基于霍尔开关的自锁式旋钮换挡器的制作方法

本实用新型涉及汽车电子电控技术领域，尤其是一种基于霍尔开关的自锁式旋钮换挡器。

背景技术：

随着汽车电子技术的飞速发展，现代汽车越来越多地使用电子换挡器与变速箱控制器进行通信来满足日常行车中挡位的变换。同时基于体积小，换挡方式多样，电子换挡器优化了车内空间，改变了单一的换挡方式，使得驾驶更加人性化和多样性。

相比之下传统的电子换挡器多采用换挡拉杆的结构，换挡器的布置、设计及换挡手柄造型、布置及结构设计等工作十分复杂，且占用较大的驾驶舱空间，影响美观，降低驾驶舒适性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种性能更加稳定、增加了驾驶安全感的基于霍尔开关的自锁式旋钮换挡器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于霍尔开关的自锁式旋钮换挡器，包括面板、上壳体和下壳体，所述上壳体内底部设有PCBA 板，PCBA板上固定有穿出面板的换挡旋钮，PCBA板上还安装有线性霍尔接收器，换挡旋钮包括旋钮主体以及位于旋钮主体内的挡位轴套、挡位槽和挡位轴，挡位槽连接在挡位轴套下部内壁，挡位轴位于挡位槽内侧，挡位轴套的外周上安装有换挡齿轮，换挡齿轮内具有与其一体成型的磁铁块，换挡齿轮与限位在上壳体上壁的磁块齿轮啮合；上壳体内、换挡旋钮的一侧设有电磁阀，电磁阀连接在PCBA板上，电磁阀的上端设有插入或抽出换挡齿轮内的锁止销，以使换挡齿轮旋转或停止旋转。

进一步地限定，所述PCBA板的背面设置有通过数据线连接至TCU模块的电路接插件，所述TCU模块与ECU模块通过CAN总线数据连接。

进一步地限定，所述旋钮主体的上端面上由下至上依次设置有旋钮装饰盖和旋钮盖。

进一步地限定，所述面板、上壳体和下壳体通过自攻螺钉连接在一起，所述面板的中间开设有换挡旋钮伸出的通孔，通孔的一侧设有卡接功能按键帽的卡槽。

更进一步地限定，所述功能按键帽由“E/S”键和位于其两侧的“+”键、“-”键组成，所述“E/S”键背面安装有功能按键导柱，所述“+”键和“-”键背面各安装有按键体，所述按键体和功能按键导柱位于PCBA板的硅胶按键上方，以使下压后触发硅胶按键。

进一步地限定，所述面板上设有挡显字母，所述挡显字母的下方依次设有挡位显示座、导光体和导光PCB板，所述导光体安装在导光PCB板上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型与现有技术相比较：

(1)取消换挡手柄及换挡器结构件，不但节省了驾驶舱的空间，而且取消了换挡器的布置、设计及换挡手柄造型、布置及结构设计等工作；

(2)取消了传统的换挡臂结构件，取消了换挡臂布置、结构设计等工作；

(3)取消了换挡拉索结构件，去除了拉索或拉杆的布置、结构设计等工作计划，电子信号通信可靠性更强，且避免了无力和行程损失等不利要素；

(4)对比原始换挡器取消了换挡手柄、换挡拉索、换挡臂等结构件，使整个操纵系统结构件的重量得以减轻，更加有利于整车轻量化。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的侧上方视图。

图2为本实用新型的局剖视图。

图3为本实用新型中换挡旋钮的爆炸视图。

图4为本实用新型中面板、上壳体和下壳体连接的装配图。

图5为本实用新型中PCBA上部件的连接结构示意图。

图中：1.旋钮盖；2.面板；3.功能按键帽；4.上壳体；5.下壳体；6.挡显字母；7.旋钮主体；8.旋钮装饰盖；9.锁止销；10.磁块齿轮；11.换挡齿轮； 12.电磁阀；13.挡位轴套；14.挡位槽；15.挡位轴；16.挡位销；17.按键体； 18.功能按键导柱；19.自攻螺钉；20.磁铁块；21.PCBA板；22.电路接插件。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1～图5所示，本实施例的一种基于霍尔开关的自锁式旋钮换挡器，包括面板2、上壳体4和下壳体5，上壳体4内底部设有PCBA板21，PCBA板 21上固定有穿出面板2的换挡旋钮，PCBA板21上还安装有线性霍尔接收器(图中未示出，贴片在PCBA板21上)，换挡旋钮包括旋钮主体7以及位于旋钮主体7内的挡位轴套13、挡位槽14和挡位轴15，挡位槽14连接在挡位轴套13下部内壁，挡位轴15位于挡位槽14内侧，挡位轴套13的外周上安装有换挡齿轮 11，换挡齿轮11内具有与其一体成型的磁铁块20，换挡齿轮11与限位在上壳体4上壁的磁块齿轮10啮合；上壳体4内、换挡旋钮的一侧设有电磁阀12，电磁阀12连接在PCBA板21上，电磁阀12的上端设有插入或抽出换挡齿轮11 内的锁止销9，以使换挡齿轮11旋转或停止旋转。PCBA板21的背面设置有通过数据线连接至TCU模块的电路接插件22，TCU模块与ECU模块通过CAN总线数据连接。

本实施例的换挡器采用线性霍尔方式提供给控制器稳定且连续的换挡信号，线性霍尔接收器贴片在PCBA板21上，同时，上壳体4中的换挡齿轮11 随着旋钮做同步转动，在换挡齿轮11内部装有磁铁块20，每当转动到一个挡位所处的角度信息会反馈到线性霍尔接收器并通过CAN总线传输到TCU模块，完成换挡目的。

如图3所示，旋钮主体7的上端面上由下至上依次设置有旋钮装饰盖8和旋钮盖1。如图4所示，面板2、上壳体4和下壳体5通过自攻螺钉19连接在一起，面板2的中间开设有换挡旋钮伸出的通孔，通孔的一侧设有卡接功能按键帽3的卡槽。功能按键帽3由“E/S”键和位于其两侧的“+”键、“-”键组成，“E/S”键背面安装有功能按键导柱18，“+”键和“-”键背面各安装有按键体17，按键体17和功能按键导柱18位于PCBA板21的硅胶按键上方，以使下压后触发硅胶按键。

本实施例的换挡器具有手自一体化功能并且在挡位之间会有锁止功能，旋钮分为4个挡位为：R挡、N挡、D挡和M挡。当驾驶员点火启动车辆后，发出解锁指令，通过ECU模块反馈到换挡器给电磁阀12发出吸合指令，驾驶员即可转动换挡旋钮，切换自己要求的挡位。当切换到M挡即手动挡位时，可通过“+”键和“-”键来实现切换挡位。本实例还带有经济模式和运动模式两个功能按键，丰富了换挡功能，给予车体本身科技感进而也提高了驾驶体验。

当换挡信号传递给TCU模块时，得到最终的换挡目的，并通过挡位显示装置，反馈给司机，达到准确可靠的换挡功能。如图1所示，面板2上设有挡显字母6，挡显字母6的下方依次设有挡位显示座、导光体和导光PCB板，导光体安装在导光PCB板上。对应R挡、N挡、D挡和M挡几个换挡字母会通过导光体显示为红色。另外，功能按键帽3下方同样装有指示灯，当触发功能后，点亮其对应的LED灯，透过面板2显示为蓝色。

当换挡旋钮旋动开始后，其装配在挡位轴套13外部的换挡齿轮11会跟随旋钮做同步转动，同时与其啮合的磁块齿轮10也会同步转动。装在换挡齿轮 11内部的磁铁块20在跟随转动的过程中，对周围的磁场会产生一个循环的磁场变化，提前记录好每一个所处挡位状态下的磁场信息并编辑到软件系统。当命令发出，在PCBA板21上的线性霍尔接收器对换挡信息进行转化和反馈，利用电路接插件22将命令在CAN总线的控制下发送给TCU模块以及其他所需的 ECU节点，执行并反馈整套换挡动作。线性霍尔接收器相比市场多数用的光电式开关，更加灵敏并且信号稳定，对于提高驾驶换挡安全性方面更具有显著提升。

本实施例的换挡器装配好后，若驾驶员没有发出解锁电磁阀12命令前，换挡旋钮是无法进行旋动的。具体的，当驾驶员发出解锁请求后，通过整车ECU 节点反馈给换挡器，连接在PCBA板21上的电磁阀12得到命令，对于插入换挡齿轮11内的锁止销9会在电磁阀12发出吸合命令后抽出换挡齿轮11，从而可以旋动换挡旋钮；若取消解锁请求后，电磁阀12发出松开命令，锁止销9会锁止换挡齿轮11无法进行换挡动作。

本实施例的换挡器工作原理如下：

当驾驶员通过旋转换挡旋钮进行换挡时，挡位轴套19、换挡齿轮11和挡位槽14跟随其一起转动，其换挡齿轮11内部的磁铁块20会在转动过程中发出换挡信息，线性霍尔接收器会采集磁铁块20在各个挡位角度传来信息，并处理后传递给TCU模块，以达到换挡的功能要求，同时点亮相应的挡位指示灯，并通过CAN总线将挡位请求发送给TCU模块以及其他需要挡位信息的整车ECU节点，最终完成一整套换挡动作。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。