一种低成本挡杆式电子换挡器的制作方法

本申请涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种低成本挡杆式电子换挡器。

背景技术：

换挡器的主要功能是将驾驶员的换挡意图传递给变速箱/减速箱。传统的换挡器通过机械结构如拉索将驾驶员手柄位移传递给变速箱来实现换挡意图。电子换挡器取消了中间的机械结构如拉索，通过将驾驶员操作手柄的动作转化为电信号并传递给变速箱来实现换挡意图。电子换挡器的布置不用考虑中间机械结构，更容易实现在整车上的布置；取消了中间结构实现了换挡系统的轻量化；驾驶员的操作不受外部如变速箱端阻力、振动等的影响，更容易实现良好的操作手感和换挡品质；将传统换挡器电气化还有助于实现自动泊车等智能驾驶功能，提升整车科技感。

随着汽车行业智能化、电动化、轻量化的发展，电子换挡器得到越来越多的使用，但是还存在着一些问题制约着电子换挡器的普及，其中成本是最主要的因素。目前市场上的电子换挡器大多采用霍尔传感器直接识别换挡器的回转位置，其基本原理如图1所示，换挡手柄101带动换挡杆沿着回转中心102转动，磁性元件103以回转中心102转动，霍尔传感器104需要布置多个，与磁性元件103转动至不同位置时相对应。

该种技术方案存在以下几个弊端，会导致电子换挡器成本上升：

1、直接识别换挡手柄的回转位置受两个因素的影响：回转半径r和回转角度θ。要控制测量误差，就必须对r和θ的相关尺寸提出较严苛的公差要求，从而直接导致产品的制造成本上升；

2、霍尔传感器只能提供0/1信号，因此每个检测位置都需要一个单独的开关，以目前主流的5挡布置为例，采用这种技术方案需要至少5颗霍尔传感器，若考虑系统的冗余和容差能力，则需要10颗霍尔传感器，从而导致产品的物料成本上升；

3、当产品需要自诊断功能的时候，若采用该技术方案需要将霍尔传感器替换为3d霍尔传感器。目前能满足车规要求的3d霍尔传感器一般价格比较昂贵；

4、采用该技术方案对磁性元件本身的磁性要求较高，一定要达到霍尔传感器的检测阈值才能触发，但磁性元件本身磁感应强度容易受到温度的影响，因此需要采用磁性较强、受温度影响不大的稀土磁铁。而稀土磁铁的市场价格比普通铁氧体磁铁贵2～3倍。

相关技术中，提供了一种换挡器，通过所述丝杆运动位置检测结构能够检测识别所述丝杆副结构的丝杆螺母的直线运动位置，可以判断与所述丝杆螺母连接的推杆(至少两级传动)的直线运动位置，从而可以判断p、r、n、d、s/l等挡位位置；而且，还可以减小传感器数量，在控制检测范围时，采用了两个磁铁，单磁铁在极限位置时，霍尔感应器无法识别，更不涉及电子换挡器杠杆比调节的设计。

另一种相关技术中，提供了一种换挡组件，利用双曲柄单滑块的方式实现磁体的直线运动，从而通过检测磁铁的运动检测换挡杆的前、后、左、右的运动，并且通过多个霍尔传感器是否存在输出判断磁铁的位置。

综上所述，现有技术方案虽然能实现电子换挡器的基本功能，但是对模具精度、工装精度、关键元器件本身的性能等方面要求较高，实现起来成本也会相应升高。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种低成本挡杆式电子换挡器，以解决相关技术中采用霍尔传感器直接识别换挡器的回转位置，对模具精度、工装精度、关键元器件本身的性能等各方面要求较高，实现成本较高的问题。

本申请提供了一种低成本挡杆式电子换挡器，包括底座、换挡组件和选挡组件，所述换挡组件包括换挡杆，所述换挡杆具有竖杆和斜杆，所述竖杆与手柄固定连接，斜杆顶端与竖杆中部交汇，斜杆底端机械调节式抵接于挡位块上，所述换挡杆的两侧铰接于底座的侧面板上，竖杆下端设有向一侧延伸出的凸柱；所述选挡组件包括滑块、磁铁、霍尔感应器和电路板，所述滑块的一侧表面上设有限位槽，另一侧表面固定有磁铁，所述滑块横向移动式连接于底座上，所述凸柱在换挡杆的带动下竖向移动地搭接于限位槽中；所述霍尔感应器设于电路板上，并与换挡器稳态时的磁铁位置相对应，电路板连接固定于底座内。

一些实施例中，所述限位槽为u型槽，所述u型槽的开口方向朝上。

一些实施例中，所述磁铁卡接固定于滑块上。

一些实施例中，所述底座的一侧板向内腔延伸出一导轨，所述导轨横向延伸供所述滑块滑动连接于所述导轨上。

一些实施例中，所述限位块具有多个机械位置，包括稳态位置、前进一挡位、前进二挡位、后退一挡位和后退二挡位。

一些实施例中，所述斜杆的底端开有滑移孔道，滑移轨道内嵌设有子弹头的部分，另一部分抵接于挡位块上，子弹头具有空腔，子弹头的空腔和滑移孔道之间卡设有弹簧。

一些实施例中，所述底座的两侧板上开有连接孔，所述换挡杆的竖杆和斜杆的交汇处设有向两侧向延伸出的铰接轴，两铰接轴分别通过一衬套铰接于对应的连接孔内。

一些实施例中，所述连接孔为圆孔，衬套设有前后方向延伸出的凸起，圆孔向前后方向均开有与凸起相匹配的槽口，衬套的凸起卡入槽口内，铰接轴卡入衬套的安装孔内。

一些实施例中，所述竖杆的底端连接一同轴设置的限位轴，所述底座腔内连接固定有限位块，所述限位块开有限位槽，所述限位槽供限位轴以竖杆转动点为中心在同一平面内转动。

一些实施例中，所述底座侧面固定有对应于电路板的保护壳。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种低成本挡杆式电子换挡器，由于采用滑块沿着换挡杆的铰接轴竖向上下移动，滑块带动磁铁沿导轨横向移动的曲柄双滑移的运动机制，将换挡杆的旋转运动分解为竖向应力和横向应力，并且通过一个传感器输出量的大小判断磁铁的位置，通过合理的结构设计和传感器布置，简化了换挡手柄位置检测系统；而且磁铁只用到一个；本申请实施例采用的线性霍尔感应器是模拟量输出，经过合理的标定后，可以补偿温度、耐久等对检测结果的影响，因此对磁铁本身的要求不高，可以采用廉价的铁氧体磁铁来替代稀土磁铁，降低产品的物料成本；因此，本发明提供一种低成本挡杆式电子换挡器，具有成本低、可靠性高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的电子换挡器的基本原理图；

图2为本申请实施例提供的电子换挡器的基本原理图；

图3本申请实施例提供的电子换挡器的分解结构示意图；

图4本申请实施例提供的电子换挡器的结构示意图；

图5本申请实施例提供的电子换挡器的俯视结构示意图；

图6本申请实施例提供的电子换挡器的未设置电路板、保护壳和霍尔感应器的局部结构示意图；

图7为本申请实施例提供的未设置手柄、电路板、保护壳的局部结构示意图；

图8为本申请实施例竖剖面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的另一角度的局部分解结构示意图；

图10本申请实施例提供的另一方向的剖面结构示意图；

图11为图10圆中的放大结构示意图。

图中：

1、手柄；21、底座；211、导轨；212、圆孔；213、槽口；22、保护壳；3、挡位块；4、换挡组件；41、换挡杆；411、竖杆；412、斜杆；413、凸柱；43、弹簧；44、子弹头；47、铰接轴；48、衬套；481、凸起；49、限位轴；51、滑块；511、u型槽；512、卡角；52、磁铁；53、霍尔感应器；54、电路板；6、限位块；7、限位块；101、换挡手柄；102、回转中心；103、磁性元件；104、霍尔传感器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种低成本挡杆式电子换挡器，其能解决相关技术中采用霍尔传感器直接识别换挡器的回转位置，对模具精度、工装精度、关键元器件本身的性能等各方面要求较高，实现成本较高的问题。

图2为本申请实施例提供的电子换挡器的基本原理图，本申请通过曲柄双滑移机构的设计，将换挡手柄1的旋转运动转化为磁铁52的直线运动。

图3-5是一种低成本挡杆式电子换挡器，包括手柄1、底座21、挡位块3、换挡组件4和选挡组件，所述换挡组件4包括换挡杆41，所述换挡杆41具有竖杆411和斜杆412，所述竖杆411与手柄1固定连接，斜杆412顶端与竖杆411中部交汇，底端机械调节式抵接于挡位块3上，所述换挡杆41的两侧铰接于底座21上，竖杆411下端设有向一侧延伸出的凸柱413；所述选挡组件包括滑块51、磁铁52和霍尔感应器53，所述滑块51的一侧表面上设有限位槽，另一侧表面固定有磁铁52，所述滑块51横向移动式连接于底座21上，所述凸柱413在换挡杆41的带动下竖向移动地搭接于限位槽中；霍尔感应器53设于电路板54上，并与换挡器稳态时的磁铁52位置相对应，电路板54连接固定于底座21内。

本申请实施例提供的电子换挡器的基本原理图如图2所示，本申请通过曲柄双滑移机构的设计，将换挡手柄1的旋转运动转化为磁铁52的直线运动，使得对回转位置的二维检测转化为对线性位移的一维检测，大大的降低了检测难度，因此可适当放宽部品的公差要求，合理降低制造成本；通过合理的杠杆比设计，可将换挡手柄1的全行程缩小至合理的检测范围，用单颗线性霍尔感应器传感器就能完成对全行程的检测，减少了传感器的数量，降低了物料成本；该技术方案采用的线性霍尔感应器是模拟量输出，经过合理的标定后，可以补偿温度、耐久等对检测结果的影响，因此对磁铁52本身的要求不高，可以采用廉价的铁氧体磁铁52来替代稀土磁铁52，降低产品的物料成本；目前市场上的线性霍尔感应器也具备自诊断功能，如迈来芯mlx9034等，价格也相对便宜，能够应对自诊断功能要求；该方案结构简单、检测可靠，在使用过程中故障率较低，有助于降低售后维修成本。

在另一种技术方案中，请参考图3，限位槽为u型槽511，所述u型槽511的开口方向朝上。开口槽为所述挡位杆转动至较大旋转角度时，提供滑移空间，在一较佳技术方案中，所述u型槽511包括槽底，两槽壁和自两槽壁向前后方向延伸出的倾斜壁，所述倾斜壁在所述换挡杆41旋转至较大旋转角度时，提供滑移空间的同时起到限位铰接轴47的作用，防止所述铰接轴47脱离与u型槽511的搭接，导致本申请提供的低成本挡杆式电子换挡器的曲柄双滑移的运动机制失效。

在变换的技术方案中，所述限位槽还可实现为矩形槽，只要在所述铰接轴47在换挡杆41沿着铰接点转动时，所述限位槽可以沿着铰接轴47竖向移动即可，以分解旋转力的竖向应力，磁铁52可以无干涉地在滑块51的带动下沿着导轨211横向直线移动即可。

在另一种技术方案中，请参考图6，所述磁铁52卡接固定于滑块51上，在一具体的技术方案中，所述滑块51的磁铁52安装面上设有两个卡角512，所述磁铁52通过两卡角512固定于所述滑块51上，实现简单方便，固定连接更加牢固，在变换的技术方案中，所述磁铁52还可实现为粘接等方式固定连接于滑块51上，只要可以实现滑块51和磁铁52的固定连接即可。

在另一种技术方案中，请参考图7，所述底座21的一侧板向内腔延伸出一导轨211，所述导轨211横向延伸供所述滑块51滑动连接于所述导轨211上，实现方便简单，所述导轨211和底座21为注塑一体化的结构，生产加工更加方便。

在另一种技术方案中，请参考图8，所述斜杆412的底端开有滑移孔道，子弹头44部分嵌设于滑移轨道内，另一部分抵接于挡位块3上，子弹头44具有空腔，子弹头44的空腔和滑移孔道之间卡设有弹簧43，子弹头44抵接于挡位块3上为手柄1带动换挡杆41转动提供机械换杆感。

在另一种技术方案中，请参考图8，所述限位块7具有多个机械位置，包括稳态位置、前进一挡位、前进二挡位、后退一挡位和后退二挡位，在各机械位，挡位块3的表面有类似“波谷”的设计，子弹头44在挡位块3的抵触作用下，弹簧43的回位例发生变化，从而形成挡位杆；所述子弹头44位于挡位块3的稳态位置时，霍尔感应器53和磁铁52的位置正对应。在所述子弹头44抵触于不同的机械位置时，霍尔感应器53检测到磁铁52的位置和运动，电路板54上的主电路经过运算输出和驾驶员操作动作相匹配的挡位请求信号，从而实现电子换挡器的换挡需求。

在另一种技术方案中，请参考图9，所述底座21的两侧板上开有连接孔，所述换挡杆41的竖杆411和斜杆412的交汇处设有向两侧向延伸出的铰接轴47，两铰接轴47分别通过一衬套48铰接于对应的连接孔内，以实现将所述换挡杆41铰接于所述底座21上，并可以绕着连接孔的轴线旋转。

在另一种技术方案中，请参考图9，所述连接孔为圆孔212，衬套48设有前后方向延伸出的凸起481，圆孔212向前后方向均开有与凸起481相匹配的槽口213，衬套48的凸起481卡入槽口213内，以防止衬套48相对于圆孔212转动，铰接轴47卡入衬套48的安装孔内，所述换挡杆41的铰接轴47安装于衬套48的安装孔内。

在另一种技术方案中，请参考图10，所述竖杆411的底端连接一同轴设置的限位轴49，所述底座21腔内连接固定有限位块7，所述限位块7开有限位槽，所述限位槽供限位轴49以竖杆411转动点为中心在同一平面内转动，防止所述挡位杆出现轴向横移等状况的发生。

在另一种技术方案中，请参考图10和图11，所述底座21侧面固定有对应于电路板54的保护壳22，所述保护壳22可对所述电路板54的进行散热，并进行物理保护罩的功能。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。