CN204201039U - 一种磁感应开关、换挡机构及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁感应开关、换挡机构以及车辆，该磁感应开关包括壳体、位于该壳体内部的磁感应组件和设置在该壳体上的接插件，所述磁感应组件根据磁场变化输出不同的电信号，所述接插件与所述磁感应组件电连接，其中，所述磁感应开关还包括磁体，该磁体设置在所述壳体中并与所述磁感应组件相对应地设置。通过将磁体设置在磁感应开关的壳体内部，可以防止磁体吸附铁粉等杂质，避免磁场发生变化，从而可以提高磁感应开关的信号精度，并且可以保护磁体不易受到磨损或撞击，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆领域，具体地，涉及一种磁感应开关以及换挡机构及车辆。
背景技术
随着社会的快速发展，汽车越来越普及，但是现在能源短缺成为汽车快速发展一项制约因素，通过改进汽车的各项性能，降低整车油耗，生产出更节能、更环保的汽车，是当今汽车行业的主流。
智能启停的应用给降低整车油耗带来新的曙光，空挡开关是智能启停的一个核心零部件，磁感应开关在正确的时间内给电子控制单元(ECU)提供正确的空挡信号和在挡信号，并根据车速信号和油门踏板信号，实现汽车手动变速器智能启停，降低了整车油耗；另外磁感应开关也是怠速提升和一键启动***的关键零部件；磁感应开关结构布置简单而且可靠，保证信号准确而稳定输出是非常必要的。
现有的磁感应开关组件由磁感应开关和感应组件组成，其中感应组件布置在换挡轴上，感应组件包括磁铁和感应体，磁铁固定在感应体上，磁感应开关内置霍尔感应芯片。换挡时，感应体随着换挡轴旋转，磁铁相对霍尔芯片位置发生变化，通过霍尔芯片的磁通量发生变化，致使霍尔芯片输出高低电平，并将信号输出给整车控制器，满足整车***功能要求。
现有的磁感应开关需要独立开发感应体组件，使磁铁外置在磁感应开关的外部，致使零部件数量增加，开发成本和管理成本都会增加，另外磁铁安置在磁感应开关的外部即变速箱的内部，使用一段时间后变速箱内产生的大量铁屑会附着在感应体上，使磁铁强度发生变化，对开关信号输出精度造成影响。
因此，需要提供一种能够输出精确的电子信号的磁感应开关
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种磁感应开关，该磁感应开关能够输出精确的电子信号的磁感应开关。
另外，本实用新型的目的还包括提供一种换挡机构，该换挡机构的磁感应开关能够输出精确的电子信号的磁感应开关。
此处，本实用新型的目的还包括提供一种车辆，该车辆的磁感应开关能够输出精确的电子信号的磁感应开关。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种磁感应开关，该磁感应开关包括壳体、位于该壳体内部的磁感应组件和设置在该壳体上的接插件，所述磁感应组件根据磁场变化输出不同的电信号，所述接插件与所述磁感应组件电连接，其中，所述磁感应开关还包括磁体，该磁体设置在所述壳体中并与所述磁感应组件相对应地设置。
优选地，所述磁感应组件包括相互电连接的霍尔元件和电路板。
优选地，所述霍尔元件与所述磁体的距离大于1mm。
优选地，所述磁感应开关还包括衬套，该衬套设置在所述壳体中以固定所述电路板，所述衬套将所述磁感应组件与所述接插件电连接。
另外，本实用新型还提供了一种换挡机构，其中，该换挡机构包括换挡轴并且设置有根据以上任意一项方案所述的磁感应开关，所述换挡轴上设置有聚磁体，该磁感应开关位于所述聚磁体附近，其中，当所述换挡轴处于空挡位置时，所述磁感应开关输出空挡信号；当所述换挡轴处于在挡位置时，所述磁感应开关输出在挡信号。
优选地，当所述换挡轴的所述聚磁体与所述磁感应开关的所述磁体正对时，此位置限定为所述换挡轴的标准位置，当所述换挡轴由所述标准位置旋转的角度小于或等于第一预定角度时，所述换挡轴处于空挡位置；当所述换挡轴由所述标准位置旋转的角度大于或等于第二预定角度时，所述换挡轴处于在挡位置。
优选地，所述第一预定角度为6°，所述第二预定角度为14°。
优选地，当所述换挡轴位于所述标准位置时，所述磁***于所述磁感应组件和所述聚磁体之间。
优选地，当所述换挡轴位于所述标准位置时，所述磁体与所述聚磁体之间的距离大于2mm。
另外，本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括电子控制单元和变速箱，其中，该车辆设置有根据以上任意一项方案所述的换挡机构，所述换挡机构的接插件与所述电子控制单元电连接，所述换挡轴与所述变速箱连接。
通过上述技术方案，通过将磁体设置在磁感应开关的壳体内部，可以防止磁体吸附铁粉等杂质，避免磁场发生变化，从而可以提高磁感应开关的信号精度，并且可以保护磁体不易受到磨损或撞击，延长使用寿命。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的一种具体实施方式的磁感应开关的部分剖视图；
图2是根据本实用新型的一种具体实施方式的换挡机构的结构示意图。
附图标记说明
1 壳体 2 电路板
3 接插件 4 磁体
5 霍尔元件 6 衬套
7 换挡轴 8 聚磁体
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
如图1所示，根据本实用新型的一种具体实施方式，提供了一种磁感应开关，该磁感应开关包括壳体1、位于壳体1内部的磁感应组件和设置在该壳体1上的接插件，所述磁感应组件根据磁场变化输出不同的电信号，接插件3与所述磁感应组件电连接，其中，所述磁感应开关还包括磁体4，磁体4设置在所述壳体1中并与所述磁感应组件相对应地设置。所述磁感应组件包括可以感应到磁场的装置，例如磁感应线圈、霍尔元件或其他磁感应部件，所述磁感应组件可以将磁场信号转化为电信号传送到相应的电子控制单元进行分析以做出相应的反应。其中，接插件3可以包括多个导电端，例如电源端、接地端以及信号输出端，所述电源端用于为所述磁感应组件提供电力，所述接地端用于将所述磁感应组件电连接到接地线以防止漏电伤人，所述信号输出端用于将所述磁感应组件电连接于电子控制单元等部件以传递电信号。
在本实用新型中，磁体4的磁场分布的变化可以通过其他聚磁体或磁体与磁体4的相对位置的变化来实现，从而使所述磁感应组件可以感应到磁场的变化以输出不同电信号。以下将详细描述。由于将磁体4设置在壳体1内部，因此可以防止铁粉等杂质吸附在磁体4表面，以保证所述磁感应开关在长期使用过程中，磁体4的磁场分布不会大范围的变化，从而可以提高所述磁感应组件输出的电信号的精确度。另外，由于壳体1的保护作用，也可以防止磁体4受到磨损或撞击，延长使用寿命。
具体地，所述磁感应组件包括相互电连接的霍尔元件5和电路板2。霍尔元件5为半导体材料制成的器件，可以准确地感应磁场及其变化并产生电流电压；电路板2对霍尔元件5产生的电流电压进行处理后通过接插件传递到电子控制单元。
优选地，霍尔元件5与磁体4的距离大于1mm，以将霍尔元件5感应到的磁场强度控制在合适的范围。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所述磁感应开关还包括衬套6，该衬套6设置在壳体1中以固定电路板2，衬套6将所述磁感应组件与接插件3电连接。衬套6上可以设置插槽以***接插件3，并且该插槽中可以设置与以上所述的电源端、接地端和信号输出端对应的插针，所述插针可以通过焊接与电路板2上对应的接口电连接，因此衬套6可以将接插件3与电路板2电连接。
以上所述的磁感应开关的工作原理为：所述磁感应组件可以感应磁体4的磁场强度输出电信号，例如，当霍尔元件5周围磁场的磁场强度大于预定阈值时，霍尔元件5可以输出高电平(或低电平)，当霍尔元件5周围磁场的磁场强度小于该预定阈值时，霍尔元件5可以输出低电平(或高电平)，然后电路板2可以将霍尔元件5输出的高或低电平通过接插件3传递到信号接受设备，如电子控制单元，这样磁感应组件就能够根据磁感应组件周围的磁场强度来输出开关量信号(或相关设备的状态信息，如以下所述的空挡、在挡信息)。此处，磁体4的磁场强度变化可以通过其他部件来实现，以下将详细描述。
另外，如图2所示，根据本实用新型的一种具体实施方式，提供了一种换挡机构，其中，该换挡机构包括换挡轴7并且设置有根据以上任意一项方案所述的磁感应开关，换挡轴7上设置有聚磁体8，该磁感应开关位于聚磁体8附近，其中，当换挡轴7处于空挡位置时，所述磁感应开关输出空挡信号；当换挡轴7处于在挡位置时，所述磁感应开关输出在挡信号。
在该实施方式中，当聚磁体8随着换挡轴的位置变化(在挡位置和空挡位置之间的变化)而变化时，聚磁体8与磁体4的相对位置也发生变化，从而引起磁体4的磁场强度变化，所述磁感应组件可以将换挡轴7处于空挡位置时的磁场强度以及换挡轴7处于在挡位置时的磁场强度分别转化为相应的开关量信号并传递出去(例如，可以传递到电子控制单元，以下将描述)。其中，聚磁体8为不具有磁性的部件，可以是由含铁和碳的合金材料，由于聚磁体8不具有磁性，因此不会吸附铁粉或其他杂质，不会对所述磁感应开关的精确度造成影响。
当换挡轴7的聚磁体8与所述磁感应开关的磁体4正对时，此位置限定为换挡轴7的标准位置，当所述换挡轴7由所述标准位置旋转的角度小于或等于第一预定角度时，换挡轴7处于空挡位置；当换挡轴7由所述标准位置旋转的角度大于或等于第二预定角度时，换挡轴7处于在挡位置。当换挡轴7处于标准位置时，所述磁感应组件(例如，霍尔元件5)正对于磁体4的南极或北极，通过所述磁感应组件的磁场强度最大，并且此时聚磁体8正对于磁体4的南极或北极位置，聚磁体8对磁体4的磁场强度的影响也是最大的，这样的结构设置可以使得聚磁体8在空挡位置和在挡位置之间转换时，磁场的变化尽可能最大化，便于所述磁感应组件更好地区分。
聚磁体8可以放大磁体4的磁场强度，当聚磁体8与磁体4正对时磁体4的磁场强度最大，当聚磁体8远离该正对位置时磁场强度明显降低，即聚磁体8可以使磁体4的磁场强度变化范围更大，提高检测精度。根据该换挡机构的换挡行程可以分别计算出换挡轴7的空挡位置的角度范围和在挡位置的角度范围，并且根据霍尔元件5的电磁特性(磁场强度与高低电平的对应关系)，可以调整磁体4和聚磁体8的相对位置，使得当聚磁体8处于空挡位置的角度范围内时，霍尔元件5感应到高于预定阈值的磁场强度可以输出低电平(或高电平)，此时霍尔元件5一直输出低电平(或高电平)；并且，当聚磁体8处于在挡位置的角度范围时，霍尔元件5感应到低于预定阈值的磁场强度可以输出高电平(或低电平)，此时霍尔元件5一直输出高电平(或低电平)。
优选地，所述第一预定角度为6°，所述第二预定角度为14°。在实际操作中，换挡轴7的位置处于以上所述的第一预定角度(正向或反向)的范围中时，在此范围内磁场的变化范围限定为空挡信号范围，当换挡轴7旋转(正向或反向)超过第二预定角度之后，此时的磁场变化范围限定为在挡信号范围，而所述第一预定角度和所述第二预定角度之间的角度范围为中间范围，之后磁感应开关可以将磁场强度转化为高低电平传递到信号接收设备(例如，电子控制单元)进行分析。此处的角度范围是根据实际的车辆部件确定的，当使用不同的换挡机构时，可以对换挡轴的旋转角度(所述第一预定角度，所述第二预定角度)做出调整。
优选地，当换挡轴7位于所述标准位置时，磁体4位于所述磁感应组件和聚磁体8之间。如图2所示，设置于壳体底面上的磁体4可以位于图中所示的霍尔元件5的正下方，而聚磁体8可以位于磁体4的正下方，此时霍尔元件5正对于磁体4的南极或北极，聚磁体8正对于磁体4的北极或南极，霍尔元件5和聚磁体8可以同时与磁体4间隔较小的距离，以保证霍尔元件5和聚磁体8分别具有较高的磁通量。
优选地，当换挡轴7位于所述标准位置时，磁体4与聚磁体8之间的距离大于2mm，并且保证聚磁体8的大小在进行选挡时可以覆盖到磁体4，以使使磁体4的磁场强度控制在合适的范围内，并且可以防止换挡轴7旋转时不会因距离过近导致聚磁体8与壳体1干涉。
另外，本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括电子控制单元和变速箱，其中，该车辆设置有根据以上任意一项方案所述的换挡机构，所述换挡机构的接插件3与所述电子控制单元电连接，换挡轴7与所述变速箱连接。通过所述换挡机构的磁感应开关，可以将换挡轴7的空挡位置或在挡位置信息以高低电平的形式传递给电子控制单元进行分析判断，根据挡位信息对车辆的变速器进行智能启停控制，降低了车辆的油耗。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种磁感应开关，该磁感应开关包括壳体(1)、位于该壳体(1)内部的磁感应组件和设置在该壳体(1)上的接插件，所述磁感应组件根据磁场变化输出不同的电信号，所述接插件(3)与所述磁感应组件电连接，其特征在于，所述磁感应开关还包括磁体(4)，该磁体(4)设置在所述壳体(1)中并与所述磁感应组件相对应地设置。
2.根据权利要求1所述的磁感应开关，其特征在于，所述磁感应组件包括相互电连接的霍尔元件(5)和电路板(2)。
3.根据权利要求2所述的磁感应开关，其特征在于，所述霍尔元件(5)与所述磁体(4)的距离大于1mm。
4.根据权利要求2所述的磁感应开关，其特征在于，所述磁感应开关还包括衬套(6)，该衬套(6)设置在所述壳体(1)中以固定所述电路板(2)，所述衬套(6)将所述磁感应组件与所述接插件(3)电连接。
5.一种换挡机构，其特征在于，该换挡机构包括换挡轴(7)并且设置有根据权利要求1-4任意一项所述的磁感应开关，所述换挡轴(7)上设置有聚磁体(8)，该磁感应开关位于所述聚磁体(8)附近，
其中，当所述换挡轴(7)处于空挡位置时，所述磁感应开关输出空挡信号；
当所述换挡轴(7)处于在挡位置时，所述磁感应开关输出在挡信号。
6.根据权利要求5所述的换挡机构，其特征在于，当所述换挡轴(7)的所述聚磁体(8)与所述磁感应开关的所述磁体(4)正对时，此位置限定 为所述换挡轴(7)的标准位置，
当所述换挡轴(7)由所述标准位置旋转的角度小于或等于第一预定角度时，所述换挡轴(7)处于空挡位置；
当所述换挡轴(7)由所述标准位置旋转的角度大于或等于第二预定角度时，所述换挡轴(7)处于在挡位置。
7.根据权利要求6所述的换挡机构，其特征在于，所述第一预定角度为6°，所述第二预定角度为14°。
8.根据权利要求6所述的换挡机构，其特征在于，当所述换挡轴(7)位于所述标准位置时，所述磁体(4)位于所述磁感应组件和所述聚磁体(8)之间。
9.根据权利要求8所述的换挡机构，其特征在于，当所述换挡轴(7)位于所述标准位置时，所述磁体(4)与所述聚磁体(8)之间的距离大于2mm。
10.一种车辆，该车辆包括电子控制单元和变速箱，其特征在于，该车辆设置有根据权利要求5-9任意一项所述的换挡机构，所述换挡机构的接插件(3)与所述电子控制单元电连接，所述换挡轴(7)与所述变速箱连接。
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