电子换挡器及其手球及其显示方法及车辆

技术领域

本发明属于电子换挡器技术领域，涉及一种电子换挡器及其手球及其显示方法以及使用该显示方法的车辆。

背景技术

现今的汽车换挡手柄普遍要求与换挡机构具有分体快插功能，而传统的换挡手柄光电信号传输结构是在手柄内单独布置PCBA实现光电信号的发送和与换挡机构的连接传输。

现今水晶已经广泛运用与汽车换挡手柄上，使汽车更具科技感，特别是光信号通过水晶展现的视觉效果更令人赏心悦目：

如在第202010634640.3号专利申请中公开了一种用于汽车换档的水晶手球，包括水晶主体，水晶主体外表面包覆有由上装饰件和下装饰件组成的装饰组件，水晶主体的下部设置有与下装饰件相固连的骨架，该骨架与水晶主体之间通过硅胶粘合，上装饰件和水晶主体通过3M胶粘，下装饰件与连接骨架之间通过胶粘连接，水晶主体通过3D雕刻一体成型或通过模具一体成型。该技术方案解决了现有汽车换挡水晶手球聚光性能不好，使用寿命短的问题,然而该水晶手球主要是美观，不具有灯光显示功能；

在第202110354996.6号专利申请中公开了一种用于换挡器的手球，包括：手球骨架，其设置有容纳腔，所述容纳腔包括第一腔体以及第二腔体，所述第一腔体的上部设置有水晶安装部，所述第二腔体的上部设置有标牌安装部；线路板组件，其包括第一板体以及第二板体，所述第一板体设置于所述第一腔体内，所述第二板体设置于所述第二腔体内；水晶块，其设置有承接板以及P按键，所述承接板位于所述水晶块的下部，所述水晶块通过所述承接板与所述水晶安装部连接，所述P按键与所述第一板体联动连接。该技术方案中水晶块可以通过将P按键的光散射以提醒使用者换挡器手球所在的位置，然而该专利结构需要在水晶手球内部单独布置电路板组件，手球与换挡器本体需设置电器连接、定位、限位结构，电器组件多，结构复杂。

上述的技术方案中均未涉及到换挡手柄光电信号传输结构，因此利用水晶特性进一步优化换挡器手球是本申请需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在问题，而提出一种显示无需手球内置发光电器元件的电子换挡器手球显示方法，以及采用该显示方法的结构简单、方便插拔、组件少、体积小、性能稳定可靠的电子换挡器及其手球，以及采用该显示方法、具有上述电子换挡器及手球的车辆。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的电子换挡器手球显示方法，是采用光传输，在操纵杆上设置显示电器组件，在手球内置光线反射及导光结构，通过光传输将显示盖的显示区域均匀照亮，显示盖底面或内芯设置显示图形。

所述的电子换挡器手球显示方法，具体的是在操纵杆上采用倾角范围0～180°设置发光PCBA，以保证固定在发光PCBA的灯珠照射在显示盖的显示区域中心，并覆盖需要显示的区域，同时在手球内芯设置反光结构，提升显示亮度。

采用上述手球显示方法的电子换挡器手球，包括手球内芯、手球外壳、手球饰盖、显示盖、手球下壳；所述的手球外壳、手球饰盖和手球下壳都固定在手球内芯上，所述显示盖安装在所述手球外壳上；其中：所述手球内芯具有中部的导向管、自所述导向管中部向四周延伸形成的内芯基部以及位于所述的限位部和导向管之间的反光面；所述手球外壳套设在所述手球内芯上部，为自一端向相对端弧形下降同时中部内凹的结构，且在中部开设有与所述手球内芯的导向管相匹配的通孔；装配时，导向管上端穿过通孔后伸出；所述手球饰盖与所述手球外壳关于所述导向管相对设置在所述手球内芯；所述显示盖为透明材质；所述手球下壳套设在所述手球内芯下部，具有与所述导向管相匹配的中心孔槽，通过所述中心孔槽套设在所述导向管外。

所述的电子换挡器手球，其中：所述手球外壳内壁设有支撑骨架，两侧外壁设有限位导槽；所述显示盖呈弧形弯曲，固定在所述支撑骨架顶部，并与所述手球外壳共同形成有收容空间。

所述的电子换挡器手球，其中：所述手球内芯具有自所述内芯基部对称两侧向后向上弯折伸出的翼型弯折部、自所述内芯基部后端向上伸出的限位部；所述手球外壳为自一端向相对端弧形下降同时中部内凹的结构；所述手球饰盖具有弧形饰盖基部、自所述饰盖基部较高一端的中部内凹形成的U型卡槽、自所述饰盖基部两侧沿所述U型卡槽开口方向分别继续弧形延伸形成的限位部、自所述饰盖基部上端面沿所述U型卡槽外部下凹形成的凹槽；所述饰盖基部与所述手球内芯的结构相匹配；所述U型卡槽与所述导向管相匹配，并卡接在所述导向管外壁；所述限位部与所述手球内芯的翼型弯折部连接配合卡入所述手球外壳的限位导槽。

所述的电子换挡器手球，所述手球下壳具有与所述手球内芯相匹配的下壳基部、位于所述下壳基部中部且向下凸伸的所述中心孔槽、位于所述下壳基部两侧对称设置的侧翼及后壁；所述侧翼与所述手球壳体的限位导槽的相匹配，位于所述手球内芯的翼型弯折部外侧。

所述的电子换挡器手球，其中：所述手球内芯的内芯基部后端设有通孔，后端上方设有卡簧槽，前段设有限位面；所述卡簧槽内装设卡簧，所述手球与操纵杆装配后通过卡簧固定所述操纵杆及操纵座；所述手球饰盖具有设置所述U型卡槽两侧的安装孔；所述下壳基部上设有卡接件和端部开有装配孔的导柱；所述卡接件与所述手球内芯相匹配卡接；所述导柱与所述手球内芯的通孔相匹配，穿过所述通孔与所述手球饰盖的安装孔相配合。

上述的电子换挡器，包括操纵座、操纵杆、手球、感应磁铁、主PCBA；所述操纵杆固定在所述操纵座，包括设在中段杆体的换挡球体和下端杆体的子弹头；所述手球安装在所述操纵杆上端，所述手球如上任一所述，可拆卸式插装于所述操纵杆的顶端并通过卡簧固定；所述导向管与操纵杆的上端杆体相匹配，内壁设有导向和限位结构；所述操纵杆设有端部卡槽、线槽；所述端部卡槽自所述操纵杆的上端杆体端部中间轴向内切形成，具有一侧开口、由相对的两侧壁和连接所述两侧壁一端的较矮壁构成的容置空间，所述两侧壁的内壁对称设有相向伸出的卡扣；所述线槽自所述端部卡槽的开口侧沿所述端部卡槽底部轴向向下延伸至穿过所述换挡球体形成的窄长形开口槽；所述换挡器还包括有光显组件；所述光显组件设置在所述操纵杆上，包括发光板护套、发光PCBA、灯珠、灯光线束；所述发光板护套与所述操纵杆的端部卡槽相匹配，具有方形基部；所述基部上端面自一端向着相对的另一端沿两侧面逐渐下沉形成斜面，与两侧面共同形成一个一端高一端低的容置空间，较高一端的两角部向上凸伸有角柱，较低一端的下端中部向下延伸形成导向部；所述基部上端面垂直设置有限位柱；两侧面对称凸设有档止块；所述发光板护套卡入所述操纵杆的端部卡槽，由所述角柱限位，两端面的上端与卡扣配合以及档止块与两侧壁配合，实现发光板护套在操纵杆上的装配限位，其中导向部收容在操纵杆的线槽内；所述发光PCBA上开设有限位孔，与所述发光板护套上端面的限位柱相匹配，所述发光PCBA通过限位孔套设在所述限位柱固定在所述发光板护套的上端面；所述灯珠设置在所述发光PCBA上，与所述发光PCBA共同收容在所述发光板护套的容置空间；所述灯光线束收容在所述操纵杆的线槽中，一端连接所述发光PCBA，沿着所述导向部自所述线槽中延伸至与所述主PCBA连接，实现信号传输。

所述的电子换挡器，其中：所述操纵杆下端杆体的外侧壁靠近所述换挡球体处凸设有卡块；所述感应磁铁通过磁铁护套固定在所述卡块；所述主PCBA固定在所述操纵座，并与所述感应磁铁的位置相适应。

上述的车辆，其中：所述车辆具有如上任一所述的电子换挡器。

有益效果：

本发明解决了传统具备灯光显示的汽车快插换挡手柄的光信号传输需要在手柄内单独布置PCBA，并还需要设计电器快插连接结构通过操纵杆与换挡机构连接传输而引发的组件多、成本高、装配复杂、电器连接可靠性差等缺点；解决了汽车手柄灯光显示不均匀的难点；

手球显示灯在操纵杆上，手球内不需要灯板PCBA，手球结构简单，可方便插拔，成本低，可靠性高；

根据水晶手球需要显示区域、LED灯珠灯光发射角度，在操纵杆上设置LED灯珠位置和发光PCBA倾角，基本实现LED光源直射水晶显示区域，保证水晶显示光源均匀；

在手球内芯结构中，结合操纵杆上灯光光源位置、显示盖需要显示区域位置，设计合适的灯光反射面，将操纵杆上LED等灯光反射到水晶手球需要显示区域，提升显示均匀性。

本发明采用水晶的导光特性，取消了传统换挡手柄内部布置的灯板PCBA，直接在操纵杆上固定发光PCBA，发光PCBA与换挡机构主PCBA连接，换挡手柄的水晶发光效果不经过转接直接通过操纵杆上的发光PCBA实现。水晶换挡手柄与换挡机构没有电信号连接，稳定可靠，方便插拔、维修更换。本发明水晶手球显示无需手球内置发光电器元件，结构简单、方便插拔、组件少、体积小、性能稳定可靠等优点。

附图说明

图1为本发明电子换挡器的爆破图；

图2为本发明电子换挡器的结构示意图；

图3为本发明电子换挡器的剖视图；

图4为本发明电子换挡器的操纵杆与光显组件装配示意图；

图5为本发明电子换挡器的操纵杆结构示意图；

图6为本发明电子换挡器的光显组件示意图；

图7为本发明电子换挡器手球的爆破图。

具体实施方式

本发明的电子换挡器手球显示方法，是采用光传输，在操纵杆上设置显示电器组件，在手球内置光线反射及导光结构，通过光传输将显示电器组件的显示内容显示到显示盖的显示区域；具体的是在操纵杆上采用倾角设置发光PCBA，以保证固定在发光PCBA的灯珠照射在显示盖的显示区域中心，同时在手球内芯设置反光结构，提升显示亮度；其中发光PCBA的倾角范围为0～180°。

该方法由于在操纵杆上集成了光电信号传输功能，手球显示采用光传输，无机械连接接触以及电信号连接，可以满足手球与换挡机构操纵杆快速插拔的同时保证手球光信号的精准传输。

采用该手球显示方法的电子换挡器结构如图1-图5所示，其包括操纵座1、操纵杆组件2、光显组件3、手球4、感应磁铁5、主PCBA6。

操纵座1包括防尘罩11、由左壳体12和右壳体13构成的外壳以及设于外壳内的挡位槽14；防尘罩11设置在外壳上端，中央开设有方形孔；左壳体12和右壳体13相匹配，上端均设有与防尘罩11装配连接的弧形凸台，四周壳壁上开设有装配孔，左壳体12和右壳体13之间通过安装在装配孔的紧固件装配为一体；右壳体13内侧具有容置空间，底部设有导柱；挡位槽14通过导柱装配限位安装在右壳体13下部。

操纵杆2安装于操纵座1上，被左壳体12和右壳体13固定限位，上端穿过防尘罩11伸出，下端与挡位槽14配合连接；如图5所示，操纵杆2设有端部卡槽21、线槽22、设在中段杆体的换挡球体23和下端杆体的子弹头24；

其中端部卡槽21自操纵杆2的上端杆体端部中间轴向内切形成，具有一侧开口、由相对的两侧壁211和连接两侧壁211一端的较矮壁212构成的容置空间，两侧壁211的内壁对称设有相向伸出的卡扣213；

线槽22自端部卡槽21的开口侧沿端部卡槽21底部轴向向下延伸至穿过换挡球体23形成的窄长形开口槽；

换挡球体23相对两侧匹配对称凸设有一对限位销231，该一对限位销231分别与左壳体12和右壳体13活动连接，实现对操纵杆的限位；

子弹头24通过自下端杆体的端部中央沿轴向开设的子弹头装配腔装配固定；子弹头24的尾端匹配伸入子弹头装配腔内，头端伸出操纵杆2外与操纵座1的挡位槽14连接；

在下端杆体的外侧壁靠近换挡球体23处凸设有卡块25，靠近端部处设有卡持结构。

如图6所示，光显组件3设置在操纵杆2上，包括发光板护套31、发光PCBA32、灯珠33、灯光线束34；

发光板护套31与操纵杆2的端部卡槽21相匹配，具有方形基部311，基部311上端面自一端向着相对的另一端沿两侧面逐渐下沉形成斜面，与两侧面共同形成一个一端高一端低的容置空间，较高一端的两角部向上凸伸有角柱312，较低一端的下端中部向下延伸形成导向部313；上端面垂直设置有限位柱314；两侧面对称凸设有档止块315；发光板护套31卡入操纵杆2的端部卡槽21，由角柱312限位，两端面的上端与卡扣213配合以及档止块315与两侧壁211配合，实现发光板护套31在操纵杆2上的装配限位，其中导向部313收容在操纵杆2的线槽22内；

发光PCBA32上开设有限位孔321，与发光板护套31上端面的限位柱314相匹配，发光PCBA32通过限位孔321套设在限位柱314固定在发光板护套31的上端面，从而被倾斜固定于操纵杆2上；

灯珠33设置在发光PCBA32上，与发光PCBA32共同收容在发光PCBA32的容置空间；

灯光线束34收容在操纵杆2的线槽22中，一端连接发光PCBA32，沿着导向部313自线槽22中延伸，另一端自线槽22中伸出后与主PCBA6连接实现信号传输。

如图7所示，手球4包括手球内芯41、手球外壳42、手球饰盖43、显示盖44、手球下壳45；

手球内芯41匹配可拆卸式插装于操纵杆2的顶端并通过卡簧46固定，保证了手球内芯41与操纵杆2快速连接固定；手球内芯41具有中部的导向管411、自导向管411中部向四周延伸形成的内芯基部412、自内芯基部412对称两侧向后向上弯折伸出的翼型弯折部413、自内芯基部412后端向上伸出的限位部414以及位于限位部414和导向管411之间的反光面415；导向管411与操纵杆2的上端杆体相匹配，内壁设有导向和限位结构，操纵杆2的上端杆体穿过导向管411，通过内壁的限位结构限位固定；内芯基部412后端设有通孔416，两侧与导向管411之间设有多组加强筋，后端上方设有卡簧槽417，前段设有限位面；卡簧46装设在卡簧槽417内，手球4与操纵杆2装配后通过卡簧46固定操纵杆2及操纵座1；手球内芯41上设置的反光面415，以提升显示盖41显示均匀；；

手球外壳42、手球饰盖43和手球下壳45都固定在手球内芯41上；手球外壳42为自一端向相对端弧形下降同时中部内凹的结构，且在中部开设有与手球内芯41的导向管411相匹配的通孔421，内壁设有支撑骨架422，两侧外壁设有限位导槽423；装配时，手球内芯41导向管411上端穿过通孔421后伸出，手球外壳42套设在手球内芯41上部；

手球饰盖43具有弧形饰盖基部431、自饰盖基部431较高一端的中部内凹形成的U型卡槽432、自饰盖基部431两侧沿U型卡槽432开口方向分别继续弧形延伸形成的限位部433、自饰盖基部431上端面沿U型卡槽432外部下凹形成的凹槽434以及设置在U型卡槽432两侧的安装孔435；饰盖基部431与手球内芯41的结构相匹配，U型卡槽432与导向管411相匹配，卡接在导向管411外壁，手球饰盖43与手球外壳42关于导向管411相对设置，限位部433与手球内芯41的翼型弯折部413连接配合卡入手球外壳42的限位导槽423；

显示盖44呈弧形弯曲，固定在手球外壳42上部的支撑骨架422顶部，并与手球外壳42共同形成有收容空间，光显组件3通过操纵杆2装配限位后，发光PCBA32、灯珠33收容其内；显示盖44是任何能达到显示效果的透明材质，包括但不限于水晶、塑料、玻璃、金属、陶瓷、矿物等透明材质；

手球下壳45具有与手球内芯41相匹配的下壳基部451、位于下壳基部451中部且向下凸伸的中心孔槽452、位于下壳基部451两侧对称设置的侧翼453及后壁454；中心孔槽452与手球内芯41的导向管411相匹配，套设在导向管411外；侧翼453与手球壳体42的限位导槽423的相匹配，位于手球内芯41的翼型弯折部413外侧；下壳基部451上设有卡接件455和端部开有装配孔的导柱456；卡接件455与手球内芯41相匹配卡接；导柱456与手球内芯41的装配孔相匹配，穿过手球内芯41的通孔416后与手球饰盖43的安装孔435相配合，通过紧固件连接固定，手球下壳套设在手球内芯下部与手球外壳共同将手球内芯收容其中。

感应磁铁5通过磁铁护套固定在操纵杆2的卡块25。

主PCBA6固定在操纵座1的左壳体12上，并与感应磁铁5的位置相适应。

本发明的原理：

发光PCBA32被发光板护套31固定在操纵杆2上，根据显示盖41显示区域需要，发光PCBA32倾角设计，保证了灯珠33照射在显示盖41显示区域中心，保证显示盖41显示均匀；

操纵杆2被左右壳体固定限位，发光PCBA的灯光线束34限位在操纵杆2线槽22内，灯光线束34另一端与主PCBA连接实现信号传输；感应磁铁5固定在操纵杆2上，随手球4和操纵杆2的换挡操纵摆动，固定在壳体上的主PCBA6感应各个挡位的磁场信息并输出与之对应的挡位信号，实现挡位位置信息输出与换挡器挡位位置同步。

本发明具有的特点：

1、本手球显示方法在操纵杆上集成了光电信号传输功能，通过在手球内置光线反射及导光结构，在换挡杆上设置显示电器组件而非手球内置显示电器组件，满足手球与换挡机构操纵杆快速插拔的同时保证了手球光信号的精准传输，解决了传统具备灯光显示的汽车快插换挡手柄的光信号传输需要在手柄内单独布置PCBA，并还需要设计电器快插连接结构通过操纵杆与换挡机构连接传输而引发的组件多、成本高、装配复杂、电器连接可靠性差等缺点；解决了汽车手柄灯光显示不均匀的难点；

2、手球显示光传输无机械连接接触，手球显示灯在操纵杆上，手球内不需要灯板PCBA，手球结构简单，可方便插拔，成本低，可靠性高；

3、根据水晶手球需要显示区域、LED灯珠灯光发射角度，在操纵杆上设置LED灯珠位置和发光PCBA倾角，基本实现LED光源直射水晶显示区域，保证水晶显示光源均匀；

4、在手球内芯结构中，结合操纵杆上灯光光源位置、显示盖需要显示区域位置，设计合适的灯光反射面，将操纵杆上LED等灯光反射到水晶手球需要显示区域，提升显示均匀性。

因此，本发明采用水晶的导光特性，取消了传统换挡手柄内部布置的灯板PCBA，直接在操纵杆上固定发光PCBA，发光PCBA与换挡机构主PCBA连接，换挡手柄的水晶发光效果不经过转接直接通过操纵杆上的发光PCBA实现。水晶换挡手柄与换挡机构没有电信号连接，稳定可靠，方便插拔、维修更换。本发明水晶手球显示无需手球内置发光电器元件，结构简单、方便插拔、组件少、体积小、性能稳定可靠等优点。