一种平推式换挡机构及系统的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种平推式换挡机构及系统。


背景技术：

2.随着乘用车技术的发展，汽车的性能越来越优越，汽车产品和零部件的性能和功能也日趋成熟，轻量化和简易化成为汽车零部件设计和开发的新的目标，通过简易的结构设计达到更优的性能已成为现如今更看重的技术要求。
3.换挡器经历了手动换挡、自动换挡、电子换挡、线控换挡的变革，现有市场上的线控换挡器，有杆式、旋钮、拨钮和按键式等。上述方式的换挡器均有带复位功能的现有方案，但是现有的复位功能，都是通过子弹头、弹簧和挡位槽的机械复位结构实现复位的，在换挡时噪音较大，且尺寸大、结构复杂、成本高，使用时间长了还会造成机械磨损影响性能。
4.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种带复位功能且复位噪音低的平推式换挡机构及系统。
6.本发明提供一种平推式换挡机构，用于线控换挡汽车，包括换挡杆总成和底座总成，所述换挡杆总成可滑动的安装在所述底座总成上，所述换挡杆总成包括杆体和固定于所述杆体上的第一磁性元件，所述底座总成包括座体、固定于所述座体上的第二磁性元件，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间产生磁力，使所述换挡杆总成在外力作用下相对所述底座总成滑动实现换档，在外力消除后由于所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁力而移动回复到初始位置。
7.进一步地，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件沿所述换挡杆总成滑动方向横向排列，且所述第一磁性元件与所述第二磁性元件相对的磁极极性相同，使所述换挡杆总成相对所述底座总成滑动后由于所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的斥力而移动回复到初始位置。
8.进一步地，所述第一磁性元件位于所述第二磁性元件上，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件沿所述换挡杆总成滑动方向竖向排列，且所述第一磁性元件与所述第二磁性元件在初始位置时对应位置极性相反，使所述换挡杆总成相对所述底座总成滑动后由于所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的吸力而移动回复到初始位置。
9.进一步地，所述杆体包括底部设有第一滑片，所述第一磁性元件固定于所述第一滑片，使所述第一磁性元件能带动所述杆体移动。
10.进一步地，所述杆体还包括第二滑片，所述第二滑片可滑动的安装在所述第一滑片上，所述第二滑片设有第三磁性元件，所述第一磁性元件与所述第三磁性元件在初始位置时对应位置极性相反；所述座体对应所述第二滑片设有用以限位所述第二滑片的前限位块和/或后限位块，使所述第一滑片由于所述第一磁性元件与所述第三磁性元件之间的吸力带动所述第二滑片滑动至前限位块和/或后限位块后，所述第一滑片还能继续向前滑动，
滑动后回复时先通过所述第三磁性元件的吸力带动所述第一磁性元件使所述第一磁性元件与所述第三磁性元件平齐，再通过所述第二磁性元件的吸力带动所述第一磁性元件与所述第三磁性元件回复到初始位置。
11.进一步地，所述第一磁性元件、所述第三磁性元件、所述第二磁性元件均包含两块极性相反设置的磁铁形成两组磁铁组，使得所述换挡杆总成回复时，所述第一磁性元件、所述第三磁性元件、所述第二磁性元件之间除了具有同组所述磁铁组之间的吸力外，还具有不同组所述磁铁组之间的斥力。
12.进一步地，所述第一磁性元件、所述第二磁性元件与所述第三磁性元件均沿所述换挡杆总成滑动方向竖向布置。
13.进一步地，所述座体上设有限位槽，所述换挡杆总成还包括轴承组，所述轴承组中包含至少一个轴承，所述轴承的内圈固定在所述杆体上，所述轴承的外圈过盈配合的安装在所述限位槽内，使所述换挡杆总成只能在所述底座总成上横向滑动。
14.本发明还提供一种平推式换挡系统，包括如上所述的平推式换挡机构以及检测装置，所述检测装置通过霍尔传感器检测所述第一磁性元件位置，所述第一磁性元件位置包括初始位置、前第一位置、后第一位置，在所述第一磁性元件位置到达所述前第一位置时向前切换一个档位，在所述第一磁性元件位置到达所述后第一位置时向后切换一个档位。
15.本发明还提供一种平推式换挡系统，包括如上所述的平推式换挡机构以及检测装置，所述检测装置通过霍尔传感器检测所述第一磁性元件位置，所述第一磁性元件位置包括初始位置、前第一位置、前第二位置、后第一位置和后第二位置，在所述第一磁性元件位置到达所述前第一位置时向前切换一个档位，在所述第一磁性元件位置到达所述前第二位置时向前切换两个档位，在所述第一磁性元件位置到达所述后第一位置时向后切换一个档位，在所述第一磁性元件位置到达所述后第二位置时向后切换两个档位。
16.本发明提供的平推式换挡机构及系统通过多个磁性元件之间的磁力作用提供换挡手感及自动复位，结构简单且没有机械磨损，成本低、噪音小、使用寿命长。通过轴承组实现换挡杆的滑动，降低换挡空间，简化换挡机构的结构，提升轻量化，降低成本。通过多组滑片之间的相对滑动及滑片上的多组磁铁，可增加更多的档位位置，使换挡机构的换挡功能更丰富。又通过在每个滑片上设置多块磁铁，使滑片在不同位置，所受磁力不同，即换挡力不同，提高换挡体验。
附图说明
17.图1为本发明第一实施例平推式换挡机构的立体示意图；
18.图2为图1所述平推式换挡机构侧面剖开的剖视图；
19.图3为图1所述平推式换挡机构中换挡杆总成的立体示意图；
20.图4为图2所述平推式换挡机构在换挡杆总成位于初始位置时的局部放大示意图；
21.图5为图2所述平推式换挡机构在换挡杆总成位于前第一位置时的局部放大示意图；
22.图6为图2所述平推式换挡机构在换挡杆总成位于前后第一位置时的局部放大示意图；
23.图7为图6所述平推式换挡机构在第一滑片、第二滑片为另一种排列方式时第一磁
性元件、第三磁性元件与第二磁性元件的位置示意图；
24.图8为本发明第二实施例平推式换挡机构在换挡杆总成位于初始位置时的局部放大剖视示意图；
25.图9为图8所述平推式换挡机构在第一磁性元件与第二磁性元件为另一种排列方式时的局部放大剖视示意图；
26.图10为图8所述平推式换挡机构在第一磁性元件与第二磁性元件为另一种排列方式时的局部放大剖视示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
28.第一实施例
29.请参考图1至图7，本发明第一实施例一种平推式换挡机构，用于线控换挡汽车，包括换挡杆总成10和底座总成20。换挡杆总成10包括杆体11、轴承组13、固定于杆体11上的第一磁性元件12和第三磁性元件14，底座总成20包括座体21、固定于座体21上的第二磁性元件22、和档位显示装置23。
30.轴承组13中至少包含一个轴承，座体21上设有限位槽213，轴承过盈配合的安装在限位槽213内。轴承的内圈固定在杆体11上，轴承的外圈与座体21接触，轴承组13用以使换挡杆总成10能在底座总成20上滑动，限位槽213用以使所述换挡杆总成10只能在所述底座总成20上横向滑动。
31.换挡杆总成10具有初始位置和移动位置，第一磁性元件12与第二磁性元件22相互之间有吸力作用，换挡杆总成10在吸力作用下位于初始位置，换挡杆总成10能在外力作用下克服吸力作用离开初始位置，在没有外力作用时换挡杆总成10又受吸力作用回到初始位置。
32.本实施例提供的平推式换挡机构通过多个磁性元件之间的吸力作用提供换挡手感及实现换挡后的自动复位功能，结构简单且没有机械磨损，成本低、噪音小、使用寿命长。又通过轴承组13实现换挡杆总成10的滑动，降低换挡机构空间，简化换挡机构的结构，提升轻量化，降低成本。在其他实施例中，也可由滑槽、齿轮、润滑油等结构代替轴承组13，或是将换挡杆总成10依靠磁铁之间排斥力悬空在底座总成20上，进一步减少摩擦阻力和机械磨损。
33.请参考图3至图5，杆体11包括手柄111、第一滑片112和第二滑片113，手柄111前端外露与底座总成20，手柄111用以使人员能推动换挡杆总成10克服吸力作用离开初始位置。第一滑片112与手柄111末端固定连接，第二滑片113可滑动的连接在第一滑片112上。第一磁性元件12固定于第一滑片112上，第三磁性元件14固定于第二滑片113上。第一磁性元件12包括第一磁铁121和第二磁铁122，第三磁性元件14包括第三磁铁141和第四磁铁142。第二磁性元件22包括第五磁铁221和第六磁铁222，第二磁性元件22固定于第一滑片112、第二滑片113下方的座体21底板上。
34.换挡杆总成10在初始位置时，第一磁铁121、第三磁铁141、第五磁铁221位于一列且首尾相对，第二磁铁122、第四磁铁142、第六磁铁222位于一列且首尾相对，第一磁铁121
与第二磁铁122极性相反。换挡杆总成10在第一磁性元件12和第二磁性元件22的引力作用下位于初始位置。
35.请参考图4至图6，移动位置包括前第一位置、前后第一位置、后第一位置和后第二位置。第一滑片112在手柄111被外力推动时可在底座总成20内滑动，第二滑片113在第一磁性元件12与第三磁性元件14的引力作用下跟随第一滑片112一起滑动。当第一滑片112往前滑动到达前第一位置时(如图5所示)，第二磁铁122、第四磁铁142与第五磁铁221位于一列。第二磁铁122与第五磁铁221极性相反，当手柄111没有外力作用时，第二磁铁122与第五磁铁221之间为排斥力，第二磁铁122与第六磁铁之间为引力，在排斥力与引力的共同作用下，第一滑片112、第二滑片113向右移动回到初始位置。当第一滑片112往后滑动到达后第一位置时(图5的右侧，图中未画出)，形状结构及移动方式与前第一位置沿初始位置对称，第一磁铁121、第三磁铁141与第六磁铁222位于一列。第一磁铁121与第六磁铁222极性相反，当手柄111没有外力作用时，第一滑片112、第二滑片113在第一磁铁121、第六磁铁222的排斥力与第一磁铁121、第五磁铁221之间的引力共同作用下回到初始位置。
36.座体21上设有前限位块211和后限位块212，前限位块211和后限位块212分别位于第二滑片113在底座总成20内向前后滑动的轨迹上。第二滑片113在第一滑片112到达前后第一位置时被前限位块211阻挡与第一滑片112发生相对滑动。第二滑片113在第一滑片112到达后第二位置时被后限位块212阻挡与第一滑片112发生相对滑动。
37.第一滑片112在前第一位置受外力作用下克服第一磁性元件12与第三磁性元件14之间引力作用在底座总成20内向前滑动到达所述前后第一位置，第一滑片112在后第一位置受外力作用下克服第一磁性元件12与第三磁性元件14之间引力作用在底座总成20内向后滑动到达所述后第二位置。第一滑片112在前后第一位置时(如图6所示)，第二磁铁122、第三磁铁141位于一列，第四磁铁142、第五磁铁221位于一列。第二磁铁122与第三磁铁141、第四磁铁142与第五磁铁221极性相反，当手柄111没有外力作用时，第二磁铁122与第三磁铁141之间为排斥力，第二磁铁122与第四磁铁142为引力，在排斥力与引力的共同作用下，第一滑片112向右移动到前第一位置。之后与上述第一滑片112在前第一位置时的受力情况相同，第一滑片112、第二滑片113在排斥力和引力的共同作用下回到初始位置。
38.第一滑片112在后第二位置时(图6的右侧，图中未画出)，形状结构及移动方式与前后第一位置沿初始位置对称，第一磁铁121、第四磁铁142位于一列，第三磁铁141、第六磁铁222位于一列。第一磁铁121与第四磁铁142、第三磁铁141与第六磁铁222极性相反，当手柄111没有外力作用时，第一磁铁121与第四磁铁142之间有排斥力，第一磁铁121与第三磁铁141之间有引力，在排斥力与引力的共同作用下，第一滑片112向左移动到后第一位置。之后与上述第一滑片112在后第一位置时的受力情况相同，第一滑片112、第二滑片113在排斥力和引力的共同作用下回到初始位置。
39.每个磁性元件设置两块磁铁，分成两组排列，使得换挡杆总成10在复位时，同时受到引力和排斥力作用，复位力度更大，移动更顺畅。在其他实施例中，每个磁性元件也可仅设一块磁铁，例如第一磁铁121、第三磁铁141、第五磁铁221，在移动位置没有外力作用时，仅依靠各个磁铁间的引力作用回到初始位置。
40.本实施例通过多组滑片之间的相对滑动及滑片上的多组磁铁，可增加更多的档位位置，使换挡结构的换挡功能更丰富。又通过在每个滑片上设置多块磁铁，使滑片在不同位
置，所受磁力(包括吸力与斥力)不同，即换挡力不同，提高换挡体验。
41.在其他实施例中，各个磁铁也可不采用沿着换挡杆总成10滑动方向竖向布置，而采用横向布置(参考图7所示)。还可只设置一个限位块，移动位置前二后一或是前一后二灵活排列。还可增加滑片、磁铁和限位块的数量，得到更多地移动位置，使换挡机构的换挡功能更丰富。第二磁性元件22也可安装于座体21的侧壁上，还可通过改变磁铁的大小、数量及排列关系改变磁力大小，进而改变换挡力的大小。
42.本实施例还提供一种平推式换挡系统，包括如上所述的平推式换挡机构以及用以检测第一磁性元件12相对第二磁性元件22滑动到的预设位置的检测装置(未画出)。检测装置包括pcb板(未画出)、控制器(未画出)和霍尔传感器(未画出)，pcb板布置于座体21侧壁，控制器安装于pcb板上，霍尔传感器连接在pcb板上。霍尔传感器与移动位置对应，在第一滑片112到达各个移动位置时，对应的霍尔传感器发出信号。霍尔传感器与控制器相连，控制器根据现有档位及霍尔传感器的信号来判断需要运行的档位。在其他实施例中，初始位置也可设置霍尔传感器，也可用接触开关等相关元件代替霍尔传感器，检测对象也可是换挡杆总成10相对底座总成20滑动的预设位置而确定档位。
43.档位显示装置23位于底座总成20的上盖板上，在本实施例中，p档(驻车档)按钮24独立设置，且与控制器相连。档位显示装置23包括多个依次排列的档位图标，档位图标包括r档(倒车档)、n档(空挡)、d档(前进挡)。刚启动车辆时，汽车在p档，点火后，将换挡杆总成10从初始位置向前推到前第一位置，从p档变到n档，松手回到初始位置，动作完成，汽车即在n档。之后再将换挡杆总成10向前推到前第一位置、前后第一位置都会进入r档，松手回到初始位置，动作完成。如果从r档进n档，则将换挡杆总成10向后拉到后第一位置。如果从p档进入d档，则将换挡杆总成10向后拉到后第一位置、后第二位置都会进入d档。如果从r档进入d档，则需将换挡杆总成10向后拉到后第二位置会进入d档。如从n档进入d档，则将换挡杆总成10向后拉到后第一位置、后第二位置都会进入d档。在r档、n档、d档时，车速低于一个限定值时，按下p档按钮24，可以从r档、n档、d档直接进入p档。
44.档位显示装置23在各个档位图标下均设有背光灯，在各个档位时，对应档位的档位图标亮起，提醒驾驶员现在的档位。汽车仪表盘(未画出)上同样有档位提示信息，显示现在档位。在其他实施例中，各个档位图标排列位置及换挡逻辑可根据实际情况设计，例如初始位置是p档，换挡杆总成10向前是d档，向后是n档和r档。
45.本实施例提供的平推式换挡机构及系统通过多个磁性元件之间的磁力作用提供换挡手感及实现换挡后的自动复位功能，结构简单且没有机械磨损，成本低、噪音小、使用寿命长。通过轴承组13实现换挡杆总成10的滑动，降低换挡机构空间，简化换挡机构的结构，提升轻量化，降低成本。又通过多组滑片之间的相对滑动及滑片上的多组磁铁，可增加更多的档位位置，使换挡结构的换挡功能更丰富。通过在每个磁性元件设置两块磁铁，分成两组排列，使得换挡杆总成10在复位时，同时受到引力和排斥力作用，复位力度更大，移动更顺畅。又通过在每个滑片上设置多块磁铁，使滑片在不同位置，所受磁力不同，即换挡力不同，提高换挡体验。
46.第二实施例
47.请参考图8至图10，本发明第二实施例一种平推式换挡机构与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，杆体11仅包括手柄111和固定连接在手柄111末端的第一滑片
112，移动位置包括前第一位置和后第一位置。
48.其余轴承组13、检测装置等部件与第一实施例一致。第一磁性元件12与第二磁性元件22极性相反，换挡杆总成10在第一磁性元件12和第二磁性元件22的引力作用下位于初始位置。第一滑片112在手柄111被外力推动时可在底座总成20内前后滑动，向前可到到前第一位置，向后可到达后第一位置。当手柄111没有外力作用时，第一滑片112在第一磁性元件12和第二磁性元件22的引力作用下回到初始位置。
49.第一磁性元件12和第二磁性元件22排列方式还可如图9所示，第二磁性元件22还可布置在座体21侧壁。第一磁性元件12和第二磁性元件22也可沿换挡杆总成10滑动方向横向排列，且第一磁性元件12与第二磁性元件22相对的磁极极性相同，由第一磁性元件12与第二磁性元件22之间的斥力使换挡杆总成10位于初始位置，换挡杆总成10相对底座总成20滑动后由于斥力而移动回复到初始位置(如图10所示)。
50.本实施例仅有初始位置和前第一位置、后第一位置，相对于上述实施例结构更为简单，成本更低，且可满足基本的换挡需求。刚启动车辆时，汽车在p档，点火后，将换挡杆总成10从初始位置向前推到前第一位置，从p档变到n档，松手回到初始位置，动作完成，汽车即在n档。之后再将换挡杆总成10向前推到前第一位置进入r档，松手回到初始位置，动作完成。如果从r档进n档，则将换挡杆总成10向后拉到后第一位置。如果从p档、n档进入d档，则将换挡杆总成10向后拉到后第一位置会进入d档。如果从r档进入d档，则需将换挡杆总成10向后拉到后第一位置，松手后进n档，再向后拉到后第一位置则会进入d档。在此基础上可通过优化换挡逻辑实现更复杂的换挡操作。
51.在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
52.在本文中，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，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
53.在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
54.在本文中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
55.在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
56.在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。