用于车辆的电子换档系统的制作方法

本发明涉及一种使用智能钥匙的用于车辆的电子换档系统，该电子换档系统能够使驾驶员使用卡式智能钥匙执行换档。

背景技术：

通常，配备有自动变速器的车辆能够根据车辆的行驶速度通过将液压压力控制在预设换档范围内而自动操作目标换档范围的档位(gear)。

自动变速器使用液压电路、行星齿轮以及摩擦元件形成齿轮比，以便实现换档。变速器控制单元(TCU)管理这些部件的控制。

不同于常规机械换档系统，线控换档(以下称之为“SBW”)系统是用于车辆的电子换档系统，其不包括位于变速器与变速杆之间的诸如线缆的机械连接结构。在SBW系统中，通过这样一种方式实现电子变速控制，即，当在电子变速杆或按钮操作时所产生的传感器值被传输至变速器控制单元(TCU)时，通过来自TCU的电子命令信号操作螺线管或电动机，以便将液压压力施加给每个档位的液压电路，或者以便阻断液压压力。

因此，基于SBW的自动变速器的优点在于，例如，通过经由电子变速杆或按钮的简单操作而将指示驾驶员的换档意向的电信号传输至TCU，能够更容易地实现换档至例如行驶(D)、倒车(R)、空档(N)、或停车(P)范围。此外，基于SBW的自动变速器的优点在于，因为变速杆的尺寸可能是减小的，所以在驾驶员的座椅与乘客之间提供了宽阔空间。

同时，与机械换档系统相比，因为变速杆的操作与机械变速杆相似，所以使用杆实现换档的杆式电子换档系统不具备显著的优点。而且，杆式电子换档系统的缺点在于，其仍占据大的操纵台空间，由此致使诸如杯子保持器的外围设备的空间相对减少，具体地，缺点在于，突出杆可能会在发生事故的情况下推挤乘客身体，由此对乘客造成伤害。

此外，使用按钮实现换档的按钮式电子换档系统具有的优点在于，与杆式电子换档系统相比更容易的换档，并且因为其安装位置可自由改变至非操纵台的另一位置(例如，中央仪表盘)，因此可有效利用操纵台空间，并且还具有的优点在于，不具有在发生事故时与乘客身体接触的风险，由此防止乘客受伤。然而，因为使用不同的按钮操作相应的档位P、R、N以及D，所以按钮式电子换档系统需要大量的按钮，这会不便于操作。具体地，就布局而言，大量的按钮是不利的。

该背景中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解，并且不应视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认知或任何形式的建议。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种使用智能钥匙的用于车辆的电子换档系统，其使驾驶员能够使用卡式智能钥匙执行换档，从而消除了操作上的不便利性和不利的布局(这被指出为按钮式换档系统的缺点)，并且减少了智能钥匙丢失的风险。

根据本发明的各个方面，用于车辆的电子换档系统可包括：卡式智能钥匙，智能钥匙包括永磁体；基架，基架形成有用于插入和安装智能钥匙的引导槽，引导槽构造成引导安装在引导槽中的智能钥匙的移动；以及印刷电路板(PCB)，印刷电路板固定地设置在基架上，PCB构造成，当智能钥匙插入到引导槽中时，PCB基于永磁体是否与PCB接近来识别智能 钥匙的安装状态，并且当安装在引导槽中的智能钥匙沿着引导槽移动时，PCB基于永磁体的位置的变化来识别档位，以便将与识别的档位对应的信号输出至变速器控制单元。

智能钥匙可包括本体和旋转件，本体安装在引导槽中，以沿着引导槽移动，本体形成有与引导槽平行的钥匙槽，并且永磁体耦接至本体，并且旋转件能通过铰接轴旋转地耦接至本体，并且当本体安装在引导槽中时，旋转件可从操纵台向上突出。

基架可包括固定地设置在操纵台下方的车身上的底板并包括从底板竖直突出的两个引导板，两个引导板可在车辆的前后方向上延伸，以彼此平行，引导槽可以是两个引导板之间的空间，并且PCB可固定地设置在两个引导板中的至少一个引导板上。

基架可固定地设置在操纵台下方的车辆本体上，并且操纵台可形成有用于穿透智能钥匙的操纵台孔。

引导槽可在车辆的前后方向上或左右方向上延伸。

当智能钥匙初始插入到引导槽中时，智能钥匙可以安装在引导槽的纵向方向上的中间位置处，同时，PCB可输出零位档信号，并且当智能钥匙沿着引导槽移动时，PCB可基于永磁体的位置的变化输出P档、R档、N档以及D档信号中的至少一个档位信号。

智能钥匙可进一步包括复位弹簧，复位弹簧围绕铰接轴缠绕，以在铰接轴的两端处耦接至本体和旋转件，复位弹簧为旋转件提供弹力，以使得本体和旋转件形成直线形状。

智能钥匙可进一步包括分别固定地设置在本体和旋转件的面向区域处的本体磁体和旋转件磁体，本体磁体和旋转件磁体彼此磁性地耦接，以保持本体与旋转件的直线形状。

本体磁体和旋转件磁体可构造成在其之间施加磁引力。

该系统可进一步包括复位磁体和电磁体，复位磁体耦接至旋转件的一个表面，并且电磁体耦接至操纵台的顶表面，其中，电磁体可形成为在引导槽的纵向方向上延伸，并且电磁体可划分成吸引部分和排斥部分，吸引部分具有与复位磁体的极性相反的极性，以在吸引部分与复位磁体之间施加磁引力，排斥部分具有与复位磁体的极性相同的极性，以在排斥部分与复位磁体之间施加磁排斥力。

电磁体的吸引部分可位于电磁体的纵向方向上的中间位置，并且在智能钥匙初始插入到引导槽中之后，当旋转件朝向操纵台旋转时，吸引部分可与复位磁体磁性地耦接，并且电磁体的排斥部分可分别位于吸引部分的两侧处，以便在智能钥匙沿着引导槽移动时，使得智能钥匙返回至电磁体的吸引部分。

该系统可进一步包括致动器和致动器杆，致动器固定地设置在基架上，以面向引导板中的对应的引导板，致动器的操作构造成由PCB控制，致动器杆构造成通过致动器的操作向前移动至对应的引导板或远离对应的引导板向后移动，致动器杆同时穿透对应的引导板和智能钥匙，以在向前移动时固定智能钥匙的位置，并且在向后移动时使得能钥匙与对应的引导板分离。

致动器杆可包括连接杆以及上杆和下杆，连接杆构造成在接收致动器的动力时向前或向后移动，上杆和下杆连接至连接杆的末端，上杆可在向前移动时对旋转件的下端施加压力，以使得旋转件相对于本体旋转，并且下杆在向前移动时可穿透本体的钥匙槽和对应的引导板。

两个引导板中的面向致动器的至少一个引导板可形成有用于使上杆穿透的上孔和用于使下杆穿透的下孔。

两个引导板中的距离致动器相对较远的至少一个引导板可形成有允许旋转件旋转的切口。

操纵台孔可包括狭槽和旋转孔，狭槽沿着引导槽延伸以允许智能钥匙移动，并且旋转孔连接至狭槽，以允许旋转件旋转。

应当理解的是，此处使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他相似术语总体上包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶和轮船的船只、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他可替代燃料车辆(例如，源自除了石油之外的其他资源的燃料)。如此处提及的，混合动力车辆指具有两种或更多种动力源的车辆，例如，既是汽油动力又是电动的车辆。

本发明中的方法和装置具有从结合于此的附图以及下列详细描述中显而易见或更为详细阐述的其他特征和优点，所附附图和下列详细描述共同对本发明的特定原理进行说明。

附图说明

图1是根据本发明的使用智能钥匙的用于车辆的示例性电子换档系统的立体图。

图2、图3以及图4分别是图1的正视图、左视图以及分解立体图。

图5和图6是示出了根据本发明的智能钥匙的示图。

图7和图8是示出了根据本发明的示例性电子换档系统的基架、复位磁体以及电磁体的示图。

图9、图10以及图11是示出了根据本发明的使用智能钥匙的用于车辆的示例性电子换档系统的操作过程的示图。

应当理解的是，所附附图并不一定必须按比例绘制，呈现出了示出本发明的基本原理的各种特征的某种程度上的简化表示。通过具体期望的应用和使用环境将部分确定此处公开的本发明的具体设计特征，例如，这些特征包括具体尺寸、定向、位置以及形状。

具体实施方式

现将详细参考本发明(多个发明)的各种实施方式，所附附图中示出了本发明的实施例，并且在下面描述这些实施例。尽管将结合示例性实施方式描述本发明(多个发明)，然而应当理解的是，本描述并不旨在将本发明(多个发明)局限于这些示例性实施方式。相反，本发明(多个发明)旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且还覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、改造、等同物以及其他实施方式。

根据本发明的使用智能钥匙的用于车辆的电子换档系统安装在位于驾驶员的一侧处的操纵台(console)上，并且构造成使驾驶员能够使用具有卡形状的智能钥匙来执行换档。

即，如图1至图11中示例性示出的，根据本发明的各种实施方式的使用智能钥匙的用于车辆的电子换档系统包括：卡式智能钥匙20，该卡式智能钥匙具有永磁体10；基架(base bracket)30，该基架形成有引导槽31，智能钥匙20插入并且安装在该引导槽中，引导槽31构造成引导安装在其中的智能钥匙20的移动；以及印刷电路板(PCB)40，该印刷电路板固定地安装在基架30上，当智能钥匙20插入到引导槽31中时，PCB 40用于基于永磁体10是否与该PCB接近来识别智能钥匙20的安装状态，并且当安装在引导槽31中的智能钥匙20沿着引导槽31移动时，该PCB基于永磁体10的位置的变化来识别档位中的任意一个(例如，P档、R档、 N档或D档)，从而将与已识别的档位对应的信号输出至变速器控制单元(TCU)。

当从PCB 40输出与已识别的档位对应的信号时，该输出信号被传输至TCU，并且进而，通过来自TCU的电子命令信号操作螺线管或电动机，以将液压压力施加于每个档位的液压电路，或者以阻断液压压力。因此，电子换档系统实现了电子变速控制。

智能钥匙20包括本体21和旋转件22。

本体21安装在引导槽31中，并且在安装在引导槽31中之后，本体通过驾驶员的操作沿着引导槽31移动。本体21形成有与引导槽31平行的钥匙槽23，并且永磁体10配合到钥匙槽23中。

旋转件22构造成相对于本体21旋转。为此，旋转件22通过铰接轴24耦接至本体21。

一旦本体21安装在引导槽31中，旋转件22则从操纵台50向上突出。本体21的包括铰接轴24的上部可突出至车辆的内部中。

智能钥匙20进一步包括复位弹簧25，该复位弹簧围绕铰接轴24缠绕，以使得该复位弹簧的一端耦接至本体21，并且该复位弹簧的另一端耦接至旋转件22。

只要不对旋转件22施加外力，则智能钥匙20的本体21和旋转件22需要共同形成直线形状。复位弹簧25为旋转件22提供弹力，以允许本体21和旋转件22形成直线形状。

当对旋转件22施加外力时，旋转件22围绕铰接轴24相对于本体21旋转。在这种状态下，当移除施加给旋转件22的外力时，旋转件22恢复 至其原始状态，从而通过从复位弹簧25接收的恢复力而与本体21形成直线形状。

智能钥匙20进一步包括本体磁体26和旋转件磁体27。

本体磁体26固定在本体21上面向旋转件22的规定位置。旋转件磁体27固定在旋转件22上面向本体21的规定位置。本体21与旋转件22通过本体磁体26与旋转件磁体27的耦接而继续形成直线形状。

即，复位弹簧25用于为旋转件22提供弹力，以使得旋转件22与本体21一起形成直线形状。本体磁体26与旋转件磁体27用于将形成直线形状的本体21与旋转件22彼此固定，以保持直线形状。为此，本体磁体26和旋转件磁体27可具有相反的极性，以在其之间施加磁引力。

基架30包括固定地安装至操纵台50下方的车身的底板32并包括从底板32竖直突出的两个引导板33和34。

两个引导板33和34在车辆的前-后方向上延伸，以彼此平行。两个引导板33与34之间的空间是引导槽31。PCB 40固定地安装至两个引导板33与34中的任意一个。本发明的各个实施方式示出了这样一种构造，其中，PCB 40安装至距离致动器相对较远的引导板34，但并不局限于此。

引导槽31构造成在车辆的前-后方向上或左-右方向上延伸。在本发明中，通过实施例方式描述了其中引导槽31在车辆的前-后方向上延伸的构造。

基架30固定地安装至操纵台50下方的车身，并且操纵台50形成有操纵台孔51，智能钥匙20穿透该操纵台孔。

操纵台孔51包括狭槽51a和旋转孔51b，该狭槽沿着引导槽31延伸，以允许安装在引导槽31中的智能钥匙20通过驾驶员的操作沿着引导槽31移动，该旋转孔与狭槽51a连接，以允许智能钥匙20的旋转件22旋转。

当智能钥匙20初始插入到引导槽31中时，该智能钥匙安装在引导槽31的纵向方向上的中间位置处。此时，PCB 40输出零位(Null)档信号。当安装在引导槽31中的智能钥匙20通过驾驶员的操作沿着引导槽31移动时，PCB 40基于永磁体10的位置的变化而输出P档、R档、N档以及D档信号之中的任意一个档位信号。

此外。本发明的电子换档系统进一步包括与智能钥匙20的旋转件22的一个表面耦接的复位磁体(return magnet)60并包括与操纵台50的顶表面耦接的电磁体70。

电磁体70形成为在引导槽31的纵向方向上延伸。此外，电磁体70被划分成吸引部分71和排斥部分72，该吸引部分具有与复位磁体60的极性相反的极性，以在其之间施加磁引力，该排斥部分具有与复位磁体60的极性相同的极性，以在其之间施加磁排斥力。

即，电磁体70的吸引部分71位于电磁体70的纵向方向上的中间区域中。当智能钥匙20初始插入到引导槽31中并且随后旋转件22朝向操纵台50旋转时，电磁体70的吸引部分71与复位磁体60磁性地耦接。通过这种方式，来确定智能钥匙20的初始位置。

电磁体70的排斥部分72分别位于吸引部分71的两侧处。当智能钥匙20沿着引导槽31移动而脱离吸引部分71时，在电磁体70的对应排斥部分72与复位磁体60之间施加磁排斥力。因此，当移除施加给智能钥匙20的外力时，电磁体70的排斥部分72使智能钥匙20返回至电磁体70的吸引部分71。

此外，本发明的电子换档系统进一步包括致动器80和致动器杆90，该致动器固定地安装在基架32上，以面向引导板33，通过PCB 40控制致动器80的操作，该致动器杆通过致动器80的操作而向前移动至引导板33或远离该引导板向后移动，致动器杆90同时穿透引导板33和智能钥匙20，以在该致动器杆向前移动时固定智能钥匙20的位置，并且在该致动器杆向后移动时使得智能钥匙20与引导板33分离。

致动器80可以是具有构造成执行直线移动的可移动元件的线性电动机，但不局限于此。

致动器杆90包括连接杆91以及上杆92和下杆93，该连接杆在接收致动器80的动力时向前或向后移动，上杆和下杆连接至连接杆91的末端。

当连接杆91向前移动时，上杆92对旋转件22的下端施加压力，以使得旋转件22相对于本体21旋转，并且下杆93穿透本体21的钥匙槽23和引导板33，以固定智能钥匙20的位置。

具体地，当连接杆91向前移动时，上杆92在铰接轴24下方对旋转件22的下端施加压力。当上杆92对旋转件22施加压力时，旋转件22围绕铰接轴24旋转，从而定位成垂直于本体21。

如上所述，当智能钥匙20的本体21插入到基架30的引导槽31中时，由于旋转件22相对于本体21旋转，所以驾驶员可识别智能钥匙20恰当地插入到引导槽31中的状态。

此外，一旦智能钥匙20的旋转件22已经旋转成由此垂直于本体21定位，在驾驶员通过使用手抓住旋转件22而执行换档的同时，旋转件22与驾驶员的手掌之间的接触面积增加，从而能够有利于更容易地换档。

当驾驶员通过抓住相对于本体21旋转的旋转件22而执行换档时，形成在本体21中的钥匙槽23和插入到钥匙槽23中的下杆93用于引导智能钥匙20的移动。

此外，在两个引导板33与34之中，任意一个引导板，例如，面向致动器80的引导板33形成有用于使上杆92穿透的上孔33a和用于使下杆93穿透的下孔33b。任意一个引导板，例如，距离致动器80比另一引导板33相对较远的引导板34形成有切口(incision)34a，以允许智能钥匙20的旋转件22旋转。

在下文中，将描述根据本发明的各个实施方式的操作。

如图2中示例性示出的，在启动点火之后，当拥有卡形式的智能钥匙20的驾驶员进入车中并且将智能钥匙20的本体21插入到引导槽31中时，或当驾驶员首先将智能钥匙20的本体21插入到引导槽31中并且之后启动点火时，PCB 40通过永磁体10识别已安装智能钥匙20。

同时，当启动点火时，电流流至安装于操纵台50的电磁体70中，从而使电磁体70磁化。

如图9中示例性示出的，一旦PCB 40识别出已安装智能钥匙20，PCB40则控制致动器80操作该智能钥匙，并且致动器杆90通过致动器80的操作朝向智能钥匙20向前移动。

当致动器杆90向前移动时，上杆92穿透上孔33a，以对旋转件22的下端施加压力，由此致使旋转件22围绕铰接轴24旋转，以便更接近于电磁体70。如图10中示例性示出的，完整旋转的旋转件22定位为垂直于本体21。此时，如图8中示例性示出的，复位磁体60与电磁体70的吸引部分71磁性地耦接。通过这种方式，将智能钥匙20的初始位置设置成使得驾驶员能够执行换档。

如图8和图11中示例性示出的，当智能钥匙20初始插入到引导槽31中时，智能钥匙20位于引导槽31的纵向方向上的中间位置处。此时，复位磁体60与电磁体70的吸引部分71磁性地耦接，并且PCB 40输出零位档信号或P档信号。

在复位磁体60与电磁体70的吸引部分71磁性地耦接的状态下，当驾驶员通过用手抓住旋转件22而沿着引导槽31向前或向后移动智能钥匙20时，永磁体10的位置改变。此时，PCB 40基于永磁体10的位置的变化输出P档、R档、N档以及D档信号之中的任意一个档位信号。

然后，当驾驶员从沿着引导槽31移动的旋转件22移除他/她的手时，智能钥匙20通过复位磁体60与电磁体70的排斥部分72之间的磁排斥力返回至零位档。返回至零位档的智能钥匙20可通过复位磁体60与电磁体70的吸引部分71之间的磁引力保持在零位档的位置。

然后，在完成车辆行驶之后，当驾驶员关闭点火时，流至电磁体70的电流被阻断，这使电磁体70消磁，并且致动器杆90通过致动器80的操作向后移动。因此，旋转成垂直于本体21定位的旋转件22返回至原始位置，在该原始位置，旋转件22与本体21通过复位弹簧25的恢复力共同形成直线形状。同时，由于本体磁体26与旋转件磁体27彼此磁性地耦接，因此本体21和旋转件22保持直线形状，以返回至图2中示出的状态。在图2中示出的返回状态中，驾驶员可从引导槽31拔出智能钥匙20。

从上述描述显而易见的是，根据本发明的电子换档系统构造成使得驾驶员能够使用卡型智能钥匙执行换档。电子换档系统的优点在于，确保比杆式或按钮式换档系统更容易且更简单地换档，并且优点还在于，通过消除对多个按钮的需求而实现了价格的降低和布局的最小化，从而有效利用周围的操纵台空间。

此外，电子换档系统的优点在于，由于换档的简易和便利以及显著减少驾驶员因换档而产生的疲惫，因此能够快速实现换档。

此外，电子换档系统的优点在于，由于使用智能钥匙执行换档，因此减少了丢失智能钥匙的风险。

为了方便在所附权利要求中进行说明和准确限定，参考图中显示的特征的位置，使用术语“上”或“下”、“内”或“外”等来描述示例性实施方式的特征。

出于示出性和描述之目的，已经提供了对本发明的具体示例性实施方式的上述描述。上述描述并不旨在穷尽或将本发明局限于公开的精确形式，并且显而易见，根据上述教导，许多改造和变型是可能的。为了说明本发明及其实际应用的特定原理，选择并且描述了示例性实施方式，由此使得本领域技术人员能够作出并且利用本发明的各种示例性实施方式以及各种替换及其改造。旨在由所附权利要求及其等同物限定本发明的范围。