CN104455404A - 一种空挡位置传感器、变速器及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空挡位置传感器、变速器及汽车，涉及汽车控制技术领域。本发明所述的空挡位置传感器包括：设置有容纳腔室的下壳体，所述容纳腔室设有开口；盖合在所述开口上的上壳体；安装在所述容纳腔室中的电路板；设置在所述电路板上且与所述电路板信号连接的线性型霍尔芯片，所述线性型霍尔芯片与汽车中换挡轴上的磁性元件相对；设置于所述容纳腔室中的磁场处理器，所述磁场处理器位于所述线性型霍尔芯片和所述磁性元件之间，所述磁场处理器检测所述磁性元件产生的磁场，将该磁场转换成多方向的磁场并发送给所述线性型霍尔芯片，使所述线性型霍尔芯片一直能检测到磁场。所述空挡位置传感器用于提高汽车启停功能的稳定性。

Description

一种空挡位置传感器、变速器及汽车

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种空挡位置传感器、变速器及汽车。

背景技术

空挡位置传感器是汽车中一种用于检测与输出挡位信号的装置，挡位信号是汽车启动时控制***判定汽车是否可以正常启动的条件，控制***根据空挡位置传感器反馈的挡位信号来调整发动机的启停状态。因此，空挡位置传感器输出的挡位信号的准确与否直接关系到汽车启停功能的稳定性。

目前，空挡位置传感器通常包括壳体和安装在壳体中的电路板，电路板上设置有开关型霍尔芯片，开关型霍尔芯片与汽车的换挡轴上安装的磁性元件相对。工作时，换挡轴转动带动磁性元件转动，使得开关型霍尔芯片周围的磁场产生变化，开关型霍尔芯片感应到磁性元件转动带来磁场的变化后，产生对应的挡位信号并将该挡位信号反馈给控制***，控制***根据开关型霍尔芯片反馈的挡位信号判断是否发出指令控制发动机熄火或启动。

请参阅图1和图2，空挡位置传感器中的开关型霍尔芯片输出高电平表示变速器处于空挡位置，空挡位置传感器中的开关型霍尔芯片输出低电平表示变速器在挡。当换挡轴带动磁性元件由0°开始转动，转动角度小于14°时，开关型霍尔芯片为高电平，开关型霍尔芯片输出的信号为空挡信号；当转动角度等于14°时，开关型霍尔芯片由高电平转换为低电平，此时开关型霍尔芯片输出的信号为在挡信号；当转动角度大于14°时，开关型霍尔芯片保持低电平不变，开关型霍尔芯片输出的信号为在挡信号；当换挡轴带动磁性元件由大于14°反向转动，当转动角度为6°时，开关型霍尔芯片由低电平转换为高电平，此时开关型霍尔芯片输出的信号为空挡信号。

由上可知，在换挡轴的转动角度小于6°时，开关型霍尔芯片输出的信号为空挡信号，在换挡轴的转动角度大于14°时，开关型霍尔芯片输出的信号为在挡信号，但是，在换挡轴的转动角度大于等于6°，小于等于14°时，开关型霍尔芯片有时会输出空挡信号，有时会输出在挡信号，也就是说，开关型霍尔芯片输出的信号存在模糊区，模糊区的存在会导致控制***发出错误的指令，影响汽车启停功能的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种空挡位置传感器，以提高汽车启停功能的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种空挡位置传感器，包括：

设有容纳腔室的下壳体，所述容纳腔室设有开口；

盖合在所述开口上的上壳体；

安装在所述容纳腔室内的电路板；

设置在所述电路板上且与所述电路板信号连接的线性型霍尔芯片，所述线性型霍尔芯片与换挡轴上的磁性元件相对；

设置于所述容纳腔室内的磁场处理器，所述磁场处理器位于所述线性型霍尔芯片和所述磁性元件之间，所述磁场处理器将所述磁性元件产生的磁场分解成多方向的分磁场并输出，使所述线性型霍尔芯片一直能检测到所述分磁场。

进一步地，所述磁场处理器包括：磁探测模块，用于将磁场分解成所述分磁场的控制模块，用于将所述分磁场输出的磁场发射模块；其中，所述磁探测模块包括用于检测所述磁性元件产生的磁场的磁探头和用于将所述磁探头检测到的磁场发射给所述控制模块的发射装置。

优选地，所述容纳腔室中填充有环氧树脂胶，所述电路板、所述线性型霍尔芯片和所述磁场处理器置于所述环氧树脂胶中。

进一步地，所述上壳体上设置有接插件，所述接插件的电源针脚插在所述电路板的电源端中，所述接插件的接地针脚插在所述电路板的接地端中，所述接插件的信号输出针脚插在所述电路板的信号输出端中。

相对于现有技术，本发明所述的空挡位置传感器具有以下优势：

空挡位置传感器安装在变速器中，与换挡轴上的磁性元件相对，磁场处理器将磁性元件产生的磁场分解成多方向的分磁场，并将分磁场输出，使线性霍尔芯片一直能够检测到分磁场，线性型霍尔芯片输出电信号给汽车的控制***，控制***根据线性型霍尔芯片反馈的电信号判断变速器是否处于空挡位置，从而发出指令实现对发动机的控制。由于磁场处理器将磁性元件产生的磁场分解成指向多方向的分磁场，并将分磁场输出，使得线性型霍尔芯片能够一直检测到分磁场，因此，在换挡轴转动的过程中，线性霍尔元件反馈给控制***的电信号是连续的，不存在模糊区。与现有技术中存在模糊区的空挡位置传感器相比，本发明所述的空挡位置传感器反馈给控制***的信号更准确，提高了汽车启停功能的稳定性。

本发明的另一目的在于提出一种变速器，以提高汽车启停功能的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种变速器，包括：换挡轴，固定安装在所述换挡轴上的磁性元件，以及上述空挡位置传感器，所述空挡位置传感器中的线性型霍尔芯片与所述磁性元件相对设置。

优选地，所述变速器的壳体的设定位置上设置有限位凹槽，所述空挡位置传感器安装在所述限位凹槽中。

可选地，所述磁性元件与所述空挡位置传感器中的磁场处理器之间的距离为3mm-4mm，所述空挡位置传感器中的线性型霍尔芯片与所述磁场处理器之间的距离为3mm-4mm。

优选地，所述换挡轴上固定连接有固定套，所述固定套包覆在所述磁性元件上。

进一步地，所述变速器还包括定位销，所述换挡轴、所述固定套和所述磁性元件上分别设有销孔，所述定位销插在所述销孔中。

相对于现有技术，本发明所述的变速器具有以下优势：

所述变速器与上述空挡位置传感器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种汽车，以提高汽车启停功能的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车，汽车中设置有上述变速器，与所述变速器中的空挡位置传感器信号连接的控制***。

相对于现有技术，本发明所述的汽车具有以下优势：

所述汽车与上述变速器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中的空挡位置传感器中的开关型霍尔芯片的工作原理图；

图2为现有技术中的换挡轴的转动角度与挡位之间的对应关系图；

图3为本发明实施例所述的空挡位置传感器的主视图；

图4为图3中的空挡位置传感器的俯视图；

图5为本发明实施例所述的磁场处理器的立体图；

图6为图6中磁场处理器的主视图；

图7为本发明实施例所述的空挡位置传感器的占空比与换挡轴的转动角度之间的对应关系图。

附图标记说明：

11-上壳体，           12-下壳体，             2-电路板，

21-线性型霍尔芯片，   3-磁场处理器，         41-电源针脚，

42-接地针脚，         43-信号输出针脚，       5-支架，

6-容纳腔室，          7-换挡轴，             8-磁性元件，

81-定位销，           82-固定套，            9-螺栓孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的术语“占空比”是指高电平在一个周期之内所占的时间比率；术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

请参阅图3和图4，本发明实施例提供了一种空挡位置传感器，包括：下壳体12、上壳体11、电路板2、线性型霍尔芯片21和磁场处理器3。其中，下壳体12具有容纳腔室6，容纳腔室6设有开口，上壳体11盖合在开口上；电路板2、线性型霍尔芯片21和磁场处理器3设置于容纳腔室6内，电路板2通常通过支架5与上壳体11相连。具体实施时，支架5与上壳体11固定连接，或，支架5与上壳体11为一体结构；电路板2与支架5固定连接；线性型霍尔芯片21与电路板2信号连接，且线性型霍尔芯片21与汽车中换挡轴7上的磁性元件8相对；磁场处理器3位于线性型霍尔芯片21和磁性元件8之间，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场分解成多方向的分磁场，并将分磁场输出，使线性型霍尔芯片21一直能检测到分磁场。

工作时，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场分解为多方向的分磁场，并将分磁场输出，使线性型霍尔芯片21一直能检测到分磁场，线性型霍尔芯片21输出电信号给汽车的控制***，控制***根据线性型霍尔芯片21反馈的电信号判断变速器是否处于空挡位置；举例来说，请参阅图5和图6，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场转换为Bx、By和Bz三个方向的分磁场，并将Bx、By和Bz这三个方向的分磁场输出，使线性型霍尔芯片21一直能检测到分磁场。当换挡轴7转动时，带动磁性元件8转动，使得磁性元件8产生的磁场强度发生变化，从而使得磁场处理器3输出的分磁场的磁场强度发生变化，线性型霍尔芯片21检测到的分磁场的强度发生变化，使得线性型霍尔芯片21反馈给控制***的电信号发生变化，控制***根据线性型霍尔芯片21反馈的电信号判断变速器是否处于空挡位置，从而发出指令实现对发动机的控制。

具体实施时，可根据线性型霍尔芯片21反馈的电信号的占空比来判断变速器所在的挡位，不同挡位对应不同范围的占空比，不同挡位对应的占空比的范围可根据实际情况进行设定。举例来说，如图7所示，当占空比处于5％-31％之间时为空挡区，表示变速器处于空挡状态；当占空比处于31％-71％之间时为在挡区，表示变速器处于在挡状态；当占空比处于71％-95％之间时为倒档区，表示变速器处于倒档状态；当占空比处于0％-5％之间或95％-100％之间时为诊断区，此时表示换档轴7的旋转角度超出了预设范围，可能是由于换档轴7使用时间较长产生了磨损，此时控制***不改变发动机的状态，若占空比多次处于诊断区域，控制***发出信号提醒操作人员，操作人员可根据换档轴7的具体情况更改各挡位对应的占空比区间或更换换挡轴7。图7中将占空比为15％时换挡轴7所处的位置设为换档轴7的初始状态，占空比为85％时换档轴7旋转的角度为换挡轴7的最大旋转角度，当换挡轴7从初始状态开始旋转，占空比也随着换挡轴7的旋转而变大，在设定的范围内，占空比与换档轴7的旋转角度呈线性关系。

由于在上述空挡位置传感器中，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场分解成多方向的分磁场，并将分磁场输出，使得线性型霍尔芯片21能够一直检测到分磁场，因此，在换挡轴7转动的过程中，线性型霍尔芯片21能够精确地检测到分磁场强度的变化，且连续的将电信号反馈给控制***。与现有技术中存在模糊区的空挡位置传感器相比，本发明所述的空挡位置传感器反馈给控制***的信号更准确，提高了汽车启停功能的稳定性。

具体实施时，上述磁场处理器3可包括如下模块：磁探测模块，控制模块和磁场发射模块，其中，磁探测模块包括用于检测磁性元件8产生的磁场的磁探头和用于将磁探头检测到的磁场发射给控制模块的发射装置；控制模块包括用于将磁场分解成多方向的分磁场的单片机；磁场发射模块用于将分磁场输出，使线性型霍尔芯片21一直能检测到分磁场。

为了避免电路板2长时间使用被灰尘或水腐蚀，在一种优选实施方式中，容纳腔室6中填充有环氧树脂胶，电路板2、线性型霍尔芯片21和磁场处理器3置于环氧树脂胶中。环氧树脂胶将整个容纳腔室6填充满，将电路板2、线性型霍尔芯片21和磁场处理器3都包覆住，当将上壳体11与下壳体12粘合起来后，容纳空腔6成为一个密闭的空间，防止了灰尘和水进入容纳空腔6，从而避免了电路板2产生腐蚀。

为便于给线性型霍尔芯片21通电，以及便于将线性型霍尔芯片21产生的电信号反馈给控制***，请继续参阅图3和图4，在一种优选实施方式中，上壳体11上设置有接插件，接插件的电源针脚41的一端插在电路板2的电源端中，另一端插在汽车的电源端中；接插件的接地针脚42的一端插在电路板2的接地端中，另一端插在汽车的接地端中；接插件的信号输出针脚43的一端插在电路板2的信号输出端中，另一端插在控制***的信号接收端中。

实施例二

本发明实施例二提供了一种变速器，包括：换挡轴7、磁性元件8和上述实施例一所提的空挡位置传感器，其中，磁性元件8固定安装在换挡轴7上，空挡位置传感器安装在换挡轴7旁，空挡位置传感器中的线性型霍尔芯片21与磁性元件8相对。

本发明实施例二提供的变速器中的空挡位置传感器的工作过程与实施例一中的空挡位置传感器的工作过程相同，在此不再赘述。由于在上述变速器的空挡位置传感器中，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场分解成多方向的分磁场，并将分磁场输出，使得线性型霍尔芯片21能够一直检测到分磁场，因此，在换挡轴7转动的过程中，线性型霍尔芯片21能够精确地检测到分磁场强度的变化，且连续的将电信号反馈给汽车的控制***。与现有技术中的变速器相比，本发明实施例二所提的变速器提高了汽车启停功能的稳定性。

值得一提的是，空挡位置传感器与变速器的壳体相连，空挡位置传感器与变速器的壳体之间的连接方式可以为点焊连接或螺栓连接。为便于拆卸空挡位置传感器，如图4所示，通常在空挡位置传感器的上壳体11上设置两个螺栓孔9，通过螺栓将空挡位置传感器与变速器的壳体连接。为了防止在安装的过程中空挡位置传感器相对磁性元件8产生偏移，优选地，在变速器的壳体的设定位置上设置有限位凹槽，该设定位置为变速器的壳体与空挡位置传感器的上壳体11的接触区域。安装空挡位置传感器时，空挡位置传感器的上壳体11位于限位凹槽中，限位凹槽防止了空挡位置传感器相对磁性元件8产生偏移。

在上述变速器中，磁性元件8与空挡位置传感器中的磁场处理器3之间的距离，及空挡位置传感器中的线性霍尔元件21与磁场处理器3之间的距离，可根据变速器内的空间大小、磁性元件8的大小、线性型霍尔芯片21的灵敏度等多种因素进行设计。为了达到更高的检测精度，优选地，磁性元件8与磁场处理器3之间的距离、以及线性霍尔元件21与磁场处理器3之间的距离相等，其中，磁性元件8与磁场处理器3之间的距离为3mm-4mm，线性霍尔元件21与磁场处理器3之间的距离为3mm-4mm。

为便于将上述变速器中的磁性元件8固定安装到换挡轴7上，优选地，在换挡轴7上设置有固定套82，固定套82可以与换挡轴7为一体结构，磁性元件8通过浇铸的方式设置到固定套82的内部，固定套82包覆在磁性元件8上。

为使包覆有固定套82的磁性元件8与换挡轴7的连接更稳固，优选地，上述变速器还包括定位销81，具体实施时，换挡轴7、固定套82和磁性元件8上分别设有销孔，定位销穿过换挡轴7的销孔、固定套82的销孔和磁性元件8的销孔，将换挡轴7、固定套82和磁性元件8更稳固地连接起来。

实施例三

本发明实施例三提供了一种汽车，汽车中设置有上述实施例二所提的变速器，以及与变速器中的空挡位置传感器信号连接的控制***。

本发明实施例三提供的汽车中的空挡位置传感器的工作过程与实施例一中的空挡位置传感器的工作过程相同，在此不再赘述。由于在上述汽车的空挡位置传感器中，磁场处理器3将磁性元件8产生的磁场分解成多方向的分磁场，并将分磁场输出，使得线性型霍尔芯片21能够一直检测到分磁场，因此，在换挡轴7转动的过程中，线性型霍尔芯片21能够精确地检测到分磁场强度的变化，且连续的将电信号反馈给控制***，使控制***根据线性型霍尔芯片21反馈的电信号准确的判断变速器所在的挡位，从而正确判断是否发出指令控制发动机的启动或熄火，进而提高了汽车启停功能的稳定性。

需要说明的是，当控制***根据空挡位置传感器反馈的电信号判断变速器处于空挡状态时，控制***发出指令使发动机熄火或启动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空挡位置传感器，其特征在于，包括：

设有容纳腔室(6)的下壳体(12)，所述容纳腔室(6)设有开口；

盖合在所述开口上的上壳体(11)；

安装在所述容纳腔室(6)内的电路板(2)；

设置在所述电路板(2)上且与所述电路板(2)信号连接的线性型霍尔芯片(21)，所述线性型霍尔芯片(21)与换挡轴(7)上的磁性元件(8)相对；

设置于所述容纳腔室(6)内的磁场处理器(3)，所述磁场处理器(3)位于所述线性型霍尔芯片(21)和所述磁性元件(8)之间，所述磁场处理器(3)将所述磁性元件(8)产生的磁场分解成多方向的分磁场并输出，使所述线性型霍尔芯片(21)一直能检测到所述分磁场。

2.根据权利要求1所述的空挡位置传感器，其特征在于，所述磁场处理器(3)包括：磁探测模块，用于将磁场分解成所述分磁场的控制模块，用于将所述分磁场输出的磁场发射模块；其中，所述磁探测模块包括用于检测所述磁性元件(8)产生的磁场的磁探头和用于将所述磁探头检测到的磁场发射给所述控制模块的发射装置。

3.根据权利要求1所述的空挡位置传感器，其特征在于，所述容纳腔室(6)中填充有环氧树脂胶，所述电路板(2)、所述线性型霍尔芯片(21)和所述磁场处理器(3)置于所述环氧树脂胶中。

4.根据权利要求1所述的空挡位置传感器，其特征在于，所述上壳体(11)上设置有接插件，所述接插件的电源针脚(41)插在所述电路板(2)的电源端中，所述接插件的接地针脚(42)插在所述电路板(2)的接地端中，所述接插件的信号输出针脚(43)插在所述电路板(2)的信号输出端中。

5.一种变速器，其特征在于，包括：换挡轴(7)，固定安装在所述换挡轴(7)上的磁性元件(8)，以及如权利要求1-4任一项所述的空挡位置传感器，所述空挡位置传感器中的线性型霍尔芯片(21)与所述磁性元件(8)相对设置。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述变速器的壳体的设定位置上设置有限位凹槽，所述空挡位置传感器安装在所述限位凹槽中。

7.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述磁性元件(8)与所述空挡位置传感器中的磁场处理器(3)之间的距离为3mm-4mm，所述空挡位置传感器中的线性型霍尔芯片(21)与所述磁场处理器(3)之间的距离为3mm-4mm。

8.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述换挡轴(7)上固定连接有固定套(82)，所述固定套(82)包覆在所述磁性元件(8)上。

9.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，还包括定位销(81)，所述换挡轴(7)、所述固定套(82)和所述磁性元件(83)上分别设有销孔，所述定位销(81)插在各所述销孔中。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车中设置有如权利要求5-9任一项所述的变速器，与所述变速器中的空挡位置传感器信号连接的控制***。