專利名稱：電子換擋器及機動車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機動車換擋技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電子換擋器及具有該電子換 擋器的機動車。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日益枯竭以及對機動車節(jié)能減排的要求越來越高，一種新能源汽 車，例如綠色環(huán)保的純電動汽車以及兼具燃油驅(qū)動和電力驅(qū)動的混合動力汽車等越來越受 到人們的重視。傳統(tǒng)的拉索或推桿式換擋器已不能滿足機動車日益發(fā)展的需求。一種電子換擋器 作為駕駛員的接口部分，能夠提供更加靈活的擋位布置和控制，因此，電子換擋器逐漸成為 機動車換擋技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。電子換擋器與傳統(tǒng)的機械式換擋器不同，電子換擋器能夠?qū)Ⅰ{駛員操作意圖通過 電信號傳輸?shù)阶兯賳卧刂谱兯賳卧M行擋位變換。電子換擋器能夠防止由于駕駛者的 換擋誤操作而引起的對變速單元的損傷，更好地保護變速單元；電子換擋器還能夠糾正駕 駛員的不良換擋習(xí)慣；電子換擋器的防盜性更強，同時有利于中控臺的布置。目前常用的用于電子換擋器的擋位感應(yīng)元件采用機械式觸點開關(guān)或者開關(guān)型霍 爾傳感器。然而，機械式觸點開關(guān)的電子排擋開關(guān)數(shù)量多，不可靠，故障率高，布置不易，并 且不帶自診斷功能等。而開關(guān)型霍爾傳感器為準(zhǔn)確感應(yīng)位置要求布置更多的傳感器，布置 空間要求大，容易誤觸發(fā)，成本高。例如，參照中國實用新型專利公告第CN201276020Y號，其揭示了 一種電子換擋 器。該電子換擋器包括主面板、與主面板固定連接的底座、固定在底座上并位于主面板與底 座所圍成的立體空間內(nèi)的電路板、位于立體空間內(nèi)的撥叉組件、以及與撥叉組件相連并暴 露在立體空間外的換擋器球頭。撥叉組件具有一個撥叉本體，在撥叉本體的底部固定連接 一個永磁體。在主面板上標(biāo)示有六個擋位位置。在電路板上設(shè)有用于感應(yīng)永磁體位置的霍 爾感應(yīng)元件，分別設(shè)有6個霍爾感應(yīng)元件的位置與主面板上所標(biāo)示的擋位位置相對應(yīng)。另 外，由于永磁體從G擋到N擋或R擋移動的過程中位移較大，為了使得輸出的信號具有連 續(xù)性，還在G擋與N擋和R擋之間額外增加了 4個霍爾感應(yīng)元件。當(dāng)駕駛員撥動換擋器球 頭進行換擋操作時，撥叉本體進入駕駛員所需要的擋位，位于撥叉本體下部的永磁體與各 個霍爾感應(yīng)元件之間的距離產(chǎn)生變化，該距離變化引起通過霍爾感應(yīng)元件的磁通量產(chǎn)生變 化，使其產(chǎn)生脈沖信號輸出到微處理單元，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出至無級變速器控制單元，從而來控 制電/液控離合執(zhí)行機構(gòu)實施換擋。然而，這種霍爾感應(yīng)元件只能感應(yīng)垂直于霍爾感應(yīng)元件表面的磁通量。這種電子 換擋器針對每個擋位分別設(shè)置對應(yīng)的霍爾感應(yīng)元件，當(dāng)需要多少個擋位時，就必須至少對 應(yīng)多少個擋位的數(shù)量設(shè)置多少個霍爾感應(yīng)元件。因此，為了實現(xiàn)換擋操作，所需要的霍爾感 應(yīng)元件的數(shù)目較多，不利于成本降低，并且，由于需要排布更多的霍爾感應(yīng)元件，造成霍爾 感應(yīng)元件在電路板上所占的布置空間要求大，因此不利于中控臺的布置。此外，這種擋位轉(zhuǎn)換要求永磁體分別對應(yīng)于電路板上相應(yīng)的霍爾感應(yīng)元件，對于電子換擋器的霍爾感應(yīng)元件 的位置精度要求較高，而且，容易導(dǎo)致誤觸發(fā)。因此，有必要采用一種新的擋位偵測技術(shù)的電子換擋器，以能夠與各種新能源汽 車變速控制單元相匹配，并克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種電子換擋器及具有該電子換擋器的機 動車，該電子換擋器能夠大大減少傳感器的使用數(shù)量，并且換擋操作的精確度較高。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了以下技術(shù)方案技術(shù)方案1 一種電子換擋器，其包括主面板、與所述主面板固定連接的底座、固 定在所述底座之上并位于由所述主面板與所述底座所圍成的立體空間之內(nèi)的電路板、位于 所述立體空間內(nèi)部的撥叉組件、以及與所述撥叉組件相連并暴露在所述立體空間之外用于 駕駛員撥動的換擋器球頭，在所述撥叉組件的下端設(shè)置有與所述撥叉組件固定連接的永磁 體，其中，在所述電路板上設(shè)置有用于感應(yīng)所述電子換擋器的多個擋位的三軸式霍爾傳感
O技術(shù)方案2 如技術(shù)方案1所述的電子換擋器，其中，所述永磁體與所述電路板上 的所述三軸式霍爾傳感器之間不接觸，兩者僅通過電磁感應(yīng)的方式傳遞操縱信號。技術(shù)方案3 如技術(shù)方案2所述的電子換擋器，其中，在所述電路板上僅設(shè)置有一 個三軸式霍爾傳感器。技術(shù)方案4:如以上技術(shù)方案任一項所述的電子換擋器，其中，所述撥叉組件包括 撥叉本體以及與所述撥叉本體的上端相連的撥桿，所述永磁體固定連接在所述撥叉本體的 下端，所述撥桿延伸穿過所述主面板，所述撥桿的上端與所述換擋器球頭相連接。技術(shù)方案5 如技術(shù)方案4所述的電子換擋器，其中，所述撥桿通過定位銷與所述 撥叉本體的上端相連。技術(shù)方案6 如以上技術(shù)方案任一項所述的電子換擋器，其中，所述電子換擋器包 括三個擋位，所述三軸式霍爾傳感器用于感應(yīng)三個擋位中相應(yīng)的擋位。技術(shù)方案7 如技術(shù)方案6所述的電子換擋器，其中，所述電子換擋器包括R擋、N 擋和D擋三個擋位，在主面板上設(shè)置與所述電子換擋器的R擋、N擋、D擋三個擋位相對應(yīng)的 標(biāo)示符。技術(shù)方案8 —種機動車，其特征在于其包括如技術(shù)方案1至7中任一項所述的 電子換擋器以及變速控制單元，所述電子換擋器把感應(yīng)到的相應(yīng)擋位通過電信號傳輸?shù)剿?述變速控制單元。技術(shù)方案9 如技術(shù)方案8所述的機動車，其中，還包括電驅(qū)動的動力源，所述變速 控制單元控制所述電驅(qū)動的動力源的輸出。技術(shù)方案10 如技術(shù)方案9所述的機動車，其中，所述機動車為純電動汽車或者為 混合動力汽車。本實用新型的電子換擋器通過在電路板上僅布置一個三軸式霍爾傳感器，即可實 現(xiàn)多個擋位之間的換擋操作，而不像現(xiàn)有技術(shù)那樣，需要針對多個擋位排布對應(yīng)數(shù)量的多 個霍爾傳感器，大大減少了傳感器的數(shù)量。而且，由于在電路板上減少了傳感器的數(shù)量，因此布置傳感器需要的空間更小，有利于中控臺的設(shè)計和布置，同時電子換擋器的布置更加 靈活。此外，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，一個三軸式霍爾傳感器可感應(yīng)到處于多個擋 位下的不同輸出位置變化信號，電子換擋器具有更好的信號穩(wěn)定性，換擋操作的精確度較
尚ο由于三軸式霍爾傳感器可方便地擴展為不同的換擋操縱模式，本實用新型的電子 換擋器具有良好的可擴展性。本實用新型的電子換擋器不但具有較長的使用壽命和信號可 靠性，而且，利益于電子技術(shù)的發(fā)展，采用三軸式霍爾傳感器的技術(shù)方案的成本也將更具有 優(yōu)勢。以下通過參考附圖詳細(xì)說明優(yōu)選的具體實施方式
，更明顯地揭露本實用新型的其 他方面和特征。但是應(yīng)當(dāng)知道，附圖僅僅為解釋目的而設(shè)計，不作為本實用新型的范圍的限 定，因為范圍的限定應(yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，除非特別指出，附圖僅僅力圖 概念地說明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程，不必要依比例繪制。

下面將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
進行詳細(xì)的說明，其中圖1是根據(jù)本實用新型一種實施方式的電子換擋器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的電子換擋器的撥叉組件和電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1中的電子換擋器的電路板的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型優(yōu)選的實施方案，其中相同的標(biāo)號始終用來指引相 同的元素。為解釋的目的，在下面的說明中提供了許多具體細(xì)節(jié)，以便對本實用新型提供深 入了解。然而，這可能是顯而易見的，沒有這些具體細(xì)節(jié)，該實用新型仍可以實施。值得注意的是，本實用新型的以下具體實施方式
中所提到的方位術(shù)語，僅是為了 描述的方便參照附圖所描述，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。本實用新型的機動車可以為一種諸如純電動汽車或混合動力汽車的新能源汽車， 其包括電驅(qū)動的動力源(未圖示)、變速控制單元(未圖示)以及用于與變速控制單元相匹 配的電子換擋器100。電子換擋器100把感應(yīng)到的相應(yīng)擋位通過電信號傳輸?shù)阶兯倏刂茊?元。變速控制單元控制電驅(qū)動的動力源的輸出。圖1是根據(jù)本實用新型一種實施方式的電子換擋器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所 示，本實用新型一種實施方式的電子換擋器100包括主面板1、與主面板1固定連接的底座 2、固定在底座2之上并位于由主面板1與底座2所圍成的立體空間10之內(nèi)的電路板3、位 于由主面板1和底座2所圍成的立體空間10內(nèi)部的撥叉組件4、以及與撥叉組件4相連并 暴露在立體空間10之外用于駕駛員撥動的換擋器球頭5。本實用新型的電子換擋器100包括三個擋位，在本具體實施方式
中，三個擋位分 別為R擋(倒車擋)、N擋(空擋)、D擋(前進擋)。圖1所示的換擋器球頭5所處的位置 定義為N擋，N擋下側(cè)定義為D擋，N擋上側(cè)定義為R擋。本實用新型的電子換擋器100可 以分別停留在R擋、N擋和D擋中的任意一個擋位上。駕駛員可以通過操作換擋器球頭5來完成電子換擋器100的換擋動作。在電路板3上設(shè)有三軸式霍爾傳感器35，用于感應(yīng)相應(yīng)的擋位。三軸式霍爾傳感 器35是通過在排布成十字形的兩對平面霍爾感應(yīng)片的中心位置處放置一個集成磁場集中 器(IMC)而形成。相對于現(xiàn)有的普通水平(或者平面)霍爾傳感器僅對垂直于表面的磁通 敏感而僅能感應(yīng)垂直于霍爾感應(yīng)片表面的磁通量來說，本實用新型的三軸式霍爾傳感器35 則對平行于霍爾感應(yīng)片表面的磁通敏感，能夠在單點感應(yīng)到磁通量的所有三個分量，可通 過多種模式輸出準(zhǔn)確度很高的線性絕對位置信號，可以實現(xiàn)高精度的360°旋轉(zhuǎn)位置傳感。 三軸式霍爾傳感器35將集成磁場集中器和高精度、非接觸式的高性價比小型旋轉(zhuǎn)位置傳 感器結(jié)合在一起。相對于普通的霍爾傳感器是通過合適的磁電路來感應(yīng)位置來說，本實用 新型的三軸式霍爾傳感器35則是通過數(shù)字處理電路來感應(yīng)位置，同時，三軸式霍爾傳感器 35還具備自我補償溫漂，不會出現(xiàn)類似于普通的霍爾傳感器一樣會由溫度變化以及磁場變 化而引起的誤差。三軸式霍爾傳感器技術(shù)可以取代電感和磁阻技術(shù)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)ID傳 感器(例如，線性位置傳感器)、2D傳感器(例如，旋轉(zhuǎn)位置傳感器)和3D傳感器(例如， 操縱桿位置傳感器)。采用三軸式霍爾傳感器35，可以簡化非接觸旋轉(zhuǎn)位置傳感器的設(shè)計。在主面板1上設(shè)置有換擋通道12，并在換擋通道12的一側(cè)標(biāo)示有與電子換擋器的 擋位R擋(倒車擋)、N擋(空擋)、D擋(前進擋)相對應(yīng)的標(biāo)示符R、N、D。撥叉組件4包括撥叉本體41以及與撥叉本體41的上端相連的撥桿42，撥叉本體 41的上端通過連接件43與撥桿42連接。連接件43可以為一種諸如螺釘或定位銷之類的 固定元件。在本實施方式中，連接件為定位銷。撥桿42延伸穿過主面板1上的換擋通道12 而暴露在由主面板1和底座2所圍成的立體空間10之外，撥桿42的上端與換擋器球頭5 相連接。在撥叉本體41的下端設(shè)置有與撥叉本體41固定連接的永磁體45。永磁體45與 電路板3上的三軸式霍爾傳感器35配合使用，并且永磁體45和電路板3上的三軸式霍爾 傳感器35之間不接觸，兩者僅通過電磁感應(yīng)的方式傳遞操縱信號。位于撥叉組件4的撥叉本體41下端的永磁體45和電路板3組成本實用新型的擋 位感應(yīng)系統(tǒng)，通過撥叉組件4帶動永磁體45在電路板3上方運動，電路板3上的三軸霍爾 傳感器35探測其表面X、Y、Z三個方向的磁感應(yīng)強度，微處理單元(未圖示)根據(jù)磁感應(yīng)強 度來判斷永磁體45的位置，計算輸出相應(yīng)的擋位。當(dāng)電子換擋器100分別處于R擋、N擋、D擋的擋位位置時，位于撥叉本體41下端 的永磁體45與三軸式霍爾傳感器35之間分別具有不同的相對位置。例如，當(dāng)電子換擋器 100處于R擋時，永磁體45與三軸式霍爾傳感器35之間具有第一相對位置，此時，三軸式 霍爾傳感器35能夠感應(yīng)到第一組Χ、Υ、Ζ三個方向的磁通量變化；當(dāng)電子換擋器100處于N 擋時，永磁體45與三軸式霍爾傳感器35之間具有第二相對位置，此時，三軸式霍爾傳感器 35能夠感應(yīng)到第二組X、Y、Z三個方向的磁通量變化；當(dāng)電子換擋器100處于D擋時，永磁 體45與三軸式霍爾傳感器35之間具有第三相對位置，此時，三軸式霍爾傳感器35能夠感 應(yīng)到第三組Χ、Υ、Ζ三個方向的磁通量變化。因此，針對不同的R擋、N擋、D擋，電子換擋器 100分別具有不同的x、Y、z三個方向的磁通量變化，進而，由微處理單元根據(jù)不同的Χ、Υ、Ζ 三個方向的磁通量變化來確定永磁體45的不同位置，產(chǎn)生不同的輸出位置信號，從而確定 相應(yīng)的擋位[0040]當(dāng)駕駛員撥動換擋器球頭5進行換擋操作時，撥叉本體41換到駕駛員所需要的擋 位，此時，位于撥叉本體41下端的永磁體45與三軸式霍爾傳感器35之間的相對位置產(chǎn)生 變化，三軸式霍爾傳感器35表面可以同時感應(yīng)到X、Y、Z三個方向的磁通量變化，使其產(chǎn)生 輸出位置信號到微處理單元，最終由變速控制單元來實施換擋的操作。以上描述是以電子換擋器100具有三個擋位R擋、N擋、D擋為例來說明三軸式霍 爾傳感器35的工作原理，然而，由于三軸式霍爾傳感器35能夠通過單點感應(yīng)到磁通量的所 有X、Y、Z三個方向的分量，因此，只要位于撥叉本體41下端的永磁體45與三軸式霍爾傳感 器35之間的相對位置點發(fā)生改變，都可通過三軸式霍爾傳感器35感應(yīng)到不同相對位置點 的X、Y、Z三個方向的磁通量變化，產(chǎn)生不同的輸出位置信號，故，實際上，本實用新型的電 子換擋器100可以根據(jù)需要采用任意多個擋位的設(shè)置。針對更多個擋位來說，僅需要增設(shè) 擋位的設(shè)計即可，而無需增加傳感器的數(shù)量。本實用新型通過將三軸式霍爾傳感器35應(yīng)用到電子換擋器100中，本實用新型的 電子換擋器100具有許多意想不到的有益技術(shù)效果。本實用新型的電子換擋器100通過在電路板3上僅布置一個三軸式霍爾傳感器 35，即可實現(xiàn)多個擋位之間的換擋操作的目的，而不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣，針對多個擋位需 要排布對應(yīng)數(shù)量的多個霍爾傳感器，從而，大大減少了傳感器的數(shù)量，降低了成本。另外，隨 著電子技術(shù)的發(fā)展，三軸式霍爾傳感器35本身的成本也將更具有優(yōu)勢。而且，由于在電路 板3上僅需要布置一個三軸式霍爾傳感器35，因此，所占的布置空間小，有利于中控臺的設(shè) 計和布置。此外，由于在電路板3上僅采用一個三軸式霍爾傳感器35，即可感應(yīng)到處于多個 擋位下的不同輸出位置變化信號，因此，本實用新型的電子換擋器100具有更好的信號穩(wěn) 定性，換擋操作的精確度較高。本實用新型的電子換擋器100采用三軸式霍爾傳感器35，可方便地擴展為不同的 換擋操縱模式，具有良好的可擴展性，并且，本實用新型的電子換擋器100不但具有較長的 使用壽命和信號可靠性，同時電子換擋器100的布置更加靈活。本實用新型的電子換擋器100整體結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，可應(yīng)用于不同的新能源汽 車。由于撥叉組件4與控制電路之間不接觸，因此，本實用新型的電子換擋器100具有較長 的使用壽命，操縱手感好。雖然本實用新型已經(jīng)在此顯示和描述，其中設(shè)想是最實際和優(yōu)選的實施方案，可 以認(rèn)識到，在本實用新型的范圍內(nèi)可以做出改變，并非只限于此處所述的細(xì)節(jié)，而是要符合 所附權(quán)利要求的全部范圍，以包含任何和所有等同裝置和設(shè)備。
權(quán)利要求一種電子換擋器，其包括主面板、與所述主面板固定連接的底座、固定在所述底座之上并位于由所述主面板與所述底座所圍成的立體空間之內(nèi)的電路板、位于所述立體空間內(nèi)部的撥叉組件、以及與所述撥叉組件相連并暴露在所述立體空間之外用于駕駛員撥動的換擋器球頭，在所述撥叉組件的下端設(shè)置有與所述撥叉組件固定連接的永磁體，其特征在于在所述電路板上設(shè)置有用于感應(yīng)所述電子換擋器的多個擋位的三軸式霍爾傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的電子換擋器，其中，所述永磁體與所述電路板上的所述三軸式 霍爾傳感器之間不接觸，兩者僅通過電磁感應(yīng)的方式傳遞操縱信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電子換擋器，其中，在所述電路板上僅設(shè)置有一個三軸式霍爾 傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的電子換擋器，其中，所述撥叉組件包括撥叉本體以及與所述撥 叉本體的上端相連的撥桿，所述永磁體固定連接在所述撥叉本體的下端，所述撥桿延伸穿 過所述主面板，所述撥桿的上端與所述換擋器球頭相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的電子換擋器，其中，所述撥桿通過定位銷與所述撥叉本體的上 端相連。
6.如權(quán)利要求1所述的電子換擋器，其中，所述電子換擋器包括三個擋位，所述三軸式 霍爾傳感器用于感應(yīng)三個擋位中相應(yīng)的擋位。
7.如權(quán)利要求6所述的電子換擋器，其中，所述電子換擋器包括R擋、N擋和D擋三個 擋位，在主面板上設(shè)置與所述電子換擋器的R擋、N擋、D擋三個擋位相對應(yīng)的標(biāo)示符。
8.一種機動車，其特征在于其包括如權(quán)利要求1至7中任一項所述的電子換擋器以 及變速控制單元，所述電子換擋器把感應(yīng)到的相應(yīng)擋位通過電信號傳輸?shù)剿鲎兯倏刂茊呜！?br> 9.如權(quán)利要求8所述的機動車，其中，還包括電驅(qū)動的動力源，所述變速控制單元控制 所述電驅(qū)動的動力源的輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的機動車，其中，所述機動車為純電動汽車或者為混合動力汽車。
專利摘要本實用新型公開了一種電子換擋器，其包括主面板、與所述主面板固定連接的底座、固定在所述底座之上并位于由所述主面板與所述底座所圍成的立體空間之內(nèi)的電路板、位于所述立體空間內(nèi)部的撥叉組件、以及與所述撥叉組件相連并暴露在所述立體空間之外用于駕駛員撥動的換擋器球頭，在所述撥叉組件的下端設(shè)置有與所述撥叉組件固定連接的永磁體，其中，在所述電路板上設(shè)置有用于感應(yīng)所述電子換擋器的多個擋位的三軸式霍爾傳感器。本實用新型采用非接觸式設(shè)計具有較長的使用壽命和信號可靠性，以及良好的操縱性；采用三軸霍爾傳感器使傳感器數(shù)量更少，布置也更加方便，可以適應(yīng)不同布置的純電動、混合動力等新能源汽車。
文檔編號F16H59/02GK201769689SQ20102026180
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者馮顯武, 胡垠垠, 陳漢軍 申請人:上海通用汽車有限公司;泛亞汽車技術(shù)中心有限公司