CN107533337B - 用于齿轮组件的传感器装置 - Google Patents
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Abstract
这里提供了一种用于将多个传感器包含在与齿轮组件相联接的壳体组件(10)内的方案。在一种方案中，传感器装置(50)包括：壳体组件(10)，该壳体组件包括第一部分(12)和与第一部分(12)相联接的第二部分(18)；以及一组速度传感器(52A‑C)，该组速度传感器布置在第一部分(12)内。在一种方案中，该组速度传感器(52A‑C)构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。传感器装置(50)还包括位置传感器(56)，该位置传感器布置在第二部分内。在一种方案中，该位置传感器(56)构造成检测停车锁定元件的位置。传感器装置(50)还包括PCB(60)，该PCB布置在壳体组件(10)内，其中，该组速度传感器(52A‑C)和位置传感器(56)与PCB(60)连接。
Description
技术领域
本公开总体涉及传感器领域，更特别是涉及一种提供用于齿轮组件的模块式传感器装置的装置和方法。
背景技术
对于自动和手动变速器的发动机，使用多种传感器来提供关于致动器、相关换挡连杆以及作用于其上的离合器、制动器和齿轮的当前位置的实时数据。这些数据由变速器控制模块(TCM)利用来确认例如换挡的开始和结束，因此确认变速器的总体状态。这些数据也用于对即将发生或实际的部件故障的自我诊断。
在自动齿轮(比)换挡***中，传感器向TCM提供关于***中的一个或多个齿轮的速度、方向、位置等的所需数据。当前的方法将这些传感器各自提供为单独和独立的组件***的部件。这可能产生问题，例如，当多个传感器和传感器组件***包含至***的限定区域内时。在双离合手动变速器的情况下(其中，紧密接近地使用多个传感器)，物理空间的限制可能阻碍一个或多个传感器关于变速器优化定位，从而限制了总体效用。
发明内容
考虑到上述情况，优选是提供一种包括用于齿轮组件的模块式传感器装置的***和方法，该模块式传感器装置包括在壳体内的多个传感器，从而满足空间限制和各传感器的优化布置。而且，优选是提供这样一种***和方法，该***和方法降低了总成本，并提高了装配的容易性。
根据本公开，用于齿轮组件的示例传感器装置可以包括：壳体组件，该壳体组件包括第一部分和与该第一部分相联接的第二部分；以及一组速度传感器，该组速度传感器布置在第一部分内，其中，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。传感器装置还可以包括位置传感器，该位置传感器布置在第二部分内，其中，位置传感器构造成检测停车锁定元件的位置。传感器装置还可以包括第一印刷电路板(PCB)，该第一印刷电路板布置在壳体组件内，其中该组速度传感器和位置传感器连接到第一PCB。
根据本公开，用于齿轮组件的示例传感器***可以包括一组速度传感器，该组速度传感器布置在壳体组件的第一部分内，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。传感器***还可以包括位置传感器，该位置传感器布置在壳体组件的第二部分内，该位置传感器构造成检测停车锁定元件的位置，其中，该组速度传感器和位置传感器电连接到布置在壳体组件的第一部分内的第一印刷电路板(PCB)。
用于监测齿轮组件的示例方法可以包括在壳体组件的第一部分内提供一组速度传感器，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。该方法还可以包括在壳体组件的第二部分内提供位置传感器，该位置传感器构造成检测停车锁定元件的位置。该方法还可以包括使得该组速度传感器和位置传感器电连接到布置在壳体组件的第一部分内的第一印刷电路板(PCB)。
附图说明
图1是表示根据示例实施例的壳体组件的等距视图。
图2是表示根据示例实施例的、在图1中所示的壳体组件的侧视图。
图3是表示根据示例实施例的、在图1中所示的壳体组件的正视图。
图4是表示根据示例实施例的、在图1中所示的壳体组件的仰视图。
图5是表示根据示例实施例的传感器装置的分解等距视图，该传感器装置包括一组速度传感器和位置传感器以及图1中所示的壳体组件。
图6是表示根据示例实施例的、在图6中所示的传感器装置的等距半透明视图。
图7是表示根据示例实施例的、在图6中所示的传感器装置的印刷电路板的等距视图。
图8是表示根据示例实施例的、在图6中所示的传感器装置内的第一和第二印刷电路板之间的连接的侧剖图。
图9是表示根据示例实施例的、在图6中所示的位置传感器的俯视剖视图。
图10是表示根据示例实施例的、在图9中所示的位置传感器的等距视图。
图11是表示根据示例实施例的、齿轮组件与图1中所示的壳体组件一起的等距视图。
图12是表示根据示例实施例的、在图1所示的壳体组件与齿轮组件盖的连接的等距剖视图。
图13是表示根据示例实施例的示例方法的流程图。
附图不需要按比例。附图只是图示，而并不描述本公开的特定参数。附图将描绘本公开的典型实施例，因此不应当认为是限制范围。附图中，相同参考标号表示相同元件。
具体实施方式
下面将参考附图更充分地介绍根据本公开的***和方法，附图中表示了***和方法的实施例。不过，***和方法可以以多种不同形式来实施，且不应解释为局限于本文所述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开完全和完整，并将向本领域技术人员充分传达***和方法的范围。
为了方便和简明，本文将使用术语例如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“竖直”、“水平”、“横向”和“纵向”来介绍这些部件和它们的构成部分的相对位置和方位，各自相对于传感器装置和/或壳体组件的几何形状和方位，如图1-12中所示。所述术语将包括具体提及的词语、它们的派生词和类似含义的词。
如本文中所使用，以单数来叙述和跟在词“一”或“一个”后面的元件或操作应当理解为不排除多个元件或操作，除非明确说明了这样排除。而且，本公开所述的“一个实施例”不应解释为排除还包括所述特征的另外实施例的存在。
如上所述，本文提供了用于将多个传感器包含至壳体组件内的方法，该壳体组件与齿轮组件相联接。在一种方法中，传感器装置包括：壳体组件，该壳体组件包括第一部分和与该第一部分相联接的第二部分；以及一组(即一个或更多个)速度传感器，该组速度传感器布置在第一部分内。在一种方法中，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。传感器装置还包括布置在第二部分内的位置传感器。在一个实施例中，位置传感器构造成检测停车锁定元件的位置。传感器装置还包括布置在壳体组件内的第一印刷电路板(PCB)，其中，该组速度传感器和位置传感器连接至第一PCB。
参考图1-4，图中表示了根据本公开的壳体组件10的示例实施例。这里介绍的示例壳体组件10用于容纳多个传感器，这些传感器用于监测齿轮组件的部件，如后面更详细所述。与使用各自安装组件来将各传感器附接于齿轮组件的传统方法相比，壳体组件10设计成节省空间以及降低成本和复杂性。
如图所示，壳体组件10包括：第一部分12，该第一部分具有第一端14和第二端16；以及第二部分18，其中，第二部分18与第一部分12在第二端16处相联接。在示例实施例中，第二部分18布置成大致垂直于第一部分12。不过应当知道，这种布置方式并不是限制，在其它实施例中，壳体组件10的总体形状可以根据进行监测的具体齿轮组件而变化。
壳体组件10还包括多个传感器筒20A-C，各传感器筒构造成接收速度传感器。如图所示，各传感器筒20A-C与壳体组件10的第一部分12相联接，并垂直离开第一部分12的底表面24地延伸。多个传感器筒20A-C可以是筒形形状，并沿第一部分12布置，如图所示，其中，靠近第一端14的传感器筒20A与传感器筒20B-C偏移。不过，在另一实施例中，可选地，传感器筒可以例如根据进行监测的具体齿轮组件来布置。
如图3-4中更清楚所示，传感器筒20A-C与在第一端14和第二端16之间沿第一部分12的底表面24延伸的支撑肋22相联接。支撑肋22可以包括矩形形状的刚性框架元件，该框架元件定向成垂直于底表面24。在一些实施例中，支撑肋22包括圆形支撑部件28，该圆形支撑部件与底表面24相联接，并定位在传感器筒20A-B之间。圆形支撑部件28包括垂直于支撑肋22定向的一个或多个径向支撑元件29。提供包括圆形支撑部件28和径向支撑元件29的支撑肋22使得第一部分12的变形最小化。
在一个实施例中，各传感器筒20A-C包括从它的外表面伸出的一个或多个径向支撑元件26，其中，各传感器筒20A-C与第一部分12的底表面24相联接。径向支撑元件26增加了传感器筒20A-C的稳定性。在示例实施例中，与传感器筒20B-C相联接的一个或多个径向支撑元件26定向成垂直于支撑肋22，而与传感器筒20A和20C相联接的一个或多个径向支撑元件26与支撑肋22对齐和沿支撑肋22延伸。不过，这种布置方式并不是限制。
再参考图1-4，壳体组件10还包括肩部区域30，该肩部区域布置在第一部分12和第二部分18的相交处。肩部区域30包括：支撑板32，该支撑板具有安装螺钉孔34；以及销36，用于将壳体组件10在第二端16处安装到齿轮组件盖上，如下面将更详细所示和所述。壳体组件10还包括一组销38，该组销38与第一部分12的第一端14相联接，用于使得壳体组件10与齿轮组件盖相联接。
壳体组件10还包括与第一部分12相联接的第三部分42。如图所示，第三部分42包括一组支撑部件44A-B，该组支撑部件44A-B在第三部分42的空腔48内在侧壁46A-B之间延伸。第三部分42为壳体组件10提供附加的支撑和刚性。在一个实施例中，传感器筒20A-B的径向支撑元件26沿着第一部分12的底表面24联接到第三部分42，如图4中更清楚所示。
下面参考图5-8，图中表示了传感器装置50的示例实施例，该传感器装置50包括在壳体组件10内的多个传感器。传感器装置50包括一组(即一个或多个)速度传感器52A-C，该组速度传感器布置在壳体组件10的第一部分12的相应传感器筒20A-C内。在示例实施例中，速度传感器52A-C构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。具体地说，速度传感器52A和52C可以是变速器输入轴速度传感器(TISS)，用于检测手动变速器齿轮组件的输入轴的瞬时速度。同时，速度传感器52B可以是变速器输出轴速度传感器(TOSS)，用于检测手动传动齿轮组件的输出轴的瞬时速度。然后，由速度传感器52A-C产生的数据可以输出至变速器控制单元(未示出)。
传感器装置50还包括位置传感器56，该位置传感器56布置在壳体组件10的第二部分18的空腔58内。在示例实施例中，位置传感器56构造成检测停车锁定元件的位置，该停车锁定元件可与齿轮组件一起操作。具体地说，位置传感器56可以是磁检测装置，它能够检测铁磁物体例如停车锁定元件在它附近的存在。位置传感器56可以利用磁场和使用感测部件，该感测部件检测磁场强度的变化。下面将更详细地介绍位置传感器56相对于停车锁定元件的操作。
传感器装置50还包括：第一PCB60，该第一PCB布置在壳体组件10的第一部分12的空腔62内；以及第二PCB64，该第二PCB布置在壳体组件10的第二部分18的空腔58内。第一PCB60构造成连接在其中的各速度传感器52A-C和56。在一个实施例中，如图5和7中更清楚所示，各速度传感器52A-C和56包含一组端子68A-D，用于与第一PCB60中的一组相应开口70A-D接合。端子68A-D延伸穿过开口70A-D，且一旦联接(例如通过使用焊接接头)就将速度传感器52A-C与位置传感器56电连接。
现在参考图8，图中表示了用于连接第一PCB60和第二PCB64的示例实施例。图中表示了第一部分12和第二部分18沿着图3的切割线A-A的剖视图。在示例实施例中，位置传感器56包括第二PCB64，该第二PCB与布置在壳体组件10的第二部分18内的载体72相联接。如图所示，第一PCB60通过一个或多个电引线74A-N而与第二PCB64电连接，该电引线延伸穿过并嵌入肩部区域30的壁76内。电引线74A-N在壳体组件10的第一部分12的第一端14处与端子68D连接。通过使得引线74A-N延伸穿过壁76，位置传感器56可以与速度传感器52A-C分开定位，但仍然经由第一和第二PCB60和64而电连接。
下面参考图9-10，图中表示了根据本公开示例实施例的位置传感器56。在该实施例中，位置传感器56包括第二PCB64，该第二PCB与载体72相联接，该载体布置在第二部分18内。在第二部分18的近端80处，电引线74A-C与第二PCB64连接。在第二部分18的远端84处，位置传感器56包括与磁体90相邻的霍尔效应芯片88。霍尔效应芯片88经由一组电引线94A-C而与第二PCB64相联接，并构造成检测停车锁定元件98的叉形件96的运动，该停车锁定元件可与齿轮组件100(例如，双离合手动变速器)一起操作。在一个实施例中，霍尔效应芯片88可以感测叉形件96的位置，这用于区分停车锁定位置和空档位置。然后，霍尔效应芯片88根据叉形件96的位置而输出不同的占空比。输出曲线(例如，叉形件96的位置VS占空比)是可编程的。
在一个实施例中，停车锁定元件98适于一旦车辆自身已停车就防止驱动轮旋转(即车辆运动)。停车锁定元件98可以布置在齿轮组件100的内部以便作用于齿轮组件100的辅助轴上，或者可以布置在差速器内部。而且，停车锁定元件98可以包括致动器，该致动器可以是液压、电的或机械的，用于使得停车锁定元件98布置在空档位置(在该空档位置中，驱动轮自由旋转)或锁定位置(在该锁定位置中，将防止驱动轮旋转)。
在一个实施例中，霍尔效应芯片88可以集成在单个集成电路中，该集成电路包含调节电路，以便放大或改变霍尔效应芯片88的输出。如图所示，霍尔效应芯片88安装在载体72内，垂直于磁路的磁体90，该磁路包括激励器(即被感测的叉形件96)。在该实施例中，与磁体嵌入叉形件中相反，霍尔效应芯片88包括嵌入的磁体90，以便减少磁场强度在叉形件制造商之间的变化，从而提高位置传感器56的精度。
在一些实施例中，叉形件96是高磁导率元件，这使得当叉形件96和磁体90之间的距离减小时磁场强度将增加。也就是说，当叉形件96相对于静止的霍尔效应芯片88在空档位置和停车锁定位置之间运动距离D1时，磁路的变化使得通过霍尔效应芯片88的磁通量以与叉形件96'的停车锁定位置相对应的方式变化。当磁通量变化时，磁场强度发生相应变化，这增加了霍尔效应芯片88的横过电压。然后，该信息可以输出至变速器控制单元(未示出)。
下面参考图11-12，图中表示了与齿轮组件100相联接的传感器装置50的示例实施例。在该实施例中，壳体组件10的第一部分12经由一组销38而在第一端14处与法兰104相联接，该组销可与法兰104中相应的一组开口操作接合。在第二端16处，壳体组件10通过安装螺钉孔34而与齿轮组件100相联接。壳体组件10还使用销36而与齿轮组件盖106相联接，该销36与齿轮组件盖106中的对应开口110接合，如图1中更清楚所示。
下面参考图13，图中表示了根据本公开的、用于监测齿轮组件的示例方法200的流程图。下面将结合图1-12中所示的壳体组件10和/或传感器装置50来介绍方法200。
方法200包括在壳体组件的第一部分内提供一组速度传感器，如方框210所示。在一些实施例中，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速。在一些实施例中，该组速度传感器包括两个(2)变速器输入轴速度传感器和一个(1)变速器输出轴速度传感器。
方法200还包括在壳体组件的第二部分内提供位置传感器，如方框220所示。在一些实施例中，位置传感器构造成检测停车锁定元件的位置。
方法200还包括使得该组速度传感器以及位置传感器与布置在壳体组件的第一部分内的第一印刷电路板(PCB)电连接，如方框230所示。在一些实施例中，一组端子使得所述一组速度传感器和位置传感器中的每个传感器与第一个PCB电连接。在一些实施例中，传感器装置包括一个或多个电引线，该电引线使得位置传感器与第一PCB连接。
考虑到上面所述，通过本文中公开的实施例至少获得以下优点。首先，用于齿轮组件的模块式传感器装置包括在壳体内的多个传感器，从而满足空间限制和优化各传感器的布置。其次，传感器装置与现有的速度传感器和位置传感器相容，从而更容易改装。第三，单个PCB连接传感器装置的每个传感器，从而节省空间和成本。第四，与磁体嵌入叉形件中相反，位置传感器的霍尔效应传感器包括嵌入的磁体，以便减少磁场强度在叉形件制造商之间的变化，从而提高位置传感器的精度。
尽管本文已经介绍了本公开的某些实施例，但是本公开将并不局限于此，因为本公开将如本领域所允许和说明书所读出的范围一样宽。因此，上面的说明书并不认为是限制，而只是作为特殊实施例的实例。本领域技术人员将设想在附加权利要求的范围和精神内的其它变化形式。
Claims (20)
1.一种齿轮组件的传感器装置，包括：
多个齿轮以及能够与所述多个齿轮一起操作的停车锁定元件；
传感器装置，所述传感器装置包括：
壳体组件，该壳体组件包括第一部分和与该第一部分相联接的第二部分，其中第一部分包括多个传感器筒，所述传感器筒垂直离开第一部分的底表面地延伸；所述多个传感器筒中的每个与所述多个齿轮中的一齿轮对齐；以及所述多个传感器筒中的两个传感器筒彼此直接相邻地布置；
一组速度传感器，该组速度传感器布置在第一部分的所述多个传感器筒内，该组速度传感器构造成检测所述多个齿轮中的一个或多个齿轮的转速；
位置传感器，该位置传感器布置在第二部分内，该位置传感器邻近停车锁定元件地定位；以及
第一印刷电路板，该第一印刷电路板布置在壳体组件内，其中，所述一组速度传感器和所述位置传感器连接到第一印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，还包括：一组端子，以便使得所述一组速度传感器和所述位置传感器中的每个与第一印刷电路板电连接。
3.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，还包括：一个或多个电引线，所述电引线使得位置传感器与第一印刷电路板连接。
4.根据权利要求3所述的齿轮组件的传感器装置，还包括：第二印刷电路板，该第二印刷电路板与位置传感器相联接，该第二印刷电路板布置在壳体组件的第二部分内。
5.根据权利要求4所述的齿轮组件的传感器装置，其中：壳体组件的第二部分包括布置在第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的肩部区域，所述一个或多个电引线嵌入肩部区域的框架内。
6.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，其中：位置传感器包括在壳体组件的第二部分的远端处与磁体相邻的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器构造成检测停车锁定元件的运动。
7.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，其中：壳体组件的第一部分具有第一端和第二端，壳体组件的第二部分与壳体组件的第一部分在第二端处联接。
8.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，其中：壳体组件的第一部分布置成基本垂直于壳体组件的第二部分。
9.根据权利要求1所述的齿轮组件的传感器装置，还包括：一组销，该组销与壳体组件的第一部分的第一端相联接，用于使得壳体组件与齿轮组件盖相联接。
10.一种传感器***，包括：
一组速度传感器，该组速度传感器布置在壳体组件的第一部分的多个传感器筒内，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速，其中所述多个传感器筒垂直离开第一部分的底表面地延伸；所述多个传感器筒中的每个与所述齿轮组件中的一齿轮对齐；以及所述多个传感器筒中的两个传感器筒彼此直接相邻地布置；以及
位置传感器，该位置传感器布置在壳体组件的第二部分内，该位置传感器检测能够与所述齿轮组件一起操作的停车锁定元件的位置，其中，所述一组速度传感器和所述位置传感器电连接到布置在壳体组件的第一部分内的第一印刷电路板。
11.根据权利要求10所述的传感器***，其中：所述一组速度传感器和所述位置传感器中的每个包括与第一印刷电路板电连接的一组端子。
12.根据权利要求10所述的传感器***，其中：位置传感器包括用于与第一印刷电路板连接的一个或多个电引线。
13.根据权利要求12所述的传感器***，其中：位置传感器与布置在壳体组件的第二部分内的第二印刷电路板相联接。
14.根据权利要求13所述的传感器***，其中：所述一个或多个电引线嵌入壳体组件的肩部区域的框架内，所述肩部区域布置在第一印刷电路板和第二印刷电路板之间。
15.根据权利要求10所述的传感器***，其中：位置传感器包括在壳体组件的第二部分的远端处与磁体相邻的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器构造成检测停车锁定元件的运动。
16.根据权利要求10所述的传感器***，其中：壳体组件的第一部分具有第一端和第二端，壳体组件的第二部分与壳体组件的第一部分在第二端处相联接，且壳体组件的第一部分布置成基本垂直于壳体组件的第二部分。
17.一种监测方法，包括：
在壳体组件的第一部分的多个传感器筒内提供一组速度传感器，该组速度传感器构造成检测齿轮组件的一个或多个齿轮的转速，其中所述多个传感器筒垂直离开第一部分的底表面地延伸；所述多个传感器筒中的每个与所述齿轮组件中的一齿轮对齐；以及所述多个传感器筒中的两个传感器筒彼此直接相邻地布置；
在壳体组件的第二部分内提供位置传感器，该位置传感器检测能够与所述齿轮组件一起操作的停车锁定元件的位置；以及
使得所述一组速度传感器和所述位置传感器电连接到布置在壳体组件的第一部分内的第一印刷电路板。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：在壳体组件的第二部分内提供第二印刷电路板，该第二印刷电路板与位置传感器相联接。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：使用位于壳体组件的肩部区域内的一个或多个电引线来将第一印刷电路板电连接到第二印刷电路板。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：将壳体组件联接到齿轮组件盖。
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