换挡控制组件、汽车中控台和汽车的制作方法

1.本实用新型涉及机械传动装置领域，机械传动装置例如是换挡器，具体地涉及对诸如自动换挡器之类的机械传动装置的自动控制领域，且更具体地涉及一种换挡控制组件。


背景技术：

2.换挡器是汽车变速机构中的常见部件。近年来，自动换挡器在各类不同品牌和不同型号的汽车中的使用范围越来越广泛。
3.一般地，现有技术中的自动换挡控制装置包含换挡器和致动机构控制器(acm)两个部分。
4.其中，换挡器作为外观操纵件通常可以安装在汽车中控台表面，而致动机构控制器作为外观不可见的黑盒子件通常安装在汽车中控台内部。
5.换挡器和致动机构控制器这两个部分一般都分别需要单独的电源装置、数据处理装置和通信装置，也即上述电源装置、数据处理装置和通信装置至少分别需要两套，这使得换挡机构的整体造价较高。
6.此外，由于汽车造型的多样化，换挡器需要跟随汽车型号的不同而开发多种型号，并且致动机构控制器也需要根据换挡器的不同机械外观进行适应性的结构和电路设计，因此总体设计成本比较高。
7.例如，在采用诸如can总线之类的总线通信方式的技术方案中，线控换挡器(sbw)中的微控制器(mcu)采集并处理反映换挡器位置的传感器信号，并将其转化为包含换挡位置信息的数据报文发送至总线。致动机构控制器中的微控制器通过总线接收上述数据报文而获得换挡位置信息，并在计算换挡位置后向换挡作动装置发出换挡作动信号去控制换挡作动装置。在该方案中，线控换挡器和致动机构控制器需设有各自分别的微控制器，成本较高。且不同型号线控换挡器的微控制器发送的数据报文的含义和报文中对换挡器位置的表述都可能不同，因此，该类技术方案针对不同的线控换挡器都需要对致动机构控制器中微控制器的电路控制进行重新的软硬件设计。
8.又例如，在另一种现有的技术方案中，针对换挡操作舍弃了常见的总线通信方式，而是通过软硬件设计将线控换挡器和致动机构控制器的功能整体集成。该技术方案仅包括一个微控制器。这一个微控制器采集并处理反映换挡器位置的传感器信号，并通过硬件电路信号采集以及软件控制逻辑将该传感器信号转换为换挡作动信号向换挡作动装置发出。该方案相对于前述方案减小了成本，但进一步增强了线控换挡器和致动机构控制器在机械联接和电气联接方面的关联性，针对不同的线控换挡器往往需要重新设计整个系统的机械结构和电路控制的软硬件。并且集成模块的较大占用空间大大削弱了该技术方案的灵活性，往往还需要考虑其在不同控制台上的安装空间进行设计调整。
9.上述现有技术中的技术方案均无法解决针对不同型式的换挡器快速且低成本地选配相应的致动机构控制器的需求，要么硬件数量较大会增加成本，要么需要对原致动机
构控制器的设计进行大幅改动以匹配相应的换挡器。


技术实现要素：

10.基于现有技术中存在的上述的问题，本实用新型的目的在于：提供一种换挡控制组件，其允许致动机构控制器与不同机械结构的换挡器相匹配。
11.为此，本实用新型提供了一种换挡控制组件，所述换挡控制器组件包括：
12.换挡器，所述换挡器包括：
13.换挡器壳体；
14.换挡操纵件，所述换挡操纵件能相对于所述换挡器壳体运动而处于不同的换挡位置；以及
15.位置传感器，所述位置传感器感测所述换挡操纵件所处的换挡位置，并发出换挡位置信号，以及
16.致动机构控制器，所述致动机构控制器包括：
17.数据采集装置，所述数据采集装置采集所述换挡位置信号；
18.数据处理装置，所述数据处理装置处理所采集到的换挡位置信号并发出换挡作动信号，
19.所述位置传感器通过换挡位置信号线发出所述换挡位置信号，所述数据采集装置采集通过所述换挡位置信号线发出的所述换挡位置信号。
20.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述致动机构控制器设置在所述换挡器壳体外部。
21.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述换挡位置信号线是一端与所述位置传感器相连接且另一端与所述数据采集装置相连接的线束。
22.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述致动机构控制器还包括通信装置，所述数据处理装置能向所述通信装置发出换挡请求，并能通过所述通信装置向外部设备确认所述换挡请求是否需要执行。
23.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述致动机构控制器还包括驱动输出装置，所述驱动输出装置接收所述换挡作动信号，并基于所述换挡作动信号驱动执行换挡操作。
24.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述致动机构控制器还包括电源，所述电源维持向所述数据处理装置和所述驱动输出装置供电。
25.根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例，所述电源还包括保护装置，所述保护装置确保所述电源向所述数据处理装置和所述驱动输出装置的供电参数在期望范围内。
26.本实用新型还涉及一种汽车中控台，其包括前述根据本实用新型的优选实施例的换挡控制组件，
27.所述换挡器和所述致动机构控制器分开安设在所述中控台中，并通过布设在所述中控台中的所述换挡位置信号线相互通信连接。
28.本实用新型还涉及一种汽车，其包括前述根据本实用新型的优选实施例的换挡控制组件。
29.本实用新型还涉及一种汽车，其包括前述根据本实用新型的优选实施例的中控台。
30.由上可知，本实用新型的方案是针对现有技术方案的一种改进，其针对换挡操作仍不使用总线通信，以保持微控制器的数量为一个，但使线控换挡器和致动机构控制器在空间安装位置上可分离，并将微控制器设置在致动机构控制器中，从而改善了集成模块总体体积大而带来的不便。该方案中，微控制器通过硬线连接到线控换挡器，以采集反映换挡器位置的传感器信号，微控制器对该传感器信号进行处理后通过与现有技术中所熟知的各种常见方式将该传感器信号转换为换挡作动信号向换挡作动装置发出。
31.质言之，本实用新型相对于现有技术的不同技术要点至少在于：
32.1)在本实用新型中，线控换挡器和致动机构控制器的相对位置关系可变；
33.2)在本实用新型中，线控换挡器的传感器信号通过额外的线束传送到致动机构控制器的微控制器。
34.本实用新型的方案一方面解决了现有技术方案中模块封装体积过大的问题，另一方面将线控换挡器和致动机构控制器两者的信息交换界面选定为反映换挡器位置的传感器信号，从而增加了致动机构控制器对于不同线控换挡器的通用性。
35.综上所述，本实用新型的换挡控制组件的技术优势至少在于：
36.1)将数据处理装置、通信装置集成到致动机构控制器中，仅需一个微控制器和一个外围电路，换挡器只需通过线束发送驾驶员操作的换挡信号，降低换挡器成本以及换挡器因造型改变进行的变更成本，提高整个换挡控制装置的集成度。
37.2)换挡器改型时软硬件开发成本大大减小，线控换挡器具备更大的设计灵活性，可兼容不同形式的换挡器设计，从而使得换挡器的设计自由性大大增强，工程技术人员能够根据实际需求选用指压式换挡器、杆式换挡器和/或滑动式换挡器等等。
38.3)换挡控制组件中不同部件的整体封装对中控台的空间的适配性更好。
附图说明
39.本文件包括附图，以提供对各种实施例的进一步理解。附图纳入于本说明书中并且构成本说明书的部分。附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与文字描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
40.参考以上目的，本实用新型的技术特征在下文中清楚地描述，并且其优点从以下参考附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本实用新型的优选实施例，而不限制本实用新型的范围。
41.附图中：
42.图1是根据本实用新型的换挡控制组件的优选实施例的示意性结构框图。
43.附图标记列表
44.10 换挡控制器组件
45.100 换挡器
46.110 换挡器壳体
47.120 换挡操纵件
48.130 位置传感器
49.200 致动机构控制器
50.210 数据采集装置
51.220 数据处理装置
52.230 通信装置
53.240 驱动输出装置
54.250 电源
55.300 致动机构执行器
56.400 变速箱装置
具体实施方式
57.现在将详细地描述本实用新型的实施方式，这些实施方式的示例被显示在附图中并在下文中被描述。
58.尽管本实用新型将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为所例示的那些实施例。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且还覆盖可以被包括在本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其他实施例。
59.为了便于解释和精确定义本实用新型的技术方案，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在附图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。
60.此外，在本文中，涉及各种信号传递的表述“接收”、“发送”、“通信”等均指所提及的特定信号的最终流向而均不限定具体通信模式，其中，具体通信模式可以包括单工、全双工和/或半双工等等通信模式。
61.图1中示出了根据本实用新型的优选实施例的一种换挡控制组件10。如图1中可见，该换挡控制器组件10至少包括换挡器100和致动机构控制器200。
62.优选地该换挡器100例如可以是线控换挡器(sbw)。本领域技术人员能够理解，该换挡器100的特定类型并不会影响本实用新型的换挡控制组件10的实施，只要换挡器100能够按照需求发出期望的换挡控制信号即可。本领域技术人员能够根据实际需求选用合适的换挡器100，在此，为了简明起见，对此不再赘述。
63.继续参见图1，如图1中原理性地示出的，根据本实用新型的换挡控制器组件10中的换挡器100包括：换挡器壳体110、换挡操纵件120和位置传感器130。
64.其中，换挡器壳体110在图1中示意性地以方框示出，其并非旨在对换挡器壳体110的形状进行任何限制，而仅是为了表明换挡器壳体110为换挡器100、甚至是本实用新型的换挡控制器组件10提供了一个固定的参照基础。基于此，本领域技术人员能够理解，换挡器壳体110可以是封闭式的或者是敞开式的，并且可以具有各种不同的外形，在此为了简明起见不再赘述。
65.换挡操纵件120能相对于换挡器壳体110运动而处于不同的换挡位置。类似地，图1中所示的换挡操纵件120也仅为示意性表示，其不旨在限定换挡操纵件120的形状和安装位置。本领域技术人员能够理解的是，换挡操纵件120可以例如如图1中所示的那样呈换挡杆的形式，但换挡操纵件 120也可以包括拨钮式、按钮式等各种其他常见形式，在此为了简明起见不再赘述。
66.位置传感器130感测换挡操纵件120所处的换挡位置，并发出换挡位置信号。这里要指出的是，位置传感器130可以采用各种能够感测物体位置和/或位置变化的传感器，包括但不限于在换挡操纵件120上设有跟随换挡操纵件120运动的磁体的情况下的霍尔传感器。当然，本领域技术人员能够根据实际需求选用其他各种合适的传感器.
67.还要指出的是，本文中所限定的位置传感器130发出换挡位置信号可以是指由位置传感器130内本身所集成的控制器发出换挡位置信号，但也可以是指位置传感器130向有关控制器提供了发出换挡位置信号的必要信息。在后一种情形中，应当将有关控制器也看作是位置传感器130的一部分。
68.继续参见图1，根据本实用新型的换挡控制器组件10中的致动机构控制器200包括：数据采集装置210和数据处理装置220。
69.在更优选的实施例中，致动机构控制器200还可包括：通信装置230、驱动输出装置240和/或电源250。
70.在优选的实施例中，上述致动机构控制器200可设置在换挡器壳体110 外部。
71.其中，数据采集装置210采集上述由换挡器100的位置传感器130所发出换挡位置信号。本领域技术人员能够根据换挡位置信号类型等实际情形选用常见的数据采集卡或数据采集器来作为数据采集装置210。换言之，数据采集装置210本身的具体型式并不会影响本实用新型的实施，在此不再赘述。
72.其中，数据处理装置220处理所采集到的换挡位置信号并发出换挡作动信号。此外，优选地，如图1中原理性地示出的，数据处理装置220还能向通信装置230发出换挡请求，并能通过通信装置230向外部设备确认该换挡请求是否需要执行。上述外部设备例如是变速箱装置400。数据处理装置220可选用本领域中常见的各种微控制器芯片或控制器，本领域技术人员可以根据实际需求选用，在此不再赘述。
73.根据本实用新型的构思，上述位置传感器130通过换挡位置信号线(图中未示出)发出换挡位置信号，并且，上述数据采集装置210采集通过该换挡位置信号线发出的换挡位置信号。
74.要指出的是，在本文中，换挡位置信号线一般是指一端与位置传感器 130相连接且另一端与数据采集装置210相连接的实体线束。此时，位置传感器130能将换挡位置信号传送到该实体的换挡位置信号线上，并能通过该实体的换挡位置信号线将该换挡位置信号传递到数据采集装置210。换挡位置信号线可以根据实际需求选择各种常见的通信线来实现，本领域技术人员能够根据所需传递的信号类型、数据的输入输出要求以及实际使用工况等等因素选用合适的通信线，在此不再赘述。
75.在优选的实施例中，同样如图1中所原理性地示出的，驱动输出装置 240可接收数据处理装置220所发出的换挡作动信号，并基于该换挡作动信号驱动执行换挡操作。例如驱动输出装置240控制致动机构执行器300执行相应换挡操作。驱动输出装置240的具体型式可由本领域技术人员根据实际需求在各种常见可购得的产品中选择，在此不再赘述。
76.在优选的实施例中，同样如图1中所原理性地示出的，电源250可维持向数据处理装置220和驱动输出装置240供电。更优选地，电源250还可包括保护装置，该保护装置确保电源250向数据处理装置220和驱动输出装置240的供电参数在期望范围内。电源250及其保护装置的具体型式可由本领域技术人员根据实际需求在各种常见可购得的产品中选择，在
此不再赘述。
77.本实用新型还涉及一种汽车中控台，该汽车中控台包括根据前述各种优选实施例中任一项的换挡控制组件10。
78.在本实用新型的汽车中控台中，优选地，换挡器100和致动机构控制器200可分开安设，并通过布设在该汽车中控台中的换挡位置信号线相互通信连接。该换挡位置信号线的走向和排布可由本领域技术人员根据实际需求选择外露或内藏等各种常见方式，在此不再赘述。
79.本实用新型还涉及一种汽车，该汽车包括前述换挡控制组件或前述中控台。
80.本实用新型将数据处理装置220、通信装置230集成到致动机构控制器 200中，使得换挡器100只需通过线束发送驾驶员操作的换挡信号，这有助于降低换挡器成本以及换挡器因造型改变进行的变更换挡控制器组件10的成本，提高整个换挡控制器组件10的集成度。
81.以下简要阐述使用根据本实用新型的优选实施例的换挡控制器组件10 时的可能的换挡控制流程。本领域技术人员应当理解的是，以下对换挡控制流程的描述仅为示例性地，而不会对本实用新型的换挡控制器组件10本身产生任何进一步的限定。
82.1)换挡器100的换挡操纵件120根据驾驶员的操作改变位置；
83.2)包含控制器的位置传感器130采集换挡操纵件120的位置改变并将其转化为换挡位置信号后将发送到数据处理装置220；
84.3)致动机构控制器200的数据处理装置220将换挡位置信号转化为换挡请求，并通过通信装置230将换挡请求发送到变速箱装置400；
85.4)变速箱装置400按照行车状态判断换挡请求是否需要执行，并将信号反馈给致动机构控制器200；
86.5)数据处理装置220收到变速箱装置400的换挡执行通信的同时判断驱动输出装置240是否有故障；
87.6)若驱动输出装置240有故障，数据处理装置220不执行换挡操作并将故障信号发送到整车；
88.7)若驱动输出装置240无故障，数据处理装置220控制驱动输出装置 240执行换挡操作。
89.以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
90.考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其他变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。