一种旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮复位机构的制作方法

本实用新型涉及汽车电子电控技术领域，具体涉及一种旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮复位机构。

背景技术：

随着电子技术在汽车领域的飞速发展，现代汽车上越来越多的使用电子控制系统替代原有的机械控制单元，其中就包括换挡器与变速箱控制器进行通信。

电子换挡器通常通过位于装在传统换挡器换挡杆位置上的传感器来感应驾驶员的选择挡位，变速箱控制器根据这些输入控制整车变速箱进行换挡。整车控制器通过连接到整车其它位置的传感器以阻止驾驶员驾驶时的换挡误操作，例如当汽车在高速行驶中驾驶员从d挡换到r挡这种情况发生时。为了进一步阻止电子换挡器造成变速箱执行不安全的换挡操作，执行器被加入到电子换挡器中以阻止换挡杆进入不安全的位置。该安全策略同样被用于电子旋钮线控换挡器。

传统的电子换挡器多采用传统换挡器加上传感器的方式，例如中国专利cn106382364a公开的一种旋钮式线控换挡器，其采用电磁阀进行对挡位进行锁止，换挡杆的结构、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，并且占用较大的驾驶舱空间，影响美观，驾驶舒适性虽然得到一定的改善，但是并没有将其做到最好。

针对上述现有技术的不足，申请人考虑设计一种旋钮升降式电子线控换挡器，包括面板和固定支架总成总成，所述面板总成上竖向贯穿设置有允许换挡旋钮穿过的开孔，所述面板总成下端向下依次固定安装有固定支架总成和支座体，所述支座体内设置有旋钮升降机构，所述旋钮升降机构用于带动旋钮芯杆做上升或者下降运动，所述固定支架总成上对应所述开孔设置有光孔，所述旋钮芯杆上下滑动配合在所述光孔和开孔内，所述旋钮芯杆上端固定安装有换挡旋钮，所述固定支架总成上设置有与所述旋钮芯杆配合的挡位识别机构以及有用于带动旋钮芯杆转动的旋钮复位机构。

上述旋钮升降式电子线控换挡器在使用时，利用旋钮升降机构带动旋钮芯杆上升或者下降，进而带动换挡旋钮上升或者下降，在需要换挡时，手动旋转换挡旋钮至需要的挡位，利用挡位识别机构进行挡位进行信息识别，并传递给mcu模块，通过mcu模块将挡位信息转换成具体信号输出至整车ecu，ecu控制变速器进行换挡操作；然后松开换挡旋钮，换挡旋钮在旋钮复位机构的作用下自动复位至稳态挡位，方便下一次使用。本装置可以更好的提高操作安全性，使用方便。

所以如何设计一种能够更好的带动旋钮自动复位，结构简单，使用方便，可靠稳定的旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮复位机构，成为本领域技术人员首要解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够更好的带动旋钮自动复位，结构简单，使用方便，可靠稳定的旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮复位机构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮复位机构，包括固定连接在挡位齿轮下方的固定盘，所述固定盘相对的两个表面内凹形成容纳槽，所述容纳槽内固定安装有顶针弹簧，所述顶针弹簧外端位于所述容纳槽外侧且固定安装有顶针；固定支架内正对顶针设置有挡位限制槽，所述挡位限制槽沿中间向两端的方向向靠近挡位齿轮中心的方向倾斜设置。

本技术方案中，初始位置时，顶针弹簧处于长度最长状态，在换挡时，换挡齿轮转动，带动顶针转动，使得顶针弹簧压缩，在换挡结束后，顶针弹簧复位，带动顶针沿挡位限制槽滑动至初始位置，结构简单，方便使用。将顶针弹簧和顶针设置在固定支架内，顶针弹簧与换挡齿轮下端的固定盘连接，相对于顶针弹簧与旋钮芯杆连接而言，可以更好的提高可靠性，更好的带动换挡齿轮复位，避免顶针以及顶针弹簧随旋钮芯杆上下滑动，提高使用寿命。

进一步的，两个所述挡位限制槽相对的端部通过限位块固定连接，所述限位块内端相对于所述挡位限制槽端部向内延伸与所述挡位限制槽端部形成限位台阶。

这样，利用限位台阶对顶针的运动行程进行限位，避免换挡旋钮无限制旋转造成挡位无法识别的情况发生，提高可靠性。

进一步的，所述限位块呈环状设置，感应齿轮中间设置的转轴转动安装在所述限位块内。

这样，利用限位块对感应齿轮进行限位，可以更好的利用空间，提高可靠性。

附图说明

图1为一种采用本实用新型结构的一个旋钮升降式电子线控换挡器的结构示意图，其中换挡按钮处于下降位置；

图2为图1中换挡按钮处于上升位置的结构示意图；

图3为图1中面板总成侧上方视图；

图4为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的固定支架总成的侧上方视图；

图5为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器未包含主控制面板的固定支架总成的侧上方视图；

图6为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器未包含主控制面板的固定支架总成的主视图；

图7为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器未包含主控制面板的固定支架总成的局部剖视图；

图8为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的主控制面板一面的相关电子元器件布置示意图；

图9为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的主控制面板另一面的相关电子元器件布置示意图；

图10为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮芯杆的结构放大示意图；

图11为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮升降机构以及固定支架总成的侧上方视图，其中换挡旋钮处于下降位置；

图12为图1中一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的旋钮升降机构以及固定支架总成的侧上方视图，其中换挡旋钮处于上升位置。

具体实施方式

下面结合一种采用本实用新型结构的旋钮升降式电子线控换挡器的附图1-12对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：一种旋钮升降式电子线控换挡器，包括面板总成，所述面板总成上竖向贯穿设置有允许换挡旋钮25穿过的开孔，所述面板总成下端向下依次固定安装有固定支架总成和支座体1，所述支座体1内设置有旋钮升降机构，所述旋钮升降机构用于带动旋钮芯杆11做上升或者下降运动，所述固定支架总成上对应所述开孔设置有光孔，所述旋钮芯杆11上下滑动配合在所述光孔和开孔内，所述旋钮芯杆11上端固定安装有换挡旋钮25，所述固定支架总成内设置有与所述旋钮芯杆11配合的挡位识别机构以及用于带动旋钮芯杆11转动的旋钮复位机构。

本技术方案中，在使用时，利用旋钮升降机构带动旋钮芯杆上升或者下降，进而带动换挡旋钮上升或者下降，在需要换挡时，手动旋转换挡旋钮至需要的挡位，利用挡位识别机构进行挡位进行信息识别，并传递给mcu模块，通过mcu模块将挡位信息转换成具体信号输出至整车ecu，ecu控制变速器进行换挡操作；然后松开换挡旋钮，换挡旋钮在旋钮复位机构的作用下自动复位至稳态挡位，方便下一次使用。本装置可以更好的提高操作安全性，使用方便。

进一步的，所述旋钮升降机构包括固定安装在支座体1内的升降电机总成，所述升降电机总成包括电机6，所述电机6与整车ecu连接设置，所述电机6的输出轴竖向向下设置且通过联轴器固定连接有动力轮9，所述动力轮9啮合传动有传动齿轮4，所述传动齿轮4中间固定安装有竖向设置的双头丝杆3，所述双头丝杆3下端通过轴承与下支座1固定连接，所述双头丝杆3上旋接配合有芯杆螺母12，所述旋钮芯杆11中间中空设置，所述双头丝杆3上下滑动配合在所述旋钮芯杆11内，所述芯杆螺母12设置在所述旋钮芯杆11下方，所述下支座1内还设置有用于对芯杆螺母12进行导向的导向支架。

本即使方案中，整车通电，整车ecu对电机供电，电机正转，带动动力轮转动，动力轮通过轮齿啮合带动传动齿轮转动，传动齿轮转动带动双头丝杆转动，利用导向支架对芯杆螺母进行限位，使得双头丝杆在转动时带动芯杆螺母沿竖直方向移动，进而带动旋钮芯杆沿竖直方向移动，实现换挡旋钮的上升。在整车断电时，整车ecu给电机供电，电机反转，实现换挡旋钮的下降。本机构可以更好的带动旋钮芯杆实现上升或者下降，利用齿轮传动，提高传动精度，减少噪音，提高可靠性，使用寿命长，振动小。

进一步的，所述芯杆螺母12包括旋接配合在所述旋钮芯杆11外侧的螺母套，所述螺母套水平向外固定连接有两个支杆，所述导向支架设置在所述传动齿轮4上方，所述导向支架包括同轴且固定连接的内筒和外筒，所述内筒正对所述支杆端部的位置向外凸出形成竖向设置的导向槽，所述支杆外端滑动配合在所述导向槽内。

这样，支杆上下滑动配合在导向槽内，可以更好的进行竖直运动，提高可靠性。

进一步的，所述旋钮芯杆11下端沿水平方向贯穿设置有穿孔77，所述支杆转动安装在所述穿孔7内。

这样，支杆穿在穿孔内，可以在保证旋钮芯杆转动的同时，更好的带动旋钮芯杆实现上升或者下降，提高可靠性以及稳定性。

进一步的，所述旋钮芯杆11沿轴线方向间隔设置有两个位置槽，所述位置槽为设置在所述旋钮芯杆上的环形槽71，所述支座体1内正对设置有两个光耦72，所述光耦72与mcu模块连接设置，所述光耦72设置于所述旋钮芯杆11外侧，两个所述光耦72之间的连线在水平面上的投影与所述环形槽71在水平面上的投影相交。

这样，在旋钮芯杆上升到预定位置时，旋钮芯杆下端的环形槽与光耦正对设置，光耦接通，换挡旋钮处于上升位置，电机停止动作。在旋钮芯杆下降至预定位置时，旋钮芯杆上端的环形槽与光耦正对设置，光耦接通，换挡旋钮处于下降位置，电机停止动作。可以更好的对旋钮芯杆的运动形成进行限位，提高可靠性。

进一步的，所述固定支架总成包括固定支架22，所述挡位识别机构包括转动安装在所述固定支架22内的挡位齿轮15，所述挡位齿轮15外侧啮合传动有两个感应齿轮18，所述感应齿轮18转动安装在所述固定支架22内，所述感应齿轮18上端固定安装有永磁体19，所述永磁体19上方正对设置有3d霍尔传感器21，所述3d霍尔传感器21固定安装在主控板总成20上，所述主控板总成20与mcu模块连接，所述主控板总成20固定安装在所述固定支架22上；旋钮芯杆11沿轴线方向竖向设置有滑槽7，所述挡位齿轮15中间向内凸出设置有与所述滑槽7滑动配合的滑块。

这样，在换挡时，手动旋转换挡旋钮，通过换挡旋钮带动旋钮芯杆转动，利用旋钮芯杆上的滑槽带动滑块转动，进而带动挡位齿轮转动，挡位齿轮转动带动感应齿轮转动，感应齿轮转动带动永磁体磁场发生变化，利用设置在主控板总成上的3d霍尔传感器对磁场变化进行检测并传递至mcu模块进行挡位识别，通过mcu模块将挡位信息转换成具体信号输出至整车ecu，ecu控制变速器进行换挡操作。可以更好的对换挡信息进行采集，方便使用。

进一步的，所述旋钮复位机构包括固定连接在挡位齿轮15下方的固定盘，所述固定盘相对的两个表面内凹形成容纳槽，所述容纳槽内固定安装有顶针弹簧16，所述顶针弹簧16外端位于所述容纳槽外侧且固定安装有顶针17；所述固定支架内正对顶针17设置有挡位限制槽73，所述挡位限制槽73沿中间向两端的方向向靠近挡位齿轮15中心的方向倾斜设置。

本技术方案中，初始位置时，顶针弹簧处于长度最长状态，在换挡时，换挡齿轮转动，带动顶针转动，使得顶针弹簧压缩，在换挡结束后，顶针弹簧复位，带动顶针沿挡位限制槽滑动至初始位置，结构简单，方便使用。将顶针弹簧和顶针设置在固定支架内，顶针弹簧与换挡齿轮下端的固定盘连接，相对于顶针弹簧与旋钮芯杆连接而言，可以更好的提高可靠性，更好的带动换挡齿轮复位，避免顶针以及顶针弹簧随旋钮芯杆上下滑动，提高使用寿命。

进一步的，两个所述挡位限制槽73相对的端部通过限位块74固定连接，所述限位块74内端相对于所述挡位限制槽73端部向内延伸与所述挡位限制槽73端部形成限位台阶。

这样，利用限位台阶对顶针的运动行程进行限位，避免换挡旋钮无限制旋转造成挡位无法识别的情况发生，提高可靠性。

进一步的，所述限位块74呈环状设置，感应齿轮18中间设置的转轴转动安装在所述限位块74内。

这样，利用限位块对感应齿轮进行限位，可以更好的利用空间，提高可靠性。

进一步的，所述面板总成包括面板24，所述面板24上设置有允许换挡旋钮25穿过的开孔，所述面板24下端向下设置有用于与固定支架总成固定连接的支脚，所述固定支架总成上向上固定安装有第一套环、第二套环和第三套环，所述第二套环间隔设置在所述第一套环和第三套环之间，所述第一套环、第二套环和第三套环同轴设置，所述第一套环内壁与所述光孔内壁为同一曲面设置，所述第一套环内固定安装有轴套，所述面板下端正对所述第三套环设置有第四套环，所述第四套环卡接在第二套环和第三套环之间间隔内，所述固定支架总成内设置有泄流槽75，所述泄流槽75内端与第二套环和第三套环之间间隔以及第一套环和第二套环之间间隔连通，外端向外设置，所述换挡旋钮25上下滑动配合安装在所述第一套环和第二套环之间间隔内。

本技术方案中，面板上设置有开孔，方便旋钮芯杆带动换挡旋钮穿过，设置有第一套环、第二套环，方便换挡旋钮的安装定位，设置有第二套环和第三套环以及第四套环，方便面板与固定支架总成进行连接，第四套环设置在第二套环和第三套环之间，接触面积大，连接可靠度高。设置在泄流孔，在雨天或者水以及软饮料无意洒向换挡旋钮时，这些液体会进入第一套环与第二套环或者第二套环与第三套环之间的间隔内，液体随泄流槽流出，避免液体对主控板总成或者mcu模块以及内部各种电路造成影响，提高可靠度以及使用寿命。设置有泄流槽，避免液体对固定支架总成内电子元器件造成损伤。泄流槽可以进行引流以及泄溜，泄流槽可以设置在固定支架任意方位，其可以连接管道，将液体引向他处，避免对整车造成影响。

进一步的，所述轴套23上端面固定安装有氛围灯环。

这样，可以提高驾驶舒适性，在驾驶时，驾驶室内没有灯管，可以借助氛围灯环对换挡旋钮的位置进行识别，而且不会对眼睛造成刺激，方便使用。

进一步的，所述面板24由pc材料制得。成本低，质量轻，寿命长。

进一步的，所述主控板总成20上设置有挡位指示灯组76，所述挡位指示灯组76设置有四个，每个所述挡位指示灯组76均包含两个挡位指示灯，所述挡位指示灯与mcu模块连接，所述面板24上正对所述挡位指示灯组设置有挡位标记76，所述挡位标记由透光材料制得。

这样，两个挡位指示灯分别为低亮度背景光和高亮度显示光，当整车上电时，低亮度背景光通电照亮，选择具体的挡位时，这个挡位对应的高亮度显示光通电照亮。

具体的，mcu模块为stm8af5288；3d霍尔传感器为mlx90363,；其中涉及到通信均采用can通信，can收发器为tja1051，进行can报文的手收发，进行数据通信。

本实用新型的工作过程如下：

将换挡器安装于整车驾驶舱内，当整车蓄电池电正常，插入钥匙实现整车上电时，换挡器控制单元驱动直流无刷电机工作，使得换挡旋钮从低位上升到高位。上升动作完成后，按下p挡按键解锁p挡状态，此时换挡旋钮可以根据驾驶员的选挡请求，换挡器控制单元点亮相应的挡位指示灯。本换挡器挡位共有p、r、n、d四个挡位，当换挡旋钮升起至高位时的初始中间挡位为n挡，n挡左侧r挡位，右侧为d挡位，中间挡位为稳态挡位，中间稳态挡位左右各有两个挡位位置，这四个挡位位置均为非稳态位置，挡位从中间挡位位置向其它四个任意挡位换挡后，均会自动回到中间挡位位置，但换挡后的实际挡位会指示为实际换挡挡位。例如汽车通电发动后，旋钮自动升起，按下p挡位接触按钮后，挡位显示为n挡，旋转旋钮至挡位显示为d(或r)挡位，松手后，旋钮会自动回到中间位置，但变速箱实际挡位不会改变，仍然处在d(或r)挡位，这时如果需要换挡至r挡位，需刹车后，将换挡旋钮向左旋转两个挡位位置，才能进入r挡位；如果车辆在向前行驶时，旋转旋钮，将挡位从d挡换至r挡，电控单元会首先测试车速是否为0，如果不是，本次换挡会被电控单元认为是非正常换挡，对本次的换挡不予执行；车辆停车并拔下钥匙后，旋钮会自动下降至低位。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型通过两个3d霍尔传感器以非接触的方式感应下方永磁铁产生的磁场，当驾驶员通过旋转换挡旋钮进行换挡时，连接于换挡旋钮的旋钮芯杆随着换挡旋钮转动从而带动挡位齿轮旋转，挡位齿轮带动两个内嵌永磁体的感应齿轮进行旋转进而改变永磁铁的位置，即改变永磁铁产生的磁场，位于永磁铁上方的3d霍尔传感器感应磁场的变化并判断驾驶员的请求挡位，同时点亮相应的挡位指示灯，通过can总线将挡位请求发送给tcu以及其他需要挡位信息的整车ecu节点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。