
4、本发明所述的电子换挡器中，换档转轴的轴向定位采用换档转轴自身设置的定位凸起，并直接与下壳体进行定位，定位凸起与定位面之间的尺寸链最小，确保换档转轴永磁铁与霍尔开关之间的精准定位。
5、本发明所述的电子换挡器中，在换档转轴的定位凸起与其下侧的下壳体之间设置有换挡轴限位槽，且定位凸起与换档轴限位槽之间为间隙配合，左右两侧为零间隙到小过盈配合，确保换档转轴定位凸起与换档轴限位槽之间摩擦最小，且换挡轴限位槽为pom等防磨材料，并在定位凸起与换档轴限位槽之间存放润滑脂，进一步较少了换档转轴承受的摩擦。
6、本发明所述的电子换挡器中，换档转轴通过换档轴座与换档器下壳体配合安装，实现对换档杆组件z向与x向两个方向的定位，且换档轴座采用耐磨材料，可以较少换档转轴与匹配件间的摩擦。
7、本发明所述的电子换挡器中，在换档杆下方的限位柱上增加一个减振橡胶圈，减小换档杆与下壳体的限位立板撞击产生的振动与噪声，与减振橡胶注塑或者硫化在下壳体的限位立板的方案比，该方案较少了成本。
8、本发明所述的电子换挡器中，在上壳体上设置的对换档轴座进行限位的限位筋，确保了塑料的换档轴座即便由于自身或者外界的原因变形，换档转轴也不会偏离于自身轴线的位置，确保电子换档器信号传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明所述电子换挡器的等轴视图；
图2为本发明所述电子换挡器的安装点示意图；
图3a为本发明所述电子换挡器的主视图；
图3b为本发明所述电子换挡器的左视图；
图3c为本发明所述电子换挡器的俯视图；
图4为本发明所述电子换挡器的爆炸图；
图5为图4中ⅰ处局部放大图；
图6为图3b中b-b剖视图；
图7为本发明所述电子换挡器中，换挡杆组件局部结构示意图；
图8为图7中c-c剖视图；
图9为本发明所述电子换挡器中，上壳体内部结构示意图；
图10为图3a中a-a剖视图；
图中：
1-下壳体，2-上壳体，3-挡位槽，4-换挡杆，
5-换挡转轴，6-永磁铁，7-换挡轴座，8-换挡轴限位槽，
9-减振橡胶圈，10-挡位弹簧，11-挡位顶针，12-缓冲块，
13-安装孔衬套，14-电路板侧护板，15-上螺纹连接组件，16-下螺纹连接组件，
17-侧螺纹连接组件，18-电路板组件，19-霍尔开关，20-定位凸起，
21-限位柱，22-限位立板，23-限位筋，24-换挡曲面；
25-定位孔，26-第一安装孔，27-第二安装孔，28-调节孔。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
本发明提供了一种用于电动车及传统自动挡车的电子换挡器，具体地说，本发明所述的电子换挡器为摇杆式五点自复位电子换挡器，本发明所述电子换挡器可将驾驶员的操纵动作信号，即换挡信号通过永磁铁与霍尔开关进行通讯，并将通讯结果传递给自动挡车辆变速箱的tcu、电动车的hcu或者其他换档执行机构的控制器，以执行换挡动作。
如图4、图5和图6所示，本发明所述电子换挡器主要由下壳体1、上壳体2、挡位槽3、换挡杆4、换挡转轴5、永磁铁6、换挡轴座7、换挡轴限位槽8、减振橡胶圈9、挡位弹簧10、挡位顶针11、缓冲块12、安装孔衬套13、电路板侧护板14、上螺纹连接组件15、下螺纹连接组件16、侧螺纹连接组件17以及电路板组件18组成。
如图1和图4所示，所述上壳体2通过四组上螺纹连接组件15固定安装在下壳体1上，所述上螺纹连接组件15为十字槽盘头自攻螺钉平垫圈组合件，所述上壳体2的顶部为圆弧形，且沿车辆行驶方向(即x方向)开有弧形孔，供换挡杆4穿出以实现对换挡杆的操纵。
如图1和图2所示，在所述下壳体1的前后两侧各设有一个连接耳板，在每个连接耳板上各设有一对通孔，其中，位于一侧耳板上的一个通孔为定位孔25，位于另一侧耳板上的与定位孔25同侧的通孔为第一安装孔26，与定位孔25同一侧耳板上的另一个通孔为第二安装孔27，与第一安装孔26同一侧耳板上的另一个通孔为调节孔28。在安装下壳体1时，首先通过定位孔25将下壳体1的位置进行初步限定，然后分别依次安装位于对角线方向上的第一安装孔26和第二安装孔27，最后通过调节孔28调整最终安装位置并固定，以实现下壳体1的准确安装。
如图4所示，所述挡位槽3的四个角通过四组下螺纹连接组件16固定安装在下壳体1的底部，所述下螺纹连接组件16为十字槽盘头自攻螺钉平垫圈组合件，如图3a和图10所示，所述挡位槽3中部的槽底面为沿着车辆行驶方向的弧形下凹的换挡曲面24。
如图3b、图4和图6所示，所述换挡杆4、换挡转轴5以及永磁铁6构成换挡杆组件，其中，所述换挡杆4竖直设置在由上壳体2和下壳体1所组成的壳体中，所述换挡转轴5与换挡杆4垂直设置，且塑料材质的换挡转轴5通过注塑的方式与金属材质的换挡杆4固定连接成为一体，换挡杆4绕着换挡转轴5的轴线前后摆动执行换挡操纵动作；所述永磁铁6直接通过注塑或粘接的方式固定连接在换挡转轴5的端部，并位于换挡转轴5的轴线上，使得换挡杆4、换挡转轴5以及永磁铁6相互固连形成一体式结构，该一体式结构确保了永磁铁6在x方向、y方向及z方向上相对于电路板组件18位置的精准，同时，该一体式结构也增加了换档转轴5的刚度与强度，避免了换档转轴5采取金属材料摩擦较大的弊端。
如图3b、图4和图6所示，所述电路板组件18竖直安装在下壳体1的一侧且与换挡转轴5的端面平行，在所述电路板组件18中，霍尔开关19安装在电路板的内侧，所述霍尔开关19为3d(三维)、2.5d(二维至三维)或2d(二维)霍尔开关，霍尔开关19与换挡杆组件中的永磁铁6相对应，且霍尔开关19中心位于换挡杆组件中的换挡转轴5的轴线上，使得换挡转轴5的中心轴线、永磁铁6的中心轴线以及霍尔开关19的中心轴线相互重合，即换挡转轴5的端面、永磁铁6的端面与霍尔开关19的端面相互平行，且永磁铁6的端面与霍尔开关19的端面之间的垂直距离为3mm-5mm。所述电路板组件18的外侧设有电路板侧护板14，所述电路板侧护板14通过三组侧螺纹连接组件17固定安装在电路板组件18的外侧，以实现对内侧的电路板组件的密闭防尘保护，其中，所述侧螺纹连接组件17为十字槽盘头自攻螺钉。
如上所述，当换挡杆4绕着换挡转轴5的轴线旋转一定角度时，换挡转轴5将沿着自身轴线随之同步旋转相同的角度，并进一步带动其轴端的永磁铁6同步旋转相同的角度，永磁铁6转动时，由于自身旋转角度的变化，使得自身磁通量会发生变化，因此可以与对面的霍尔开关19进行通讯，电路板组件18上的控制器会将永磁铁6与霍尔开关19通讯得到的当前挡位信号传递给自动挡车辆变速箱的tcu、电动车的hcu或者其他换档执行机构的控制器，以执行换挡动作。
如前所述，本发明所述的电子换挡器为摇杆式五点自复位电子换挡器，自复位点向前有两个行程，其中，第一行程可实现3.5°-6°的参数设置，第二行程与第一行程等角度，可实现7°-12°的参数设置，自复位点向后有两个行程，向后的行程角度与向前行的程角度一致。自复位点向前与向后的第一行程及第二行程的转动角度及换挡操作时的手感都是通过换挡杆4及其下部的挡位顶针11、挡位弹簧10、缓冲块12以及挡位槽3之间的配合实现的，具体如下：
如图3b、图4和图6所示，所述挡位顶针11安装在换挡杆4的下端，所述换挡杆4为金属材质，优选铝合金材质，且下端为安装空腔，挡位弹簧10套装在挡位顶针11上，挡位顶针11顶部从换挡杆4底部的安装空腔的腔口插入换挡杆4内，挡位弹簧10的上端顶靠在换挡杆4的安装空腔内侧的顶部内沿上，所述缓冲块12套装在挡位弹簧10下方的挡位顶针11上，所述换挡顶针11和缓冲块12为塑料材质，优选pom材质，挡位弹簧10的下端顶靠在缓冲块12上，当挡位弹簧10被压缩时，挡位弹簧10的下端将挤压pom材质的缓冲块12，使得缓冲块12产生膨胀，并被压紧在换挡杆4内壁与挡位弹簧10之间，避免挡位弹簧10与换挡杆4内壁的直接摩擦碰撞。所述挡位顶针11的顶部球头插入所述挡位槽3中部槽口，并与换挡曲面24相配合。驾驶员在操纵所述换挡杆4沿着换挡转轴5的轴线前后摆动时，由于换挡杆4下端的挡位顶针11安装在弧形的凹槽内，故在换挡杆4和挡位弹簧的压力作用下，挡位顶针11的顶部球头顶压在挡位槽3上的换挡曲面24上，并沿着换挡曲面24在x方向上移动。
挡位顶针11沿着换挡曲面24在x方向上移动的过程中，当换挡杆4在外力的作用下大幅度摆动时，为防止挡位顶针11在换挡杆4的带动下超出设计的摆动范围，故在所述换挡杆4的下端与换挡杆4一体式地设有一个限位柱21，所述限位柱21垂直于换挡杆4设置，且限位柱21垂直于挡位顶针11的移动方向，即沿着y方向设置，沿着挡位顶针11的移动方向，在限位柱21的两侧对应的下壳体1的侧面上，分别设有限位立板22，所述换挡杆4在x方向移动时，带动下端的挡位顶针11和限位柱21同步沿x方向移动，当挡位顶针11沿换挡曲面24运动到极限位置时，所述限位柱21将与对应一侧的下壳体1上的限位立板22发生干涉而实现限位。为了减小限位柱21与限位立板22之间碰撞而产生振动及噪声，通常情况下，技术人员会在下壳体1的限位立板22上注塑或硫化一层减振橡胶，与之不同的是，本发明所述技术方案在所述限位柱21上套装一个o形的减振橡胶圈9，在能够达到一样的技术效果的前提下，结构更加简单，且成本更低。
如前所述，所述永磁铁6的端面与霍尔开关19的端面之间的垂直距离为3mm-5mm，二者之间距离过大或过小均无法保证二者之间通讯的准确性，故永磁体6在轴向上与霍尔开关19之间的距离定位显得尤为重要。
如图4和图7所示，在所述换挡转轴5的下方外圆周表面上，沿着换挡转轴5的圆周方向设有半圈定位凸起20，所述定位凸起20与换挡转轴5为一体式结构，在本具体实施方式中所述定位凸起20有若干个，均匀地沿换挡转轴5的圆周方向分布在换挡转轴5的下方外圆周面上，此外，所述定位凸起20还可以为一个连续的扇形，沿换挡转轴5的圆周方向设置在换挡转轴5的下方外圆周面上；与换挡转轴5下方的定位凸起20相对应地，在所述下壳体1上开有弧形凹槽，所述定位凸起20与下壳体1的弧形凹槽相匹配实现换挡转轴5的轴向定位，即固定在换挡转轴5端部的永磁体6与霍尔开关19之间的距离定位，该定位结构可实现换档转轴5与下壳体1的定位面之间的尺寸链最小，确保永磁铁与霍尔开关之间的精准定位。
所述换挡转轴5通常采用pa66-gf30,pa6-gf30,pa66,pa6等塑料材质，而下壳体1通常采用pa66-gf30塑料材质，换挡转轴5与下壳体1均为易磨损材质，为了避免换挡转轴5上的定位凸起20与下壳体1之间直接接触摩擦产生磨损而导致定位精度下降，如图5和图6所示，在所述定位凸起20与下壳体1的弧形凹槽之间设有换挡轴限位槽8，所述换挡轴限位槽8采用耐磨的pom塑料材质，换挡轴限位槽8上方为与定位凸起20相匹配的弧形凹槽，定位凸起20嵌置在换挡轴限位槽8的弧形凹槽内，定位凸起20沿换挡转轴5轴向的前后两外侧面与换挡轴限位槽8的弧形凹槽内侧面相贴合，换挡轴限位槽8嵌置在壳体1的弧形凹槽内，并通过换挡轴限位槽8底部两侧的卡爪固定在壳体1上，进而实现换挡转轴5轴向定位，即y方向的定位。此外，在定位凸起20的凸起顶部与挡轴限位槽8的弧形凹槽底部之间留有间隙，在该间隙内存放润滑脂，可进一步减小换挡转轴5所承受的摩擦。
如上所述，所述为了确保换挡转轴5端部的永磁铁6与霍尔开关19之间的定位准确，换挡转轴5除了要在y方向精准定位以外，还需要在x及z方向上精准定位。
如图3b、图4和图6所示，所述换挡转轴5两端分别通过一个换挡轴座7安装在下壳体1上。所述换挡轴座7为一个轴套，所述换挡转轴5的轴端安装在换挡轴座7的轴套内，在所述轴套的内圆周侧面开有一圈沿轴向前后贯通的条形凹槽，使得轴套的内圆周侧面与换挡转轴5的外圆周表面之间形成一圈间隔设置的条形间隙，在条形间隙内存放润滑脂，可进一步减小换挡转轴5所承受的摩擦。所述换挡轴座7的两侧设有对称的定位插板，与之向对应地，在下壳体1两侧各设有两个定位柱，两个定位柱相向地开有定位插槽，所述换挡轴座7两侧的定位插板分别插入对应一侧定位柱的定位插槽，此外，在换挡轴座7的底部还设有一个定位片，所述定位片沿着换挡转轴5的轴向，即y方向设置，与之相对应地，在换挡轴座7下方的下壳体1上开有一个线性凹槽，所述线性凹槽沿着换挡转轴5的轴向，即y方向设置，所述换挡轴座7通过将底部限位片插入下壳体1的限位凹槽内，从而实现了换挡轴座7在换挡转轴5水平径向，即x方向的定位；所述换挡转轴5两端安装在换挡轴座7内，故实现了换挡转轴5在x方向上的定位。此外，所述换挡轴座7采用pom等耐磨的塑料材质制成，有效降低了换挡转轴5与匹配件之间的破擦磨损。
如图4和图6所示，所述换挡转轴5的两端通过换挡轴座7安装在下壳体1上，所述上壳体2安装在下壳体1的上方，进而将换挡轴座7安装在其下方。如图9所示，所述上壳体2的顶部两侧为半圆柱形，其形状与换挡轴座7的顶部相匹配，在与换挡轴座7相对应的上壳体2顶部内侧设有限位筋23，当所述上壳体2与下壳体1相匹配安装时，上壳体2顶部的限位筋压紧在换挡轴座7的上表面，实现对换挡轴座7的z向定位，该限位筋的设计确保了塑料材质的换档转轴座由于自身或者外界的原因而变形时，换档转轴5不会偏离自身轴线位置，实现对换挡转轴5的精准定位。