CN102678903B - 一种汽车自动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车自动换挡装置，属于汽车挡位控制领域。它解决了现有的汽车换挡装置控制精度不高的问题。本发明汽车自动换挡装置包括手柄杆组件、面板组件、换挡结构、霍尔开关组件以及ECU模块；所述ECU模块根据所述霍尔元件的电势转变信号控制变速箱的齿轮比转换；所述ECU模块包括霍尔集成电路模块。本发明通过采用霍尔元件控制挡位的转换，省去了传统挡位转换过程中的拉锁装置，同时由于霍尔元件不与电磁座接触，具有使用寿命高的优点。另外，本发明还通过设置霍尔集成电路以及精确定位霍尔元件与电磁座的距离以高精度地获取霍尔元件的电势变化，从而精确的控制汽车挡位的转换，具有安全性能高、耗油少的有益效果。

Description

一种汽车自动换挡装置

技术领域

本发明涉及一种汽车换挡装置，尤其涉及一种汽车自动换挡装置。

背景技术

随着汽车技术的不断发展，对手动变速器的换挡质量提出更高的要求。现有的手动换挡装置是通过换挡拉索进行手动换挡，换挡拉索的制备工艺较为复杂，其与机器的配合精度要求也高，如果换挡拉索在长期使用过程中造成换挡拉索变形会影响汽车的正常行驶、造成安全隐患。

现有的自动换挡装置，例如公告号为CN201992047的中国专利，公开一种利用霍尔元件实现的自动电子换挡结构，由于霍尔元件具有精度高、表面不接触、能省去换挡拉索等优点被广泛的应用于各类自动换挡装置中。

然而汽车行驶过程中，对挡位转换的精度越高、则汽车行驶更为安全也更为省油，CN20192047的专利虽然提供了延时电路和编码电路，但是其控制精度仍然不精确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种控制精度较高的汽车自动换挡装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种汽车自动换挡装置，其包括手柄杆组件、面板组件、换挡结构、霍尔开关组件以及ECU模块，所述手柄杆组件穿过所述面板组件用以控制换挡结构的挡位转换；所述霍尔开关组件包括容纳磁块的电磁座以及与所述电磁座相对设置的多个霍尔元件；所述换挡结构带动所述电磁座移动使得所述霍尔元件电势转变；所述ECU模块根据所述霍尔元件的电势转变信号控制变速箱的齿轮比转换；所述ECU模块包括霍尔集成电路模块；所述霍尔集成电路模块包括：霍尔元件，用于产生上升沿信号；差分放大器，用于将所述上升沿信号放大；触发器，用于将放大后的上升沿信号整形为矩形脉冲；输出器，用于将该矩形脉冲输出。

进一步地，所述换挡结构包括齿形限位板、可卡设于齿形限位板相邻凸齿之间的限位销、套设于限位销下端部的定位弹簧以及容纳所述限位销以及定位弹簧的限位轴套以及转动轴；所述限位销一端伸入齿形限位板相邻凸齿之间，另一端与所述转动轴连接，所述转动轴与所述电磁座连接并可带动所述电磁座移动。

进一步地，所述霍尔集成电路模块包括：霍尔元件、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一晶体管、第二晶体管、第一二极管以及第二二极管；霍尔元件第一端接入第三电阻，第三电阻另一端接入第一二极管反向端，第一二极管正向端接入24V电源，霍尔元件第三端接入第一晶体管基极，第一晶体管集电极接入第二电阻，第二电阻另一端接入霍尔元件第一端，第一晶体管发射极接入输出端，霍尔元件第二端接入输出端，第二晶体管基极接入第一晶体管集电极，第二晶体管集电极接入第二二极管正向端，第二二极管反向端接入24V电源，第二晶体管发射极接入输出端，第二电容一端接入霍尔元件第一端，另一端接地，第一电容一端接入霍尔元件第一端，另一端接地，第一电阻一端接入霍尔元件第一端，另一端接入霍尔元件第三端。

进一步地，所述第一电阻取值1.5至1.7K欧姆，第二电阻取值0.4至0.6K欧姆，第一电容取值0.01微法，第二电容取值100微法，第一晶体管β值大于等于75，第二晶体管β值为65至80。

进一步地，所述霍尔元件与所述电磁座距离为3-5毫米。

进一步地，所述霍尔集成电路模块输出端还连接有延迟电路。

本发明通过采用霍尔元件控制挡位的转换，省去了传统挡位转换过程中的拉锁装置，同时由于霍尔元件不与电磁座接触，具有使用寿命高的优点。另外，本发明还通过设置霍尔集成电路以及精确定位霍尔元件与电磁座的距离以高精度地获取霍尔元件的电势变化，从而精确的控制汽车挡位的转换，具有安全性能高、耗油少的有益效果。

附图说明

图1为本发明汽车自动换挡装置的纵剖视图；

图2为本发明汽车自动换挡装置的横剖视图；

图3为图2中A部位的局部放大图；

图4为霍尔元件集成电路图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1、图2、图3，图1和图2分别为本发明汽车自动换挡装置的纵剖视图和横剖视图，图3为图2中A部位局部放大图。本发明自动换挡装置包括手柄杆组件1、面板组件2、换挡结构3、霍尔开关组件4以及ECU模块(图中未示)构成。手柄杆组件1穿过面板组件2用以控制换挡结构3的挡位转换。霍尔开关组件4包括容纳磁块40的电磁座41以及与所述电磁座相对设置的多个霍尔元件42。

换挡结构3包括齿形限位板30、可卡设于齿形限位板30相邻凸齿之间的限位销31、套设于限位销31下端部的定位弹簧32以及容纳限位销31以及定位弹簧32的限位轴套33、转动轴34，限位销31一端伸入齿形限位板30相邻凸齿之间，另一端与转动轴34连接。转动轴34与电磁座41相连接，可带动电磁座41移动从而改变霍尔元件42的电势，ECU模块根据不同霍尔元件42的高低电势从而判断汽车换挡装置应处于哪一挡位进而改变汽车变速箱中的齿轮比达到自动换挡的效果。

霍尔元件42根据磁铁的电磁感应输出的方形波，当磁块40移动到霍尔元件42下方时，霍尔元件42从低电平上升至高电平形成上升沿信号，当磁块40固定于霍尔元件42下方，霍尔元件42持续输出高电平信号，当磁块40从霍尔元件42下方移开时，首先输出下降沿信号而后霍尔元件42持续输出低电平信号直至磁块40重新移入到该霍尔元件下方。霍尔元件42上升沿和下降沿信号能驱动汽车变速箱的齿轮比转换，每一霍尔元件对应一个齿轮比，不同的霍尔元件对应不同的齿轮比，从而使得自动换挡挡位可跳跃进行，无需依次序换挡。然而此时则需精确定位每一霍尔元件42的上升沿信号，对低分辨率的上升沿信号进行补偿得到高精度的上升沿信号，从而精确判断。为了达到此效果，首先需要将磁块40与霍尔元件的距离精确控制，使得霍尔元件的感应电势精确上升或下降，根据多次试验得到，当霍尔元件与磁块40距离为3-5毫米时，能得到精确的电势变化信号；其次需将电势变化信号处理使得ECU控制模块能根据处理过的信号精确控制变速箱齿轮比的变化。

ECU模块中霍尔元件集成电路图如图3所示，其包括霍尔电势发生器也即霍尔元件，其在磁块40磁场的作用下产生上升沿信号；差分放大器，其将上升沿信号放大以驱动触发器工作；施密特触发器，其将放大了的上升沿信号整形为矩形脉冲；输出器，其将矩形脉冲输出。更具体地，集成电路包括霍尔元件42、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一晶体管T1、第二晶体管T2、第一二极管D1以及第二二极管D2。霍尔元件42第一端接入第三电阻R3，第三电阻R3另一端接入第一二极管D1反向端，第一二极管D1正向端接入24V电源，霍尔元件42第三端接入第一晶体管T1基极，第一晶体管T1集电极接入第二电阻R2，第二电阻R2另一端接入霍尔元件第一端，第一晶体管T1发射极接入输出端，霍尔元件42第二端接入输出端，第二晶体管T2基极接入第一晶体管T1集电极，第二晶体管T2集电极接入第二二极管D2正向端，第二二极管D2反向端接入24V电源，第二晶体管T2发射极接入输出端，第二电容C2一端接入霍尔元件42第一端，另一端接地，第一电容C1一端接入霍尔元件42第一端，另一端接地，第一电阻R1一端接入霍尔元件42第一端，另一端接入霍尔元件42第三端。

优选地，集成电路各项元件参数优选为：第一电阻R1：1.5至1.7K欧姆，第二电阻R2：0.4至0.6K欧姆，第一电容C1：0.01微法，第二电容C2：100微法，第一晶体管T1β值大于等于75，第二晶体管T2β值为65至80。采用上述方案后，霍尔元件发出的微弱的上升沿或下降沿信号能精确的被采集。

同时，为了防止误操作，在集成电路输出端侧还接入有延时电路，延时电路可采用常见的延时电路，例如RC延时电路，555延时电路等，延时时间大于磁块40移过霍尔元件42的时间。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种汽车自动换挡装置，其包括手柄杆组件、面板组件、换挡结构、霍尔开关组件以及ECU模块，所述手柄杆组件穿过所述面板组件用以控制换挡结构的挡位转换，其特征在于：所述霍尔开关组件包括容纳磁块的电磁座以及与所述电磁座相对设置的多个霍尔元件；所述换挡结构带动所述电磁座移动使得所述霍尔元件电势转变；所述ECU模块根据所述霍尔元件的电势转变信号控制变速箱的齿轮比转换；所述ECU模块包括霍尔集成电路模块；所述霍尔集成电路模块包括：霍尔元件、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一晶体管、第二晶体管、第一二极管以及第二二极管；霍尔元件第一端接入第三电阻，第三电阻另一端接入第一二极管反向端，第一二极管正向端接入24V电源，霍尔元件第三端接入第一晶体管基极，第一晶体管集电极接入第二电阻，第二电阻另一端接入霍尔元件第一端，第一晶体管发射极接入输出端，霍尔元件第二端接入输出端，第二晶体管基极接入第一晶体管集电极，第二晶体管集电极接入第二二极管正向端，第二二极管反向端接入24V电源，第二晶体管发射极接入输出端，第二电容一端接入霍尔元件第一端，另一端接地，第一电容一端接入霍尔元件第一端，另一端接地，第一电阻一端接入霍尔元件第一端，另一端接入霍尔元件第三端。

2.如权利要求1所述的汽车自动换挡装置，其特征在于：所述换挡结构包括齿形限位板、可卡设于齿形限位板相邻凸齿之间的限位销、套设于限位销下端部的定位弹簧以及容纳所述限位销以及定位弹簧的限位轴套以及转动轴；所述限位销一端伸入齿形限位板相邻凸齿之间，另一端与所述转动轴连接，所述转动轴与所述电磁座连接并可带动所述电磁座移动。

3.如权利要求1所述的汽车自动换挡装置，其特征在于：所述第一电阻取值1.5至1.7K欧姆，第二电阻取值0.4至0.6K欧姆，第一电容取值0.01微法，第二电容取值100微法，第一晶体管β值大于等于75，第二晶体管β值为65至80。

4.如权利要求1所述的汽车自动换挡装置，其特征在于：所述霍尔元件与所述电磁座距离为3-5毫米。

5.如权利要求1所述的汽车自动换挡装置，其特征在于：所述霍尔集成电路模块输出端还连接有延迟电路。