包括位置传感器组件的换挡组件的制作方法

本发明涉及用于车辆传动装置的换挡组件，该组件包括换挡杆，该换挡杆安装在壳体中以能够围绕第一轴线从中立位置向后和向前枢转，和能围绕垂直于第一轴线的第二轴线从中立位置沿侧向方向向左和向右枢转；位置传感器组件，该位置传感器组件固定地安装在壳体中并且包括多个位置传感器，多个位置传感器以包括两条位置传感器路径的分布型式布置；和传感器触发元件，该传感器触发元件安装在元件载体(元件支架)上，该元件载体可动地安装在壳体中并且联接到换挡杆，以使得能够使传感器触发元件响应于换挡杆围绕第一轴线和第二轴线的枢转换挡运动而沿着位置传感器的所述型式运动。

这种换挡组件例如在线控换挡(shift-by-wire)换挡组件的组件或在手动自动一体式变速箱(tip-tronic)换挡器(包括机械prnd和手动换挡模式)中利用，其中，换挡杆的定位由位置传感器组件探测，并且相应的控制信号被传递到传动装置用于以期望的方式致动该传动装置。存在响应于换挡杆运动而沿着位置传感器的路径运动的传感器触发元件(例如磁体)，其中，当传感器触发元件定位为紧邻特定的位置传感器时，该特定的位置传感器被启动。

在us7,614,319b2中公开了根据权利要求1的前序部分的换挡组件。换挡杆安装在壳体中以能围绕第一轴线和垂直于第一轴线的第二轴线枢转。位置传感器组件固定地安装在壳体中并且包括以平面的型式分布在垂直的壁上的多个位置传感器。传感器触发元件安装在元件载体上，该元件载体连接到换挡杆，以使得它遵循换挡杆围绕第一轴线的可枢转的换挡运动。元件载体的该运动伴随着使传感器触发元件沿着位置传感器的各路径中的第一路径运动。紧邻传感器触发元件的位置传感器用信号通知传感器触发元件的存在并且由此给出换挡杆的定位的指示。在所公开的换挡组件中，存在在传感器的第一部分之上垂直移位的位置传感器的第二路径。通过使换挡杆围绕第二轴线枢转，元件载体的远端垂直运动，并且这样传感器触发元件可在传感器元件的型式的第一路径和第二路径之间运动。

元件载体在与换挡杆的枢转安装件间隔开的位置处连接到换挡杆。元件载体将传感器触发元件压抵于壁上，位置传感器的型式安装于该壁上。在换挡杆的换挡运动期间，传感器触发元件沿着壁和位置传感器滑动。传感器触发元件在换挡杆的枢转换挡运动期间行进的距离仅取决于传感器触发元件距壳体中换挡杆的枢转轴承的垂直距离。

对于这种换挡组件存在两个冲突的设计目标。一方面，期望实现紧凑的换挡组件设计。这要求在枢转轴承下方垂直延伸的换挡杆的长度是有限的。当换挡杆在各换挡位置之间运动时，这意味着与元件载体联接的换挡杆的下端的相当短的行进距离，并且这又意味着在对应于各换挡位置的传感器触发元件位置之间的相当短的距离。另一方面，期望位置传感器组件在指示换挡杆位置时给出良好的空间分辨率，或换言之给出实际换挡杆位置的可靠指示。对于这方面，会期望的是使得用于后续换挡位置的位置传感器由某个最小距离间隔开，从而位置传感器组件能以可靠的方式区分传感器触发元件的不同位置、进而区分换挡杆的不同位置。

us7,614,319b2的换挡组件的另一问题是位置传感器附连在壁上，该壁侧向移位距换挡杆一定距离并且定向在垂直平面中。因此，在换挡杆的一侧上需要额外的空间以容纳承载位置传感器的型式的壁。

本发明的目的是提供允许以紧凑的设计来实现并且允许精确和高效地区分换挡杆的各种位置的换挡组件。

该目的由包括权利要求1的特征的换挡组件实现。在从属权利要求中公开了本发明的较佳实施例。

根据本发明，位置传感器的型式设置在换挡杆的下端区域的垂直高度处、位于接近于换挡杆的水平平面中。载体元件由在壳体中的引导结构可动地支承，载体元件由铰链联接到连杆(连接件)，而该连杆则连接到换挡杆。元件载体到换挡杆的联接(件)和元件载体的引导结构设置为使得元件载体响应于使换挡杆围绕第一轴线枢转而执行直线(线性)运动，以使得传感器触发元件垂直于第一轴线、沿着位置传感器型式的第一水平路径运动，并且使得元件载体响应于使换挡杆围绕第二轴线枢转而围绕距传感器触发元件一距离处的引导结构的垂直枢转轴线枢转(而围绕引导结构的垂直枢转轴线在距传感器触发元件一距离处枢转)。

传感器触发元件沿着垂直于第一轴线的第一水平路径的线性水平运动与元件载体围绕与传感器触发元件间隔开的垂直枢转轴线的枢转运动(该枢转运动使得传感器触发元件沿着第二水平路径枢转)的组合允许了紧凑的设计，因为这意味着第一路径和第二路径相交，并且意味着位置传感器能以沿第一路径和第二路径的十字形状来设置，以使得位置传感器以紧凑的簇(cluster，组)布置。这比彼此相隔一定距离的单独的两条路径要求的面积少。此外，在水平平面中定向该位置传感器型式使得能够将该布置放置为紧邻换挡杆的下端区域的前面或后面，这也有利于紧凑的设计。

此外，将换挡杆围绕第二轴线的枢转传递到元件载体的枢转运动允许了设计该传动装置具有大于1的传动比，这意味着元件载体上的传感器触发元件比与元件载体联接的换挡杆的下端部分行进更长的距离。因此，位置传感器可沿着第二路径放置在距彼此更大距离处，这提升了区分由位置传感器感测的换挡杆位置的能力。

在较佳实施例中，引导结构包括在壳体中静止(固定)的枢转销。元件载体包括提供细长槽的分叉部分或叉形部分。枢转销接纳在叉形部分的细长槽中，使得元件载体能够通过让枢转销相对于叉形部分的细长槽滑动来执行直线运动，并且使得元件载体能够通过让元件载体的叉形部分围绕枢转销枢转来执行枢转运动。

在一实施例中，枢转销具有扩大末端，该末端在元件载体的叉形部分之上侧向延伸，以防止元件载体沿枢转销的轴向方向的运动。这样，叉形部分由枢转销的扩大末端沿销的一个轴向方向支承并且由销从其中突出的表面沿相反的轴向方向支承，而元件载体仍然能够以直线(线性)运动沿着枢转销滑动并且能够围绕枢转销枢转。

在较佳实施例中，换挡组件及其元件载体设置为使得，当换挡组件安装在车辆中并且换挡杆相对于第二枢转轴线处于中立位置时，第一枢转轴线垂直于车辆的纵向方向定向。接着，元件载体的叉形部分的槽平行于纵向方向延伸，使得元件载体响应于使换挡杆围绕第一轴线枢转而执行沿纵向方向的直线运动，使得传感器触发元件沿着位置传感器的第一路径运动，该第一路径沿车辆的纵向方向延伸。

在较佳实施例中，元件载体的叉形部分布置在元件载体的沿向前方向远离连杆和换挡杆的端部部分处，其中，叉形部分的细长槽的开口背离该连杆和该换挡杆。

在较佳实施例中，将连杆连接到元件载体的铰链形成为球接头。

在较佳实施例中，连杆由回转连接件连接到换挡杆，该回转连接件包括在换挡杆的下端区域处形成的相对的两个开口，并且连杆形成为具有分叉的端部部分，该分叉的端部部分设有面对彼此的相对的两个销，这些销将由换挡杆的相对开口接纳。

在替代实施例中，连杆由回转连接件连接到换挡杆，该回转连接件包括在换挡杆的下端区域处形成的、具有相对的两个端部部分的安装销，和在连杆上形成并且设有面向彼此的相对的两个孔以接纳安装销的相对的端部部分的分叉的端部部分。孔也可在它们的外端部处开口，使得分叉的端部部分的支腿的端部是c形并且可被推到安装销的端部部分上。

在较佳实施例中，连杆、元件载体和引导结构的枢转设置为使得换挡杆端部区域围绕第二轴线的运动以大于1的传动比传递到传感器触发元件的运动。换言之，传感器触发元件响应于使换挡杆围绕第二轴线枢转而行进的距离比与连杆联接的换挡杆的端部区域行进的距离大。

在较佳实施例中，位置传感器型式的第一路径和第二路径相交，并且垂直于彼此延伸。

现将参照在附图中示出的较佳实施例描述本发明，其中：

图1示出换挡组件的实施例的分解图；

图2示出处于换挡杆的中立位置(a)、向前换挡(b)和向后换挡(c)、以及侧向向左枢转(d)和侧向向右枢转(e)中的元件载体、连杆和位置传感器组件的平面图。

在下文中将进一步参照以下的图2描述该实施例的操作之前，首先参照图1描述该实施例的换挡组件的主要部件。

图1是换挡组件的主要部件的分解图。换挡组件包括要安装在车辆中的壳体。壳体通过连结两个壳体半部40和42来组装。当壳体半部40和42放在一起时，内部形成球形插口，用于接纳设置在换挡杆2上的互补的球形部分。这样，换挡杆2支承在壳体中以能围绕第一轴线从中立位置向前和向后枢转以及能围绕垂直于第一轴线的第二轴线从中立位置沿侧向方向向左和向右枢转。“向前”和“向后”是沿纵向方向的(驾驶方向＝当换挡组件安装在车辆中时。为了引导换挡运动，换挡杆2包括在其下端处的沿着掣子轨道(在图1中未示出)的掣子柱塞，其在壳体中是静止的并且设置为让换挡杆在换挡型式的各换挡位置中接合，并且设置为提供给司机的触觉反馈。

在壳体内并且在换挡杆2的下端区域中部分地围绕换挡杆，安装有印刷电路板盒30，该盒容纳印刷电路板，下文中将更详细讨论的位置传感器阵列安装在该印刷电路板上。

存在布置在元件载体20内的传感器触发元件。元件载体20在其端部之一处包括盒状部分，例如磁体的传感器触发元件设置在该盒状部分中。在相反的端部处，元件载体20设有分叉的端部部分22。元件载体20还包括形成于其上的球24。

元件载体20安装在壳体中以使得它的分叉的端部部分22接纳于形成在印刷电路板盒30的下表面上的相对的引导壁32之间。引导壁32在它们远离印刷电路板盒30的边缘处具有向内延伸的突出部。这样，元件载体20的分叉的端部部分22接纳在相对的引导壁32之间的空间中。

在相对的两个引导壁32之间的中心中设有枢转销34。枢转销34接纳于形成在元件载体20的分叉的端部部分22的两个支腿之间的细长槽内。这样，元件载体支承在由相对的两个壁32和枢转销34形成的引导结构中，以使得它能通过在相对的两个引导壁32之间前后滑动和通过让元件载体20的分叉的端部部分22围绕枢转销34枢转来作直线运动。前述围绕枢转销34的枢转运动让元件载体的与分叉的端部部分22相对的盒状部分侧向地向左和向右运动。

为了将元件载体20联接到换挡杆2，设有连杆8。连杆8具有叉形或分叉的端部部分10。分叉的端部部分10的两个支腿各包括位于内侧壁上的孔。两个孔彼此对齐和彼此相对，并且设置为接纳接近于换挡杆2的下端形成的安装销4的相对的各端部。这样，连杆8由回转连接件联接到换挡杆2。此外，换挡杆2上设有舌部6，该舌部接纳于连杆8的分叉的端部部分10的两个支腿之间的槽中。连杆8的分叉的端部部分10的槽内的舌部6允许围绕安装销4枢转，但沿所有其它方向稳定住该连杆8。

替代地，安装销和孔的定位可以反过来，即，安装销可位于分叉的端部部分10的支腿的内侧上并且对齐、指向彼此，而接纳孔可设置为接近于换挡杆的下端用于接纳安装销，以形成回转连接(件)。

在其与分叉的端部部分10相对的端部处，连杆8设有向上突出的头部，在头部中插口12形成于其上表面上。该插口12设置为用于接纳形成于元件载体20的下表面上的球24。当球24接纳在连杆8的插口12内时，元件载体20和连杆8由球接头联接，从而形成铰链连接。

为了进一步支承元件载体20，在壳体内设有舌部44(在图1中仅左壳体半部40的舌部44可见，但在右壳体半部42中对称设有相对的舌部)。舌部44设置在壳体中以使得连杆8的分叉的端部部分10垂直地布置在舌部44之下。连杆8的向上突出的头部布置在舌部44的前面，使得具有插口12的向上突出的头部的上端部垂直地布置在舌部44之上。元件载体20布置为其与分叉的端部部分22相对的端部部分垂直地在舌部44之上，使得元件载体20的这部分由舌部44的上表面支承并且能沿着上表面滑动。

在下文中，将参照图2a至2e描述该实施例的换挡组件的操作。图2a至2e示出从下方观察的示意平面图，即，换挡杆2的下端、印刷电路板盒30的下表面、连杆10、支承容纳磁体的元件载体20的端部部分的相对的舌部44、和元件载体20是可见的。附加地，示出了位置传感器50的型式(仅五个位置传感器中的一个标有附图标记50)。这些位置传感器50布置在印刷电路板盒30之内的印刷电路板上，并且因此在从下方观察的平面图中不会是可见的。然而，为了更好地理解本发明，在图2a至2e中示出了五个位置传感器50的位置。位置传感器以形成水平路径和垂直路径的十字型式设置，每个路径具有三个相邻的位置传感器。在此并且在下文中，两条正交的位置传感器路径将如它们在图2a至2e的视图中出现的被称为“水平”的路径和“垂直”的路径。然而，应注意的是这种为了便于参照而作的对“水平”和“垂直”的参照仅结合图2，并且应注意两条正交的位置传感器路径实际上均布置在换挡组件中的水平平面中(图2a至2e的图平面)。

图2a中，换挡杆2处于中立的、中心位置。在该位置中，传感器触发元件触发位于两条垂直的传感器路径的相交处的中心位置传感器。

图2b中，换挡杆2已向后枢转(使得它的下端在图2b中从下方观察的视图中已向前运动)。换挡杆2的下端的该向前运动已由连杆10传递到元件载体20，使得元件载体20已向前运动，如在图2b中通过在相对的各引导壁32之间的元件载体20的分叉的端部部分22的直线(线性)向前运动可见。元件载体20的相对端部已在图2b中以相同的方式向前运动，以使得传感器触发元件已同样向前运动，使得现在处于图2b中的位置传感器的垂直路径中的上位置传感器被启动(激活)。

图2c中，换挡杆2已向前枢转使得它的下端沿相反方向向后枢转。因此，连杆10拉回元件载体20，并且将分叉的端部部分22部分地拉出相对的各引导壁32。由于元件载体20的该向后运动，传感器触发元件已沿着传感器的垂直路径线性(直线)地运动到图2c中的处于垂直路径中的最下方的位置传感器。

在换挡杆已运动回到如图2a所示的中立位置之后，现在将换挡杆侧向枢转，使得它的下端在图2d中向左枢转。该向左的运动由连杆10通过铰链连接件12、24传递到元件载体20。由于枢转销34接纳于元件载体20的分叉的端部部分22的各支腿之间，所以导致了元件载体20围绕枢转销34的枢转运动。这伴随着在元件载体20的相对的端部处的传感器触发元件在图2d中的向左侧的枢转运动或侧向运动，使得传感器触发元件已从图2a中的中心位置传感器运动到图2d中在位置传感器水平路径中的位于左侧的位置传感器。

图2e中，换挡杆2已沿相反方向侧向枢转，以使得它的下端已枢转到图2e的视图中的右侧。如前所述，连杆10的侧向运动传递到铰链连接件和到元件载体20，使得元件载体20围绕枢转销34沿相反方向枢转，并且侧向运动到图2e的视图的右侧。因此，载体元件20中的传感器触发元件侧向运动到图2e的右侧，使得它现在定位成启动在位置传感器的水平路径中的右侧上的位置传感器。

枢转销34与传感器触发元件之间的距离和连杆10与元件载体20之间的铰链连接件的相对定位设置为使得存在大于1的传动比或齿轮比，即，传感器触发元件比与连杆10连接的换挡杆的下端区域在更长的距离上行进。这使得能够将水平路径中的位置传感器50定位在距彼此更大的距离处，这确保了对定位可靠的区分，因为排除了两个相邻的位置传感器的意外启动(激活)。