專利名稱：無觸點電子變速操縱手柄的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工程機械部件，特別是一種無觸點電子變速操縱手柄。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，工程機械的應(yīng)用越來越廣泛。在其使用過程中對操 縱控制的簡便性、耐用性和穩(wěn)定性要求也越來越高。但目前工程機械的操縱控 制方式多是傳統(tǒng)的純機械式操作，其變速操縱手柄大都釆用機械觸點式電氣開
關(guān)，因而存在下列不足電接觸部分易磨損，致使變速操縱手柄的可靠性及穩(wěn)
定性會越來越低，故而故障率高，使用壽命短。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題提供一種無觸點電子變速操縱手柄，該手 柄電氣部分不存在機械磨損、變速操縱可靠性高、故障率低、操縱系統(tǒng)使用壽 命長，以克服已有釆用機械觸點式電氣開關(guān)之變速操縱手柄的上述不足。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是 一種無觸點電子變速操縱手柄，由機械 結(jié)構(gòu)部分和電氣開關(guān)部分組成，其機械結(jié)構(gòu)部分包括由動手柄、中心軸、靜手 柄、連桿、擺軸組成的操縱桿和外殼；電氣開關(guān)部分包括行車操縱開關(guān)、速度 調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)，所述的行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD 操縱開關(guān)均為由磁鐵(以下簡稱磁頭)與開關(guān)型霍爾位置傳感器(以下簡稱霍 爾元件)構(gòu)成的無觸點式電子開關(guān)。
所述的行車操縱開關(guān)包括一個磁頭和兩個霍爾元件，霍爾元件I、霍爾元 件n分別安裝在電路板上，并對稱分布在以擺軸旋轉(zhuǎn)中心O為圓心的一個等半 徑的圓弧上，操縱桿之?dāng)[軸可繞擺軸旋轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動，磁頭I安裝固定在擺軸 末端的孔內(nèi)，向前推動操縱桿，安裝固定在擺軸上的磁頭I分別與位于電路板 上霍爾元件I所在的F位、無霍爾元件的空置位N位和霍爾元件II所在的R位 對應(yīng)，得出三種不同的擋位信號，并將電信號發(fā)送至外部控制器，從而現(xiàn)實操 縱前進(jìn)F、駐車N和后退R三種不同的行車模式。
所述的速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)由安裝在圓筒狀動手柄內(nèi)的n個磁頭和對應(yīng)安裝在中心軸上的n個霍爾元件組成，n個磁頭分布在圓簡狀動手柄的圓簡內(nèi)側(cè)，n個霍爾元件分散固定在與靜手柄固定連接的中心軸外側(cè)，當(dāng)動手柄旋轉(zhuǎn)至靜
手柄上標(biāo)示的速度l擋、2擋.......或n擋的位置，各個磁頭分別與相應(yīng)的霍
爾元件一一對應(yīng)，得出不同的擋位信號，并將電信號發(fā)送至外部控制器，從而
現(xiàn)實1擋、2擋.......或n擋。其具體含義速度1擋、2擋.......或n擋n種
速度狀態(tài)，上述n的取值范圍是n為2 6之間的整數(shù)。
所述的KD操縱開關(guān)由一個磁頭和一個霍爾元件組成，磁頭安裝在動手柄頂端內(nèi)底面上，與安裝固定在中心軸頂端的霍爾元件對應(yīng)，動手柄與中心軸之間安裝有回位彈簧，在常態(tài)下，磁頭和霍爾元件距離較遠(yuǎn)；按壓動手柄，當(dāng)磁頭和霍爾元件間的距離縮短到一定值后，霍爾元件觸發(fā)并輸出KD擋電信號，去掉按壓外力后，KD2擋自動復(fù)位到KD1擋。
本實用新型之無觸點電子變速操縱手柄釆用磁頭與霍爾元件取代普通的機械式電氣開關(guān)，實現(xiàn)無觸點式電子開關(guān)，再將此技術(shù)應(yīng)用到變速操縱手柄上，制成無觸點式電子變速操縱手柄，它具有如下有益效果
1. 電氣部分不存在機械磨損，變速操縱可靠性高、穩(wěn)定性好、故障率低，操縱桿的使用壽命長
a、 由于霍爾元件的工作模式為非接觸的感應(yīng)方式，是利用霍爾元件表面的磁場強度達(dá)到一定強度或消弱到一定程度后便產(chǎn)生開、關(guān)電信號。因為沒有機械式電觸點的直接接觸，而使得在普通機械電氣開關(guān)觸點位置存在的摩擦運動得以消除，完全杜絕了因觸點磨損而導(dǎo)致接觸不良甚至失效的潛在故障模式。因此，其耐久工作次數(shù)得以極大地提高、使用壽命延長。
b、 由于電路部分是相對固定靜止的，所以可以對內(nèi)部的電氣連接部分釆用完全封膠處理，加上霍爾元件對使用環(huán)境要求不高，使換擋操縱桿的耐環(huán)境性能(如耐潮濕、耐水淋和耐塵性能等)大大提高，使用壽命延長、可靠性高。
2、 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)成熟、可靠，通用性能強
本實用新型產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)保持釆用了電氣開關(guān)的普通產(chǎn)品的成熟典型結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品零件絕大部分為鋅合金壓鑄件和工程塑料零件，其綜合的力學(xué)、物理、化學(xué)性能都可以得到很好的保證；因此，產(chǎn)品可以很好地滿足其在正常工作環(huán)境和極限工作環(huán)境條件下的工作性能要求。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型之無觸點電子變速操縱手柄的技術(shù)特征作進(jìn)一步說明。


圖1-1 ~圖1-6:本實用新型之無觸點電子變速操縱手柄實體結(jié)構(gòu)示意圖 圖1-1:整體結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)，
圖l-2:整體結(jié)構(gòu)主視剖視圖，(去掉圖1-1中的接插器和線東組件)，
圖1-3:行車模式下動靜手柄位置示意圖，
圖1-4:圖1-1中動靜手柄的A向視圖，
圖l-5:圖1-4的B向視圖一一即速度調(diào)節(jié)模式示意圖，
圖1-6:整體結(jié)構(gòu)立體圖2-1~圖4-2:無觸點電子變速操縱手柄的行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱 開關(guān)、KD操縱開關(guān)的原理說明圖
圖2-1~圖2-2:行車模式中，磁頭—霍爾元件的位置關(guān)系示意圖 圖2-l-主視圖，圖2-2: 2-l之俯視圖3-1~圖3-5:速度調(diào)節(jié)模式中，磁頭--霍爾元件的位置關(guān)系示意圖
圖3-l: 縱向剖視示意圖，
圖3-2:圖3-1之左視圖之一 (1擋)，
圖3-3:圖3-l之左視圖之一 (2擋)，
圖3-4:圖3-l之左視圖之一 (3擋)，
圖3-5:圖3-l之左視圖之一 (4擋)；
圖4-1~圖4-2: KD模式中，磁頭—霍爾元件的位置關(guān)系示意圖 圖4-l:常態(tài)(KD1擋)， 圖4-2:按壓狀態(tài)(KD2擋)。 圖中零件名稱
11—磁頭I、 13—磁頭III、 14—磁頭IV、 15—磁頭V、 16—磁頭VI、 17—磁頭VE;
21—霍爾元件I、 22—霍爾元件I1、 23—霍爾元件ni、 24—霍爾元件IV、 25—霍爾元件V、 26—霍爾元件VI、 27—霍爾元件VII;
31 —動手柄，32—靜手柄，33—連桿，34—擺軸，4一中心軸，51—接插器， 52—線束組件，61—小膠套，62—大膠套，7—外殼，71—蓋板，8—駐車扳柄， 9一回位彈簧，IO—電路板；N—駐車鎖定，D—一鎖定解除，0~擺軸旋轉(zhuǎn)中心。
具體實施方式
一種無觸點電子變速操縱手柄，由機械結(jié)構(gòu)部分和電氣開關(guān)部分組成。機
械結(jié)構(gòu)部分包括由動手柄31、靜手柄32、連桿33和擺軸34組成的操縱桿3和 外殼7，中心軸4固定連接在靜手柄32上，圓簡狀動手柄31直接套在中心軸 上，連桿33的一端與靜手柄2下端固定連接、另一端與擺軸34相連接，擺軸 34則裝配到外殼7內(nèi)、并可繞擺軸旋轉(zhuǎn)中心O擺動；電氣開關(guān)部分位于外殼7 內(nèi)，并通過線東組件52和插接器51向外傳送電信號；為防潮、防塵，連桿33 與外殼7之間套有大防塵罩62,蓋板71直接裝配到外殼7底部，線束組件52 與蓋板71之間套有小防塵罩61 (參見圖1-1~圖1-6)。
電氣開關(guān)部分包括行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)，所 述的行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)均是由磁頭和霍爾元件 構(gòu)成的無觸點式電子開關(guān)；
行車操縱開關(guān)由一個磁頭和兩個霍爾元件組成，霍爾元件I21、霍爾元件 1122通過焊接方式安裝在電路板10上、并對稱分布在以擺軸旋轉(zhuǎn)中心O為圓 心的圓弧上，其夾角為2a-24。。操縱桿3之?dāng)[軸34可繞擺軸旋轉(zhuǎn)中心0轉(zhuǎn)動， 磁頭121安裝固定在擺軸34末端的孔內(nèi)；向前推動操縱桿3，使擺軸34末端 上的磁頭I 21分別與位于電路板10上霍爾元件I 21所在的F位、無霍爾元件 的空置位-N位和霍爾元件I122所在的R對應(yīng)，從而產(chǎn)生三種不同擋位，并通 過線東組件52和插接器51向外部控制器發(fā)送電信號，從而產(chǎn)生操縱前進(jìn)F擋、 駐車N擋和后退R擋三種不同的行車模式(參見圖2-1 ~圖2-2 )。
圖l-3、圖2-2中，操縱桿3每擋的轉(zhuǎn)動角度cc為12°，根據(jù)需要，轉(zhuǎn)動角 度a、行程可以增大或減小。
這里為了增加駐車模式的安全性，設(shè)置了一個由駐車旋鈕8構(gòu)成的駐車鎖 定機構(gòu)(參見圖l-l)，當(dāng)需要駐車時，可把操縱桿撥至行車模式的N擋，再將 駐車旋鈕8轉(zhuǎn)至N,便可實現(xiàn)駐車鎖定。此時行車模式的其他功能將失效，從 而增加了駐車的安全性；將駐車旋鈕8從N轉(zhuǎn)至D，駐車鎖定解除。
速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)由安裝在圓簡狀動手柄31內(nèi)側(cè)的四個磁頭和對應(yīng)安裝在 中心軸4外側(cè)上的四個霍爾元件組成，四個磁頭分別為磁頭in、磁頭IV、磁 頭V、磁頭VI，四個霍爾元件分別為霍爾元件m、霍爾元件IV、霍爾元件V、旋轉(zhuǎn)至靜手柄32上標(biāo)示的速度1擋、2擋、3擋或4
擋位置，磁頭in、磁頭iv、磁頭v或磁頭vi分別與霍爾元件in、霍爾元件iv、
霍爾元件V或霍爾元件VI對應(yīng)，在擋位轉(zhuǎn)換的過程中，有磁頭對準(zhǔn)的霍爾元件就會產(chǎn)生電信號，并通過線東組件52和插接器51向外部控制器輸出相應(yīng)的擋位信號，從而產(chǎn)生速度l擋、2擋、3擋或4擋四種速度狀態(tài)(參見圖1-5、圖3-1 ~圖3-5)。
其中，各擋位之間的轉(zhuǎn)換角度、轉(zhuǎn)換力矩(也就是操作力矩)以及操作方式可根據(jù)客戶要求設(shè)計，此處不再贅述；圖l-5、圖3-2中，轉(zhuǎn)換角度卩為30。，根據(jù)需要，轉(zhuǎn)換角度(3的大小還可以加大或減小。
KD操縱開關(guān)由磁頭VII和霍爾元件VII組成，磁頭VII安裝在動手柄31頂端內(nèi)底面上、與安裝固定在中心軸4頂端的霍爾元件VII對應(yīng)，動手柄31與中心軸4
之間安裝有回位彈簧9，在常態(tài)下、為KDi擋，磁頭vn和霍爾元件vn距離較遠(yuǎn)；
當(dāng)按壓動手柄31使磁頭VII和霍爾元件VII距離縮小到一定程度時，霍爾元件便會觸發(fā)，并通過線束組件52和插接器51向外部控制器輸出相應(yīng)的擋位一一KD2擋信號，再由控制器進(jìn)行KD模式轉(zhuǎn)換，即在KD1擋與KD2擋之間進(jìn)行切換。去掉按壓外力后，在回位彈簧9作用下，KD2擋自動復(fù)位到KD1擋(參見圖1-1、圖4-1~圖4-2)。
上述實施實例中，機械結(jié)構(gòu)部分各部件，以及由動手柄31、靜手柄32、連桿33和擺軸34組成的操縱桿3中各部件之間的連接關(guān)系屬于一般的機械連接裝配，屬于公知技術(shù)，此處不再贅述。
在各種操縱開關(guān)中，磁頭或霍爾元件的安裝、與其他有關(guān)部件及電路的連接關(guān)系也是公知技術(shù)，可以根據(jù)用戶需要布局，此處亦不再贅述。
上述實施例是本實用新型的最佳實施方式之一，即在l種無觸點電子變速操縱手柄中，同時包含行車模式、4擋速度調(diào)節(jié)模式以及KD模式。
作為本實用新型實施例的一種變換，所述的無觸點電子變速操縱手柄也可以是只釆用上述行車模式和4擋速度調(diào)節(jié)模式而不用KD模式，此種情況下，去
掉安裝在動手柄3i頂端內(nèi)底面上的磁頭vn和安裝在中心軸4頂端的霍爾元件vn即可。
作為本實用新型實施例的又一種變換，根據(jù)需要，所述的速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)的4擋速度調(diào)節(jié)模式也可以減少或增加，例如，改為2擋、3擋或5擋、6擋，此時，只需改動安裝在圓簡狀動手柄31內(nèi)的磁頭個數(shù)n以及對應(yīng)安裝在中心軸 4上的霍爾元件的個數(shù)n即可，當(dāng)動手柄旋轉(zhuǎn)至靜手柄上標(biāo)示的速度1擋、2
擋.......或n擋的位置，n個磁頭分別與n個霍爾元件一一對應(yīng)，各個霍爾元
件對磁頭的感應(yīng)輸出相應(yīng)的電信號，則可產(chǎn)生1擋、2擋.......n擋。具體含
義速度1擋、2擋.......或n擋n種速度狀態(tài)， 一般，n為2 6之間的整數(shù)，
根據(jù)需要，也可以增加。
權(quán)利要求1.一種無觸點電子變速操縱手柄，由機械結(jié)構(gòu)部分和電氣開關(guān)部分組成，其機械結(jié)構(gòu)部分包括由動手柄、中心軸、靜手柄、連桿、擺軸組成的操縱桿和外殼；電氣開關(guān)部分包括行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)，其特征在于所述的行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)均為由磁頭和霍爾元件構(gòu)成的無觸點式電子開關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無觸點電子變速操縱手柄，其特征在于所述的 行車操縱開關(guān)包括一個磁頭和兩個霍爾元件，霍爾元件I、霍爾元件II分別安 裝在電路板上，并對稱分布在以擺軸旋轉(zhuǎn)中心O為圓心的一個等半徑的圓弧上， 操縱桿之?dāng)[軸可繞擺軸旋轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動，磁頭I安裝固定在擺軸末端的孔內(nèi)， 向前推動操縱桿，安裝固定在擺軸上的磁頭I分別與位于電路板上霍爾元件I 所在的F位、無霍爾元件的空置位N位和霍爾元件II所在的R位對應(yīng)，得出三 種不同的擋位信號，并將電信號發(fā)送至外部控制器，從而現(xiàn)實操縱前進(jìn)F、駐 車N和后退R三種不同的行車模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無觸點電子變速搡縱手柄，其特征在于所述的 速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)由安裝在圓簡狀動手柄內(nèi)的n個磁頭和對應(yīng)安裝在中心軸上 的n個霍爾元件組成，n個磁頭分布在圓簡狀動手柄的圓簡內(nèi)側(cè)，n個霍爾元 件分散固定在與靜手柄固定連接的中心軸外側(cè)，當(dāng)動手柄旋轉(zhuǎn)至靜手柄上標(biāo)示的速度1擋、2擋.......或n擋的位置，各個磁頭分別與相應(yīng)的霍爾元件一一對應(yīng)，得出不同的擋位信號，并將電信號發(fā)送至外部控制器，從而現(xiàn)實1擋、2 擋.......或n擋n種速度狀態(tài)，上述n的取值范圍是n為2 6之間的整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無觸點電子變速操縱手柄，其特征在于所述的速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)由安裝在圓簡狀動手柄內(nèi)的四個磁頭和對應(yīng)安裝在中心軸上 的四個霍爾元件組成，四個磁頭——磁頭in、磁頭IV、磁頭V、磁頭VI分布在圓簡狀動手柄的圓筒內(nèi)側(cè)，四個霍爾元件——霍爾元件m、霍爾元件iv、霍爾元件V、霍爾元件VI分散固定在與靜手柄固定連接的中心軸外側(cè)，當(dāng)動手柄旋轉(zhuǎn)至靜手柄上標(biāo)示的速度i擋、2擋、3擋或4擋位置，磁頭in、磁頭IV、磁頭 v、磁頭vi分別與霍爾元件in、霍爾元件iv、霍爾元件v或霍爾元件vi對應(yīng)，得出不同的擋位信號，并將電信號發(fā)送至外部控制器，即產(chǎn)生速度l擋、2擋、 3擋或4擋四種速度狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的無觸點電子變速搡縱手柄，其特征在于所 述的KD操縱開關(guān)由一個磁頭和一個霍爾元件組成，磁頭安裝在所述動手柄頂 端內(nèi)底面上、與安裝在中心軸頂端的霍爾元件對應(yīng)，動手柄與中心軸之間安裝 有回位彈簧，在常態(tài)下，磁頭和霍爾元件距離較遠(yuǎn)；按壓動手柄，當(dāng)磁頭和霍 爾元件間的距離縮短到一定值后，霍爾元件觸發(fā)并輸出KD擋電信號，去掉按 壓外力后，KD擋自動復(fù)位。
專利摘要一種無觸點電子變速操縱手柄，其電氣開關(guān)部分包括由霍爾元件和磁頭構(gòu)成的行車操縱開關(guān)、速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)和KD操縱開關(guān)，行車操縱開關(guān)包括1個磁頭和分別安裝在電路板上、距擺軸旋轉(zhuǎn)中心O等徑、同一弧線兩端的兩個霍爾元件，磁頭I安裝在可繞擺軸旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動的操縱桿的端頭，能指征操縱前進(jìn)F、駐車N和后退R三種不同的行車模式；速度調(diào)節(jié)操縱開關(guān)由安裝在圓筒狀動手柄內(nèi)的2～6個磁頭和對應(yīng)安裝在中心軸上的2～6個霍爾元件組成，能分別指征2～6種速度狀態(tài)；KD操縱開關(guān)由安裝在動手柄頂端內(nèi)底面上的磁頭和對應(yīng)安裝在中心軸頂端的霍爾元件組成，可進(jìn)行快速換檔操作。該操縱桿電接觸部分不存在機械磨損，變速操縱可靠性高，故障率低。
文檔編號B60K20/02GK201276019SQ20082011343
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者覃權(quán)利, 郭榮甫, 陳維凱 申請人:柳州市華航電器有限公司